JP2014061848A

JP2014061848A - 浮体構造物およびその動揺低減装置

Info

Publication number: JP2014061848A
Application number: JP2012209573A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tanaka; 茂田中; Hiroshi Suzuki; 宏始鈴木
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: JP6026197B2

Abstract

【課題】簡単な構造によりフェアリーダ、係留索等の係留装置に干渉することなく、かつ製作工事において特別な配慮を必要としない動揺低減部材を設けることを可能にし、しかも動揺低減効果の大きい浮体構造物およびその動揺低減装置を得る。
【解決手段】複数のフーティング２２をポンツーン２１により連結する。フーティング２２のポンツーン２１とは反対側に、係留索を支持するためのフェアリーダ２６を設ける。フーティング２２の外周面であってフェアリーダ２６が設けられた箇所以外の部分にヒーブプレート（動揺低減部材）３０を設ける。ヒーブプレート３０はフーティング２２の底面よりも上方に位置し、横方向に延びる。ヒーブプレート３０とフーティング２２の外周面との間に隙間３２を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、セミサブ型洋上風力発電用浮体構造物等の浮体構造物に関し、より詳しくは、波浪等の影響による浮体構造物の動揺を低減させる動揺低減装置に関する。

セミサブ型洋上風力発電用浮体構造物が設置される洋上は、強風が吹き、波浪が高くなることが多く、浮体構造物は比較的大きく動揺しやすい。したがって、このような浮体構造物は、より安定的に係留することが求められるが、係留索を用いるだけでは不十分である。そこで従来、浮体の底部近傍から水平方向あるいは鉛直方向に延びる平板状の動揺低減部材を設けた構成が提案されている（特許文献１）。

特開２００９−１８４６７１号公報

浮体構造物の動揺を効果的に低減させるには、動揺低減部材は浮体構造物の外端部に設けることが好ましい。しかし外端部には係留索を保持するためのフェアリーダを取付けることが必要であるという矛盾が生じる。

本発明は、簡単な構造によりフェアリーダ、係留索等の係留装置に干渉することなく、かつ製作工事において特別な配慮を必要としない動揺低減部材を設けることを可能にし、しかも動揺低減効果の大きい浮体構造物およびその動揺低減装置を提供することを目的としている。

本発明に係る浮体構造物は、複数のフーティングと、複数のフーティングを連結するポンツーンと、フーティングのポンツーンとは反対側に設けられ、係留索を支持するためのフェアリーダと、フーティングの外周面であってフェアリーダが設けられた箇所以外の部分に固定され、複数のフーティングの底面よりも上方に位置する、横方向に延びる動揺低減部材とを備え、動揺低減部材とフーティングの外周面との間に第１の隙間が形成されることを特徴としている。

動揺低減部材はポンツーンの外周面まで延びることが好ましい。これにより浮体構造物に対する動揺低減効果をさらに高めることができる。この構成において、動揺低減部材が途中で分断されて第２の隙間が形成されることが好ましく、これによれば動揺低減部材に発生する応力を減少させて、動揺低減部材の耐久性を向上させることができる。また、フーティングとポンツーンの連結部分に１８０度よりも小さい角度の角部が形成されている場合には、第２の隙間は角部から離間した箇所に形成されることが好ましい。これにより、動揺低減部材の浮体構造物への取付け作業が容易になる。

動揺低減部材に、フーティングおよび／またはポンツーンの外周面に沿って延び、かつ動揺低減部材に対して垂直な防撓材が設けられてもよい。このような防撓材を設けることにより、付加水質量が増加するので、浮体構造物の慣性力を増大させて固有周期を長くすることができる。

また本発明に係る浮体構造物の動揺低減装置は、複数のフーティングをポンツーンにより連結し、フーティングのポンツーンとは反対側に、係留索を支持するためのフェアリーダが設けられた浮体構造物であって、フーティングの外周面であってフェアリーダが設けられた箇所以外の部分に、フーティングの底面よりも上方に位置するとともに横方向に延びる動揺低減部材が固定され、動揺低減部材とフーティングの外周面との間に隙間が形成されることを特徴としている。

本発明によれば、簡単な構造によりフェアリーダ、係留索等の係留装置に干渉することなく、かつ製作工事において特別な配慮を必要としない動揺低減部材を設けることを可能にし、しかも動揺低減効果の大きい浮体構造物およびその動揺低減装置を得ることができる。

本発明の一実施形態であるセミサブ型洋上風力発電用浮体構造物を示す斜視図である。フーティングとポンツーンを示す平面図である。ヒーブプレート（動揺低減部材）の浮体構造物に対する取付け構造を示す斜視図である。ヒーブプレート（動揺低減部材）とブラケットを示す側面図である。従来技術においてドック内に配置された浮体構造物と盤木を示す概略図である。従来技術において浮体構造物が傾斜した状態を示す概略図である。本発明の一実施形態において浮体構造物が傾斜した状態を示す概略図である。本発明の他の実施形態であるフーティングとポンツーンを示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態であるセミサブ型洋上風力発電用浮体構造物を、図面を参照して説明する。

図１はセミサブ型洋上風力発電装置用浮体構造物を示す。この浮体構造物の上に載置された風力発電装置において、円柱状のタワー１０の最上部にはナセル１１が設けられ、ナセル１１から突出するハブ１２からは３枚のブレード１３が放射状に延びている。ブレード１３は風を受けて回転し、これにより発生した電力は海底電力ケーブル等を介して陸上へ送電される。

タワー１０の下端部は、浮体構造物の中心に設けられたカラム２０の上端に固定される。カラム２０の下端部はポンツーン２１の中心にある支持部２１ａに上面に固定され、支持部２１ａから水平方向に放射状に延びる３本の脚部２１ｂの先端には、脚部２１ｂの厚さとほぼ同じ高さの円柱状のフーティング２２が連結される。各フーティング２２の上には、フーティング２２よりも小径であり、カラム２０と同じ高さの円柱状のカラム２３がそれぞれ載置される。周囲の各カラム２３の上端部と中心のカラム２０の上端部とはビーム２４によって連結され、また各カラム２３の下端部とカラム２０の上端部とはブレース２５によって連結される。

各フーティング２２において、ポンツーン２１が連結された部分とは反対側、すなわち浮体構造物の外周縁側には、係留索を支持するためのフェアリーダ２６が設けられる。フェアリーダ２６は１つのフーティング２２に対して２つ設けられ、フーティング２２とフェアリーダ２６の間には、カラム２３の上端から延びる係留索２７が挿通される。

フーティング２２とポンツーン２１の脚部２１ｂとの外周面には、平板状の動揺低減部材であるヒーブプレート３０が設けられる。ヒーブプレート３０は、フーティング２２の外周面であってフェアリーダ２６が設けられた箇所以外の部分に固定される。またヒーブプレート３０はポンツーン２１の脚部２１ｂの中央付近まで延び、脚部２１ｂの外周面に固定される。換言するとヒーブプレート３０は、フーティング２２においてフェアリーダ２６が設けられた箇所以外に設けられる。

図２は１つのフーティング２２およびポンツーン２１の脚部２１ｂを上方から見た図である。この図から理解されるように、フーティング２２とポンツーン２１の連結部分には１８０度よりも小さい角度（例えば約１２０度）の角部２８が形成されており、ヒーブプレート３０は１対のフェアリーダ２６の外側から角部２８を経由して脚部２１ｂの途中まで達している。

ヒーブプレート３０はブラケット３１を介してフーティング２２とポンツーン２１に固定され、ヒーブプレート３０とフーティング２２およびポンツーン２１の外周面との間には第１の隙間３２が形成される。またヒーブプレート３０は途中で分断されて第２の隙間３３が形成されている。第２の隙間３３は角部２８から離間した箇所に形成され、そのうちの１つはフーティング２２にあり、他は脚部２１ｂにある。

フーティング２２においてヒーブプレート３０は、フーティング２２の外面に沿った円弧状を呈し、フェアリーダ２６のフーティング２２に対する取付け部材との間には、ヒーブプレート３０の幅の２倍〜３倍程度の間隔が空けられている。一方、ポンツーン２１の脚部２１ｂにおいてヒーブプレート３０は、直線状に延びて脚部２１ｂの中央よりも支持部２１ａ（図１）側に達している。

図３および図４はヒーブプレート３０のフーティング２２（またはポンツーン２１）に対する取付け構造を示している。ヒーブプレート３０はフーティング２２（またはポンツーン２１）の底面２９よりも上方に位置し、略水平方向に延びている。換言すれば、ヒーブプレート３０は浮体構造物の底面との間で上下方向に段違いになっている。ブラケット３１は略等間隔毎に設けられるとともにフーティング２２（またはポンツーン２１）の外周面に対して垂直に固定され、ヒーブプレート３０はブラケット３１の下面に固定される。

ヒーブプレート３０の先端すなわちフーティング２２（またはポンツーン２１）とは反対側には、フーティング２２（またはポンツーン２１）の外周面に平行に延びる第１の防撓材３４が設けられる。防撓材３４はヒーブプレート３０に対して垂直であり、第１の防撓材３４とフーティング２２（またはポンツーン２１）の外周面との間には、第１の防撓材３４と同様な第２の防撓材３５が設けられている。

図５〜７を参照して、セミサブ型洋上風力発電用浮体構造物のドック内における建造工程について説明する。

浮体構造物は、ポンツーン２１の各脚部２１ｂの先端にそれぞれフーティング２２を固定した状態で、ドックの床面に設置された盤木４１の上に載置される。盤木４１の設置場所は、そのドックにおいて建造される船舶の大きさと形状に応じて定められており、浮体構造物の形状には、必ずしも合致していない。したがって、図５に示す従来の構成のように、ヒーブプレート５０がフーティング２２の底面２９と同じ高さに設けられている場合、ヒーブプレート５０が盤木４１に近いと、浮体構造物のドック内における作業が完了してドック内に注水するとき、図６に示すように、浮体構造物が注水工程の途中で傾斜し、ヒーブプレート５０が盤木４１に干渉して破損するおそれが生じる。

しかし本実施形態では、ヒーブプレート３０はフーティング２２（またはポンツーン２１）の底面２９よりも上方に位置しているので、盤木４１に干渉するおそれはない。すなわち上述したような注水工程の途中において、図７に示すように浮体構造物が傾斜したとしてもヒーブプレート３０は盤木４１に干渉せず、ヒーブプレート３０が損傷することはない。このような効果は、ヒーブプレート３０がフーティング２２等に対して、外方が下がるように傾けて固定される構造において大きい。例えば、浮体構造物の側面が傾斜しているために、ヒーブプレート３０が斜め下方に向くように取付けられる場合、盤木４１等との接触を避けるためには、ヒーブプレート３０の水平面に対する角度は１０度以下にすることが望ましい。一方、ヒーブプレート３０が上方に傾く場合、動揺低減効果が減少しないようにするためには、水平に対する角度は３０度よりも小さくすることが好ましい。

図２に示されるように、ヒーブプレート３０は第２の隙間３３によって分断されており、この隙間３３は角部２８から離間した部位にある。すなわち角部２８にブラケット３１を設ける必要はなく、ブラケット３１は隙間３３の位置に設けられる。したがってブラケット３１をフーティング２２（またはポンツーン２１）に固定する作業は容易であり、熟練を要しない。

次に、本実施形態の浮体構造物の洋上における動揺低減効果について説明する。
ヒーブプレート３０は、フーティング２２のフェアリーダ２６が設けられた位置よりもポンツーン２１側と、角部２８と、ポンツーン２１とに設けられている。すなわちヒーブプレート３０は、浮体構造物の最外周部分すなわちフェアリーダ２６の部分には設けられておらず、これにより動揺低減効果が小さくなる傾向にある。しかし、第１の隙間３２がフーティング２２（またはポンツーン２１）との間に形成されているので、浮体構造物の上下動に応じて海水が第１の隙間３２を通過することによって、浮体構造物の上下動に対する圧力抵抗が生じ、動揺低減効果が減少することはない。同様に、第２の隙間３３によっても上下動に対する圧力抵抗が生じ、浮体構造物の動揺低減効果が高められる。

第１の隙間３２の大きさは、浮体構造物の建造時の溶接作業、塗装作業を容易にするために１００mm以上あることが必要である。また同様の理由により、ヒーブプレート３０の底面２９からの高さも１００mm以上必要である。また、第１の隙間３２が大きくなると、ヒーブプレート３０を支持するブラケット３１等を大型化することが必要となり、強度上望ましくなく、第１の隙間３２は６００mmを超えないことが望ましい。

またヒーブプレート３０には防撓材３４、３５が設けられている。これにより、ヒーブプレート３０を補強して耐久性を向上させるだけでなく、浮体構造物が上下動するときに生じる付加水質量を増加させることができる。すなわち浮体構造物の見かけの慣性力を増大させて固有周期を長くすることができるので、浮体構造物が設置される洋上に頻出する波浪の周期を考慮し、浮体構造物が波浪に同調しないように調整することが可能となる。

浮体構造物の耐久性に関し、上述したように防撓材３４、３５による効果があるが、本実施形態では、ヒーブプレート３０が第２の隙間３３において分断されていることにより、浮体構造物の変形の影響を受けることが減少し、ヒーブプレート３０に発生する応力が低減し、強度を向上させることができる。またヒーブプレート３０が設けられた箇所では、ブラケット３１がフーティング２２（またはポンツーン２１）に対する補強部材となるので、フーティング２２（またはポンツーン２１）の内部に設けられる強度部材を削減することができる。

なお、上記実施形態ではヒーブプレート３０は脚部２１ｂの途中まで達していたが、ポンツーン２１の中心にある支持部２１ａまで達していてもよい。あるいは、ヒーブプレート３０の幅を拡大することによって、ポンツーン２１には設けず、フーティング２２のみに設けることも可能である。

また防撓材３４、３５はヒーブプレート３０において、ポンツーン２１とフーティング２２の両方の部分に設けられているが、フーティング２２のヒーブプレート３０のみに設けられていてもよく、あるいはポンツーン２１のヒーブプレート３０のみに設けられていてもよい。

図８は本発明の他の実施形態である浮体構造物のフーティングとポンツーンを示す平面図である。図２ではヒーブプレート３０は角部２８にも設けられ、第２の隙間３３が形成されていたが、図８の実施形態では、ヒーブプレート３０は角部２８には設けられていない。その他の構成は図２と同様である。

２１ポンツーン
２２フーティング
２６フェアリーダ
２８角部
３０ヒーブプレート（動揺低減部材）
３２第１の隙間
３３第２の隙間

Claims

複数のフーティングと、
前記複数のフーティングを連結するポンツーンと、
前記フーティングの前記ポンツーンとは反対側に設けられ、係留索を支持するためのフェアリーダと、
前記フーティングの外周面であって前記フェアリーダが設けられた箇所以外の部分に固定され、前記複数のフーティングの底面よりも上方に位置する、横方向に延びる動揺低減部材とを備え、
前記動揺低減部材と前記フーティングの外周面との間に第１の隙間が形成されることを特徴とする浮体構造物。
前記動揺低減部材が前記ポンツーンの外周面まで延びることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
前記動揺低減部材が途中で分断されて第２の隙間が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体構造物。
前記フーティングと前記ポンツーンの連結部分に１８０度よりも小さい角度の角部が形成され、前記第２の隙間が前記角部から離間した箇所に形成されることを特徴とする請求項３に記載の浮体構造物。
前記動揺低減部材に、前記フーティングおよび／またはポンツーンの外周面に沿って延び、かつ前記動揺低減部材に対して垂直な防撓材が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の浮体構造物。
複数のフーティングをポンツーンにより連結し、前記フーティングの前記ポンツーンとは反対側に、係留索を支持するためのフェアリーダが設けられた浮体構造物であって、
前記フーティングの外周面であって前記フェアリーダが設けられた箇所以外の部分に、前記複数のフーティングの底面よりも上方に位置するとともに横方向に延びる動揺低減部材が固定され、前記動揺低減部材と前記フーティングの外周面との間に隙間が形成されることを特徴とする浮体構造物の動揺低減装置。