JP2015009591A - Floating body structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、浮体構造物に関し、特に、復原力の向上及び動揺の低減を図ることができる浮体構造物に関する。 The present invention relates to a floating body structure, and more particularly to a floating body structure capable of improving the restoring force and reducing fluctuation.
近年、地球環境の保全や自然エネルギーの有効活用の観点から、洋上風力発電が注目されている。かかる洋上風力発電に使用される浮体構造物は、風荷重による定常傾斜角を低減するとともに不安定動揺を抑制するために、一定以上の復原力が要求される。復原力は、一般に、ＧＭ（メタセンタ高さ）×排水量で定式化されるところ、浮体構造物の設計において、一定の排水量に対してＧＭをどれだけ大きくできるかが重要である。 In recent years, offshore wind power generation has attracted attention from the viewpoint of the preservation of the global environment and the effective use of natural energy. The floating structure used for such offshore wind power generation is required to have a certain level of restoring force in order to reduce the steady inclination angle due to wind loads and to suppress unstable fluctuations. In general, the restoring force is formulated by GM (metacenter height) × drainage amount. In designing a floating structure, it is important how much GM can be increased for a certain amount of drainage.
ここで、ＧＭ（メタセンタ高さ）は、ＧＭ＝ＫＢ（浮心高さ）＋ＢＭ（メタセンタ半径）−ＫＧ（重心高さ）の計算式により求めることができる。したがって、ＧＭを大きくするためには、（１）ＢＭを大きくする手法、（２）ＫＢ−ＫＧを大きくする手法、が採用される。 Here, GM (metacenter height) can be obtained by a calculation formula of GM = KB (buoyancy height) + BM (metacenter radius) −KG (center of gravity height). Therefore, in order to increase GM, (1) a method for increasing BM and (2) a method for increasing KB-KG are employed.
「（１）ＢＭを大きくする手法」は、ＢＭ＝Ｉ（水線面モーメント）／Ｖ（排水容積）と表されることから、水線面付近に浮体を幅広に展開することによって、水線面モーメントＩを大きくし、ＢＭ（メタセンタ半径）を大きくする手法である。この手法を用いた浮体構造物には、例えば、セミサブ型の浮体構造物が該当する（特許文献１参照）。 Since “(1) BM enlargement method” is expressed as BM = I (water surface moment) / V (drainage volume), the water line is expanded by expanding the floating body in the vicinity of the water surface. This is a technique for increasing the surface moment I and increasing the BM (metacenter radius). For example, a semi-sub type floating structure corresponds to the floating structure using this technique (see Patent Document 1).
「（２）ＫＢ−ＫＧを大きくする手法」は、浮体を縦長に形成することによって、浮心高さＫＢと重心高さＫＧとの間隔を大きくし、「ＫＢ−ＫＧ」を大きくする手法である。この手法を用いた浮体構造物には、例えば、スパー型の浮体構造物が該当する（特許文献２参照）。 “(2) Method of increasing KB-KG” is a method of increasing the distance between the buoyancy height KB and the center of gravity height KG and increasing “KB-KG” by forming the floating body vertically. is there. For example, a spar type floating structure corresponds to the floating structure using this technique (see Patent Document 2).
しかしながら、「（１）ＢＭを大きくする手法」を採用した場合、水線面付近の波力の影響を受けやすく、浮体構造物の動揺が大きくなってしまうという問題がある。また、浮体構造物の喫水を浅くできるものの、水線面積が大きくなり過ぎてしまい、設置及び建造上の制約を受けやすいという問題もある。また、「（２）ＫＢ−ＫＧを大きくする手法」を採用した場合、浮体の喫水が深くなり過ぎてしまい、設置及び建造上の制約を受けやすいという問題がある。 However, when “(1) Method for Enlarging BM” is adopted, there is a problem that the floating structure is greatly shaken because it is easily influenced by wave forces near the water surface. In addition, although the draft of the floating structure can be shallow, there is a problem that the area of the water line becomes too large and is subject to restrictions on installation and construction. In addition, when “(2) Method for Enlarging KB-KG” is adopted, there is a problem that the draft of the floating body becomes too deep and is subject to restrictions on installation and construction.
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、スパー型の浮体構造物を基礎として、復原力の向上及び動揺の低減を図ることができる、浮体構造物を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a floating structure capable of improving the restoring force and reducing the fluctuation based on the spar type floating structure. And
本発明によれば、直立した状態で浮遊可能かつ水上に配置される上部構造物を接続可能な柱状の単数のコラム部を備えた浮体構造物において、喫水線近傍で前記コラム部より拡径したアッパーハルと、前記コラム部の下端に配置されバラストタンクを構成するとともに前記コラム部より拡径したロワーハルと、前記アッパーハルの没水部の外周から径方向外方に突出した板状の張出部と、を有することを特徴とする浮体構造物が提供される。 According to the present invention, in a floating structure having a single columnar column portion that can float in an upright state and can be connected to an upper structure that is placed on the water, the upper is larger in diameter than the column portion in the vicinity of the water line. A hull, a lower hull which is arranged at the lower end of the column part and constitutes a ballast tank and has a diameter larger than that of the column part, and a plate-like projecting part projecting radially outward from the outer periphery of the submerged part of the upper hull And a floating structure characterized by comprising:
前記ロワーハルの上面に放射状に立設された複数のフィンを有していてもよい。 You may have the some fin erected radially on the upper surface of the said lower hull.
前記アッパーハルは、前記コラム部に接続されたセンターハルと、該センターハルの没水部から放射状に延出された複数の水平ブレースと、該水平ブレースの先端に配置されたアウターハルと、を有し、前記張出部は、前記アウターハルに形成されていてもよい。 The upper hull includes a center hull connected to the column portion, a plurality of horizontal braces extending radially from a submerged portion of the center hull, and an outer hull disposed at the tip of the horizontal brace. And the overhang portion may be formed on the outer hull.
また、前記アウターハルと前記コラム部又は前記ロワーハルとを連結する複数の斜めブレースを有していてもよい。さらに、隣り合う前記斜めブレースを連結して環状に形成されるミドルブレースを有していてもよい。 Moreover, you may have the some diagonal brace which connects the said outer hull, the said column part, or the said lower hull. Furthermore, you may have the middle brace formed by connecting the said adjacent diagonal brace and cyclically | annularly.
また、前記センターハルと前記アウターハルとの水上部に掛け渡された連絡橋を有していてもよい。 Moreover, you may have a connecting bridge over the water surface of the said center hull and the said outer hull.
上述した本発明に係る浮体構造物によれば、スパー型の浮体構造物を基礎として、喫水線近傍に拡径したアッパーハルを形成することにより、水線面モーメントＩを大きくし、ＢＭ（メタセンタ半径）を大きくすることができる。また、コラム部の下端に拡径したロワーハルを形成してバラストタンクとすることにより、浮体構造物の重心を下げることができ、ＫＧ（重心高さ）を小さくすることができる。さらに、上述したアッパーハルとロワーハルをコラム部で連結することにより、浮体構造物のＫＢ（浮心高さ）を大きくすることができる。したがって、ＫＢ（浮心高さ）＋ＢＭ（メタセンタ半径）−ＫＧ（重心高さ）の計算式により求められるＧＭ（メタセンタ高さ）を大きくすることができ、浮体構造物の復原力の向上を図ることができる。 According to the above-described floating structure according to the present invention, on the basis of a spar-type floating structure, an upper hull having an enlarged diameter in the vicinity of the waterline is formed, so that the water surface moment I is increased and BM (metacenter radius) ) Can be increased. Further, by forming a lower hull having a diameter expanded at the lower end of the column portion to form a ballast tank, the center of gravity of the floating structure can be lowered, and KG (center of gravity height) can be reduced. Furthermore, by connecting the upper hull and the lower hull described above at the column portion, the KB (floating center height) of the floating structure can be increased. Accordingly, the GM (metacenter height) obtained by the calculation formula of KB (buoyancy height) + BM (metacenter radius) −KG (center of gravity height) can be increased, and the restoring force of the floating structure is improved. be able to.
また、没水部で水平方向に拡径したロワーハルを形成することにより、浮体構造物の上下揺れ（Heaving）に対する抗力を増大させることができ、浮体構造物の上下揺れを低減することができる。また、アッパーハルの外周に張出部を形成することにより、浮体構造物の受ける波力を低減することができ、浮体構造物の縦揺れ（Pitching）及び横揺れ（Rolling）を低減することができる。したがって、浮体構造物の動揺の低減を図ることができる。 Moreover, by forming the lower hull having a diameter expanded in the horizontal direction at the submerged portion, it is possible to increase the drag against the floating of the floating structure, and to reduce the vertical swing of the floating structure. Also, by forming the overhang on the outer periphery of the upper hull, the wave force received by the floating structure can be reduced, and the pitching and rolling of the floating structure can be reduced. it can. Therefore, it is possible to reduce the fluctuation of the floating structure.
以下、本発明の実施形態に係る浮体構造物について、図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る浮体構造物の正面図である。図２は、図１に示した浮体構造物の説明図であり、（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面図、（Ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ矢視断面図、を示している。なお、各図において、バラストタンクを構成可能な空洞部分については、一点鎖線の交差線によって図示している。 Hereinafter, a floating structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a front view of the floating structure according to the first embodiment of the present invention. 2 is an explanatory view of the floating structure shown in FIG. 1, (A) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, (B) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. ) Shows a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. In each figure, the hollow portion that can constitute the ballast tank is indicated by an alternate long and short dash line.
本発明の第一実施形態に係る浮体構造物１は、図１及び図２（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、直立した状態で浮遊可能かつ水上に配置される上部構造物２を接続可能な柱状の単数のコラム部３を備え、喫水線近傍でコラム部３より拡径したアッパーハル４と、コラム部３の下端に配置されバラストタンクを構成するとともにコラム部３より拡径したロワーハル５と、アッパーハル４の没水部の外周から径方向外方に突出した板状の張出部６と、を有している。 As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C, the floating structure 1 according to the first embodiment of the present invention includes an upper structure 2 that can float in an upright state and is disposed on water. An upper hull 4 having a single columnar column 3 that can be connected, and having a diameter larger than that of the column 3 near the water line, and a lower hull that is disposed at the lower end of the column 3 to form a ballast tank and has a diameter larger than that of the column 3 5 and a plate-like projecting portion 6 projecting radially outward from the outer periphery of the submerged portion of the upper hull 4.
浮体構造物１は、例えば、洋上風力発電用の浮体構造物であり、上部構造物２は、例えば、支柱２１、ナセル２２及びブレード２３を有する風車により構成される。支柱２１は、コラム部３の上端部に形成された連結部３１に立設される。ナセル２２は、内部に発電機を有し、ブレード２３の回転によって電力を発生させる。ブレード２３は、風力によって回転駆動する。また、図示しないが、支柱２１には、太陽光パネルを配置するようにしてもよい。なお、上述した風力発電設備は、浮体構造物１に設置される上部構造物２の一例に過ぎず、上部構造物２は、風向計や風速計等の風況観測装置、太陽光発電装置、照明装置、無線通信装置等の設備であってもよい。 The floating structure 1 is, for example, a floating structure for offshore wind power generation, and the upper structure 2 is configured by, for example, a windmill having a support column 21, a nacelle 22, and a blade 23. The support column 21 is erected on a connecting portion 31 formed at the upper end portion of the column portion 3. The nacelle 22 has a generator inside, and generates electric power by the rotation of the blade 23. The blade 23 is driven to rotate by wind power. Although not shown, a solar panel may be disposed on the support column 21. The wind power generation facility described above is merely an example of the upper structure 2 installed in the floating structure 1, and the upper structure 2 includes a wind condition observation device such as an anemometer and an anemometer, a solar power generation device, Equipment such as a lighting device and a wireless communication device may be used.
コラム部３は、スパー型の浮体構造物１を構成するための略円柱形状の中心軸である。コラム部３の内部は、空洞に形成されており、浮体構造物１に対して浮力を与える浮力体の一部を構成している。また、コラム部３の内部には、ポンプルームや機械室等が必要に応じて配置される。ポンプルームには、バラスト水の注排水を処理するポンプが配置され、機械室には、内部電源として機能する補助発電機や各種制御装置が配置される。 The column portion 3 is a substantially cylindrical central axis for constituting the spar type floating body structure 1. The inside of the column portion 3 is formed in a cavity and constitutes a part of a buoyancy body that gives buoyancy to the floating structure 1. Moreover, a pump room, a machine room, etc. are arrange | positioned inside the column part 3 as needed. In the pump room, a pump for processing the pouring and discharging of ballast water is arranged, and in the machine room, an auxiliary generator functioning as an internal power source and various control devices are arranged.
本実施形態に係る浮体構造物１は、スパー型を基礎としていることから、コラム部３は一つ（単数）のみ配置される。コラム部３の径の大きさや長さは、浮体構造物１が配置される海域の水深、必要な排水量、アッパーハル４及びロワーハル５の大きさ等の条件によって設定される。なお、コラム部３の一部をバラストタンク（固定又は可変の両方を含む）として利用するようにしてもよい。 Since the floating structure 1 according to the present embodiment is based on a spar type, only one (single) column portion 3 is arranged. The size and length of the diameter of the column part 3 are set according to conditions such as the depth of the sea area where the floating structure 1 is disposed, the required amount of drainage, and the sizes of the upper hull 4 and the lower hull 5. A part of the column portion 3 may be used as a ballast tank (including both fixed and variable).
アッパーハル４は、例えば、図２（Ａ）に示したように、コラム部３に接続されたセンターハル４１と、センターハル４１の没水部から放射状に延出された複数の水平ブレース４２と、水平ブレース４２の先端に配置されたアウターハル４３と、を有している。なお、図２（Ａ）において、没水部に配置される部分を灰色に塗り潰して表示している。 The upper hull 4 includes, for example, a center hull 41 connected to the column portion 3 and a plurality of horizontal braces 42 extending radially from the submerged portion of the center hull 41, as shown in FIG. And an outer hull 43 arranged at the tip of the horizontal brace 42. In FIG. 2A, the portion arranged in the submerged portion is displayed in gray.
センターハル４１は、水平ブレース４２を支持する部材であって、コラム部３の喫水線近傍に形成され、コラム部３よりも拡径された円柱形状又は角柱形状を有している。 The center hull 41 is a member that supports the horizontal brace 42 and is formed in the vicinity of the water line of the column portion 3 and has a columnar shape or a prism shape that is larger in diameter than the column portion 3.
水平ブレース４２は、センターハル４１とアウターハル４３とを連結する部材である。水平ブレース４２は、喫水線上に配置すると波力によって荷重を受けることから、没水部に配置することが好ましい。また、水平ブレース４２を水中に沈めることによって浮力で自重を支えることができ、空中に配置した場合よりも支持荷重の低減を図ることができる。また、水平ブレース４２の内部を空洞に形成してバラストタンク（固定又は可変の両方を含む）として利用するようにしてもよい。なお、図示した水平ブレース４２は、センターハル４１から放射状に六本配置されているが、かかる本数に限定されるものではない。 The horizontal brace 42 is a member that connects the center hull 41 and the outer hull 43. Since the horizontal brace 42 receives a load by wave force when arranged on the water line, it is preferably arranged in the submerged portion. Further, by sinking the horizontal brace 42 in the water, the weight can be supported by buoyancy, and the support load can be reduced as compared with the case where it is arranged in the air. Further, the inside of the horizontal brace 42 may be formed as a hollow and used as a ballast tank (including both fixed and variable). In addition, although the illustrated horizontal braces 42 are radially arranged from the center hull 41, the number is not limited thereto.
アウターハル４３は、水平ブレース４２の先端部に配置された直方体形状の浮力体である。アウターハル４３の内部は、バラストタンク（固定又は可変の両方を含む）として利用される。なお、アウターハル４３の形状は、直方体形状に限定されるものではなく、球形状や回転楕円体形状であってもよい。 The outer hull 43 is a rectangular parallelepiped buoyancy body disposed at the tip of the horizontal brace 42. The inside of the outer hull 43 is used as a ballast tank (including both fixed and variable). The shape of the outer hull 43 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be a spherical shape or a spheroid shape.
図２（Ａ）に示したように、隣り合うアウターハル４３同士の間には一定の隙間が形成されている。このように、アウターハル４３を円周上に分散して配置することにより、波の一部をアウターハル４３の隙間から内部に浸入させることができ、波力によって受ける荷重を低減することができる。また、アウターハル４３の隙間を利用して作業船をセンターハル４１の近傍にまで接近させることができ、機械室等を備えたコラム部３へ容易にアクセスすることができ、メンテナンス等の負担を軽減することができる。 As shown in FIG. 2A, a certain gap is formed between adjacent outer hulls 43. In this way, by disposing the outer hull 43 in a distributed manner on the circumference, a part of the wave can enter inside through the gap of the outer hull 43, and the load received by the wave force can be reduced. . Further, the work ship can be brought close to the vicinity of the center hull 41 using the clearance of the outer hull 43, and the column section 3 provided with the machine room and the like can be easily accessed. Can be reduced.
また、浮体構造物１の中心軸を構成するコラム部３から、離隔した位置に浮力体であるアウターハル４３を配置することにより、水線面モーメントＩを大きくし、ＢＭ（メタセンタ半径）を大きくすることができる。アウターハル４３の容積やアウターハル４３のコラム部３からの離隔距離（すなわち、水平ブレース４２の長さ）は、浮体構造物１に求められる復原力に応じて設定される。 Further, by disposing the outer hull 43 as a buoyant body at a position away from the column portion 3 constituting the central axis of the floating structure 1, the water surface moment I is increased and the BM (metacenter radius) is increased. can do. The volume of the outer hull 43 and the separation distance of the outer hull 43 from the column portion 3 (that is, the length of the horizontal brace 42) are set according to the restoring force required for the floating structure 1.
ロワーハル５は、図１及び図２（Ｃ）に示したように、コラム部３の下端に配置された略円盤形状の重量物（錘）である。ロワーハル５の内部は、例えば、放射状に配置された複数の仕切り板によって複数の空間に区分けされており、それぞれバラストタンクを構成している。バラストタンクは、一定の重量を有する固定バラストであってもよいし、海水を注排水することによって重量を調整することができる可変バラストであってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2C, the lower hull 5 is a substantially disc-shaped heavy object (weight) disposed at the lower end of the column portion 3. The interior of the lower hull 5 is divided into a plurality of spaces by, for example, a plurality of partition plates arranged radially, and each constitutes a ballast tank. The ballast tank may be a fixed ballast having a constant weight, or may be a variable ballast whose weight can be adjusted by pouring and draining seawater.
このように、コラム部３の下端に重量物を配置することにより、浮体構造物１の重心を下げることができ、ＫＧ（重心高さ）を小さくすることができる。また、没水部に水平方向に平面展開されたロワーハル５を配置することにより、浮体構造物１が上下方向に移動しようとした際に生じる抗力を増大させることができ、浮体構造物１の上下揺れ（Heaving）を低減することができる。 Thus, by arranging a heavy object at the lower end of the column portion 3, the center of gravity of the floating structure 1 can be lowered, and KG (center of gravity height) can be reduced. Further, by arranging the lower hull 5 that is flattened in the horizontal direction in the submerged portion, it is possible to increase the drag generated when the floating structure 1 tries to move in the vertical direction. Shaking (Heaving) can be reduced.
また、ロワーハル５は、上面に放射状に立設された複数のフィン５１を有していてもよい。没水したロワーハル５に略鉛直方向に平面展開されたフィン５１を複数配置することにより、浮体構造物１がコラム部３を中心に回転しようとする際に生じる抗力を増大させることができ、浮体構造物１の船首揺れ（Yawing）を低減することができる。フィン５１の本数や面積等の条件は、浮体構造物１の排水量や設置環境等に応じて任意に設定することができる。 Further, the lower hull 5 may have a plurality of fins 51 erected radially on the upper surface. By disposing a plurality of fins 51 that are spread out in a substantially vertical direction on the submerged lower hull 5, it is possible to increase the drag generated when the floating structure 1 tries to rotate around the column portion 3. The yawing of the structure 1 can be reduced. Conditions such as the number and area of the fins 51 can be arbitrarily set according to the amount of drainage of the floating structure 1 and the installation environment.
張出部６は、アウターハル４３の没水部の外周に形成された板状のフランジ部である。浮力体を構成するアウターハル４３に略水平方向に平面展開された張出部６を形成することにより、浮体構造物１が風荷重や波力によって傾斜しようとする際に生じる抗力を増大させることができ、浮体構造物の縦揺れ（Pitching）及び横揺れ（Rolling）を低減することができる。張出部６の張り出し量は、浮体構造物１の排水量や設置環境等に応じて任意に設定することができる。 The overhang portion 6 is a plate-like flange portion formed on the outer periphery of the submerged portion of the outer hull 43. Increasing the drag generated when the floating structure 1 is inclined by wind load or wave force by forming the overhanging portion 6 that is flattened in a substantially horizontal direction on the outer hull 43 constituting the buoyancy body. Thus, the pitching and rolling of the floating structure can be reduced. The overhanging amount of the overhanging part 6 can be arbitrarily set according to the amount of drainage of the floating structure 1 or the installation environment.
また、図１に示した浮体構造物１は、アウターハル４３とロワーハル５とを連結する複数の斜めブレース７と、隣り合う斜めブレース７を連結して環状に形成されるミドルブレース８と、を有している。これらの斜めブレース７及びミドルブレース８は、アウターハル４３を支持する補強材として機能する。 The floating structure 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of diagonal braces 7 that connect the outer hull 43 and the lower hull 5, and a middle brace 8 that is formed in an annular shape by connecting the adjacent diagonal braces 7. Have. The oblique brace 7 and the middle brace 8 function as a reinforcing material that supports the outer hull 43.
斜めブレース７は、例えば、下端がロワーハル５の中央部上面に配置された支持金具７１に連結され、上端がアウターハル４３の下面に連結される。したがって、斜めブレース７は、下端から上端に向かって放射状に配置されることとなる。なお、斜めブレース７の下端はコラム部３の周面に連結されてもよいし、斜めブレース７の上端は水平ブレース４２に連結されてもよい。図２（Ｂ）に示したように、斜めブレース７の内部を空洞に形成してバラストタンクとして利用するようにしてもよい。 For example, the lower end of the oblique brace 7 is connected to the support fitting 71 disposed on the upper surface of the central portion of the lower hull 5, and the upper end is connected to the lower surface of the outer hull 43. Therefore, the diagonal braces 7 are arranged radially from the lower end toward the upper end. The lower end of the diagonal brace 7 may be connected to the peripheral surface of the column portion 3, and the upper end of the diagonal brace 7 may be connected to the horizontal brace 42. As shown in FIG. 2 (B), the inside of the diagonal brace 7 may be formed in a hollow and used as a ballast tank.
ミドルブレース８は、隣り合う斜めブレース７を連結することにより、斜めブレース７の構造体として剛性を向上させる部材である。したがって、図２（Ｂ）に示したように、ミドルブレース８は、斜めブレース７の本数に応じて多角形状に配置される。斜めブレース７の本数やミドルブレース８の配置位置（高さ）は、アウターハル４３に求められる強度に応じて任意に設定することができる。なお、ミドルブレース８を鉛直方向に複数配置するようにしてもよい。 The middle brace 8 is a member that improves rigidity as a structure of the oblique brace 7 by connecting the adjacent oblique braces 7. Therefore, as shown in FIG. 2B, the middle braces 8 are arranged in a polygonal shape according to the number of the diagonal braces 7. The number of the diagonal braces 7 and the arrangement position (height) of the middle braces 8 can be arbitrarily set according to the strength required for the outer hull 43. A plurality of middle braces 8 may be arranged in the vertical direction.
また、浮体構造物１は、海底に固定された複数の係留索９に接続されており、所定の海域に滞留される。係留索９の上端は、例えば、図１に示したように、アウターハル４３の外側面に固定され、係留索９の下端は、張出部６に配置されたムアリングパイプ９１に挿通されて海底に固定される。係留索９をコラム部３から離隔した位置にあるアウターハル４３に接続することにより、浮体構造物１が回転しようとする船首揺れ（Yawing）に対する抗力を増大させることができる。 The floating structure 1 is connected to a plurality of mooring lines 9 fixed to the seabed and stays in a predetermined sea area. For example, as shown in FIG. 1, the upper end of the mooring line 9 is fixed to the outer surface of the outer hull 43, and the lower end of the mooring line 9 is inserted into a mooring pipe 91 disposed in the overhanging portion 6. Fixed to the sea floor. By connecting the mooring line 9 to the outer hull 43 located at a position separated from the column part 3, it is possible to increase the drag force against the yawing that the floating structure 1 tries to rotate.
したがって、かかる係留索９により、浮体構造物１を所定の海域に留まらせることができるとともに、船首揺れ（Yawing）、前後揺れ（Surging）及び左右揺れ（Swaying）を低減することができる。なお、係留索９は、張出部６や斜めブレース７に固定するようにしてもよい。 Therefore, the mooring line 9 can keep the floating structure 1 in a predetermined sea area, and can reduce bowing, swaying, and swaying. The mooring line 9 may be fixed to the overhanging portion 6 or the oblique brace 7.
ところで、復原力は、一般に、ＧＭ（メタセンタ高さ）×排水量で定式化されるところ、ＧＭ（メタセンタ高さ）は、ＧＭ＝ＫＢ（浮心高さ）＋ＢＭ（メタセンタ半径）−ＫＧ（重心高さ）の計算式により求めることができる。そこで、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１では、（１）アッパーハル４を形成することにより水線面モーメントＩを大きくしてＢＭ（メタセンタ半径）を大きくし、（２）ロワーハル５を形成することにより浮体構造物１の重心を下げてＫＧ（重心高さ）を小さくし、（３）アッパーハル４とロワーハル５をコラム部３で連結することにより浮体構造物１のＫＢ（浮心高さ）を大きくするようにしている。したがって、ＧＭ（メタセンタ高さ）の数値を大きくすることができ、浮体構造物１の復原力を向上させることができる。 By the way, the restoring force is generally formulated by GM (metacenter height) × drainage amount. GM (metacenter height) is GM = KB (buoyancy height) + BM (metacenter radius) −KG (center of gravity height) It can be obtained by the calculation formula of Therefore, in the floating structure 1 according to the first embodiment described above, (1) by forming the upper hull 4, the water surface moment I is increased to increase the BM (metacenter radius), and (2) the lower hull 5. To lower the center of gravity of the floating structure 1 to reduce the KG (center of gravity height). (3) By connecting the upper hull 4 and the lower hull 5 with the column portion 3, the KB (floating) of the floating structure 1 is formed. I try to increase my heart height. Therefore, the numerical value of GM (metacenter height) can be increased, and the restoring force of the floating structure 1 can be improved.
また、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１によれば、ロワーハル５を形成したことにより浮体構造物１の上下揺れ（Heaving）を低減することができ、張出部６を形成したことにより浮体構造物１の縦揺れ（Pitching）及び横揺れ（Rolling）を低減することができ、フィン５１を形成したことにより浮体構造物１の船首揺れ（Yawing）を低減することができ、浮体構造物１の動揺の低減を図ることができる。 Moreover, according to the floating structure 1 which concerns on 1st embodiment mentioned above, having formed the lower hull 5 can reduce the vertical swing (Heaving) of the floating structure 1, and formed the overhang | projection part 6. Therefore, the pitching and rolling of the floating structure 1 can be reduced. By forming the fins 51, the yawing of the floating structure 1 can be reduced, and the floating structure can be reduced. It is possible to reduce the shaking of the object 1.
次に、本発明の他の実施形態に係る浮体構造物１について説明する。ここで、図３は、本発明の他の実施形態に係る浮体構造物を示す図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、（Ｄ）は第五実施形態、を示している。図４は、第四実施形態に係る浮体構造物の外観図であり、（Ａ）は俯瞰図、（ｂ）は仰視図、を示している。図５は、本発明の第六実施形態に係る浮体構造物を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図、（Ｃ）は図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ矢視断面図、を示している。なお、各図において、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。 Next, a floating structure 1 according to another embodiment of the present invention will be described. Here, FIG. 3 is a figure which shows the floating body structure which concerns on other embodiment of this invention, (A) is 2nd embodiment, (B) is 3rd embodiment, (C) is 4th embodiment. Form, (D) shows the fifth embodiment. 4A and 4B are external views of a floating structure according to the fourth embodiment, where FIG. 4A shows an overhead view and FIG. 4B shows a top view. FIG. 5: is a figure which shows the floating body structure which concerns on 6th embodiment of this invention, (A) is a front view, (B) is BB arrow sectional drawing in FIG. 5 (A), (C). FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. In addition, in each figure, about the same component as 1st embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図３（Ａ）に示した第二実施形態に係る浮体構造物１は、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１のミドルブレース８を省略したものであり、図３（Ｂ）に示した第三実施形態に係る浮体構造物１は、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１の斜めブレース７及びミドルブレース８を省略したものである。このように、アッパーハル４（例えば、アウターハル４３）の補強構造は、斜めブレース７及びミドルブレース８を用いて必要に応じて設計することができる。 The floating structure 1 according to the second embodiment shown in FIG. 3A is obtained by omitting the middle brace 8 of the floating structure 1 according to the first embodiment described above, and is shown in FIG. The floating structure 1 according to the third embodiment is obtained by omitting the oblique braces 7 and the middle braces 8 of the floating structure 1 according to the first embodiment described above. Thus, the reinforcing structure of the upper hull 4 (for example, the outer hull 43) can be designed as necessary using the diagonal brace 7 and the middle brace 8.
図３（Ｃ）に示した第四実施形態に係る浮体構造物１は、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１のフィン５１を省略したものである。例えば、係留索９により船首揺れ（Yawing）を十分に低減することができる場合には、フィン５１を省略することができる。ここで、浮体構造物１の構造の理解を促すために、第四実施形態に係る浮体構造物１の俯瞰図を図４（Ａ）に示し、仰視図を図４（Ｂ）に示している。なお、各図において、説明の便宜上、支持金具７１及びコラム部３の一部（センターハル４１より上の部分）の図を省略してある。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示した浮体構造物１の形状は、平面部分をメッシュで表示した３Ｄモデリングである。 The floating structure 1 according to the fourth embodiment illustrated in FIG. 3C is obtained by omitting the fins 51 of the floating structure 1 according to the first embodiment described above. For example, if the mooring line 9 can sufficiently reduce yawing, the fins 51 can be omitted. Here, in order to promote understanding of the structure of the floating structure 1, an overhead view of the floating structure 1 according to the fourth embodiment is shown in FIG. 4A, and an elevation view is shown in FIG. 4B. . In addition, in each figure, the figure of a part of support bracket 71 and the column part 3 (part above the center hull 41) is abbreviate | omitted for convenience of explanation. The shape of the floating structure 1 shown in FIGS. 4A and 4B is 3D modeling in which a planar portion is displayed as a mesh.
図３（Ｄ）に示した第五実施形態に係る浮体構造物１は、センターハル４１とアウターハル４３との水上部に掛け渡された連絡橋４４を有するものである。かかる連絡橋４４を配置することにより、浮体構造物１を浮遊させた状態、すなわち、水平ブレース４２が没水した状態であっても、センターハル４１とアウターハル４３との間を往来することができ、メンテナンス時等の移動に要する時間を短縮することができる。連絡橋４４は、例えば、センターハル４１とアウターハル４３とを連結する床板と、床板の両側部に配置される手摺と、により構成される。 The floating structure 1 according to the fifth embodiment shown in FIG. 3 (D) has a connecting bridge 44 that spans the water surface between the center hull 41 and the outer hull 43. By arranging such a connecting bridge 44, even when the floating structure 1 is floated, that is, when the horizontal brace 42 is submerged, the center hull 41 and the outer hull 43 can be moved back and forth. It is possible to reduce the time required for movement during maintenance. The connecting bridge 44 includes, for example, a floor plate that connects the center hull 41 and the outer hull 43, and handrails that are arranged on both sides of the floor plate.
また、第五実施形態に係る浮体構造物１は、図示したように、連絡橋４４に加えて、アウターハル４３から外方に延出された補助床板４５を有していてもよい。アウターハル４３に補助床板４５を配置することにより、メンテナンス時等に作業員が補助床板４５を介してアウターハル４３から乗り降りすることができ、利便性を向上することができる。すなわち、本実施形態において、作業員は、浮体構造物１に対してセンターハル４１又はアウターハル４３のいずれからでも乗り降りすることができ、作業内容や作業の進捗状況に合わせて乗り降りする場所を任意に選択することができる。 Moreover, the floating structure 1 according to the fifth embodiment may include an auxiliary floor plate 45 extending outward from the outer hull 43 in addition to the connecting bridge 44 as illustrated. By arranging the auxiliary floor plate 45 on the outer hull 43, an operator can get on and off the outer hull 43 via the auxiliary floor plate 45 at the time of maintenance or the like, and convenience can be improved. In other words, in the present embodiment, the worker can get on and off the floating structure 1 from either the center hull 41 or the outer hull 43, and can arbitrarily enter a place where the worker gets on or off according to the work content or the progress of the work. Can be selected.
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示した第六実施形態に係る浮体構造物１は、アッパーハル４の構成を簡略化したものである。具体的には、アッパーハル４は、コラム部３から拡径された多角柱形状を有している。アッパーハル４の径（幅）は、例えば、ロワーハル５の径（幅）と同等程度が好ましいが、浮体構造物１の排水量や設置環境等に応じて任意に変更することができる。なお、アッパーハル４の形状は、多角柱形状に限定されるものではなく、円柱形状であってもよい。 The floating structure 1 according to the sixth embodiment shown in FIGS. 5A to 5C is a simplified structure of the upper hull 4. Specifically, the upper hull 4 has a polygonal column shape whose diameter is expanded from the column portion 3. For example, the diameter (width) of the upper hull 4 is preferably equal to the diameter (width) of the lower hull 5, but can be arbitrarily changed according to the amount of drainage of the floating structure 1, the installation environment, and the like. The shape of the upper hull 4 is not limited to the polygonal column shape, and may be a columnar shape.
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、アッパーハル４の没水部の外周には、径方向外方に突出した板状の張出部６が配置されている。張出部６の内部を空洞に形成して、バラストタンク（固定又は可変の両方を含む）として利用するようにしてもよい。なお、図５（Ａ）において、説明の便宜上、喫水線を一点鎖線で仮想的に図示している。 As shown in FIGS. 5A and 5B, a plate-like overhanging portion 6 protruding radially outward is disposed on the outer periphery of the submerged portion of the upper hull 4. You may make it use the inside of the overhang | projection part 6 as a hollow, and use as a ballast tank (a fixed or variable is included). In FIG. 5A, for convenience of explanation, the draft line is virtually illustrated by a one-dot chain line.
図５（Ｃ）に示したように、第六実施形態におけるロワーハル５は、扁平の八角柱形状を有しており、その内部は放射状に配置された仕切り板による区分けされており、各部屋はバラストタンク（固定又は可変の両方を含む）として利用される。また、ロワーハル５の上面には、八枚のフィン５１が放射状に配置されている。 As shown in FIG. 5C, the lower hull 5 in the sixth embodiment has a flat octagonal prism shape, and the inside thereof is divided by partition plates arranged radially, and each room has Used as a ballast tank (including both fixed and variable). Eight fins 51 are arranged radially on the upper surface of the lower hull 5.
第六実施形態に係る浮体構造物１は、アッパーハル４が第一実施形態のように浮島状に分散配置されたアウターハル４３を有していないことから、容易に設計することができ、補強構造（斜めブレース７やミドルブレース８）の必要性も少なく、構造的に製造しやすく頑強な浮力体を容易に形成することができる。 The floating structure 1 according to the sixth embodiment can be easily designed and reinforced because the upper hull 4 does not have the outer hull 43 that is dispersedly arranged in a floating island shape as in the first embodiment. There is little need for a structure (oblique brace 7 or middle brace 8), and a robust buoyancy body that is structurally easy to manufacture can be easily formed.
上述した第二実施形態〜第六実施形態に係る浮体構造物１においても、第一実施形態に係る浮体構造物１と同様に、喫水線近傍に拡径したアッパーハルを形成したことにより水線面モーメントＩを大きくしてＢＭ（メタセンタ半径）を大きくすることができ、コラム部３の下端に拡径したロワーハル５を形成してバラストタンクとすることにより浮体構造物１の重心を下げてＫＧ（重心高さ）を小さくすることができ、アッパーハル４とロワーハル５をコラム部３で連結することにより浮体構造物のＫＢ（浮心高さ）を大きくすることができ、ＫＢ（浮心高さ）＋ＢＭ（メタセンタ半径）−ＫＧ（重心高さ）の計算式により求められるＧＭ（メタセンタ高さ）を大きくすることができ、浮体構造物の復原力の向上を図ることができる。 In the floating structure 1 according to the second embodiment to the sixth embodiment described above, similarly to the floating structure 1 according to the first embodiment, the water hull surface is formed by forming the upper hull whose diameter is increased in the vicinity of the water line. The moment I can be increased to increase the BM (metacenter radius), and the lower hull 5 having an enlarged diameter is formed at the lower end of the column portion 3 to form a ballast tank, whereby the center of gravity of the floating structure 1 is lowered and KG ( The center of gravity (height of the center of gravity) can be reduced, and by connecting the upper hull 4 and the lower hull 5 with the column portion 3, the KB (buoyancy height) of the floating structure can be increased. ) + BM (metacenter radius) −KG (metacenter height) calculated by the calculation formula can be increased, and the restoring force of the floating structure can be improved.
また、上述した第二実施形態〜第六実施形態に係る浮体構造物１によれば、第一実施形態に係る浮体構造物１と同様に、没水部で水平方向に拡径したロワーハル５を形成することにより浮体構造物１の上下揺れに対する抗力を増大させることができ、アッパーハルの外周に張出部を形成することにより全方位において浮体構造物１の受ける波力を低減することができ、浮体構造物１の上下揺れ（Heaving）、縦揺れ（Pitching）及び横揺れ（Rolling）を低減することができ、浮体構造物１の動揺の低減を図ることができる。 Moreover, according to the floating structure 1 which concerns on 2nd embodiment-6th embodiment mentioned above, the lower hull 5 expanded in the horizontal direction by the submerged part similarly to the floating structure 1 which concerns on 1st embodiment. By forming, the resistance against the vertical swing of the floating structure 1 can be increased, and by forming the protruding portion on the outer periphery of the upper hull, the wave force received by the floating structure 1 in all directions can be reduced. Further, it is possible to reduce the vertical shaking (Heaving), pitching (Pitching), and rolling (Rolling) of the floating structure 1 and to reduce the shaking of the floating structure 1.
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１ 浮体構造物
２ 上部構造物
３ コラム部
４ アッパーハル
５ ロワーハル
６ 張出部
７ 斜めブレース
８ ミドルブレース
４１ センターハル
４２ 水平ブレース
４３ アウターハル
４４ 連絡橋
５１ フィン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Floating structure 2 Upper structure 3 Column part 4 Upper hull 5 Lower hull 6 Overhang part 7 Diagonal brace 8 Middle brace 41 Center hull 42 Horizontal brace 43 Outer hull 44 Connecting bridge 51 Fin
Claims (6)
喫水線近傍で前記コラム部より拡径したアッパーハルと、
前記コラム部の下端に配置されバラストタンクを構成するとともに前記コラム部より拡径したロワーハルと、
前記アッパーハルの没水部の外周から径方向外方に突出した板状の張出部と、
を有することを特徴とする浮体構造物。 In a floating structure having a single column-shaped column portion that can float in an upright state and can connect an upper structure disposed on water,
An upper hull whose diameter is larger than that of the column portion in the vicinity of the water line;
A lower hull arranged at the lower end of the column portion and constituting a ballast tank and having a diameter larger than that of the column portion;
A plate-like projecting portion projecting radially outward from the outer periphery of the submerged portion of the upper hull;
The floating structure characterized by having.
6. The floating structure according to claim 5, further comprising a connecting bridge that extends over the water of the center hull and the outer hull.
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