JP7284249B2 - 長手方向を有する管状要素を外側端部において支持面から引き起こすためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、長手方向を有する管状要素を外側端部において支持面から引き起こすためのデバイスおよび方法に関する。本発明は、特に、水の底に配置される風力タービンの基礎杭および／または設置済みの基礎上に配置される風力タービンタワーを外側端部において船舶の作業デッキから引き起こすためのデバイスおよび方法に関する。ここで、基礎は、いわゆるモノパイル基礎またはいわゆるジャケット基礎を備えることができる。

本発明は、洋上風力タービンを参照して説明される。なお、そうした参照は、本発明がそれに限定されることを意味するものではなく、本発明のデバイスおよび方法は、地面上に任意の他の管状要素を配置するために等しく適用できる。そのため例えば本発明を他の洋上基礎構造物、埠頭、レーダーおよび他のタワーなどを配置するという状況下で、また洋上での用途のために適用することができる。

洋上風力タービンの基礎杭は、多くの場合に、１００ｍ以上の長さと６ｍ以上の直径と８００から２３００トン以上に増加する可能性がある重量とを有し得るスチールまたはコンクリートの中空管状要素で構成される。さらに、風力タービンは絶えずスケールアップされているため、風力タービンの基礎はますます重くなっている。基礎のサイズがますます大きくなっているため、これら基礎は取り扱いがますます困難となっている。

基礎杭を水の底に配置するための公知の方法は、吊り上げクレーンなどの吊り上げ手段を備える船舶から基礎杭を持ち上げるステップと、基礎杭を水の底にまたはその中へ下降させるステップと、を含む。続いて基礎杭は吊り上げ手段から切り離される。

基礎杭の持ち上げは、他にも理由があるがその間に基礎杭が容易に損傷され得るため、細心の注意を要する作業である。ここで重要なのは、基礎杭が大きな距離にわたって船のデッキを越えて突出する場合があること、および持ち上げるためのデバイスと基礎杭との間の距離が基本的に例えば基礎杭の直径と比べて非常に小さく、そのため持ち上げるためのデバイスと基礎杭の壁部分との間の望ましくない接触が容易に発生する可能性があることである。さらに、さまざまなオペレーターは、吊り上げクレーンや船舶のデッキ上に設けられたウインチなどの使用されるツールの操作に意欲的に取り組んでいる。

公知のデバイスの欠点は、基礎杭などの引き起こされる管状要素を損傷する可能性が高いことである。公知のデバイスはまた、海が比較的穏やかな場合にのみその機能を果たすことができ、かつ基本的に限られた範囲の直径を有する管状要素にしか適していない。

したがって、本発明の目的は、上述の従来技術における欠点を少なくとも部分的に未然に防ぐのに役立つ、長手方向を有する管状要素を外側端部において支持面から引き起こすためのデバイスおよび方法を提供することである。本発明は特に、長手方向を有する管状要素、とりわけ水の底に配置される風力タービンの基礎杭および／または設置済みの基礎上に配置される風力タービンタワーを、外側端部において引き起こすための改善されたデバイスおよび方法を提供することを追求する。

本発明によれば、この目的のために請求項１に記載のデバイスが提供される。このデバイスは、支持面に略平行に延びかつ支持点において支持面に接続される支持ビームを備えており、当該支持ビームは、管状要素の外側端部の壁部分に連結するよう構成される連結ツールを案内し、連結ツールは、空きポジションから、管状要素の外側端部が連結ツールに係合される連結ポジションへ、支持ビームによって支持面に対して変位可能である。

支持ビームが支持点において支持面に接続されておりかつ、引き起こされる管状要素が使用中に支持ビームの到達範囲内で支持面上に直接的にまたは間接的に位置決めされるため、管状要素と連結ツールが設けられる支持ビームとは、支持面と実質的に同じ動きをする。これによって、多くの損傷のリスクを伴うことなく、連結ツールを管状要素の外側端部に連結することができる。これは、連結ツールを空きポジションから連結ポジションへ変位させることによって行われ、当該連結ポジションでは、管状要素の外側端部が連結ツールに係合可能となるか係合される。

したがって、このデバイスは、損傷の可能性を抑えて、特にロッキング船舶から管状要素を持ち上げて引き起こし可能にすることを保証する。

本発明の一実施形態では、支持面に垂直に延びる回転軸線を中心として、支持ビームが支持点周りで回転可能でありかつ連結ツールが支持ビーム周りで回転可能であるデバイスが提供される。この実施形態は、係合される外側端部に対する連結ツールの位置決めを容易にする。

一実施形態によれば、さらに改善されるデバイスには、支持ビームに沿って並進移動可能な連結ツールが設けられている。

別の実施形態は、ここでは、支持面に略平行に延びかつ支持点において支持面に接続されている２つの支持ビームを備えるデバイスを提供し、２つの支持ビームは、引き起こされる管状要素が支持ビーム間において支持ビームに平行に位置決めできるように、互いから所定の中間距離をおいて配置されており、支持ビームは連結ツールを案内し、連結ツールは、支持ビーム間に位置決めされる管状要素の長手方向において、空きポジションから連結ポジションへ、支持面に対して並進移動できる。ここで、支持面に平行に延びかつ支持点において支持面に接続される１つのみの支持ビームを備えるデバイスを提供することも可能である。この時そうした支持ビームは、好ましくは、連結ツールを案内できるようにするために、より重量のある形態をとる。

本発明の本説明の文脈において、「実質的に」との用語は、示される値または特性の８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらにより好ましくは９０％以上、さらには１００％を意味すると理解される。

本発明の別の態様は、長手方向を有する管状要素を外側端部において支持面から引き起こすための方法に関する。この方法は、支持面に略平行に延びかつ支持点において支持面に接続される支持ビームの到達範囲内で、引き起こされる管状要素を支持面に平行に位置決めするステップと；管状要素の外側端部の壁部分に連結されるよう構成される連結ツールを、支持ビームの案内の下で支持面に対して変位させるステップであって、当該連結ツールは、空きポジションから連結ポジションへ変位される、ステップと；連結を目的として連結ツールに管状要素の外側端部を係合するステップと；を含む。

連結ツールを連結ポジションへ支持面に対して変位可能にする方法は、原則として自由に選択できる。したがって、デバイスの一実施形態によれば、支持ビーム間に位置決めされる管状要素の長手方向における並進移動のために支持点に接続される支持ビームを提供することができる。続いて、支持ビームによって案内される連結ツールを、支持ビームの変位によって変位させることができる。一実施形態では、連結ツールを、支持ビームに固定状態で接続することができる。

別の実施形態では、支持ビームが支持点に対して固定状態で接続されるデバイスが適用される。一実施形態では、連結ツールを支持ビームに並進移動可能に接続することができる。

さらに別の実施形態では、支持面に垂直に延びる回転軸線を中心として、支持ビームは支持点周りで回転されかつ連結ツールは支持ビーム周りで回転される。必要に応じて、連結ツールを支持ビームに沿って並進移動させることもできる。

このデバイスは、例えば６ｍ以上の直径と８０ｍ以上の大きさになる場合がある長さとを有する比較的大きなサイズの管状要素を引き起こすのに特に適している。一実施形態は、この目的のために、連結ツールがクレーンなどの吊り上げ手段への接続のための吊り上げ部材を備えるデバイスを提供する。この実施形態では、連結ツールに連結される管状要素は、連結ツールの吊り上げ部材によって持ち上げられて引き起こされることができる。別の実施形態では、デバイスは、この目的のために、吊り上げ部材によって連結ツールを持ち上げるために支持面によって支持される吊り上げ手段をさらに備えることができる。適切な吊り上げ手段は、例えば、任意の公知のタイプの吊り上げクレーンを備える。

吊り上げ手段のための支持面は、地面、土、コンクリート板などで構成することができる。このデバイスは、洋上で管状要素を引き起こすのに特に適しており、この目的のために、支持面は浮遊船舶の作業デッキを備える。この実施形態では、デバイスは、船舶の作業デッキ、例えばジャッキアッププラットフォームから操作される。本発明の利点は、支持面が重量のある物体を吊り上げるのに適した浮遊船舶の作業デッキを備える場合に、最も明確に現れる。

連結ツールおよび／または支持ビームは、原則として、当業者に公知の任意の様式で、支持面に対する変位、回転、および／または並進移動のために具現化することができる。実際の実施形態は、連結ツールおよび／または支持ビームと支持面との間に延在する油圧ピストンシリンダを用いて連結ツールおよび／または支持ビームが支持面に対して変位可能、回転可能および／または並進移動可能であるデバイスを提供する。連結ツールおよび／または支持ビームを支持面に対して並進移動させるための他の手段は、ラックアンドギアシステム、またはウィンチシステム、もしくはそうした手段の組み合わせを含むことができる。

本発明に基づく支持ビームは、好ましくは、少なくとも連結ツールをまとめて案内しかつ／または担持することができるように、比較的軽量でありかつ強固である。適切な実施形態は、支持ビームが格子構造を備えるデバイスを備える。必要に応じて、支持面に接続される支持点は、格子構造として具現化することもできる。

支持ビームが実質的に連結ツールのみを担持するよう構成される実施形態は、この実施形態が可能な限り軽量でありかつ最小限の材料しか必要としないため、好ましい。また、支持ビームを並進移動するための手段などの補助手段が比較的軽量の形態をとることができる。そうした実施形態では、連結ツールは、支持ビームによる案内の下でかつ／または支持ビームによって担持されて、クランプポジションに移動することができる。一度管状要素に連結されると、必要に応じて、連結ツールおよび／または管状要素に接続される吊り上げ手段が当該管状要素の重量を担うことができる。

本発明のデバイスは、原則として、管状要素に適した連結ツールと組み合わせて適用することができる。そうした連結ツールは、適切な吊り上げ手段を用いて外側端部において当該管状要素を引き起こすように、管状要素の外側端部と係合するよう構成されている。連結ツールと管状要素の外側端部との間の連結は、任意の連結原理に基づくことができ、例えば摩擦連結および／またはフランジ連結によってもたらされる。

デバイスの好ましい実施形態は、相互に連結されるビームからなる十字形状の支持構造と；クレーンなどの吊り上げ手段への接続のための、支持構造に旋回可能に接続される吊り上げ部材と；クランプポジションで管状要素の外側端部の壁部分に連結するために、空きポジションからクランプポジションへビームに沿ってスライド可能なクランプ部材と；を備える連結ツールに関し、当該クランプポジションでは、ビームは、管状要素の長手方向の略横方向に延在する。

本発明の一実施形態では、クランプ部材は、管状要素の中空の外側端部の内壁部分への連結のために、空きポジションから、当該空きポジションよりも支持構造の十字部分の中心からさらに離れて配置されるクランプポジションへスライド可能である。任意選択的にクランプ部材を空きポジションからクランプポジションへスライドさせることによって、この目的のためにデバイスを変更することを必要とせず、さまざまな直径の管状要素に係合して引き起こすことができる。このデバイスは特に、比較的大きな直径を有する管状要素を引き起こすことを可能にする。本出願の文脈において、比較的大きな直径は、６ｍより大きい、より好ましくは７ｍより大きい、さらにより好ましくは８ｍより大きい、さらにより好ましくは９ｍより大きい、最も好ましくは１０ｍより大きい直径を意味すると理解される。

管状要素の壁部分へのスライド可能なクランプ部材の連結は、原則として、任意のタイプの連結を含むことができる。例えば、適切な連結には、摩擦連結またはフランジ連結、あるいはその２つの組み合わせが含まれる。摩擦連結は、クランプ部材の表面と、これら２つの表面をともに押圧することによってクランプ部材が係合する関連する壁部分と、の間に摩擦力を発生させることに基づいている。フランジ連結は、クランプ部材のフランジと、当該クランプ部材が係合する関連する壁部分と、の間のボルト接続に基づくことができる。機械的なフランジ連結をもたらすようにこれらクランプ部材を管状要素のフランジの下にスライドできるようにクランプ部材を具現化することによって、より良いフランジ連結を達成することができる。

一実施形態では、管状要素の外周部分は、管状要素の引き起こしの間、適切なクランプ張力でクランプ部材に係合可能である。クランプ部材は、例えば、管状要素の中空の外側端部内へデバイスを挿入する間、十字形状の支持構造の中心に比較的近接して配置されるため、損傷が発生する可能性が低くなる。これによって、必要に応じて、従来技術の方法よりも大きく波打つ状況で作業できるようになる。

さらに別の実施形態は、管状要素の壁部分のために、ビームに接続される支持部材をさらに備えるデバイスを提供する。そうした支持部材は、管状要素が重力に逆らって引き起こされる間、管状要素を支持するのに役立つことができる。支持部材は、好ましくは、比較的大きな直径を有する管状要素を引き起こすために適用され、かつ管状要素の過負荷を回避するのに有益となる。

支持構造のクランプ部材は、原則として、支持構造の上側または下側、あるいはその両側に位置されてもよい。実際の実施形態は、吊り上げ部材が、吊り上げ手段への接続のために十字形状の支持構造の上側に位置され、かつクランプ部材が支持構造の下側に沿ってスライド可能である、デバイスに関する。

支持構造のクランプ部材は、原則として、当業者に公知の任意の様式で支持構造のビームに沿ってスライドすることができる。比較的メンテナンスの少ない実施形態は、クランプ部材と支持構造との間に延在する油圧ピストンシリンダを用いてクランプ部材がスライド可能であるデバイスに関する。

このデバイスは、海上で引き起こされる管状要素への損傷を少なくとも部分的に防止することをその目的としているため、本発明の別の実施形態は、管状要素の壁部分と接触する可能性がある表面にゴムカバーなどの衝撃吸収要素が設けられたデバイスによって形成される。これら表面は、例えば、いくつかの実施形態におけるクランプ部材、支持部材、および／または支持構造の端面とすることができる。

本発明に基づくデバイスの利点は、管状要素が風力タービンの基礎杭および／または設置済みの基礎上に配置される風力タービンタワーである実施形態において最も明確に現れる。

このデバイスを用いることで、損傷の可能性を減少させ、長手方向を有する管状要素をその外側端部において引き起こすことができる。ここで、引き起こされる管状要素は、支持面に略平行に延びかつ支持点において支持面に接続される２つの支持ビーム間で支持面に略平行に延びており；連結ツールは、支持ビームの案内の下で、支持ビーム間に位置決めされる管状要素の長手方向において、支持面に対して、空きポジションから連結ポジションへ並進移動され；かつ、管状要素の外側端部は、連結を目的として連結ツールに係合される。

上記方法は、さらに好ましくは、引き起こしを目的として、吊り上げ手段を用いて連結ツールに連結された管状要素の外側端部において連結ツールを持ち上げるステップと；任意選択的に、デバイスに連結される管状要素を所望のポジションへ吊り上げるステップと；を含む。その後、連結ツールを管状要素の外側端部から切り離すことができる。

本発明の別の態様は、説明される実施形態のいずれか１つに基づくデバイスと、そうしたデバイスに連結される管状要素との組立体に関する。

本特許出願で説明される本発明の実施形態は、これら実施形態の任意の実現可能な組み合わせで組み合わせることができ、かつ各実施形態は、分割特許出願の主題を個別に形成できる。

以下、本発明について以下の図に基づいてさらに説明するが、それ以外の点ではこれに限定されない。

本発明の一実施形態に基づくデバイスの概略斜視図である。 図１に示される実施形態の詳細な概略斜視図である。 後退状態の、図１に示される本発明に基づくデバイスの実施形態の概略側面図である。 伸長状態の、図１に示される本発明に基づくデバイスの実施形態の概略側面図である。 伸長状態の、図１に示される本発明に基づくデバイスの実施形態の概略上面図である。 図１に示される実施形態の概略正面図である。 本発明の一実施形態に基づく連結ツールの概略斜視分解図である。 図７に示される連結ツールの実施形態の組み立て状態の概略上面図である。 管状要素が連結ツールに摩擦連結される、図８に示される連結ツールの実施形態の概略上面図である。 ２つの角度ポジションにおける、図７に示される連結ツールの実施形態の概略側面図である。 図７に示される本発明に基づく連結ツールの実施形態の概略側面図である。 本発明の別の実施形態に基づくデバイスの概略斜視図である。 図１２に示される実施形態の詳細の概略斜視図である。 外向きに回転された状態の、図１２に示される本発明に基づくデバイスの実施形態の概略側面図である。 外向きに回転された状態の、図１４に示される本発明に基づくデバイスの実施形態の概略上面図である。 図１２に示される実施形態の概略正面図である。

図１によれば、洋上風力タービンの基礎杭２０を外側端部２００において、例えばジャッキアッププラットフォームの作業デッキ５１である支持面から引き起こすためのデバイス５０が示されている。作業デッキ５１は、水塊内に広がる垂直側壁５１ａを有する。基礎杭２０は、長手方向２１を有する。図示される実施形態では、複数の基礎杭２０は、作業デッキ５１上において水平ポジションに配置されている。基礎杭２０および／または風力タービンタワーの設置に必要な他の構成要素、例えば命綱を接続するためのハウジング１５２および配置された基礎杭２０に風力タービンタワーを接続するためのトランジションピースなども、作業デッキ５１上に存在してもよい。

図２の詳細図によれば、図示されるデバイス５０は、支持面５１に略平行に延びかつ支持点（５３ａ、５３ｂ）において支持面５１に固定状態で接続される２つの支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）を備える。支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）－および支持点（５３ａ、５３ｂ）－は、可能な限り低い重量で十分な強度および剛性を得るために、格子構造として具現化されている。図示される実施形態では、２つの支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）は、これら支持ビームが両方とも実質的に連結ツール１のみを担持できるように寸法決めされている。

この連結ツール１は、その実現可能な実施形態について以下でさらに詳細に説明するが、基礎杭２０の外側端部２００の壁部分２０ａに連結するよう構成されており、図示される実施形態では、格子に溶接されかつ連結ツール１のリブに係合する接続ロッド（５４ａ、５４ｂ）を用いて、各支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）の自由外側端部に固定状態で接続される。連結ツール１は、ここでは、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間に収容されている。連結ツール１が水平軸線５５周りで回転できるように接続部（５４ａ、５４ｂ）を具現化することはできるが、これは必須ではない。連結ツール１が長手方向２１における並進移動のために支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）に接続されるように接続部（５４ａ、５４ｂ）を具現化することも可能である。

図５に示されるように、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）は、引き起こされる基礎杭２０を支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間において当該支持ビーム（の長手方向）に略平行に位置決めできるように、互いから所定の水平方向の中間距離５６をおいて配置される。支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）はさらに、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間に位置決めされる基礎杭２０の長手方向２１において支持点（５３ａ、５３ｂ）に対してこれら支持ビームが変位できるような様式で、支持点（５３ａ、５３ｂ）に並進移動可能に接続されている。連結ツール１は支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）に固定状態で接続されているため、この連結ツール１はまた、使用時に、連結ツール１が基礎杭２０の外側端部２００を空いたままにする空きポジションから、図３に示されるように基礎杭２０の外側端部２００が連結ツール１に係合される連結ポジションへ、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間に位置決めされる基礎杭２０の長手方向２１において支持面５１に対して並進移動する。実現可能な係合様式については以下でさらに説明する。

作業デッキ５１に対する連結ツール１および／または支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）の並進移動は、公知の様式で、例えば連結ツール１および／または支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）と作業デッキ５１との間に延在する油圧ピストンシリンダを用いて、より具体的には連結ツール１および／または支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）と作業デッキ５１の支持点（５３ａ、５３ｂ）との間に延在する油圧ピストンシリンダを用いて実行することができる。

支持点（５３ａ、５３ｂ）は２つの機能を有することができる。これら支持点（５３ａ、５３ｂ）は、一方では支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）を作業デッキ５１に接続し、他方では支持点（５３ａ、５３ｂ）は図示されている水平ポジションから引き起こされる基礎杭２０のための支持面を提供する。こうした支持点は、例えば図３および図４に見ることができ、かつ多数のビーム要素を備えており、当該ビーム要素は、格子の一部を形成し、かつ基礎杭２０の壁部分が損傷するのを防ぐためにゴム製の衝撃吸収要素５７を備えることができる。支持点（５３ａ、５３ｂ）による基礎杭２０の支持は、とりわけ、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間に配置される基礎杭２０が作業デッキ５１と接触しないことを確実にする。そうでなければ、これは必須ではなく、他の実施形態では、基礎杭２０と作業デッキ５１との間に接触があってもよい。同様に、支持点（５３ａ、５３ｂ）を作業デッキ５１に対して移動可能にすることもできる。そうした実施形態では、デバイス５０は、作業デッキ５１または他の支持面上に存在する基礎杭２０または他の管状要素に対して移動できる。これによって、基礎杭２０または他の管状要素の不必要な変位が防止される。

図７から図１１を参照すると、長手方向２１を有する基礎杭２０を外側端部において引き起こすための連結ツール１が示されている。連結ツール１は、同様に、例えば風力タービンのマストのトランジションピースなどの長手方向を有する他の要素を引き起こして、任意選択的には互いの上にまたは別の面上に配置するのに適している。図示される実施形態では、連結ツール１は、相互に連結されるビーム（２ａ、２ｂ）の形態の十字形状の支持構造を備える。なお支持構造は、複数のビーム、例えばＹ字形状の支持構造の脚を形成する３つのビームを備えることもできる。連結は例えばビーム部品の溶接によって実現することができる。例えばビームは管状断面を有するが、ＨビームまたはＩビームも考えられる。十字形状の中央では、支持構造に２つのヒンジプレート（３ａ、３ｂ）が設けられており、そこで吊り上げ部材４がピンホール接続によって支持構造２に旋回可能に接続されている。吊り上げ部材４は、吊り上げ側において、クレーン（図示せず）などの吊り上げ手段に接続するための吊り上げアイ４０が設けられており、これには、吊り上げアイ４０に各々が係合する巻き上げケーブルが挿入される。吊り上げアイ４０の機能部分は、シャフトスタブやトラニオンなどのさまざまな形態をとることもできる。吊り上げ部材４を用いることで、連結ツール１は、支持構造２がヒンジプレート（３ａ、３ｂ）に垂直に延びる回転軸線５周りで比較的妨げられない様式で回転できるように、吊り上げ手段から吊り下げることができる。

連結ツール１は、ビーム（２ａ、２ｂ）に沿って空きポジションからクランプポジションへスライド可能なクランプ部材６をさらに備える。各クランプ部材６は、Ｕ字形状の断面を有しており、このようにして少なくとも部分的にビーム（２ａ、２ｂ）を取り囲むことができ、それによってクランプ部材６は、ビーム（２ａ、２ｂ）との接触が失われることなく、関連するビーム（２ａ、２ｂ）にわたってスライド面でスライドできる。図示される実施形態では、クランプ部材６は、支持構造２の下側に沿ってスライド可能である。支持構造２の下側は、ここでは、吊り上げ部材４が据えられていない側として定義される。この吊り上げ部材４は、十字形状の支持構造２の上側に据えられる。クランプ部材６は、関連するクランプ部材６と支持構造２のビームとの間に延びる油圧ピストンシリンダ７を用いてビーム（２ａ、２ｂ）にわたってスライドできる。図８に基づくように示される方向８において半径方向外向きの運動をシリンダに付与することによって、クランプ部材６は、支持構造の十字形状の中心に対して半径方向において比較的近接する空きポジションＡから、支持構造の十字形状の中心からさらに離れるよう配置されるクランプポジションＢへ、移動される。図９に示されるように、クランプポジションＢでは、クランプ部材６は、基礎杭２０の中空外側端部の内壁部分２０ａに対する圧力を受けており、このときクランプ部材の一部は、基礎杭のフランジまたは突出縁部（図示せず）の下にスライドされる。これは、任意選択的にクランプ部材６の端面と基礎杭２０の内壁部分２０ａとの間の摩擦連結と組み合わされる機械的連結をもたらす。この連結をさらに改善するために、壁部分２０ａと接触するクランプ部材６の端面に、ゴムカバーなどの衝撃吸収要素を設けることができる。図はさらに、クランプ部材６のクランプポジションにおいてビーム（２ａ、２ｂ）が基礎杭２０の長手方向２１の略横方向に延在することを示す。図９では、長手方向２１は図の平面に対して垂直に延びる。

連結ツール１には、ビーム（２ａ、２ｂ）に接続される支持部材９がさらに設けられている。支持部材９は、少なくとも基礎杭２０の外周の一部に沿って、基礎杭２０の外壁部分２０ｂを支持するよう構成される。支持部材９は、同様にＵ字形状の断面を有しており、かつビーム（２ａ、２ｂ）の端部を越えて、関連するビーム（２ａ、２ｂ）の調整可能な固定ポジションへスライドできる。調整可能な固定ポジションは、例えば、ビーム（２ａ、２ｂ）の側壁に配置される多数の開口部２２によって決定されており、当該開口部には、支持部材９をビーム（２ａ、２ｂ）に固定するために支持部材９の対応するピン９２を配置できる。支持部材９は、引き起こしの間、基礎杭２０の外壁部分２０ｂを支持するよう構成されているため、支持部材９は、概して、クランプ部材６と比べて半径方向８においてより半径方向外向きに配置されており、最終的には図示される実施形態では、引き起こしの間、基礎杭２０の内壁部分２０ａをクランプするよう構成されている。

例えば６ｍ以上の比較的大きな直径および／または例えば８００から２３００トン以上の比較的重い重量を有する基礎杭２０に関して、支持構造２５の形態のさらなる支持を提供することが有用となり得、当該支持構造２５は、支持部材９とは異なり、基礎杭２０の外周の少なくとも一部２３に沿って延在する。十分な強度を得るために、図２および図３に示されるように、支持構造２５を少なくとも２つのビーム（２ａ、２ｂ）に接続することが有用となり得る。また、基礎杭２０の壁部分と接触することができる支持構造２５の表面には、例えばゴムカバーの形態の衝撃吸収要素２６を設けることができる。

使用中、基礎杭２０が引き起こされる際に、支持部材９および支持構造２５の両方が、部分的に引き起こされるポジションにおいて基礎杭２０の下側に据えられる。そのため、支持部材９および必要に応じて支持構造２５は、基礎杭２０の自重を吸収するのに特に有用である。

最終的に、連結ツール１は、支持構造２に旋回可能に接続される吊り上げ部材４に対する支持構造２の角度ポジションを調整するための手段を備えることもできる。図示される実施形態では、角度調整手段は、吊り上げ部材４と支持構造２との間に延在する油圧ピストンシリンダ２４を備える。図１０に示されるシリンダ２４の後退ポジションでは、支持構造２の平面２９は、吊り上げ部材４の平面４９に対して略垂直に延びる。この吊り上げポジションでは、吊り上げ部材４および支持構造２の２つの平面間の角度４５は、実質的に９０度となる。シリンダ２４に運動を付与することによって、支持構造２は、図１０に破線で示される挿入ポジションへ回転軸線５周りで回転され、当該ポジションでは、支持構造２の平面２９は、吊り上げ部材４の平面に略平行に延びる。ここでは、吊り上げ部材４と支持構造２との間の角度４５は約１８０度まで増加される。

デバイス５０の上述の実施形態を用いることで、基礎杭２０を外側端部２００において作業デッキ５１から引き起こすことができる。ここで、引き起こされる基礎杭２０は、最初に作業デッキ５１に平行に配置されており、基礎杭２０は、作業デッキ５１に略平行に延びる２つの支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間にある。ここで、基礎杭２０の比較的大きな部分２０１は、作業デッキ５１の縁部５１ａから突出することができる。続いて、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）の案内の下で、連結ツール１は、支持ビーム（５２ａ、５２ｂ）間に位置決めされた基礎杭２０の長手方向２１において、基礎杭２０が係合されていない図４および図５に示される空きポジションから、連結ツールが基礎杭２０の外側端部２００に係合する図３に示される連結ポジションへ、作業デッキ５１に対して変位される。

引き起こす必要がある、例えば海底に配置する必要のある基礎杭２０は、通常、水平ポジションで作業デッキ５１に据えられている。そのように水平方向に向けられた基礎杭２０を連結ツール１を用いて吊り上げるために、連結ツールの支持構造２は、図１０に破線で示される挿入ポジションに移動され、シリンダ２４に運動を付与することによって基礎杭２０の中空外側端部に挿入される。ここではクランプ部材６は、空きポジションＡに、すなわち十字形状の中心の比較的近くに存在する。このようにして、基礎杭２０の壁部分の損傷が防止される。続いて、クランプ部材６はビーム（２ａ、２ｂ）に沿ってそれらの空きポジションＡからそれらのクランプポジションＢまでスライドされ、ここで基礎杭２の中空外側端部の内壁部分２０ａとの摩擦連結が実現される。このクランプポジションでは、ビーム（２ａ、２ｂ）は、基礎杭２０の長手方向の略横方向に延在する。

続いて、連結ツール１は、クレーン（図示せず）のホイストケーブル（図示せず）を吊り上げ部材４のアイ４０または代替接続手段に接続することによって、クレーンのホイストケーブルに接続される。次に、連結ツール１に連結された基礎杭２０は、クレーンを用いてその全体を吊り上げることによって引き起こされる。ここで、支持構造２は、角度４５が９０度に減少するまで、言い換えると支持構造２の平面２９が吊り上げ部材４の平面４９に対して略垂直に延びるまで、任意選択的に吊り上げ部材４に対して旋回することができる。このポジションでは、連結ツール１に連結された基礎杭２０は、クレーンを用いて、例えば基礎杭２０を海底に下降する必要がある所望のポジションへ吊り下げられる。所望のポジションでは、連結ツール１を基礎杭２０から切り離すために、クランプ部材６は続いてビーム（２ａ、２ｂ）に沿って、クランプポジションＢから空きポジションＡまで半径方向内側にスライドされる。基礎杭２０の引き起こしの間、基礎杭２０は、必要に応じて、支持部材９および／または支持構造２５によってさらに支持できる。

本発明の別の実施形態が図１２から図１６に示される。図１２から図１６の参照符号が図１から図６と同じである限り、そうした参照符号を用いて同じ要素が指定される。図１２によれば、洋上風力タービンの基礎杭２０を外側端部２００においてジャッキアッププラットフォームの作業デッキ５１から引き起こすためのデバイス１５０が図示されている。図示される実施形態では、複数の基礎杭２０が、水平ポジションで作業デッキ５１上に配置されている。

図１２の詳細図によれば、図示されるデバイス１５０は支持ビーム５２を備えており、支持ビーム５２は、支持面５１に対して略平行に（それによって略水平に）延び、かつ作業デッキ５１に垂直に延びる軸線７０周りでの回転のために支持点５３において支持面５１に接続される。支持ビーム５２は、可能な限り低い重量で十分な強度および剛性を得るために、格子構造として具現化されている。図示される実施形態では、支持ビーム５２は、当該支持ビームが実質的に連結ツール１のみを担持することができるように寸法決めされている。

この連結ツール１は、すでに上で詳細に説明したが、この実施形態では連結ツール１のフレーム７２に係合するヒンジを用いて、垂直軸線７１周りでの回転のために支持ビーム５２の自由外側端部に接続されている。図１５に明瞭に示されるように、連結ツール１は、支持ビーム５２の長手方向７３における並進移動のために、支持ビームにさらに接続されている。

図１５にさらに図示されるように、支持ビーム５２は、引き起こされる基礎杭２０が支持ビーム５２上に配置される連結ツール１の到達範囲内に置かれる様式で、作業デッキ５１に垂直に延びる（鉛直）軸線７０周りにおいて支持点５３のヒンジ７４周りで回転することができる。支持ビーム５２および連結ツール１をそれぞれの軸線（７０、７１）周りで回転させ、かつまた支持ビーム５２の到達範囲内に位置決めされる基礎杭２０の長手方向２１において支持面５１に対して支持ビーム５２に沿って連結ツール１を並進移動させることによって、連結ツール１は、連結ツール１が基礎杭２０の外側端部２００を空いたままにする空きポジションから、基礎杭２０の外側端部２００が連結ツール１に係合される連結ポジションへ移動することができる。利用可能な係合方法はすでに上述している。

作業デッキ５１に対する連結ツール１および／または支持ビーム５２の回転は、任意の公知の方法で行うことができる。支持ビーム５２の場合、これは例えば支持ビーム５２と支持点５３との間に延在する油圧ピストンシリンダ７５を用いて行うことができる。

任意選択的に、支持点５３を作業デッキ５１に対して移動可能にすることができる。そうした実施形態では、デバイス１５０は、作業デッキ５１または他の支持面上に存在する基礎杭２０または他の管状要素まで移動することができる。これによって、基礎杭２０または他の管状要素の不必要な変位が防止される。

当然のことながら、上述の実施形態は、例えば、油圧式動力源および電力源ならびにそれらのための供給導管などの周辺機器を設ける必要がある。この周辺機器についてはさらに詳細には説明しない。

詳細に上述された本発明のデバイスの実施形態を用いることで、公知の方法を用いて実現可能な条件よりも悪い気象条件で、管状物体、特に風力タービンの基礎杭および／または設置済みの基礎上に配置される風力タービンタワーを、浮遊船舶から地面、特に水の底に配置することができる。これによって、管状物体が損傷するリスクが減少する。このデバイスはまた、比較的大きな寸法を有する管状要素を操作することを可能にし、異なる寸法に対応することができる。

１ 連結ツール
２ 支持構造
４ 吊り上げ部材
５ 回転軸線
６ クランプ部材
７ 油圧ピストンシリンダ
８ 半径方向
９ 支持部材
２０ａ 内壁部分
２０ｂ 外壁部分
２１ 基礎杭の長手方向
２２ 開口部
２３ 基礎杭の外周の一部
２４ 油圧ピストンシリンダ
２５ 支持構造
２６ 衝撃吸収要素
２９ 支持構造の平面
４０ アイ
４５ 角度
４９ 吊り上げ部材の平面
５０ デバイス
５１ 作業デッキ
５１ａ 作業デッキの縁部
５１ 支持面
５１ａ 垂直側壁
５２ａ、５２ｂ 支持ビーム
５３ａ、５３ｂ 支持点
５５ 水平軸線
５６ 中間距離
５７ 衝撃吸収要素
７０ 鉛直軸線
７１ 垂直軸線
７２ 連結ツールのフレーム
７３ 支持ビームの長手方向
７４ ヒンジ
７５ 油圧ピストンシリンダ
９２ 支持部材のピン
１５０ デバイス
１５２ ハウジング
２００ 基礎杭の外側端部

Claims (19)

1. 長手方向を有する管状要素を前記管状要素の外側端部において支持面から引き起こすためのデバイスであって、
   前記デバイスは、前記管状要素の前記外側端部の壁部分に連結するよう構成された連結ツールのための支持ビームを備えており、
   前記支持ビームは、引き起こされる前記管状要素が使用中に前記支持ビームの到達範囲内に存在するように、前記支持面に対して略平行に延びかつ支持点において前記支持面に接続されており、
   前記連結ツールが、前記支持ビームによって空きポジションから前記管状要素の外側端部が前記連結ツールに係合される連結ポジションまで前記支持面に対して変位可能なように、前記支持ビームは前記連結ツールを案内し、
   前記デバイスは、前記支持面によって支持されるクレーンなどの吊り上げ手段をさらに備えており、
   前記連結ツールは、前記管状要素の引き起こしのために前記吊り上げ手段への接続のための吊り上げ部材を備えることを特徴とするデバイス。
2. 前記支持面に垂直に延びる回転軸線を中心として、前記支持ビームは前記支持点周りで回転可能でありかつ前記連結ツールは前記支持ビーム周りで回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記連結ツールは、前記支持ビームに沿って並進移動できることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデバイス。
4. 前記デバイスは、２つの支持ビームを備えており、２つの前記支持ビームは、前記支持面に略平行に延び、前記支持点において前記支持面に接続されており、かつ引き起こされる管状要素が前記支持ビーム間において前記支持ビームに対して平行に位置決めできるように互いから所定の中間距離をおいて配置されており、
   前記支持ビームは前記連結ツールを案内し、
   前記連結ツールは、前記空きポジションから前記連結ポジションへ、前記支持ビーム間に位置決めされた管状要素の長手方向において、前記支持面に対して並進移動することができることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記支持ビームは、前記支持ビーム間に位置決めされる管状要素の長手方向における並進移動のために、前記支持点に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
6. 前記支持ビームは、前記支持点に固定状態で接続されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のデバイス。
7. 前記連結ツールは、前記支持ビームに固定状態で接続されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のデバイス。
8. 前記連結ツールおよび／または前記支持ビームは、前記連結ツールおよび／または前記支持ビームと前記支持面との間に延在する油圧ピストンシリンダを用いて、前記支持面に対して並進移動可能であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 前記支持ビームは、格子構造を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記支持ビームは、実質的に前記連結ツールのみを担持するよう構成されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記連結ツールは、
    相互に連結されるビームからなる十字形状の支持構造と；
    クレーンなどの吊り上げ手段への接続のために、前記支持構造に旋回可能に接続される吊り上げ部材と；
    空きポジションからクランプポジションへ前記ビームに沿ってスライド可能なクランプ部材であって、前記クランプポジションでは、前記ビームは前記管状要素の前記長手方向の略横方向に延在する、クランプ部材と；
    を備えており、
    前記クランプ部材は、前記管状要素の中空の外側端部の内壁部分に連結するために、前記空きポジションから、前記空きポジションよりも前記支持構造の前記十字形状の中心からさらに離れて位置するクランプポジションへスライド可能であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記支持面は、浮遊船舶の作業デッキを含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記管状要素は、風力タービンの基礎杭であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 長手方向を有する管状要素を外側端部において支持面から引き起こすための方法であって、
    － 前記支持面に略平行に延びかつ支持点において前記支持面に接続される支持ビームの到達範囲内で、引き起こされる前記管状要素を前記支持面に平行に位置決めするステップと、
    － 前記管状要素の外側端部の壁部分に連結するよう構成された連結ツールを、前記支持ビームの案内の下で前記支持面に対して変位させるステップであって、前記連結ツールは、空きポジションから連結ポジションへ変位される、ステップと、
    － 連結を目的として、前記連結ツールに前記管状要素の外側端部を係合するステップと、
    引き起こしを目的として、吊り上げ手段を用いて、前記連結ツールに連結された前記管状要素の外側端部とともに前記連結ツールを持ち上げるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
15. 前記支持面に垂直に延びる回転軸線を中心として、前記支持ビームは前記支持点周りで回転しかつ前記連結ツールは前記支持ビーム周りで回転することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記連結ツールは、前記支持ビームに沿って並進移動されることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の方法。
17. デバイスが２つの支持ビームを備えており、２つの前記支持ビームは、前記支持面に略平行に延び、支持点において前記支持面に接続されており、かつ、引き起こされる前記管状要素が前記支持ビーム間において前記支持ビームに平行に位置決めできるように、互いから所定の中間距離をおいて配置されており、
    前記支持ビームは、前記連結ツールを案内し、かつ、
    前記連結ツールは、前記支持ビーム間に位置決めされる前記管状要素の長手方向において、前記空きポジションから前記連結ポジションへ、前記支持面に対して並進移動されることを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
18. デバイスに連結される前記管状要素を、所望のポジションに吊り上げるステップと、
    前記連結ツールを前記管状要素の外側端部から切り離すステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のデバイスと、前記デバイスに連結される管状要素と、の組立体。

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