(57)【要約】      （修正有）【課題】水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置を提供する。【解決手段】扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置５とを備えており、扉状の設置フレームの梁には風力タービンタワーをクランプ締めする把持手段４が設けられ、風力タービン吊り上げ装置が扉状の設置フレームに固定され、この風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。把持手段が風力タービンのタワーを水平面でクランプ締めするとともに、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを鉛直方向に拘束する。これにより、組み立てられた風力タービンを、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段と風力タービン吊り上げ装置を用いて、設置時の状態で固定する。【選択図】図１
2011112044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置であって、
扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置と、風力タービンのタワーをクランプ締めする把持手段と、を備え、
前記扉状の設置フレームが、第１の脚部と、第２の脚部と、前記第１の脚部と前記第２の脚部との間に固定された少なくとも一つの梁と、を含み、前記把持手段が、前記梁に配置されており、前記風力タービン吊り上げ装置が、前記扉状の設置フレームに固定されるとともに、その吊り上げ端部が前記風力タービンタワーに連結されることを特徴とする風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項２】
前記梁が、前記第１の脚部に連結された第１の梁部と、前記第２の脚部に連結された第２の梁部と、を備え、前記把持手段が、前記第１の梁部と、前記第２の梁部との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項３】
前記把持手段が、第１のバックル部材と、第２のバックル部材と、第３のバックル部材と、第４のバックル部材と、を備えるとともに、その各々がヒンジ端と、バックル端と、を有し、前記第１のバックル部材と前記第２のバックル部材のヒンジ端が前記第１の梁部の内側端部にヒンジで連結されるとともに、前記第３のバックル部材と前記第４のバックル部材のヒンジ端が前記第２の梁部の内側端部にヒンジで連結されており、前記第１のバックル部材と、前記第２のバックル部材と、前記第３のバックル部材と、前記第４のバックル部材の各々の外側に揺動機構が取り付けられるとともに、前記第１のバックル部材と、前記第２のバックル部材と、前記第３のバックル部材と、前記第４のバックル部材の各々の内側には、前記風力タービンタワーをクランプ締めするための支持機構が取り付けられており、互いに隣接するバックル部材のバックル端は、前記第１の梁部のバックル部材が、隣接する前記第２の梁部のバックル部材と係合されたのちにロック部材によりロックされることを特徴とする請求項２に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項４】
前記揺動機構により、前記第１のバックル部材と、前記第２のバックル部材と、前記第３のバックル部材と、前記第４のバックル部材と、の各々が、それぞれヒンジ端の周りを回動することを特徴とする請求項３に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項５】
前記支持機構は、様々な直径の風力タービンタワーに適合してクランプ締めすることができるように伸縮式であることを特徴とする請求項３に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項６】
前記揺動機構が、油圧シリンダであることを特徴とする請求項３に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項７】
前記支持機構が、油圧シリンダもしくは油圧−空気圧ばねであることを特徴とする請求項３に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項８】
前記ロック部材が、ロックピンであることを特徴とする請求項３に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項９】
２つの梁を備え、その各々の把持手段が垂直方向に揃えられることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項１０】
前記風力タービン吊り上げ装置が、前記梁もしくは前記第１または第２の脚部に固定された風力タービンホイストであり、前記風力タービンホイストのワイヤロープが前記タービンのタワーに連結されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
【請求項１１】
プラットフォーム本体と、請求項１〜１０のいずれかに記載の少なくとも一つの風力タービン固定および吊り上げ装置と、を備えた水上移動式作業プラットフォームであって、
前記風力タービン固定および吊り上げ装置が、前記プラットフォーム本体の上面に配置されるとともに、この風力タービン固定および吊り上げ装置は、駆動手段によって駆動されることにより、前記プラットフォーム本体に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能であることを特徴とする水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１２】
前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の全長に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられるとともに、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第１および第２の脚部の底面には、前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向レールに沿って移動可能であることを特徴とする請求項１１に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１３】
前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の長手方向に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられるとともに、前記風力タービン固定および吊り上げ装置と前記プラットフォーム本体との間にガイドトレイが配置され、このガイドトレイの底面には前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、そのガイドトレイの上面には前記プラットフォーム本体に沿って横方向に延びる横方向ガイドレールが設けられ、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第１および第２の脚部の底面には、前記横方向ガイドレールと適合する横方向ローラが設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向もしくは横方向ガイドレールに沿って移動可能であることを特徴とする請求項１１に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１４】
前記駆動手段は、油圧シリンダもしくは駆動モータであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１５】
前記プラットフォーム本体が、少なくとも一つのアンカー・ウィンチを備えることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１６】
前記プラットフォーム本体の側部に対称的に配置された４つのアンカー・ウィンチを備えることを特徴とする請求項１５に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１７】
前記プラットフォーム本体の底部が平板的構造を有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１８】
前記プラットフォーム本体の側部に少なくとも一つのバケット状脚部が設けられることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項１９】
前記プラットフォーム本体上に設置されたプラットフォーム本体引き上げ手段をさらに備え、前記プラットフォーム本体引き上げ手段の引き上げ端部が前記バケット状脚部に連結されることを特徴とする請求項１８に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項２０】
前記プラットフォーム本体の端部が、前記風力タービン基礎と嵌合する位置決め溝を備え、この位置決め溝は、前記風力タービン基礎と適合するように形成されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項２１】
前記プラットフォーム本体の両端部が、位置決め溝を備えることを特徴とする請求項２０に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項２２】
２つ以上の喫水深さ調節手段が前記プラットフォーム本体の側部に取り付けられるとともに、対称的に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項２３】
前記喫水深さ調節手段が、前記プラットフォーム本体の水線面積を調節するエアバッグと、前記エアバッグの膨張および収縮を調節する膨張装置と、前記エアバッグに連結されてこのエアバッグの伸展および縮小を調節する伸縮機構と、前記伸縮機構を前記プラットフォーム本体に固定する固定ホルダと、を備えることを特徴とする請求項２２に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項２４】
前記伸縮機構のマニピュレーティングデバイスが、オイルシリンダ、空気シリンダ、および電気プッシュ・ロッドのうちの一つから選択されるとともに、前記伸縮機構が、連続的に接続された複数の伸縮ユニットを備え、これらの伸縮ユニットは、平行四辺形型の四棒機構式の伸縮部分であることを特徴とする請求項２３に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【請求項２５】
前記プラットフォーム本体が、自航用の動力装置を備えるか、もしくは、こうした動力装置を備えずに曳航船により牽引されることを特徴とする請求項１１に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沖合の風力タービン設置技術に関し、特に水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置に関する。さらに本発明は、水上移動式作業プラットフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
沖合風力発電技術は、適正な海域にある風力発電地帯に設置された一基以上の風力タービンによる、風力エネルギーから電気エネルギーへの変換に関する。概して風力タービンは、タワーと、ロータと、ナセルと、を備え、ナセルには、発電機と、ギアボックスと、主軸と、が設けられている。タワーの底部は風力発電地帯の風力タービン基礎に設置され、ロータおよびナセルは風力タービンタワーの頂部に設置される。風を受けることにより回転可能なロータがナセル内の発電機を駆動して電気エネルギーを発生させ、それにより風力エネルギーから電気エネルギーへの変換が達成される。
【０００３】
一般に、風力タービンの個々の部品は重い。例えば、風力タービンのナセルの総重量は３００トンに達する。ギアボックス、ナセル内の発電機等の相対的に大型の部品は各々６０トンに及ぶなど様々である。結果として、沖合風力発電地帯の建設においては所定の海域への風力タービンの設置が重要な位置を占めるようになってきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在まで、風力発電地帯への風力タービンの設置には主に２つの解決方法がある。
【０００５】
第１の解決方法は、風力タービンを部品ごとに設置することである。まず、タワーや、ナセル、ブレードなどの風力タービン部品が組立ポートに運ばれる。次いでこれらの部品を輸送船により所定の沖合海域の風力発電地帯に輸送する。風力発電地帯では、水上移動式作業プラットフォームが基礎としての役割を果たし、ここで風力タービンの各々の部品が現場で吊り上げられて風力タービンが組み立てられる。この解決方法には次のような欠点がある：移動式の沖合作業プラットフォームの喫水は深く、潮間帯もしくは浅海域で作業することができない。さらに、現在の移動式沖合作業プラットフォームの脚部構造を泥状の沿岸で使用することは不可能である。
【０００６】
第２の解決方法は、風力タービンを一体化して設置することである。風力タービンをポートで組み立てた後、輸送船により所定の沖合海域の風力発電地帯に一体的に搬送する。次いでこの風力タービンを大型の海上船舶で吊り上げる。
【０００７】
第２の解決方法では、クレーン船の浮き方が安定しない。クレーン船の高くて長いブームを使用して風力タービンを吊り上げた場合、船体の揺れにより、風力タービンの揺れはさらにひどくなる。風力タービンが揺れ続けると、タワーの底部の設置部位を土台の設置場所へ位置合わせすることが難しくなるため、風力タービンの設置が非常に困難となる。風力タービン全体を吊り上げる際のクレーン船の安定性が極めて重要となるため、風力タービンは順風かつ海が穏やかである場合に限り設置されなければならず、換言すれば、作業時間は天候によって決まる。
【０００８】
また、大型の海上船舶は風力タービンの設置用途だけに限らないため、使用料やレンタル料が非常に高く、風力タービンの設置費用が嵩む。さらに、大型の海上船舶は喫水が深く潮間帯や浅海域での吊り上げに使用することができないため、この解決方法は設置場所により制限される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は水上移動式作業プラットフォーム用に利用可能な風力タービン固定および吊り上げ装置を提供することである。まず、組み立てた風力タービンを水上移動式作業プラットフォーム上に設置時の状態で一体的に固定することができる。次いで、水上移動式作業プラットフォームを風力発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させたときに、風力タービン固定および吊り上げ装置を風力タービン基礎と位置合わせするように移動させて、風力タービンの設置を実現する。本発明のもう一つの目的は、水上移動式作業プラットフォームを提供することである。
【００１０】
本発明の第一の目的は、本発明は、水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置であって、扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置と、風力タービンのタワーをクランプ締めする把持手段と、を備え、前記扉状の設置フレームが、第１の脚部と、第２の脚部と、その第１の脚部と前記第２の脚部との間に固定された少なくとも一つの梁と、を含み、前記把持手段が、梁に配置されており、前記風力タービン吊り上げ装置が、前記扉状の設置フレームに固定されるとともに、その吊り上げ端部が前記風力タービンタワーに連結された、風力タービン固定および吊り上げ装置を提供する。
【００１１】
好ましくは、前記梁が、前記第１の脚部に連結された第１の梁部と、前記第２の脚部に連結された第２の梁部と、を備え、前記把持手段が、前記第１の梁部と、前記第２の梁部との間に配置される。
【００１２】
好ましくは、前記把持手段が、第１のバックル部材と、第２のバックル部材と、第３のバックル部材と、第４のバックル部材と、を備えるとともに、その各々がヒンジ端と、バックル端と、を有し、前記第１のバックル部材と前記第２のバックル部材のヒンジ端が前記第１の梁部の内側端部にヒンジで連結されるとともに、前記第３のバックル部材と前記第４のバックル部材のヒンジ端が前記第２の梁部の内側端部にヒンジで連結されており、前記第１のバックル部材と、前記第２のバックル部材と、前記第３のバックル部材と、前記第４のバックル部材の各々の外側に揺動機構が取り付けられるとともに、前記第１のバックル部材と、前記第２のバックル部材と、前記第３のバックル部材と、前記第４のバックル部材の各々の内側には、前記風力タービンタワーをクランプ締めするための支持機構が取り付けられており、互いに隣接するバックル部材のバックル端は、前記第１の梁部のバックル部材が、隣接する前記第２の梁部のバックル部材と係合されたのちにロック部材によりロックされる。
【００１３】
好ましくは、前記揺動機構により、前記第１のバックル部材と、前記第２のバックル部材と、前記第３のバックル部材と、前記第４のバックル部材と、の各々が、それぞれヒンジ端の周りを回動する。
【００１４】
好ましくは、前記支持機構は、様々な直径の風力タービンタワーに適合してクランプ締めすることができるように伸縮式である。
【００１５】
好ましくは、前記揺動機構は、油圧シリンダである。
【００１６】
好ましくは、前記支持機構は、油圧シリンダもしくは油圧−空気圧ばねである。
【００１７】
好ましくは、前記ロック部材は、ロックピンである。
【００１８】
好ましくは、２つの梁を備えるとともに、その各々の把持手段が垂直方向に揃えられる。
【００１９】
好ましくは、前記風力タービン吊り上げ装置が、前記梁もしくは前記第１または第２の脚部に固定された風力タービンホイストであり、前記風力タービンホイストのワイヤロープがタービンのタワーに連結される。
【００２０】
本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置は、扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置とを備えており、扉状の設置フレームの梁には風力タービンタワーをクランプ締めする把持手段が設けられ、風力タービン吊り上げ装置が扉状の設置フレームに固定され、この風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置は、水上移動式作業プラットフォームに用いることができる。把持手段が風力タービンのタワーを水平面でクランプ締めすることができると同時に、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを鉛直方向に拘束することができる。それにより、組み立てられた風力タービンを、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段と風力タービン吊り上げ装置を用いて、風力タービンの設置時の状態で固定することができる。
【００２１】
風力タービンを設置する際、水上移動式作業プラットフォームを風力タービン発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させる。風力タービンが固定された風力タービン固定および吊り上げ装置は、風力タービン基礎に対応する場所へと動かされる。風力タービンタワーの基部の設置部位が風力タービン基礎の設置場所に位置合わせされる。風力タービンタワーの基部が、固定コネクタにより風力タービン基礎に固定される。把持手段および風力タービン吊り上げ装置が解放されて、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービンから離される。水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から離される。このように、風力タービンの設置作業が完了する。
【００２２】
このような構造を有する風力タービン固定および吊り上げ装置は、水上移動式作業プラットフォーム上に風力タービンを固定することができる。設置の際、風力タービンは風荷重に対する高い抵抗を有する。風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部における設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
【００２３】
本発明のもう一つの目的は、プラットフォーム本体と、上述した少なくとも一つの風力タービン固定および吊り上げ装置と、を備えた水上移動式作業プラットフォームを提供することであり、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が、前記プラットフォーム本体の上面に配置されるとともに、この風力タービン固定および吊り上げ装置は、駆動手段によって駆動されることにより、前記プラットフォーム本体に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能である。
【００２４】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の全長に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられており、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第１および第２の脚部の底面には、前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向レールに沿って移動可能である。
【００２５】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の長手方向に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられるとともに、前記風力タービン固定および吊り上げ装置と前記プラットフォーム本体との間にガイドトレイが配置され、このガイドトレイの底面には前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、そのガイドトレイの上面には前記プラットフォーム本体に沿って横方向に延びる横方向ガイドレールが設けられ、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第１および第２の脚部の底面には、前記横方向ガイドレールと適合する横方向レール溝が設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向もしくは横方向ガイドレールに沿って移動可能である。
【００２６】
好ましくは、前記駆動手段は、油圧シリンダである。
【００２７】
好ましくは、前記プラットフォーム本体が、少なくとも一つのアンカー・ウィンチを備える。
【００２８】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の側部に対称的に配置された４つのアンカー・ウィンチを備える。
【００２９】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の底部は平板的構造を有する。
【００３０】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の側部に少なくとも一つのバケット状脚部が設けられる。
【００３１】
好ましくは、前記プラットフォーム本体上に設置されたプラットフォーム本体引き上げ手段をさらに備え、前記プラットフォーム本体引き上げ手段の引き上げ端部が前記バケット状脚部に連結される。
【００３２】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の端部が、前記風力タービン基礎と嵌合する位置決め溝を備え、この位置決め溝は、前記風力タービン基礎と適合するように形成される。
【００３３】
好ましくは、前記プラットフォーム本体の両端部が、位置決め溝を備える。
【００３４】
好ましくは、２つ以上の喫水深さ調節手段が前記プラットフォーム本体の側部に対称的に配置されるように取り付けられる。
【００３５】
好ましくは、前記喫水深さ調節手段が、前記プラットフォーム本体の水線面積を調節するエアバッグと、前記エアバッグの膨張および収縮を調節する膨張装置と、前記エアバッグに連結されてこのエアバッグの伸展および縮小を調節する伸縮機構と、前記伸縮機構を前記プラットフォーム本体に固定する固定ホルダと、を備える。
【００３６】
好ましくは、前記伸縮機構のマニピュレーティングデバイスが、オイルシリンダ、空気シリンダ、もしくは電気プッシュ・ロッドのうちの一つから選択されるとともに、前記伸縮機構が、連続的に接続された複数の伸縮ユニットを備え、これらの伸縮ユニットは、平行四辺形型の四棒機構式の伸縮部分である。
【００３７】
好ましくは、前記プラットフォーム本体が、自航用の動力装置を備えるか、もしくは、こうした動力装置を備えずに曳航船により牽引される。
【００３８】
水上移動式作業プラットフォームには、駆動手段によって駆動されることにより、プラットフォーム本体に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能な、前述の風力タービン固定および吊り上げ装置が装備されている。風力タービンタワー、インペラ、ナセルなどのコンポーネントがドックで一体型の風力タービンに組み立てられる。風力タービンタワーの底部が下を向き、風力タービンタワーが垂直な状態となるように風力タービンをプラットフォーム本体の上面まで吊り上げるのに吊り上げ手段が用いられる。風力タービン固定および吊り上げ装置により風力タービンを水平面に垂直方向に固定するように、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段が風力タービンタワーをしっかりと固定し、風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。水上移動式作業プラットフォームが沖合の風力発電地域に輸送され、この水上移動式作業プラットフォームの端部が発電地域のタービン基礎と位置合わせされる。風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを目標の高さに吊り上げる。風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービン基礎の風力タービン設置位置に移されて、風力タービンの底部の設置部位が風力タービン基礎の設置位置と位置合わせされる。風力タービン吊り上げ装置により風力タービンが風力タービン基礎の上に下ろされ、設置ボルトにより風力タービン基礎に連結される。次いで把持手段と風力タービン吊り上げ装置が解放され、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービンから取り外されて、水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から取り外される。これにより、風力タービンの設置作業が達成される。
【００３９】
こうした構造を有する水上移動式作業プラットフォームは、風力タービン固定および吊り上げ装置を用いて、風力タービンを風力タービン固定および吊り上げ装置とともに縦方向および横方向に移動させながら固定することができる。こうした移動式沖合作業プラットフォームは、風力タービンを輸送するだけでなく、風力タービンを設置するための作業台としての役割も果たす。風力タービンの設置の際、風力タービンは風力タービン固定および吊り上げ装置により固定され、これにより相対的に大きい風荷重に耐えることができる。さらに、風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部の設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置の実施例の構造の概略図。
【図２】把持手段の構造の開いた状態を概略的に示す図。
【図３】把持手段の構造の閉じた状態を概略的に示す図。
【図４】本発明の水上移動式作業プラットフォームの実施例の構造の概略図。
【図５】図４の水上移動式作業プラットフォームの構造の概略正面図。
【図６】図４の水上移動式作業プラットフォームの構造の概略上面図。
【図７】図４の水上移動式作業プラットフォームの構造の概略左側面図。
【図８】図４のプラットフォーム本体の概略図。
【図９】図４のバケット状脚部の構造の概略図。
【図１０】図４の喫水深さ調節手段の構造の概略図。
【図１１】図４の喫水深さ調節手段の伸展状態および折りたたみ状態を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の第一の鍵は、水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置を提供することである。まず、組み立てた風力タービンを水上移動式作業プラットフォーム上に設置時の状態で一体的に固定することができる。次いで、水上移動式作業プラットフォームを風力発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させたときに、風力タービン固定および吊り上げ装置を風力タービン基礎と位置合わせするように移動させて、風力タービンの設置を実現する。本発明の第二の鍵は水上移動式作業プラットフォームを提供することである。
【００４２】
本発明を以下に添付の図面を参照しながら詳述する。以下の記載は単なる説明のための例示に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものでないことを理解されたい。
【００４３】
図１は、本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置の実施例の構造を概略的に示したものである。
【００４４】
図１に示すように、本発明の実施例の風力タービン固定および吊り上げ装置が、扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置５と、風力タービン６のタワーをクランプ締めする把持手段４と、を備え、扉状の設置フレームが、第１の脚部１と、第２の脚部２と、第１の脚部と第２の脚部との間に固定された少なくとも一つの梁３と、を有し、把持手段４は梁３に配置されており、風力タービン吊り上げ装置５は扉状の設置フレームに固定されているとともに、その吊り上げ端部で風力タービンタワーに連結されている。
【００４５】
図１に示す実施例では、２つの梁３を有し、それぞれに把持手段４が設けられている。これら２つの梁３は風力タービン６をしっかりと固定することができ、風力タービン６の設置を容易にするとともに扉状の設置フレームがさほど複雑にならない。
【００４６】
好ましい解決方法では、梁３の各々の把持手段４は、風力タービン６を設置状態に保つ、すなわち風力タービン６の風力タービンタワーを垂直に保つように、それぞれ垂直方向に揃えられる。
【００４７】
しかしながら、１つまたは複数の梁３を用いてもよく、すなわち、梁の数は実際の要求に応じて異なりうる。
【００４８】
特に梁３は、第１の脚部１に関連する第１の梁部３−１と、第２の脚部に関連する第２の梁部３−２と、を備える。第１の梁部３−１と、第２の梁部３−２と、の間に把持手段が設置される。
【００４９】
図２は把持手段の開いた状態を概略的に示し、図３は把持手段の構造の閉じた状態を概略的に示す。
【００５０】
図２，３に示すように、把持手段４は、第１のバックル部材４−１と、第２のバックル部材４−２と、第３のバックル部材４−３と、第４のバックル部材４−４と、を備え、その各々がヒンジ端とバックル端とを有する。第１のバックル部材４−１と第２のバックル部材４−２のヒンジ端が、ともに第１の梁部３−１の内側端部にヒンジで連結されており、第３のバックル部材４−３と第４のバックル部材４−４のヒンジ端が、第２の梁部３−２の内側端部にヒンジで連結されている。第１のバックル部材４−１と、第２のバックル部材４−２と、第３のバックル部材４−３と、第４のバックル部材４−４の各々の外側に揺動機構４−５が配置される。揺動機構４−５の揺動により、第１のバックル部材４−１と、第２のバックル部材４−２と、第３のバックル部材４−３と、第４のバックル部材４−４とが、開閉するように各々のピボット端の周りを回動する。第１のバックル部材４−１と、第２のバックル部材４−２と、第３のバックル部材４−３と、第４のバックル部材４−４の各々の内側に支持機構４−６が配置される。支持機構が圧縮されたときに様々な直径の風力タービンタワーが把持手段によりしっかりとクランプ締めされるように、これらの支持機構４−６は伸縮式である。揺動機構４−５は、第１の梁部３−１のバックル部材を駆動して、隣接する第２の梁部３−２のバックル部材と係合させる、すなわち、第１のバックル部材４−１は第３のバックル部材４−３と係合し、第２のバックル部材４−２は第４のバックル部材４−４と係合する。第１のバックル部材４−１、第２のバックル部材４−２、第３のバックル部材４−３、および第４のバックル部材４−４が互いに係合するとき、第１のバックル部材４−１と第３のバックル部材４−３のバックル端、ならびに第２のバックル部材４−２と第４のバックル部材４−４のバックル端は、それぞれ、ロック部材４−７によりロックされる。
【００５１】
特定の解決方法では、揺動機構４−５は油圧シリンダであり、支持機構４−６は油圧シリンダもしくは油圧−空気圧ばねであり、ロック部材４−７はロックピンである。
【００５２】
本発明の把持手段４は風力タービン６のタワーのクランプ締めに用いられる。風力タービンタワーは、把持手段４によりデッドロックされてもデッドロックされなくてもよく、換言すれば、把持手段４によりクランプ締めされているときに風力タービンタワーは回転してもよい。
【００５３】
風力タービン吊り上げ装置５は風力タービンホイストでもよい。特に、風力タービンホイストは梁３に固定されてもよく、第１の脚部１もしくは第２の脚部２に固定されてもよい。風力タービンホイストのワイヤロープが風力タービン６のタワーに連結される。風力タービンホイストはワイヤロープを締めるもしくは解放することにより風力タービンを引き上げたり下げたりすることができる。ワイヤロープが締め付けられたとき、風力タービンは垂直方向に拘束される。
【００５４】
以下に本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置の技術的効果について述べる。
【００５５】
本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置を水上移動用作業プラットフォーム用に用いることができる。把持手段４は風力タービン６のタワーを水平面にクランプ締めすることが可能であるのに対し、風力タービン吊り上げ装置５は風力タービン６を垂直方向に拘束することが可能である。これにより、組み立てられた風力タービン６を、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段４および風力タービン吊り上げ装置５により、設置状態で固定することができる。
【００５６】
風力タービンを設置する際、水上移動式作業プラットフォームを風力タービン発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させる。風力タービン６が固定された風力タービン固定および吊り上げ装置は風力タービン基礎に対応する場所へと動かされる。風力タービンタワーの基部の設置部位が風力タービン基礎の設置場所に位置合わせされる。風力タービンタワーの基部が、固定コネクタにより風力タービン基礎に固定される。把持手段４および風力タービン吊り上げ装置５が解放されて、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービン６から離される。水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から離される。このように、風力タービン６の設置作業が完了する。
【００５７】
このような構造を有する風力タービン固定および吊り上げ装置は、水上移動式作業プラットフォームに風力タービンを固定することができる。設置の際、風力タービンは風荷重に対する高い抵抗を有する。風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部の設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
【００５８】
さらに本発明は、以下に詳述する水上移動式作業プラットフォームを提供する。
【００５９】
図４は、本発明の水上移動式作業プラットフォームの実施例の構造を概略的に示す。図５は、水上移動式作業プラットフォームの正面図の構造を概略的に示す。図６は、図４の水上移動式作業プラットフォームの上面図の構造を概略的に示す。図７は、図４の水上移動式作業プラットフォームの左側面図の構造を概略的に示す。
【００６０】
本発明の実施例の水上移動式作業プラットフォームは、プラットフォーム本体１１と、プラットフォーム１１の上面に配置された少なくとも一つの風力タービン固定および吊り上げ装置と、を備える。駆動手段によって駆動されることにより、風力タービン固定および吊り上げ装置はプラットフォーム本体１１に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能である。ここで風力タービン取り付けおよび吊り上げ装置については前述の実施例で述べているため、繰り返し説明しない。
【００６１】
特定の実施例では、本発明の実施例の水上移動式作業プラットフォームが、プラットフォーム本体１１の長手方向に沿った端部の各々に、それぞれ、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２と、第２の風力タービン固定および吊り上げ装置１３と、を備える。第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２、および第２の風力タービン固定および吊り上げ装置１３は、プラットフォーム本体１１に沿って横切るように配置される。第１の風力タービン１７、および第２の風力タービン１８は、ぞれぞれ、第１の風力タービン取り付けおよび吊り上げ装置１２、および第２の風力タービン固定および吊り上げ装置１３に固定される。
【００６２】
説明の便宜上、本発明の実施を説明する例として、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２のみについて説明する。
【００６３】
好ましい解決方法では、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２をプラットフォーム本体１１に沿って長手方向もしくは横方向に移動させるように、プラットフォーム１１の上面には、プラットフォーム本体１１に沿って長手方向に延びる長手方向ガイドレール１１−３が設けられている。第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２とプラットフォーム本体１１との間にはガイドトレイ１９が配置される。図８に示すように、ガイドトレイ１９の底部には長手方向ガイドレール１１−３と適合する長手方向ローラ（図示せず）が設けられている。ガイドトレイ１９の上面には横方向ガイドレール１９−１が設けられる。第１の風力タービン固定および吊り上げ装置の第１および第２の脚部の底面には横方向ガイドレール１９−１と適合する横方向ローラが設けられている。駆動手段によって駆動されることにより、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２はガイドトレイ１９の横方向ガイドレール１９−１に沿って可動し、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を運ぶガイドトレイ１９は長手方向ガイドレール１１−３に沿って可動する。
【００６４】
第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を横方向ガイドレール１９に沿って駆動させる駆動手段は駆動モータでよい。
【００６５】
第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を運ぶガイドトレイ１９を長手方向ガイドレール１１−３に沿って駆動させる駆動手段は駆動モータでもよい。
【００６６】
更なる解決方法では、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を横方向ガイドレール１９−１に沿って駆動させる駆動手段は、プラットフォーム本体１１に沿って横方向に配置された油圧シリンダでもよい。油圧シリンダにより、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を任意の横方向位置に停止させてロックすることができる。したがって、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２の横方向移動の精度や安全性を向上させる。
【００６７】
ガイドトレイ１９および第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を長手方向ガイドレール１１−３に沿って駆動させる駆動手段は、プラットフォーム本体１１に沿って長手方向に配置された油圧シリンダでもよい。油圧シリンダにより、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２を任意の長手方向位置に停止させてロックすることができ、これにより、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２の長手方向移動の精度や安全性を向上させる。
【００６８】
好ましい解決方法では、プラットフォーム本体１１の両端部には風力タービン基礎に対して位置決めを行うための位置決め溝が設けられており、この位置決め溝は、タービン基礎の位置決め溝と適合するように形成されている。このように、プラットフォーム本体１１の両端部を風力発電地帯の風力タービン基礎に対して正確に位置決めすることができ、風力タービン固定および吊り上げ装置を風力タービン基礎の風力タービン設置場所に正確に移動させることができる。
【００６９】
特定の実施例では、第１の位置決め溝１１−１および第２の位置決め溝１１−２が、それぞれ、プラットフォーム本体１１の両端部の各々に設けられる。第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２と、第２の風力タービン固定および吊り上げ装置１３と、の両方をプラットフォーム本体１１の上面に配置する場合、風力タービンを、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２、および第２の風力タービン固定および吊り上げ装置１３によって設置する際に、これらの風力タービンを風力タービン基礎に対して正確に位置決めすることができる。風力タービン固定および吊り上げ装置をプラットフォーム本体１１の上面に一つだけ配置する場合、この風力タービン固定および吊り上げ装置により、プラットフォーム本体１１のどちらの端部からでも風力タービンを設置してよく、これによりプラットフォーム１１の動作を容易にする。
【００７０】
風力タービン基礎の設置場所に対する、風力タービンタワーの底部の設置部位の横方向位置合わせが、位置決め溝あるいはその他の位置合わせ手段により実現される場合、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２とプラットフォーム本体１１との間のガイドトレイ１９は必要ないであろう。プラットフォーム本体１１の上面には、その全長に亘って延びる長手方向ガイドレールが設けられる。第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２の第１および第２の脚部の底面には長手方向ガイドレールと適合する長手方向レール溝が設けられる。駆動手段によって駆動されることにより、第１の風力タービン固定および吊り上げ装置１２は長手方向レールに沿って移動可能である。
【００７１】
プラットフォーム本体が様々な水深に適応できるようにするために、好ましい解決方法では、２基以上の喫水深さ調節手段２０がプラットフォーム本体１１の側部に取り付けられ、かつ対称的に配置される。
【００７２】
特定の実施例では、喫水深さ調節手段２０が、プラットフォーム本体の水線面積を調節するエアバッグ２０−４と、エアバッグの膨張および収縮を調節する膨張装置２０−１と、エアバッグに連結されてこのエアバッグの伸展および縮小を調整する伸縮機構２０−３と、伸縮機構をプラットフォーム本体に固定する固定ホルダ２０−２と、を備える。伸縮機構２０−３のマニピュレーティングデバイスは、オイルシリンダ、空気シリンダ、もしくは電気プッシュ・ロッドのうちの一つから選択される。伸縮機構２０−３は、連続的に接続された複数の伸縮ユニットを備える。伸縮ユニットは平行四辺形型の四棒機構式の伸縮部分である。
【００７３】
通常の航行中、エアバッグ２０−４が収縮されて折り畳まれた状態に保たれるように（図１１に示すように）伸縮機構２０−３が引き込まれ、プラットフォーム本体１１は通常の船舶喫水深さで航行する。このとき、航行時の抵抗が低減するため、水上の作業プラットフォームは高速で航行することができる。水上の作業プラットフォームが浅瀬地帯に到達すると、伸縮機構２０−３が（図１１に示すように）延びてエアバッグ２０−４を膨らませ、このエアバッグが水面と接触して浮力を増加させる浮体となる。このとき、浮力は水面上の作業プラットフォーム全体の重量よりも大きく、浮力がプラットフォームの重量と等しくなるまでプラットフォームが上方に動く。平衡に達した後、プラットフォーム本体１１の水線面積が大きくなるため、それに応じてプラットフォームの喫水深さが減少する。エアバッグの膨張率が高いため、プラットフォーム本体１１の水線面積は著しく増大する。これにより、船体の喫水深さが同様に著しく減少して沖合の浅瀬地帯への航行条件を満たす。
【００７４】
好ましい解決方法では、概略位置合わせ用に、プラットフォーム本体１１が少なくとも１つのアンカー・ウィンチを備える。
【００７５】
さらに好ましい解決方法では、プラットフォーム本体１１の側部に対称的に配置された４つのアンカー・ウィンチを有する。アンカー・ウィンチはプラットフォーム本体１１を上下揺れした状態で縦方向および横方向に概略位置決めする。
【００７６】
本発明の水上移動式作業プラットフォームを泥状の沿岸の潮間帯もしくは沿岸地域で利用できるようにするため、好ましい解決方法では、プラットフォーム本体１１の底部は平板的構造を有する。浅水域に乗り上げることが可能な平底構造を有するプラットフォーム本体により、移動式作業プラットフォームを泥状の潮間帯もしくは沿岸地域で使用することができる。
【００７７】
好ましい解決方法では、本発明の水上移動式作業プラットフォームを水深の深い海域もしくは荒波の中で作業できるようにするために、プラットフォーム本体１１の側部には、図９に示す、少なくとも一つのバケット状脚部１５が設けられている。バケット状脚部１５は上端が閉じているとともに下端が開いた逆向きの樽状構造を示す。プラットフォーム本体１１の両側に複数のバケット状脚部１５を配置することができる。水深が深く波が荒いとき、空気および水の抜き取り（ａｉｒ  ａｎｄ  ｗａｔｅｒ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）によりバケット状脚部１５が減圧されて、内部に負圧を形成させる。そのとき負圧によりバケット状脚部が海底に沈みこみ、それらのバケット状脚部１５によりプラットフォーム本体１１が固定される。バケット状脚部１５を引き込むためには、空気膨張および注水によりバケット状脚部１５内に正圧が形成されて、バケット状脚部１５が滑らかに上昇する。
【００７８】
バケット状脚部がプラットフォーム本体１１を固定するように採用されたとき、潮汐干満差が比較的大きい場合、プラットフォーム本体１１の安定性ならびに荒波に対する抵抗力を向上させるようにプラットフォーム本体引き上げ手段がさらに配置される。プラットフォーム本体引き上げ手段がプラットフォーム本体１１上に設置され、プラットフォーム本体引き上げ手段の引き上げ端部がバケット状脚部１５に連結される。潮汐干満差の大きいとき、プラットフォーム本体１１はプラットフォーム引き上げ手段により水面より上の一定の高さまで引き上げられる。それにより、潮汐干満差の結果として生じる水位の変化に起因する不安定さからプラットフォーム本体１１を保護し、プラットフォーム１１の荒波に対する抵抗性が高められる。
【００７９】
本発明の水上移動式作業プラットフォームは曳航船１６により風力発電地帯のある海域まで曳航されてもよく、あるいはプラットフォームを風力発電地帯のある海域まで駆動する動力手段を水上移動式作業プラットフォームに設けてもよい。本発明ではこれについて限定しない。
【００８０】
水上移動式作業プラットフォームの作業原理を以下に説明する。
【００８１】
風力タービンタワー、インペラ、ナセルなどのコンポーネントがドックで一体化されて風力タービンに組み立てられる。風力タービンタワーの底部が下を向き、風力タービンタワーが垂直な状態となるようにこの風力タービンをプラットフォーム本体１１の上面まで吊り上げるのに吊り上げ手段が用いられる。風力タービン固定および吊り上げ装置により風力タービンを水平面に垂直方向に固定するように、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段が風力タービンタワーをしっかりと固定し、風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。
【００８２】
曳航船１６が水上移動式作業プラットフォームを沖合の風力発電地帯に輸送する。アンカー・ウィンチ１４が錨を下ろし、プラットフォーム本体１１の位置決め溝が、風力タービン基礎に対して上下揺れした状態で概略的に位置合わせされる。水位が浅い場合、乗り上げるプラットフォーム本体１１の平底構造はプラットフォーム１１の安定した位置合わせを保証するものである。水位が深く荒波である場合、プラットフォーム本体１１の側面の複数のバケット状脚部１５が海底に沈みこむ。プラットフォーム本体１１がしっかりと位置合わせされるように、水平面より上のプラットフォーム本体１１の高さがプラットフォーム本体引き上げ手段により上昇する。水位が深く波が弱い場合、プラットフォーム本体１１は単に揺れにより安定する。
【００８３】
プラットフォーム本体１１がしっかりと位置合わせされた後、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを目標の高さに吊り上げる。風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービン基礎の風力タービン設置位置へと駆動され、風力タービンタワーの底部の設置部位の中心を風力タービン基礎の設置位置の中心に正確に位置合わせするように、風力タービン固定および吊り上げ装置は駆動手段により縦方向および横方向に移動可能である。風力タービンタワーの底部のボルト孔を風力タービン基礎のボルト孔に対して正確に位置決めする力により、風力タービンおよび把持手段は相対的に回転する。風力タービン吊り上げ装置により風力タービンが風力タービン基礎の上に下ろされ、設置ボルトにより風力タービン基礎に連結される。これにより、風力タービンが設置される。次いで把持手段と風力タービン吊り上げ装置が解放され、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービンから取り外されて、水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から取り外される。これにより、風力タービンの設置作業が達成される。
【００８４】
こうした構造を有する水上移動式作業プラットフォームは、風力タービン固定および吊り上げ装置を用いて、風力タービンを風力タービン固定および吊り上げ装置とともに縦方向および横方向に移動させながら固定することができる。こうした移動式沖合作業プラットフォームは風力タービンを輸送するだけでなく、風力タービンを設置するための作業台としての役割も果たす。風力タービンの設置の際、風力タービンは風力タービン固定および吊り上げ装置により固定され、これにより相対的に大きい風荷重に耐えることができる。さらに、風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部における設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
【００８５】
上記の実施例では、水上移動式作業プラットフォームは、主に泥状の沿岸の潮間帯、沿岸地域、および深海底帯で使用される。しかしながら、本発明は適用地域に制限をもたない。実際には、水上移動式作業プラットフォームは、内部流域の河川や内陸の湖などにも適用しうる。
【００８６】
本発明の好ましい実施例のみを例示したが、当業者にとって、種々の修正および変形例が本発明の真意を逸脱することなくなされ、それらの修正および変形例が本発明の保護範囲に含まれることを理解されたい。
【符号の説明】
【００８７】
１…第１の脚部
２…第２の脚部
３…梁
３−１…第１の梁部
３−２…第２の梁部
４…把持手段
４−１…第１のバックル部材
４−２…第２のバックル部材
４−３…第３のバックル部材
４−４…第４のバックル部材
４−５…揺動機構
４−６…支持機構
４−７…ロック部材
５…風力タービン吊り上げ装置
６…風力タービン
１１…プラットフォーム本体
１１−１…第１の位置決め溝
１１−２…第２の位置決め溝
１１−３…長手方向ガイドレール
１２…第１の風力タービン固定および吊り上げ装置
１３…第２の風力タービン固定および吊り上げ装置
１４…アンカー・ウィンチ
１５…バケット状脚部
１６…曳航船
１７…第１の風力タービン
１８…第２の風力タービン
１９…ガイドトレイ
１９−１…横方向ガイドレール
２０…喫水深さ調節手段
２０−１…膨張装置
２０−２…固定ホルダ
２０−３…伸縮機構
２０−４…エアバッグ
【図１】
2011112044.tif 000003
【図２】
2011112044.tif 000004
【図３】
2011112044.tif 000005
【図４】
2011112044.tif 000006
【図５】
2011112044.tif 000007
【図６】
2011112044.tif 000008
【図７】
2011112044.tif 000009
【図８】
2011112044.tif 000010
【図９】
2011112044.tif 000011
【図１０】
2011112044.tif 000012
【図１１】
2011112044.tif 000013
【外国語明細書】
2011112044000001.pdf