特表 2024-546575 風力タービン用の海洋支持構造の組み立て及び設置に関する方法

(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】2024-12-26

(54)【発明の名称】風力タービン用の海洋支持構造の組み立て及び設置に関する方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/42 20060101AFI20241219BHJP

   E02D 27/52 20060101ALI20241219BHJP

   F03D 13/25 20160101ALI20241219BHJP

   F03D 13/10 20160101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

E02D27/42

E02D27/52

F03D13/25

F03D13/10

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527317

(86)(22)【出願日】2022-11-09

(85)【翻訳文提出日】2024-06-18

(86)【国際出願番号】 DK2022050234

(87)【国際公開番号】W WO2023110037

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】PA202101194

(32)【優先日】2021-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523480749

【氏名又は名称】スティースダル オフショア エー／エス

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】スティースダル，ヘンリック

【テーマコード（参考）】

2D046

3H178

【Ｆターム（参考）】

2D046DA31

2D046DA61

3H178AA03

3H178AA25

3H178BB73

3H178BB77

3H178CC22

3H178CC23

3H178DD67X

(57)【要約】

風力タービン（２）の支持構造（３）の組み立てでは、第１の管状ブレース（１１）及び第２の管状ブレース（１２）のＮ個のセットは、タワー支持部（８）から延在する。セットごとに、第２のブレース（１２）は、鋳造接続部によって、その端部（１２Ａ，１２Ｂ）の一方または両方において接続される。第１のブレース（１２）またはタワー構造（８）は、対応する第２のブレース（１２）の端を収容するための鋳造キャビティ（１６）を有する。その構造を組み合わせるために、第２のブレース（１２）はキャビティ（１６）の中に挿入され、その後、第２のブレースの端が各々のキャビティの中に十分な深く挿入されるまで、第１のブレース（１１）の端（１１Ａ）を持ち上げる。
【選択図】図５Ｄ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力タービン（２）用の海洋支持構造（３）を組み立てるための方法であって、
－風力タービンタワー（７）を支えるためのタワー支持部（８）を提供することと、
－Ｎ個の第１のブレース（１１）及びＮ個の第２のブレース（１２）を提供することであって、Ｎは少なくとも３であり、ブレース（１１，１２）のそれぞれは第１の端部（１１Ａ，１２Ａ）及び第２の端（１１Ｂ，１２Ｂ）を有し、前記ブレースのそれぞれは縦中心軸（３１，３２）を有する、提供することと、
－前記第１のブレース（１１）の１つ及び前記第２のブレース（１２）の１つのペアごとに、第１の接続部（２９Ａ）で、前記第１のブレース（１１）の前記第２の端部（１１Ｂ）を前記タワー支持部（８）の第１の部に接続し、第２の接続部（２９Ｂ）で、前記第２の管状ブレース（１２）の前記第２の端部（１２Ｂ）を前記タワー支持部（８）の第２の部に接続し、第３の接続部（２９Ｃ）で、前記第２のブレース（１２）の前記第１の端部（１２Ａ）を前記第１のブレース（１１）に接続することであって、前記支持構造（３）が海洋作業のために配向されているとき、前記タワー支持部（８）の前記第２の部及び前記第２の接続部（２９Ｂ）は、前記タワー支持部（８）の前記第１の部及び前記第１の接続部（２９Ａ）の上にあり、前記タワー支持部（８）、前記第１のブレース（１１）、及び前記第２のブレース（１２）は、垂直平面内に三角形を形成し、前記ブレース（１１，１２）のＮ個のペアは、前記タワー支持部（８）の垂直中心軸（３０）を中心に、異なる方向で前記タワー支持部（８）から外側に向いている、接続することと、を含み、
前記方法は、
－垂直平面内で前記タワー支持部（８）に対して相対的に前記第１のブレース（１１）を旋回させるために、ピボット接続部として、前記第１の接続部（２９Ａ）を提供すること、を備え、前記方法はＡまたはＢを含み、
－Ａでは、前記方法は、前記第３の接続部（２９Ｃ）で、前記第１のブレース（１１）のそれぞれを、ブレースキャビティ（１６）に提供することであって、ブレースキャビティ（１６）のそれぞれは、前記第２のブレース（１２）のうちの１つの第１の端部（１２Ａ）を受けるように寸法決定されている、提供することと、前記第２のブレース（１２）の前記第１の端部（１２Ａ）を前記ブレースキャビティ（１６）に向けることと、その後、前記ブレースキャビティ（１６）と前記第２のブレース（１２）の前記第１の端部（１２Ａ）との間の距離を短くするために、前記第１のブレース（１１）の前記第１の端部（１１Ａ）を持ち上げることと、前記第１のブレース（１１）の前記第１の端部（１１Ａ）を継続して持ち上げることにより、前記第２のブレース（１２）の前記第１の端部（１２Ａ）を前記ブレースキャビティ（１６）で受けることと、を含み、
－Ｂでは、前記方法は、前記第２の接続部（２９Ｂ）で、前記タワー支持部（８）を、タワーキャビティ（１６）に提供することであって、タワーキャビティ（１６）のそれぞれは、前記第２のブレース（１２）のうちの１つの第２の端部（１２Ｂ）を受けるように寸法決定されている、提供することと、前記第１の端部（１２Ｂ）を、前記タワー支持部（８）の前記タワーキャビティ（１６）に向けることと、その後、前記第１のブレース（１１）の前記第１の端部（１１Ａ）を持ち上げ、また前記第２のブレースも持ち上げて、前記タワーキャビティ（１６）と前記第２のブレース（１２）の前記第２の端部（１２Ｂ）との間の距離を短くすることと、前記第１のブレース（１１）の前記第１の端部（１１Ａ）を継続して持ち上げることにより、前記第２のブレース（１２）の前記第２の端部（１２Ｂ）を前記タワーキャビティ（１６）で受けることと、を含み、
前記方法は、ＡまたはＢの後、前記第１のブレース（１１）の前記第１の端部（１１Ａ）の持ち上げを停止することと、硬化鋳造材料、例えばグラウトを前記キャビティで固化することによって、剛体構造になるように、前記第２のブレース（１２）を前記キャビティ（１６）に固定することと、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記Ａの方法は、前記タワー支持部（８）と前記第２のブレース（１２）との間のヒンジ接続部として、前記第２の接続部（２９Ｂ）を提供することを含み、前記Ｂの方法は、前記第１のブレース（１１）と前記第２のブレース（１２）との間のヒンジ接続部として、前記第３の接続部（２９Ｃ）を提供することを含み、
Ａ及びＢでは、前記ヒンジ接続部は、垂直平面内で前記第２のブレース（１２）を旋回させるための水平アクスル（２５）を伴うヒンジ（２４）を備え、前記垂直平面は、ブレース（１１，１２）のペアごとに、前記タワー支持部（８）の中心軸、前記第１のブレース（１１）の中心軸、及び前記第２のブレース（１２）の中心軸を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記方法は、前記第１の接続部（２９Ａ）で、前記タワー支持部（８）にＮ個のさらなるタワーキャビティ（１６）を提供することと、前記第１のブレース（１１）の前記第２の端（１１Ｂ）を前記さらなるタワーキャビティ（１６）の中に挿入することと、前記さらなるタワーキャビティ（１６）で硬化鋳造材料を固化することによって、剛体構造になるように、前記第１の接続部（２９Ａ）で、前記第１のブレース（１１）の前記第２の端（１１Ｂ）を前記さらなるタワーキャビティ（１６）に固定することと、を含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記方法は、前記タワー支持部（８）と前記第１のブレース（１２）との間に前記第１の接続部（２９Ａ）を、ヒンジ接続部として提供することを含み、前記ヒンジ接続部は、それぞれ、前記接続された第１のブレース（１１）を垂直平面内で旋回させるための水平アクスルを有するヒンジ（２６）を伴い、前記垂直平面は、前記ブレース（１１，１２）のペアごとに、前記タワー支持部（８）の中心軸、前記第１のブレース（１１）の中心軸、及び前記第２のブレース（１２）の中心軸を含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項5】

前記方法は、Ｎ個の第３のブレース（１０）の第３のセットを提供することと、前記第１のブレース（１１）の間の剛性を増加させるために、前記第３のブレース（１０）によって、前記第１のブレース（１１）を相互接続させることと、を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

Ｎは３であり、前記第３のブレース（１０）は三角構造を形成する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記方法は、前記第１のブレース（１１）、前記第２のブレース（１２）、及び前記第３のブレース（１０）によって、四面体構造を形成することを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記方法は、前記四面体構造の中心にある前記タワー支持部（８）を伴う正四面体として、前記四面体構造を形成することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記方法は、ＡまたはＢの後だけ、グラウトを鋳造材料として、前記キャビティ（１６）に充填することを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記方法は、沿岸または陸上で、前記海洋支持構造（３）を組み立てることと、風力タービン（２）を、前記支持構造（３）の上部に提供することと、次に、前記キャビティ（１６）で前記鋳造材料を組み立てて硬化させた後、前記支持構造（３）を目的地の海洋点に移動させることと、前記支持構造（３）を海底（１３）に固定することと、を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風力タービン用の海洋支持構造の組み立て及び設置に関する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

海洋構造物に関して、例えば、風力タービンを支持するために、四面体構造は、安定度が高い一方、相対的な規模では、安いコストだけが必要であるという点で有利である。製造方法を最適化すると同時に、製造コストを削減及び最小にして、海洋風力エネルギーパークをますます魅力的にするために、製造手順における改善を見つけるための着実な取り組みが行われている。

【0003】

米国特許第５０５１０３７号明細書では、コンパクトにまとめられた状態で、陸上で構築され、そして、設置場所への輸送後に広げられ、海底で設置されるブレース付属の海洋構造物が開示されている。広げられることにより、ブレースは、ヒンジによって回転可能に接続される。

【0004】

日本公開特許である特開２００００８７５０４号公報では、海洋タワー構造を提供するための方法が開示されており、該公報では、接続管の端は、開口部を通して、大きいブレースの中に挿入され、グラウト鋳造は、大きいブレースの一部と、安定化を増すためにせん断キーが設けられる管の端部を充填することが説明されている。

【0005】

米国特許第４２４５９２８号明細書では、杭が海底に打ち込まれ、安定性を提供するために、ブレースが杭に締結される、海洋構造が開示されている。ブレースは、セメントで固定されるジョイントにおいて、杭に接続される。国際公開第２０１１／１４７４７２号では、具体的には、風力タービン設備用の土台のセグメント化されたジャケット構造が開示されており、その構造は、グラウト材料によって接合された管状モジュールを備えるジョイントによって相互接続されるグリッドセグメントを含む。

【0006】

グリッドセグメントが一端だけでグラウト接続によって相互接続される場合、対応するセグメントを受容キャビティ内に押すことができ、後でグラウト材として用いられる一方、次に、グリッドセグメントの反対端は、他の手段によって固定できる、または全く固定されない。これは、一見すると、簡単な手順のように見える。しかしながら、これは、最新の大きい風力タービンを支える海洋構造等、構造が非常に大きいとき、そのように簡単ではない。具体的には、通常、セグメントは同時に両方のキャビティの中に挿入できないため、グリッドセグメントが両端にグラウト接続によって固定される必要がある場合に困難である。その問題は、上述の米国特許第４２４５９２８号明細書で開示されている、かなり複雑な建設手順で反映される。

【0007】

海洋プラットフォーム用、特に風力タービン用で、グラウト接続部が、管状セグメントの反対端に設けられるが、比較的に単純な方法で組み立てを可能にする施工法を提供することが望ましいだろう。また、ブレースの一端だけがグラウト接続されているアセンブリに関して、組み立てを単純及び多用途にする方法を見つけることが望ましいだろう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第５０５１０３７号明細書

【特許文献2】特開２００００８７５０４号公報

【特許文献3】米国特許第４２４５９２８号明細書

【特許文献4】国際公開第２０１１／１４７４７２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

したがって、本発明の目的は、当技術の改善を提供することである。具体的には、風力タービン用の海洋プラットフォームの施工法、具体的には、四面体構造の施工法を提供することが目的である。この目的及びさらなる利点は、下記に及び特許請求の範囲に説明されるように、風力タービン用の海洋支持構造を組み立てて、随意に設置もする方法によって実現される。

【0010】

要するに、風力タービンの支持構造の組み立てでは、第１の管状ブレース及び第２の管状ブレースのＮ個のセットは、タワー支持部から延在する。セットごとに、第２のブレースは、鋳造接続部によって、一方または両方において接続される。第１のブレースまたはタワー支持部は、対応する第２のブレースの端を収容するための鋳造キャビティを有する。その構造を組み合わせるために、第２のブレースはキャビティの中に挿入され、その後、第２のブレースの端部が各々のキャビティの中に十分な深く挿入されるまで、第１のブレースの端を持ち上げる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

以下に詳細が説明される。

【0012】

組み立てに関して、Ｎ（例えば、Ｎ＝３、４、５、または６）の個数の第１の管状ブレースの第１のセット、及びＮ個の第２の管状ブレースの第２のセットは、風力タービンタワーを支えるために使用されるタワー支持部に追加して提供される。次に、これらの構成要素は、支持構造の中に組み立てられる。

【0013】

その組み立て法が海洋風力タービンを伴う海洋支持構造に特に有用であるが、本方法の汎用性は、他のタイプの海洋プラットフォーム用の支持構造、例えば浮桟橋として使用されることを除外しない。

【0014】

より詳細には、第１のブレースの１つ及び第２のブレースの１つのペアごとに、第１のブレースの第２の端部は第１の接続部でタワー支持部の第１の部に接続され、第２の管状ブレースの第２の端部は第２の接続部でタワー支持部の第２の部に接続される。さらに、第２のブレースの第１の端部は、第３の接続部で第１のブレースに接続される。支持構造が動作のための配向されるとき、第２の接続部は第１の接続部の上にあり、この場合、風力タービンタワーは垂直配向にある。したがって、タワー支持部、第１のブレース、及び第２のブレースは、垂直平面内に三角形を形成する。ブレースのＮ個のペアは、タワー支持部の垂直中心軸を中心に、異なる方向でタワー支持部から外側に向いている。

【0015】

組み立てに関して、垂直平面内でタワー支持部に対して相対的に第１のブレースを旋回させるために、ピボット接続部として、第１の接続部を提供する。

【0016】

様々な特有の実施形態は可能である。

【0017】

第１の実施形態では、第１のブレースのそれぞれには、第３の接続部にブレースキャビティが設けられている。各ブレースキャビティは、第２のブレースのうちの１つの第１の端部を受けるように寸法決定されている。組み立てに関して、第２のブレースの第１の端部はブレースキャビティに向いており、その後、第１のブレースの第１の端部を上向きに持ち上げると、ブレースキャビティと第２のブレースの第１の端部との間の距離が短くなる。第１のブレースの第１の端部を継続して持ち上げることにより、ブレースキャビティで、第２のブレースの第１の端部を受ける。随意に、第２の接続部は、タワー支持部と第２のブレースとの間のヒンジ接続部である。有利に、ヒンジ接続部は、第２のブレースを垂直平面内で旋回させるための水平アクスルを伴うヒンジを備え、垂直平面は、ブレースのペアごとに、タワー支持部の中心軸、第１のブレースの中心軸、及び第２のブレースの中心軸を含む。

【0018】

第２の実施形態では、タワー支持部は、第２の接続部でタワーキャビティを有する。各タワーキャビティは、第２のブレースのうちの１つの第２の端部を受けるように寸法決定されている。第２のブレースのそれぞれについて、第２の端部はタワー支持部のタワーキャビティに向いており、その後、第１のブレースの第１の端部を上向きに持ち上げると、タワーキャビティと第２のブレースの第２の端部との間の距離が短くなる。第１のブレースの第１の端部を継続して持ち上げることにより、第２のブレースも持ち上げられ、タワーキャビティで、第２のブレースの第２の端部を受ける。随意に、第３の接続部は、第１のブレースと第２のブレースとの間のヒンジ接続部である。有利に、ヒンジ接続部は、第２のブレースを垂直平面内で旋回させるための水平アクスルを伴うヒンジを備え、垂直平面は、ブレースのペアごとに、タワー支持部の中心軸、第１のブレースの中心軸、及び第２のブレースの中心軸を含む。

【0019】

対応するキャビティで十分に深く端部を受けた後、第１のブレースの第１の端部の持ち上げを停止して、硬化鋳造材料、例えばグラウトをキャビティで固化することによって、剛体構造になるように、第２のブレースをキャビティに固定する。

【0020】

例えば、各々の端部をキャビティで受けた後、鋳造材料だけがキャビティの中に注入される。

【0021】

随意に、タワー支持部と第１のブレースとの間の第１の接続部はヒンジ接続部であり、ヒンジは、第２のブレースを垂直平面内で旋回させるための水平アクスルを有し、垂直平面は、ブレースのペアごとに、タワー支持部の中心軸、第１のブレースの中心軸、及び第２のブレースの中心軸を含む。

【0022】

ヒンジ接続部である第１の接続部の代替案として、以下のことが適用される。この場合、タワー支持部は、中心軸を中心とする様々な角度位置における第１の接続部にＮ個のさらなるタワーキャビティを有し、第１のブレースの第２の端は、さらなるタワーキャビティで硬化鋳造材料を固化することによって、剛体構造になるように、そのタワーキャビティ内に挿入及び固定される。鋳造材料は流体または半流体であり、例えば、ポリマー、コンクリート、またはグラウトであり、次に、その材料は硬化し、固化した剛性鋳造体をもたらす。グラウトは、海水中で高い剛性及び耐久性があるため好ましい材料である。以下では、グラウトは鋳造材料として例示されているが、材料がより適切または有用な場合、別の鋳造材料と置き換えられ得る。

【0023】

キャビティは、それが受ける対応するブレース端よりも大きい。これは、ブレース端と各々のキャビティの内壁との間でキャビティの内側にある十分なグラウトに対して過剰な体積を提供するためだけでなく、ブレースが、組み立て法の実施中、キャビティに対して相対的に角度を変化することを可能にするのにも有利である。この後者の態様は、先行技術に比べて特有であり、本明細書に提示された組立中に必要である。その理由として、本方法は、距離を調整するために、適切に第１のブレースの第２の端を持ち上げることにより、ブレースの全てが、対応するキャビティの中に正確な距離にわたって挿入されることを含むからである。

【0024】

タワー支持部と第１のブレースの第２の端部との間の柔軟性は、第１のブレースの第１の端の持ち上げ中に維持される。持ち上げ中、第１のブレースは、各々のキャビティに対して相対的に角度が変化する。グラウトが既に半流動体状態で挿入され得ても、第１のブレースの角度の調整を可能にするが、通常、グラウトは、第１のブレースを持ち上げる前、第１の接続部のキャビティの中に注入される。

【0025】

グラウトが硬化されると、ブレースを持ち上げるためのクレーン等の持ち上げ機器は、すぐに剛体構造から取り外すことができる。

【0026】

底部の固定支持構造に関して、タワー支持部と、Ｎ個の第１のブレース及びＮ個の第２のブレースを伴う剛体フレーム構造は、通常、長期間の安定度に十分である。風力タービンタワーまたは半潜水型海洋掘削プラットフォーム用の張力係留式浮体プラットフォーム（ＴＬＰ）等の浮体構造について、追加の安定度を提供するのが望ましい。この理由から、オプションとして、以下の拡張された実施形態は有用である。

【0027】

この拡張された実施形態では、Ｎ個の第３のブレースの第３のセット、通常、管状ブレースは、第３のブレースによって、第１のブレースを相互接続するために設けられている。例えば、第３のブレースは、後続のステップで第１のブレースに、随意に、グラウト接続部によって接続され、または代替として、対応するブラケットに対する溶接によって、もしくは接続部によって接続される。ブレースは通常かつ一般的に鋼鉄から作られているので、溶接は利用可能なオプションの１つである。第１のブレースに対する第３のブレースのボルト締めは、別のオプションであり、例えば、最初に、ブラケットをブレースに溶接することによって締められ、次に、それはボルト接続のために使用される。

【0028】

例えば、Ｎ＝４の場合、第１のブレースは、中心にタワー支持部を十字形に形成し、第３のブレースは、十字形によって形成された平面内の十字形を安定させる。通常、Ｎ＝４のブレースの第３のセットは、第１のブレースが対角線を形成する四角形を形成する。第１のブレース及び第３のブレースは、随意に、単一の平面内にある。しかしながら、これは絶対に必要なわけではない。例えば、第３のブレースは１つの平面内に四角形を形成し、第１のブレースは、その第１の端がタワー支持部でそのような平面から外にある状態で延在し、例えば、第３のブレースの四角形の平面の下で延在する。さらに、ブレースの長さを等しくすることも絶対に必要でもないため、第１のブレースのうちの１つまたは２つは、Ｎ＝４の第３のブレースの組み立てが、正方形ではなく、代わりに長方形を形成するために、残りの２つのブレースよりも長くなり得る。

【0029】

一般的に好ましい別の例はＮ＝３の場合であり、第３のブレースは三角形を形成し、随意に、タワーが三角形の中心にある。また、これらの第３のブレースは、三角形の辺を形成するため、サイドブレースとも呼ばれる。また、第１のブレースは、通常、ラジアルブレースと呼ばれる。その理由として、第１のブレースが、タワー支持部から、三角形における角のそれぞれの１つまで半径方向に延在するためである。また、この場合、第１のブレース及び第３のブレースは、随意に、単一の水平面内にある。しかしながら、これは絶対に必要なわけではない。例えば、第３のブレースは１つの平面内に三角形を形成し、第１のブレースは、その第１の端がタワー支持部でそのような平面から外にある状態で延在し、例えば、第３のブレースの三角形の水平面の下または上で延在する。さらに、三角形が必ずしも均一である必要がないため、ブレースの長さが等しく、正三角形を形成することも絶対に必要なわけではない。さらには、タワー支持部が三角形の中心にない可能性がある。

【0030】

随意に、第３のブレースによる第１のブレースの相互接続は、第３のブレースによって、第１のブレースの端を相互接続することを含む。しかしながら、接続部は端から離れた距離にある可能性があるため、これは絶対に必要なわけではない。

【0031】

Ｎ＝３の場合、アセンブリは、第１のブレース、第２のブレース、及び第３のブレースによって形成された四面体構造をもたらし得、随意に、正四面体として形成される。この場合、第１のブレースは、タワー支持部から半径方向に延在するラジアルブレースである。第３のブレースは、三角形の辺を形成するため、サイドブレースと呼ばれる。第２のブレースが第１のブレースからタワー支持部に対角線上に延在するため、第２のブレースは斜めブレースであり、第２のブレースのそれぞれは、第１のブレース及びタワー支持部とともに垂直三角形を形成する。

【0032】

例えば、支柱支持部は四面体構造の中心にある。代替として、支柱支持部は中心からずれる、またはタワー支持部は、上部構造の角に、もしくは２つのノード間で三角形の辺に沿って提供される。

【0033】

通常、沿岸または陸上に海洋支持構造が組み立てられると、風力タービンは、その構造の上部に搭載される。次に、アセンブリは、通常、船によって引きずられて、海洋の目的点まで移動し、その後、例えば、その構造が浮いているのを維持しながら、海底に固定される。言及したように、例として、通常、水中に浮いているＴＬＰと、表面で水に半分浸水して浮いている半潜水装置と、が挙げられる。

【0034】

グラウト接続部の強度及び寿命を最適化するために、せん断キーは、有利に、ブレースの挿入部で使用されている。

【0035】

第１のブレース及び第２のブレースは管状であり、通常、第３のブレースも管状である。随意に、管状ブレースは、正の浮力がある体積を有する。随意に、浮力を調整するために、体積に浸水させることができる。一般的な場合のほとんどでは、ブレースは直線である。

【0036】

例えば、受容キャビティの中に挿入されるブレースの端には、横方向の外向きにまたは横方向の内向きに延在するフランジ部を有する端フランジが装着されている。フランジ部は、通常、ブレースの端の断面が文字Ｌに似ているため、外向きまたは内向きに向いているＬ字フランジと呼ばれる。代替として、端部は横方向の内向き及び外向きの両方に延在し、これは、通常、ブレースの端の断面が文字Ｔに似ているため、Ｔ字フランジと呼ばれる。代わりにまたは加えて、せん断キー及び／または補強バーは、荒海でストレス状態でさえも、剛性が長く持続する接続部を達成するために使用される。

【0037】

例として、ブレースは、随意に、１～６メートルの範囲の直径を有し、その大きさは、５０メートルの長さよりも大きい可能性がある。ブレースの端は、随意に、各々のキャビティに３～５メートルの距離にわたって挿入される。

【0038】

随意に、タワー支持部自体は、管状支持構造の隣接セクションの管状、例えば円筒形もしくは円錐、またはそれらの組み合わせである。

【0039】

本発明は、図面を参照して、より詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】海洋風力タービン用の四面体構造を開示する。

【図2】２つのブレースの間の接続部を示す。

【図3】２つのブレースの間の別の接続部を示す。

【図4】２つのブレースの間のさらに別の接続部を示す。

【図5A】第１の組み立て手順を示す。

【図5B】第１の組み立て手順を示す。

【図5C】第１の組み立て手順を示す。

【図5D】第１の組み立て手順を示す。

【図6A】第２の組み立て手順を示す。

【図6B】第２の組み立て手順を示す。

【図7A】第３の組み立て手順を示す。

【図7B】第３の組み立て手順を示す。

【図8A】第４の組み立て手順を示す。

【図8B】第４の組み立て手順を示す。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１は、海洋風力タービン設備１を示す。設備１は風力タービン２及び海洋支持構造３を備え、風力タービン２は海洋支持構造３に動作するように搭載され、風力タービン２は海洋支持構造３によって海洋条件で支持される。風力タービン２は、ローター５ならびにタワー７、及びローター５をタワー７と接続するナセル６を備える。海洋支持構造３はタワー支持部８を備え、風力タービン２のタワー７は、タワー支持部８の上に搭載される。

【0042】

風力タービン２は、支持構造３に対して縮尺どおりではないが、例証しやすくするために、より小さい縮尺で示されていることに注意されたい。

【0043】

海洋支持構造３は、脚部１４が水表面４の下に海底１３に埋め込まれている、底部支持構造として例示されている。海洋支持構造３のようなタイプは浅水域で使用されている。通常、より深水に対して、浮体構造が使用され、例えば、構造３が水中に不完全に浸水して浮いている状態を維持する係留ライン及び浮力タンクを伴う半潜水型海洋掘削構造が使用される。そのような場合、管状構造自体が十分に浮力を提供しない限り、浮力タンクは、脚部１４の代わりに構造３のノード９に搭載されるであろう。代替として、構造３は、十分に沈む浮体支持構造を伴う張力係留式浮体プラットフォーム（ＴＬＰ）であり得る。

【0044】

例示された構造３は四面体形状を有し、三角形の土台は、サイドブレース１０及びラジアルブレース１１によって形成される。サイドブレース１０は、ラジアルブレース１１による相互接続によって、三角形を形成する。ラジアルブレース１１は、タワー支持部８に接続される。タワー支持部８は支持柱として例示されているが、示されるもの以外の形状を有し得る。示されるように、タワー支持部８は、水表面４の上の位置まで延在する。

【0045】

支持柱８と、サイドブレース１０及びラジアルブレース１１によって形成された三角形土台との間に機械的安定度の増加をもたらすために、斜めブレース１２が設けられている。斜めブレース１２は、ラジアルブレース１１から延在し、下側位置８Ｂの上にある上側位置８Ａにおける支持柱８まで延在し、下側位置８Ｂでは、ラジアルブレース１１はタワー支持部８に接続される。示されるように、ブレース１０、１１、１２及びタワー支持部８は四面体を形成する。

【0046】

より詳細に後で例示されるように、ブレース１０、１１、１２とタワー支持部８との間の接続部は、鋳造接続部、例えばグラウト接続部であり得、ブレースの端部は、別のブレースのキャビティ及び／またはタワー支持部のキャビティに収容され、次に、キャビティは、鋳造材料、通常グラウトで充填され、次に、キャビティは硬化し、強固な固定接続をもたらす。斜めブレース１２とラジアルブレースとの間の鋳造接続部の例は、より詳細には、以下に対応する説明図を参照して説明されている。

【0047】

図２は、斜めブレース１２の端部１２Ａの間に、鋳造接続部１５、例えばグラウト接続部を示し、端部１２Ａは、ラジアルブレース１１の受容キャビティ１６の中に挿入される。キャビティ１６の中への端部１２Ａの挿入後、キャビティ１６は、鋳造材料、例えばコンクリートまたはグラウトで充填される。この場合、キャビティ１６は、ラジアルブレース１１の円筒壁１１Ａ及びラジアルブレース１１の分離されたキャビティ壁１６Ａ、１６Ｂによって画定される。接続強度を向上させるために、キャビティ１６は、鋳造材料、具体的にはグラウトで充填されるだけではなく、また、斜めブレース１２の内側にあるセパレータ１７までの端部１２Ａも充填される。強度をさらに向上させるために、囲まれた文字Ｔの断面形状を形成する、横方向の内向きに及び横方向の外向きに延在する端フランジ１８は、端部１２Ａの最端部に設けられている。フランジ１８は、例えば、半径方向の外向きにだけ延在し、文字Ｌの断面を形成する他の形状を有し得る。

【0048】

図３は、補強鋳造ジョイント、例えばグラウトジョイントを形成するために、補強バー１９が装着された端フランジ１８を有する端部１２Ａを示す。ラジアルブレース１１のキャビティ１６の中に挿入された端部１２Ａは、複数の補強バー１９がキャビティ１６の内側に延在する端フランジ１８を有する。端フランジ１８が軸方向におけるグラウト接続部の安定度を増加させる一方、バー１９は、斜めブレース１１の中心軸を中心とする回転方向の安定度を増加させる。示されるように、複数の補強バー１９は端フランジ１８を越えて突出し、さらに、ラジアルブレース１１の受容キャビティ１６の中に進む。

【0049】

図４は、代替の鋳造接続部、例えばグラウト接続部を示す。挿入された端部１２Ａは、接続部の安定度の向上を保証するための手段としてせん断キー２０を備える。キャビティ壁１６Ａは、斜めブレース１２の端部１２Ａに向けて先細り形状を有する。この先細り形状により、キャビティ体積が減少し、端部１２Ａをキャビティ１６の中に指向することを補助し得る。

【0050】

図５Ａ及び図５Ｂは、組み合立て手順の第１の実施形態を示す。図５Ａの斜めブレース１２は、まだ、対角線とはなっていないが、クレーン２１のアーム２３からワイヤ２２によって、水平配向が保持される。斜めブレース１２は、ヒンジ２４によって、タワー支持部８に回転可能に固定される。ヒンジ２４は水平である回転アクスル２５を有し、その結果、斜めブレース１２の回転運動は、垂直平面内での回転に制限され、垂直平面は、好ましくは、タワー支持部８の中心軸、斜めブレース１２の中心軸、及びラジアルブレース１１の中心軸を含む。斜めブレース１２の端部１２Ａが、クレーンアーム２２からワイヤ２２の延長によって下がるとき、図５Ｂに示されるように、端部１２Ａは、ラジアルブレース１１のキャビティ１６に近づいている。

【0051】

図５Ｃに示されるように、斜めブレース１２の端部１２Ａがラジアルブレース１１のキャビティ１６に入るまで、端部１２Ａは下がる。

【0052】

図５Ｄに示されるように、斜めブレース１２の端部１２Ａが、ラジアルブレース１１のキャビティ１６の上または中に載っている間、クレーン２１のワイヤ２２は斜めブレース１２から分離され、ラジアルブレース１１の外端部１１Ａを持ち上げるために、ラジアルブレース１１に取り付けられる。反対側で、ラジアルブレース１１の内端部１１Ｂは、随意に、斜めブレース１２のヒンジ２４と同様の構造及び／または機能がある、さらなるヒンジ２６によって、タワー支持部８に回転可能に固定され、ラジアルレース１１は、開始配向と比べて傾斜配向を実現し、水平方向２８と比べて傾き２７が生じる。

【0053】

ラジアルブレース１１の外端部１１Ａを持ち上げることにより、斜めブレース１２の端部１２Ａは、ラジアルブレース１１のキャビティ１６の中に押される。キャビティ１６の中に十分に挿入されると、斜めブレース１２の端部１２Ａは、鋳造接続部によって、キャビティ１６の内側で固定され、そこでは、グラウトまたは他の硬化鋳造材料は、キャビティ１６の中に挿入される。鋳造材料の硬化後、ワイヤ２２は取り外される。その理由として、接続部は、ここで、タワー支持部８、斜めブレース１２、及びラジアルブレース１１によって形成された、その三角形を維持するのに十分に安定しているためである。四面体構造に関して、端部１２Ａが３つのラジアルブレース１１のそれぞれにおけるそのようなキャビティ１６のうちの１つの中にあるように、３つの斜めブレース１２の全ては対応して挿入される。

【0054】

随意に、複数の斜めブレース１２は、全て、対応するラジアルブレース１１のキャビティ２６に向けて配置され、その後、キャビティ１６が同時に複数の斜めブレース１２の対応する端部１２Ａを占有するために、ラジアルブレース１１の全てを一緒に持ち上げる。

【0055】

示される実施形態では、ブレースは管状である。また、図５Ｂは、タワー支持部８の中心軸３０、第１のブレース１１の中心軸３１、及び第２のブレース１２の中心軸３２を示す。

【0056】

図６Ａ及び図６Ｂは、斜めブレース１２が、ラジアルブレース１１の上側に、ヒンジ２４で連結される回避原理を示す。図５の原理と同様に、ラジアルブレース１１は、ヒンジ２６で連結され、垂直平面内だけでの運動を可能にし、垂直平面は、通常、タワー支持部８の中心軸、斜めブレース１２の中心軸、及びラジアルブレース１１の中心軸を含む。本実施形態では、クレーン２３のワイヤ２２を使用して、斜めブレース１２の端１２Ｂが、タワー支持部８のキャビティ１６に向いている配向で、斜めブレース１２を保持する。正しい配向に関して、図６Ａに例示されるように、斜めブレース１２の端部１２Ｂは、キャビティ１６のエッジ１６Ａに載っており、その結果、ワイヤ２２は、斜めブレース１２が適所から滑り落ちることなく、斜めブレース１２から解放できる。次に、ワイヤ２２は、斜めブレース１２からラジアルブレース１１にシフトされ、次に、ラジアルブレース１１の第１の端部１１Ａは、斜めブレース１２の端部１２Ｂがキャビティ１６の中に押されるように持ち上げられる。斜めブレース１２の端部１２Ｂが、グラウト等の鋳造材料によって、タワー支持部８のキャビティ１６の内側に固定されると、クレーンワイヤ２２は取り外される。

【0057】

図７Ａ及び図７Ｂは、各々、斜めブレース１２の両端部１２Ａ、１２Ｂが、タワー支持部８及びラジアルブレース１１の対応するキャビティ１６に固定される原理を示す。この手順では、斜めブレース１２の第１の端部１２Ａは、ラジアルブレース１１のキャビティの中に挿入され、クレーン２１のワイヤ２２を使用して、反対側で、斜めブレース１２の第２の端部１２Ｂが、タワー支持部８のキャビティ１６に向いている配向で、斜めブレース１２を保持する。正しい配向に関して、図７Ａに例示されるように、斜めブレース１２の第２の端部１２Ｂは、タワー支持部８のキャビティ１６のエッジ１６Ａに載っており、その結果、ワイヤ２２は、斜めブレース１２が適所から滑り落ちることなく、斜めブレース１２から解放できる。次に、ワイヤ２２は、斜めブレース１２からラジアルブレース１１にシフトされ、次に、ラジアルブレース１１の端部１１Ａは、斜めブレース１２の第２の端部１２Ｂがタワー支持部８のキャビティ１６の中に押されるように持ち上げられる。キャビティ１６の鋳造材料が硬化され、第１の端部１２Ａがラジアルブレース１１のキャビティ１６に固定され、第２の端部１２Ｂがタワー支持部８のキャビティ１６の内側に固定されると、構造は安定し、そして、クレーンワイヤ２２は取り外される。

【0058】

図８Ａ及び図８Ｂは、各々、斜めブレース１２の両端部１２Ａ、１２Ｂが、タワー支持部８及びラジアルブレース１１の対応するキャビティ１６に固定される原理と、ラジアルブレース１１の内端１１Ｂが、さらなるキャビティ１６をタワー支持部８に固定される原理とを示す。この手順では、斜めブレース１２の第１の端部１２Ａは、ラジアルブレース１１のキャビティ１６の中に挿入され、クレーン２１のワイヤ２２を使用して、斜めブレース１２の第２の端１２Ｂが、タワー支持部８の上側キャビティ１６に向いている配向で、斜めブレース１２を保持する。正しい配向に関して、図８Ａに例示されるように、斜めブレース１２の第２の端部１２Ｂは、タワー支持部８のキャビティ１６のエッジ１６Ａに載っており、その結果、ワイヤ２２は、斜めブレース１２が適所から滑り落ちることなく、斜めブレース１２から解放できる。次に、ワイヤ２２は、斜めブレース１２からラジアルブレース１１にシフトされ、次に、ラジアルブレース１１の端部１１Ａは、斜めブレース１２の第２の端部１２Ｂがタワー支持部８のキャビティ１６の中に押されるように持ち上げられる。同時に、ラジアルブレース１１は、下側タワー支持部８のキャビティ１６の中に摺動され、その結果、タワー支持部８、ラジアルブレース１１、及び斜めブレース１２によってその角に形成された三角形は、ブレース１１、１２及びタワー支持部８が接続されるキャビティ１６を含む。３つのキャビティ１６の鋳造材料が硬化すると、第１の端部１２Ａはラジアルブレース１１のキャビティ１６に固定され、斜めブレース１２の第２の端部１２Ｂはタワー支持部８の上側キャビティ１６の内側に固定され、ラジアルブレース１１の内端１１Ｂはタワー支持部８の下側キャビティの内側に固定され、構造は安定し、そして、クレーンワイヤ２２は取り外される。

【0059】

例示されるように、図８では、３つの接続部２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃの全てはキャビティによって形成される一方、図７では、第１の接続部２９Ａはヒンジで連結され、図５では、第２の接続部２９Ｂはヒンジで連結され、図６では第３の接続部２９Ｃはヒンジで連結される。

【0060】

三角形、特に四面体構造に関する手順が例示されているが、また、例えば、４、５、または６個のラジアルブレース１１、及び斜めブレース１２の対応する数を有する他の多角形構造にも適用可能である。

【0061】

典型的なオプションとして、図１に示されるような構造を完成するために、サイドブレース１０はラジアルブレース１１に接続され、剛性が高まる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【国際調査報告】