JP7253657B1 - トランジションピース - Google Patents

Abstract

【課題】十分な強度を有し、かつトランジションピースの上面を容易に水平にすることができるトランジションピースを提供する。【解決手段】洋上風車のタワーが設置される円筒状のタワー設置部１０と、それぞれレグ２１０が設置される４つのレグ設置部２０と、タワー設置部１０の上方と４つのレグ設置部２０とを接続する上フランジ３０と、タワー設置部１０の下方と４つのレグ設置部２０とを接続する下フランジ４０と、を有するトランジションピース１００であって、上フランジ３０と下フランジ４０とを接続する第１ウェブ５０であって、タワー設置部１０と４つのレグ２１０のうちの１つとを接続する第１ウェブ５０と、上フランジ３０と下フランジ４０とを接続する第２ウェブ６０であって、タワー設置部１０とこの１つとを接続する第２ウェブ６０と、を備える、ことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、トランジションピースに関する。

風力発電に用いられる風車を洋上に配置する（洋上風車）ために、風車のタワー部を、海底に打設されたジャケット構造体に設けられたトランジションピースに接続する方法が執られることがある。
特許文献１では、杭式構造物の据え付けを高い設置精度で行うために、支持層に杭を打設し、杭を支点にして、地盤に配置された本体部の傾きを調整した後に、本体部と杭とを一体化する施工方法が開示されている。

特開２０１８－１４１３２６号公報

タワー基部には、風車が風を受けることにより転倒モーメント及びねじりモーメントが作用する。近年の洋上風車の大型化に伴い、従来の風車よりも極めて大きな転倒モーメント及びねじりモーメントに対応することが求められる。これに対し、ジャケット構造体の脚であるレグは、洋上風車のタワー部の根元（タワー基部）と比較すると径が小さい。このため、タワーからレグにかけて円滑に荷重を伝達するために、トランジションピースには十分な強度を有することが求められる。
また、タワー部とジャケット構造体との接続部であるトランジションピースの上面には、メンテナンス用の外部作業床が取り付けられる。このため、トランジションピース上面は水平であることが望ましい。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、十分な強度を有し、かつトランジションピースの上面を容易に水平にすることができるトランジションピースを提供することを目的とする。

＜１＞本発明の態様１に係るトランジションピースは、洋上風車のタワーが設置される円筒状のタワー設置部と、それぞれレグが設置される４つのレグ設置部と、前記タワー設置部の上方と前記４つのレグ設置部とを接続する上フランジと、前記タワー設置部の下方と前記４つのレグ設置部とを接続する下フランジと、有するトランジションピースであって、前記上フランジと前記下フランジとを接続する第１ウェブであって、前記タワー設置部と４つの前記レグのうちの１つとを接続する第１ウェブと、前記上フランジと前記下フランジとを接続する第２ウェブであって、前記タワー設置部と前記１つとを接続する第２ウェブと、備える、ことを特徴とする。

この発明によれば、トランジションピースが、タワー設置部と４つのレグのうちの１つとを接続する第１ウェブ及び第２ウェブを備える。つまり、トランジションピースが、タワー設置部と、１つのレグとの間に、２つのウェブを備える。これにより、レグの１つからタワー設置部に向かう方向から見て、上フランジと、下フランジと、第１ウェブと、第２ウェブと、によって、箱型断面を形成することができる。これにより、洋上風車のタワーから伝達されるねじりモーメント、すなわちトランジションピースの面外曲げモーメントへの耐力を高くすることができる。更に、地震、暴風、風車の運転等によって発生する荷重をトランジションピースの各部位にスムーズに伝達することができる。したがって、応力集中の発生を抑えることができる。

ここで、トランジションピースの上フランジの上面には、外部作業床が取付けられる。外部作業床の取り付け易さの観点から、上フランジは水平であることが好ましい。これに対し、この発明によれば、タワー設置部と、１つのレグとの間に、２つのウェブを備える。よって、互いに近くに位置する２つのウェブの上端同士を基準とすることで、水平方向の位置合わせをしやすくすることができる。よって、上フランジを水平に位置合わせすることを容易にすることができる。

＜２＞本発明の態様２に係るトランジションピースは、態様１に係るトランジションピースにおいて、前記第１ウェブと前記１つとが接続される位置と、前記第２ウェブと前記１つとが接続される位置と、の間隔をレグ側間隔とし、前記第１ウェブと前記タワー設置部とが接続される位置と、前記第２ウェブと前記タワー設置部とが接続される位置と、の間隔をタワー側間隔とし、前記タワー側間隔は、前記レグ側間隔よりも大きい、ことを特徴とする。

この発明によれば、タワー側間隔は、レグ側間隔よりも大きい。このように、第１ウェブと第２ウェブとの間隔を、タワーの側とレグの側で変えることによって、上フランジ及び下フランジの、タワー側間隔及びレグ側間隔に対応した方向の寸法を変えることができる。したがって、上述の箱型断面の断面二次モーメントを連続的に変化させることができる。ここで、トランジションピースに発生する曲げモーメントは、タワー側で大きく、レグ側で小さくなる。このため、タワー側間隔を、レグ側間隔よりも大きくすることで、トランジションピースの各部位において発生する曲げモーメントに合わせて、合理的に断面性能を調整することができる。よって、断面性能を下げて、よりトランジションピースを経済的なものにすることができる。

＜３＞本発明の態様３に係るトランジションピースは、態様１又は態様２に係るトランジションピースにおいて、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブのそれぞれは、前記タワー設置部及び前記１つのそれぞれと両側溶接により接続される、ことを特徴とする。

この発明によれば、第１ウェブ及び第２ウェブのそれぞれは、タワー設置部及びレグの１つのそれぞれと両側溶接により接続される。これにより、各接続部の疲労強度を担保することができる。よって、第１ウェブ及び第２ウェブの、タワー設置部及びレグとの接続部の疲労強度を十分に備えることができる。

＜４＞本発明の態様４に係るトランジションピースは、態様１から態様３のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記上フランジ及び前記下フランジのそれぞれは、鉛直方向に沿って見たときに十字形状であり、前記上フランジの十字形状の４つの突部のうち、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブに接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブからはみ出しており、前記下フランジの十字形状の４つの突部のうち、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブに接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブからはみ出している、ことを特徴とする。

この発明によれば、上フランジの十字形状の４つの突部のうち、第１ウェブ及び第２ウェブに接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ及び第２ウェブからはみ出しており、下フランジの十字形状の４つの突部のうち、第１ウェブ及び第２ウェブに接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ及び第２ウェブからはみ出している。これにより、第１ウェブ及び第２ウェブと上フランジ及び下フランジとを溶接する際の作業をしやすくすることができる。具体的には、例えば、第１ウェブ及び第２ウェブを上フランジ及び下フランジに取り付けた時、上フランジ及び下フランジから第１ウェブ及び第２ウェブの端部がはみ出ることを確実に防ぐことができる。

＜５＞本発明の態様５に係るトランジションピースは、態様１から態様４のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブそれぞれの部分であって、前記タワー設置部に接続される部分又は前記１つに接続される部分は、螺旋形状である、ことを特徴とする。

この発明によれば、第１ウェブ及び第２ウェブそれぞれの部分であって、タワー設置部に接続される部分又はレグの１つに接続される部分は、螺旋形状である。これにより、第１ウェブ及び第２ウェブの端部と、タワー設置部及びレグの１つとの間に隙間が生じることを防ぐことができる。よって、より接続部の強度を担保し、トランジションピース全体の強度を向上することができる。

＜６＞本発明の態様６に係るトランジションピースは、態様１から態様５のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記第１ウェブの輪郭は、前記第２ウェブの輪郭の鏡像である、ことを特徴とする。

この発明によれば、第１ウェブの輪郭は、第２ウェブの輪郭の鏡像である。言い換えれば、第１ウェブと第２ウェブとは、対称に設けられる。これにより、トラン
ジションピースへの面外曲げモーメントが、第１ウェブ又は第２ウェブの一方に偏ることを防ぐことができる。よって、入力に対する荷重伝達をスムーズにすることができる。したがって、よりトランジションピースの面外曲げモーメントへの耐力を高くすることができる。

＜７＞本発明の態様７に係るトランジションピースは、態様１から態様６のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブの少なくともいずれか一方には、マンホールが設けられている、ことを特徴とする。

ここで、トランジションピースの各構成部品は、溶接によって接合される。トランジションピースの疲労強度をより向上するために、トランジションピースの各部位は、両面溶接により接合することが好ましい。しかしながら、第１ウェブ及び第２ウェブを、上フランジ、下フランジ、タワー設置部、及びレグの全ての接合部を両面溶接すると、前記各構成によって構成される空間の内部に、溶接を行った作業者が取り残される。これに対し、第１ウェブ及び第２ウェブの少なくともいずれか一方には、マンホールが設けられている。これにより、各構成を両面溶接した作業者が、前記空間の内部からマンホールを介して脱出することができる。よって、前記空間の内部に作業者が取り残されることを防ぎつつ、トランジションピースの全ての接合部を両面溶接することができる。

＜８＞本発明の態様８に係るトランジションピースは、態様１から態様７のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記上フランジ及び前記下フランジの少なくともいずれか一方には、マンホールが設けられており、前記マンホールは、鉛直方向に沿って見て、前記第１ウェブと前記第２ウェブとの間に位置する、ことを特徴とする。

この発明によれば、上フランジ及び下フランジの少なくともいずれか一方には、マンホールが設けられており、マンホールは、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブと第２ウェブとの間に位置する。これにより、第１ウェブ及び第２ウェブを、上フランジ、下フランジ、タワー設置部、及びレグにそれぞれ両面溶接した後に、作業者が、前記各構成によって構成される空間の内部からマンホールを介して脱出することができる。よって、前記空間の内部に作業者が取り残されることを防ぎつつ、トランジションピースの全ての接合部を両面溶接することができる。

＜９＞本発明の態様９に係るトランジションピースは、態様１から態様８のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記１つは、前記タワー設置部に対して傾斜している、ことを特徴とする。

この発明によれば、レグの１つは、タワー設置部に対して傾斜している。これにより、例えば、レグがジャケット構造体の一部であり、トランジションピースが前記ジャケット構造体に取り付けられるものであった場合に、トランジションピースの位置又は大きさなどに合わせてレグの角度を変えることを不要とすることができる。よって、トランジションピースを設けるジャケット構造体の設計の自由度を向上することができる。

＜１０＞本発明の態様１０に係るトランジションピースは、態様１から態様８のいずれか１つに係るトランジションピースにおいて、前記１つは、前記タワー設置部と平行である、ことを特徴とする。

この発明によれば、レグの１つは、タワー設置部と平行である。これにより、例えば、同じ構造のトランジションピースを複数のジャケット構造体において共通して設ける場合に、ジャケット構造体のレグの角度に影響されないものとすることができる。よって、寸法の管理を容易かつ効率的に行うことができる。また、複数のジャケット構造体でトランジションピースを共通化する際の設計条件を統一して、検討を効率的に行うことができる。

本発明によれば、十分な強度を有し、かつトランジションピースの上面を容易に水平にすることができるトランジションピースを提供することができる。

本発明に係るトランジションピースを備えるジャケット構造体の斜視図である。 図１に示すジャケット構造体の正面図である。 図１に示すジャケット構造体の平面図である。 ジャケット構造体の第１変形例の正面図である。 ジャケット構造体の第２変形例の正面図である。 本発明に係るトランジションピースの正面拡大図である。 図３に示すＶＩＩ－ＶＩＩ方向の断面図である。 図３に示すＶＩＩＩ部の拡大図である。 トランジションピースの第１変形例である。 トランジションピースの第１変形例である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るトランジションピース１００を説明する。
トランジションピース１００は、図１及び図２に示すように、ジャケット構造体２００の上部に設けられる。ジャケット構造体２００は、レグ２１０と、レグ２１０を補強するＸ字状のブレース２２０と、からなる構造を、スカートスリーブ２３０を介して海底等の地盤に打設された杭２４０に接続することで、洋上に配置される。ジャケット構造体２００の上部に設けられたトランジションピース１００には、洋上風車３００のタワー部３１０の根元であるタワー基部３１１が接続される。これにより、ジャケット構造体２００及びトランジションピース１００によって、洋上風車３００を洋上に配置する。

図３に示すように、本実施形態に係るジャケット構造体２００において、レグ２１０は４つ設けられる。図２に示すように、レグ２１０の１つは、例えば、トランジションピース１００の上下方向の内部において、後述するタワー設置部１０に対して傾斜している。このとき、レグ２１０は、トランジションピース１００の下方において屈曲点Ｂを備えていてもよい。あるいは、レグ２１０は屈曲点Ｂを備えず、トランジションピース１００の下方から傾斜角を変えずに配置されてもよい。

あるいはこれに限らず、図４に示すように、レグ２１０の１つは、トランジションピース１００の上下方向の内部において、タワー設置部１０と平行であってもよい。このとき、レグ２１０は、トランジションピース１００の下方において屈曲点Ｂを備えていてもよい。
あるいは、図５に示すように、屈曲点Ｂは、トランジションピース１００の下フランジ４０の下面と同じ位置に備えられてもよい。レグ２１０の１つがタワー設置部１０に対して傾斜している場合も同様である。

トランジションピース１００は、図６に示すように、タワー設置部１０と、レグ設置部２０と、上フランジ３０と、下フランジ４０と、第１ウェブ５０と、第２ウェブ６０と、リブ７０と、マンホールＭと、を備える。
タワー設置部１０は、洋上風車３００のタワー部３１０が設置される円筒状の部材である。タワー基部３１１とタワー設置部１０とは、例えば、タワー基部３１１をタワー設置部１０の上部に据え付けた後、不図示のフランジ継手を引張ボルトによってボルト接合することにより固定される。タワー設置部１０は、前記円筒状の軸方向が鉛直方向と平行となるように配置される。

レグ設置部２０は、ジャケット構造体２００のレグ２１０が設置される。これにより、トランジションピース１００とジャケット構造体２００とを接続する。本実施形態において、ジャケット構造体２００は４つのレグ２１０を有する。本実施形態に係るトランジションピース１００において、レグ設置部２０は４つ設けられ、それぞれにレグ２１０が設置される。

レグ設置部２０は、例えば、後述する下フランジ４０に設けられた貫通孔である。この場合、レグ２１０は貫通孔であるレグ設置部２０に挿通されることで設置される。貫通孔であるレグ設置部２０に挿通されたレグ２１０は、レグ２１０とレグ設置部２０との接点を溶接することによって固定される。

あるいは、レグ設置部２０は、上フランジ３０及び下フランジ４０に設けられた、レグ２１０と上フランジ３０又は下フランジ４０とを溶接するための領域であってもよい。この場合、レグ２１０は、上フランジ３０と下フランジ４０との間に位置する部位と、下フランジ４０よりも下側に位置する部位と、に分割される。上フランジ３０と下フランジ４０との間に位置するレグ２１０の両端部は、それぞれ上フランジ３０の下面及び下フランジ４０の上面に溶接されることで設置される。下フランジ４０よりも下側に位置するレグ２１０の上端部は、下フランジ４０の下面に溶接されることで設置される。このとき、分割されたレグ２１０のそれぞれは、例えば、それぞれの中心軸が一直線上になるように配置されてもよい。あるいは、分割されたレグ２１０のそれぞれの中心軸が一直線上にならないように配置されてもよい。

上フランジ３０は、タワー設置部１０の上方と４つのレグ設置部２０とを接続する板状の部材である。タワー設置部１０の上方とは、タワー設置部１０と上フランジ３０とが接する部位をいう。レグ２１０と上フランジ３０とは、例えば、溶接により固定される。本実施形態において、上フランジ３０は、図３に示すように、鉛直方向に沿って見て、十字形状である。上フランジ３０は、上中央部３１と、上突部３２（突部）と、を備える。

上中央部３１は、上フランジ３０の有する十字形状の中央に位置する。上中央部３１には、タワー設置部１０が配置される。このため、上中央部３１には、タワー設置部１０を配置可能な大きさの貫通孔が設けられる。上中央部３１とタワー設置部１０とは、例えば、溶接により固定される。

上突部３２は、上フランジ３０の有する十字形状における、上中央部３１の貫通孔の径方向の外側に突出した部位である。以下において、上突部３２の一方の端部であって、上突部３２と上中央部３１との連結部を、上基端部３２ａと呼称する。また、上突部３２の他方の端部であって、上フランジ３０において上中央部３１から最も離れた位置にある部位を、上先端部３２ｂと呼称する。

図３に示すように、上中央部３１の貫通孔の周方向において、上基端部３２ａの幅は、上先端部３２ｂよりも大きくしてもよい。
図３に示すように、上フランジ３０において、レグ設置部２０は、上先端部３２ｂに設けられる。

下フランジ４０は、タワー設置部１０の下方と４つのレグ設置部２０とを接続する板状の部材である。タワー設置部１０の下方とは、タワー設置部１０と下フランジ４０とが接する部位をいう。本実施形態において、下フランジ４０は、上フランジ３０と同様に、鉛直方向に沿って見て、十字形状である。下フランジ４０は、下中央部４１と、下突部４２（突部）と、を備える。

下中央部４１は、下フランジ４０の有する十字形状の中央に位置する。下中央部４１には、タワー設置部１０が配置される。下中央部４１とタワー設置部１０とは、例えば、下中央部４１の上にタワー設置部１０が配置された状態で、溶接により固定される。これにより、タワー設置部１０は、上フランジ３０と下フランジ４０とによって上下方向の２箇所を固定される。すなわち、タワー設置部１０の円筒状の外周面と上フランジ３０の貫通孔との接触部と、タワー設置部１０の下端と下フランジ４０の上面との接触部と、の２箇所が溶接によって固定される。

下突部４２は、下フランジ４０の有する十字形状における、タワー設置部１０の径方向の外側に突出した部位である。以下において、下突部４２の一方の端部であって、下突部４２と下中央部４１との連結部を、下基端部４２ａと呼称する。また、下突部４２の他方の端部であって、下フランジ４０において下中央部４１から最も離れた位置にある部位を、下先端部４２ｂと呼称する。

図３に示すように、タワー設置部１０の周方向において、下基端部４２ａの幅は、下先端部４２ｂよりも大きくしてもよい。
図３に示すように、下フランジ４０において、レグ設置部２０は、下先端部４２ｂに設けられる。これにより、ジャケット構造体２００を有するレグ２１０の上端部は、上フランジ３０のレグ設置部２０と下フランジ４０のレグ設置部２０とによって２箇所固定される。

上述のように、上フランジ３０と下フランジ４０とは、十字形状である点で共通する。図２に示すように、レグ２１０がタワー設置部１０に対して傾斜している場合、例えば、タワー設置部１０の中心から、レグ２１０の中心までの距離は、上フランジ３０よりも下フランジ４０の方が大きくなる。

図４又は図５に示すように、レグ２１０がタワー設置部１０に対して平行である場合は、例えば、タワー設置部１０の中心から、レグ２１０の中心までの距離は、上フランジ３０と下フランジ４０とで等しくなる。あるいはこれに限らず、上フランジ３０と下フランジ４０との大きさは異なってもよい。例えば、上フランジ３０が下フランジ４０よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

上フランジ３０と下フランジ４０との大きさはどちらが大きくてもよい。また、上フランジ３０と下フランジ４０とは同じ大きさであってもよい。これに加えて、上フランジ３０の大きさ及び下フランジ４０の大きさは、次の条件を満たすものとする。
すなわち、図３に示すように、上フランジ３０の十字形状の４つの突部のうち、後述する第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０に接続される上突部は、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０からはみ出しているものとする。
また、下フランジ４０の十字形状の４つの突部のうち、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０に接続される下突部は、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０からはみ出しているものとする。

第１ウェブ５０は、板状の部材である。本実施形態において、第１ウェブ５０は、図６に示すように、四角形状である。前記四角形状の各四辺は、それぞれ、上フランジ３０と、レグ２１０と、下フランジ４０と、タワー設置部１０と、に接している。これにより、第１ウェブ５０は、上フランジ３０と下フランジ４０とを接続する。また、第１ウェブ５０は、タワー設置部１０と４つのレグ２１０のうちの１つとを接続する。前記四角形状の各四辺と接するそれぞれの部位は、溶接により固定されることが好ましく、両面溶接により固定されることがより好ましい。図３に示すように、第１ウェブ５０は、１つのレグ２１０に対して１つ設けられる。つまり、本実施形態において、第１ウェブ５０は、４つ設けられる。
図２に示すように、ジャケット構造体２００のレグ２１０がタワー設置部１０に対して傾斜している場合は、第１ウェブ５０は、台形状となる。図４又は図５に示すように、ジャケット構造体２００のレグ２１０がタワー設置部１０と平行である場合は、第１ウェブ５０は、長方形状となる。

第２ウェブ６０は、第１ウェブ５０と同様の構成である。具体的には、第２ウェブ６０は、板状の部材である。本実施形態において、第２ウェブ６０は、図６に示すように、四角形状である。前記四角形状の各四辺は、それぞれ、上フランジ３０と、レグ２１０と、下フランジ４０と、タワー設置部１０と、に接している。これにより、第２ウェブ６０は、上フランジ３０と下フランジ４０とを接続する。また、第２ウェブ６０は、タワー設置部１０と４つのレグ２１０のうちの１つとを接続する。前記四角形状の各四辺と接するそれぞれの部位は、溶接により固定されることが好ましく、両面溶接により固定されることがより好ましい。図３に示すように、第２ウェブ６０は、１つのレグ２１０に対して１つ設けられる。つまり、本実施形態において、第２ウェブ６０は、４つ設けられる。

本実施形態において、第１ウェブ５０と第２ウェブ６０とは、次のような位置関係を有する。すなわち、図３に示すように、レグ２１０の１つに対して設けられた１組の第１ウェブ５０と第２ウェブ６０とを鉛直方向に沿って見て、時計回りに進んだ側に位置するものが第１ウェブ５０であり、反時計回りに進んだ側に位置するものが第２ウェブ６０である。

上述のように、第２ウェブ６０は、第１ウェブ５０と同様の構成である。なお、第１ウェブ５０の輪郭は、第２ウェブ６０の輪郭の鏡像である。言い換えれば、第１ウェブ５０と第２ウェブ６０とは、対称に設けられる。つまり、本実施形態において、タワー設置部１０と、１つのレグ２１０との間に、２つのウェブを備える。これにより、図７に示すように、レグ２１０の１つからタワー設置部１０に向かう方向から見て、上フランジ３０と、下フランジ４０と、第１ウェブ５０と、第２ウェブ６０と、によって、箱型断面を形成する。このような形状とすることで、レグ２１０の１つとタワー設置部１０との接続の強度を向上させることができる。

第１ウェブ５０は、図８に示すように、レグ２１０の１つに接続される部分に、第１螺旋部５０ｅを有する。第２ウェブ６０は、レグ２１０の１つに接続される部分に、第２螺旋部６０ｅを有する。第１螺旋部５０ｅ及び第２螺旋部６０ｅは、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０がそれぞれレグ２１０に密着するように、レグ２１０の表面に沿って螺旋状に加工された部位である。

つまり、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０のそれぞれの部分であって、レグ２１０の１つに接続される部分は、螺旋形状である。これにより、第１螺旋部５０ｅ及び第２螺旋部６０ｅは、レグ２１０の１つに対して隙間なく接する。また、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０とレグ２１０の１つとは、両側溶接により接続される。これにより、接続の疲労強度を担保する。

第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０とタワー設置部１０との接続の態様は、上述の第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０とレグ２１０の１つとの接続と同様である。つまり、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０のそれぞれの部分であって、タワー設置部１０に接続される部分は、螺旋形状である。これにより、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０は、タワー設置部１０に対して隙間なく接する。また、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０とタワー設置部１０とは、両側溶接により接続される。これにより、接続の疲労強度を担保する。

第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の上下方向の寸法、すなわち、いわゆる桁高は、トランジションピース１００の強度を十分に確保することに加え、洋上において波峰が当たらない程度の寸法とすることが好ましい。前記桁高は、例えば、４ｍである。前記桁高を大きく設定することで、トランジションピース１００の面内曲げモーメント（転倒モーメント）への耐力を高くすることができる。よって、前記桁高は、トランジションピース１００においてより大きく設定することが好ましい。

第１ウェブ５０と第２ウェブ６０とは、レグ２１０の１つとタワー設置部１０との間において、次のように配置されることが好ましい。すなわち、図３に示すように、第１ウェブ５０と１つとが接続される位置と、第２ウェブ６０と１つとが接続される位置と、の間隔をレグ側間隔ＷＬとする。第１ウェブ５０とタワー設置部１０とが接続される位置と、第２ウェブ６０とタワー設置部１０と、が接続される位置との間隔をタワー側間隔ＷＴとする。このとき、図３に示すように、タワー側間隔ＷＴは、レグ側間隔ＷＬよりも大きくなるように設置することが好ましい。

リブ７０は、トランジションピース１００とレグ２１０の接続を補強する。具体的には、図２に示すように、レグ２１０の側面に接し、且つ、下フランジ４０の下面に接するように配置される。リブ７０は、略三角形状の板であり、前記略三角形状の一辺がレグ２１０の側面に接し、他の一辺が下フランジ４０の下面に接する。これにより、よりジャケット構造体２００の疲労強度を確保する。

リブ７０をレグ２１０と下フランジ４０との間に取り付ける時は、例えば、レグ２１０からタワー設置部１０が設けられた方向に向かって２枚ずつ配置する。この場合、リブ７０は、下フランジ４０の上面に配置された第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の真下に、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０が設けられた方向に沿って配置されることがより好ましい。

リブ７０は、レグ２１０からタワー設置部１０が設けられた方向に向かって３枚ずつ配置してもよい。この時、３枚目のリブ７０は、上述のように設けられた２枚のリブの間に位置するように設けられることがより好ましい。
リブ７０は、レグ２１０からタワー設置部１０が設けられた方向に向かって１枚ずつ配置してもよい。この時、１枚のリブ７０は、上述の「３枚目のリブ７０」と同じ位置に設けられることが好ましい。すなわち、１枚のリブ７０は、平面視において、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の間に位置するように設けられることがより好ましい。
リブ７０は、レグ設置部２０の円周方向に間隔を空けて任意の個数だけ配置してもよい。

また、リブ７０は、タワー設置部１０と上フランジ３０との接合部の疲労強度を確保するために用いられてもよい。具体的には、リブ７０は、前記略三角形状の一辺がタワー設置部１０の側面に接し、他の一辺が上フランジ３０の上面に接するように配置されてもよい。リブ７０をタワー設置部１０と上フランジ３０との間に取り付ける時は、例えば、図９に示すように、タワー設置部１０からレグ２１０が設けられた方向に向かって２枚ずつ配置する。この場合、リブ７０は、上フランジ３０の下面に配置された第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の真上に、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０が設けられた方向に沿って配置されることがより好ましい。又は、図１０に示すように、タワー設置部１０からレグ２１０が設けられた方向に向かって３枚ずつ配置してもよい。更にこれに限らず、リブ７０は、タワー設置部１０からレグ２１０が設けられた方向に向かって１枚ずつ配置してもよい。リブ７０は、タワー設置部１０の円周方向に間隔を空けて任意の個数だけ配置してもよい。

マンホールＭは、図６に示すように、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の少なくともいずれか一方に設けられる。あるいは、マンホールＭは、上フランジ３０及び下フランジ４０の少なくともいずれか一方に設けられる。マンホールＭが上フランジ３０又は下フランジ４０に設けられる場合、マンホールＭは、図３に示すように、トランジションピース１００を鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ５０と第２ウェブ６０との間に位置するように配置されることが好ましい。図３又は図６に示すように、マンホールＭは、例えば、四角形状である。マンホールＭは、円形状等であってもよい。

ここで、上述のように、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０と、レグ２１０の１つ、タワー設置部１０、上フランジ３０、及び下フランジ４０とを接続する際は、溶接により固定されることが好ましく、両側溶接により固定されることがより好ましい。このとき、第１ウェブ５０と、第２ウェブ６０と、レグ２１０の１つと、タワー設置部１０と、上フランジ３０と、下フランジ４０と、がそれぞれ隙間なく溶接により固定されると、トランジションピース１００において、上フランジ３０と下フランジ４０との間に閉鎖された空間が形成される。このとき、上述の各部位を溶接により固定すると、最終的に溶接作業を行う作業者が、前記空間の中に取り残されることとなる。これを防ぐために、マンホールＭを備えることで、溶接作業を終えた作業者が、前記空間から脱出可能とする。
上述の各構成により、本実施形態に係るトランジションピース１００が形成される。

以上説明したように、本実施形態に係るトランジションピース１００によれば、トランジションピース１００が、タワー設置部１０と４つのレグ２１０のうちの１つとを接続する第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０を備える。つまり、トランジションピース１００が、タワー設置部１０と、１つのレグ２１０との間に、２つのウェブを備える。これにより、レグ２１０の１つからタワー設置部１０に向かう方向から見て、上フランジ３０と、下フランジ４０と、第１ウェブ５０と、第２ウェブ６０と、によって、箱型断面を形成することができる。これにより、洋上風車３００のタワーから伝達されるねじりモーメント、すなわちトランジションピース１００の面外曲げモーメントへの耐力を高くすることができる。更に、地震、暴風、洋上風車３００の運転等によって発生する荷重をトランジションピース１００の各部位にスムーズに伝達することができる。したがって、応力集中の発生を抑えることができる。

ここで、トランジションピース１００の上フランジ３０の上面には、外部作業床が取付けられる。外部作業床の取り付け易さの観点から、上フランジ３０は水平であることが好ましい。これに対し、また、タワー設置部１０と、１つのレグ２１０との間に、２つのウェブを備える。よって、互いに近くに位置する２つのウェブの上端同士を基準とすることで、水平方向の位置合わせをしやすくすることができる。よって、上フランジ３０を水平に位置合わせすることを容易にすることができる。

また、タワー側間隔ＷＴは、レグ側間隔ＷＬよりも大きい。このように、第１ウェブ５０と第２ウェブ６０との間隔を、タワーの側とレグ２１０の側で変えることによって、上フランジ３０及び下フランジ４０の、タワー側間隔ＷＴ及びレグ側間隔ＷＬに対応した方向の寸法を変えることができる。したがって、上述の箱型断面の断面二次モーメントを連続的に変化させることができる。ここで、トランジションピース１００に発生する曲げモーメントは、タワー部３１０側で大きく、レグ２１０側で小さくなる。このため、タワー側間隔ＷＴを、レグ側間隔ＷＬよりも大きくすることで、トランジションピース１００の各部位において発生する曲げモーメントに合わせて、合理的に断面性能を調整することができる。よって、断面性能を下げて、よりトランジションピース１００を経済的なものにすることができる。

また、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０のそれぞれは、タワー設置部１０及びレグ２１０の１つのそれぞれと両側溶接により接続される。これにより、各接続部の疲労強度を担保することができる。よって、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の、タワー設置部１０及びレグ２１０との接続部の疲労強度を十分に備えることができる。

また、上フランジ３０の十字形状の４つの突部のうち、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０に接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０からはみ出しており、下フランジ４０の十字形状の４つの突部のうち、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０に接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０からはみ出している。これにより、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０と上フランジ３０及び下フランジ４０とを溶接する際の作業をしやすくすることができる。具体的には、例えば、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０を上フランジ３０及び下フランジ４０に取り付けた時、上フランジ３０及び下フランジ４０から第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の端部がはみ出ることを確実に防ぐことができる。

また、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０それぞれの部分であって、タワー設置部１０に接続される部分又はレグ２１０の１つに接続される部分は、螺旋形状である。これにより、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の端部と、タワー設置部１０及びレグ２１０の１つとの間に隙間が生じることを防ぐことができる。よって、より接続部の強度を担保し、トランジションピース１００全体の強度を向上することができる。

また、第１ウェブ５０の輪郭は、第２ウェブ６０の輪郭の鏡像である。言い換えれば、第１ウェブ５０と第２ウェブ６０とは、対称に設けられる。これにより、トランジションピース１００への面外曲げモーメントが、第１ウェブ５０又は第２ウェブ６０の一方に偏ることを防ぐことができる。よって、入力に対する荷重伝達をスムーズにすることができる。したがって、よりトランジションピース１００の面外曲げモーメントへの耐力を高くすることができる。

ここで、トランジションピース１００の各構成部品は、溶接によって接合される。トランジションピース１００の疲労強度をより向上するために、トランジションピース１００の各部位は、両面溶接により接合することが好ましい。しかしながら、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０を、上フランジ３０、下フランジ４０、タワー設置部１０、及びレグ２１０の全ての接合部を両面溶接すると、前記各構成によって構成される空間の内部に、溶接を行った作業者が取り残される。これに対し、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０の少なくともいずれか一方には、マンホールＭが設けられている。これにより、各構成を両面溶接した作業者が、前記空間の内部からマンホールＭを介して脱出することができる。よって、前記空間の内部に作業者が取り残されることを防ぎつつ、トランジションピース１００の全ての接合部を両面溶接することができる。

また、上フランジ３０及び下フランジ４０の少なくともいずれか一方には、マンホールＭが設けられており、マンホールＭは、鉛直方向に沿って見て、第１ウェブ５０と第２ウェブ６０との間に位置する。これにより、第１ウェブ５０及び第２ウェブ６０を、上フランジ３０、下フランジ４０、タワー設置部１０、及びレグ２１０にそれぞれ両面溶接した後に、作業者が、前記各構成によって構成される空間の内部からマンホールＭを介して脱出することができる。よって、前記空間の内部に作業者が取り残されることを防ぎつつ、トランジションピース１００の全ての接合部を両面溶接することができる。

また、レグ２１０の１つは、タワー設置部１０に対して傾斜している。これにより、例えば、レグ２１０がジャケット構造体２００の一部であり、トランジションピース１００が前記ジャケット構造体２００に取り付けられるものであった場合に、トランジションピース１００の位置又は大きさなどに合わせてレグ２１０の角度を変えることを不要とすることができる。よって、トランジションピース１００を設けるジャケット構造体２００の設計の自由度を向上することができる。

また、レグ２１０の１つは、タワー設置部１０と平行である。これにより、例えば、同じ構造のトランジションピース１００を複数のジャケット構造体２００において共通して設ける場合に、ジャケット構造体２００のレグ２１０の角度に影響されないものとすることができる。よって、寸法の管理を容易かつ効率的に行うことができる。また、複数のジャケット構造体２００でトランジションピース１００を共通化する際の設計条件を統一して、検討を効率的に行うことができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ジャケット構造体２００はレグ２１０を４つ設けられるとして説明したが、これに限らない。例えば、レグ２１０は、３つ設けられてもよいし、５つ以上設けられてもよい。これに伴い、上フランジ３０及び下フランジ４０は、十字形状以外の形状を有していてもよい。具体的には、上突部３２及び下突部４２の数をジャケット構造体２００のレグ２１０の数に合わせ、３つとしてもよいし、５つ以上としてもよい。
また、タワー設置部１０は円筒状であるとして説明したが、これに限らない。例えば、タワー設置部１０は、角筒状であってもよい。
また、下フランジ４０の下中央部４１とタワー設置部１０とは、下中央部４１の上にタワー設置部１０が配置された状態で、溶接により固定されると説明したが、これに限らない。すなわち、下フランジ４０にも、タワー設置部１０が貫通する貫通孔が設けられていてもよい。これにより、下フランジ４０に設けられた貫通孔の内側にタワー設置部１０が配置された状態で、溶接により固定されてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ タワー設置部
２０ レグ設置部
３０ 上フランジ
４０ 下フランジ
５０ 第１ウェブ
６０ 第２ウェブ
１００ トランジションピース
２１０ レグ
３００ 洋上風車
Ｍ マンホール
ＷＬ レグ側間隔
ＷＴ タワー側間隔

Claims (10)

1. 洋上風車のタワーが設置される円筒状のタワー設置部と、
   それぞれレグが設置される４つのレグ設置部と、
   前記タワー設置部の上方と前記４つのレグ設置部とを接続する上フランジと、
   前記タワー設置部の下方と前記４つのレグ設置部とを接続する下フランジと、
   を有するトランジションピースであって、
   前記上フランジと前記下フランジとを接続する第１ウェブであって、前記タワー設置部と４つの前記レグのうちの１つとを接続する第１ウェブと、
   前記上フランジと前記下フランジとを接続する第２ウェブであって、前記タワー設置部と前記レグのうちの１つとを接続する第２ウェブと、
   を備える、
   ことを特徴とするトランジションピース。
2. 前記第１ウェブと前記レグのうちの１つとが接続される位置と、前記第２ウェブと前記レグのうちの１つとが接続される位置と、の間隔をレグ側間隔とし、
   前記第１ウェブと前記タワー設置部とが接続される位置と、前記第２ウェブと前記タワー設置部とが接続される位置と、の間隔をタワー側間隔とし、
   前記タワー側間隔は、前記レグ側間隔よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトランジションピース。
3. 前記第１ウェブ及び前記第２ウェブのそれぞれは、前記タワー設置部及び前記レグのうちの１つのそれぞれと両側溶接により接続される、
   ことを特徴とする請求項２記載のトランジションピース。
4. 前記上フランジ及び前記下フランジのそれぞれは、鉛直方向に沿って見たときに十字形状であり、
   前記上フランジの十字形状の４つの突部のうち、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブに接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブからはみ出しており、
   前記下フランジの十字形状の４つの突部のうち、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブに接続される突部は、鉛直方向に沿って見て、前記第１ウェブ及び前記第２ウェブからはみ出している、
   ことを特徴とする請求項３に記載のトランジションピース。
5. 前記第１ウェブ及び前記第２ウェブのそれぞれの部分であって、前記タワー設置部に接続される部分又は前記レグのうちの１つに接続される部分は、螺旋形状である、
   ことを特徴とする請求項４に記載のトランジションピース。
6. 前記第１ウェブの輪郭は、前記第２ウェブの輪郭の鏡像である、
   ことを特徴とする請求項５に記載のトランジションピース。
7. 前記第１ウェブ及び前記第２ウェブの少なくともいずれか一方には、マンホールが設けられている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のトランジションピース。
8. 前記上フランジ及び前記下フランジの少なくともいずれか一方には、マンホールが設けられており、
   前記マンホールは、鉛直方向に沿って見て、前記第１ウェブと前記第２ウェブとの間に位置する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のトランジションピース。
9. 前記レグのうちの１つは、前記タワー設置部に対して傾斜している、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のトランジションピース。
10. 前記レグのうちの１つは、前記タワー設置部と平行である、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のトランジションピース。

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