特許 6444810 洋上風車の設置方法およびトランジションピース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6444810

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】洋上風車の設置方法およびトランジションピース

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/25 20160101AFI20181217BHJP

   B63B 39/02 20060101ALI20181217BHJP

   B63B 27/00 20060101ALI20181217BHJP

   B63B 35/00 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   F03D13/25

   B63B39/02

   B63B27/00 D

   B63B35/00 C

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-114999(P2015-114999)

(22)【出願日】2015年6月5日

(65)【公開番号】特開2017-2751(P2017-2751A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2018年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591043477

【氏名又は名称】寄神建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 栄治

(72)【発明者】

【氏名】高橋 忍

(72)【発明者】

【氏名】林田 宏二

(72)【発明者】

【氏名】上田 昭郎

(72)【発明者】

【氏名】西原 直

【審査官】 岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１１８１８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１２２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３１４７５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｄ １３／２５

Ｂ６３Ｂ ３９／０２

Ｂ６３Ｂ ２７／００

Ｂ６３Ｂ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上端が閉鎖された筒状体である杭カバーと、
上端付近が閉鎖された筒状体であり、前記杭カバーより大径で、内周面に環状にチューブが設けられた案内杭と、
からなるトランジションピースを用い、
前記案内杭は、洋上風車の下端に接合されており、
前記杭カバーを杭の上端に被せて、前記杭と一体化する工程ａと、
前記チューブと、前記案内杭の内部の空間のそれぞれに空気を導入しつつ、前記杭カバーの外周面に前記チューブを接触させた状態で前記案内杭を下降させて、前記案内杭を前記杭カバーに被せる工程ｂと、
前記杭カバーと前記案内杭とを一体化する工程ｃと、
を具備することを特徴とする洋上風車の設置方法。

【請求項2】

前記工程ｂで、前記案内杭の内周面に設けられた軸方向の凹凸部である挿入ガイドを、前記杭カバーの外周面に設けられた軸方向の凹凸部に嵌合させることを特徴とする請求項１記載の洋上風車の設置方法。

【請求項3】

前記工程ｃで、前記杭カバーの外周面に設けられた第１のフランジと、前記案内杭の下端部に設けられた第２のフランジとを締結具で締結して、前記杭カバーと前記案内杭とを一体化することを特徴とする請求項１または請求項２記載の洋上風車の設置方法。

【請求項4】

前記洋上風車が、水上に浮遊する作業台上に設置されたクレーンのブームに保持されたリーダー装置に設けられた第１のキーパー装置および第２のキーパー装置を用いて把持され、前記リーダー装置は、動揺吸収装置を介して前記ブームに線状材で吊り下げられ、
前記工程ｂで、前記動揺吸収装置を用いて前記作業台の動揺を吸収することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の洋上風車の設置方法。

【請求項5】

前記動揺吸収装置が油圧シリンダであることを特徴とする請求項４記載の洋上風車の設置方法。

【請求項6】

前記第２のキーパー装置が、２本の伸縮式のキャッチホークを介して前記クレーンに連結され、
前記工程ｂで、前記キャッチホークを用いて前記洋上風車の平面位置を補正することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の洋上風車の設置方法。

【請求項7】

上端が閉鎖された筒状体であり、杭の上端に被せられる杭カバーと、
上端付近が閉鎖された筒状体であり、前記杭カバーより大径で、内周面に環状にチューブが設けられ、洋上風車の下端に設置される案内杭と、
を具備し、
前記案内杭の内部および前記チューブには、空気を導入可能であり、
前記杭カバーの外周面に前記案内杭の前記チューブを接触させた状態で、前記チューブおよび前記案内杭の内部の空間のそれぞれに空気を導入しつつ前記案内杭を下降させて、前記案内杭を前記杭カバーに被せ、一体化することが可能であることを特徴とする洋上風車設置用のトランジションピース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洋上風車の設置方法およびトランジションピースに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、洋上に風力発電用の風車を設置して、自然エネルギーを有効に利用する試みが注目されている。洋上に風車を設置する際、船体を固定する手段のないクレーン船等を使用して施工する場合には、通常、洋上風車の大きさに応じて定まる一般的な重量級よりも大型のクレーン船を選定することにより、波浪による揺れの影響を小さくする（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、自己昇降装置を有する船体を使用して施工する場合には、船体に設けられた保持手段で風車設備を保持した状態で船体を風車の基礎部に移動し、自己昇降装置により船体を固定した後、風車設備を吊り下げて杭に据付ける方法がある（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

さらに、作業船で洋上風車を運搬する際に吊り荷の揺れを低減する方法として、吊り荷をクレーンから吊るとともに、作業船の船体の左右方向を軸として回転可能な動揺防止枠桁で水平方向に支持する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
なお、洋上風車は、風車のタワーの下端部に接合されたトランジションピースに杭を挿入して、据え付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許公報第４８３８８８５号

【特許文献2】特開２０１３−６３７６７号公報

【特許文献3】特許公報第５３０６８６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

船体を固定する手段のないクレーン船等を使用する場合、波浪や風による揺れの影響で、洋上風車の下端に接合したトランジションピースと杭との位置合わせが困難であったり、トランジションピースと杭とが衝突して衝撃を受けたりするという問題点があった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、洋上風車を杭に設置する際に、波浪や風で生じる揺れによる部材同士の衝突を防止し、衝撃を低減できる洋上風車の設置方法およびトランジションピースである。

【0008】

前述した目的を達成するために、第１の発明は、上端が閉鎖された筒状体である杭カバーと、上端付近が閉鎖された筒状体であり、前記杭カバーより大径で、内周面に環状にチューブが設けられた案内杭と、からなるトランジションピースを用い、前記案内杭は、洋上風車の下端に接合されており、前記杭カバーを杭の上端に被せて、前記杭と一体化する工程ａと、前記チューブと、前記案内杭の内部の空間のそれぞれに空気を導入しつつ、前記杭カバーの外周面に前記チューブを接触させた状態で前記案内杭を下降させて、前記案内杭を前記杭カバーに被せる工程ｂと、前記杭カバーと前記案内杭とを一体化する工程ｃと、を具備することを特徴とする洋上風車の設置方法である。

【0009】

第１の発明の洋上風車の設置方法では、チューブで杭カバーと案内杭との隙間を封じた状態で案内杭の内部の空間に空気を導入する。これにより、案内杭の部分がエアダンパーのような状態となり、洋上風車と杭との接合時に波浪や風で生じる揺れによる部材同士の衝突を防止し、衝撃を低減できる。

【0010】

前記工程ｂでは、例えば、前記案内杭の内周面に設けられた軸方向の凹凸部である挿入ガイドを、前記杭カバーの外周面に設けられた軸方向の凹凸部に嵌合させる。これにより、案内杭の位置決めが容易となる。

【0011】

前記工程ｃでは、前記杭カバーの外周面に設けられた第１のフランジと、前記案内杭の下端部に設けられた第２のフランジとを締結具で締結して、前記杭カバーと前記案内杭とを一体化することが望ましい。これにより、杭カバーと案内杭とを容易に一体化できる。

【0012】

前記洋上風車は、例えば、水上に浮遊する作業台上に設置されたクレーンのブームに保持されたリーダー装置に設けられた第１のキーパー装置および第２のキーパー装置を用いて把持され、前記リーダー装置は、動揺吸収装置を介して前記ブームに線状材で吊り下げられ、前記工程ｂで、前記動揺吸収装置を用いて前記作業台の動揺を吸収する。これにより、波浪や風による作業台の動揺を吸収し、部材同士の衝突を防止することができる。

【0013】

前記動揺吸収装置は、例えば油圧シリンダである。動揺吸収装置を油圧シリンダとすれば、安価な装置で作業台の動揺を吸収できる。

【0014】

また、前記第２のキーパー装置が、２本の伸縮式のキャッチホークを介して前記クレーンに連結され、前記工程ｂで、前記キャッチホークを用いて前記洋上風車の平面位置を補正する場合もある。これにより、洋上風車の下端に一体化された案内杭の平面位置を容易に調整できる。

【0015】

第２の発明は、杭カバーと筒状体であり、前記杭カバーより大径で、内周面に環状にチューブが設けられ、洋上風車の下端に設置される案内杭と、を具備し、前記案内杭の内部および前記チューブには、空気を導入可能であり、前記杭カバーの外周面に前記案内杭の前記チューブを接触させた状態で、前記チューブおよび前記案内杭の内部の空間のそれぞれに空気を導入しつつ前記案内杭を下降させて、前記案内杭を前記杭カバーに被せ、一体化することが可能であることを特徴とする洋上風車設置用のトランジションピースである。

【0016】

第２の発明のトランジションピースでは、チューブで杭カバーと案内杭との隙間を封じた状態で案内杭の内部の空間に空気が導入される。これにより、案内杭の部分がエアダンパーのような状態となり、風車設置時に波浪や風で生じる揺れによる部材同士の衝突を防止し、衝撃を低減できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、洋上風車を杭に設置する際に、波浪や風で生じる揺れによる部材同士の衝突を防止し、衝撃を低減できる洋上風車の設置方法およびトランジションピースを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】洋上風車２１の浜出しを行う工程を示す図

【図2】図１に示す矢印Ｃ−Ｃによる断面図

【図3】洋上風車２１と杭２７とを接合する工程を示す図

【図4】トランジションピース２３付近の拡大図

【図5】杭カバー２９と案内杭４１の断面を示す図

【図6】案内杭４１を杭カバー２９に被せる工程を示す図

【図7】杭カバー２９と案内杭４１とを一体化する工程を示す図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、洋上風車２１の浜出しを行う工程を示す図である。図２は、図１に示す矢印Ｃ−Ｃによる断面図である。

【0020】

図１、図２に示すように、台船１は水上２５を浮遊する作業台であり、台船１上にはクレーン３が設けられる。クレーン３のブーム５の上端には、リーダー保持部７が設けられる。リーダー保持部７は、平面視がコの字型の部材であり、コの字の中にリーダー装置１５が保持される。クレーン３のブーム５の下端付近には、２本のキャッチホーク９の一端が連結される。２本のキャッチホーク９は伸縮式であり、図１に示す矢印Ａの方向にそれぞれ独立して伸縮する。また、キャッチホーク９は、図１に示す矢印Ｂの方向に回転可能である。

【0021】

２本のキャッチホーク９の他端は、リーダー装置１５の下端部付近に設けられた第２のキーパー装置１３に連結される。リーダー保持部７は、線状材であるワイヤ１７を用いて、動揺吸収装置である油圧シリンダ１９を介してキーパー装置１３と連結される。リーダー保持部７は、図示しないワイヤ１７の巻取り・巻出し装置を有する。

【0022】

リーダー装置１５は、リーダー保持部７とキーパー装置１３とを連結するワイヤ１７を巻取り・巻出しすることにより、上下方向にスライド可能である。キーパー装置１３の把持部１３ａは、図２の点線に示すように、開閉可能である。リーダー装置１５は、上端付近にキーパー装置１１を有する。キーパー装置１１の把持部１１ａも、把持部１３ａと同様に開閉可能である。

【0023】

図１に示すように、洋上風車２１の浜出しを行う際には、リーダー装置１５に設けられた第１のキーパー装置１１の把持部１１ａで、洋上風車２１のタワーの上端部付近を把持する。また、リーダー装置１５に設けられた第２のキーパー装置１３の把持部１３ａで、洋上風車２１の下端部に設けられたトランジションピース２３を把持する。そして、図示しない巻取り・巻出し装置を用いてワイヤ１７を巻取るとともに、キャッチホーク９を図１の矢印Ａ、矢印Ｂに示す方向に適宜伸縮・回転させて、洋上風車２１を所定の位置まで持ち上げる。そして、台船１を航行させ、洋上風車２１およびトランジションピース２３を杭２７の上方まで運搬する。

【0024】

図３は、洋上風車２１と杭２７とを接合する工程を示す図である。図３（ａ）は、洋上風車２１を側方から見た図、図３（ｂ）は、洋上風車２１を正面から見た図である。図３（ａ）に示すように、洋上風車２１と杭２７とを接合する際には、台船１の安定性を保つため、洋上風車２１を台船１の側方に配置することが望ましい。

【0025】

図４は、トランジションピース２３付近の拡大図、すなわち図３に示す範囲Ｄの拡大図である。図４では、キーパー装置１３の図示を省略している。図５は、杭カバー２９と案内杭４１の断面を示す図である。図５（ａ）は、図４に示す矢印Ｅ−Ｅによる断面図、図５（ｂ）は、図４に示す矢印Ｆ−Ｆによる断面図である。トランジションピース２３は、図４、図５に示す杭カバー２９と案内杭４１とからなる。

【0026】

図４に示すように、杭カバー２９は、上端が閉鎖された筒状体であり、頂部が円錐形状である。杭カバー２９は、杭２７の上端に被せられる。杭カバー２９の内周面３１には、アングル材３３が設けられる。杭カバー２９に杭２７を挿入する際には、杭カバー２９の内周面３１のアングル材３３が杭２７の上端に接することにより、杭カバー２９の設置高さが決定される。

【0027】

杭カバー２９の内周面３１と杭２７の外周面との間には、隙間３５が設けられる。杭カバー２９を杭２７に挿入する際には、隙間３５を用いて杭カバー２９の設置角度の微調整を行って傾斜を補正する。その後、隙間３５に図示しないグラウト材を充填することにより、杭２７と杭カバー２９とを一体化する。

【0028】

杭カバー２９は、図４に示すように、外周面３７に第１のフランジであるフランジ３９が設けられる。また、図５（ｂ）に示すように、外周面３７に２条のガイド溝５７が設けられる。ガイド溝５７は、杭カバー２９の軸方向に設けられた凹条である。

【0029】

図４に示すように、案内杭４１は、上端付近が閉鎖された筒状体であり、洋上風車２１のタワー５５の下端に固定される。案内杭４１は、杭カバー２９より大径で、内周面４３の下端付近に環状にエアチューブ４５が設けられる。案内杭４１は、エアチューブ４５に空気を注入するためのエアチューブ用ホース５１を有する。また、案内杭４１の内部に空気を注入するための圧気用ホース５３を有する。

【0030】

案内杭４１は、図４に示すように、下端部に第２のフランジであるフランジ４９が設けられる。また、図４および図５（ａ）に示すように、内周面４３に２条の挿入ガイド４７が設けられる。挿入ガイド４７は、案内杭４１の軸方向に設けられた凸条であり、杭カバー２９のガイド溝５７に対応する位置に設けられる。

【0031】

図６は、案内杭４１を杭カバー２９に被せる工程を示す図である。案内杭４１を杭カバー２９に被せる際には、図示しない巻取り・巻出し装置を用いて図３等に示すワイヤ１７を巻出すとともに、キャッチホーク９を適宜回転・伸縮させて、洋上風車２１を杭２７の位置まで吊り下げる。そして、図６に示すように、案内杭４１の内周面４３に設けられた軸方向の挿入ガイド４７を、杭カバー２９の外周面３７に設けられた軸方向のガイド溝５７に嵌合させる。このとき、必要に応じて、２本のキャッチホーク９を適宜伸縮させて、案内杭４１が接合された洋上風車２１の平面位置を補正する。

【0032】

案内杭４１を杭カバー２９に被せる際には、エアチューブ用ホース５１を用いて、エアチューブ４５に空気を導入し、杭カバー２９の外周面３７に案内杭４１のエアチューブ４５を接触させる。そして、杭カバー２９の外周面３７と案内杭４１の内周面４３との隙間を封じた状態で、圧気用ホース５３を用いて、案内杭４１の内部の空間５９に空気を導入しつつ、洋上風車２１の重量によって案内杭４１を杭カバー２９に沿って滑らせて下降させて、案内杭４１を杭カバー２９に被せる。

【0033】

杭カバー２９の外周面３７に案内杭４１のエアチューブ４５を接触させた状態で案内杭４１の内部の空間５９に空気を導入することにより、空間５９内の気圧が高まり、案内杭４１の部分がエアダンパーのような状態となり、波浪や風で生じる揺れによる杭カバー２９と案内杭４１との衝突を防止できる。

【0034】

洋上風車２１を杭カバー２９の上方に吊り降ろす際や、案内杭４１を杭カバー２９に被せる際には、センサ等で台船１の動揺を検知し、図３等に示すワイヤ１７に設けられた油圧シリンダ１９を伸縮させて、波浪や風による台船１の動揺を吸収し、部材同士の衝突を防止する。案内杭４１を杭カバー２９に被せた後は、必要に応じて、把持部１１ａ、把持部１３ａを洋上風車２１から取り外し、台船１を退避させる。

【0035】

図７は、杭カバー２９と案内杭４１とを一体化する工程を示す図である。案内杭４１を杭カバー２９に被せた後、図７に示すように、杭カバー２９の外周面３７に設けられたフランジ３９と、案内杭４１の下端部に設けられたフランジ４９とを締結具６１で締結する。締結具６１は、例えば、ボルトおよびナットである。その後、杭カバー２９の外周面３７と案内杭４１の内周面４３との間の隙間に図示しないグラウト材を注入し、杭カバー２９と案内杭４１とを一体化する。

【0036】

このように、本実施の形態では、トランジションピース２３を杭カバー２９と案内杭４１とで構成し、案内杭４１の内周面４３に環状に設けたエアチューブ４５と、案内杭４１の内部の空間５９のそれぞれに空気を導入しつつ、杭２７の上端と一体化した杭カバー２９の外周面３７にエアチューブ４５を接触させた状態で案内杭４１を下降させて、案内杭４１を杭カバー２９に被せる。これにより、案内杭４１の部分がエアダンパーのような状態となり、洋上風車２１と杭２７との接合時に、波浪や風で生じる揺れによる案内杭４１と杭カバー２９との衝突を防止し、衝撃を低減できる。

【0037】

案内杭４１を杭カバー２９に被せる際、案内杭４１の内周面４３に設けられた軸方向の挿入ガイド４７を、杭カバー２９の外周面３７に設けられた軸方向ガイド溝５７に嵌合させれば、案内杭４１の位置決めが容易となる。
また、杭カバー２９の外周面３７に設けられたフランジ３９と、案内杭４１の下端部に設けられたフランジ４９とを締結具６１で締結すれば、杭カバー２９と案内杭４１とを容易に一体化できる。

【0038】

さらに、水上２５に浮遊する台船１に設置されたクレーン３を用いて洋上風車２１を運搬、設置する際に、洋上風車２１の把持に用いるリーダー装置１５を、動揺吸収装置である油圧シリンダ１９を介してクレーン３のブーム５にワイヤ１７で吊り下げることにより、油圧シリンダ１９を用いて波浪や風による台船１の動揺を吸収することができる。動揺吸収装置を油圧シリンダ１９とすれば、安価な装置で台船の動揺を吸収できる。

【0039】

洋上風車２１を把持するキーパー装置１３が、２本の伸縮式のキャッチホーク９を介してクレーン３に連結されれば、案内杭４１を杭カバー２９に被せる際に、キャッチホーク９を用いて洋上風車２１の平面位置を容易に補正できる。

【0040】

なお、本実施の形態では、杭カバー２９にガイド溝５７を、案内杭４１に挿入ガイド４７を設けたが、ガイドとして杭カバー２９に凸条を、案内杭４１に凹条を設けてもよい。杭カバー２９と案内杭４１に設ける凹凸部の数は、２ヶ所に限らない。また、動揺吸収装置は油圧シリンダ１９に限らず、設置場所もワイヤ１７部分に限らない。クレーン３に動揺吸収装置を設けてもよい。

【0041】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0042】

１………台船
３………クレーン
５………ブーム
７………リーダー保持部
９………キャッチホーク
１１、１３………キーパー装置
１１ａ、１３ａ………把持部
１５………リーダー装置
１７………ワイヤ
１９………油圧シリンダ
２１………洋上風車
２３………トランジションピース
２７………杭
２９………杭カバー
３１、４３………内周面
３５………隙間
３７………外周面
３９、４９………フランジ
４１………案内杭
４５………エアチューブ
４７………挿入ガイド
５１………エアチューブ用ホース
５３………圧気用ホース
５７………ガイド溝
５９………空間
６１………締結具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】