JP2018040224A - 水底マウンド構造および洋上施設用浮体構造物の保管方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浮体構造物を水域に安定して停泊させることのできる水底マウンド構造および洋上施設用浮体構造物の保管方法を提供する。【解決手段】本発明に係る水底マウンド構造１０は、水底地盤Ｇ上に設けられ、浮体構造物Ｓが着底する水底マウンド構造であって、通水性の袋状のネット部材と、このネット部材の内部に収納した複数の塊状物とからなるフィルターユニット１２を備える。また、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法は、上記の水底マウンド構造１０を用いて洋上施設用浮体構造物Ｓを保管する方法であって、水底地盤Ｇ上に水底マウンド構造１０を設けた後、水底マウンド構造１０の上面に洋上施設用浮体構造物Ｓを着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物Ｓを保管するようにしたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、港湾の海底などの水底に設けられる水底マウンド構造、および、この水底マウンド構造を用いて洋上施設用浮体構造物を保管する保管方法に関するものである。

従来、風車を搭載した浮体構造物を洋上に浮かべて風力発電を行う浮体式洋上風力発電施設が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の浮体式洋上風力発電施設は、平面視で三角形の頂点と中央に配置した４つの柱状浮体を相互に連結してなるセミサブ型（半潜水型）の浮体構造物と、中央の柱状浮体の上に搭載した風車とから構成されている。

こうした浮体式洋上風力発電施設の建設工事は、予めドッグにて製作した浮体構造物（以下、洋上風力発電船ともいう。）を設置海域に曳航してから設置海域に据え付けるようにして施工している（例えば、非特許文献１を参照）。この施工方法について図面を参照しながら以下に具体的に説明する。

図７は、従来の浮体式洋上風力発電施設の施工手順の一例を示したものである。この図に示すように、所定規模の造船所ドックを保有するＡ港でセミサブ型の浮体構造物（洋上風力発電船１）を製作する。ここで、製作した洋上風力発電船１を曳船２にて設置海域Ｐの近郊のＢ港まで曳航し、このＢ港内で一時的に停泊させて作業を行う場合がある。Ｂ港での一時的な停泊が必要なケースとしては、例えば、（１）風車タワーが高く、造船所ドック内で組み立てることが困難な場合、（２）造船所ドックを早期にあけるため、浮体構造物完成後ただちにドックアウトさせなければならない場合、（３）浮体構造物の曳航が可能な季節・時期に浮体構造物のみを安全に輸送したい場合（時間的制約がある場合）などが挙げられる。Ｂ港内で一時的に停泊させた後、洋上風力発電船１を設置海域Ｐまで曳航し、係留アンカー、チェーン等を介して海底に係留する。

ここで、洋上風力発電船１をＢ港内に停泊させる際の係留が問題となる場合がある。洋上風力発電船１は規模の大きい略円盤状の外郭を呈した浮体構造物であり、その寸法は例えば２ＭＷ級の洋上風力発電の場合では直径６０ｍ程度、高さ３０ｍ程度、風車の最高点までの高さ９０ｍ程度の規模となる（例えば、非特許文献１を参照）。

こうした洋上風力発電船１をＢ港内の岸壁、桟橋等の係岸施設に係留する場合には、十分な張力が与えられたロープ等の係留索によって船体の外縁の複数箇所を係岸施設に繋ぎ止める必要がある。このとき、港内において強風等による船体の動揺を確実に制御するために、係留索を船体の周囲に蜘蛛の巣状に張り巡らせる必要が生じるケースがある。

特開２０１０−２８０３０１号公報

福島洋上風力コンソーシアムホームページ、「２ＭＷ級洋上風力発電船」、［online］、［平成２６年８月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.fukushima-forward.jp/safety/pdf/2013_03.pdf＞

しかしながら、船体の周囲に係留索を蜘蛛の巣状に張り巡らせると、係留索が港内スペースを占有することで他の船舶の往来や港湾利用上の妨げや制約となり、港湾の利用効率の著しい低下を招くおそれがある。このため、港内で係留するには適さないような大型の浮体構造物を、なるべく係留索によらないで港湾などの水域に安定して停泊させることのできる技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、浮体構造物を水域に安定して停泊させることのできる水底マウンド構造および洋上施設用浮体構造物の保管方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水底マウンド構造は、水底地盤上に設けられ、浮体構造物が着底する水底マウンド構造であって、通水性の袋状のネット部材と、このネット部材の内部に収納した複数の塊状物とからなるフィルターユニットを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造は、上述した発明において、ネット部材の内部に収納される塊状物を、石材で構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造は、上述した発明において、フィルターユニットを上下に積み重ねて配置したことを特徴とする。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造は、上述した発明において、上面をクッション材で被覆したことを特徴とする。

また、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法は、上述した水底マウンド構造を用いて洋上施設用浮体構造物を保管する方法であって、水底地盤上に前記水底マウンド構造を設けた後、前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法は、上述した発明において、水底地盤上に前記水底マウンド構造を間隔をあけて複数設けた後、複数の前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法は、上述した発明において、洋上施設用浮体構造物の底面に設定されている接触不可部を避けた位置を前記水底マウンド構造の上面に着底させたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法は、上述した発明において、港内の海底地盤上に設けた前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、洋上施設用浮体構造物を港内で保管するようにしたことを特徴とする。

本発明に係る水底マウンド構造によれば、水底地盤上に設けられ、浮体構造物が着底する水底マウンド構造であって、通水性の袋状のネット部材と、このネット部材の内部に収納した複数の塊状物とからなるフィルターユニットを備えるので、浮体構造物の喫水を調整してフィルターユニットを備える水底マウンド構造に着底させれば、浮体構造物の重量は、水底マウンド構造を介して水底地盤に安定的に支持され得る。したがって、浮体構造物を水域に安定して停泊させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造によれば、ネット部材の内部に収納される塊状物を、石材で構成したので、フィルターユニットを比較的安価な材料で構成することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造によれば、フィルターユニットを上下に積み重ねて配置したので、水底地盤上に水底マウンド構造を構築する際の作業を容易にすることができるとともに、水底マウンド構造の高さを簡単に調整することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造によれば、上面をクッション材で被覆したので、着底する浮体構造物の底面に作用する接触力や衝撃力を和らげることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、上述した水底マウンド構造を用いて洋上施設用浮体構造物を保管する方法であって、水底地盤上に前記水底マウンド構造を設けた後、前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたので、洋上施設用浮体構造物を水域に安定して保管し、または停泊させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、水底地盤上に前記水底マウンド構造を間隔をあけて複数設けた後、複数の前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたので、水底マウンド構造の構成材料の使用数量を節減することができ、比較的安価に洋上施設用浮体構造物を保管することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、洋上施設用浮体構造物の底面に設定されている接触不可部を避けた位置を前記水底マウンド構造の上面に着底させたので、例えば洋上施設用浮体構造物の底面に設けられたセンサ等の精密機器や突起物のような接触不可部の損傷を防ぐことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、港内の海底地盤上に設けた前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、洋上施設用浮体構造物を港内で保管するようにしたので、洋上施設用浮体構造物を港内に安定して保管し、または停泊させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る水底マウンド構造の実施の形態を示す側面断面図である。 図２は、本発明に係る水底マウンド構造の実施の形態を示す上面図である。 図３は、フィルターユニットの一例を示す概略断面図である。 図４は、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の一例を示す概略斜視図である。 図５は、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法の実施の形態を示す側面断面図である。 図６は、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法の実施の形態を示す上面図である。 図７は、従来の浮体式洋上風力発電施設の施工手順の一例を示した平面図である。

以下に、本発明に係る水底マウンド構造および洋上施設用浮体構造物の保管方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

［水底マウンド構造］
まず、本発明に係る水底マウンド構造の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明する。なお、本発明に係る水底マウンド構造は、海底や湖底、河床などの水底に対して適用可能であるが、以下の説明においては、港湾内の海底に設ける場合を例にとり説明する。なお、本発明に係る水底マウンド構造は、浮体構造物の一時的な係留を目的として使用することが望ましい。

図１および図２に示すように、本発明に係る水底マウンド構造１０は、港湾内の海底（水底）地盤Ｇ上に設けられ、浮体構造物としての洋上風力発電船の船体Ｓが着底可能な略円錐台状のものであり、フィルターユニット１２とクッション材１４とを備える。

フィルターユニット１２は、図３に示すように、通水性の袋状のネット部材１６と、このネット部材１６の内部に収納した複数の石材１８（塊状物）とからなる。石材１８は、例えば粒径３０ｃｍ程度あるいは人頭大の砕石などで構成することができる。フィルターユニット１２は、石材１８を充填した状態の直径が例えば３〜５ｍ程度、高さが例えば０．５〜２ｍ程度の略円盤状のものとして構成することができる。

本実施の形態のフィルターユニット１２は、図１および図２に示すように、海底地盤Ｇ上に上下二段に積み重ねて配置されており、下層に配置される複数の下層フィルターユニット１２Ａと、上層に配置される複数の上層フィルターユニット１２Ｂとからなる。図２に示すように、下層フィルターユニット１２Ａは、海底地盤Ｇ上において平面視で隙間なくハニカム状に並設されている。また、上層フィルターユニット１２Ｂも同様に、下層フィルターユニット１２Ａの上において平面視で隙間なくハニカム状に並設されている。下層フィルターユニット１２Ａと上層フィルターユニット１２Ｂの個々のユニットは側面視で略千鳥状に配置される。

上層フィルターユニット１２Ｂの上面は、複数の土嚢１４Ａで被覆され、土嚢１４Ａの上面は複数の古タイヤ１４Ｂで被覆されている。これら土嚢１４Ａおよび古タイヤ１４Ｂが本発明におけるクッション材１４として機能し、洋上風力発電船の船体Ｓを水底マウンド構造１０に着底させた際の接触力や衝撃力によって船体Ｓの底部ＳＢが損傷するのを防止する。なお、本構造をフィルターユニット１２のみを用いて構成した場合には、フィルターユニット１２の上面や隣接するフィルターユニット１２間に凹凸が形成されることとなるため、土嚢１４Ａについては、フィルターユニット１２の上面や前後左右方向に隣接するフィルターユニット１２間の平坦性を確保するための材料としても使用している。

本実施の形態によれば、洋上風力発電船の船体Ｓの喫水を調整して水底マウンド構造１０の上面に着底させることで、洋上風力発電船の船体Ｓの重量を、水底マウンド構造１０を介して海底地盤Ｇに安定的に支持させることができる。したがって、洋上風力発電船の船体Ｓを海域に安定して停泊させ、または保管することができる。

また、フィルターユニット１２のネット部材１６の内部に収納される塊状物を石材１８で構成したので、フィルターユニット１２を比較的安価な材料で構成することができる。

また、フィルターユニット１２を上下に積み重ねて配置したので、海底地盤Ｇ上に水底マウンド構造１０を構築する際の作業を容易にすることができる。さらに、フィルターユニット１２の上下段数を変えることで、水底マウンド構造１０の高さを簡単に調整することができる。この高さを調整することで、洋上風力発電船の船体Ｓを着底させるための喫水深を変更することが可能となる。なお、フィルターユニット１２に収納する石材１８の粒径や数量、ネット部材１６の容積を変更することで、フィルターユニット１２自体の大きさを変えることも可能である。

また、上面をクッション材１４で被覆したので、着底する洋上風力発電船の船体Ｓの底部ＳＢに作用する接触力や衝撃力を和らげることができる。

なお、洋上風力発電船の船体Ｓを浮上させて水底マウンド構造１０が不要になった場合には、フィルターユニット１２、クッション材１４をクレーン船等を用いて海底地盤Ｇから引き上げ回収すれば水底マウンド構造１０を海底地盤Ｇ上から容易に撤去することが可能である。

なお、上記の実施の形態において、クッション材１４を土嚢１４Ａと古タイヤ１４Ｂとにより構成した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、洋上風力発電船の船体Ｓを水底マウンド構造１０に着底させた際の接触力や衝撃力によって船体Ｓの底部ＳＢが損傷するのを防止する機能を有する材料であれば、いかなる材料を使用してもよいことはもちろんである。

［洋上施設用浮体構造物の保管方法］
次に、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法の実施の形態について図４〜図６を参照しながら説明する。

図４は、洋上施設用浮体構造物としての洋上風力発電船の一例を示したものである。この図に示すように、洋上風力発電船２０は船体ＳとタワーＴと風車Ｂとからなる。

船体Ｓは、平面視で正三角形の頂点と中心に配置した４つの柱状浮体２２Ａ〜２２Ｄを相互に連結してなるセミサブ型（半潜水型）の浮体構造物である。中心に位置する柱状浮体２２Ｄの上にはタワーＴが立設してあり、その上端部には風車Ｂが搭載してある。

４つの柱状浮体２２Ａ〜２２Ｄは、上部間を連結する連結部材２４Ａと、上部と下部間を連結し斜材からなる連結部材２４Ｂと、下部間を連結する連結部材２４Ｃで相互に連結される。

この洋上風力発電船２０は、例えば２ＭＷ級の洋上風力発電に適用可能なものであり、その概略寸法は例えば船体Ｓの直径６０ｍ程度、船体Ｓの高さ３０ｍ程度、風車Ｂの最高点までの高さ９０ｍ程度のものとして構成される。

本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法は、上記の図４に例示した洋上施設用浮体構造物としての洋上風力発電船２０を、上述した水底マウンド構造１０を用いて保管する方法である。図５および図６に示すように、まず、港湾内の海底地盤Ｇ上に水底マウンド構造１０を間隔をあけて３カ所（複数）に設けておくものとする。図の例では、平面視で略正三角形の頂点の位置において、三角形の中心に関して点対称に水底マウンド構造１０を設けている。なお、図５および図６の水底マウンド構造１０においては、上記の図１および図２の水底マウンド構造１０と構成は同じであるが、形態が若干異なるものを用いている。

次に、水底マウンド構造１０の上方に洋上風力発電船２０を曳き入れた後、バラスト注水等により洋上風力発電船２０の船体Ｓの喫水を調整して沈降させ、船体Ｓの底面を水底マウンド構造１０の上面に着底させる。

ここで、洋上風力発電船２０の柱状浮体２２Ａ〜２２Ｄの底部ＳＢには、海象データや浮体動揺データなどを取得するためのセンサ等の精密機器や突起物などの接触不可部が予め設けられている。したがって、着底の際には、こうした接触不可部を避けた位置を水底マウンド構造１０の上面に着底させるように位置調整した後、バラスト注水等により喫水を下げて着底させる。図の例では、連結部材２４Ｃの柱状浮体２２Ａ〜２２Ｃに近い部分の底面を、３つの水底マウンド構造１０のそれぞれに着底させた例を示している。

このように、水底マウンド構造１０の平面レイアウトは、船体Ｓの底部におけるセンサ等の精密機器や突起物などの接触不可部の位置に合わせて設定することが望ましい。また、船体Ｓが水底マウンド構造１０に着底した際に、船体Ｓの底部における突起物が海底地盤Ｇに接触しないことが望ましい。このため、例えばフィルターユニット１２の高さや積層数を調整して水底マウンド構造１０の高さを調整し、突起物が海底地盤Ｇに接触しないようにする。

以上のような対応により、着底時におけるセンサ等の精密機器や突起物のような接触不可部の損傷を防ぐことができる。なお、水底マウンド構造１０の幅や高さ等の諸元については、着底させる洋上風力発電船２０の構造強度などの条件から設定することができる。

続いて、水底マウンド構造１０に着底させた状態で洋上風力発電船２０を港湾内に保管する。こうすることで、係留索によって係留するには適さないような比較的規模の大きい洋上風力発電船２０を港湾内に安定して保管し、または停泊させることができる。

また、上記のように洋上風力発電船２０の下に設ける水底マウンド構造１０を間隔をあけて複数配置することで、水底マウンド構造１０の構成材料の使用数量を節減することができ、比較的安価に洋上風力発電船２０を保管することができる。

以上説明したように、本発明に係る水底マウンド構造によれば、水底地盤上に設けられ、浮体構造物が着底する水底マウンド構造であって、通水性の袋状のネット部材と、このネット部材の内部に収納した複数の塊状物とからなるフィルターユニットを備えるので、浮体構造物の喫水を調整してフィルターユニットを備える水底マウンド構造に着底させれば、浮体構造物の重量は、水底マウンド構造を介して水底地盤に安定的に支持され得る。したがって、浮体構造物を水域に安定して停泊させることができる。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造によれば、ネット部材の内部に収納される塊状物を、石材で構成したので、フィルターユニットを比較的安価な材料で構成することができる。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造によれば、フィルターユニットを上下に積み重ねて配置したので、水底地盤上に水底マウンド構造を構築する際の作業を容易にすることができるとともに、水底マウンド構造の高さを簡単に調整することができる。

また、本発明に係る他の水底マウンド構造によれば、上面をクッション材で被覆したので、着底する浮体構造物の底面に作用する接触力や衝撃力を和らげることができる。

また、本発明に係る洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、上述した水底マウンド構造を用いて洋上施設用浮体構造物を保管する方法であって、水底地盤上に前記水底マウンド構造を設けた後、前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたので、洋上施設用浮体構造物を水域に安定して保管し、または停泊させることができる。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、水底地盤上に前記水底マウンド構造を間隔をあけて複数設けた後、複数の前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたので、水底マウンド構造の構成材料の使用数量を節減することができ、比較的安価に洋上施設用浮体構造物を保管することができる。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、洋上施設用浮体構造物の底面に設定されている接触不可部を避けた位置を前記水底マウンド構造の上面に着底させたので、例えば洋上施設用浮体構造物の底面に設けられたセンサ等の精密機器や突起物のような接触不可部の損傷を防ぐことができる。

また、本発明に係る他の洋上施設用浮体構造物の保管方法によれば、港内の海底地盤上に設けた前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、洋上施設用浮体構造物を港内で保管するようにしたので、洋上施設用浮体構造物を港内に安定して保管し、または停泊させることができる。

以上のように、本発明に係る水底マウンド構造および洋上施設用浮体構造物の保管方法は、港湾の海底などの水底に設けられる水底マウンド構造、および、この水底マウンド構造を用いて洋上施設用浮体構造物を保管する保管方法に有用であり、特に、浮体構造物を水域に安定して停泊させるのに適している。

１０ 水底マウンド構造
１２ フィルターユニット
１２Ａ 下層フィルターユニット
１２Ｂ 上層フィルターユニット
１４ クッション材
１４Ａ 土嚢
１４Ｂ 古タイヤ
１６ ネット部材
１８ 石材（塊状物）
２０ 洋上風力発電船（洋上施設用浮体構造物）
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ 柱状浮体
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 連結部材
Ｇ 海底地盤（水底地盤）
Ｓ 船体（浮体構造物）
ＳＢ 底部
Ｔ タワー
Ｂ 風車

Claims (8)

1. 水底地盤上に設けられ、浮体構造物が着底する水底マウンド構造であって、
   通水性の袋状のネット部材と、このネット部材の内部に収納した複数の塊状物とからなるフィルターユニットを備えることを特徴とする水底マウンド構造。
2. ネット部材の内部に収納される塊状物を、石材で構成したことを特徴とする請求項１に記載の水底マウンド構造。
3. フィルターユニットを上下に積み重ねて配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の水底マウンド構造。
4. 上面をクッション材で被覆したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の水底マウンド構造。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の水底マウンド構造を用いて洋上施設用浮体構造物を保管する方法であって、水底地盤上に前記水底マウンド構造を設けた後、前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたことを特徴とする洋上施設用浮体構造物の保管方法。
6. 水底地盤上に前記水底マウンド構造を間隔をあけて複数設けた後、複数の前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、この状態で洋上施設用浮体構造物を保管するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の洋上施設用浮体構造物の保管方法。
7. 洋上施設用浮体構造物の底面に設定されている接触不可部を避けた位置を前記水底マウンド構造の上面に着底させたことを特徴とする請求項６に記載の洋上施設用浮体構造物の保管方法。
8. 港内の海底地盤上に設けた前記水底マウンド構造の上面に洋上施設用浮体構造物を着底させ、洋上施設用浮体構造物を港内で保管するようにしたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の洋上施設用浮体構造物の保管方法。
   

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