特表 2024-543366 浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-21

(54)【発明の名称】浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/25 20160101AFI20241114BHJP

   B63B 75/00 20200101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

F03D13/25

B63B75/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527286

(86)(22)【出願日】2022-03-25

(85)【翻訳文提出日】2024-05-08

(86)【国際出願番号】 CN2022082970

(87)【国際公開番号】W WO2023082524

(87)【国際公開日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】202111334857.3

(32)【優先日】2021-11-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521100472

【氏名又は名称】江蘇亨通藍徳海洋工程有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧＳＵ ＨＥＮＧＴＯＮＧ ＬＡＮＤ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＣＯ．， ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｂｌｏｃｋ Ａ， Ｓｈｕｉｌｖｘｉｎｃｈｅｎｇ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｇｕｏｍｅｎｇ Ｔｏｗｎ， Ｙａｎｄｕ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｙａｎｃｈｅｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ ， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】李飛

(72)【発明者】

【氏名】杜浩楠

(72)【発明者】

【氏名】張俊蕾

(72)【発明者】

【氏名】陸剣慶

(72)【発明者】

【氏名】樊泳波

(72)【発明者】

【氏名】許文強

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA03

3H178AA24

3H178BB77

3H178CC25

3H178DD67X

(57)【要約】

本発明は、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法を提供し、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時にナセルとタワーとを確実にドッキングできないという問題を解決することができ、ジャッキアップ洋上プラットフォーム又は着床式洋上プラットフォームを用いて大規模な洋上風力タービンを配置することによる高コストや長い工期の問題を解決する。浮体船のデッキプラットフォームにクレーンが設けられ、クレーンは、ドッキング及び位置決め装置が予め配置されたナセルを、スプレッダーによってタワーの上方の所定の距離まで予め吊り上げ、その後、ハンドチェーンホイストを介してドッキング及び位置決め装置をタワーに接続し、ハンドチェーンホイストを手動で操作してナセルフランジとタワーフランジのフランジ孔を合わせるとともに、クレーンを操作してナセルをナセルフランジ孔まで降ろして配置しておき、１対１で対応するタワーフランジ孔内に接続ボルトを入れ、最後に、ドッキング及び位置決め装置とハンドチェーンホイストを取り外し、このようにナセルとタワーとのドッキング作業を完了する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

浮体船のデッキプラットフォームにクレーンが設けられ、前記クレーンのメインリフティングジブには、ナセルを吊り上げるためのスプレッダーが設けられ、洋上風力タービンのナセルの底面及びタワーの天面にナセルフランジ及びタワーフランジがそれぞれ設けられ、前記ナセルフランジ及びタワーフランジには、ナセルフランジ孔及びタワーフランジ孔がそれぞれ周方向に均等に開けられ、かつ、ナセルフランジ孔とタワーフランジ孔は互いに１対１で対応する浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法であって、
クレーンを用いて、前記スプレッダーによって、ドッキング及び位置決め装置が予め配置されたナセルをタワーの上方の所定の距離まで吊り上げ、その後、ハンドチェーンホイストを介して前記ドッキング及び位置決め装置をタワーに接続し、ハンドチェーンホイストを手動で操作してナセルフランジとタワーフランジのフランジ孔を合わせるとともに、クレーンを操作してナセルをナセルフランジ孔まで降ろして配置しておき、１対１で対応するタワーフランジ孔内に接続ボルトを入れ、最後に、前記ドッキング及び位置決め装置とハンドチェーンホイストを取り外し、このように、ナセルとタワーとのドッキング作業を完了する、ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ドッキング及び位置決め装置は、位置決めピンと、ナセルの底部の中心位置に取り付けられた吊り上げ板と、を含み、前記吊り上げ板の底部に、十字状に配置された４つのリフティングラグが設けられ、前記４つのリフティングラグは、それぞれ、第１リフティングラグ、第２リフティングラグ、第３リフティングラグ、及び第４リフティングラグであり、前記位置決めピンの長さが前記接続ボルトの長さよりも長く、
ナセルを吊り上げる前に、ナセルフランジ孔のうちの３つを位置決めピン孔として選択し、前記３つの位置決めピン孔内に前記位置決めピンを設け、残りのナセルフランジ孔のすべてに接続ボルトを設け、前記３つの位置決めピン孔は、それぞれ第１位置決めピン孔、第２位置決めピン孔、及び第３位置決めピン孔であり、前記第１位置決めピン孔及び第２位置決めピン孔は、前記ナセルの底部の中心と同一直線上にあり、
また、タワーフランジ孔のうちの４つを牽引孔とし、それぞれ、第１牽引孔、第２牽引孔、第３牽引孔、第４牽引孔とし、第１牽引孔は第１位置決めピン孔に対応し、第２牽引孔は第２位置決めピン孔に対応し、前記第３位置決めピン孔に対応するタワーフランジ孔と前記第１牽引孔との間のいずれかのタワーフランジ孔、前記第２牽引孔との間のいずれかのタワーフランジ孔を前記第３牽引孔及び第４牽引孔とし、
クレーンが上記のドッキング及び位置決め装置を配置したナセルをタワーの上方の所定の距離まで吊り上げた後、４つのハンドチェーンホイストを利用し、４つのハンドチェーンホイストの一方側のハンガーフック端を４つのリフティングラグにそれぞれ接続し、４つのハンドチェーンホイストの他方側のハンガーフック端をスリングを介して前記第１牽引孔、第２牽引孔、第３牽引孔、第４牽引孔にそれぞれ接続し、その後、前記４つのハンドチェーンホイストを手動で操作しながらクレーンによってナセルを降ろし、３つの位置決めピン孔内の位置決めピンをそれぞれタワーの対応するタワーフランジ孔に入れて、ナセルとタワーとの初期位置合わせを行い、
その後、残りのナセルフランジ孔内の接続ボルトがすべて１対１で対応するタワーフランジ孔に伸びるまで、クレーンによってナセルをさらに降ろし、
最後に、４つのハンドチェーンホイスト及び３つの位置決めピンを取り外し、３つの位置決めピン内にそれぞれ接続ボルトを取り付ける、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項3】

前記位置決めピンは、第１位置決めピンと第２位置決めピンを含み、前記第１位置決めピンの長さが第２位置決めピンの長さよりも長く、かつ、第２位置決めピンの長さが接続ボルトの長さよりも長く、前記第２位置決めピンは２つ設けられており、２つの前記第２位置決めピンは、それぞれ第１位置決めピン孔及び第２位置決めピン孔内に取り付けられ、前記第１位置決めピンは、前記第３位置決めピン孔内に取り付けられ、前記４つのハンドチェーンホイストは、それぞれ第１ハンドチェーンホイスト、第２ハンドチェーンホイスト、第３ハンドチェーンホイスト、及び第４ハンドチェーンホイストであり、第１ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第１リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第１牽引孔に接続され、第２ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第２リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第２牽引孔に接続され、第３ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第４リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第３牽引孔に接続され、第４ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第３リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第４牽引孔に接続され、
前記４つのハンドチェーンホイストを取り付けるときに、適切に取り付けられた４つのハンドチェーンホイストのいずれも力を受けないように、ホイストの長さを同時に調整する必要があり、
その後、第３ハンドチェーンホイスト及び第４ハンドチェーンホイストをそれぞれ手動で締め付けながら、クレーンによってナセルをゆっくりと降ろし、前記第１位置決めピンの位置を調整しながら第１位置決めピンを対応するタワーフランジ孔内にゆっくりと入れ、
次に、第３ハンドチェーンホイスト及び第４ハンドチェーンホイストを締め付けながら、第１ハンドチェーンホイスト及び第２ハンドチェーンホイストをそれぞれ手動で調整することによって２つの前記第２位置決めピンの位置を調整し、それと同時に、２つの第２位置決めピンがそれぞれ第１牽引孔及び第２牽引孔に位置合わせて伸びるまでクレーンによってナセルをゆっくりと降ろし、それによって、ナセルとタワーとの初期位置決めを完了する、ことを特徴とする請求項２に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項4】

前記第３位置決めピン孔は、前記第１位置決めピン孔と第２位置決めピン孔とを接続する垂直二等分線上にあり、且つ、前記第３位置決めピン孔に対応するタワーフランジ孔は、径方向において第３牽引孔及び第４牽引孔のいずれとも４５°の角度をなす、ことを特徴とする請求項２に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項5】

３つの前記位置決めピンは、いずれもピン本体部、ネジ付き端部、位置決め端部、及び位置決め案内部を含み、前記ピン本体部は、一端がナセルフランジ孔と嵌合する前記ネジ付き端部であり、他端が前記位置決め案内部によって前記位置決め端部に一体接続され、前記位置決め案内部は、ネジ付き端部から位置決め端部に向かって延びる縮径円錐状であり、前記位置決め端部は、規則的な四角形である、ことを特徴とする請求項２に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項6】

前記ハンドチェーンホイストの選択は、ハンドチェーンホイストの長さの選択及び受力の選択を含み、其中ハンドチェーンホイストの長さは、ナセルを吊り上げる前に浮体船の現在のロール角及びピッチ角から、横揺れ＝ロール角度×吊り下げ物の高さ×π／１８０、縦揺れ＝ピッチ角度×吊り下げ物の高さ×π／１８０により浮体船の横揺れ及び縦揺れを算出し、算出した前記横揺れ及び縦揺れに基づいてＣＡＤロフティングを行い、さらにＣＡＤロフティングサイズを基にして余裕０．５ｍ～１ｍを残し、ハンドチェーンホイストの長さを得る方法によって計算され、前記ハンドチェーンホイストの受力は、算出した横揺れと縦揺れを重ね合わせて総合的な揺れを得て、ホイスト受力＝［ナセルの重量×（総合的な揺れの２倍）／吊り下げ物のブームトップからの距離］×ハンドチェーンホイストの最大長さ／リフティングラグの牽引孔からの水平方向の距離によって計算される、ことを特徴とする請求項２に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項7】

クレーンによってナセル吊り上げ及びドッキング作業を行う前に、建設現場の天候、海象、船舶の状況が所定の吊り上げ要件を満たしているかどうかを観察して判断する必要があり、
クレーンによってナセル吊り上げ及びドッキング作業を行う前に、今後１２時間以内の建設現場の天気予報を観察して更新し、風力タービンのタワー吊り上げ完了後９時間以内に、風速が８メートル／秒未満であること、降雨がないこと、うねり高さが０．５メートル未満であることを確認し、また、浮体船のロール角とピッチ角の両方が０．２°に維持され、浮体船の傾斜角とトリム角が０．３°に維持されることを確認する、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項8】

ナセルをタワーの上の所定の距離まで吊り上げるプロセス中、クレーンを２回停止して観察する必要があり、１回目の停止観察は、クレーンによってナセルを吊り上げた後に実施し、２回目の停止観察は、ナセルを持ち上げてタワーの上まで回転させた後に実施し、前記２回の停止観察では、吊り上げた後のナセルの当該観察位置での実際の揺れが予め設定された安全吊り上げ制御揺れγよりも小さいか否か、ピッチングが１００ｍｍ未満であるか否かが観察され、また、２回の停止観察の時間が２分間～１０分間である、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項9】

クレーンによってナセルを吊り上げる前に、ナセルフランジには２本のガイラインを取り付け、各ガイラインはメインガイラインとサブガイラインを含み、前記メインガイラインは、浮体船のウインドラスのワーピングエンドによって巻き取られ又は巻き戻され、予備ガイラインは、手動作業によりガイライン操縦を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【請求項10】

前記スプレッダーは、ハンガーフックユニットとホイスティングビームを含み、前記ハンガーフックユニットは前記クレーンのメインリフティングジブに接続され、前記ホイスティングビームは、上方スリングを介して前記ハンガーフックユニットに吊られ、前記ホイスティングビームの下方には前記ナセルが索具を介して吊り上げられ、前記ホイスティングビームは両端のそれぞれに１本のガイラインが接続されており、一方側のガイラインは、前記クレーンのメインリフティングジブの滑車に巻き付けられ、前記ナセルとタワーとのドッキング作業が完了した後、かつ前記スプレッダーを取り外す前に建設現場の風速が今後１時間で８メートル／秒を超えないこと、スプレッダーを取り外す前の３０分以内のクレーンのクレードル角が０．２度を超えないこと、及びスプレッダーの揺れが０．４メートルを超えないことを確認する、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、洋上風力タービン配置の技術分野に関し、特に、洋上風力タービンのナセルとタワーとのドッキング及び配置の分野に関し、具体的には、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法である。

【背景技術】

【0002】

ナセルとタワーとのドッキング作業は、風力タービンの配置プロセスの重要な工程であり、大型の吊り上げ装置を使用して、まず、ナセルをタワーの上方まで吊り上げ、次にナセルの底部フランジをタワーの上部フランジに接続し、その後、ボルトによって接続して配置するのが一般的である。洋上風力タービンの配置作業では、洋上の外部環境負荷の激しい影響により、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時に浮体船のクレーンジブが大きく揺れ、ジブのフックで吊り上げられたナセルが大きな揺れを起こし、風力タービンのタワーに確実にドッキングすることが困難になり、無理にドッキングすると、揺れるナセルとタワーとが衝突しやすく、軽い場合、両者をドッキングするボルトが曲がったり、深刻な場合、ナセルが破損したりする恐れがある。このため、現在のほとんどの洋上風力タービンの配置では、ジャッキアップ洋上プラットフォーム又は着床式洋上プラットフォームを使用して、ナセルを吊り上げてタワーとドッキングする。しかし、ジャッキアップ洋上プラットフォーム又は着床式洋上プラットフォームは、それ自体が高コストで、機動性が低く、特に大型洋上風力タービンの配置には、コストが高く、工期も長いため、満足のいくものであるとは言えない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記の問題に対して、本発明は、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法を提供し、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時にナセルとタワーとを確実にドッキングできないという問題を解決することができ、ジャッキアップ洋上プラットフォーム又は着床式洋上プラットフォームを用いて大規模な洋上風力タービンを配置することによる高コストや長い工期の問題を解決する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

その技術的形態は以下の通りである。浮体船のデッキプラットフォームにクレーンが設けられ、前記クレーンのメインリフティングジブには、ナセルを吊り上げるためのスプレッダーが設けられ、洋上風力タービンのナセルの底面及びタワーの天面にナセルフランジ及びタワーフランジがそれぞれ設けられ、前記ナセルフランジ及びタワーフランジには、ナセルフランジ孔及びタワーフランジ孔がそれぞれ周方向に均等に開けられ、かつ、ナセルフランジ孔とタワーフランジ孔は互いに１対１で対応する浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法であって、クレーンを用いて、前記スプレッダーによって、ドッキング及び位置決め装置が予め配置されたナセルをタワーの上方の所定の距離まで吊り上げ、その後、ハンドチェーンホイストを介して前記ドッキング及び位置決め装置をタワーに接続し、ハンドチェーンホイストを手動で操作してナセルフランジとタワーフランジのフランジ孔を合わせるとともに、クレーンを操作してナセルをナセルフランジ孔まで降ろして配置しておき、１対１で対応するタワーフランジ孔内に接続ボルトを入れ、最後に、前記ドッキング及び位置決め装置とハンドチェーンホイストを取り外し、このように、ナセルとタワーとのドッキング作業を完了する、ことを特徴とする。

【0005】

さらに、前記ドッキング及び位置決め装置は、位置決めピンと、ナセルの底部の中心位置に取り付けられた吊り上げ板と、を含み、前記吊り上げ板の底部に、十字状に配置された４つのリフティングラグが設けられ、前記４つのリフティングラグは、それぞれ、第１リフティングラグ、第２リフティングラグ、第３リフティングラグ、及び第４リフティングラグであり、前記位置決めピンの長さが前記接続ボルトの長さよりも長く、ナセルを吊り上げる前に、ナセルフランジ孔のうちの３つを位置決めピン孔として選択し、前記３つの位置決めピン孔内に前記位置決めピンを設け、残りのナセルフランジ孔のすべてに接続ボルトを設け、前記３つの位置決めピン孔は、それぞれ第１位置決めピン孔、第２位置決めピン孔、及び第３位置決めピン孔であり、前記第１位置決めピン孔及び第２位置決めピン孔は、前記ナセルの底部の中心と同一直線上にあり、また、タワーフランジ孔のうちの４つを牽引孔とし、それぞれ、第１牽引孔、第２牽引孔、第３牽引孔、第４牽引孔とし、第１牽引孔は第１位置決めピン孔に対応し、第２牽引孔は第２位置決めピン孔に対応し、前記第３位置決めピン孔に対応するタワーフランジ孔と前記第１牽引孔との間のいずれかのタワーフランジ孔、前記第２牽引孔との間のいずれかのタワーフランジ孔を前記第３牽引孔及び第４牽引孔とし、クレーンが上記のドッキング及び位置決め装置を配置したナセルをタワーの上方の所定の距離まで吊り上げた後、４つのハンドチェーンホイストを利用し、４つのハンドチェーンホイストの一方側のハンガーフック端を４つのリフティングラグにそれぞれ接続し、４つのハンドチェーンホイストの他方側のハンガーフック端をスリングを介して前記第１牽引孔、第２牽引孔、第３牽引孔、第４牽引孔にそれぞれ接続し、その後、前記４つのハンドチェーンホイストを手動で操作しながらクレーンによってナセルを降ろし、３つの位置決めピン孔内の位置決めピンをそれぞれタワーの対応するタワーフランジ孔に入れて、ナセルとタワーとの初期位置合わせを行い、その後、残りのナセルフランジ孔内の接続ボルトがすべて１対１で対応するタワーフランジ孔に伸びるまで、クレーンによってナセルをさらに降ろし、最後に、４つのハンドチェーンホイスト及び３つの位置決めピンを取り外し、３つの位置決めピン内にそれぞれ接続ボルトを取り付ける。

【0006】

さらに、前記位置決めピンは、第１位置決めピンと第２位置決めピンを含み、前記第１位置決めピンの長さが第２位置決めピンの長さよりも長く、かつ、第２位置決めピンの長さが接続ボルトの長さよりも長く、前記第２位置決めピンは２つ設けられており、２つの前記第２位置決めピンは、それぞれ第１位置決めピン孔及び第２位置決めピン孔内に取り付けられ、前記第１位置決めピンは、前記第３位置決めピン孔内に取り付けられ、前記４つのハンドチェーンホイストは、それぞれ第１ハンドチェーンホイスト、第２ハンドチェーンホイスト、第３ハンドチェーンホイスト、及び第４ハンドチェーンホイストであり、第１ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第１リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第１牽引孔に接続され、第２ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第２リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第２牽引孔に接続され、第３ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第４リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第３牽引孔に接続され、第４ハンドチェーンホイストは、一方側のハンガーフック端が前記第３リフティングラグに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第４牽引孔に接続され、前記４つのハンドチェーンホイストを取り付けるときに、適切に取り付けられた４つのハンドチェーンホイストのいずれも力を受けないように、ホイストの長さを同時に調整する必要があり、その後、第３ハンドチェーンホイスト及び第４ハンドチェーンホイストをそれぞれ手動で締め付けながら、クレーンによってナセルをゆっくりと降ろし、前記第１位置決めピンの位置を調整しながら第１位置決めピンを対応するタワーフランジ孔内にゆっくりと入れ、次に、第３ハンドチェーンホイスト及び第４ハンドチェーンホイストを締め付けながら、第１ハンドチェーンホイスト及び第２ハンドチェーンホイストをそれぞれ手動で調整することによって２つの前記第２位置決めピンの位置を調整し、それと同時に、２つの第２位置決めピンがそれぞれ第１牽引孔及び第２牽引孔に位置合わせて伸びるまでクレーンによってナセルをゆっくりと降ろし、それによって、ナセルとタワーとの初期位置決めを完了する。

【0007】

またさらに、前記第３位置決めピン孔は、前記第１位置決めピン孔と第２位置決めピン孔とを接続する垂直二等分線上にあり、且つ、前記第３位置決めピン孔に対応するタワーフランジ孔は、径方向において第３牽引孔及び第４牽引孔のいずれとも４５°の角度をなす。

【0008】

さらに、３つの前記位置決めピンは、いずれもピン本体部、ネジ付き端部、位置決め端部、及び位置決め案内部を含み、前記ピン本体部は、一端がナセルフランジ孔と嵌合する前記ネジ付き端部であり、他端が前記位置決め案内部によって前記位置決め端部に一体接続され、前記位置決め案内部は、ネジ付き端部から位置決め端部に向かって延びる縮径円錐状であり、前記位置決め端部は、規則的な四角形である。

【0009】

さらに、前記ハンドチェーンホイストの長さは、ナセルを吊り上げる前に浮体船の現在のロール角及びピッチ角から、横揺れ＝ロール角度×吊り下げ物の高さ×π／１８０、縦揺れ＝ピッチ角度×吊り下げ物の高さ×π／１８０によって浮体船の横揺れ及び縦揺れを算出する方法によって計算され、算出した横揺れ及び縦揺れからＣＡＤロフティングを行い、さらにＣＡＤロフティングサイズを基にして余裕０．５ｍ～１ｍを残し、ハンドチェーンホイストの長さを得る。

【0010】

さらに、前記ハンドチェーンホイストの受力は、上記で算出した横揺れと縦揺れとを重ね合わせて総合的な揺れを得て、ホイスト受力＝［ナセルの重量×（総合的な揺れの２倍）／吊り下げ物のブームトップからの距離］×ハンドチェーンホイストの最大長さ／リフティングラグの牽引孔からの水平方向の距離によって計算される。

【0011】

さらに、クレーンによってナセル吊り上げ及びドッキング作業を行う前に、建設現場の天候、海象、船舶の状況が所定の吊り上げ要件を満たしているかどうかを観察して判断する必要がある。

【0012】

またさらに、クレーンによってナセル吊り上げ及びドッキング作業を行う前に、今後１２時間以内の建設現場の天気予報を観察して更新し、風力タービンのタワー吊り上げ完了後９時間以内に、風速が８メートル／秒未満であること、降雨がないこと、うねり高さが０．５メートル未満であることを確認し、また、浮体船のロール角とピッチ角の両方が０．２°に維持され、浮体船の傾斜角とトリム角が０．３°に維持されることを確認する。

【0013】

さらに、ナセルをタワーの上の所定の距離まで吊り上げるプロセス中、クレーンを２回停止して観察する必要があり、１回目の停止観察は、クレーンによってナセルを吊り上げた後に実施し、２回目の停止観察は、ナセルを持ち上げてタワーの上まで回転させた後に実施し、前記２回の停止観察では、吊り上げた後のナセルの当該観察位置での実際の揺れが予め設定された安全吊り上げ制御揺れγよりも小さいか否か、ピッチングが１００ｍｍ未満であるか否かが観察され、また、２回の停止観察の時間が２分間～１０分間である。

【0014】

さらに、クレーンによってナセルを吊り上げる前に、ナセルフランジには２本のガイラインを取り付け、各ガイラインはメインガイラインとサブガイラインを含み、前記メインガイラインは、浮体船のウインドラスのワーピングエンドによって巻き取られ又は巻き戻され、前記予備ガイラインは、手動作業によりガイライン操縦を行う。

【0015】

さらに、前記スプレッダーは、ハンガーフックユニットとホイスティングビームを含み、前記ハンガーフックユニットは前記クレーンのメインリフティングジブに接続され、前記ホイスティングビームは、上方スリングを介して前記ハンガーフックユニットに吊られ、前記ホイスティングビームの下方には前記ナセルが索具を介して吊り上げられ、前記ホイスティングビームは両端のそれぞれに１本のガイラインが接続されており、一方側のガイラインは、前記クレーンのメインリフティングジブの滑車に巻き付けられ、前記ナセルとタワーとのドッキング作業が完了した後、かつ前記スプレッダーを取り外す前に、建設現場の風速が今後１時間で８メートル／秒を超えないこと、スプレッダーを取り外す前の３０分以内のクレーンのクレードル角が０．２度を超えないこと、及びスプレッダー揺れが０．４メートルを超えないことを確認する。

【発明の効果】

【0016】

本発明の有益な効果は以下の通りである。ナセルにドッキング及び位置決め装置が設けられ、ドッキング及び位置決め装置とタワーがハンドチェーンホイストによって接続され、ナセルがクレーンによって降ろされてタワーにドッキングするプロセス中、ハンドチェーンホイストに対する操作によってナセルの角度及び位置を調整し、ナセルフランジ孔に予め設置された接続ボルトを対応するタワーフランジ孔に位置合わせすることによって、ドッキングの確実性を効果的に向上させる。また、浮体船を利用してナセルの吊り上げ及びタワーとのドッキングの作業を行うことによって、ジャッキアップ洋上プラットフォームや着床式洋上プラットフォームを用いた作業による高コスト、及び長い施工周期の問題を回避する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係るドッキング及び位置決め装置及びハンドチェーンホイストによるナセルとタワーとのドッキングの模式図である。

【図2】本発明におけるドッキング及び位置決め装置の吊り上げ板の構造模式図である。

【図3】本発明におけるドッキング及び位置決め装置の位置決めピンの構造模式図である。

【図4】本発明における３つの位置決めピン孔のナセルの底面でのレイアウトの模式図である。

【図5】本発明における４つのハンドチェーンホイストのレイアウトの平面模式図である。

【図6】図４におけるＡ－Ａに沿って示されるナセルとタワーとのドッキングの流れ模式図である。

【図7】本発明における浮体船を用いたナセルとタワーとのドッキングの模式図である。

【図8】本発明におけるハンドチェーンホイストの受力の計算の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明では、浮体船を用いた洋上風力タービンの配置時のナセルの吊り上げ及びドッキング方法において、浮体船のデッキプラットフォーム６０にクレーン５０が設けられ、図７に示すように、クレーン５０のメインリフティングジブ５１には、ナセルを吊り上げるためのスプレッダーが設けられ、クレーン５０によってナセル吊り上げ及びドッキング作業を行う前に、建設現場の天候、海象、船舶の状態が所定の吊り上げ要件を満たしているかどうかを観察して判断する必要がある。クレーンによってナセル吊り上げ及びドッキング作業を行う前に、今後１２時間以内の建設現場の天気予報を観察して更新し、風力タービンのタワー吊り上げ完了後９時間以内に、風速が８メートル／秒未満であること、降雨がないこと、うねり高さが０．５メートル未満であることを確認し、また、浮体船のロール角とピッチ角の両方が０．２°に維持され、浮体船の傾斜角とトリム角が０．３°に維持されることを確認する。さらに、ナセルを吊り上げる前に、甲板勤務者は船の姿勢やアンカーポイントに係る力をリアルタイムで監視し、アンカーケーブルにかかる力を即座に調整して船を安定した吊り上げ状態に保つ。それによって、浮体船への悪天候や海象の影響を可能な限り回避し、浮体船はナセルとタワーを比較的安定した状態で吊り上げてドッキングすることができる。

【0019】

図１に示すように、洋上風力タービンのナセル１０の底面及びタワー２０の天面にナセルフランジ１１がそれぞれ設けられ、タワーフランジ２１、ナセルフランジ及びタワーフランジには、ナセルフランジ孔及びタワーフランジ孔がそれぞれ周方向に均等に開けられ、かつ、ナセルフランジ孔とタワーフランジ孔は互いに１対１で対応する。クレーン５０は、スプレッダーによって、ドッキング及び位置決め装置が予め配置されたナセル１０をタワー２０の上方の所定の距離まで吊り上げ、その後、タワー２０を介してドッキング及び位置決め装置をハンドチェーンホイスト３６に接続し、ハンドチェーンホイストを手動で操作してナセルフランジとタワーフランジのフランジ孔を合わせるとともに、クレーンを操作してナセルをナセルフランジ孔まで降ろして配置しておき、接続ボルト３３を１対１で対応するタワーフランジ孔に入れ、最後に、ドッキング及び位置決め装置とハンドチェーンホイストを取り外し、このようにナセルとタワーとのドッキング作業を完了する。

【0020】

クレーンによってナセル１０を吊り上げる前に、ナセルフランジ１１には２本のガイラインを取り付け、各ガイラインはメインガイラインとサブガイラインを含み、メインガイラインは、浮体船のウインドラスのワーピングエンドによって巻き取られ又は巻き戻され、予備ガイラインは、手動作業によりガイライン操縦を行う。操作の際には、前後のウインドラスにはそれぞれ、ウインドラスを操作するための熟練した船員が装備されており、ウインドラスの隣には２人の作業員がおり、１人はワーピングエンドにロープを巻き取り、巻き取りと巻き戻しをリアルタイムで制御することを担当し、もう１人はタワーのプラットフォームからの指示に従い、ウインドラスを操縦する船員に指示を伝える。予備ガイライン操縦には手動ガイライン操縦が使用され、４人が引っ張ってガイライン操縦制御を行い、ガイラインは、現場の吊り上げ角度に応じてガイライン操縦位置を調整し、メインガイラインが破断した場合に、ナセルが高空で旋回しないことを回避する。キャビンの吊り上げプロセス中、吊り上げ指揮官はリアルタイムでキャビンの姿勢を観察し、ガイライン操縦制御要員にタイムリーな指示を与えると同時に、クレーンのクレーンジブフレームに対するキャビンの位置を観察して、有効な安全距離を確保する。

【0021】

ナセル１０を吊り上げる前に、ナセル１０の底面の中央にドッキング及び位置決め装置を取り付ける。図２、図４、及び図５に示すように、ドッキング及び位置決め装置は、位置決めピンと、ナセルの底部の中心位置に取り付けられた吊り上げ板３１と、を含み、吊り上げ板３１の底部に、十字状に配置された４つのリフティングラグが設けられ、この４つのリフティングラグは、それぞれ、第１リフティングラグ３２ａ、第２リフティングラグ３２ｂ、第３リフティングラグ３２ｃ、及び第４リフティングラグ３２ｄであり、位置決めピンの長さが接続ボルト３３の長さよりも長く、ナセル１０を吊り上げる前に、ナセルフランジ孔のうちの３つを位置決めピン孔として選択し、この３つの位置決めピン孔内に位置決めピンを設け、残りのナセルフランジ孔のすべてに接続ボルト３３を設け、３つの位置決めピン孔は、それぞれ第１位置決めピン孔３４ａ、第２位置決めピン孔３４ｂ、及び第３位置決めピン孔３４ｃであり、第１位置決めピン孔３４ａ、第２位置決めピン孔３４ｂは、ナセル１０の底部の中心と同一直線上にある。また、タワーフランジ孔のうちの４つを牽引孔とし、それぞれ、第１牽引孔２２ａ、第２牽引孔２２ｂ、第３牽引孔２２ｃ、第４牽引孔２２ｄとし、第１牽引孔２２ａは第１位置決めピン孔３４ａに対応し、第２牽引孔２２ｂは第２位置決めピン孔３４ｂに対応し、第３位置決めピン孔３４ｃに対応するタワーフランジ孔と第１牽引孔２２ａとの間のいずれかのタワーフランジ孔、第２牽引孔２２ｂとの間のいずれかのタワーフランジ孔を第３牽引孔２２ｃ及び第４牽引孔２２ｄとする。クレーンが上記のドッキング及び位置決め装置を配置したナセル１０をタワーの上方の所定の距離まで吊り上げた後、４つのハンドチェーンホイストを利用し、４つのハンドチェーンホイストの一方側のハンガーフック端を４つのリフティングラグにそれぞれ接続し、４つのハンドチェーンホイストの他方側ハンガーフック端をスリングを介して第１牽引孔２２ａ、第２牽引孔２２ｂ、第３牽引孔２２ｃ、第４牽引孔２２ｄにそれぞれ接続し、その後、４つのハンドチェーンホイストを手動で操作しながらクレーンによってナセルを降ろし、３つの位置決めピン孔内の位置決めピンをそれぞれタワーの対応するタワーフランジ孔に入れて、ナセルとタワーとの初期位置合わせを行い、その後、残りのナセルフランジ孔内の接続ボルト３３がすべて１対１対で対応するタワーフランジ孔に伸びるまで、クレーンによってナセルをさらに降ろし、最後に、４つのハンドチェーンホイスト及び３つの位置決めピンを取り外し、３つの位置決めピン内にそれぞれ接続ボルトを取り付ける。三角測量原理を利用して、ナセルフランジ孔のうちの３つのフランジ孔を３つの位置決めピン孔とし、この３つの位置決めピン孔のそれぞれに位置決めピンを設け、４つのハンドチェーンホイストによって、ナセルの底面の中心に設けられた吊り上げ板３１の４つのリフティングラグをタワーフランジ２１の４つの牽引孔にそれぞれ接続し、ドッキングプロセス中、４つのハンドチェーンホイストを牽引することによって、タワー２０に対するナセル１０の角度を調整し、３つの位置決めピンをタワーの対応するフランジ孔に合わせ、さらに３つの位置決めピンによってナセルとタワーとの初期位置決めを実現する。

【0022】

好ましい技術案では、図３、図５、及び図６に示すように、位置決めピンは、第１位置決めピン３５ａと第２位置決めピン３５ｂを含み、第１位置決めピン３５ａの長さが第２位置決めピン３５ｂの長さよりも長く、且つ、第２位置決めピン３５ｂの長さが接続ボルト３３の長さよりも長く、第２位置決めピン３５ｂは２つ設けられており、２つの第２位置決めピン３５ｂは、それぞれ第１位置決めピン孔３４ａ及び第２位置決めピン孔３４ｂ内に取り付けられ、第１位置決めピン３５ａは、第３位置決めピン孔３５ｃ内に取り付けられ、４つのハンドチェーンホイストは、それぞれ第１ハンドチェーンホイスト３６ａ、第２ハンドチェーンホイスト３６ｂ、第３ハンドチェーンホイスト３６ｃ、及び第４ハンドチェーンホイスト３６ｄであり、第１ハンドチェーンホイスト３６ａは、一方側のハンガーフック端が第１リフティングラグ３２ａに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第１牽引孔２２ａに接続され、第２ハンドチェーンホイスト３６ｂは、一方側のハンガーフック端が第２リフティングラグ３２ｂに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第２牽引孔２２ｂに接続され、第３ハンドチェーンホイスト３６ｃは、一方側のハンガーフック端が第４リフティングラグ３２ｄに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第３牽引孔２２ｃに接続され、第４ハンドチェーンホイスト３６ｄは、一方側のハンガーフック端が第３リフティングラグ３２ｃに接続され、他方側のハンガーフック端がスリングを介して第４牽引孔２２ｄに接続される。４つのハンドチェーンホイストを取り付けるときに、適切に取り付けられた４つのハンドチェーンホイストのいずれも力を受けないように、ホイストの長さを同時に調整する必要がある。その後、第３ハンドチェーンホイスト３６ｃ及び第４ハンドチェーンホイスト３６ｄをそれぞれ手動で締め付けながら、クレーンによってナセルをゆっくりと降ろし、第１位置決めピン３５ａの位置を調整しながら第１位置決めピン３５ａを対応するタワーフランジ孔内にゆっくりと入れる。次に、第３ハンドチェーンホイスト３６ｃ及び第４ハンドチェーンホイスト３６ｄを締め付けながら、第１ハンドチェーンホイスト３６ａ及び第２ハンドチェーンホイスト３６ｂをそれぞれ調整することによって２つの第２位置決めピン３５ｂの位置を調整し、それと同時に、２つの第２位置決めピン３５ｂがそれぞれ第１牽引孔２２ａ及び第２牽引孔２２ｂに位置合わせて伸びるまで、クレーンによってナセルをゆっくりと降ろし、それによって、ナセルとタワーとの初期位置決めを完了する。三角測量原理に基づいて、３つの位置決めピンを、１つが長く、残りの２つが短いような形態にし（すなわち、第１位置決めピン３５ａの長さが第２位置決めピン３５ｂの長さよりも長く、第２位置決めピン３５ｂの長さが接続ボルト３３の長さよりも長い。）、それによって、３つの位置決めピンを利用してドッキングし位置を合わせるときに、まず、第１位置決めピン３５ａをタワーフランジに位置合わせし、次に、２つの第２位置決めピン３５ｂを位置合わせし、それによって、ナセルとタワーとのドッキングの安定性及び確実性を向上させる。

【0023】

さらに好ましい技術案では、第３位置決めピン孔３４ｃは、第１位置決めピン孔３４ａと第２位置決めピン孔３４ｂとを接続する垂直二等分線上にあり、図４に示すように、３つの位置決めピン孔は、直角二等辺三角形に配置され、且つ、第３位置決めピン孔３４ｃに対応するタワーフランジ孔は、径方向において第３牽引孔２２ｃ及び第４牽引孔２２ｄのいずれとも４５°の角度をなす。それによって、４つのハンドチェーンホイストの牽引操作がより簡単かつ省力化され、ナセルとタワーとのドッキングや位置決めの困難が軽減される。

【0024】

さらに、図３に示すように、３つの位置決めピンは、いずれもピン本体部３５１、ネジ付き端部３５２、位置決め端部３５３、及び位置決め案内部３５４を含み、ピン本体部３５１は、一端がナセルフランジ孔と嵌合するネジ付き端部３５２であり、他端が位置決め案内部３５４によって位置決め端部３５３に一体接続され、位置決め案内部３５４は、ネジ付き端部３５２から位置決め端部３５３に向かって伸びる縮径円錐状であり、位置決め端部３５３は、規則的な四角形である。位置決めピンの円錐状の位置決め案内部３５４及び四角形の位置決め端部は、位置決めピンとタワーの対応するフランジ孔とのドッキングの初期段階において効率的な案内位置決め作用を果たし、ドッキング位置決めの確実性をさらに向上させることができる。

【0025】

上記の４つのハンドチェーンホイストの長さは、ナセルを吊り上げる前に浮体船の現在のロール角及びピッチ角から、横揺れ＝ロール角度×吊り下げ物の高さ×π／１８０、縦揺れ＝ピッチ角度×吊り下げ物の高さ×π／１８０により浮体船の横揺れ及び縦揺れを算出し、算出した横揺れ及び縦揺れに基づいてＣＡＤロフティングを行い、さらにＣＡＤロフティングサイズを基にして余裕０．５ｍ～１ｍを残し、ハンドチェーンホイストの長さを得る方法によって計算される。ハンドチェーンホイストの受力は、上記で算出した横揺れと縦揺れを重ね合わせて総合的な揺れを得て、ホイスト受力＝［ナセルの重量×（総合的な揺れの２倍）／吊り下げ物のブームトップからの距離］×ハンドチェーンホイストの最大長さ／リフティングラグの牽引孔からの水平方向の距離によって計算され、図８に示すように、γ'は揺れの２倍であり、Ｌは、吊り下げ物のブームトップからの距離であり、ｌはリフティングラグの牽引孔からの水平方向の距離であり、Ｄは、ハンドチェーンホイストの最大長さである。

【0026】

さらに好ましい技術案では、ナセル１０をタワー２０の上方の所定の距離まで吊り上げるプロセス中、クレーンを２回停止して観察する必要があり、１回目の停止観察は、クレーンによってナセルを吊り上げた後に実施し、２回目の停止観察は、ナセルを持ち上げてタワーの上まで回転させた後に実施し、２回の停止観察では、吊り上げた後のナセルの当該観察位置での実際の揺れが当該観察位置での予め設定された安全吊り上げ制御揺れγよりも小さいか否か、ピッチングが１００ｍｍ未満であるか否かが観察され、また、２回の停止観察の時間が２分間～１０分間である。安全吊り上げ制御揺れγは、対応する観察位置でのロール角度、ピッチ角度、及び吊り下げ物の高さから、当該位置での吊り上げ安全横揺れ及び縦揺れを計算し、次に、吊り上げ安全横揺れと縦揺れとを重ね合わせることによって得られる。

【0027】

本発明では、スプレッダーは、ハンガーフックユニット４１とホイスティングビーム４２を含み、ハンガーフックユニット４１はクレーン５０のメインリフティングジブ５１に接続され、ホイスティングビーム４２は、上方スリングを介してハンガーフックユニット４１に吊られ、ホイスティングビーム４２の下方には、ナセル１０が索具を介して吊り上げられ、ホイスティングビーム４２は、両端のそれぞれに１本のガイラインが接続されており、一方側のガイラインは、クレーン５０のメインリフティングジブ５１の滑車５２に巻き付けられる。それによって、ナセルとタワーとのドッキングを完了した後にスプレッダーを取り外すときのホイスティングビームの安定性を確保することができる。さらに、ナセルとタワーとのドッキング作業を完了したがスプレッダーを取り外す前に、建設現場の風速が今後１時間で８メートル／秒を超えないこと、スプレッダーを取り外す前の３０分以内のクレーンのクレードル角が０．２度を超えないこと、及びスプレッダー揺れが０．４メートルを超えないことを確認する必要がある。それによって、スプレッダーを取り外すプロセスが、ドッキングされたナセルとタワーとに損傷を与える悪天候や海況などの外部要因の影響を受けないことが確保される。

【0028】

以上、本発明の具体的な実施について詳細に説明したが、内容は本発明のより優れた実施態様にすぎず、本発明の実施範囲を限定するために用いられるとは考えられない。本発明の出願の範囲内で行われた等価な変更及び改良等も本発明の特許の対象となるものとする。

【符号の説明】

【0029】

１０ ナセル
１１ ナセルフランジ
２０ タワー
２１ タワーフランジ
２２ａ 第１牽引孔
２２ｂ 第２牽引孔
２２ｃ 第３牽引孔
２２ｄ 第４牽引孔
３１ 吊り上げ板
３２ａ 第１リフティングラグ
３２ｂ 第２リフティングラグ
３２ｃ 第３リフティングラグ
３２ｄ 第４リフティングラグ
３３ 接続ボルト
３４ａ 第１位置決めピン孔
３４ｂ 第２位置決めピン孔
３４ｃ 第３位置決めピン孔
３５ 位置決めピン
３５ａ 第１位置決めピン
３５ｂ第２位置決めピン
３５１ ピン本体部
３５２ ネジ付き端部
３５３ 位置決め端部
３５４ 位置決め案内部
３６ ハンドチェーンホイスト
３６ａ 第１ハンドチェーンホイスト
３６ｂ 第２ハンドチェーンホイスト
３６ｃ 第３ハンドチェーンホイスト
３６ｄ 第４ハンドチェーンホイスト
４１ ハンガーフックユニット
４２ ホイスティングビーム
５０ クレーン
５１ メインリフティングジブ
５２ 滑車
６０ 浮体船のデッキプラットフォーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】