JP2018047839A

JP2018047839A - 作業台船及び洋上構造物の施工方法

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Publication number: JP2018047839A
Application number: JP2016185616A
Authority: JP
Inventors: 博木之下; Hiroshi Kinoshita; 純志島崎; Junshi Shimazaki
Original assignee: Modec Inc
Current assignee: Modec Inc
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29

Abstract

【課題】大型クレーン船を用いることなく、洋上で、風力発電装置のナセル等の装置及び設備を備えた上部構造物を下部構造物の上に載置して接合及び組み立てができ、また、大規模メンテナンスが必要になったときには、これらの装置及び設備を容易に取り外して陸地に運んでメンテナンス作業を簡便に行うことができる、作業台船及び洋上構造物の施工方法を提供する。【解決手段】洋上構造物１０の下部構造物２０の上に上部構造物３０を載置して接合する作業を洋上にて行う作業台船４０において、前記上部構造物３０を載置するフォーク構造４１aを有する支持機構４１、又は、前記上部構造物３０を吊り下げる吊り下げ機構４２のいずれか一方と、前記上部構造物３０を固定して前記上部構造物３０の転倒を防止する転倒防止用抑え機構とを備えて構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、洋上風力発電装置の組み立て及び設置の際や、分解・メンテナンスの際等の作業に用いる作業台船及び洋上構造物の施工方法に関するものである。

地球温暖化、化石エネルギーの枯渇の問題から再生可能エネルギー利用の需要が増加している。この再生可能エネルギー利用の内でも、風力発電、特に洋上風力発電の装置は効率化のために大型化してきており、その装置の組み立て及び設置方法が課題として挙がっている。特に、波浪の影響を受けながらの洋上風力発電装置の設置においては、風車のナセルに衝撃を与えずに、かつ、膨大な費用が掛かる大型のクレーン船を用いずに、組み立て及び設置を行う工法の開発が急務となっている。また、風車のブレードや発電機などの交換を伴う大規模なメンテナンスを容易に行うことができるメンテナンス方法の開発も急務となっている。

これに関連して、風力発電装置などを搭載したスパー型等の洋上構造物の施工方法において、クレーン船を使用することなく、安全に洋上設置場所に係留するために、洋上構造物を上部構造物と下部構造物に分割して製造して、下部構造物の一部又は全部を水中に直立状態に維持して、下部構造物の上方部位に、上部構造物を移動して、その後、下部構造物を上昇させて上部構造物の下側に配置したり、又は、上部構造物を下降させて下部構造物の上側に配置したりしてから、下部構造物を上部構造物に一体化して接合する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−２２７８３号公報

このような洋上構造物の施工方法では、大型クレーン船が不要になるが、より施工作業の効率化を図るためには、施工作業中の上部構造物の転倒防止と、下部構造物が係留されている場合には作業台船に対しての下部構造物の保持と、上部構造物を下部構造物に載置する作業中における重量移動とがより重要になる。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、大型クレーン船を用いることなく、洋上で、風力発電装置のナセル等の装置及び設備を備えた上部構造物を下部構造物の上に載置して接合及び組み立てができ、また、大規模メンテナンスが必要になったときには、これらの装置及び設備を容易に取り外して陸地に運んでメンテナンス作業を簡便に行うことができる、作業台船及び洋上構造物の施工方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の作業台船は、洋上構造物の下部構造物の上に上部構造物を載置して接合する作業を洋上にて行う作業台船において、前記上部構造物を載置するフォーク構造を有する支持機構、又は、前記上部構造物を吊り下げる吊り下げ機構のいずれか一方と、前記上部構造物を固定して前記上部構造物の転倒を防止する転倒防止用抑え機構とを備えて構成されている。

この構成によれば、上部構造物の荷重を支持機構又は吊り下げ機構の少なくとも一方を介して作業台船で受けることができ、また、下部構造物の上への上部構造物の輸送を作業台船の移動で行うことができる。さらに、支持機構又は吊り下げ機構の少なくとも一方を使用することにより、上部構造物の荷重を作業台船から下部構造物に円滑に移行することができる。

また、転倒防止用抑え機構により、上部構造物の運搬時及び上部構造物と下部構造物の接合作業中に、この転倒防止用抑え機構で上部構造物を固定して上部構造物の転倒を防止できるので、洋上風力発電装置の上部構造物のように著しく背が高く、直立状態に維持し難い上部構造物の転倒を容易に防止できるようになり、接合作業の作用効率を高めることができる。

従って、上部構造物を下部構造物に載置及び固定する際の作業物位置決め作業及び接合作業等の作業と、上部構造物を下部構造物から分離してメンテナンスする際の分離作業などにおいて、著しく作業効率を向上することができる。

上記の作業台船において、前記下部構造物を把持若しくは係合して作業台船に保持する下部保持機構を備えて構成されていると、この下部保持機構で下部構造物を作業台船に保持することにより、下部構造物と作業台船との間の水平方向の相対運動をなくすことができる。

上記の作業台船において、前記吊り下げ機構が、油圧シリンダで構成され、長さを制御することで、上部構造物の吊り下げ位置及び角度を変更できる。これにより、洋上作業において作業台船が波浪により動揺していても、上部構造物の転倒を防止できるとともに、上部構造物の傾斜における動揺を抑制できる、また、上部構造物と下部構造物の接合時に下部構造物の揺動による上部構造物と下部構造物の接合面の角度の狂いを吸収する事ができる。

上記の目的を達成するための本発明の洋上構造物の施工方法は、上記の作業台船を用いて作業を行うことを特徴とする施工方法であり、上記の作業台船と同様な効果を発揮できる。

以上に説明したように、本発明の作業台船及び洋上構造物の施工方法によれば、大型クレーン船を用いることなく、洋上で、風力発電装置のナセル等の装置及び設備を備えた上部構造物を下部構造物の上に載置して接合及び組み立てができ、また、大規模メンテナンスが必要になったときには、これらの装置及び設備を容易に取り外して陸地に運んでメンテナンス作業を簡便に行うことができる。

本発明に係る第１の実施の形態の作業台船で、支持機構と下部保持機構と転倒防止用抑え機構を備えた場合で、洋上構造物における下部構造物に上部構造物を接合するときの作業台船の側方から見た模式的な図である。図１の作業台船で、洋上構造物における下部構造物に上部構造物を接合するときの作業台船の後方から見た模式的な図である。本発明に係る第２の実施の形態の作業台船で、吊り下げ機構と下部保持機構と転倒防止用抑え機構を備えた場合で、洋上構造物における下部構造物に上部構造物を接合するときの作業台船の側方から見た模式的な図である。図３の作業台船で、洋上構造物における下部構造物に上部構造物を接合するときの作業台船の後方から見た模式的な図である。作業台船の支持機構と上部構造物との状態を示す模式的な平面図である。作業台船の支持機構と上部構造物との状態を示す模式的な拡大側面図である。作業台船の支持機構と上部構造物との状態を示す模式的な拡大平面図である。作業台船の下部保持機構と下部構造物との状態を示す模式的な平面図である。作業台船の吊り下げ機構と上部構造物との状態を示す模式的な平面図である。作業台船の転倒防止用抑え機構と上部構造物との状態を示す模式的な平面図である。本発明に係る実施の形態の作業台船及び洋上構造物の施工方法の対象となる着床式のモノパイルタイプの洋上構造物を示す図である。本発明に係る実施の形態の作業台船及び洋上構造物の施工方法の対象となる着床式のジャケットタイプの洋上構造物を示す図である。本発明に係る実施の形態の作業台船及び洋上構造物の施工方法の対象となる浮体式のスパータイプの洋上構造物を示す図である。本発明に係る実施の形態の作業台船及び洋上構造物の施工方法の対象となる浮体式のセミサブタイプの洋上構造物を示す図である。位置決め接合ユニットの構成と位置決め方法を説明するための模式的な図である。図１５の位置決め接合ユニットにおける、離間状態から接合までの第１段階〜第３段階の状態を示す図である。図１５の位置決め接合ユニットにおける、離間状態から接合までの第４段階〜第６段階の状態を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態の作業台船及び洋上構造物の施工方法について説明する。この実施の形態の説明では、洋上構造物として、風力で得られる揚力を利用するプロペラ型の水平軸型風車を水面上部分に配置している洋上風力発電用の洋上構造物を例にしている。しかし、本発明は、必ずしも、洋上構造物は風力発電用の洋上構造物に限定する必要は無く、その他の洋上で上部構造物と下部構造物を一体化する洋上構造物に適用できる。なお、図面は説明用の図面であり、必ずしも、各図の間で構成や形状や寸法が整合しているとは限らない。

図１〜図４に示すように、本発明に係る実施の形態の作業台船４０は、洋上構造物１０の下部構造物２０の上に上部構造物３０を載置して接合する作業を洋上にて行う作業台船であり、上部構造物３０を載置するフォーク構造４１ａを有する支持機構４１、又は、上部構造物３０をシリンダ４２ａで吊り下げる吊り下げ機構４２のいずれか一方と、上部構造物３０を固定して上部構造物３０の転倒を防止する転倒防止用抑え機構４４とを備えて構成されている。

また、下部構造物２０を把持若しくは係合して作業台船４０に保持する下部保持機構４３を備えて構成されていることが好ましく、この下部保持機構で下部構造物を作業台船に保持することにより、下部構造物と作業台船との間の水平方向の相対運動をなくすことができる。

なお、図１及び図２は、本発明に係る第１の実施の形態の作業台船４０で、支持機構４１と下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４を備えた作業台船を示し、図３及び図４は、本発明に係る第２の実施の形態の作業台船４０で、吊り下げ機構４２と下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４を備えた作業台船を示す。

また、本発明に係る実施の形態の作業台船４０及び洋上構造物の施工方法の対象となる洋上構造物について説明する。この洋上構造物の例としては、図１１に示すような着定式のモノパイルタイプの洋上構造物１０や図１２に示すような着床式のジャケットタイプの洋上構造物１０がある。これらの図１１及び図１２では、また、洋上構造物１０は水底に立設して水上に出ている部分を有しているが、水底に立設して、水上に出ている部分がない水中構造物の洋上構造物もある。

また、図１３に示すような、下部構造物２０が、水中若しくは水上に係留されている、浮体式のスパータイプの洋上構造物１０の洋上構造物１０があり、図１４に示すような下部構造物２０が、水中若しくは水上に係留されている、浮体式のセミサブタイプの洋上構造物１０がある。

そして、この実施の形態の説明では、洋上構造物１０の下部構造物２０の上に載置する上部構造物３０は、図１１〜図１３に示すように、プロペラのブレード３２をナセル３１で回転可能に支持して、このナセル３１を支柱３３で支持しているような、風車を備えて構成される。なお、下部構造物２０と上部構造物３０の接合部分は、接合用ステージ３４の下面となっている。

次に、図１及び図２の第１の実施の形態の作業台船４０について説明する。この作業台船４０は、支持機構４１と下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４を備えた作業台船である。これらの支持機構４１と下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４は作業台船４０の船尾部あるいは舷側部、好ましくは舷側の船体前後方向の中央部に設けられる。

この作業台船４０の支持機構４１は、図１、図２、及び図５〜図７に示すように、フォーク状構造物（一対の腕状部材）４１ａを備えた機構である。このフォーク状構造物４１ａは上から見ると、作業台船４０の後方又は側方に向かって開口されたコの字形状となっている。このフォーク状構造物４１ａは、フォークリフトのように、２つ腕状部材４１ｂを離間して、作業台船４０の後ろ側又は側面側に突き出した構造であり、下部構造物２０の支柱（又は上部構造物３０の支柱）をその離間したフォーク状構造物４１ａの間に挿入できるように構成されている。

このフォーク状構造物４１ａでは、その上に上部構造物２０を載置するので、フォーク状構造物４１ａの離間距離を変更する必要はない。そのため、通常は作業台船４０に固定されているが、フォーク状構造物４１ａの離間距離を変化できるよう構成すると、多様な洋上構造物１０に対応することができるようになる。

この作業台船４０の支持機構４１を使用する場合には、上部構造物３０においては、作業台船４０に設けられたフォーク状構造物４１ａで保持し易いように、上部構造物３０を構成しておく必要がある。この構成としては、例えば、図１、図２、及び図５〜図７に示すように、接合部又は接合部の近傍に張り出し部となる接合用ステージ３４を上部構造物３０の最下端又はその近傍に設けて、この接合用ステージ３４の下面の両側をフォーク状構造物４１ａの上に載置又は取り付ける構成とする。

この構成により、上部構造物３０を作業台船４０に固定することが容易にできるようになる。この接合用ステージ３４は、上部構造物３０の外周に設けられており、接合状態では、下部構造物２０の上に載置される。また、作業員の安全のために接合用ステージ３４の周囲には、囲い３４ａを設ける。この接合用ステージ３４は、上部構造物３０をメンテナンスするときに使用するデッキと兼用にすることが好ましい。

この支持機構４１は、上部構造物３０との間の上下方向の相対運動で生じる衝撃荷重及び荷重変動を緩和する位置決め接合ユニット５１、５２を備えて構成されていることが好ましい。これらの構成により、洋上で波浪の影響を受けて動揺している作業台船４０から下部構造物２０に上部構造物３０の荷重を移動させている途中における、支持機構４１に加わる上下方向の衝撃荷重及び荷重変動を緩和して、支持機構４１の破損及び故障を防止する。

なお、この位置決め接合ユニット５１、５２の詳細については説明すると、図１５〜図１７に示すように、下部構造物２０側に固定される第１位置決め部材５１と、上部構造物３０側に固定される第２位置決め部材５２とから構成されている。この第１位置決め部材５１は第１係合部５１ａを、第２位置決め部材５２は、第１係合部５１ａに係合する第２係合部５２ａをそれぞれ備えている。そして、下部構造物２０と上部構造物３０の接近方向Ａに関して、第２係合部５２ａの後側に弾性支持体５２ｂと伸縮支持体５２ｃとを備えている。この第１位置決め部材５１と第２位置決め部材５２が、図１６及び図１７に示すような第１段階〜第６段階を経て位置決めがなされる。

この位置決め接合ユニット５１、５２によれば、第１係合部５１ａとこの第１係合部５１ａと係合可能な第２係合部５２ａとにより、接近方向Ａと垂直な面における位置決めを容易に行うことができる。また、接近方向Ａに関して第２係合部５２ａを支持している弾性支持体５２ｂと油圧シリンダなどで形成される伸縮支持体５２ｃの両方で、接近方向Ａの衝撃荷重と荷重変動及び相対距離Ｌの変化をより効率的に吸収でき、第１位置決め部材５１と第２位置決め部材５２の破損を防止できる。

さらに、適宜伸縮支持体５２ｃを収縮させて弾性支持体５２ｂが配置されている空間領域を大きして弾性支持体５２ｂを開放することにより、位置決め後に弾性支持体５２ｂへの押圧力及び弾性変形を解除できる。また、位置決め作業後の下部構造物２０と上部構造物３０とが接合している状態で弾性支持体５２ｂに荷重が加わっていない状態にできるので、この弾性支持体５２ｂを繰り返し使用することが可能となる。この第１位置決め部材５１と第２位置決め部材５２は、下部構造物２０と上部構造物３０にそれぞれ着脱可能に取り付けられることが好ましく、これにより、繰り返し、別の下部構造物２０と上部構造物３０の位置決めに使用することができるようになるので、コストパフォーマンスが向上する。

このフォーク状構造物４１ａの上に上部構造物３０を搭載する際には、上部構造物３０を組み立てる岸壁にて、上部構造物の下に作業台船４０のフォーク状構造物４１ａを位置させて、作業台船４０のバラスト調整等により、フォーク状構造物４１ａを上昇させて、上部構造物３０の荷重をフォーク状構造物４１ａに移行させて載置した後、作業台船４０を前進させて移動させる。

あるいは、フォーク状構造物４１ａの上に移動用レール４１ｃを設けて、岸壁の上に敷設したレールと接続させて、このレール上を上部構造物３０を水平方向に移動させて、岸壁からフォーク状構造物４１ａの上に移動させる。なお、フォーク状構造物４１ａの上にレールを設ける代わりに、フォーク状構造物４１ａの上面を、上部構造物３０を水平方向に移動させることができる滑り易い滑面や移動用ローラを敷設した面で構成してもよい。

また、図３及び図４で示した構成では、上部構造物３０の下に作業台船４０の下部構造物２０を位置させて、シリンダ４１ａを上部構造物３０に接合し、シリンダ４１ａの長さを変更する事で、作業台船４０のバラスト調整なしで上部構造物３０を作業台船４０に搭載することができる。

このフォーク状構造物４１ａの上に上部構造物３０の接合用ステージ３４を載置した後、上部構造物３０を作業台船４０に固定して保持し、この固定保持の状態で作業台船４０が航海することで上部構造物２０を洋上輸送する。

そして、上部構造物３０を下部構造物２０に接合させる場合には、作業台船４０を移動させて、上部構造物３０を下部構造物２０の直上に移動させる。

そして、下部構造物２０の一部又は全部を水中に直立状態に維持して、この下部構造物２０の上方部位に、作業台船４０のフォーク状構造物４１ａの上に載置した状態の上部構造物３０を移動する。この上部構造物３０を下部構造物２０の直上に移動し終わったら、作業台船４０をバラスト調整して沈降させることにより、上部構造物３０を下降させ、又は下部構造物２０が浮体の場合には下部構造物２０のバラストを調整し浮上させることで、下部構造物２０の上側に載置する。

次に、作業台船４０の下部保持機構４３について説明する。図１〜図４、及び図８に示すように、この下部保持機構４３は、２つの把持部４３ａとこの把持部４３ａの離間距離を拡大したり縮小したりする把持部移動装置４３ｂを備えて構成されている。

この把持部４３ａと被把持部２２との間は、波浪による下部構造物２０の上下運動による力を受けないように、上下方向の相対運動を許容する構成とする。この構成は、把持部４３ａと被把持部２２の当接面を滑り易い滑面で構成したり、把持部４３ａと被把持部２２の当接面の一方にローラを敷設して、上下方向の相対運動を許容するように構成したりすることで実施できる。

また、この下部保持機構４３は、作業台船４０が上記の支持機構４１を備えている場合は、この支持機構４１の下側に配置されるが、作業台船４０が上記の支持機構４１を備えていない場合は、下部構造物２０と上部構造物３０との接合作業を考慮して、把持部４３ａは張り出し可能な構造にする。

そして、着床式の下部構造物２０の接合作業においては、着床式の下部構造物２０と、波浪などにより動揺している作業台船４０に搭載されている上部構造物３０との間の相対運動により、接合作業時に上部構造物３０の慣性力により下部構造物２０との間に衝突力や衝撃荷重が発生して、下部構造物２０や上部構造物３０や作業台船４０の一部が破損することが懸念される。

これに対して、下部保持機構４３が、その内部に下部構造物２０との水平方向の相対運動による衝撃荷重を抑える衝撃荷重緩和機構を設けて構成されていることが好ましい。この衝撃荷重緩和機構は防舷材などと同等のゴム弾性部材等を把持部４３ａを支持する部分又は把持部４３ａの当接面に設けることで構成することができる。これにより、下部構造物２０をつかみ保持する際に下部保持機構４３に加わる衝撃荷重及び荷重変動を緩和できるので下部保持機構４３の破損及び故障を防止できる。

また、係留索２１で係留されて波浪の影響を受けて動揺しているような下部構造物２０の場合は、この下部構造物２０を２つの把持部４３ａで掴んだり、挟持したりして、作業台船４０と下部構造物２０との間の水平方向の相対運動を抑える。

そして、下部構造物２０と上部構造物３０の接合作業においては、作業台船４０が下部構造物２０に接近して、下部構造物２０の上側に設けられた被把持部２２の両側に作業台船４０側の把持部４３ａを配置した後に、この把持部４３ａの間を徐々に狭くして、把持部４３ａで被把持部２２を徐々に抑える幅を小さくすることで、作業台船４０と下部構造物２０の水平方向の相対運動を無くし、最終的には上下方向の相対運動のみにする。

そして、この作業台船４０においては、上部構造物３０を固定して上部構造物３０の転倒を防止する転倒防止用抑え機構４４を設けて構成されていることが好ましい。この転倒防止用抑え機構４４は、図１〜図４及び図１０に示すように、支柱３３の途中を把持するもので、例えば、一対の抑え部材４４ａを開閉可能に構成して、支柱３３の両側にこの抑え機構材４４ａを移動し、この抑え部材４４ａを油圧シリンダなどの抑え部材移動装置４４ｂにより閉じることにより、支柱３３を抑え部材４４ａで把持または挟持し、この抑え部材４４ａを開くことにより、支柱３３を解放する。あるいは、この転倒防止用抑え機構４４を、水平方向に張り出した複数本のワイヤーで上部構造物３０を水平方向に関して固定するワイヤー固縛装置で構成してもよい。

そして、この転倒防止用抑え機構４４が、上部構造物３０に加わる衝撃荷重を緩和する衝撃荷重緩和装置を設けて構成されていることが好ましい。これにより、上部構造物３０に加わる衝撃荷重を緩和できるので、上部構造物３０及び転倒防止用抑え機構４４の破損及び故障を防止できる。

この転倒防止用抑え機構４４は支柱３３の上側を把持する方が支柱３３の転倒防止に必要な力は少なくなるが、転倒防止用抑え機構５２を作用台船４０の高い位置には配置しようとすると、転倒防止用抑え機構５２の固定用の支柱や骨組みが大規模化し、作用台船４０も重量が増加するので、適当な高さに設ける。なお、転倒防止用抑え機構４４の２つの抑え部材４４ａの開閉操作は、接合作業時には遠隔で行えるように構成しておくことが好ましい。

この転倒防止用抑え機構４４を設けていると、上部構造物３０の運搬時及び上部構造物３０と下部構造物２０の接合作業中に、この転倒防止用抑え機構４４で上部構造物３０を固定して上部構造物３０の転倒を防止できるので、洋上風力発電装置の上部構造物３０のように著しく背が高く、直立状態に維持し難い上部構造物３０の転倒を容易に防止できるようになり、接合作業の作用効率を高めることができる。

上記の構成の第１の実施の形態の作業台船４０によれば、下部構造物２０を下部保持機構４３により、作業台船４０に係合した状態、即ち、上下方向の相対運動を許容するが、水平方向の相対運動を拘束している状態で、かつ、作業台船４０の上部構造物３０を支持機構４１の上に載置した状態で、作業台船４０をバラスト調整して、上部構造物３０の荷重を下部構造物２０に移動させる接合作業を行うことができるようになる。また、この時の作業台船４０の位置保持はアンカーで洋上に係留、又はＤＰＳ（動的位置保持システム）にて行う。

なお、下部構造物２０が係留されているような場合で、しかも、下部構造物２０の浮力をバラストの排水やバラストの廃棄などで調整及び変化できるときには、下部構造物２０を下部保持機構４３により、作業台船４０に係合した状態、即ち、上下方向の相対運動を許容するが、水平方向の相対運動を拘束している状態で、下部構造物２０側の浮力を増加して、下部構造物２０の上昇により、上部構造物３０の荷重を下部構造物２０に移動させる接合作業を行うことができるようになる。

これらの接合作業においては、上構造物３０と下部構造物２０の一方に位置決め接合ユニット５１，５２などを設けて、衝撃荷重を緩和しながら接合するのが好ましい。また、例えば、接合時には、下部構造物２０に複数個設けたピン及び上部構造物に同じ数だけ設けてあるピン受けにより位置決めが行われ、下部構造物２０と上部構造物３０を取り付けるためのボルト穴に締結ボルトが挿入可能となり、締結ボルトとナットにより、下部構造物２０と上部構造物３０の接合が行われる。

締結作業後は、上部構造物３０を作業台船４０に固定している部分を開放し、作業台船４０の沈降、又は、下部構造物２０の上昇により、上部構造物３０と下部構造物２０とが一体化した洋上構造物１０を作業台船４０から解放する。その後、作業台船４０を退避させて、洋上構造物１０のバラスト水の調整などにより、接合作業後の洋上構造物１０の喫水の調整を行う。これにより、上部構造物３０と下部構造物２０との接合作業と設置作業を終了する。

次に、第２の実施の形態の作業台船４０について説明する。この作業台船４０は支持機構４１を備えずに、吊り下げ機構４２と下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４を備えている。これらの吊り下げ機構４２と下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４は作業台船４０の船尾部あるいは舷側部、好ましくは舷側の船体前後方向の中央部に設けられる。なお、下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４は、第１の実施の形態の作業台船４０で説明した下部保持機構４３と転倒防止用抑え機構４４と同じであるので、ここでは説明を省く。

この吊り下げ機構４２は、図３、図４及び図９に示すように、作業台船４０上の張り出したタワーに取り付けてある４本又は複数本のシリンダ４１ａで上部構造物３０を吊り下げる構造を有して構成されている。この構成により、洋上作業において作業台船４０が波浪により動揺していても、上部構造物３０の角度及び位置を調整でき上部構造物３０の転倒を防止できるとともに、上部構造物３０の傾斜における動揺を抑制できる。また、下部構造物２０と上部構造物３０との接合作業を考慮して、作業台船４０の後ろ側又は側面側へ張り出した構造にするか、あるいは、張り出し可能な構造にする。

この吊り下げ機構４２を用いて上部構造物３０を搭載する際には、上部構造物３０を組み立てた岩壁にて、吊り下げ機構４２が作業台船４０の後ろ側又は側面側に張り出し状態から岸壁上の上部構造物３０を吊り下げ機構４２のシリンダ４２ａで吊り上げて作業台船４０に搭載にする。そして、この作業台船４０の上に上部構造物３０を吊り下げ機構４２で吊り下げ保持した状態で作業台船４０が航海することで上部構造物２０を洋上輸送する。

そして、上部構造物３０を下部構造物２０に接合させる場合には、作業台船４０を移動させて、吊り下げ機構４２のシリンダ４２ａで吊り下げた状態の上部構造物３０を下部構造物２０の直上に移動させる。

そして、下部構造物２０の一部又は全部を水中に直立状態に維持して、この下部構造物２０の上方部位に、作業台船４０の吊り下げ機構４２のシリンダ４２ａで吊り下げた状態の上部構造物３０を移動する。この上部構造物３０を下部構造物２０の直上に移動し終わったら、作業台船４０の吊り下げ機構４２のシリンダ４２ａの長さを調整して下げることにより、上部構造物３０を下降させて、下部構造物２０の上側に載置する。

上記の構成の第２の実施の形態の作業台船４０によれば、下部構造物２０を下部保持機構４３により、作業台船４０に係合した状態、即ち、上下方向の相対運動を許容するが、水平方向の相対運動を拘束している状態で、かつ、作業台船４０の上部構造物３０を吊り下げ機構４２のシリンダ４２ａで吊り下げた状態で、吊り下げ位置を調整して、上部構造物３０の荷重を下部構造物２０に移動させる接合作業を行うことができるようになる。

次に本発明に係る実施の形態の洋上構造物の施工方法について説明する。この洋上構造物の施工方法は、上記の第１〜第２の実施の形態の作業台船４０を用いて作業を行うことを特徴とする施工方法である。

この洋上構造物の施工方法によれば、上部構造物３０の運搬時には、上部構造物３０の荷重を支持機構４１又は吊り下げ機構４２を介して作業台船４０で受けることができる。また、接合作業時には、運搬台船４０のバラスト調整による支持機構４１の降下、又は、作業台船４０又は下部構造物２０の喫水を変えるバラスト調整無しで吊り下げ機構４２のシリンダ４２ａの長さの調整による上部構造物３０の降下等により、位置調整を行い、接合する。これにより、上部構造物３０の荷重をスムーズに、作業台船４０から下部構造物２０に移動させることができる。

特に、吊り下げ機構４２を設けた場合は、作業台船４０と下部構造物２０の相対運動をより柔軟に調整することができるので、下部構造物２０の上下方向の動きに上部構造物３０を合わせた状態で接合作業を行うことができる。

さらに、作業台船４０が、下部保持機構４３を備えている場合で、下部構造物２０が着床式の場合には、必要があるならば作業台船４０をアンカーにて係留し、この下部保持機構４３により、作業台船４０を下部構造物２０に固定する。また、下部構造物２０が係留されているような場合には、下部構造物２０を作業台船４０に対して上下方向の相対運動を許容しながら水平方向の相対運動を拘束し、保持することができる。

従って、上部構造物３０を下部構造物２０に載置及び固定する際の作業物位置決め作業及び接合作業等の作業と、上部構造物３０を下部構造物２０から分離してメンテナンスする際の分離作業などにおいて、著しく作業効率を向上することができる。
よって、上記の構成の作業台船及び洋上構造物の施工方法によれば、大型クレーン船を用いることなく、洋上で、風力発電装置のナセル３１等の装置及び設備を備えた上部構造物３０を下部構造物２０の上に載置して接合及び組み立てができ、また、大規模メンテナンスが必要になったときには、これらの装置及び設備を容易に取り外して陸地に運んでメンテナンス作業を簡便に行うことができる。

１０洋上構造物
２０下部構造物
２１係留索
２２被把持部
３０上部構造物
３１ナセル
３２プロペラのブレード
３３支柱
３４接合用ステージ（載置部）
３４ａ囲い
４０作業台船
４１支持機構
４１ａフォーク構造
４２吊り下げ機構
４２ａシリンダ
４３下部保持機構
４３ａ把持部
４３ｂ把持部移動装置
４４転倒防止用抑え機構
４４ａ抑え部材
４４ｂ抑え部材移動装置
５１第１位置決め部材
５２第２位置決め部材

Claims

洋上構造物の下部構造物の上に上部構造物を載置して接合する作業を洋上にて行う作業台船において、前記上部構造物を載置するフォーク構造を有する支持機構、又は、前記上部構造物を吊り下げる吊り下げ機構のいずれか一方と、前記上部構造物を固定して前記上部構造物の転倒を防止する転倒防止用抑え機構とを備えて構成されていることを特徴とする作業台船。
前記下部構造物を把持若しくは係合して作業台船に保持する下部保持機構を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の作業台船。
前記吊り下げ機構が、油圧シリンダで構成され、長さを制御することで、上部構造物の吊り下げ位置及び角度を変更できることを特徴とする請求項１または２に記載の作業台船。
請求項１〜３のいずれか１項の作業台船を用いて作業を行うことを特徴とする洋上構造物の施工方法。