(57)【要約】  本発明は、風力タービンを支持するためのタワーと海底に打ち込むための管状のモノパイルとを備えている組立体に関する。モノパイルが、モノパイルの周壁からラジアル方向に延在しているモノパイルフランジを備えている。モノパイルフランジは、タワーを支持するためのモノパイルフランジ表面を有している。モノパイルが、アンビルの打撃を受けるための衝突部分を備えている。衝突部分のラジアル方向におけるモノパイルフランジ表面の側方に延在している。モノパイルがタワーを支持している場合に、タワーとモノパイルとが、衝突部分においてモノパイルの長手方向に離隔しているように、且つ、モノパイルフランジ表面の側方においてモノパイルのラジアル方向に離隔しているように形成されている。
2016519234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービンを支持するためのタワー（２）と海底（Ｂ）に打ち込むための管状のモノパイル（３）とを備えている組立体であって、前記モノパイル（３）が、前記モノパイル（３）の周壁からラジアル方向に延在しているモノパイルフランジ（４）であって、前記タワー（２）を支持するためのモノパイルフランジ表面（７）を有している前記モノパイルフランジ（４）を備えており、前記モノパイル（３）が、アンビルの打撃を受けるための衝突部分（９）を備えており、前記衝突部分（９）が、前記衝突部分（９）のラジアル方向における前記モノパイルフランジ表面（７）の側方に延在している、前記組立体において、
前記モノパイル（３）が前記タワー（２）を支持している場合に、前記タワー（２）と前記モノパイル（３）とが、前記衝突部分（９）において前記モノパイル（３）の長手方向に離隔しているように、且つ、前記モノパイルフランジ表面（７）の側方において前記モノパイル（３）のラジアル方向に離隔しているように形成されていることを特徴とする組立体。
【請求項２】
前記モノパイル（３）が前記タワー（２）を支持している場合に、前記タワー（２）と前記モノパイル（３）とが、前記モノパイルフランジ表面（７）の反対側に位置する前記衝突部分（９）の側部において前記モノパイル（３）のラジアル方向に離隔しているように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記モノパイル（３）が、前記モノパイルフランジ表面（７）と共に前記タワー（２）を支持するためのシール部分（１０）を備えており、
前記シール部分（１０）が、前記モノパイルフランジ表面（７）の反対側に位置する前記衝突部分（９）の側方において延在していることを特徴とする請求項２に記載の組立体。
【請求項４】
前記衝突部分（９）において前記タワー（２）と前記モノパイル（３）とが離隔していることによって形成されている空間が、耐腐食性物質によって充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項５】
前記モノパイル（３）の断面が、円状に形成されており、
前記衝突部分（９）が、前記モノパイル（３）の前記周壁に対して同心に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項６】
前記モノパイルフランジ（４）が、前記モノパイル（３）の前記周壁から内方に延在していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項７】
シール部分（１０）が、前記モノパイル（３）の前記周壁の外側表面に至るまで延在していることを特徴とする請求項３又は６に記載の組立体。
【請求項８】
前記タワー（３）が、管状に形成されており、前記モノパイルフランジ（４）に装着するためのタワーフランジ（８）を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項９】
前記モノパイルフランジ（４）が、管状のモノパイル部分の上側端部に溶接されているフランジ部分（５）の一部分であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項１０】
前記衝突部分（９）が、前記モノパイルフランジ表面（７）とシール部分（１０）との間に突起を備えており、
前記タワー（２）が、前記突起を収容するための凹所（１１）を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項１１】
前記モノパイル（３）の長手方向における前記モノパイルフランジ表面（７）と前記衝突部分（９）との距離が、前記モノパイルフランジ（４）の厚さより小さく、好ましくは、前記モノパイルフランジ（４）の厚さの半分より小さいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンを支持するためのタワーと海底に打ち込むための管状のモノパイルとを備えている組立体であって、モノパイルが、モノパイルの周壁からラジアル方向に延在しているモノパイルフランジであって、タワーを支持するためのモノパイルフランジ表面を有しているモノパイルフランジを備えており、モノパイルが、アンビルの打撃を受けるための衝突部分を備えており、衝突部分が、衝突部分のラジアル方向におけるモノパイルフランジ表面の側方に延在している、組立体を提供する。
【背景技術】
【０００２】
洋上揚重設備にモノパイル及びタワーを積み込むための作業コストは比較的高い。
【０００３】
従って、モノパイルが海底に打ち込まれた後に可能な限り迅速にタワーをモノパイルに取り付けることが望ましい。モノパイルを海底に打ち込む前にモノパイルが既にフランジ状構造体を備えている場合には、揚重設備の遊休時間を低減させることができる。しかしながら、アンビルが、モノパイルフランジ表面自体を直接打撃する訳ではなく、衝突部分を打撃する場合であっても、油圧式打撃装置によってモノパイルを打ち込む際におけるモノパイルの加速度が大きいと、モノパイルが変形し、モノパイルの疲労寿命が短くなる。
【０００４】
特許文献１は、風力タービンを据え付けるための方法であって、フランジ部分を含んでいるモノパイルが、表層土に打ち込まれ、風力タービンタワーが、モノパイルに直接取り付けられる、方法に関する。風力タービンタワーは、モノパイルのフランジ部分によって支持されている。当該特許文献は、駆動力を衝突させることによって、例えばフランジ部分をモノパイルの頂端部から離隔するように配置させ、モノパイルを表層土に打ち込んだ後にフランジ部分から頂部分を取り外し、第２のフランジ部分に衝突させ、使い捨てのシムをフランジ部分に取り付けることによって、フランジ部分の損傷を最小限に抑えるための幾つかの方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１７７０２７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、迅速な組立プロセスを可能とするタワー及びモノパイルから成る単純な組立体を提供することである。
【０００７】
このことは、モノパイルがタワーを支持している場合に、タワーとモノパイルとが、衝突部分においてモノパイルの長手方向に離隔しているように、且つ、モノパイルフランジ表面の側方においてモノパイルのラジアル方向に離隔しているように形成されていることを特徴とする、本発明における組立体によって実現される。
【０００８】
このことは、モノパイルを海底に打ち込む際に衝突部分が変形可能であることを意味する。一方、タワーをモノパイルのモノパイルフランジ表面に載置することによって、モノパイルフランジ表面の側部又は上部において衝突部分が変形することによって妨げられることなく、タワーがモノパイルに取り付けられる。これにより、モノパイルを海底に打ち込んだ直後にタワーをモノパイルの上に載置するための機会を得ることができるので、付加的な作業ステップを必要としない。
【０００９】
実際には、衝突部分は、衝撃荷重をモノパイルの下側部分に効率的に伝達させるために、モノパイルの管状部分の上方に配置されている。
【００１０】
モノパイルがタワーを支持している場合に、タワーとモノパイルとが、モノパイルフランジ表面の反対側に位置する衝突部分の側部においてモノパイルのラジアル方向に離隔しているように形成されている。このことは、組み付けられた状態において、タワーが、衝突部分の両側で、モノパイルのラジアル方向においてモノパイルに対して拘束されていないことを意味する。
【００１１】
好ましくは、モノパイルが、モノパイルフランジ表面と共にタワーを支持するためのシール部分を備えており、シール部分が、モノパイルフランジ表面の反対側に位置する衝突部分の側方において延在している。当該実施例の組み付けられた状態では、タワーが、モノパイルフランジ表面及びシール部分の上に載置されている。その結果として、衝突部分におけるタワーとモノパイルとの間の空間が、外部環境に対して実質的に密封される。このことは、タワー及び／又はモノパイルが腐食する危険性を最小限度に抑える。
【００１２】
衝突部分においてタワーとモノパイルとが離隔していることによって形成されている空間が、耐腐食性物質によって充填されている。これにより、モノパイルを海底に打ち込む際に衝突部分を損傷及び／又は変形させた後における、衝突部分の腐食が少なくとも防止される。
【００１３】
実践的な実施例では、モノパイルの断面が、円状に形成されており、衝突部分が、モノパイルの周壁に対して同心に配置されている。上述のシール部分が存在する場合には、シール部分が、モノパイルの周壁に対して同心に配置されている。
【００１４】
好ましい実施例では、モノパイルフランジが、モノパイルの周壁から内方に延在している。このことが、組み付けられたタワー及びモノパイルの外側における突出部分を最小にするからである。フランジが、モノパイルの内周に沿って延在している場合がある。さらに、上述のシール部分が存在する場合には、シール部分が、モノパイルの周壁の外側表面に至るまで延在している。これにより、組み付けられた状態においてモノパイル及びタワーの外側表面を滑らかに移行させるための機会が提供される。
【００１５】
また、タワーが、管状に形成されており、モノパイルフランジに装着するためのタワーフランジを備えている。フランジ同士は、例えばボルトによって互いに固定されている。
【００１６】
上述のシール部分が存在する場合には、衝突部分が、モノパイルフランジ表面とシール部分との間に突起を備えており、タワーが、突起を収容するための凹所を備えている。モノパイルフランジ表面とシール部分とが、モノパイルの中心線に対して垂直に延在している略平坦な表面内において延在している。一方、衝突部分が、当該平坦な表面から突出している。実践的な実施例では、モノパイルフランジ表面が、モノパイルの周壁から見てモノパイルの上側端部から離隔するように、当該平坦な表面に対して僅かに、例えば１°の角度で傾斜している。
【００１７】
モノパイルの長手方向におけるモノパイルフランジ表面と衝突部分との間の距離が、モノパイルフランジの厚さより小さく、好ましくは、モノパイルフランジの厚さの半分より小さい。当該距離が、モノパイルフランジの厚さの１５％より小さい場合がある。距離を制限することの利点は、衝突部分がシール部分及びモノパイルフランジ表面の上方に且つシール部分とモノパイルフランジ表面との間に同心状の突起として維持されるように、環状要素を機械加工すると共にシール部分及びモノパイルフランジ表面を切削し、その後に最終的なフランジ部分を管状のモノパイル部分の端部に溶接することによって、フランジ部分が比較的容易に製造可能とされることである。
【００１８】
本発明について、本発明の実施例を極めて概略的に表わす図面を参照しつつ明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一の実施例におけるタワー及びモノパイルを具備する組立体を備えている洋上風力タービンの側面図である。
【図２】図１の区画ＩＩによって示される、図１に表わす実施例の一部分の拡大断面図である。
【図３】モノパイルの上側部分を独立して表わす、図２の類似図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、海底Ｂに支持されていると共に海水面Ｓから突出している洋上風力タービンシステム１を表わす。
【００２１】
風力タービンシステム１は、風力タービンを支持するためのタワー２と、海底Ｂに打ち込むための管状のモノパイル３とを備えている。図１に表わす組み付けられた状態では、モノパイル３が、タワー２のための基礎又は土台を形成している。一般に、モノパイル３は、液圧式打撃装置（図示しない）によって海底Ｂに所定の深さに至るまで打ち込まれる円筒状の鋼製パイプとされる。モノパイル３が海底Ｂに打ち込まれた後に、モノパイル３の上側端部分が海水面Ｓの上方に突出し、その後に、タワー２がモノパイル３に取り付けられる。図２は、組み付けられた状態におけるモノパイル３とタワー２との移行部分の一部を表わす。図３は、モノパイル３の上側端部分の一部分を表わす。
【００２２】
モノパイル３は、モノパイル３の周方向壁からラジアル方向内方に延在しているモノパイルフランジ４を備えている。図２及び図３に表わす実施例では、モノパイルフランジ４は、溶接線６において管状のモノパイル部分の上側端部分に溶接されているフランジ部分５の一部分とされる。モノパイルフランジ４は、タワー２を支持するためのモノパイルフランジ表面７を有している。モノパイルフランジ表面７は、モノパイル３の中心線に対して略垂直に延在しており、モノパイル３から離隔するように方向づけられている。図２に表わす実施例では、タワー２も管状とされ、タワーフランジ８を備えている。タワーフランジ８は、管状のタワー部分の下側端部に溶接されている。モノパイルフランジ４とタワーフランジ８とは、組み付けられた状態においてモノパイルフランジ表面７がタワーフランジ８を支持するように互いに対して適合している。タワー２は、タワーフランジ８とモノパイルフランジ４とを互いに固定することによって、例えばモノパイルフランジ４及びタワーフランジ８に設けられた穴を貫通する貫通ボルトによって、モノパイル３に取り付けられている。
【００２３】
また、タワー２に向かって方向づけられているモノパイル３の上側表面が、モノパイル３を打ち込む際にアンビル（図示しない）の打撃を受けるための衝突部分９と、タワー２をモノパイルフランジ表面７と共に支持するためのシール部分１０とを備えている。衝突部分９が、モノパイルフランジ表面７の外周において、モノパイルフランジ表面７に対して同心に延在しており、シール部分１０が、モノパイルフランジ表面７の反対側に位置する衝突部分９の側方において、モノパイルフランジ表面７に対して同心に延在している。この場合には、衝突部分９は、モノパイルフランジ表面７とシール部分１０との間において隆起している。これにより、平坦な下側表面を有しているアンビルの利用が可能になる。隆起した衝突部分９によって、アンビルが、モノパイル３を打撃する際に、モノパイルフランジ表面７及びシール部分１０に接触することが防止されるからである。隆起部分は、モノパイル３の長手方向におけるモノパイルフランジ表面７と衝突部分９との間における距離がモノパイルフランジ４の厚さの２０％より小さくなるように、例えば３ｍｍ〜５ｍｍとなるように形成されている。しかしながら、より短い距離でも、より長い距離でも良い。
【００２４】
図２に表わすように、タワー２の下側には、組み付けられた状態において衝突部分９の突起を収容するための凹所１１が形成されている。凹所１１は、タワー２とモノパイル３とが衝突部分９においてモノパイル３の長手方向に離隔するように、且つ、タワー２とモノパイル３とが衝突部分９の両側においてモノパイル３のラジアル方向に離隔するように形成されている。これにより、衝突部分９における変形によって、モノパイルフランジ表面７及びシール表面１０においてタワー２をモノパイル３に嵌め込むことが阻止される状況を回避することができる。
【００２５】
モノパイル３の表面には、モノパイル３を海底Ｂに打ち込む前に、例えば金属コーティングのような防食コーティングが施されている。これは、陸上で実施される。モノパイル３が据え付けられた後に、衝突部分９が損傷する場合があるので、衝突部分９の防食コーティングは、衝突部分９の防食コーティングが存在する場合には取り除かれる。従って、凹所１１において衝突部分９とタワー２との間に形成された空間には、耐腐食性物質が充填されている。
【００２６】
図２に表わす組み付けられた状態では、タワー２及びモノパイル３の外面において、タワー２からモノパイル３に滑らかに移行している。シール部分１０は、モノパイル３の周壁の外面に至るまで延在しているので、タワー２とモノパイル３との間に空気及び／又は水が浸入することを回避するための適切なシールを得ることができる。
【００２７】
本発明は、上述の図解した実施例に限定される訳ではなく、特許請求の範囲内において様々な態様に変更可能とされる。
【符号の説明】
【００２８】
１  風力タービンシステム
２  タワー
３  モノパイル
４  モノパイルフランジ
５  フランジ部分
６  溶接線
７  モノパイルフランジ表面
８  タワーフランジ
９  衝突部分
１０  シール部分（表面）
１１  凹所
Ｂ  海底
Ｓ  海水面
【図１】
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【図２】
2016519234.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
2016519234.tif 000006
2016519234.tif 000007