(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径の管状要素（２）のための杭アペンディング装置（１）であって、
杭を構成する前記管状要素の実質的に全周縁（４）に沿って延びる環状のベースリング（３）と、
当該杭アペンディング装置をホイスト要素に連結するための中心吊上げアーム（５）であり、前記ベースリングとヒンジ動作可能に連結される中心吊上げアーム（５）と、
前記管状要素の内面（９）に面し前記管状要素と摩擦係合するように前記ベースリングの外周縁（８）に沿って配置された複数のくさび装置（７）と
を備える杭アペンディング装置。
【請求項２】
前記ベースリングの前記外周縁の直径が３ｍを超える、請求項１に記載の杭アペンディング装置。
【請求項３】
前記ベースリングの前記外周縁の直径が４ｍを超える、請求項１に記載の杭アペンディング装置。
【請求項４】
前記ベースリングの前記外周縁の直径が４〜７ｍである、請求項１に記載の杭アペンディング装置。
【請求項５】
前記ベースリングは中央が実質的に開放されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項６】
前記複数のくさび装置が全体として、前記ベースリングの前記外周縁の５０％を超える範囲にわたって延びている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項７】
前記吊上げアーム（５）が該吊上げアームの回転軸線（１９）を中心にしてヒンジ動作可能となっており、前記回転軸線（１９）は、使用時に該回転軸線（１９）が当該杭アペンディング装置と前記管状要素（２）との間の環状の接触エリアを仮想的に横切るよう前記複数のくさび装置（７）によって画定される面内で延びている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項８】
前記回転軸線が前記ベースリング（３）の中心を通って延びている、請求項７に記載の杭アペンディング装置。
【請求項９】
前記ベースリングに対して前記吊上げアームの角度を変えるための吊上げアーム駆動装置を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１０】
前記管状要素に対して前記ベースリングの中心を合わせるためのベースリング駆動装置を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１１】
前記ベースリング駆動装置が、前記管状要素の前記内面に接触させるための複数の駆動ユニットを備える、請求項１０に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１２】
前記複数のくさび装置における１つのくさび装置が、くさび駆動装置を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１３】
前記複数のくさび装置における各くさび装置が、くさび駆動装置を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１４】
前記複数のくさび装置における前記くさび装置がくさび面を備え、
該くさび面は、移動可能に配置されており、当該杭アペンディング装置が前記管状要素に挿入され又は前記管状要素から取り出され得るくさび内側位置と、該くさび面が当該杭アペンディング装置と前記管状要素との摩擦的な連結を行うために前記管状要素と接するくさび外側位置との間で移動可能となっている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１５】
くさび面が１０ｃｍのストロークで移動可能である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置。
【請求項１６】
管状要素と、前記管状要素と摩擦的に連結される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置との組合せ。
【請求項１７】
前記杭アペンディング装置が前記管状要素の円錐形部分と摩擦的に連結される、請求項１６に記載の組合せ。
【請求項１８】
大径の管状要素をアペンディングするための方法であって、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の杭アペンディング装置を用意するステップと、
前記吊上げアームに対して前記ベースリングの角度的位置を制御しながら、水平の前記管状要素の上端部に前記杭アペンディング装置を挿入するステップと、
前記管状要素に対して前記杭アペンディング装置の中心を合わせるステップと、
前記管状要素との摩擦係合のために前記くさび装置を拡張させるステップと、
前記吊上げアームの吊支点にて前記管状要素をアペンディングするステップと、
前記管状要素を吊り上げるステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大径の管状要素のための杭アペンディング装置（ｐｉｌｅ  ｕｐｅｎｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
英国特許出願公開第２４８６２００号明細書は、海洋係留（ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）システムに使用される管状部材を取り扱うための装置に関するものである。この英国特許出願公開第２４８６２００号明細書には、海洋係留システムにおいて、特に洋上風力タービン施設のために、より大径の管状の金属杭が使用される傾向にあることが開示されている。杭の寸法が増加するにつれて、通常、肉厚に対する直径の比も増加する。このことによって、杭に対するダメージを避けるために、杭はより可撓性を有するものとなり、その結果として取扱いをより注意深く行うことが必要となる。英国特許出願公開第２４８６２００号明細書の目的は、管状部材を取り扱うための改良された装置を提供することにある。したがって、１対のローラと、管状部材の管壁を把持するためにこれらのローラを互いに向かって押圧する手段とを備える少なくとも１つの把持ヘッドを具備した管状部材取扱い装置が提供されている。管状部材の管壁を把持するためにローラを使用することは、剛性の把持要素に比較して、管壁にダメージを与えるおそれを減じる。
【０００３】
しかし、大径の管状要素のための杭アペンディング装置に関しては、杭に対する負荷、特に杭の管壁に対する負荷を減じるという改良の余地が残されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、杭に対する負荷、特に杭の管壁に対する負荷を減じる、大径管状要素のための杭アペンディング装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、大径管状要素のための公知の杭アペンディング装置であって、その装置に関連される問題点を部分的に解決するものを提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、大径管状要素のための代替の杭アペンディング装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、これは、大径の管状要素のための杭アペンディング装置であって、管状要素の実質的に全周縁に沿って延びる環状のベースリングと、当該杭アペンディング装置をホイスト要素に連結するための中心吊上げアームであり、ベースリングとヒンジ動作可能に連結される中心吊上げアームと、管状要素の内面に向かい管状要素と摩擦係合するようにベースリングの外周縁に沿って配置された複数のくさび装置とを備える杭アペンディング装置によって実現される。
【０００６】
環状のベースリングは、好ましくは中央が実質的に開放され、これによって、吊上げアームの中心配置を可能とし、杭アペンディング装置の重量を減じる。吊上げアームはベースリングにヒンジ動作可能に連結され、これによって、アペンディング作業中における杭アペンディング装置と管状要素との間の曲げモーメントを減ずることができる。これは、ヒンジ動作可能である吊上げアームによって、杭アペンディング装置と管状要素との間の接触エリアにホイスト点（吊上げ点）を整列させることができるからである。接触エリアにホイスト点を整列させることは、ホイスト力（吊上げ力）が接触エリアと整列されることを意味する。複数のくさび装置が、管状要素の均等な係合を可能にし、負荷の集中を防止する。
【０００７】
大径とは、ここでは、海洋係留システムで用いられる管状要素を意味し、かかる管状要素の直径は例えば３〜７ｍである。なお、本発明は、１ｍ以下のような小径を通常有する導管列（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｔｒｉｎｇｓ）に関するものではないことに留意されたい。
【０００８】
杭アペンディング装置の一実施形態において、ベースリングの外周縁の直径は３ｍを超え、好ましくは４ｍを超え、より好ましくは４〜７ｍである。
【０００９】
また、杭アペンディング装置の一実施形態において、複数のくさび装置し全体として、ベースリングの外周縁の５０％を超える範囲にわたって延びる。これは、より一層、管状要素の均等な係合を可能とし、負荷の集中を防止する。
【００１０】
杭アペンディング装置の一実施形態において、吊上げアームは、吊上げアーム回転軸線を中心にしてヒンジ動作可能となっており、この回転軸線は、使用時に該回転軸線が杭アペンディング装置と管状要素との間の環状の接触エリアを仮想的に横切るよう複数のくさび装置によって画定される面内で延びる。これは、より一層、アペンディング作業中における杭アペンディング装置と管状要素との間の曲げモーメントの低減化を可能とするものである。
【００１１】
さらに、杭アペンディング装置の一実施形態においては、前記回転軸線はベースリングの中心を通って延びる。これは、杭アペンディング装置に対してホイスト力を中心に集め、より一層、アペンディング作業中における杭アペンディング装置と管状要素との間の曲げモーメントの低減化を可能とする。
【００１２】
一実施形態において、杭アペンディング装置は、ベースリングに対して吊上げアームの角度を変えるための吊上げアーム駆動装置を備える。これにより、より一層、管状要素上の曲げモーメントを制限し又は減ずることができる。加えて、これは、杭アペンディング装置の取扱い、特に杭アペンディング装置の管状要素内への挿入を容易化する。
【００１３】
一実施形態において、杭アペンディング装置は、管状要素に対してベースリングの中心を合わせるためのベースリング駆動装置を備える。
【００１４】
杭アペンディング装置の一実施形態において、ベースリング駆動装置は、管状要素の内面に接触させるための複数の駆動ユニットを備える。
【００１５】
杭アペンディング装置の一実施形態において、複数のくさび装置における１つのくさび装置、好ましくは複数のくさび装置における各くさび装置はくさび駆動装置を備える。
【００１６】
杭アペンディング装置の一実施形態において、複数のくさび装置におけるくさび装置はくさび面を備え、該くさび面は、移動可能に配置されており、杭アペンディング装置が管状要素に挿入され又は管状要素から取り出され得るくさび内側位置と、該くさび面が杭アペンディング装置と管状要素との摩擦的な連結を行うために管状要素と接するくさび外側位置との間で移動可能となっている。
【００１７】
杭アペンディング装置の一実施形態において、くさび面は比較的大きなストロークで移動可能である。
【００１８】
本発明は、さらに、管状要素と、管状要素と摩擦的に連結される前述した本発明による杭アペンディング装置との組合せに関する。
【００１９】
この組合せの一実施形態において、杭アペンディング装置は管状要素の円錐形部分と摩擦的に連結される。
【００２０】
また、本発明は、大径の管状要素をアペンディングするための方法に関し、この方法は、
前述した杭アペンディング装置を用意するステップと、
吊上げアームに対してベースリングの角度的位置を制御しながら、水平の管状要素の上端部に杭アペンディング装置を挿入するステップと、
管状要素に対して杭アペンディング装置の中心を合わせるステップと、
管状要素との摩擦係合のためにくさび装置を拡張させるステップと、
吊上げアームの吊支点にて管状要素をアペンディングするステップと、
管状要素を吊り上げるステップと
を含む。
【００２１】
また、本発明は、本明細書において説明され及び／又は添付図面に示された１つ以上の特徴を備える装置に関するものである。
【００２２】
さらに、本発明は、本明細書において説明され及び／又は添付図面に示された１つ以上の特徴を備える方法に関するものである。
【００２３】
本出願で述べられる種々の態様は、付加的な特徴をもたらすために組み合わされる得る。
【００２４】
以下、本発明について、添付図面に示される本発明による杭アペンディング装置の好適な実施形態を参照して更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による杭アペンディング装置の斜視図である。
【図２】図１の杭アペンディング装置の、別の位置からの斜視図である。
【図３】図１の杭アペンディング装置におけるくさび装置の詳細図である。
【図４】図１の杭アペンディング装置におけるくさび装置の断面図である。
【図５】図１の杭アペンディング装置の部分断面側面図である。
【図６】図１の杭アペンディング装置におけるベースリング駆動装置の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、杭アペンディング装置１を斜視図で示している。この杭アペンディング装置１は、大径の管状要素２を取り扱うために、特にアペンディングするために適している。杭アペンディング装置１は環状のベースリング３を備えている。図示のベースリング３は、実質的に中央が開放されている。ベースリング３は、管状要素２の全周縁４の全周に沿って延びる。ベースリング３の外周の直径は、３ｍを超え、好ましくは４ｍを超え、より好ましくは４〜７ｍである。
【００２７】
杭アペンディング装置１は、中央吊上げアーム５を備えている。中央吊上げアーム５は、杭アペンディング装置１を吊支点２１を介してホイスト要素６に連結するのに適している。また、吊上げアーム５は、杭（本実施形態では、１０００トン以上まで容易に重量がかかる管状要素２）をアペンディングし吊り上げるために必要とされる力を伝えるのに適している。吊上げアーム５はベースリング３にヒンジ動作可能に連結されている。管状要素２をアペンディングし吊り上げるために必要とされる力は、ベースリング３を経て管状要素２に伝えられる。
【００２８】
杭アペンディング装置１は、管状要素２、特に管状要素２の管壁と摩擦的に係合するのに適した複数のくさび装置７を備えている。くさび装置７は、力を等分に分散するためにベースリング３の外周縁８に沿って均等に配置されている。くさび装置７の他の配置も考えられる。くさび装置７は、使用時にこのくさび装置７が管状要素２の内面９に面するよう、ベースリング３から径方向外方に向いている。複数のくさび装置７は全体で、ベースリング３の外周縁の５０％を超え、本実施形態では約７０％を超えるものとなっている。
【００２９】
図１は、管状要素２と杭アペンディング装置１との組立体を形成するために管状要素２と係合させる直前の、管状要素２の上方にある杭アペンディング装置１を示しており、本実施形態では杭ペンディング装置１は管状要素２と摩擦的に連結される。ベースリング３の中心軸線は、管状要素２の長手方向軸線２２とほぼ整列されている。
【００３０】
ここで、杭アペンディング装置１は、管状要素２の円筒形頂部部分と係合する。しかし、杭アペンディング装置１は、管状要素２の円錐形部分（図示せず）と摩擦的に連結されるよう、管状要素２の円錐形部分と係合することも考えられる。
【００３１】
上板１０が杭アペンディング装置１に強度を与え、使用時において、その下面が杭アペンディング装置１と管状要素２との整列を容易にするために管状要素２のリムと接する。
【００３２】
図２は、図１の杭アペンディング装置１を別の姿勢で示している。ベースリング３は約９０°回転され、その中心軸線は水平に延びている。
【００３３】
図３は、杭アペンディング装置１のくさび装置７を詳細に示している。可動のくさび部分には、複数の、本実施形態では２枚のボタンプレート１５が設けられている。このケースでは、ボタンプレート１５は、摩擦係合が可能なように一連のボタンが設けられた４つのボタン列１４を有している。ボタンプレート１５及び特にそのボタン列１４は全体として、使用時において、杭アペンディング装置１と管状要素２との間に環状の接触エリアを形成する。ボタンプレート１５の後方にはスペーサ１６が配置されており、その径方向の位置を調整して杭アペンディング装置１を所望の直径に適合させるようになっている。
【００３４】
図４は、杭アペンディング装置１におけるくさび装置７の断面図である。複数のくさび装置における各くさび装置７は、くさび面１７を備えている。くさび装置可動部分７ａは、移動可能に配置されており、杭アペンディング装置１が管状要素２に挿入され又は管状要素２から取り出され得るくさび内側位置（図示せず）と、くさび面が杭アペンディング装置１と管状要素２との摩擦的な連結を行うために管状要素２と接するくさび外側位置（図示せず）との間で移動可能となっている。好ましくは、くさび装置７、特にくさび装置可動部分７ａは、１０ｃｍ等の比較的長いストロークで径方向に移動可能である。
【００３５】
互いに接する２つのくさび面１７，２０によって、くさび駆動装置、本実施形態では液圧シリンダ１１が伸ばされたとき、ボタンプレート１５が径方向外方に移動される。また、ボタンプレート１５が管状要素２と摩擦的に連結された際、これらの互いに接する２つのくさび面１７，２０はくさび効果をもたらす。くさび面２０は、くさび装置静止部分７ｂの一部である。本実施形態では、複数のくさび装置における各くさび装置７は液圧シリンダ１１を備える。
【００３６】
図５は、杭アペンディング装置１の部分断面側面図である。杭アペンディング装置１は、ベースリング３に対して吊上げアーム５の角度を変えるために、吊上げアーム駆動装置、本実施形態では液圧シリンダ１８を備えている。吊上げアーム５は、回転軸線１９を中心にして回転可能に配置されている。また、吊上げアーム５は、ベースリング３を押圧する１対のプレート部材１２ａ，１２ｂ間に配置されている。
【００３７】
使用時に回転軸線１９が杭アペンディング装置１と管状要素２との間の環状の接触エリアを仮想的に横切るよう複数のくさび装置７によって画定される面内で、回転軸線１９は延びている。図示するように、回転軸線１９はベースリング３の中心を通って延びる。
【００３８】
図６は、杭アペンディング装置１のベースリング駆動装置１３の詳細を示している。ベースリング駆動装置１３は、杭アペンディング装置１を管状要素２に摩擦的に連結する前に、管状要素２に対してベースリング３の中心を合わせるのに適している。ベースリング駆動装置１３は、管状要素２の内面９と接触するための複数の駆動ユニットを備えている。
【００３９】
杭アペンディング装置１の使用中、大径の管状要素２をアペンディングするために下記の方法を実施することができる。その方法は、
杭アペンディング装置１を用意するステップと、
吊上げアーム５に対してベースリング３の角度的位置を制御しながら、水平の管状要素２の上端部に杭アペンディング装置１を挿入するステップと、
管状要素２に対して杭アペンディング装置１の中心を合わせるステップと、
管状要素２との摩擦係合のためにくさび装置７を拡張させるステップと、
吊上げアーム５の吊支点２１にて管状要素２をアペンディングするステップと、
管状要素２を吊り上げるステップと
を含む。
【００４０】
上記説明及び図面は本発明の幾つかの実施形態についての例示を含むが、それらは保護範囲を制限するものではないことは明らかであろう。この明細書から、保護の範囲や本発明の本質内にあり且つ従来技術と本発明の開示内容との明らかな組み合わせである、より多くの実施形態があることは、当業者ならば明白であろう。
【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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