JP-2026514688-A - 基礎杭位置決めシステム

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Abstract

本発明は、好ましくは海中の水中地層に杭を設置するための基礎杭設置システムで使用するための基礎杭位置決めシステムであって、－基礎杭を中心長手方向杭軸の周りで回転させるための作動システムであって、係合要素であって、杭の外面に接触し、且つ係合要素と杭の外面との間の摩擦接触によって杭を中心長手方向杭軸の周りで回転させるための係合要素を含む作動システムを含み、係合要素は、杭の外面に接触するための回転部材を含み、回転部材は、杭を中心長手方向杭軸の周りで回転させ、且つ第１の軸の周りでの回転部材の回転を可能にするために、運動の自由度において制約され、それにより、中心長手方向杭軸に沿った係合要素と基礎杭との相対運動は、回転部材が杭の外面に接触している間の回転部材と杭の外面との間の転動運動によって可能にされる、基礎杭位置決めシステムに関する。【選択図】図４

Inventors

ブラウワー，ウィリブロルデュスアデルベルテュスマリア

Assignees

アイキューアイピーホールディングビー．ブイ．

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20240404
Priority Date: 20230414

Claims (17)

水中地層に杭を設置するための基礎杭設置システムで使用するための杭位置決めシステム（１）であって、－前記基礎杭（２０）を中心長手方向杭軸の周りで回転させるための作動システム（１５）であって、係合要素（１７）であって、前記杭の外面（２２）に接触し、且つ前記係合要素と前記杭の前記外面との間の摩擦接触によって前記杭を前記中心長手方向杭軸（２）の周りで回転させるための係合要素（１７）を含む作動システム（１５）を含み、前記係合要素（１７）は、前記杭の前記外面（２２）に接触するための回転部材（２８）を含み、前記回転部材（２８）は、前記杭を前記中心長手方向杭軸（２）の周りで回転させ、且つ第１の軸（３２）の周りでの前記回転部材（２８）の回転を可能にするために、運動の自由度において制約され、それにより、前記中心長手方向杭軸に沿った前記係合要素と前記基礎杭との相対運動は、前記回転部材が前記杭の前記外面と接触している間の前記回転部材（２８）と前記杭の前記外面との間の転動運動によって可能にされる、杭位置決めシステム（１）。
前記回転部材（２８）は、ローラ、ホイール及び任意の適切な回転構成要素の１つ又は複数を含む、請求項１に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記係合要素は、複数の回転部材を含む、請求項１又は２に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記係合要素は、駆動輪（２９）を含み、前記複数の回転部材は、前記駆動輪のトレッドに配置される、請求項３に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記駆動輪は、駆動輪回転軸（３１）に沿って離間された２つ以上のトレッドを含み、前記複数の回転部材の少なくとも２つは、前記駆動輪回転軸に沿って見たときに互い違いに配置される、請求項４に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記駆動輪回転軸は、前記基礎杭の前記中心長手方向軸に平行である、請求項１～５のいずれか一項に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記係合要素（１７）は、前記複数の回転部材を回転可能に支持するための支持構造体を含む、請求項３～６のいずれか一項に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記複数の回転部材は、前記駆動輪回転軸（３１）に垂直に延びる回転軸（３２）をそれぞれ有する、請求項３～７のいずれか一項に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記複数の回転部材は、エラストマー材料を含む、請求項３～８のいずれか一項に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記係合要素は、前記係合要素と前記杭の前記外面との間の接触領域を画定し、前記接触領域は、線接触又は面接触を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の基礎杭位置決めシステム。
アーム支持構造体（７）に枢動可能に接続される接続部（５）を有するアーム部材（３）と、前記アーム部材（３）を枢動させるように構成されたアーム駆動システム（９）とを含み、前記係合要素は、前記接続部の反対側の前記アーム部材の自由端に配置され、前記アーム部材は、前記作動システムが前記杭に係合する伸長位置と後退位置との間で枢動可能である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記アーム部材（３）の前記接続部（５）及び前記アーム駆動システム（９）の前記自由端（１１）は、互いに距離をおいて位置決めされる、請求項１１に記載の基礎杭位置決めシステム。
前記係合要素（１７）が前記杭（２０）の前記外面（２２）と係合されると、前記アーム駆動システム（９）は、前記係合要素（１７）が前記杭（２０）の前記外面（２２）と常に接触するように、前記アーム部材を前記伸張位置に向かって押す、請求項１１又は１２に記載の基礎杭位置決めシステム。
基礎杭を、前記基礎杭（２０）を好ましくは海中の地面に設置する間、直立位置に維持するためのリング状要素を含む杭保持装置であって、請求項１～１３のいずれか一項に記載の杭位置決めシステムを含む杭保持装置。
好ましくは海中の地面に杭を設置する方法であって、ａ）請求項１～１３のいずれか一項に記載の杭位置決めシステムを提供するステップと、ｂ）基礎杭（２０）を実質的に直立した位置で提供するステップと、ｃ）前記基礎杭（２０）の下部が水中地層と接触するように、前記基礎杭（２０）を下降させるステップと、ｄ）前記杭がその直立位置に維持されるように、前記基礎杭（２０）の前記外面（２２）に前記係合要素（１７）を接続するステップと、ｅ）前記係合要素（１７）により、前記杭を前記中心長手方向杭軸の周りで回転させるステップと、ｆ）前記基礎杭を前記水中地層に打ち込むステップとを含む方法。
ステップｄ）及びｅ）は、繰り返し実施される、請求項１５に記載の水中地層に杭を設置する方法。
前記中心長手方向杭軸の周りでの前記杭の回転を阻止するステップを更に含む、請求項１５又は１６に記載の地面に杭を設置する方法。

Description

本発明は、水中地層に杭を設置するための基礎杭設置システムで使用するための基礎杭位置決めシステム、基礎杭を、基礎杭を地面に設置する間、直立位置に維持するための杭保持装置及び好ましくは海中位置における地面に杭を設置する方法に関する。本発明は、限定されないが、海中用途のため及び洋上風力タービンの建設に伴って地面に杭を設置するために特に使用される。典型的には、杭位置決めシステムは、杭が地面に打ち込まれている間、杭を直立位置に維持するための複数の異なるアセンブリを含む。これらのタイプのアセンブリは、通常、いわゆる騒音軽減システム又は杭グリッパの内部に見出され得、それにより、杭が地面に打ち込まれている間、少なくとも杭の頂部は、その直立位置に維持される。しかしながら、これらのアセンブリは、互いに一定の距離をおいて設けられた複数のローラを含むにすぎず、複数の受動ローラは、杭の外壁に対して受動的に作用し、ローラは、水平軸の周りを回転する。国際公開第２０１２／１７７１３１Ａ１号パンフレットは、騒音軽減スクリーン内に収容された水中杭などの第１の細長い管状要素と第２の細長い管状要素とを、第１及び第２の要素の両方が延在する軸に沿った共通の中心長手方向軸でセンタリングするためのアセンブリを説明しており、センタリングシステムは、センタリングシステムを第１及び第２の管状要素の一方と固定的に結合するための第１の結合手段と、他方の管状要素を中心軸にセンタリングするために他方の管状要素に係合するための第２の結合手段とを備える。更に、韓国特許第１０２１８９３４７Ｂ１号明細書は、ローラ支持体に取り付けられた２つのローラを含む複数の調整把持ユニットを有する杭グリッパについて説明している。ローラ支持体は、静止しているが、ローラは、垂直構成で提供され、これは、一方が他方の上に並列構成であることを意味する。ローラ支持体は、スライドアームに接続される。複数の支持ローラ及びローラ支持体は、スライドアームの水平軸に対して回転可能であるように構成され、それにより杭の建設中に杭を様々な方向及び様々な角度に傾けることができるように杭の位置を正確に案内する。更に、当技術分野では、杭を地面に打ち込む前に杭を回転させる必要があることが知られている。これは、通常、クレーンに接続された持ち上げ及び／又は上下動ツールを使用して行われる。特に浮遊船の場合、そのような操作を実行するために、非常に熟練したクレーンオペレータの存在も必要であり、それに応じて船自体の動きを補償する必要がある。基礎杭は、例えば、そのケーブルアパーチャ又は開口部を風力発電所内の多数の杭内で中央動作ユニットに対して位置合わせするように回転される必要があり、それにより、基礎杭の設置及び見込み操作を容易にするために、電源ケーブル及び他の接続機器のための前記開口部の良好な位置決めを可能にする。欧州特許第３７６２５５０Ｂ１号明細書は、設置中に杭の直立位置を維持するために回転式アクチュエータを使用するシステムを説明している。回転式アクチュエータは、杭に回転力を加えることによって杭の位置を調整するために使用される。次に、回転式アクチュエータは、杭の直立位置を維持するために必要な調整を行う。本システムは、陸上及び海中の杭設置の両方に使用され得る。水中地層に設置された基礎杭の概略側面図である。基礎杭設置システムの概略側面図である。本発明による基礎杭位置決めシステムを含む杭グリッパ装置の上面図である。本発明による基礎杭位置決めシステムの斜視図である。図４の基礎杭位置決めシステムの詳細の異なる図である。図４の基礎杭位置決めシステムの詳細の異なる図である。図４の基礎杭位置決めシステムの詳細の異なる図である。本発明による基礎杭位置決めシステムの第２の実施形態の詳細の上面図である。図１は、水中地層３６に設置された基礎杭２０の概略側面図である。基礎杭２０は、長手方向軸２を有する。基礎杭２０は、垂直に設置される。基礎杭２０は、杭壁外面２２を有する円筒形状を有する。杭壁には、開口部３４が設けられる。開口部３４は、水域４の下の地層３６に近接して設けられる。開口部３４は、基礎杭２０の内部へのアクセスを可能にする。電源ケーブル３５は、開口部３４を通して設けられ得、基礎杭２０の内部に延びるように設けられる。電源ケーブル３５は、地層３６に挿入することができるように開口部３４を出る。電源ケーブル３５は、基礎杭２０によって支持された風力タービン（図示せず）によって生成された電力を輸送するように構成される。図１は、開口部３４が、基礎杭２０の内部への電源ケーブル３５のアクセスを容易にするように位置決めされ得る点で本発明の利点を例示する。電源ケーブル３５に対して開口部３４を位置決めするために、基礎杭２０は、その長手方向軸２を中心に回転される。図２は、基礎杭設置システム３７の概略側面図である。基礎杭設置システム３７は、容器３９を含む。容器３９又は一般に杭設置システム３７は、基礎杭２０をホイストライン４３から吊り下げるためのクレーンシステム（図示せず）を備える。容器３９は、外側に延びる支持構造体７を有する。支持構造体７の自由端には、いわゆる杭グリッパ４０が設けられる。具体化された杭グリッパ４０は、基礎杭２０の周りに延びる。杭グリッパ４０は、基礎杭２０の杭外面２２に接触して、基礎杭２０の垂直姿勢を維持する。図３は、本発明による基礎杭位置決めシステム１を含む杭グリッパ装置４０の上面図である。この場合、杭グリッパ装置４０は、基礎杭２０を杭グリッパ装置４０内に拘束するための３つの基礎杭位置決めシステム１を有する。したがって、杭位置決めシステム１は、杭グリッパ装置４０の円周４１に沿って分散される。杭位置決めシステム１は、杭グリッパ装置４０の円周４１に沿って均等に分散される。基礎杭位置決めシステム１は、アーム部材３を含む。この場合、各基礎杭位置決めシステム１は、アーム部材３を含む。アーム部材は、接続部５を有する。接続部５は、支持構造体７に接続される。支持構造体７は、杭グリッパ装置４０を保持し、接続部５は、杭グリッパ装置４０の円周４１に枢動可能に接続される。基礎杭位置決めシステム１は、アーム駆動システム９を含む。駆動システム９は、アーム部材３を枢動させるように構成される。係合要素１７は、接続部５に対向するアーム部材３の自由端１１に配置される。アーム部材３の接続部５及びアーム駆動システム９の自由端１１は、互いに距離をおいて位置決めされる。アーム部材３は、図示のような伸長位置と格納位置との間で枢動可能である。アーム部材３の伸長位置では、作動システム１５は、杭に係合する。作動システム１５は、杭を係合要素１７と係合する。したがって、係合要素１７は、杭壁の外面２２に接触する。係合要素１７が杭２０の外面２２と係合すると、アーム駆動システム９は、係合要素１７が杭２０の外面２２と常に接触するように、アーム部材３を伸長位置に向かって押す。したがって、アーム部材３の伸長位置では、係合要素１７は、基礎杭２０との接触を維持する。この場合、杭グリッパ装置４０は、リング状要素の形態をとる。杭グリッパ装置４０は、一般に、杭保持装置又はシステムの一部である。杭保持装置は、本発明による杭位置決めシステムを含む。杭保持装置は、基礎杭２０を地面に設置する間、基礎杭２０を直立位置に維持する。アーム駆動システム９は、具体化されるように、アーム部材３の自由端１１から最も離れた端部において、具体化される杭グリッパ装置４０の外周部の外側に突出する支持構造体に接続される。外周円周又は円周の外側に突出するこの支持構体は、アーム駆動システム９によってアーム部材３を駆動することを容易にすると同時に、鋼を節約し、したがって重量及びコストを節約する、直径を小さくしたコンパクトなグリッパ装置の使用を可能にする。支持構造体は、非対称形態を有し、アーム駆動システム９は、効率的に動作するために、アーム部材３によって必要に応じて伸長及び収縮することができる。関連する支持構造体がいわゆる騒音軽減システム（図示せず）である場合、支持構造体は、いわゆる騒音軽減システムの内壁であり得、それにより、内壁は、アーム駆動システムのための接続点を含み、移動可能及び／又は蝶番式に容易に接続され得、それに応じて前記アーム駆動システム９が水平平面に沿って移動し、且つ伸長及び収縮することを可能にし得ることに留意されたい。図４は、本発明による基礎杭位置決めシステム１の斜視図である。基礎杭位置決めシステム１は、作動システム１５を含む。作動システム１５は、基礎杭２０を中央長手方向杭軸の周りで回転させるように構成される。したがって、作動システム１５は、図１に示すように、開口部３４と電源ケーブル３５とを位置合わせすることができる。基礎杭２０を回転させるために、作動システム１５は、係合要素１７を含む。係合要素１７は、杭の外面２２に接触して、基礎杭を中心長手方向杭軸２の周りで回転させる。係合要素１７は、係合要素１７と杭２０の外面との間の摩擦接触によって基礎杭２０に接触する。係合要素１７は、回転部材２８を含む。係合要素１７は、回転部材２８を介して基礎杭２０に接触する。係合要素１７は、回転部材２８のみを介して基礎杭２０に接触する。回転部材２８は、運動の自由度において制約される。回転部材２８は、中心長手方向杭軸２に沿った係合要素１７と基礎杭２０との相対運動が可能になるように、杭２０を中心長手方向杭軸２の周りで回転させ、且つ第１の軸３２の周りでの回転部材２８の回転を可能にするために、運動の自由度において制約される。相対運動は、回転部材が杭の外面に接触している間の回転部材２８と杭の外面２２との間の転動運動によって可能にされる。係合要素１７は、駆動輪２９を含む。駆動輪２９は、いずれかの回転方向において駆動輪２９に回転運動を提供する駆動モータ３８によって駆動される。駆動モータ３８は、係合位置にあるとき、駆動輪２９、したがって杭２０を、その垂直軸又は長手方向軸２を中心に制御可能に回転させるように提供される。駆動輪回転軸３１は、基礎杭２０の中心長手方向軸２に平行である。駆動輪２９は、回転運動を基礎杭２０に伝達する。複数の回転部材２８は、駆動輪２９の外周に配置される。車輪用語では、回転部材２８は、駆動輪の想像上のトレッドを形成する。別の言い方をすれば、回転部材２８は、接触経路の活性部分、滑走面、タイヤ接触パッチ又は駆動輪２９の外部摩擦面を構成する。任意の車輪と同様に、駆動輪２９は、前進方向及び後退方向の両方に動くことができるように回転可能に支持される。回転部材２８と杭２０の外面２２との間に摩擦接触を提供するために、複数の回転部材２８は、エラストマー材料を含む。弾性又はゴム状の特性を示す任意の材料であり得るエラストマー材料を有することにより、杭２０の外壁又は外面は、損傷されず、したがって係合要素１７が杭の外面２２に非損傷的に接触することを可能にする。回転部材２８自体は、基礎杭２０の中心長手方向軸２に垂直に回転するように配置される。係合要素１７は、係合要素１７と杭の外面２２との間の接触領域を画定する。接触領域は、線接触若しくは表面接触又は更に点接触を含む。図５ａ～図５ｃは、図４の基礎杭位置決めシステム１の詳細の異なる図、すなわち斜視図、上面図及び断面側面図であり、詳細は、係合要素１７である。回転部材２８は、駆動輪２９に車輪形状を提供するように成形されたローラを含む。具体化されたローラは、長楕球体であるアメリカンフットボールのような形状であるが、当業者は、実質的に円筒形などの任意の他の適切な形状も使用できることを理解するであろう。係合要素１７は、複数の回転部材２８を含む。回転部材２８は、駆動輪２９の外周に沿って分散されて、杭２０を回転させながら係合要素１７と杭２０の外面２２との間に