(57)【要約】  クランプ、該クランプを２つ含む自動前進クライミングデバイス、および該クランプを管に結合する方法が開示される。本発明の一実施形態では、管、特に風力タービンの塔（３）などの壁の薄い管用のクランプ（１）が開示される。クランプ（１）は、塔（３）をしっかりと掴むように適合された摩擦パッド（９）の形態の少なくとも１つのクランプ部材と、塔（３）をしっかりと掴むようにパッド（９）を押し付けるための力を摩擦パッド（９）に加えるように適合されたテンドン（１６）の形態の少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素とを含み、それによって、パッド（９）およびテンドン（１６）は、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を塔（３）に加えるように適合される。
2008527282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるために前記クランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素と
を含み、
それによって、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合された
クランプ。
【請求項２】
前記管の主軸に沿った方向に間隔を置いて配置されるように適合された複数のエネルギー付与要素を含み、前記少なくとも１つのクランプ部材に前記力を加えるために、少なくとも１つの前記エネルギー付与要素が、別の１つの前記エネルギー付与要素の張力とは反対の前記管を巡る円周方向に向けられた張力を前記エネルギー付与要素に加えることによってぴんと張られるように適合された、請求項１に記載のクランプ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのクランプ部材に前記力を加えるためにぴんと張られるように適合された複数のエネルギー付与要素を含み、それぞれのエネルギー付与要素が、前記管の外周に沿って延びるように適合され、かつ前記管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように適合され、少なくとも１つの前記エネルギー付与要素の前記オーバラップ位置が、別のエネルギー付与要素の前記オーバラップ位置に対して、前記管の外周に沿って間隔を置いて配置されるように適合された、請求項１または２のいずれかに記載のクランプ。
【請求項４】
それぞれが前記管と前記エネルギー付与要素の間に配置されるように適合された複数のクランプ部材を含む、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５】
使用中に、前記管の主軸から横方向に離隔した支持構造物上の位置に加えられた外部荷重によって、前記クランプ部材が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を前記管内に引き起こすように、前記クランプ部材に対して結合された支持構造物を含む、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項６】
使用中に、前記支持構造物に加えられた片持ちばり荷重が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を前記管内に引き起こすように、前記支持構造物が、前記クランプ部材に対して結合された、請求項６に記載のクランプ。
【請求項７】
前記エネルギー付与要素が、前記管の外周に沿って延びるように適合され、かつ前記管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように適合され、前記エネルギー付与要素がさらに、前記オーバラップ位置から、前記オーバラップ位置における前記管の接線に実質的に平行な方向に延びるように適合された、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項８】
前記クランプ部材に関連付けられた支持部材であって、前記管に対して前記クランプ部材を配置するための配置力を前記クランプ部材に加えるための支持部材を含み、使用中に、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材が前記エネルギー付与要素によって押し付けられる前に、前記支持部材によって前記クランプ部材に加えられた配置力が解除される、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項９】
複数のクランプ部材を含み、前記クランプ部材が可撓性であり、前記クランプ部材の寸法が、前記管の外周を実質的に一周するように決められた、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項１０】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるための力を前記少なくとも１つのクランプ部材に加えるためにぴんと張られるように適合された複数の可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と
を含み、
前記エネルギー付与要素が、前記管の主軸に沿った方向に間隔を置いて配置されるように適合され、
少なくとも１つの前記エネルギー付与要素が、別の１つの前記エネルギー付与要素の張力とは反対の前記管を巡る円周方向に向けられた張力を前記エネルギー付与要素に加えることによってぴんと張られるように適合された
クランプ。
【請求項１１】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるための力を前記少なくとも１つのクランプ部材に加えるためにぴんと張られるように適合された複数の可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、それぞれのエネルギー付与要素が、前記管の外周に沿って延びるように適合され、かつ前記管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように適合され、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と、
を含み、
少なくとも１つの前記エネルギー付与要素の前記オーバラップ位置が、別のエネルギー付与要素の前記オーバラップ位置に対して、前記管の外周に沿って間隔を置いて配置されるように適合された
クランプ。
【請求項１２】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された複数のクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるために前記クランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素と
を含み、
前記クランプ部材がそれぞれ、前記管と前記エネルギー付与要素の間に配置されるように適合され、
前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合された
クランプ。
【請求項１３】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるために前記クランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と、
使用中に、前記管の主軸から横方向に離隔した支持構造物上の位置に加えられた外部荷重によって、前記クランプ部材が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を前記管内に引き起こすように、前記クランプ部材に対して結合された支持構造物と
を含むクランプ。
【請求項１４】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるために前記クランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と
を含み、
前記エネルギー付与要素が、前記管の外周に沿って延びるように適合され、かつ前記管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように適合され、
前記エネルギー付与要素が、前記オーバラップ位置から、前記オーバラップ位置における前記管の接線に実質的に平行な方向に延びるように適合された
クランプ。
【請求項１５】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
前記クランプ部材に関連付けられた支持部材であって、前記管に対して前記クランプ部材を配置するための配置力を前記クランプ部材に加えるための支持部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるために前記クランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、それによって、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と
を含み、
使用中に、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材が前記エネルギー付与要素によって押し付けられる前に、前記支持部材によって前記クランプ部材に加えられた配置力が解除される
クランプ。
【請求項１６】
管用のクランプであって、
前記管をしっかりと掴むように適合された複数の可撓性のクランプ部材と、
前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるために前記クランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素と
を含み、
前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるように適合され、
前記クランプ部材の寸法が、前記管の外周を実質的に一周するように決められた
クランプ。
【請求項１７】
請求項２、請求項２に従属するときの請求項３から９のいずれか一項、または請求項１０に記載のクランプであって、複数のエネルギー付与要素対を含み、それぞれのエネルギー付与要素対が、前記管を巡る反対向きの複数の円周方向に向けられた複数の張力を加えることによってぴんと張られるように適合されたクランプ。
【請求項１８】
前記エネルギー付与要素対が、前記管の主軸に関して軸方向に間隔を置いて配置されるように適合された、請求項１７に記載のクランプ。
【請求項１９】
請求項２、請求項２に従属するときの請求項３から９のいずれか一項、または請求項１０に記載のクランプであって、軸方向に隣接したエネルギー付与要素が、前記管を巡る反対向きの複数の円周方向に向けられた複数の張力を加えることによってぴんと張られるように適合されたクランプ。
【請求項２０】
請求項２、請求項２に従属するときの請求項３から９のいずれか一項、請求項１０、または請求項１７から１９に記載のクランプであって、前記エネルギー付与要素がそれぞれ、それぞれの第１および第２の端部を有し、一方の前記端部が、前記クランプの支持構造物に対して結合されるように適合され、他方の前記端部が、前記エネルギー付与要素をぴんと張るためのウインチに結合されるように適合されたクランプ。
【請求項２１】
軸方向に隣接したエネルギー付与要素が、反対側の端部に張力を加えることによってぴんと張られる、請求項２０に記載のクランプ。
【請求項２２】
前記管を巡る第１の円周方向の引張荷重を生み出すために、１つの前記エネルギー付与要素の前記第１の端部がぴんと張られ、前記第１の方向とは反対の前記管を巡る第２の円周方向の引張荷重を生み出すために、前記隣接するエネルギー付与要素のそれぞれの前記第２の端部がぴんと張られる、請求項２０また２１のいずれかに記載のクランプ。
【請求項２３】
請求項３、請求項３に従属するときの請求項４から９のいずれか一項、または請求項１１に記載のクランプであって、軸方向に隣接したエネルギー付与要素の前記オーバラップ位置が、前記管の前記外周に沿って等間隔に配置されたクランプ。
【請求項２４】
２つのエネルギー付与要素を含み、前記オーバラップ位置が、前記管の前記外周に沿って１８０度間隔で配置されるように適合された、請求項２３に記載のクランプ。
【請求項２５】
４つのエネルギー付与要素を含み、前記エネルギー付与要素の前記オーバラップ位置が、前記管の前記外周に沿って９０度間隔で配置されるように適合された、
請求項２３に記載のクランプ。
【請求項２６】
４対のエネルギー付与要素対を含み、それぞれの対の前記エネルギー付与要素が、同じオーバラップ位置を有するように適合され、前記対の前記オーバラップ位置が、前記管の前記外周に沿って間隔を置いて配置されるように適合された、請求項２３に記載のクランプ。
【請求項２７】
請求項３、請求項３に従属するときの請求項４から９のいずれか一項、または請求項１１に記載のクランプであって、複数のエネルギー付与要素対を含み、それぞれのエネルギー付与要素対の前記オーバラップ位置が、別のエネルギー付与要素対に関して、前記管の外周に沿って間隔を置いて配置されるように適合されたクランプ。
【請求項２８】
前記エネルギー付与要素対のそれぞれの前記オーバラップ位置が前記管の前記外周に沿って等間隔に配置されるよう、前記エネルギー付与要素対が配置されるように適合された、請求項２７に記載のクランプ。
【請求項２９】
４対のエネルギー付与要素対を含み、それぞれのエネルギー付与要素対の前記オーバラップ位置が、前記管の前記外周に沿って等間隔に配置された、請求項２７また２８に記載のクランプ。
【請求項３０】
請求項４、請求項４に従属するときの請求項５から９のいずれか一項、または請求項１２に記載のクランプであって、前記エネルギー付与要素が、前記管の外周に沿って延びるように適合され、したがって前記エネルギー付与要素は前記クランプ部材の背面に沿って延び、それによって前記管を一周するクランプ。
【請求項３１】
請求項４、請求項４に従属するときの請求項５から９のいずれか一項、または請求項１２に記載のクランプであって、平面図で見たときに、長方形の角に配置された４つのクランプ部材を含むクランプ。
【請求項３２】
請求項６、請求項６に従属するときの請求項７から９のいずれか一項、または請求項１３に記載のクランプであって、前記管の直径の両側に配置された複数のクランプ部材対を含み、それぞれのクランプ部材対が、前記管の外周に沿って間隔を置いて配置されたクランプ。
【請求項３３】
２対のクランプ部材対を含み、前記クランプ部材が、前記管の前記外周に沿って９０度間隔で配置された、請求項３２に記載のクランプ。
【請求項３４】
４対のクランプ部材対を含み、前記クランプ部材が、前記管の前記外周に沿って４５度間隔で配置された、請求項３２に記載のクランプ。
【請求項３５】
請求項６、請求項６に従属するときの請求項７から９のいずれか一項、請求項１３、または請求項３２から３４に記載のクランプであって、使用中に、前記管の主軸から横方向に離隔した支持構造物上の位置に加えられた外部荷重によって、前記クランプ部材が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を前記管内に引き起こすように、前記クランプ部材に対して結合された支持構造物を含むクランプ。
【請求項３６】
前記支持構造物と前記クランプ部材の間で回転モーメントが伝達されることを防ぐために、前記支持構造物が、前記クランプ部材に対してピボット可能に結合された、請求項３５に記載のクランプ。
【請求項３７】
前記支持構造物が、玉継手によってそれぞれのクランプ部材に結合された、請求項３５また３６に記載のクランプ。
【請求項３８】
前記支持構造物が、前記クランプ部材に関連付けられた支持部材であって、前記管に対して前記クランプ部材を配置するための配置力を前記クランプ部材に加えるための支持部材を含み、使用中に、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材が前記エネルギー付与要素によって押し付けられる前に、前記支持部材によって前記クランプ部材に加えられた配置力が解除される、請求項３５から３７のいずれか一項に記載のクランプ。
【請求項３９】
前記クランプ部材の配置を容易にするために、前記支持部材が、前記支持構造物のフレームにピボット可能に結合された、請求項３８に記載のクランプ。
【請求項４０】
前記管がテーパを有し、前記クランプが、前記クランプ部材にピボット可能に結合されたアームの形態の第１および第２の支持部材を含み、前記第１のアームが、前記管の表面に対する所望の半径方向位置に前記クランプ部材を配置する役目を果たし、前記第２のアームが、前記クランプ部材を前記管の前記テーパに一致させるために、前記管に対する前記クランプ部材の角度を調整する役目を果たす、請求項３８また３９のいずれかに記載のクランプ。
【請求項４１】
前記フレームが外部荷重を支持することを可能にするために、前記第１のアームが、前記フレームに対して回転しないように固定されるように適合された、請求項３９に従属するときの請求項４０に記載のクランプ。
【請求項４２】
請求項７、請求項７に従属するときの請求項８または９のいずれか、あるいは請求項１４に記載のクランプであって、前記エネルギー付与要素が、前記オーバラップ位置から、互いに反対向きの第１と第２の方向に延び、それぞれの前記方向が、前記管の前記接線に実質的に平行であるクランプ。
【請求項４３】
前記第１および第２の方向が、前記接線から０度から１０度の範囲にある、請求項４２に記載のクランプ。
【請求項４４】
前記第１および第２の方向が、前記接線から０度から５度の範囲にある、請求項４２また４３のいずれかに記載のクランプ。
【請求項４５】
請求項７、請求項７に従属するときの請求項８または９のいずれか、請求項１４、請求項４３あるいは４４に記載のクランプであって、前記クランプ部材が、前記管と前記エネルギー付与要素の間に配置され、前記エネルギー付与要素の前記オーバラップ位置が、前記管の外面から半径方向に５ｍｍから５０ｍｍの間隔を置いて配置されたクランプ。
【請求項４６】
前記オーバラップ位置が、前記管の前記外面から１０ｍｍから２０ｍｍの間隔を置いて配置された請求項４５に記載のクランプ。
【請求項４７】
請求項７、請求項７に従属するときの請求項８または９のいずれか、請求項１４、あるいは請求項４２から４６に記載のクランプであって、前記エネルギー付与要素が、前記オーバラップ位置からシーブまで延び、そこから、前記エネルギー付与要素をぴんと張るためのウインチまで延びるクランプ。
【請求項４８】
使用中に、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素が、前記エネルギー付与要素によって前記クランプ部材に加えられた前記力が解除されたときに、前記管から遠ざかるように半径方向に移動され、したがって前記管に対して引き離されるように適合された、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項４９】
前記管が風力タービン塔である、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５０】
前記クランプ部材が摩擦グリップ面を画定した、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５１】
前記クランプ部材が摩擦パッドである、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５２】
前記エネルギー付与要素がテンドンである、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５３】
前記均一な半径方向荷重が、前記クランプ部材および前記エネルギー付与要素と前記管の表面との間の直接接触によって前記管に加えられる、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５４】
複数のクランプ部材を含み、前記クランプ部材が、前記均一な半径方向荷重が前記エネルギー付与要素によって生み出され、前記クランプ部材を通して前記管の表面に伝達されるよう、前記管を実質的に一周するように適合された、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５５】
前記クランプ部材に前記力を加えるために、前記エネルギー付与要素がぴんと張られるように適合された、いずれかの前記請求項に記載のクランプ。
【請求項５６】
前記エネルギー付与要素の一端が、前記クランプの支持構造物に対して固定されるように適合され、他端が、ウインチに結合され、前記ウインチによってぴんと張られるように適合された、請求項５４に記載のクランプ。
【請求項５７】
管状の柱に取り付ける自動前進クライミングデバイスであって、カップリングによって互いに結合された２つのクランプを含み、前記柱の長さに沿った前記アセンブリの前進を容易にするために、前記カップリングが、前記クランプ間の距離の調整を容易にし、前記クランプがそれぞれ、いずれかの前記請求項に定義されたクランプを含むデバイス。
【請求項５８】
カップリングによって互いに結合された２つのクランプを含むアセンブリであって、管の長さに沿った前記アセンブリの前進を容易にするために、前記カップリングが、クランプ間の距離の調整を容易にし、前記クランプがそれぞれ、請求項１から５６のいずれかに定義されたクランプを含むアセンブリ。
【請求項５９】
管にクランプを結合する方法であって、
少なくとも１つのクランプ部材と、少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素とを有するクランプを前記管の周囲に配置するステップと、
前記クランプ部材に力を加え、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付け、それによって、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるために、前記エネルギー付与要素をぴんと張るステップと
を含む方法。
【請求項６０】
複数のエネルギー付与要素を前記管の主軸に沿った方向に間隔を置いて配置するステップと、
別の前記エネルギー付与要素の張力とは反対の前記管を巡る第１の円周方向に向けられた張力を、少なくとも１つの前記エネルギー付与要素に加えることによって、前記エネルギー付与要素をぴんと張るステップと
を含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記管の外周に沿って延びる複数のエネルギー付与要素を、それぞれのエネルギー付与要素が前記管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように配置するステップと、
少なくとも１つの前記エネルギー付与要素の前記オーバラップ位置が、別のエネルギー付与要素の前記オーバラップ位置に対して、前記管の外周に沿って間隔を置いて配置されるように、前記エネルギー付与要素を配置するステップと
を含む、請求項５９または６０のいずれかに記載の方法。
【請求項６２】
前記管と前記エネルギー付与要素の間に複数のクランプ部材を配置するステップを含む、請求項５９から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
使用中に、前記管の主軸から横方向に離隔した支持構造物上の位置に加えられた外部荷重によって、前記クランプ部材が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を前記管内に引き起こすように、前記クランプ部材に対して前記クランプの支持構造物を結合するステップを含む、請求項５９から６２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６４】
前記エネルギー付与要素が前記管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように、かつ、エネルギー付与要素が、前記オーバラップ位置から、前記オーバラップ位置における前記管の接線に実質的に平行な方向に延びるように、前記管の外周に沿って延びる前記エネルギー付与要素を配置するステップを含む、請求項５９から６３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
前記管に対して前記クランプ部材を配置するために、前記クランプ部材に関連付けられた支持部材を使用して、前記クランプ部材に配置力を加えるステップと、前記荷重部材を配置した後、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付けるための力を前記クランプ部材に加えるように前記エネルギー付与要素を配置する前に、前記配置力を解除するステップとを含む、請求項５９から６４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６６】
前記管の外周を実質的に一周するように寸法が決められた複数の可撓性のクランプ部材を選択するステップを含む、請求項５９から６５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６７】
管状の柱を登る方法であって、
少なくとも１つのクランプ部材と、少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素とをそれぞれが有し、調整可能なカップリングによって互いに結合された上および下クランプを含むクライミングデバイスを用意するステップと、
それぞれの前記上クランプ部材に力を加え、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付け、それによって、前記クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるために、それぞれの前記上エネルギー付与要素をぴんと張ることによって、前記管に前記上クランプを固定するステップと、
それぞれの前記下クランプ部材に力を加え、前記管をしっかりと掴むように前記クランプ部材を押し付け、それによって、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を前記管に加えるために、それぞれの前記下エネルギー付与要素をぴんと張ることによって、前記管に前記下クランプを固定するステップと、
前記管から前記上クランプを解放するステップと、
前記管の長さに沿って前記上クランプを前進させるために、前記調整可能なカップリングを使用して、前記上クランプと下クランプの間の距離を増大させるステップと、
前記管に前記上クランプを再び固定するステップと、
前記管から前記下クランプを解放するステップと、
前記管の長さに沿って前記下クランプを前進させるために、前記調整可能なカップリングを使用して、前記上クランプと下クランプの間の前記距離を短くするステップと、
前記管に前記下クランプを再び固定するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ（ｃｌａｍｐ）、該クランプを２つ含む自動前進クライミングデバイス（ｓｅｌｆ−ａｄｖａｎｃｉｎｇ  ｃｌｉｍｂｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）、および管（ｔｕｂｕｌａｒ）にクランプを結合する方法に関する。具体的には本発明は、風力タービン塔などの壁の薄い管用のクランプ、および該薄壁管にクランプを結合する方法に関する。ただしこれらに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００２】
よく知られているように、パイプラインは、さまざまな産業において流体を輸送するために使用されている管状構造物である。パイプラインは、石油およびガスの探査および産出業界において、炭化水素を含む流体を沖合位置から陸上位置へ輸送するためにしばしば海底に敷設される。パイプラインの敷設手順では、配管敷設船から海底に配置する間、パイプラインを支持、拘束する必要がある。これは、パイプラインに対して軸方向に移動しないように拘束され、パッドの領域に直圧をかけることによってパイプラインに結合された摩擦パッドを有するクランプを使用して達成される。
【０００３】
このタイプのクランプは、不安定性に起因する楕円化または圧潰を防ぐために、パイプラインの外周のできるだけ大きな部分の上にクランプ荷重を加えることを目指す。米国特許公開第２００２／０００９３３３号（ＷｉｌｌｉｓおよびＴｕｒｎｂｕｌｌ）は、そのような１つのクランプを開示しており、このクランプは、半径方向に向けられたいくつかのピストンを含み、それぞれのピストンは、押し付けられてパイプラインと当接する固定半径のアーチ形の表面と、パイプラインとのグリップを強化するために表面に取り付けられた摩擦タイルとを有する対応する堅いシュー（ｓｈｏｅ）を含む。作動させたとき、これらのピストンシューはパイプラインを実質的に一周する。
【０００４】
このタイプのクランプは、固定された既知の外径のパイプラインを拘束するのには有効だが、異なる直径のパイプラインに対しては、異なるシュー寸法を有するクランプが必要である。したがって、このタイプのクランプは、直径が変化する管とともに使用するのには適さない。
【０００５】
さらに、これらのクランプシューは、このようなパイプラインの楕円化または圧潰を防ぐのには有効だが、管の外周に沿って実質的に均一な半径方向荷重を加えることはできない。これは、半径方向に向けられたこれらのピストンが、管に対して、ピストンの軸に平行な方向に最も大きな半径方向荷重を加えるためである。ピストン軸から離隔した（パイプラインの円周方向に離隔した）シュー上の点には、ピストンはより小さな荷重を加える。これは結局、管の外周に沿ったパイプライン上の局部荷重の変動につながる。
【０００６】
このようなクランプを使用して敷設されたパイプラインは一般に、０．１５０ｍから０．６ｍまでの範囲の直径、および１０から２０までの間の直径対厚さ比を有し、したがって比較的に強い。しかし、風力タービン塔では、直径がしばしばこれよりもかなり大きく、塔は、頂部に向かって次第に細くなる。実際、現行の大部分のタービン塔は、底部で約４ｍから５ｍ、頂部で約２．５ｍから３ｍの直径を有し、１６５から２９５までの間の直径対厚さ比を有する。さらに、現行のタービン塔は、底部で１５．７ｍ、頂部で８ｍの外周を有し、その差は７．７ｍある。将来の塔は、基部で約１１ｍの直径を有し、次第に細くなり、頂部で３ｍの直径を有することが予想される。したがって、このような塔の外周は約３４．５ｍから９．５ｍまで変化し、その差は２５ｍになる。
【０００７】
したがって、風力タービン塔の壁は、パイプラインと比較されたときに相対的に薄く、風力タービン塔は、塔の外周に沿った荷重の変動にさらされたときに、その真円度を維持することができず、したがって、本質的に局部的座屈および圧潰を受けやすい。米国特許第６，５９２，３３１号（Ｗｏｂｂｅｎ）に論じられているように、塔の部分は曲がったり楕円化したりしやすいため、実際、このことは風力タービン塔の輸送中に問題となる。この理由から、および塔が底部から頂部に向かって次第に細くなっていることから、固定半径シューを有するＵＳ２００２／０００９３３３に開示されたタイプのクランプを風力タービン塔に対して利用することは不可能であろう。
【０００８】
ドイツ特許公開１９６４７５１５号（Ｏｔｔｏ）は、風力タービンの構築の際に使用される機構を開示している。この機構は、風力タービン塔の１つの部分をもう一方の部分の上に取り付けて塔を組み立て、続いて塔の頂部にパワーユニットヘッドを取り付けるために使用される。
【０００９】
一般に、この機構は、塔に結合された固定された堅いアーチ形の足を含み、この足は、足に結合されたクレーンを使用して塔に沿って引き上げられる。しかし、この足は、塔にかかる荷重（点荷重）が塔の外周に沿って変化するような方法で塔に結合され、したがって先に論じられたとおり、塔は、このような荷重を支持することができない。実際、この発明、この機構は、タービン塔に均一な半径方向荷重を加えることができず、使用中に局部的座屈が生じる可能性がある。
【００１０】
例えば、ＤＥ１９６４７５１５の一実施形態では、この機構の足が、クランプから塔の周囲に沿って延び、足に取り付けられた液圧ピストンによってぴんと張られた数本のケーブルによって、塔に結合される。ピストンを作動させたときに、足およびケーブルによって塔に加えられる荷重は均一な半径方向荷重ではなく、その結果、荷重の変動が起こり、真円度の低下および局部的座屈につながる。
【００１１】
さらに、ＤＥ１９６４７５１５の機構の使用中に、クレーンの自重および（塔の部分などの）機構によって運ばれる外部荷重は片持ちばり荷重を発生させ、この荷重は、足によって塔に伝達される。これらの片持ちばり荷重は、塔内に局部的な半径方向の反作用荷重を引き起こし、やはり真円度の低下および局部的座屈につながる。
【００１２】
さらに、たとえ塔がこのような片持ちばり荷重に耐えることができるとしても、この機構の大きな重量は、このような大きなクランプ力が塔に加えられることを余儀なくさせ、塔構造の全体的な故障の可能性が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の実施形態の目的には、上記の欠点のうちの少なくとも１つを排除し、または軽減することが含まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるためにクランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素と
を含み、
それによって、クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合された
クランプが提供される。
【００１５】
実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を加えることは、実質的に均一なフープ応力を塔内に発生させることを容易にする。これは、管の外周に沿った荷重の変動を防ぎまたは少なくともこの変動を最小化し、それによって局部的座屈の可能性をなくしまたは低減させることによって、従来のクランプおよび他の機構に関連した問題を解決する。本明細書における、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるとの言及は、管の半径に沿って導かれる、管の外周に沿って実質的に均一な力を、管の外周に沿って管の表面に力を加えることを指すことを理解されたい。クランプに外部荷重が加えられたときにクランプ荷重の増大／低下が全くまたは実質的に全く起こらないという意味で、この半径方向のクランプ荷重は、クランプに加えられる外部荷重から独立している。さらに、クランプの構造は、エネルギー付与要素が他の力から分離され、特にクランプに加えられた外部荷重から分離されるようになっている。
【００１６】
また、本明細書において、管は、一般に風力タービン塔などの壁の薄い細長い部材である中空部材または中空構造物を指すことを理解されたい。
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるための力を少なくとも１つのクランプ部材に加えるためにぴんと張られるように適合された複数の可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と
を含み、
エネルギー付与要素が、管の主軸に沿った方向に間隔を置いて配置されるように適合され、
少なくとも１つのエネルギー付与要素が、別のエネルギー付与要素の張力とは反対の管を巡る円周方向に向けられた張力を加えることによってぴんと張られるように適合された
クランプが提供される。
【００１７】
可撓性の細長いエネルギー付与要素は、実質的に均一な半径方向荷重を加えること、したがって均一なフープ応力を管内に引き起こすことを容易にする。しかし、エネルギー付与要素と管の表面との間の摩擦によって、エネルギー付与要素の張力は、エネルギー付与要素の長さに沿ってある程度変動する可能性がある。実際に、本発明の発明者らは、エネルギー付与要素の張力は、引張荷重が加えられる点（エネルギー付与要素は一般にウインチなどによってぴんと張られている）に最も近いところで最も大きいことがあり、荷重が加えられる点からエネルギー付与要素の長さに沿って離れるにつれて小さくなることを見出した。別のエネルギー付与要素の張力とは反対の管を巡る円周方向に向けられた張力を加えることにより、少なくとも１つのエネルギー付与要素をぴんと張ることによって、エネルギー付与要素の張力の変動に起因する、クランプによって管に加えられる半径方向荷重（およびしたがって引き起こされたフープ応力）の変動を防ぎ、またはそれを最小化することができる。
【００１８】
エネルギー付与要素は第１および第２の端部を有することができ、一方の前記端部が、クランプの支持構造物に対して結合され、固定され、または取り付けられるように適合され、他方の端部が、エネルギー付与要素をぴんと張るためのウインチなどに結合されるように適合される。別のエネルギー付与要素のそれとは反対の端に張力を加えることによって、少なくとも１つのエネルギー付与要素をぴんと張ることができる。したがって、管を巡る第１の円周方向の引張荷重を生み出すために、１つのエネルギー付与要素の第１の端部をぴんと張ることができ、前記第１の方向とは反対の管を巡る第２の円周方向の引張荷重を生み出すために、別のエネルギー付与要素のそれぞれの第２の端部をぴんと張ることができる。いくつかのエネルギー付与要素を第１の方向にぴんと張り、他のいくつかのエネルギー付与要素を第２の方向にぴんと張ることができることを理解されたい。例えば、軸方向に隣接するエネルギー付与要素を、反対方向にぴんと張られることができる。あるいは、軸方向に隣接するエネルギー付与要素対（１つまたは複数）を、他のエネルギー付与要素対、任意選択では隣接する他のエネルギー付与要素対とは反対の方向にぴんと張られることができる。あるいは、エネルギー付与要素の両端がぴんと張られるように適合させることもできる。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるための力を少なくとも１つのクランプ部材に加えるためにぴんと張られるように適合された複数の可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、それぞれのエネルギー付与要素が、管の外周に沿って延びるように適合され、かつ管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように適合され、クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と、
を含み、
少なくとも１つのエネルギー付与要素のオーバラップ位置が、別のエネルギー付与要素のオーバラップ位置に対して、管の外周に沿って間隔を置いて配置されるように適合された
クランプが提供される。
【００２０】
前述のとおり、エネルギー付与要素の長さに沿って、エネルギー付与要素の張力の変動が生じる可能性がある。しかし、管の外周に沿ってオーバラップ位置を間隔を置いて配置することは、結果として生じる管上の半径方向荷重の変動の最小化、したがって引き起こされるフープ応力の変動の最小化を容易にする。エネルギー付与要素のオーバラップ位置は、クランプの周囲にエネルギー付与要素を適当に配置することによって、管の外周に沿って間隔を置いて配置されることを理解されたい。エネルギー付与要素のオーバラップ位置は、管の外周に沿って等間隔に配置されるように適合させることができる。例えば、クランプが２つのエネルギー付与要素を含む場合、オーバラップ位置は、管の外周に沿って１８０度間隔で配置することができ、クランプが３つのエネルギー付与要素を含む場合、オーバラップ位置は、１２０度間隔で配置することができる。クランプは、同じオーバラップ位置を有する複数のエネルギー付与要素を含むことができ、例えば、軸方向に隣接する一対のエネルギー付与要素は同じオーバラップ位置を有することができ、これらのオーバラップ位置は、隣接するエネルギー付与要素対のオーバラップ位置に対して円周方向に間隔を置いて配置することができる。本発明の好ましい実施形態では、クランプが、このような４対のエネルギー付与要素対を含み、これらのエネルギー付与要素対のオーバラップ位置が、管の外周に沿って９０度間隔で配置される。これは、実質的に均一な半径方向荷重を管に加えることを容易にし、同時に、最小寸法および最小重量のクランプを提供する。代替実施形態では、軸方向に隣接するエネルギー付与要素が、円周方向に間隔を置いて配置されたオーバラップ位置を有する。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された複数のクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるためにクランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素と
を含み、
クランプ部材がそれぞれ、管とエネルギー付与要素の間に配置されるように適合され、
クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合された
クランプが提供される。
【００２２】
管とエネルギー付与要素の間にクランプ部材を配置することにより、エネルギー付与要素によって、それぞれのクランプ部材に同じ程度のエネルギーを付与することができる。これによって、管にクランプを配置している間、またはクランプの使用中に、クランプに外部荷重が加えられたときに、クランプ部材は、局部的座屈につながるであろう点荷重を管に加えることなく、管上に均一な半径方向荷重を生み出すことを容易にすることができる。
【００２３】
エネルギー付与要素は、管の外周に沿って延びるように適合させることができ、したがってエネルギー付与要素は、クランプ部材の背面（管から見た場合）に沿って延び、それによって管を一周することができる。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるためにクランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と、
使用中に、管の主軸から横方向に離隔した支持構造物上の位置に加えられた外部荷重によって、クランプ部材が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を管内に引き起こすように、クランプ部材に対して結合された支持構造物と
を含むクランプが提供される。
【００２５】
この方法でクランプ部材に対して支持構造物を結合することによって、管の主軸から横方向に離隔された位置で支持構造物に加えられた外部荷重（片持ちばり荷重）は、クランプ部材内またはクランプ部材の周りにモーメントを生み出すことができない。これは、外部荷重による管上での半径方向の反作用点荷重の生成を防ぎ、またはそれを少なくとも最小化する。
【００２６】
さらに、支持構造物は、管に加えられた半径方向のクランプ荷重に反作用しない。これは例えば、その足が、ピストンを使用して風力タービン塔に伝達される大きな荷重を支えることができなければならず、このことによって足は大きく、したがって比較的に重くならざるを得ず、これが欠点となるＤＥ１９６４７５１５の機構とは対照的である。
【００２７】
ＤＥ１９６４７５１５機構などの従来技術のクランプおよび構造では、管に片持ちばり荷重が加えられ、これは塔によって半径方向に反作用され、管の外周に沿った荷重の変動、ついには局部的座屈につながる。クランプは複数のクランプ部材を含むことができる。この方法で複数のクランプ部材に対して結合された支持構造物を提供することは、クランプ部材を互いに動作可能に関連付け、それによって、管の主軸から横方向に離隔された位置でクランプに外部荷重が加えられたときに、管内に半径方向の反作用荷重が生み出されることを防ぎ、またはそれを最小化する。具体的には、支持構造物に片持ちばり荷重（一端だけで支えられた荷重）が加えられるときに、このような半径方向の反作用荷重の生成が排除され、または最小化される。これは、この外部荷重が、塔の主軸に完全に平行なまたは概ね平行な荷重をクランプ部材が加えたときに管の中に引き起こされた軸方向の反作用荷重によって支えられるためである。これは、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重、したがって管内の実質的に均一なフープ応力の維持を容易にする。
【００２８】
支持構造物は、ピン継手、玉継手などによって、クランプ部材に対して回転可能にまたはピボット可能に結合することができ、これによって、クランプ部材上の荷重の管の主軸に平行な方向への伝達を容易にすることができ、一方で、外部荷重によるクランプ部材への半径方向荷重の伝達を実質的に防ぐことができる。
【００２９】
支持構造物は、クランプ部材に関連付けられた支持部材であって、管に対してクランプ部材を配置するための配置力をクランプ部材に加えるための支持部材を含むことができ、支持部材によってクランプ部材に加えられた配置力は、使用中に、管をしっかりと掴むようにクランプ部材がエネルギー付与要素によって押し付けられる前に解除される。クランプ部材の配置を容易にするために、支持部材は、支持構造物のフレームに回転可能にまたはピボット可能に結合することができる。フレームが外部荷重を支持することができるように、支持部材は、フレームに対して回転しないように固定されるように適合させることができ、したがって、外部荷重を支持するためにクランプが使用される前にロックまたは拘束することができる。
【００３０】
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるためにクランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と
を含み、
エネルギー付与要素が、管の外周に沿って延びるように適合され、かつ管の主軸に沿って離隔された方向にオーバラップするように適合され、
エネルギー付与要素が、オーバラップ位置から、オーバラップ位置における管の接線に実質的に平行な方向に延びるように適合された
クランプが提供される。
【００３１】
エネルギー付与要素は、クランプ部材に力を加えるためにぴんと張られるように適合される。エネルギー付与要素の部分が、管から離れるようにオーバラップ位置から延び、また、エネルギー付与要素は、さまざまな直径の管を取り巻くことができるので、このことが、とりわけ、さまざまな異なる直径の管とともにクランプを使用すること、および実際に、直径が変化する管上でクランプを使用することを容易にする。オーバラップ位置から、オーバラップ位置における管の接線に実質的に平行な方向に延びるようにエネルギー付与要素を配置することは、前記接線に実質的に平行なエネルギー付与要素の前記部分に張力を加えることを容易にする。これは、管内におけるモーメントの発生を防ぎ、またはそれを少なくとも最小化する。これは、１）管から離れるように延びるエネルギー付与要素の部分の力は、管の前記接線Ｔに平行だが、互いに反対方向を向いており、したがって、これらの部分の引張荷重は互いに対して反対に作用し、２）エネルギー付与要素が実質的に管を一周し、エネルギー付与要素の部分が上記のように配置されると、エネルギー付与要素がぴんと張られたときに、管の周りにモーメントがほとんどまたは全く生み出されないためである。
【００３２】
エネルギー付与要素を、オーバラップ位置から、互いに反対向きの第１と第２の方向に延ばすことができ、これらの方向はそれぞれ、管の前記接線に実質的に平行である。前記第１および第２の方向は、接線から０度から１０度、好ましくは０度から１０度の範囲とすることができ、実質的に平行という用語は、これに従って解釈されなければならない。
【００３３】
クランプ部材は、管とエネルギー付与要素の間に配置することができ、エネルギー付与要素のオーバラップ位置は、管の外面から半径方向に例えば５ｍｍから５０ｍｍ、任意選択で１０ｍｍから２０ｍｍの間隔を置いて配置することができ、前記間隔は、クランプ部材の厚さを含む因子によって決定される。
【００３４】
エネルギー付与要素は、オーバラップ位置からシーブ、プーリなどまで延ばし、そこから、エネルギー付与要素をぴんと張るためのウインチなどまで延ばすことができる。
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材と、
クランプ部材に関連付けられた支持部材であって、管に対してクランプ部材を配置するための配置力をクランプ部材に加えるための支持部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるためにクランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素であって、それによって、クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合されたエネルギー付与要素と
を含み、
使用中に、管をしっかりと掴むようにクランプ部材がエネルギー付与要素によって押し付けられる前に、支持部材によってクランプ部材に加えられた配置力が解除される
クランプが提供される。
【００３５】
したがって、クランプ部材は、クランプ部材に配置力を加えることによって管に対して配置することができ、この配置力は、管にクランプ荷重が加えられる前に解除される。このことは、管の表面にクランプ部材を従わせ、管の表面に対するクランプ部材の不良位置合せに起因した管上の荷重の変動を防ぎまたは最小化する。したがってこれは、局部的座屈につながる傾向がある管上の荷重の変動をクランプ部材が引き起こす可能性をなくし、または最小化する。
【００３６】
クランプは、管の直径の両側に間隔を置いて配置されるように適合され、使用中に、管の主軸から横方向に離隔したクランプ上の位置に加えられた外部荷重によって、クランプ部材が、実質的に軸方向に向けられた反作用荷重を管内に引き起こすように動作可能に関連付けられた、少なくとも１対のクランプ部材対を含むことができる。クランプ部材は、クランプ部材に対して結合された支持構造物を介して互いに動作可能に関連付けることができ、支持構造物は、それぞれのクランプ部材に関連付けられた支持部材を含む。
【００３７】
支持部材は、クランプ部材に、好ましくは支持構造物とクランプ部材の間で回転モーメントが伝達されることを防ぐ玉継手によって、ピボット可能に結合することができる。あるいは支持部材はピン継手によって結合してもよい。クランプはさらに、アームの形態の第１および第２の支持部材を含むことができ、それぞれのアームは、クランプ部材にピボット可能に結合され、第１および第２のアームは、管の表面に対する所望の半径方向位置にクランプ部材を配置し、クランプ部材のグリップ面を、管の表面と実質的に平行にまたは管の表面と実質的に同一の平面に配置する役目を果たす。
【００３８】
支持部材は、クランプを作動させたときに支持部材にクランプ力が存在しないことが保証されるように、クランプに結合されることに留意されたい。
本発明の他の態様によれば、管用のクランプであって、
管をしっかりと掴むように適合された複数の可撓性のクランプ部材と、
管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付けるためにクランプ部材に力を加えるように適合された少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素と
を含み、
クランプ部材およびエネルギー付与要素が、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるように適合され、
クランプ部材の寸法が、管の外周を実質的に一周するように決められた
クランプが提供される。
【００３９】
実質的に管を一周するようにクランプ部材の寸法を決めることによって、管に加えられたクランプ荷重をクランプ部材を通して導くことができる。この方法では、管の外周に沿って、クランプ部材からなる実質的に完全な環が形成され、これは、管に均一なクランプ荷重を加えることを容易にし、局部的座屈につながる傾向がある管上の荷重の変動の発生の可能性を低減させる。
【００４０】
管は、管の長さに沿って次第に細くなってもよく、したがってこの管を、直径が変化する管とすることができる。クランプ部材は、管の長さに沿った所望の位置で管を実質的に一周するように寸法を決めることができ、したがって、クランプ部材は、管の定義されたまたは所定の外周を一周するように構成することができる。管は風力タービン塔とすることができ、所定の外周は、クランプの所望の動作位置の外周とすることができ、この所望の動作位置は、続いて所望の手順を実行するためにクランプを配置することが望ましい動作高さとすることができる。この手順は、保守または据付け手順とすることができ、この手順は、保守のためにタービンの構成要素が取り外されたとき、続いて再び据え付けるときなどに、クランプを使用して、塔から外部荷重を支持することを含むことができる。
【００４１】
クランプ部材の寸法は調整可能とすることができ、かつ／または、取外しおよび代替クランプ部材との交換を容易にするために、クランプ部材を、クランプの残りの部分に対してリリース可能に結合することができる。
【００４２】
本発明の他の態様によれば、カップリングによって互いに結合された２つのクランプを含むアセンブリであって、管の長さに沿ったアセンブリの前進を容易にするために、カップリングが、クランプ間の距離の調整を容易にし、クランプがそれぞれ、本発明の上記態様のいずれかに定義されたクランプを含むアセンブリが提供される。
【００４３】
本発明の他の態様によれば、管状の柱に取り付ける自動前進クライミングデバイスであって、カップリングによって互いに結合された２つのクランプを含み、柱の長さに沿ったアセンブリの前進を容易にするために、カップリングが、クランプ間の距離の調整を容易にし、クランプがそれぞれ、本発明の上記態様のいずれかに定義されたクランプを含むデバイスが提供される。
【００４４】
管状の柱は風力タービンの塔であることが好ましい。
本発明の他の態様によれば、管にクランプを結合する方法であって、
少なくとも１つのクランプ部材と、少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素とを有するクランプを管の周囲に配置するステップと、
クランプ部材に力を加え、管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付け、それによって、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるために、エネルギー付与要素をぴんと張るステップと
を含む方法が提供される。
【００４５】
本発明の他の態様によれば、管状の柱を登る方法であって、
少なくとも１つのクランプ部材と、少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素とをそれぞれが有し、調整可能なカップリングによって互いに結合された上および下クランプを含むクライミングデバイスを用意するステップと、
それぞれの上クランプ部材に力を加え、管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付け、それによって、クランプに加えられた外部荷重から独立した実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるために、それぞれの上エネルギー付与要素をぴんと張ることによって、管に上クランプを固定するステップと、
それぞれの下クランプ部材に力を加え、管をしっかりと掴むようにクランプ部材を押し付け、それによって、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加えるために、それぞれの下エネルギー付与要素をぴんと張ることによって、管に下クランプを固定するステップと、
管から上クランプを解放するステップと、
管の長さに沿って上クランプを前進させるために、調整可能なカップリングを使用して、上クランプと下クランプの間の距離を増大させるステップと、
管に上クランプを再び固定するステップと、
管から下クランプを解放するステップと、
管の長さに沿って下クランプを前進させるために、上クランプと下クランプの間の距離を短くするステップと、
管に下クランプを再び固定するステップと、
を含む方法が提供される。
【００４６】
本発明の他の特徴は、添付の特許請求の範囲に定義されている。しかし、一般に、本発明の上記の１つまたは複数の態様の特徴を単独で、または組み合わせて提供することができることが理解されよう。
【００４７】
本発明の他の態様によれば、管状構造物の外周に沿って実質的に均一な半径方向荷重を本発明の第１の態様の装置を使用して加えることによって、管状構造物の構造または表面を傷つけることなく、管状構造物の外面に１つまたは複数の摩擦面をクランプする方法が提供される。
【００４８】
本発明の他の態様によれば、管状構造物の座屈挙動に対する効果が、外周全体に実質的に均一な半径方向荷重を加える効果と同じであるように制御された半径方向荷重を加えることによって、構造または被覆を傷つけることなく、壁の薄い管状構造物の外面に摩擦面をクランプする方法であって、それによって、軸方向荷重と半径方向荷重の組合せによる管状構造物の座屈を生じさせることなく、固定されたクランプに、軸方向の可能な最大荷重を加えることができる方法が提供される。
【００４９】
本発明の他の態様によれば、管状構造物に１つまたは複数の摩擦面をクランプする装置であって、塔構造物の周囲に組み付けることができるフレームと、１つまたは複数の摩擦面をフレームに対して移動させるための手段と、１つまたは複数の摩擦面に荷重を加えるための手段とを含む装置が提供される。
【００５０】
この装置は、管状構造物の外周全体に実質的に均一な半径方向荷重を加えることが好ましい。
この装置は、管状構造物の長さに沿った外周およびテーパの変動を収容することができることが好ましい。
【００５１】
１つまたは複数の摩擦面は摩擦パッドであることが好ましい。
１つまたは複数の摩擦パッドは、金属または複合材料から製造されることが好ましい。
１つまたは複数の摩擦パッドは、天然またはエラストマー摩擦材料から製造され、管状構造物に提示される少なくとも１つの表面を有することが好ましい。
【００５２】
１つまたは複数の摩擦パッドは可撓性であり、管状構造物の形状に従うことが好ましい。
１つまたは複数の摩擦面をフレームに対して移動させるための手段は一般に、１つまたは複数の荷重アームを含む。
【００５３】
この荷重アームの第１の方向への移動は、摩擦面を、管状構造物の表面と接触させる働きをする。これとは反対の第２の方向への荷重アームの移動は、管状構造物の表面との接触から摩擦面を解放する。
【００５４】
１つまたは複数の荷重アームはそれぞれ、液圧シリンダの作用によって動かされることが好ましい。
１つまたは複数の摩擦面はそれぞれ、荷重アームに接続されることが好ましい。
【００５５】
１つまたは複数の摩擦パッドはそれぞれ、荷重アームが接続されたスパインを有することが好ましい。
一実施形態では、１つまたは複数の摩擦面に半径方向荷重を加えるための手段が、１つまたは複数のテンドンを含む。それぞれのテンドンは一般に、荷重を加えることができる可撓性の細長い物品の形態をとる。
【００５６】
テンドンは、繊維ロープ、ワイヤロープ、ウェッビング、チェーン、鋼帯などの適当な材料から製造することができる。
この１つまたは複数のテンドンは、管状構造物の外周全体に沿って延びることが好ましい。
【００５７】
１つまたは複数のテンドンは一般に、管状構造物の表面と１つまたは複数のテンドンの間に摩擦面が配置されるように、管状構造物の外周全体に沿って延びる。
１つまたは複数の摩擦面のスパインはそれぞれ、１つまたは複数のテンドンを通すことができる開口を有することが好ましい。
【００５８】
荷重アームはそれぞれに、１つまたは複数のテンドンをぴんと張るために使用することができる少なくとも１つのウインチを有することが好ましい。ウインチを使用してテンドンがぴんと張られた場合、摩擦面が管状構造物に押し付けられるように、摩擦面に半径方向荷重が加えられる。
【００５９】
動力アクチュエータによって配置されたレバーシステムと、１つまたは複数のテンドンによって加えられた半径方向荷重の影響下での摩擦パッドの偏向とによって、管状構造物の直径およびテーパ角度の変化にもかかわらず、１つまたは複数の摩擦面と管状構造物の間の密接を維持することができることが好ましい。
【００６０】
他の実施形態では、１つまたは複数の摩擦面に半径方向荷重を加えるための手段が、リニアアクチュエータの円周方向アレイを含む。
このアレイには、１２個以上のリニアアクチュエータが提供されることが好ましい。
【００６１】
任意選択では、これらのリニアアクチュエータが協調して、管状構造物の周囲に組み付けられたフレームに取り付けられたリンクを介して管状構造物の外周に沿って分布した１つまたは複数の摩擦面に、均一な荷重を加える働きをする。
【００６２】
あるいは、リニアアクチュエータは協調して、半径方向の直接変位によって、管状構造物の外周に沿って等間隔に分布した摩擦パッドに等しい荷重を加える働きをし、この荷重は、管状構造物の周囲に組み付けられたフレームによって反作用される。
【００６３】
他の実施形態では、１つまたは複数の摩擦面に半径方向荷重を加えるための手段がブラダを含む。
このブラダは管状構造物を一周することが好ましい。
【００６４】
このブラダは、端が閉じた管の形態をとることができる。
さらに、ブラダ管の長さを変更するための手段を提供することができる。ブラダ管の長さを変更するための手段はリールであることが好ましい。
【００６５】
このブラダは流体によって内部から加圧される。
任意選択では、管状構造物を取り囲むために使用されるブラダ材料の量を変更せずにブラダの幾何形状を変化させることによって管状構造物の外周の変化を収容することができるように、ブラダが、半径方向の膨張によって十分な円周の短縮を生み出すことができる十分に高い（例えば１に近い）ポアソン比を有する材料から製造される。
【００６６】
ブラダの外径は、管状構造物の周囲に組み付けられたフレームによって制限されることが好ましい。
他の実施形態では、１つまたは複数の摩擦面に半径方向荷重を加えるための手段が、１つまたは複数の摩擦面を管状構造物の表面に向かって半径方向に動かすように配置されたアーム、リンクまたはピストン上で作用する１つまたは複数のウェッジ（ｗｅｄｇｅ）を含む。
【００６７】
さらに、１つまたは複数の摩擦面をそれぞれ、アライメント部材に接続することができる。アライメント部材は一般に、荷重部材とは反対側のスパインの端に接続されたアームの形態をとる。アライメントアームは、液圧シリンダの作用によって動かされることが好ましい。
【００６８】
アライメントアームの運動によって、垂直面と摩擦面との間の角度を変更することができることが好ましい。
任意選択で、この装置に、リフティングツールおよび操作ツールを取り付けることができる。
【００６９】
任意選択で、この装置に、人が搭乗する設備を取り付けることができる。
任意選択で、管状構造物の軸に平行に整列させたリニアアクチュエータによって、第１の装置と第２の装置が軸方向に離隔され、または互いに引き寄せられるように、本発明の第１の装置を本発明の第２の装置に接続することができる。
【００７０】
管状構造物の軸に沿ったこのアセンブリの直線運動を生み出すように、第１および第２の装置の運動およびクランピングを調整することができる。
第１および第２の装置を使用して、管状構造物の軸に平行に物品を運搬することができる。
【００７１】
本発明の他の態様によれば、管状構造物の外周に沿って実質的に均一な半径方向荷重を本発明の第２の態様の装置を使用して加えることによって、管状構造物の構造または表面を傷つけることなく、管状構造物の外面に１つまたは複数の摩擦面をクランプする方法が提供される。
【００７２】
管状構造物は一般に壁の薄い構造物である。
管状構造物は風力タービン塔とすることができる。
有利には、管状構造物の外周に沿って実質的に均一な半径方向荷重を加えることによって、軸方向荷重と半径方向荷重の組合せによる管状構造物の座屈を生じさせることなく、摩擦パッドにより大きな軸方向荷重を加えることができる。
【００７３】
本発明の他の態様によれば、塔の固有振動数をあまり変化させることなく塔の座屈能力を増大させることによって、風力タービン塔上で使用される摩擦クランプの軸方向荷重能力を増大させる方法が提供される。
【００７４】
風力タービン塔の座屈能力は、内部の強め輪の使用によって増大させることが好ましい。
内部強め輪は、鋼またはプラスチック複合材料から形成されることが好ましい。
【００７５】
任意選択で、強め輪は、摩擦によって所定の位置に保持される。あるいは、強め輪は、接着剤または溶接によって所定の位置に保持される。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
後に説明されるように、本発明の装置および方法は、従来の管用クランプに優る重大な利点、および壁の薄い管、具体的には風力タービン塔に結合された従来の機構に優る重大な利点を提供する。
【００７７】
図１を参照すると、管用のクランプ／装置１が示されており、図示された実施形態では、この管が、壁の薄い次第に細くなる風力タービン塔３の形態をとる。クランプ１は、塔３をしっかりと掴むように適合された少なくとも１つのクランプ部材または摩擦パッド９を含み、これは、図２の拡大図に、より詳細に示されている。クランプ１はさらに、テンドン（ｔｅｎｄｏｎ）１６の形態の少なくとも１つの可撓性の細長いエネルギー付与要素（ｅｎｅｒｇｉｚｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を含み、これは、図３に、より詳細に示されている。塔３をしっかりと掴むようにパッド９を押し付けるために、テンドン１６は、摩擦パッド９に力を加えるように適合されており、それにより摩擦パッド３およびテンドン９は、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を管に加える。それによって摩擦パッド９は、クランプ１が塔３に対して塔３の長さに沿った方向に移動しないようにクランプ１を拘束し、クランプ１を使用して、外部荷重を塔３から支持することを可能にする。
【００７８】
クランプ１を使用して、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を塔３に加えることは、実質的に均一なフープ応力を塔内に発生させることを容易にする。これは、管の外周に沿った荷重の変動を防ぎまたは少なくともこの変動を最小化し、それによって局部的座屈につながる点荷重の変動の可能性をなくしまたは低減させることによって、従来のクランプおよび他の機構に関連した問題を解決する。
【００７９】
さらに、薄壁管構造物の真円度が維持されるように均一な半径方向荷重を加えることを通じて、半径方向の可能な最大荷重を摩擦パッドに加えることで、本明細書に記載された方法が、クランプの性能を劇的に向上させることも理解される。これらの荷重は、現在使用されている離散荷重パッドの性能をはるかに凌ぐ。
【００８０】
より詳細には、クランプ／装置１は、塔３の基部の周りに組み付けられた実質的に長方形の下環状梁２と、複数の垂直柱、側柱または隅柱４と、実質的に長方形の上環状梁５とを有する支持構造物２２を含む。塔３を取り囲む堅固な立方体の骨組６を提供するため、上環状梁５は一般に、それぞれの角で、垂直柱４の頂部に取り付けられる。
【００８１】
垂直柱４はそれぞれ、その上端が、第１の支持部材または堅い荷重アーム７に接続され、荷重アーム７は、垂直柱４とアーム７の間に図２に示されているように接続された液圧シリンダ８によって動かされる。
【００８２】
図面に示された好ましい実施形態では、クランプ１が、塔３の外周に沿って等間隔に配置された４つの摩擦パッド９を含む。摩擦パッド９は、荷重を加えることができる金属または複合材料の堅いが可撓性を有するシート、例えば鋼シートに結合された、ネオプレンゴム、ポリウレタンなどのコンプライアント（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）な天然またはエラストマー摩擦材料から作られ、中心に堅い垂直のスパイン（ｓｐｉｎｅ）１０を有する。スパイン１０はそれぞれ、ピン継手または玉継手２４によって、その上端が、それぞれのアーム７の下端にピボット可能に接続される。玉継手は、クランプ部材上の荷重の管の主軸に平行な方向への伝達を容易にするが、外部荷重によるクランプ部材への半径方向荷重の伝達を実質的に防ぐため、ピン継手よりも玉継手の方が好ましい。
【００８３】
アーム７は、塔３に対してアーム７をピボットさせることができるような方法で、垂直柱４にピボット可能に取り付けられる。この配置によって、荷重アーム７は、パッド９に配置力（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）を加えることを容易にするように摩擦パッド９に対して結合され、それによって、荷重アーム７の運動は、それぞれの摩擦パッド９を、塔３の表面に隣接するように、かつ／または塔３の表面と接触するように移動させる。これは、パッド９が塔３の表面と接触すること、および、パッド９が適宜に、テーパ角度をなし、または垂直方向を向くことを可能にする。
【００８４】
支持構造物２２はさらに、それぞれの摩擦パッド９に関連付けられた第２の支持部材またはアライメントアーム１１を含み、それぞれのアライメントアーム１１は、リンク１３によって、ピボットピン２６を介して、それぞれの垂直柱４にピボット可能に接続される。アーム１１はさらに、スパイン１０の下端（すなわち荷重アーム７が接続された端部とは反対側のスパイン１０の端部）のところで、パッド９にピボット可能に結合されている。垂直柱４とピボットピン２６の間に第２の液圧シリンダ１２が接続されており、第２の液圧シリンダ１２はしたがってリンク１３を動かす働きをする。したがって、リンクシリンダ１２を延ばし、または収縮させることによって、垂直柱４とパッド９の間の角度を、塔のさまざまなテーパ角度に適合するように変化させることができる。したがって、塔３の外周／直径およびテーパ角度の変動を収容するようクランプ１を調整することができるように、荷重アーム７とアライメントアーム１１の組合せを使用して、塔３に対するパッド９の位置を調整することができる。このことはしたがって、さまざまな直径の塔に対して、実際には長さに沿って次第に細くなる塔に対して、クランプ１を使用することを容易にする。
【００８５】
図３に示されているように、クランプは複数のテンドンを含み、図示された実施形態ではクランプが８つのテンドン１６を含み、クランプ１のそれぞれの荷重アーム７に２つのテンドン１６が関連付けられている。テンドン１６は、それぞれのウインチ１５によってそれぞれぴんと張られ、それぞれの荷重アーム７には、このようなウインチ１５が２つ取り付けられている。この配置は、塔３の外周の変化をテンドン１６が補償することを可能にする。それぞれのテンドン１６は、荷重アーム７上のアンカー点またはウインチ１５から、それぞれのパッド９のスパイン１０のポート１４を通って、再び同じ荷重アーム７上のウインチ１５まで延びる。したがって、荷重アーム７ごとに２つのテンドン１６が始まり、同じ荷重アーム７で終わる。
【００８６】
テンドン１６はそれぞれ塔３の外周を一周し、交差し、したがって、オーバラップ位置３８で、塔３の長さに沿った方向にオーバラップする。より拡大された図４の拡大図により詳細に示されているように、パッド９はそれぞれ、塔３の表面とテンドン１６の間に位置し、テンドンは、それぞれの荷重アーム７に取り付けられたパッド９のスパイン１０のところでオーバラップまたは交差し、そのため、テンドン１６が塔３の外周を一周するとき、テンドン１６は塔３またはパッド９と接触する。テンドンは一般に、低摩擦、高性能の繊維ロープ、ワイヤロープ、ウェビング（ｗｅｂｂｉｎｇ）、チェーンまたは鋼から製造される。その円周方向の経路からアンカー点およびウインチ１５に向かってテンドン１６を曲げるために、シーブ（ｓｈｅａｖｅ）１７が提供される。
【００８７】
ウインチ１５によってテンドン１６がぴんと張られると、テンドン１６は摩擦パッド９に力を加えて、塔３をしっかりと掴むようにパッドを押し付ける。クランプ１が塔３にしっかりと結合された後、パッド９は、塔３に対して軸方向に移動しないようにクランプを拘束する役目を果たし、したがってパッド９は、前述のとおり、軸方向の有効荷重を支持する十分な摩擦を提供する接触力を提供する。
【００８８】
本質的に、テンドン１６はパッド９の外面に沿って配置され、その結果、テンドン１６がきつく引っ張られたときに、テンドン１６はパッドを塔３の中へ「引っ張」り、パッド９とテンドン１６は協力して、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を塔３に加える。これは、実際に配置することができるものに近い真のフープ荷重／応力を塔３内に生じさせる。
【００８９】
塔３に加えられたクランプ荷重は、ウインチ１５からテンドンを繰り出し、それによってテンドン１６によりパッド９に加えられた力を解除または低減させることによって解除される。次いで、シリンダ８、１２を作動させて、荷重アーム７およびアライメントアーム１１、したがってパッド９を塔３から遠ざける。この移動はテンドン１６をも動かし、テンドン１６は、テンドン１６を塔の表面から引き離すことができるように、必要に応じてさらに繰り出される。
【００９０】
パッド９は、塔の頂部または塔の頂部の近くでは塔３のほぼ全周と接触し、塔３の底部に近い位置では、塔の直径の増大によって、図１に示されているようにパッドが互いに隔てられるように寸法が決められる。
【００９１】
次に、本発明のクランプの構造および動作方法、ならびにその結果として本発明のクランプの動作において与えられる利点をより詳細に説明する。
前述のとおり、摩擦パッド９は塔３とテンドン１６の間に位置し、このことは、テンドン１６によってそれぞれのパッド９に、同じ程度のエネルギーを付与する（ｅｎｅｒｇｉｓｅｄ）ことを可能にする。このことは、管にクランプ１を配置している間、またはクランプ１の使用中に、クランプ１に外部荷重が加えられたときに、パッド９が、局部的座屈につながるであろう点荷重を塔３に加えることなく、塔３上に均一な半径方向荷重を生み出すことを容易にする。
【００９２】
図１から４から分かるとおり、クランプ１は２対のパッド９を含み、それぞれのパッド対は、それぞれのパッド９が９０度間隔で配置されるように、管の直径の両端に間隔を置いて配置される。パッド９はそれぞれアーム７にピボット可能に結合され、アーム７は隅柱４にピボット可能に結合されるため、パッド９は、支持構造物２２を介した軸方向偶力において、互いに動作可能に関連付けられる。これは、使用中のクランプ１の略図である図５に示されているように、管の主軸３２から横方向に離隔された位置でクランプ１に外部荷重Ａ（片持ちばり荷重）が加えられたときに塔３内に半径方向の反作用荷重が生み出されることを防ぎ、またはそれを少なくとも最小化する。このような荷重Ａは、例えば塔３の構築中または保守中に、クランプ１に結合されたクレーンなどを使用して塔３のセクションなどの荷重が持ち上げられたときに、クランプ１に加えられる可能性がある。
【００９３】
これは、外部荷重Ａが、パッド９内に軸方向荷重Ｆ１およびＦ２を生み出し、それによってこれらが、塔３内に、塔３の主軸３２に平行な反作用荷重を生じさせるためである。摩擦パッド９は、したがって、塔の主軸３２に完全に平行な、または概ね平行な荷重を加える。この軸方向偶力は、実質的に均一な半径方向のクランプ荷重の維持、したがって塔内の実質的に均一なフープ応力の維持を容易にする。
【００９４】
さらに、前述のとおり、パッド９に力を加えて、均一な半径方向のクランプ荷重を生み出すために、クランプテンドン１６はぴんと張られる。図４に示されているように、それぞれのテンドン１６の部分３４と３６は、オーバラップ位置３８から、前記位置における塔３の接線Ｔに実質的に平行な方向に、塔３から離れるように延びる。この配置によって、ウインチ１５を作動させて、テンドン１６をぴんと張ったときに、前記接線に実質的に平行な張力がテンドン１６に加えられる。
【００９５】
これは、塔３内におけるモーメントの発生を防ぎ、またはそれを少なくとも最小化する。これは、ａ）塔３から離れるように延びるテンドン１６の部分３４、３６の力は、前記接線Ｔに平行だが、互いに反対方向を向いており、したがって、部分３４、３６の引張荷重は互いに対して反対に作用し、ｂ）テンドン１６が実質的に塔３を一周し、部分３４、３６が上記のように配置されると、テンドン１６がぴんと張られたときに、塔３の周りにモーメントがほとんどまたは全く生み出されないためである。これを容易にするため、オーバラップ位置３８が塔３の表面にできる限り近くなるように、パッド９はできる限り薄く作られる。これを達成するため。パッド９の厚さは５から５０ｍｍ、一般に１０から２０ｍｍとすることができる。さらに、テンドン部分３４、３６の向きを、塔の接線Ｔに実質的に平行にすることができるように、下シーブ４０も同様に、パッド９の後面のできる限り近くに配置される。
【００９６】
しかし、テンドン部分３４、３６は、オーバラップ位置３８から、塔の接線Ｔに実質的に平行な方向に延びることが望ましいが、これらの部分は、接線から例えば０度から１０度の範囲内の方向を有することができ、その場合でも、塔３上に実質的に均一な半径方向荷重を生み出すように機能することができることが理解される。
【００９７】
さらに、テンドン１６と塔３の表面との間の摩擦によって、テンドン１６の張力が、テンドンの長さに沿ってある程度変動する可能性があることが理解される。実際に、本発明の発明者らは、テンドン１６の張力は、引張荷重が加えられる点（ウインチ１５）に最も近いところで最も大きいことがあり、荷重が加えられる点からテンドン１６の長さに沿って離れるにつれて小さくなることを見出した。
【００９８】
したがって、他のテンドンとは反対の塔３を巡る円周方向に向けられた張力を加えることによって、いくつかのテンドン１６がぴんと張られる。このようにして、テンドン１６の張力の変動に起因する、クランプ１によって塔３に加えられる半径方向荷重（およびしたがって引き起こされたフープ応力）の変動を防ぎ、またはそれを最小化することができる。
【００９９】
これを達成するため、反対端に張力を加えることによってテンドン１６がぴんと張られる。したがって、塔３を巡る第１の円周方向の引張荷重を生み出すために、１つのテンドン１６の第１の端部に張力がかけられ、前記第１の方向とは反対の塔３を巡る第２の円周方向の引張荷重を生み出すために、他のテンドン１６のそれぞれの第２の端部に張力がかけられる。例えば、それぞれのアーム７に関連付けられたテンドン１６のそれぞれの対に、塔を巡る第１の円周方向の張力をかけることができる。（塔の軸３２に関して）軸方向に隣接するテンドン１６の対には、反対の円周方向の張力がかけられる。これは、個々のテンドン１６の荷重の変動を相殺する効果を有する。他の実施形態では、軸方向に隣接したテンドン１６に、反対の円周方向の張力をかけることができる。したがって、それぞれのアーム７に関連付けられたテンドン対のテンドン１６に、反対方向の張力をかけることができる。
【０１００】
さらに、結果として生じる塔３上の半径方向荷重の変動の最小化、したがって引き起こされるフープ応力の変動の最小化を容易にするために、いくつかのテンドン１６のオーバラップ位置３８が、塔の外周に沿って間隔を置いて配置される。図示された実施形態では、それぞれのアーム７に関連付けられたテンドン１６の対のオーバラップ位置３８が、テンドン１６の隣接する対のオーバラップ位置３８に対して間隔を置いて配置される。具体的には、テンドン１６の対のオーバラップ位置３８が、塔の外周に沿って９０度の等間隔で配置される。これは、（いくつかの隣接するテンドン１６にわたって変動を相殺することによって）実質的に均一な半径方向荷重を塔に加えることを容易にし、同時に、最小寸法および最小重量のクランプ１を提供する。一変形形態では、軸方向に隣接するテンドン１６のオーバラップ位置を、塔３の外周に沿った位置と同様の方法で間隔を置いて配置することができる。
【０１０１】
さらに、前述のとおり、クランプパッド９は、パッド９に配置力を加えることによって塔３に対して配置される。この配置力は、塔にクランプ荷重が加えられる前に解除され、このことは、塔３の表面にパッド９を従わせ、パッド９と塔３の表面との間の不良位置合せを防ぐことによって、その外周に沿った塔３上の荷重の変動を防ぎまたは最小化する。これは、塔３の局部的座屈につながる可能性がある不均一な点荷重をパッド９が生み出す可能性をなくし、または最小化する。
【０１０２】
さらに、パッド９の寸法は、決められた外周のところで塔を実質的に一周するように決められる。その位置は、クランプ１の所望の動作位置とすることができ、この所望の動作位置は、続いて所望の手順を実行するためにクランプ１を配置することが望ましい動作高さとすることができる。この手順は、保守または据付け手順とすることができ、この手順は、保守のためにタービンの構成要素が取り外されたとき、続いて再び据え付けるときなどに、クランプ１を使用して、塔３から外部荷重を支持することを含むことができる。
【０１０３】
したがって、この位置で塔３に加えられたクランプ荷重はパッド９を通して導かれることが理解される。したがって、塔３の外周に沿って、パッド９からなる実質的に完全な環が形成され、これは、塔に均一なクランプ荷重を加えることを容易にし、局部的座屈につながる傾向がある塔３上の荷重の変動の発生の可能性を低減させる。
【０１０４】
さらに、クランプ１の支持構造物２８は、外部荷重がクランプによって支持される前に、動作位置で効果的にロックされる。これは、塔３をしっかりと掴むようにテンドン１６によってパッド９が押し付けられた後に、シリンダ８を使用してアーム７をロックすることによって達成される。これは、骨組６の上環状梁５などの部分が塔３と接触することなく、クランプ１が片持ちばり荷重を支持することを可能にする効果を有する。しかし、アーム７とパッド９の間のピボット接続は、完全に軸方向のまたは概ね軸方向の荷重がパッド９に伝達されることを保証する。
【０１０５】
これはさらに、図５に最もよく示されているように、骨組６を塔３に対して三角形にする効果を有し、パッド９の軸方向荷重Ｆ１、Ｆ２、したがって塔３の軸方向の反作用荷重の発生を容易にする。
【０１０６】
次に図６を参照すると、自動前進クライミングデバイス２８の形態のアセンブリが、塔３に結合された状態で示されており、塔３の長さに沿ってクライミングデバイス２８が前進している最中の様子が示されている。デバイス２８は、図１から５のクランプ１と同様の構造および動作方法の２つのクランプ１８および１９を含む。クランプ１８、１９は、塔３に沿ってデバイスを前進させるための２つのクランプ１８、１９間の距離の調整を容易にするいくつかのリニアアクチュエータを含む調整可能なカップリング２０によって、互いに結合されている。アクチュエータ２０は、液圧ラム、ラックピニオンドライブによって作動するテレスコープ式ボックス部材、ねじとナット、ウインチとワイヤ、または適当な任意の手段とすることができる。
【０１０７】
より詳細には、塔３の周囲、一般に塔の基部３０の近くに、デバイス２８が配置される。デバイス２８は、塔３の長さに沿って前進し、それによって以下のようにして塔を登るように作動される。最初に、上クランプ１８が作動され、それによって前述の方法で塔３に結合される。アクチュエータ２０は当初、クランプ１８、１９間の距離が比較的に短い収縮された構成または状態にある。次いで、下クランプ１９が同じ方法で塔３に結合され、上クランプ１８が塔３から解放され、次いで、クランプ１８と１９の間の間隔を増大させ、それによって塔３の長さに沿って上クランプ１８をある距離だけ前進させるために、アクチュエータ２０が延ばされる。
【０１０８】
次いで、上クランプ１８が塔３に再び接続され、下クランプ１９が解放され、クランプ１８、１９間の間隔を低減させるためにアクチュエータ２０が収縮される。これは、塔３の長さに沿って下クランプ１９を、対応する距離だけ前進させる効果を有する。次いで、下クランプ１９が塔３に再び接続され、それによってデバイス２８は、決められた距離だけ塔に沿って前進した。
【０１０９】
塔３の長さに沿った決められた位置にある所望の動作高さにデバイス２８が到達するまで、このプロセスが繰り返される。次いで両方のクランプ１８、１９が塔にクランプされ、ロックされ、それぞれのクランプ１８、１９によって、より大きな動作クランプ荷重が塔に加えられる。この動作クランプ荷重は、デバイス２８が塔３を登る間に加えられる荷重よりも大きい。この増大したクランプ荷重は、ウインチ１５を使用してより大きな引張荷重をテンドン１６に加えることによって生み出される。これは、デバイス２８が塔３を登っている間は、デバイスが、デバイスの重量を支えるためにデバイス２８を塔にしっかりと結合するのに十分なクランプ荷重を加えるだけでよいからである。しかし、デバイス２８によって外部荷重を支持したいときには、デバイス２８の配置を維持するためにパッド９と塔３の表面との間に十分に大きな摩擦力が存在することを保証するために、より大きなクランプ力が必要となる。クランプ荷重は、クランプ１／デバイス２８の重量および支えようとする荷重によって決まり、一般に、パッド９と塔３の表面の間の約０．２の係数の摩擦を仮定して、支える可能性がある総重量の５倍に設定される。したがって、塔の構築手順中ならびに保守手順中に、デバイス２８を使用して、追加の塔セクションまたは他のタービン構成要素を運ぶことができる。これを容易にするため、クランプ１８、１９の一方または両方の支持構造物上に、適当なプラットホーム、クレーンなどが取り付けられる。
【０１１０】
一般的に言って、本明細書に記載された装置は、風力タービンなどの壁の薄い管状構造物に、この構造物の変形または損傷を生じさせることなく摩擦面またはパッドをクランプすることを可能にする。これは、管状構造物の座屈挙動に対する効果が、管状構造物の外周全体に実質的に均一な半径方向荷重を加える効果と同じであるように制御された半径方向荷重を加えることによって達成される。
【０１１１】
図１から５には、摩擦面９に軸方向荷重を加えることができ、管状構造物の外周に沿って実質的に均一な半径方向のクランプ荷重を加えることができる１つの方法が記載されている。
【０１１２】
代替実施形態では、塔の外周に沿って、円環形のブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）が取り付けられ、ブラダと塔の外面との間に摩擦パッドが挿入される。ブラダの中の空気などの流体を加圧することによって、塔の外周および摩擦パッドに沿って均一な半径方向の力を生み出すように、半径方向の力が加えられる。摩擦パッドには次いで軸方向の荷重をかけることができる。
【０１１３】
ブラダは、端が閉じた管として構成することができ、この管は、固定点から出発し、塔を一周して再び同じ固定点に戻り、そこで、頂部に向かって塔が次第に細くなるときの塔の外周の低減に対処するためにリール（ｒｅｅｌ）に巻き付けられる。ブラダの加圧は固定端から実施され、リールは反対端に取り付けられる。
【０１１４】
第２の代替実施形態では、ブラダが、高いポアソン比（加えられた荷重の方向のひずみと荷重に垂直な方向のひずみとの比、または横断方向の収縮ひずみと引伸ばし力の方向の縦の伸張ひずみとの比）を有する材料から作られ、その結果、加圧下での膨張によって円環体の周囲が大幅に低減し、巻取リールが不要となり、加圧下の膨張が摩擦パッドに半径方向荷重を加える。摩擦パッドには次いで軸方向の荷重をかけることができる。
【０１１５】
第３の代替実施形態では、円形の梁または骨組上に、リニアまたはロータリアクチュエータによって動力が供給されるレバー（ｌｅｖｅｒ）システムのアレイが、レバーが半径方向の力を摩擦パッドに加えるように配置される。摩擦パッドには次いで軸方向の荷重をかけることができる。
【０１１６】
クライミングデバイス２８によって比較的に重い外部荷重が支持される場合、十分なクランプ荷重を生み出すのに必要なテンドン１６の張力が、クライミングデバイス２８が安全に支持することのできる偏向よりも大きな偏向を塔３の中に引き起こす可能性がある。言い換えると、クランプ９／テンドン１６からの結合された半径方向荷重、および、潜在的には、このクライミングシステムの自重からの圧縮または剪断荷重、あるいはこのクライミングシステムから吊り下げられた荷重の作用下で全体的な座屈に耐える塔３の能力により、加えることができる荷重を限定することができる。クランプが半径方向の圧力を加える塔内の位置に強め輪を取り付けることによって、塔３のこの能力を増大させることができる。強め輪は、比較的に軽い丸められたＴ字形のバーから、塔の隣接するシェルと共同で等価な梁が形成されるように構築することができる。Ｔ字形バーは、溶接によって、または好ましくは接着剤で結合することによって所定の位置に保持することができる。これらは、塔３の製造プロセスの一部を構成する。これらのより大きな直径のところに、パッド９によって覆われていない塔３の部分の周囲に沿って等間隔に配置された垂直スラット（ｓｌａｔ）が配置される。これらのスラットは、テンドン１６によって与えられた半径方向荷重が、内部の強め輪に伝達され、そこから塔のシェルに伝達されることを保証する。
【０１１７】
これらのツールは次いで、風力タービンの保守のために陸上または沖合で使用することができる。
本発明のクランプ１および自動クライミングデバイス２８は、さまざまな直径、および平行から５度、またはそれ以上のさまざまなテーパ角度の塔をしっかりと掴むことができるという固有の利点を有する。具体的には、管状構造物の長さに沿った外周およびテーパの変動を収容するように、この自動クライミングデバイスを適合させることができる。図に示された実施形態では、構造物の直径または外周が変動するときでも、テンドンが、管状構造物上の適当な半径方向力を維持するようテンドンの長さを変更することができるように、管状構造物の周囲に沿って延びるテンドン１６をぴんと張るためのウインチ１５を使用することができる。ブラダが使用される実施形態では、塔の外周に合わせてブラダの外周を増大または低減させることができるリールを提供することができる。ブラダは、あるいは、高いポアソン比を有する材料から製造することができ、それによってリールの必要性を排除することができる。
【０１１８】
この装置はさらに、テンドンが管状構造物の外周全体に実質的に均一な荷重を加えたときに座屈を引き起こすことなく、非常に薄い塔をしっかりと掴むことができる。本明細書に記載された方法および装置は、軸方向荷重と半径方向荷重の組合せによる管状構造物の座屈を生じさせることなく、固定されたクランプに、軸方向の可能な最大荷重を加えることを可能にする。したがって、これは風力タービン塔に特に適している。
【０１１９】
本明細書において意図された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく追加の変更および改良を組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の一実施形態に基づくクランプの透視図であり、風力タービン塔の形態の管に結合された後のクランプが示されている。
【図２】図１のクランプの部分を構成する、クランプ部材および支持構造物の一部分の拡大図である。
【図３】図１のクランプの部分を構成する、クランプ部材およびエネルギー付与要素の拡大図である。
【図４】図３に示されたクランプ部材およびエネルギー付与要素の別の拡大図であり、図解目的のためいくつかの部品が概略的に示されている。
【図５】図１のクランプの概略図であり、使用中に外部荷重を支持する様子が示されている。
【図６】互いに結合された２つの図１のクランプを含むアセンブリを示す図であり、風力タービン塔の形態の管の長さに沿って前進している最中のアセンブリが示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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