JP5925323B2 - 風力発電プラントのロータ取り付け方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロータブレードの吊上げおよびハンドリング用の吊ビームに関し、ロータブレードをハンドリングするため、吊ビームおよびロータブレードを備えるハンドリング装置に関する。本発明は、また、吊ビームを搬送する搬送装置に関し、ロータブレードの装着方法に関し、ロータの装着方法に関し、ロータブレードの取り外し方法に関し、およびロータブレードの交換方法に関する。

風力発電装置は、昔から知られており、通常のタイプは、図１にも示すように、水平軸風力発電装置と称されている。水平軸風力発電装置ないし水平軸ロータを備える風力発電内は、水平ロータ軸を意味し、鉛直ロータ軸タイプと相違している。ロータ軸が正確に水平な配向であるかは重要ではなく、その目的は、装置の基本形式を示すことだけにすぎない。現在、通常の水平軸風力発電装置は、三つのロータブレードを有し、それに焦点を当てて本発明を後述するが、本発明はそれに限定されるものではない。後述する詳細な説明が、三つのロータブレードを有する水平軸ロータの関連においてのみ以下意味をなす限り、三つのロータブレードを有するロータを含むものと対応して前提とすべきである。

風力発電装置の建設のためには、通常、複数のロータブレードを有するロータを、風力発電装置の建設位置の地面上で予め組立てる、すなわち、ロータハブに複数のロータブレードを固定しておく。このように予め組み立てられたロータは、地面から吊り上げられ、特に、ロータに装着される複数のロータタブレードと一緒に吊り上げられ、マストないしタワー上にロータなしで既に取り付けられたナセルに、固定される。

風力発電装置の大型化に伴い、それに適合するロータブレードもより長くなり、取り付けが益々難しくなっている。かくして、例えば、“Enercon E126 風力発電装置”のロータは、直径126mである。このサイズを有するロータのハンドリングは難しく、特に、必要なクレーンに関して高い要求がある。さらに、そのようなロータは、その幾何学的寸法が巨大であるばかりでなく、重量も巨大となる。また、そのような現代の大型風力発電装置の場合、タワーは非常に高く、特に、建設後の軸高さが非常に高い。かくして、“Enercon E126”型の風力発電装置は、130m超の軸高さを有し、これはセーリングスクール船“Gorch Fock”の高さの三倍に匹敵する。

特に、装着されるべき部品の高さに応じた吊り上げが必要であり、その荷重は必要なクレーンとそのコストを実質的に決定する。また、数メータの高さの追加が、しばしば、別の高さのクラスに属するクレーンを要求する。このため、“E126”のような大型現代発電装置の建設に使用されるクレーンは、トラック搭載用クレーンとして利用可能な最も大型のカテゴリに属している。

EP 2 003 333 A1 DE 10 2008 033 857 A1 DE 20 2010 003 033 U1 DE 201 09 835 U1 DE 103 05 543 C5

ロータブレードが、ナセルに既に装着されているロータハブの所定位置に個別に装着される場合、吊り上げ重量は、ロータブレード一つ分で済む。このため、例えば、ロータブレードは、適切に配向されたロータハブに下から垂直方向に装着可能である。三つのロータブレードの場合、しかしながら、残りの二つのロータブレード用の残りの二つの装着位置は高位置にある。よって、残りの二つのロータブレードを装着するためには、各ロータハブを所定の高さまで、すなわち、ロータ軸よりも高く吊り上げたり、或いは、ロータハブを回転させる必要がある。しかしながら、ロータブレードと共にそれが装着されたロータハブを回転させるためには、回転駆動時、既に装着されたロータブレードを吊り上げるため所定の大きな力が必要である。基本的に、このような回転は、発電機をモータモードで駆動することによって実現できる。しかしながら、このためには、発電機の適切な装着が、建設時のこの初期段階から必要となってしまう。発電機の適切な装着には、発電機がモータモードで電力を得るため、発電機を(後にエネルギを供給すべき)電力網に接続することが含まれている。また、発電機には、その特別な仕事と適切な制御のため、適切な電力が供給される必要がある。

一般的な技術水準は、EP 2 003 333 A1, DE 10 2008 033 857 A1, DE 20 2010 003 033 U1, DE 201 09 835 U1およびDE 103 05 543 C5に開示されている。

よって、本発明の目的は、上記問題の少なくとも一つ、特に、上記問題の全部又は一部を解決することである。特に、本発明は、ロータの装着を改善する解決手段を提供すべきものとしており、さらに場合によりロータブレードの取り外し及び交換方法を改善する解決手段を提供すべきも、目的とする。本発明は、少なくとも、いずれか一つの解決手段の提供を目的とする。

本発明によれば、請求項１の吊ビームが提供される。なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
第1の視点の吊ビームは、風力発電装置のロータブレードを吊り上げおよびハンドリングするための吊ビームであって、前記吊ビームをクレーンに繋ぐクレーン係留手段と、前記吊ビームを前記ロータブレードに繋ぐ少なくとも一つのブレード係留手段と、前記吊ビームによって支持されるロータブレードを、前記ロータブレードの長軸周りに回転可能に支持する長軸周り旋回手段、及び、前記吊ビームによって支持されるロータブレードを、前記長軸と交差する横軸周りに回転可能に支持する横軸周り旋回手段と、前記クレーンに接続される上保持枠部及び前記ロータブレードに接続される下保持枠部と、を備え、前記横軸周り旋回手段は、前記下保持枠部の前記上保持枠部に対する旋回を実行させるよう構成される。このような吊ビームは、ロータブレードの吊り上げおよびハンドリング用に提供される。吊ビームは、吊ビームと一緒にクレーンに取り付けられる、特に、それから懸架される、クレーン係留手段を備えている。さらに、吊ビームと共に、ロータブレードに取り付けられる（逆も同じ）、少なくとも一つのブレード係留手段が提供される。吊ビームは長軸周り旋回手段も有し、長軸周り旋回手段によって、吊ビームに支持されたロータブレードは、ロータブレード長軸周りに旋回されることができる。特に、長軸周り旋回手段を有する吊りビームは、例えば、ロータブレードを水平方向に保持し、さらに、水平なロータブレード軸周りに水平位置において回転ないし旋回させるよう、構成される。
第2の視点において、風力発電装置のロータブレードをハンドリングするハンドリング構造は、前記ロータブレードを吊り上げおよびハンドリングする第1の視点の吊ビームと、前記吊ビームに接続を介して取り付けられるロータブレードと、前記ロータブレードと前記吊ビーム間の接続を解除する解除装置と、を備え、前記ロータブレードは、少なくとも一つのボルトを介して前記吊ビームに接続され、特に、前記吊ビームが少なくとも一つのループないしアイを有し、前記ボルトが前記ループないしアイを通過して接続され、前記解除装置は、前記ボルトを、特に、各前記ループないしアイから引き抜いて前記接続を解除する引抜手段を有する。
第3の視点において、第1の視点の吊ビームを搬送する搬送装置は、前記吊ビームに適合する受け部を具備する搬送フレームを有し、前記受け部は、前記下保持枠部を受ける保持枠受け手段と、及びアクチュエータ又は前記長軸周り旋回手段の前記アクチュエータを受けるアクチュエータ受け手段と、を備える。
第４の視点において、ロータハブと複数の特に三つのロータブレードを含む水平軸ロータを有する風力発電装置のロータブレードの装着方法は、装着されているロータハブを第1の装着位置に配向する工程と、第1のロータブレードをクレーンおよび吊ビームを用いて吊り上げる工程と、前記第1のロータブレードを実質的に水平な配向に配置して、前記第1の装着位置にある前記ロータハブに固定する工程と、前記ロータハブが回転して、第2のロータブレードが前記ロータハブに水平な配向において装着可能な第2の装着位置に至るよう、第1のロータブレードを前記吊ビームを用いて下降させる工程と、前記第2の装着位置で前記ロータハブをロックし、前記第1のロータブレードから前記吊ビームを外す工程と、を備える。
第５の視点において、ロータハブと複数の、特に三つの、ロータブレードを備える水平軸ロータを風力発電装置又は建設される風力発電装置のナセルに装着する装着方法は、前記ロータハブを前記ナセルに装着する工程と、続いて、前記方法により、前記複数のロータブレードを前記ロータハブに装着する工程と、を備える。
第６の視点において、ロータハブと複数の特に三つのロータブレードを含む水平軸ロータを有する風力発電装置のロータブレードの取り外し方法は、前記ロータブレード装着方法とは適宜逆の順序で、取り外し操作が実行される。
第７の視点において、ロータハブと複数の特に三つのロータブレードを含む水平軸ロータを有する風力発電装置のロータブレードの交換方法は、複数のロータブレードを前記方法にしたがって装着し、及び／又は、事前に既に装着された交換対象である複数のロータブレードを先ず、特に前記方法にしたがって、取り外す。

追加して又は選択的に、前記長軸と交差（quer）する横軸周りに、吊ビームに保持されたロータブレードを回転させる横軸周り旋回手段が設けられる。この場合、横軸を前記長軸に対して正確に90度で配置することは重要ではなく、特に前記長軸が変化（verandern）するよう特に上下動するよう、ロータブレードが横軸周り旋回手段によって旋回運動できればよい。
好ましい形態を下記に示す。
（形態１）前記長軸周り旋回手段は、前記ロータブレードを能動的に旋回するアクチュエータを有し、及び／又は、
前記横軸周り旋回手段は、受動的な旋回用に設けられ、且つ前記吊ビームを少なくとも互いに異なる二つの旋回位置で前記吊ビームを固定する、ブレーキ手段及び／又は固定手段を有する。
（形態２）前記クレーンに接続される上保持枠部と、前記ロータブレードに接続される下保持枠部とがあり、
前記横軸周り旋回手段は、前記下保持枠部の前記上保持枠部に対する旋回を実行させること、特に、対応する旋回軸を有し、
任意的に、下保持枠部の前記上保持枠部に対する旋回位置を固定する固定ディスクを有する。
（形態３）三つのブレード係留手段が設けられ、各前記ブレード係留手段は、ロータブレードを解除可能に繋ぐ保持ループを有し、及び／又は、前記長軸周り旋回手段は、前記ブレード係留手段の一つ又はその一部を昇降させるリニアアクチュエータ、特に、液圧式シリンダを、有し、
前記リニアアクチュエータは、特に、対応する前記ブレード係留手段の保持ループ又は前記保持ループと、下保持枠部又は前記下保持枠部との間に配置される。
（形態４）前記クレーン係留手段は、前記クレーンから吊ビームを懸架する少なくとも一つの懸架部、特に、リング、アイ又はシャックルを有する。
（形態５）前記ロータブレードは空力学的ブレード表面と内部空間を有し、
前記ブレード表面は、ブレード係留手段又は前記吊ビームのブレード係留手段の一部が通過する少なくとも一つの開口を有し、
前記内部空間は、前記吊ビームの前記ブレード係留手段を係留する少なくとも一つの固定部を備える、
（形態６）前記吊ビームが用いられるハンドリング構造。
（形態７）前記第2のロータブレードを前記クレーンおよび前記吊ビームを用いて吊り上げる工程と、
前記第2のロータブレードを実質的に水平な配向に配置して、前記第2の装着位置にある前記ロータハブに固定する工程と、
前記第2のロータブレードから前記吊ビームを外す工程と、
をさらに備える。
（形態８）前記第1のロータブレードから前記吊ビームが取り外された後、前記ロータハブは、垂直な軸周りに１８０度回転させられる。
（形態９）第3のロータブレード用に提供される固定位置で、バラストアームを、特にフランジ接続により、前記ロータハブに装着する工程と、
前記ロータハブが回転して、第3のロータブレードが前記ロータハブに水平な配向において装着可能な第3の装着位置に至るよう、前記バラストアームを下降させる工程と、
前記第3の装着位置で前記ロータハブをロックする工程と、
前記バラストアームを除去する工程と、
前記第3のロータブレードを装着する工程と、
を備える。
（形態１０）前記吊ビームによって吊り上げられる各前記ロータブレードは、装着作業中、風の抵抗が可及的に小さくなるよう、ロータブレード長軸周りに前記吊ビームによって回転させられる。
（形態１１）前記吊ビーム及び／又は前記ハンドリング構造が用いられる方法。

長軸周り旋回手段および横軸周り旋回手段は、ロータブレードが異なる二つの旋回運動をするよう設けられ、二つの旋回運動は後述するように異なる目的を達成することができる。

好ましくは、長軸周り旋回手段は、前記ロータブレードを動的に旋回するアクチュエータを有している。このような長軸周り旋回手段は、例えばモータ及び／又は流体圧によって駆動され、特に、ロータブレードを長軸周りに旋回運動させる仕事に寄与する。一実施形態では、長軸周り旋回手段は、少なくとも一つのこのようなアクチュエータから構成され、特に、複数の固定要素のように複数の追加要素を有することができる。

好ましくは、横軸周り旋回手段は、受動的な旋回用に設けられ、ブレーキと、追加で又は選択的に、前記吊ビームを少なくとも互いに異なる二つの旋回位置で吊ビームを固定する又はロックするブレーキ手段及び／又は係留手段を有している。この横軸周り旋回手段は、駆動力を発生する特に仕事をするアクチュエータを有しておらず、所定の旋回運動を許容し案内する被動手段である。所定の旋回運動が発生する一方で、ブレーキは幾つかの形態で導入される旋回運動を制動又は停止することができる。よって、外力、例えば、重量による力のような外力によって、旋回運動が発生するが、このとき、旋回運動は、横軸周り旋回手段によって案内され、詳細には特に旋回運動方向および旋回運動速度に関して案内され、案内は旋回運動の停止選択を含む。ここで、横軸周り旋回手段は、対応する旋回軸を提供する旋回ジョイントによって少なくとも形成され、旋回運動を制動又は旋回運動した位置をロックする上述の要素のような追加要素を含むことができる。

実施形態において、吊ビームは、上保持枠部と下保持枠部を有している。上保持枠部はクレーンに接続され、下保持枠部はロータブレードに接続される。この場合、横軸周り旋回手段は、下保持枠部の上保持枠部に対する旋回運動を実行させるよう構成される。これによって、互いに旋回運動する二つの保持枠部が設けられる。好ましくは、下保持枠部を上保持枠部に対して様々な旋回位置で固定する固定ディスクを設けることができる。例えば、このため、シュー型ブレーキのようなブレーキが、固定ディスクと係合でき、旋回運動位置の制動ないし固定が提供される。置換して又は追加して、固定ディスクは、旋回運動位置を固定するために導入可能なボルトないしピンが挿入される複数の孔を有することができる。

実施形態において、吊ビームには、三つのブレード係留手段が設けられ、それぞれロータブレードに解除可能に係留される保持ループを有することを特徴としている。この視点では、各保持ループは、特に、ロータブレード上のボルト、ピン又は類似対応部と協働するよう提供される。かくして、各保持ループ用に、保持ループを貫通するようなボルト又はピンが設けられ、この結果、吊ビームとロータブレードが接続される。

好ましくは、長軸周り旋回手段は、複数のブレード係留手段の一つを昇降させるため、リニアアクチュエータ、特に液圧式シリンダを有している。特に、リニアアクチュエータは、対応する一つのブレード係留手段と下保持枠部の間に配置される。三つの係留手段は吊ビームに設けられ、使用時、ロータブレード上に三つの係留点が提供される。この場合、リニアアクチュエータは、三つの係留手段の一つと協働して、保持ループ、さらには係留点を吊り上げたり吊り下げたりする。他の二つの係留点は（吊ビームの下保持枠部に対する）、位置変化しない。これは、リニアアクチュエータによって、ロータブレードの旋回運動が達成されることを意味している。適切なアクチュエーション手段を、吊ビーム上に配置することができる。このため、電動モータの使用時には電気エネルギ貯蔵手段のようなエネルギ貯蔵手段を設けることができ、及び／又は、液圧式シリンダの使用時には圧力貯蔵手段を設けることができ、また、アクチュエータシステムは、例えば、地上又はクレーン内の作業員によって、遠隔電波制御することができる。

好ましくは、クレーン係留手段は、クレーンから吊ビームを吊るため、少なくとも一つの吊り部、特に、リング、アイ又はシャックルを有する。これによって、クレーンへの簡単な取り付けが達成され、上記旋回運動は、適切に選択された吊ビームによって、専用の特別なクレーンを用いることなく、実行できる。

また、風力発電装置のロータブレードのハンドリング用のハンドリング構造が提供される。このハンドリング構造の一部は、吊ビームと、それに係留可能なロータブレードと、ロータブレードと吊ビーム間の接続を解除する解除装置である。ロータブレードと吊ビーム間の接続は、少なくとも一つのボルト、ピンないし類似要素によって達成される。特に、この接続は、吊ビームが、少なくとも一つのループ又はアイを有し、特に、複数のループ又はアイを有し、ボルトが各ループ又はアイを通過して接続を構築するよう、形成される。また、ロータブレードと吊ビーム間の接続を解除する解除装置が設けられる。解除装置は、ループから引き抜き可能であって各接続を解除することができるボルト又はピンを有する引抜手段を備えている。引抜手段は、接続位置に直接参加する必要がある、立て起こしチームの作業人員のような人員が直接居なくてもよいよう構成することができ、むしろ、遠隔操作が、例えば、ロータハブから離れた場所から実行される。このため、適切な長さの引き抜き線（ワイヤ）又は別の遠隔解除手段又は別の遠隔操作手段が設けられる。

好ましくは、ロータブレードは空力学的ブレード表面とその下に配置された内部空間を有し、ブレード表面は、係留ループのような吊ビームのブレード係留手段が通過する少なくとも一つの開口を有し、この構成では、内部空間は、ブレード固定部を固定する固定部を有している。特に、固定部は、上記ボルトないしピンを含むことができ、このピンの軸方向ガイドを提供することができる。固定部は、ブレード係留手段のループが開口を通過して各固定部まで直接的に到達延在できるよう、空力学的ロータブレードの開口の下におおよそ対応して配置される。

また、本発明の吊ビームを搬送する搬送装置が提供される。搬送装置は、吊ビームに適合する受け部を有する搬送フレーム（枠）を備えている。特に、この場合、下保持枠部を受ける少なくとも一つの保持枠が提供され、及び／又は、長軸周り旋回手段のアクチュエータを保持するアクチュエータ受け手段が提供される。このようにして、吊ビームは、使用位置まで、特に風力発電装置の建設位置まで、信頼性をもって搬送することができる。

本発明によれば、また、請求項１０に記載するロータブレードの装着方法が提供される。すなわち、風力発電装置又は建設中の風力発電装置のナセルに既に装着されているロータハブを、第1の装着位置に配向する。このように、ロータハブを配向すると、ロータハブは、第1のロータブレードを真横方向(gueraf)に固定するための固定フランジを有しているので、第1のロータブレードを水平方向に固定することができる。換言すると、固定部を、第1のロータブレードを固定するため、いわゆる三時又は九時の方向を向かせる。

第1のロータブレードを、三時又は九時の位置に配向された第1の固定位置で固定するため、クレーンおよび吊ビームによって吊り上げ、そこで固定する。これによって、ロータブレードは水平方向に配向され、ロータハブの第1の装着位置に対応する。

第1のロータブレードがロータハブに固定された後、すなわち、特に、取り付けられた後、第1のロータブレードはクレーンに取り付けられた吊ビームによって下降され、ロータハブは回転して第2の装着位置に至る。第2の装着位置は、第2のロータブレードもロータハブに水平方向に装着するための位置である。同様に、ロータハブに合計三つのロータハブを装着する場合、ロータハブが60度回転するよう、第1のロータブレードは下降される。ロータハブは新位置でロックされ、特に、ボルト係合によってロックされる。少なくとも一つの、通常は複数のボルトは、ロータハブとナセル間の遷移領域に配置され、ロータハブはさらに回転することができなくなる。このため、例えば、メンテナンスのような他の目的用に、ロータハブをロックすることもできる適切な装置が提供される。

第1に装着されたロータプレートの下降は好ましくは、ロータブレードの長軸方向と交差する所定の旋回運動を実行可能な吊ビームによって実行される。このために、吊ビームは運動を能動的（ないし積極的(aktiv)）に実行する必要はない。ロータブレードは、その自重によって下降できるからである。

ロータハブが第2の装着位置を有し、そこに固定される場合、吊ビームは、第1のロータブレードから解除することができ、さらに、第2のロータブレードの受け取りに使用される。吊ビーム解除のため、それは下降され、ロータブレードの自重は、吊ビームに印加されなくなり、基本的には、完全にロータハブによって保持される。好ましくは、解除装置が駆動して、特に、吊ビームのブレード係留手段の保持ループからボルトないしピンを引き抜き、これによって、吊ビームとロータブレード間の接続が解除される。このような解除が、ロータブレードの領域に作業員が行くことなく、実行できることは、有利である。特に、対応人員用のキャリアケージも、ここでは必要なくなる。

好ましくは、次工程では、第2のロータブレードが、クレーンおよび吊ビームによって、実質的に水平方向に吊り上げられ、ロータハブの対応する配向で固定位置において固定される。三時位置に装着された第1のロータブレードは対応して五時位置に下降され、第2のロータブレードは九時位置に固定される。ロータハブはここで尚ロックされており、かくて、第2のロータプレートの固定後、吊ビームは解放されることができ、第2のロータブレードから取り外される。

好ましくは、第1のロータブレードから吊ビームが開放された後、ロータハブは鉛直軸周りに180度回転させられる。これは第2のロータブレードの装着を簡単にする。第2のロータブレードは、第1のロータブレードが吊り上げられて装着されたところで、第2のロータブレードが吊り上げられて装着されるからである。ロータハブは、タワーから突出しているため、これら二つの位置は、完全に一致していないが、ほとんど同じである。特に、第2のロータハブは、地面上に同様に、例えば、搬送車によって、提供することができる。

好ましくは、第3のロータブレードを装着するためには、まず、バラストアームがロータハブに装着、すなわち、第3のロータブレード用にフリーである第3の装着領域に装着される。第2のロータブレード装着後、第3の装着領域は、まず、一時の位置にある、すなわち、上方であって、鉛直方向から30度だけ回転した位置にある。その位置にロータブレードすなわち第3のロータブレードを装着するためには、大変高い吊り上げが必要となる。これには、大型クレーンが必要となり、高いコストがかかるので、回避すべきである。ロータブレードを下方へ回転させることによるロータハブの回転は、第1のロータブレード装着後に実行されるので、容易ではない。既に装着された二つのロータブレードは、それらの自重によって、ロータハブの動きを下方へ導いているからである。自重条件に応じて、ロータハブは、第3の装着位置が鉛直方向上方に位置するよう、動こうとする。よって、一実施形態によれば、一時の位置の第三の装着領域に装着するバラストアームが提供される。バラストアームは、ロータブレードと同様に固定フランジを有しているが、ロータブレードよりも短く、その固定フランジから曲がったないしベントした形状を有することができる。特に、バラストアームは、バラストアームを可及的に低いクレーン高さで装着することができるよう構成することができる。好ましくは、バラストアームは、吊ビームを用いず、クレーンで直接吊り上げることができるよう構成でき、例えば回転ないし旋回運動が可能である限り、吊ビームの機能ないし部分を備えていてもよい。

バラストアームは、ロックされたロータハブに、ボルト結合によって解除可能に装着される。次に、バラストアームを、クレーンによって案内されながら、第3の装着領域である第3の装着位置まで下降されることができる。第3の装着位置で、ロータハブは再度ロックされ、詳細にはボルト結合され、バラストアームが再度取り外される。最後に、第3のロータブレードが水平方向に装着される。

好ましくは、この場合また、ロータハブは、鉛直軸周りに180度回転させられることができ、特に、第2のロータブレードの装着後であってバラストアームの装着前ないし少なくとも第3のロータブレードの装着前、また元に回転して戻ることができる。

また、一実施形態によれば、吊ビームを、それぞれ吊り上げられて装着されるロータブレードを長軸周りに回転させ、詳細には例えば、そのロータブレード軸周りにロータブレード軸周りの領域で回転させ、ロータブレードが可及的に小さな風抵抗を示すようにする。吊ビームは、好ましくは、長軸周り旋回手段のアクチュエータの駆動によるその動きを能動的に実行することができる。

好ましくは、前記実施形態の少なくとも一つのように、吊ビームは使用され、及び／又は、前記のようなハンドリング構成が使用される。

本発明によれば、また、ロータハブの装着方法が提供される。特に、装着用の所定のロータハブは三つのロータブレードを有する。したがって、第1に、ロータハブはナセルに接続され、次に、複数のロータブレードが、順次、ロータハブに接続される。この装着工程は、少なくとも一つの実施形態のように、前述したようなロータブレードの取り付け方法にしたがって実行される。

また、前述したロータブレードの取り付け方法とは基本的に逆の順で実行されるロータブレードの取り外し方法が提供される。すなわち、第1に、ロータハブのロック状態において、第3のロータブレードが水平位置、すなわち、例えば、三時の位置で取り外される。そして、バラストアームが装着され、次に、クレーンによって支持されている状態で、ロータハブのロックが解除される。次に、バラストアームは、クレーンによって一時の位置に吊り上げられ、第2のロータブレードが九時の位置に至る。この位置で、ロータハブはロックされ、バラストアームが取り外され、第2のロータブレードが取り外される。次に、バラストアームが九時の位置に装着され、ロータハブが再解放され、バラストアームによって回転し、残りのロータブレードが三時の位置に至る。次いで、ロータハブがロックされ、最後のロータブレードが取り外される。

さらに、ロータブレードの交換方法が提供される。この方法は、記述のように複数のロータブレードを取り外した後、新しい又は整備したロータブレードが記述したように取り付けられる。

以下、添付図面に示す実施形態を参照しながら、本発明を、実施形態に基づいて詳細に説明する。

三つのロータブレードを有する水平軸型風力発電装置を示す図である。 吊ビームによって吊り上げられるロータブレードを模式的に示す斜視図である。 図２に示した吊ビームと、ロータブレード軸周りに回転された位置にあるロータブレードを示す図である。 搬送フレーム上に固定された吊ビームを示す斜視図である。 固定部を具備するロータブレード内の内部空間の部分を示す斜視図である。

図１は、タワー102およびナセル104を有する風力発電装置100を示す。ナセル104上には、三枚のロータブレード108およびロータハブ(風防、Spinner)110を有するロータ106が設けられている。風力によってロータ106は回転し、ナセル104内で発電がなされる。

図2は、吊ビーム1を示し、吊ビーム1はロータブレード2に対して設けられ、ロータブレード2は吊ビーム1によって吊られる。この図は斜視図であって、ロータブレード2は、ロータブレード長軸方向が略水平方向になるよう配置されている。吊ビーム1は、クレーンに係留される上保持枠部4を有している。図２および図３も参照すると、吊ビーム1はクレーンに係留されるよう配置されるが、クレーンは図２および図３では簡略化のため不図示である。複数の固定アイ6(吊点とも称することができる)が、クレーンへの取り付けのため設置されている。

上保持枠部4の下方には、上保持枠部4を略横断する方向に延在する下保持枠部8が設けられている。下保持枠部8は上保持枠部4に対して旋回運動可能であり、詳細には、ロータブレード長軸を実質的に横断する方向に延在する軸周りに旋回運動可能である。かくして、ロータブレード長軸およびそれを備える対応ロータブレード2を傾動させることができる。このような傾動又は旋回運動を案内するため、この構成は、確保（ないしロック）装置とも称することができるブレーキ装置10を有している。

吊ビーム1をロータブレード2に取り付けるため、円環（ループ）を備えた細長いケーブル（ワイヤ）を有する三つの係留手段12(簡略化のため同じ符号を付与する)が設けられる。これらの細長いケーブルは、ロータブレード表面16の複数の開口14を通過し、係留のため、ロータブレード2の内部に円環が挿入される。複数のロータブレード係留手段12の一つは、所定のロータブレード係留手段12の長さを能動的に可変するアクチュエータとして、液圧シリンダ18を有している。ロータブレード2は、そのような長さ変化によって、そのロータブレード軸周りに旋回運動することができる。

図3は、そのようなロータブレード2の旋回された位置を示し、それは、ロータブレード長軸周りに回転するよう支持されている。図3で、液圧シリンダ18は図2の位置から後退(縮小)しており、これによって、対応するブレード係留手段12は短縮され、図3の旋回ないし回転位置が得られる。

このようにして、ロータブレード2は、適合するクレーンおよび吊ビーム2によって吊り上げられる。このとき、ブレード係留手段12の円環ループは、ロータブレード2にロックボルトを介して接続されている。ロータブレード2は、その表面に作用する風が可及的に小さくなるよう、ブレード軸周りに液圧シリンダ18によって回転される。

図4において、吊ビーム1は、車両搬送するため、搬送フレーム20上に載置された準備状態である。図4は、また詳細には、クレーンに吊ビーム1を係留するためのシャックルとして図示されている、複数の固定アイ6を示している。下保持枠部8は、旋回継手（枢支接点）22を介して、上保持枠部4に対して旋回可能である。このような旋回を制御するため、ブレーキ装置10は、ブレーキディスク24およびそれに係合して旋回を制御可能なブレーキ手段26を有している。下保持枠部8は二つのブレード係留用アイ28を有し、一つは図示され、もう一つは搬送箱30に隠れている。両方のブレード係留用アイ28は、実質的に下保持枠部8を構成する縦長な受桁32に設けられる。

第3のブレード係留手段12は、上保持枠部4に、すなわち、上保持枠部4の実質的な部品である交差桁(横桁)34の直下に直接取り付けられている。交差桁34に固定されるブレード係留手段12は、ここでは搬送位置をとっている液圧シリンダ18を有している。吊ビームの使用時、吊ビームは搬送フレームから外されて使用され、複数のブレード係留手段12は、さらに複数の円環ループを具備する複数のケーブルを有する。これらのケーブルは、図2および図3に示されているが、搬送中は、搬送フレーム(枠)20から分離されて搬送され、例えば、搬送箱30に収容されている。

図5は、三つの固定部50を示し、簡略化のため同符号を与えられているが、特に、寸法に関していくつかの相違点がある。複数の固定部50は、補剛リブ52のような内部構造に固定されている。複数の固定部50はそれぞれ、二つの相互整列孔56をそれぞれ有する二つの保持壁54を備えている。さらなる一対の孔56を、例えば、位置調整用に設けることができる。このような各固定部50のさらなる一対の孔は、しかしながら、絶対的に必要なものではない。

二つの孔56の領域に、各プレストレスボルトないしピン60を備えるボルト装置58が設けられる。ケーブルのような引抜装置を、プレストレスボルト60を開放方向に引張って保持ループを解除するよう、プレストレスボルト60に設けることができる。図5は、開放状態を示す。かくして、保持ループを二つの孔56の間、結果として、二つの保持壁5の間に構成することができる。固定のため、プレストレスボルト60は、各コーナに設けられた二つの孔56を通じて押し込まれ、これによって、ここで、保持ループを受けることができる。解除のためには、ボルト60を開放方向に引き抜きだけでよく、対応する保持ループも解除される。

かくして、特にクレーンの限られた吊上げ能力の問題に対処し、又、ロータハブの取り付け後、ロータブレードの後装着を可能とする、解決手段が提供される。この視点では、また、受入位置で人手による作業を直接的に含むことなく、自動的又は半自動的に解除可能なロータブレードと吊ビーム間の接続が提案される。

このため、吊ビームは、適合するクレーンのクレーンフックに懸架される。吊ビームは、ロータブレードに、円環ループによって接続され、ロータブレードは、吊ビームによって吊り上げられる。この場合、複数のガイドケーブルを吊ビームに係留することができる。ロータブレード装着後、ピックアップ点で対応するロックピンないしボルトが、特に遠隔操作によって、解放される。吊ビームは、円環ループをロータブレードから引き抜くために、さらに吊り上げられる。提供する解決手段は、また、吊ビームによって付与される角度を通じて、ロータブレードの吊り下げ又は吊り上げの選択に貢献する。ロータブレードの吊り下げ後、回転ないし旋回された吊ビームの取り付けキャリアは、ブレーキ装置によって、その位置が保持される。次に、ピックアップ点（吊り作用点）がロック解除され、吊ビームはロータブレードから解放される。

クレーン接合用アイテム重量の減少が、提供する解決手段によって達成できることは、有利である。加えて、風力発電装置の取り付けが、他の解決手段を採用するよりも、強風下で実行できる。さらに、クレーン籠吊りの使用を回避することができ、ロータブレードの吊り上げ時にはその配向を操作することができ、このとき、同時には一つのクレーンフックしか必要としない。

1 吊ビーム、吊横ビーム
2 ロータブレード
4 上保持枠部
6 固定アイ、吊点、シャックル
8 下保持枠部
10 ブレーキ装置
12 係留手段、ブレード係留手段、ロータブレード係留手段
14 開口
16 ロータブレード表面
18 液圧シリンダ
20 搬送フレーム（搬送枠）
22 旋回継手、枢支接点
24 ブレーキディスク
26 ブレーキ手段
28 ブレード係留用アイ
30 搬送箱
32 受桁
34 交差桁
50 固定部（ロータブレードに固定される部分）
52 補剛リブ
54 保持壁
56 孔
58 ボルト装置
60 プレストレスボルト,ピン
100 風力発電装置
102 タワー
104 ナセル
106 ロータ
108 ロータブレード
110 ロータハブ（風防）

Claims (22)

1. 風力発電装置(100)のロータブレード(2)を吊り上げおよびハンドリングするための吊ビーム(1)であって、
   前記吊ビームをクレーンに繋ぐクレーン係留手段(6)と、
   前記吊ビームを前記ロータブレード(2)に繋ぐ少なくとも一つのブレード係留手段(12)と、
   前記吊ビーム(1)によって支持されるロータブレード(2)を、前記ロータブレード(2)の長軸周りに回転可能に支持する長軸周り旋回手段(18)、及び、
   前記吊ビーム(1)によって支持されるロータブレード(2)を、前記長軸と交差する横軸周りに回転可能に支持する横軸周り旋回手段(10,22)と、
   前記クレーンに接続される上保持枠部(4)及び前記ロータブレード(2)に接続される下保持枠部(8)と、
   を備え、
   前記横軸周り旋回手段(10,22)は、前記下保持枠部(8)の前記上保持枠部(4)に対する旋回を実行させるよう構成される、
   ことを特徴とする吊ビーム(1)。
2. 前記長軸周り旋回手段(18)は、前記ロータブレード(2)を能動的に旋回するアクチュエータ(18)を有し、及び／又は、
   前記横軸周り旋回手段(10, 22)は、受動的な旋回用に設けられ、且つ前記吊ビーム(1)を少なくとも互いに異なる二つの旋回位置で前記吊ビーム(1)を固定する、ブレーキ手段(10)及び／又は固定手段(10)を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の吊ビーム(1)。
3. 旋回軸を有する下保持枠部(8)の前記上保持枠部(4)に対する旋回位置を固定する固定ディスク(24)を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の吊ビーム(1)。
4. 三つのブレード係留手段(12)が設けられ、各前記ブレード係留手段(12)は、ロータブレード(2)を解除可能に繋ぐ保持ループを有する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の吊ビーム(1)。
5. 前記長軸周り旋回手段(18)は、前記ブレード係留手段(12)の一つ又はその一部を昇降させるリニアアクチュエータ(18)を有することを特徴とする請求項２記載の吊ビーム(1)。
6. 前記長軸周り旋回手段(18)は、液圧式シリンダ(18)であることを特徴とする請求項５記載の吊ビーム(1)。
7. 前記リニアアクチュエータ(18)は、対応する前記ブレード係留手段(12)の保持ループ又は前記保持ループと、前記下保持枠部(8)との間に配置される、
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の吊ビーム(1)。
8. 前記クレーン係留手段(6)は、前記クレーンから吊ビーム(1)を懸架する少なくとも一つの懸架部(6)を有する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一記載の吊ビーム(1)。
9. 前記懸架部(6)は、リング(6)、アイ(6)又はシャックルである、ことを特徴とする請求項８記載の吊ビーム(1)。
10. 風力発電装置(100)のロータブレード(2)をハンドリングするハンドリング構造であって、
    前記ロータブレード(2)を吊り上げおよびハンドリングする請求項１〜９のいずれか一記載の吊ビーム(1)と、
    前記吊ビーム(1)に接続を介して取り付けられるロータブレード(2)と、
    前記ロータブレードと前記吊ビーム(1)間の接続を解除する解除装置と、
    を備え、
    前記ロータブレード(2)は、少なくとも一つのボルト(58)を介して前記吊ビーム (1)に接続されることを特徴とするハンドリング構造。
11. 前記吊ビーム(1)が少なくとも一つのループないしアイを有し、前記ボルト(58)が前記ループないしアイを通過して接続され、
    前記解除装置は、前記ボルトを、各前記ループないしアイから引き抜いて前記接続を解除する引抜手段(60)を有する、
    ことを特徴とする請求項１０記載のハンドリング構造。
12. 前記ロータブレード(2)は空力学的ブレード表面(16)と内部空間を有し、
    前記ブレード表面(16)は、ブレード係留手段(12)又は前記吊ビームのブレード係留手段(12)の一部が通過する少なくとも一つの開口(14)を有し、
    前記内部空間は、前記吊ビーム(1)の前記ブレード係留手段(12)を係留する少なくとも一つの固定部(50)を備える、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のハンドリング構造。
13. 請求項１〜９のいずれか一記載の吊ビーム(1)を搬送する搬送装置であって、
    前記搬送装置は、前記吊ビーム(1)に適合する受け部を具備する搬送フレーム(20)を有し、前記受け部は、前記下保持枠部(8)を受ける保持枠受け手段と、及びアクチュエータ又は前記長軸周り旋回手段の前記アクチュエータを受けるアクチュエータ受け手段と、を備えることを特徴とする搬送装置。
14. ロータハブと複数の特に三つのロータブレード(2)を含む水平軸ロータを有する風力発電装置(100)のロータブレード(2)の装着方法であって、
    装着されているロータハブを第1の装着位置に配向する工程と、
    第1のロータブレード(2)をクレーンおよび吊ビームを用いて吊り上げる工程と、
    前記第1のロータブレード(2)を水平な配向に配置して、前記第1の装着位置にある前記ロータハブに固定する工程と、
    前記ロータハブが回転して、第2のロータブレード(2)が前記ロータハブに水平な配向において装着可能な第2の装着位置に至るよう、第1のロータブレード(2)を請求項１〜９のいずれか一記載の吊ビーム(1)を用いて下降させる工程と、
    前記第2の装着位置で前記ロータハブをロックし、前記第1のロータブレード(2)から前記吊ビーム(1)を外す工程と、
    を備えるロータブレード(2)の装着方法。
15. 前記第2のロータブレード(2)を前記クレーンおよび前記吊ビームを用いて吊り上げる工程と、
    前記第2のロータブレード(2)を水平な配向に配置して、前記第2の装着位置にある前記ロータハブに固定する工程と、
    前記第2のロータブレード(2)から前記吊ビーム(1)を外す工程と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 前記第1のロータブレードから前記吊ビームが取り外された後、前記ロータハブは、垂直な軸周りに１８０度回転させられる、請求項１４又は１５記載の方法。
17. 第3のロータブレード(2)用に提供される固定位置で、バラストアームを前記ロータハブに装着する工程と、
    前記ロータハブが回転して、第3のロータブレード(2)が前記ロータハブに水平な配向において装着可能な第3の装着位置に至るよう、前記バラストアームを下降させる工程と、
    前記第3の装着位置で前記ロータハブをロックする工程と、
    前記バラストアームを除去する工程と、
    前記第3のロータブレード(2)を装着する工程と、
    を備えることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一記載の方法。
18. 前記吊ビーム(1)によって吊り上げられる各前記ロータブレード(2)は、装着作業中、風の抵抗が可及的に小さくなるよう、ロータブレード長軸周りに前記吊ビーム(1)によって回転させられる、請求項１４〜１７のいずれか一記載の方法。
19. 前記方法で用いるハンドリング構造は、
    前記ロータブレード(2)を吊り上げおよびハンドリングする請求項１〜９のいずれか一記載の吊ビーム(1)と、
    前記吊ビーム(1)に接続を介して取り付けられるロータブレード(2)と、
    前記ロータブレードと前記吊ビーム(1)間の接続を解除する解除装置と、
    を備え、
    前記ロータブレード(2)は、少なくとも一つのボルト(58)を介して前記吊ビーム(1)に接続される、
    ことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一記載の方法。
20. ロータハブと複数のロータブレード(2)を備える水平軸ロータを風力発電装置(100)又は建設される風力発電装置(100)のナセルに装着する装着方法であって、
    前記ロータハブを前記ナセル(104)に装着する工程と、
    続いて、請求項１４〜１９のいずれか一記載の方法により、前記複数のロータブレード(2)を前記ロータハブに装着する工程と、
    を備える装着方法。
21. ロータハブと複数のロータブレード(2)を含む水平軸ロータを有する風力発電装置(100)のロータブレード(2)の取り外し方法であって、
    請求項１４〜１９のいずれか一記載のロータブレード装着方法とは適宜逆の順序で、取り外し操作が実行される、ロータブレード(2)の取り外し方法。
22. ロータハブと複数のロータブレード(2)を含む水平軸ロータを有する風力発電装置(100)のロータブレード(2)の交換方法であって、
    複数のロータブレード(2)を請求項１４〜１９のいずれか一記載の方法にしたがって装着し、及び／又は、事前に既に装着された交換対象である複数のロータブレード(2)を先ず、請求項２１記載の方法にしたがって、取り外す、ロータブレード(2)の交換方法。

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