JP2022014509A - Columnar floating body, columnar floating body erecting system, and columnar floating body erecting method - Google Patents

Columnar floating body, columnar floating body erecting system, and columnar floating body erecting method Download PDF

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Tomohiko Takahashi
誠 前田
Makoto Maeda
一雅 西郡
Kazumasa Nishigori
理紗 山田
Risa Yamada
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Abstract

To solve a problem of a conventional technology, that is, to provide a columnar floating body capable of being erected at lower cost and with more ease compared to the conventional one, to provide a system for erecting the columnar floating body and a method for erecting the columnar floating body.SOLUTION: A columnar floating body composes a floating body type offshore wind power generation facility and includes a hollow columnar body with a weight installed in a bottom part and a communication pipe provided with a water intake opening and a water filler opening. The columnar body floats on a sea surface in a state of falling sideways inclined so that one portion on a bottom part side sinks below a sea water surface. In addition, the water intake opening is positioned in the sea water, a communication pipe is in a state filled with water and at the same time when the water filler opening is positioned below the sea water surface, the sea water flowing in from the water intake opening is injected inside the columnar body through the water filler opening by siphonage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願発明は、浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体に関するものであり、より具体的には、サイフォン作用を利用して内部に海水を注水することができる柱状型浮体と、その柱状型浮体を立起こすシステム、及び立起こす方法に関するものである。 The present invention relates to a columnar floating body constituting a floating offshore wind power generation facility, and more specifically, a columnar floating body capable of injecting seawater into the inside by using a siphon action and a columnar type thereof. It relates to a system for raising a floating body and a method for raising it.

我が国における電力消費量は、2008年の世界的金融危機の影響により一旦は減少に転じたものの、オイルショックがあった1973年以降継続的に増加しており、1973年度から2007年度の間には2.6倍にまで拡大している。その背景には、生活水準の向上に伴うエアコンや電気カーペットといったいわゆる家電製品の普及、あるいはオフィスビルの増加に伴うOA(Office Automation)機器や通信機器の普及などが挙げられる。 Electricity consumption in Japan once began to decline due to the impact of the global financial crisis of 2008, but has continued to increase since the oil crisis of 1973, and between 1973 and 2007. It has expanded to 2.6 times. The background to this is the spread of so-called home appliances such as air conditioners and electric carpets due to the improvement of living standards, and the spread of OA (Office Automation) equipment and communication equipment due to the increase in office buildings.

これまで、このように莫大な量の電力需要を主に支えてきたのは、石油、石炭等いわゆる化石燃料による発電であった。ところが近年、化石燃料の枯渇化問題や、地球温暖化に伴う環境問題が注目されるようになり、これに応じて発電方式も次第に変化してきた。その結果、先に説明した1973年頃には、石油、石炭による発電が全体の約90%を占めていたのに対し、2010年にその割合は66%まで減少している。代わりに増加したのが全体の約10%強(2010年)を占めている原子力発電である。原子力発電は、従来の発電方式に比べ温室効果ガスの削減効果が顕著であるうえ、低コストで電力を提供できることから、我が国の電力需要にも大きく貢献してきた。 Until now, it has been the so-called fossil fuel power generation such as oil and coal that has mainly supported such an enormous amount of electricity demand. However, in recent years, the problem of fossil fuel depletion and environmental problems associated with global warming have attracted attention, and the power generation method has gradually changed accordingly. As a result, around 1973, which was explained earlier, power generation by oil and coal accounted for about 90% of the total, but in 2010, the ratio decreased to 66%. Instead, nuclear power generation, which accounts for more than 10% of the total (2010), has increased. Nuclear power generation has a remarkable effect of reducing greenhouse gases compared to conventional power generation methods, and since it can provide electric power at low cost, it has greatly contributed to Japan's electric power demand.

また、温室効果ガスの排出を抑制することができるという点において、再生可能エネルギーによる発電方式も採用されるようになっている。この再生可能エネルギーは、太陽光や風力、地熱、中小水力、木質バイオマスといった文字どおり再生することができるエネルギーであり、温室効果ガスの排出を抑え、また国内で生産できることから、有望な低炭素エネルギーとして期待されている。 In addition, a power generation method using renewable energy has come to be adopted in that the emission of greenhouse gases can be suppressed. This renewable energy is an energy that can be literally regenerated such as solar power, wind power, geothermal power, small and medium-sized hydropower, and woody biomass, and it can be produced domestically while suppressing greenhouse gas emissions, so it is a promising low carbon energy. Expected.

再生可能エネルギーのうち特に風力を利用した発電方式は、電気エネルギーの変換効率が高いという特長を備えている。一般に、太陽光発電の変換効率は約20%、木質バイオマス発電は約20%、地熱発電は10~20%とされているのに対して、風力発電は20~40%とされているように、他の発電方法よりも高効率でエネルギーを電気に変換できる。また、太陽光発電とは異なり昼夜問わず発電することができることも風力発電の特長である。このような特徴を備えていることもあって、風力発電は既にヨーロッパで主要な発電方法として多用され、我が国でも「エネルギーミックス」の取り組みにおいて2030年には電源構成のうち1.7%を担うことを目指している。 Among renewable energies, the power generation method using wind power has a feature of high conversion efficiency of electric energy. Generally, the conversion efficiency of solar power generation is about 20%, woody biomass power generation is about 20%, geothermal power generation is 10 to 20%, while wind power generation is 20 to 40%. , Can convert energy into electricity with higher efficiency than other power generation methods. Another feature of wind power generation is that it can generate electricity day and night, unlike solar power generation. Due to these characteristics, wind power generation has already been widely used as a major power generation method in Europe, and in Japan, it will be responsible for 1.7% of the power generation composition in 2030 in the "energy mix" initiative. I am aiming for that.

風力発電はその設置場所によって陸上風力発電と洋上風力発電に大別され、このうち陸上風力発電は洋上風力発電に比べ設置が容易であり、したがってそのコストも抑えることができるといった特長を備えている。一方、洋上風力発電は、陸上風力発電が抱える騒音問題が生ずることがなく、また転倒等による被害リスクも回避でき、なにより陸上に比して大きな風力を安定的に得ることができるという特長を備えている。世界第6位の排他的経済水域を持つ我が国は、洋上風力発電にとって適地であり、将来的には再生可能エネルギーの有望な産出地となり得ると考えられる。 Wind power generation is roughly divided into onshore wind power generation and offshore wind power generation depending on the installation location. Of these, onshore wind power generation is easier to install than offshore wind power generation, and therefore its cost can be reduced. .. On the other hand, offshore wind power generation has the advantage that it does not cause the noise problem of onshore wind power generation, it can avoid the risk of damage due to falls, etc., and above all, it can stably obtain a large amount of wind power compared to land. I have. Japan, which has the world's sixth-largest exclusive economic zone, is suitable for offshore wind power generation, and is considered to be a promising source of renewable energy in the future.

また洋上風力発電は、その設置場所によって異なる形式が採用され、50m以浅の海域では着床式洋上風力発電が適しており、50m以深の海域では浮体式洋上風力発電が適しているとされている。このうち浮体式洋上風力発電は、海水に浮かべる浮体を利用するものであり、係留索で繋がれた浮体上に発電機構を設置し、この発電機構によって発電する方式である。なお浮体形式には、ポンツーン形式(バージ形式)、セミサブ形式、スパー形式(柱状型)、緊張係留形式(TLP:Tension Leg Platform)などが挙げられ、大きな風力が得られるとされる陸域から離れた沖合では、主に柱状形式が採用される傾向にある。 In addition, different types of offshore wind power generation are adopted depending on the installation location, and it is said that landing type offshore wind power generation is suitable for sea areas shallower than 50 m, and floating offshore wind power generation is suitable for sea areas deeper than 50 m. .. Of these, floating offshore wind power generation uses floating bodies that float on seawater, and is a method in which a power generation mechanism is installed on the floating bodies connected by mooring lines and power is generated by this power generation mechanism. Floating type includes pontoon type (barge type), semi-sub type, spar type (columnar type), tension mooring type (TLP: Tension Leg Platform), etc. Offshore, the columnar type tends to be mainly adopted.

図9は、柱状形式の洋上風力発電施設を模式的に示す側面図である。この図に示すように柱状形式の洋上風力発電施設は、海中に浮かべる柱状型浮体(スパー型浮体)と、その上に設置されるタワーやローター、ナセルなどを含んで構成される。タワーはローターやナセルを支持する構造体であり、さらに柱状型浮体がタワーの基礎として機能している。そしてブレード(羽根)とハブからなるローターによって風を動力に変換し、増速機や発電機、変圧器などを含むナセルによって動力を電気に変換して、海底ケーブルを通じて陸域まで送電するわけである。なお柱状型浮体は、カテナリー(懸垂線)形状とされた係留索の自重によって係留されるのが一般的である。 FIG. 9 is a side view schematically showing a columnar type offshore wind power generation facility. As shown in this figure, a columnar offshore wind turbine is composed of a columnar floating body (spar type floating body) that floats in the sea and a tower, rotor, nacelle, etc. installed on it. The tower is a structure that supports the rotor and nacelle, and the columnar floating body functions as the foundation of the tower. Then, the rotor consisting of blades and hubs converts the wind into power, and the nacelle including the speed increaser, generator, transformer, etc. converts the power into electricity and transmits it to the land area through the submarine cable. be. The columnar floating body is generally moored by the weight of a catenary-shaped mooring line.

柱状型浮体を構成する本体部分は、断面寸法に比して軸(以下、「柱軸」という。)方向寸法の方が大きい長尺体であって、内部が中空の管状を呈している。そして図9にも示すように、運用時における柱状型浮体はその柱軸方向が略鉛直(鉛直含む)となる状態(以下、「直立状態」という。)とされる。通常、この柱状型浮体はドライドックなど陸域で製作されることから、運用場所(ウィンドファーム:WF)まで海上輸送する必要があるが、北欧など一部では直立状態のまま柱状型浮体を輸送する例はあるものの、陸域周辺の水深が浅い我が国においては柱軸方向が略水平となる状態で柱状型浮体を輸送することとなる。 The main body portion constituting the columnar floating body is a long body having a larger axis (hereinafter referred to as “pillar axis”) direction dimension than the cross-sectional dimension, and has a hollow tubular inside. As shown in FIG. 9, the columnar floating body during operation is in a state in which the column axis direction is substantially vertical (including vertical) (hereinafter, referred to as "upright state"). Normally, since this columnar floating body is manufactured in land areas such as dry dock, it is necessary to transport it by sea to the operation site (wind farm: WF), but in some parts such as Scandinavia, the columnar floating body is transported in an upright state. In Japan, where the water depth around the land area is shallow, the columnar floating body will be transported in a state where the column axis direction is almost horizontal.

したがって運用状態とするためには、柱状型浮体を略水平な状態から直立状態に回転させる(以下、「立起こす」という。)必要がある。なお、ウィンドファームでは相当の風力を受けることが予想されることから柱状型浮体を立起こす場所としては適切ではなく、あらかじめ選定された静穏域の海上で立起こされる。また、タワーやローター、ナセルなどは柱状型浮体とは別に製作されてウィンドファームまで輸送され、立起こした柱状型浮体に起重機船などを用いて設置される。そして洋上風力発電施設として概ね完成した構造体は、運用状態(つまり、柱状型浮体が直立状態)のままウィンドファームまで輸送される。 Therefore, in order to put it into an operational state, it is necessary to rotate the columnar floating body from a substantially horizontal state to an upright state (hereinafter referred to as "standing up"). Since the wind farm is expected to receive a considerable amount of wind power, it is not suitable as a place to raise a columnar floating body, and it is raised on the sea in a quiet area selected in advance. In addition, towers, rotors, nacelles, etc. are manufactured separately from the columnar floating body and transported to the wind farm, and are installed on the raised columnar floating body using a crane vessel or the like. The structure, which is almost completed as an offshore wind power generation facility, is transported to the wind farm in the operating state (that is, the columnar floating body is in the upright state).

従来、柱状型浮体を立起こすにあたっては、特許文献1に示すように柱状型浮体の本体部分内にポンプを用いてバラスト水(例えば、海水)を注水することによって立起こしていた。 Conventionally, when raising a columnar floating body, as shown in Patent Document 1, ballast water (for example, seawater) is injected into the main body portion of the columnar floating body by injecting ballast water (for example, seawater) into the main body portion of the columnar floating body.

特開2012-201217号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-201217

図10は、柱状型浮体を立起こすために行っていた従来の手順を示すステップ図である。この図を参照しながら、柱状型浮体を立起こす従来手順について説明する。まず図10(a)に示すように、ドライドック等で製作された柱状型浮体を、あらかじめ選定された静穏域の海上まで曳船によって輸送する。目的の静穏域まで柱状型浮体を輸送すると、図10(b)に示すようにポンプを使用して本体部分内に海水を注水していく。なお、柱状型浮体の底部にはコンクリート製等の重錘が設けられていることから、海水注水開始前から柱状型浮体は底部側がやや沈んだ傾斜状態となっている。そのため、海水の注水が進むと図10(c)に示すようにその傾斜角(水平面と柱状型浮体の柱軸方向との交差角)が大きくなり、最終的には図10(d)に示すように柱状型浮体は直立状態となる。そして、図10(d)の状態からさらに海水注水を進め、計画の吃水が得られるまで柱状型浮体を沈めていく。 FIG. 10 is a step diagram showing a conventional procedure performed for raising a columnar floating body. The conventional procedure for raising a columnar floating body will be described with reference to this figure. First, as shown in FIG. 10A, a columnar floating body manufactured by a dry dock or the like is transported by a tugboat to the sea in a quiet area selected in advance. When the columnar floating body is transported to the target quiet area, seawater is injected into the main body using a pump as shown in FIG. 10 (b). Since a weight made of concrete or the like is provided at the bottom of the columnar floating body, the columnar floating body is in an inclined state in which the bottom side is slightly sunk even before the start of seawater injection. Therefore, as the injection of seawater progresses, the inclination angle (intersection angle between the horizontal plane and the column axis direction of the columnar floating body) increases as shown in FIG. 10 (c), and finally shown in FIG. 10 (d). As described above, the columnar floating body is in an upright state. Then, seawater injection is further advanced from the state shown in FIG. 10 (d), and the columnar floating body is submerged until the planned draft is obtained.

ところで種々の海上施工を行うにあたっては、常に潮流や波浪に留意する必要があり、長期に亘って海面が安定することは期待できないため、できる限り1つの工程は短期間で完了させるよう努められる。もちろん、柱状型浮体を立起こす作業も短期間で完了させることが望ましく、その施工期間が数日(例えば、1~2日間)で計画されることも珍しくない。 By the way, when carrying out various offshore constructions, it is necessary to always pay attention to tidal currents and waves, and it cannot be expected that the sea level will stabilize for a long period of time. Therefore, efforts will be made to complete one process in the shortest possible time. Of course, it is desirable to complete the work of raising the columnar floating body in a short period of time, and it is not uncommon for the construction period to be planned in a few days (for example, 1 to 2 days).

しかしながら、浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体は、相当程度の径と軸長を有しており、したがって相当量の海水を注水しなければ柱状型浮体を計画吃水まで沈めることはできない。すなわち、短期間で大量の海水を注水するためには、相当数のポンプを必要とするわけである。さらに図10(d)からも分かるように、柱状型浮体が直立状態となった直後(計画吃水に至る前)には必要揚程が高くなっており、比較的大きな出力を持つポンプを用意しなければならない。 However, the columnar floating body constituting the floating offshore wind power generation facility has a considerable diameter and axial length, and therefore the columnar floating body cannot be submerged to the planned draft unless a considerable amount of seawater is injected. .. That is, in order to inject a large amount of seawater in a short period of time, a considerable number of pumps are required. Furthermore, as can be seen from FIG. 10 (d), the required lift is high immediately after the columnar floating body is in an upright state (before reaching the planned draft), and a pump with a relatively large output must be prepared. Must be.

例えば、径が10m程度で全長が120m程度の柱状型浮体を計画吃水まで沈める場合、17,000mの海水を注水することになる。そして、柱状型浮体が直立状態となった直後の吃水は60m程度であり、したがって60m(120m-60m)以上の高さで海水を汲み上げることができる大規模なポンプ(例えば、吐出量3m/min級)が必要となる。また注水施工が1日間で計画される場合、1日の施工可能時間を6時間とすると、吐出量3m/min級のポンプを17基用意しなければならない。 For example, when a columnar floating body having a diameter of about 10 m and a total length of about 120 m is submerged to the planned draft, 17,000 m 3 of seawater is injected. The draft immediately after the columnar floating body is in an upright state is about 60 m, and therefore a large-scale pump capable of pumping seawater at a height of 60 m (120 m-60 m) or more (for example, discharge rate 3 m 3 /). min class) is required. If the water injection work is planned for one day, 17 pumps with a discharge rate of 3 m 3 / min class must be prepared, assuming that the workable time per day is 6 hours.

このように、ポンプを使用して柱状型浮体の本体部分内に海水を注水する従来技術は、大規模のポンプを数多く用意しなければならない。しかもポンプを搭載するための台船やポンプが動作するための動力設備が大型化し、さらにポンプを制御するため相当数の作業者が必要となる。すなわち、ポンプや台船にかかる費用(損料や燃料代など)や人件費がかさみ、従来の注水施工には相当な予算を要していた。また、数多くのポンプを使用することから、当然ながら取り扱うホースの数も多くなり、ホースの配置や制御、撤去といった作業が極めて複雑かつ困難であり、また安全性の面においても問題視されていた。 In this way, the conventional technique of injecting seawater into the main body of a columnar floating body using a pump requires a large number of large-scale pumps to be prepared. Moreover, the pontoon for mounting the pump and the power equipment for operating the pump become large, and a considerable number of workers are required to control the pump. In other words, the cost of pumps and pontoons (losses, fuel costs, etc.) and labor costs are high, and the conventional water injection work requires a considerable budget. In addition, since many pumps are used, the number of hoses to be handled naturally increases, and the work of arranging, controlling, and removing the hoses is extremely complicated and difficult, and it has been regarded as a problem in terms of safety. ..

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、従来に比して低コストかつ容易に立起こすことができる柱状型浮体と、その柱状型浮体を立起こすシステム、及び立起こす方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the problems of the prior art, that is, a columnar floating body that can be easily raised at a lower cost than the conventional technique, a system for raising the columnar floating body, and a system for raising the columnar floating body. It is to provide a way to stand up.

本願発明は、サイフォン作用を利用することによって柱状型浮体の柱状本体内に海水を注水する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。 The present invention has been made focusing on the point that seawater is injected into the columnar body of the columnar floating body by utilizing the siphon action, and has been made based on an unprecedented idea. ..

本願発明の柱状型浮体は、浮体式洋上風力発電施設を構成するものであって、底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、取水口と注水口が設けられた連通管を備えたものである。なお、取水口は柱状本体の外側に配置され、注水口は柱状本体の内側であって底部近傍に配置され、柱状本体は底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜した横倒しの状態で海面に浮く。そして、取水口が海水内に位置し、連通管内が満水状態とされ、かつ注水口が海水面以下に位置すると、サイフォン作用によって取水口から流入した海水が注水口を通じて柱状本体内に注水される。 The columnar floating body of the present invention constitutes a floating offshore wind power generation facility, and includes a hollow columnar main body having a weight installed at the bottom and a communication pipe provided with an intake port and a water injection port. It is a thing. The water intake is located outside the columnar body, the water injection port is located inside the columnar body and near the bottom, and the columnar body is tilted sideways so that part of the bottom side sinks below the sea level. Float on the surface of the sea. When the intake port is located in the seawater, the communication pipe is filled with water, and the water injection port is located below the sea level, the seawater flowing in from the intake port due to the siphon action is injected into the columnar main body through the water injection port. ..

本願発明の柱状型浮体は、連通管が取水管と注水管、上部中継管を含んで構成されるものとすることもできる。なお、取水管には取水口が設けられ、注水管には注水口が設けられ、取水管と注水管は上部中継管によって接続される。この場合、柱状本体の柱軸方向と略平行(平行含む)とされた取水管は、柱状本体の外側に配置され、取水口から流入した海水は、取水管内を上昇し上部中継管内を経由して注水管内を流下する。 In the columnar floating body of the present invention, the communication pipe may be configured to include an intake pipe, a water injection pipe, and an upper relay pipe. The water intake pipe is provided with an intake port, the water injection pipe is provided with a water injection port, and the water intake pipe and the water injection pipe are connected by an upper relay pipe. In this case, the intake pipe that is substantially parallel (including parallel) to the column axis direction of the columnar body is arranged outside the columnar body, and the seawater flowing in from the intake port rises in the intake pipe and passes through the upper relay pipe. And flow down in the water injection pipe.

本願発明の柱状型浮体は、取水管が柱状本体の内側に配置されたものとすることもできる。この場合、取水管のうち取水口側の一部が曲管として形成されるとともに、この曲管が柱状本体を貫通することによって取水口が柱状本体の外側に配置される。 In the columnar floating body of the present invention, the intake pipe may be arranged inside the columnar body. In this case, a part of the intake pipe on the intake port side is formed as a curved pipe, and the intake pipe is arranged outside the columnar main body by penetrating the columnar main body.

本願発明の柱状型浮体は、連通管が中段迂回管を含んで構成されるものとすることもできる。なお、中段迂回管は取水管と注水管を接続するもので、所定量の海水が注水されて柱状本体が直立状態とされたときに上部中継管よりも下方となるように配置される。海水面からの上部中継管高さがサイフォン作用における限界高さ(例えば、10m)を超えたときは、取水管内を上昇した海水は中段迂回管内を経由して注水管内を流下する。 In the columnar floating body of the present invention, the communication pipe may be configured to include a middle stage detour pipe. The middle detour pipe connects the intake pipe and the water injection pipe, and is arranged so as to be below the upper relay pipe when a predetermined amount of seawater is injected and the columnar main body is in an upright state. When the height of the upper relay pipe from the sea surface exceeds the limit height (for example, 10 m) in the siphon action, the seawater that has risen in the intake pipe flows down in the water injection pipe via the middle detour pipe.

本願発明の柱状型浮体は、連通管のうち取水口の近傍に逆止弁が設けられたものとすることもできる。この逆止弁は、取水管内から取水口への海水の逆流を防止し得るものである。 The columnar floating body of the present invention may have a check valve provided in the vicinity of the intake port in the communication pipe. This check valve can prevent backflow of seawater from the intake pipe to the intake port.

本願発明の柱状型浮体は、柱状本体が直立状態とされたときにも取水口が海水内に配置されるものとすることもできる。 In the columnar floating body of the present invention, the intake port may be arranged in the seawater even when the columnar body is in an upright state.

本願発明の柱状型浮体は、連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓をさらに備えたものとすることもできる。この空気開閉栓は、所定量の海水が注水されて柱状本体が計画高さとなったときにも、柱状本体内における気中部に位置するように設けられる。 The columnar floating body of the present invention may further include an air opening / closing plug that controls the inflow and outflow of air into and out of the communication pipe. This air opening / closing plug is provided so as to be located in the air inside the columnar body even when a predetermined amount of seawater is injected and the columnar body reaches the planned height.

本願発明の柱状型浮体立起こしシステムは、本願発明の柱状型浮体を海水で直立状態となるように立起こすものであり、空気開閉栓制御手段と注水手段を備えたシステムである。この空気開閉栓制御手段は、オペレータの遠隔操作によって空気開閉栓を制御し得る手段であり、注水手段は、オペレータの遠隔操作によって連通管内に海水を注水し得る手段である。柱状本体を横倒しとした状態でオペレータが注水手段を操作すると、空連通管(気開閉栓が開栓された状態)内の空気を抜きながら連通管内に海水が注水される。また、連通管内が満水状態とされた状態でオペレータが空気開閉栓制御手段によって空気開閉栓を閉塞すると、サイフォン作用によって取水口から流入した海水が注水口を通じて柱状本体内に注水される。そしてオペレータが空気開閉栓制御手段によって空気開閉栓を開栓すると、サイフォン作用による柱状本体内への注水が停止される。 The columnar floating body erecting system of the present invention is a system for erecting the columnar floating body of the present invention so as to be in an upright state with seawater, and is a system provided with an air opening / closing plug control means and a water injection means. The air opening / closing plug control means is a means capable of controlling the air opening / closing plug by remote control of the operator, and the water injection means is a means capable of injecting seawater into the communication pipe by remote control of the operator. When the operator operates the water injection means with the columnar body lying down, seawater is injected into the communication pipe while removing the air in the air communication pipe (the state in which the air opening / closing plug is opened). Further, when the operator closes the air opening / closing plug by the air opening / closing plug control means while the communication pipe is filled with water, the seawater flowing from the intake port by the siphon action is injected into the columnar main body through the water injection port. Then, when the operator opens the air opening / closing plug by the air opening / closing plug control means, the injection of water into the columnar main body by the siphon action is stopped.

本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、本願発明の柱状型浮体を海水で直立状態となるように立起こす方法であり、管内注水工程と本体内注水工程を備えた方法である。この管内注水工程では、柱状本体を横倒しとした状態で連通管内の空気を抜きながら連通管内に海水を注水する。また本体内注水工程では、連通管内を満水状態とすることによってサイフォン作用を利用し、取水口から流入した海水を、注水口を通じて柱状本体内に注水する。 The columnar floating body raising method of the present invention is a method of raising the columnar floating body of the present invention so as to be in an upright state with seawater, and is a method including an in-pipe water injection step and an in-main body water injection step. In this in-pipe water injection step, seawater is injected into the communication pipe while the air in the communication pipe is evacuated with the columnar body laid on its side. In the water injection process inside the main body, the siphon action is used by filling the communication pipe with water, and the seawater flowing in from the intake port is injected into the columnar main body through the water injection port.

本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、注水停止工程をさらに備えた方法とすることもできる。この注水停止工程では、本体内注水工程によって直立状態の柱状本体が計画高さに配置されたときに空気開閉栓を開栓する。この場合、管内注水工程では、空気開閉栓を開栓することによって連通管内の空気を抜きながら連通管内に海水を注水するとともに、連通管内が満水状態となると空気開閉栓を閉塞する。なお注水停止工程では、空気開閉栓を開栓することによって連通管内に空気を送り、サイフォン作用による柱状本体内への注水を停止する。 The columnar floating body raising method of the present invention may be a method further including a water injection stop step. In this water injection stop step, the air opening / closing plug is opened when the columnar main body in the upright state is arranged at the planned height by the water injection step in the main body. In this case, in the in-pipe water injection step, seawater is injected into the communication pipe while removing the air in the communication pipe by opening the air opening / closing plug, and the air opening / closing plug is closed when the inside of the communication pipe is full. In the water injection stop step, air is sent into the communication pipe by opening the air opening / closing plug, and water injection into the columnar main body by the siphon action is stopped.

本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、取水管撤去工程と開口部封鎖工程をさらに備えた方法とすることもできる。この取水管撤去工程では、本体内注水工程によって柱状本体が計画高さにされた後に、柱状本体の外側に配置された取水管を撤去する。また開口部封鎖工程では、取水管が撤去された後に生じた柱状本体の開口部を封鎖材によって封鎖する。 The columnar floating body raising method of the present invention may be a method further including a water intake pipe removing step and an opening closing step. In this intake pipe removing step, the columnar main body is brought to the planned height by the water injection step in the main body, and then the intake pipe arranged on the outside of the columnar main body is removed. Further, in the opening closing step, the opening of the columnar body generated after the intake pipe is removed is closed with a sealing material.

本願発明の柱状型浮体、柱状型浮体立起こしシステム、及び柱状型浮体立起こし方法には、次のような効果がある。
(1)柱状型浮体の本体部分内に海水を注水するため大規模かつ大量のポンプを使用する必要がなく、ポンプや台船、その他設備にかかる費用や人件費を軽減することができ、すなわち注水にかかる施工費を従来技術に比して大幅に抑えることができる。
(2)サイフォン作用を利用して注水するため複雑な制御が不要であり、電気設備等の不具合やその他不測の事態による作業中断などを抑制することができ、すなわち一連の作業を円滑に行うことができる。
(3)多数のポンプやホースを取り扱う必要がないため、従来技術に比して施工性が向上するとともにその安全性も向上する。
The columnar floating body, the columnar floating body raising system, and the columnar floating body raising method of the present invention have the following effects.
(1) Since seawater is injected into the main body of the columnar floating body, it is not necessary to use a large-scale and large-scale pump, and the cost and labor cost for pumps, pontoons, and other equipment can be reduced, that is, The construction cost for water injection can be significantly reduced compared to the conventional technology.
(2) Since water is injected using the siphon action, complicated control is not required, and it is possible to suppress work interruption due to malfunction of electrical equipment or other unforeseen circumstances, that is, to smoothly perform a series of work. Can be done.
(3) Since it is not necessary to handle a large number of pumps and hoses, the workability is improved and the safety thereof is also improved as compared with the conventional technology.

本願発明の柱状型浮体を立起こすまでの各段階を示したステップ図。The step diagram which showed each step until the columnar floating body of the present invention stands up. 本願発明の柱状型浮体を模式的に示す側面図。A side view schematically showing a columnar floating body of the present invention. 連通管を模式的に示す側面図。A side view schematically showing a communication pipe. 取水管が柱状本体の管内側に配置された本願発明の柱状型浮体を模式的に示す側面図。A side view schematically showing a columnar floating body of the present invention in which an intake pipe is arranged inside a columnar main body. 中段迂回管が設けられた本願発明の柱状型浮体を模式的に示す側面図。A side view schematically showing a columnar floating body of the present invention provided with a middle stage detour pipe. (a)は横倒しとされた直接型柱状型浮体200を模式的に示す側面図、(b)は直立状態となった直接型柱状型浮体200を模式的に示す側面図。(A) is a side view schematically showing a direct type columnar floating body 200 laid on its side, and (b) is a side view schematically showing a direct type columnar floating body 200 in an upright state. 本願発明の柱状型浮体立起こしシステムの主な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the main structure of the columnar floating body elevating system of this invention. 本願発明の柱状型浮体立起こし方法の主な工程を示すフロー図。The flow chart which shows the main process of the columnar floating body raising method of this invention. スパー形式の洋上風力発電施設を模式的に示す側面図。A side view schematically showing a spar type offshore wind power generation facility. 柱状型浮体を立起こすために行っていた従来の手順を示すステップ図。A step diagram showing a conventional procedure for raising a columnar floating body.

本願発明の柱状型浮体(スパー型浮体)、柱状型浮体立起こしシステム、及び柱状型浮体立起こし方法の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。なお本願発明の柱状型浮体は、浮体式洋上風力発電施設を構成するものとして利用する場合に特に好適に実施することができ、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムと柱状型浮体立起こし方法は、本願発明の柱状型浮体を立起こす場合に特に好適に実施することができる。 An example of an embodiment of the columnar floating body (spar type floating body), the columnar floating body raising system, and the columnar floating body raising method of the present invention will be described with reference to the drawings. The columnar floating body of the present invention can be particularly preferably carried out when it is used as a configuration of a floating offshore wind power generation facility. This can be particularly preferably carried out when the columnar floating body of the present invention is raised.

1.全体概要
はじめに図1を参照しながら本願発明の概要について説明する。図1は、本願発明の柱状型浮体100を立起こすまでの各段階を示したステップ図である。本願発明の柱状型浮体100は、柱状本体110と連通管120、重錘130を含んで構成され、図1(a)に示すように内部が空洞であれば(海水が注水されなければ)横倒しの状態で海上に浮く。ただし、柱状本体110の底部に重錘130が設けられているため、その柱軸方向が水平とはならず底部側が沈むように傾斜して海上に浮いている。
1. 1. Overall Overview First, an outline of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a step diagram showing each stage until the columnar floating body 100 of the present invention is raised. The columnar floating body 100 of the present invention is configured to include a columnar body 110, a communication pipe 120, and a weight 130, and if the inside is hollow as shown in FIG. 1 (a), the columnar floating body 100 is laid on its side (if seawater is not injected). Float on the sea in the state of. However, since the weight 130 is provided at the bottom of the columnar main body 110, the column axis direction is not horizontal and the columnar main body 110 is inclined so as to sink so as to float on the sea.

また図1(a)では、連通管120の一端に設けられた取水口121Eが海水内(海水中)に位置しており、連通管120の他端に設けられた注水口122Eが海水面以下に位置している。この状態で連通管120内を満水にすると、サイフォンの原理によって海水が取水口121Eから流入して連通管120内を流れ、注水口122Eから柱状本体110内に注水される。 Further, in FIG. 1A, the intake port 121E provided at one end of the communication pipe 120 is located in the seawater (seawater), and the water injection port 122E provided at the other end of the communication pipe 120 is below the sea level. Is located in. When the communication pipe 120 is filled with water in this state, seawater flows in from the intake port 121E and flows through the communication pipe 120 according to the siphon principle, and water is injected into the columnar main body 110 from the water injection port 122E.

上記したとおり内部が空洞の柱状本体110は底部側が沈むように傾斜していることから、海水の注水が進むと図1(b)に示すようにその傾斜角(水平面と柱状本体110の柱軸方向との交差角)が大きくなり、つまり柱状型浮体100は略鉛直(鉛直含む)平面上で回転(図では反時計回りに回転)していき、すなわち柱状型浮体100は徐々に立起こされていく。そして柱状本体110内に所定量の海水が注水されると、図1(c)に示すようにその柱軸方向が略鉛直(鉛直含む)である「直立状態」に立起こされる。なお便宜上ここでは、柱状本体110が回転を終えたときの状態(つまり、直立状態となった直後)のことを「当初直立状態」ということとする。また図1(c)や図1(d)に示すように、柱状型浮体100内のうち海水が溜まっていない(つまり、海水がない)空間(空洞部)のことを「気中部」ということとする。 As described above, since the columnar main body 110 having a hollow inside is inclined so that the bottom side sinks, the inclination angle (horizontal plane and the column axis direction of the columnar main body 110) as shown in FIG. 1 (b) when seawater injection progresses. The columnar floating body 100 rotates on a substantially vertical (including vertical) plane (rotates counterclockwise in the figure), that is, the columnar floating body 100 is gradually raised. go. When a predetermined amount of seawater is injected into the columnar main body 110, the columnar main body 110 is raised in an "upright state" in which the column axis direction is substantially vertical (including vertical) as shown in FIG. 1 (c). For convenience, here, the state when the columnar main body 110 finishes rotating (that is, immediately after it becomes an upright state) is referred to as an "initially upright state". Further, as shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d), the space (cavity) in the columnar floating body 100 in which seawater does not collect (that is, there is no seawater) is referred to as an “aerial part”. And.

柱状本体110が当初直立状態とされた後もサイフォン作用による注水は継続されることから、直立状態のまま柱状型浮体100はさらに海中を沈んでいく。そして図1(d)に示すように、計画した吃水となる高さまで柱状型浮体を沈めると、連通管120内に送気することでサイフォン状態を解消し、すなわち柱状本体110内への海水注水を停止する。なお便宜上ここでは、計画吃水となった高さまで柱状型浮体100が沈んだ状態のことを「計画高さ状態」ということとする。 Since the water injection by the siphon action is continued even after the columnar main body 110 is initially in the upright state, the columnar floating body 100 further sinks in the sea in the upright state. Then, as shown in FIG. 1 (d), when the columnar floating body is submerged to the planned draft height, the siphon state is eliminated by sending air into the communication pipe 120, that is, seawater is injected into the columnar body 110. To stop. For convenience, here, the state in which the columnar floating body 100 is sunk to the height of the planned draft is referred to as the "planned height state".

2.柱状型浮体
次に本願発明の柱状型浮体100について図を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムは本願発明の柱状型浮体100を立起こすシステムであり、また本願発明の柱状型浮体立起こし方法は本願発明の柱状型浮体100を立起こす方法である。したがってまずは本願発明の柱状型浮体100について説明し、その後に本願発明の柱状型浮体立起こしシステムと本願発明の柱状型浮体立起こし方法について詳しく説明することとする。
2. 2. Column-shaped floating body Next, the column-shaped floating body 100 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The columnar floating body raising system of the present invention is a system for raising the columnar floating body 100 of the present invention, and the columnar floating body raising method of the present invention is a method of raising the columnar floating body 100 of the present invention. .. Therefore, first, the columnar floating body 100 of the present invention will be described, and then the columnar floating body raising system of the present invention and the columnar floating body raising method of the present invention will be described in detail.

図2は、本願発明の柱状型浮体100を模式的に示す側面図である。この図に示すように本願発明の柱状型浮体100は、柱状本体110と連通管120、重錘130を含んで構成され、さらに第1空気開閉栓140、逆止弁150、縮径体160、接続体170や第2空気開閉栓180を含んで構成することもできる。以下、柱状型浮体100を構成する主な要素ごとに説明する。 FIG. 2 is a side view schematically showing the columnar floating body 100 of the present invention. As shown in this figure, the columnar floating body 100 of the present invention includes a columnar body 110, a communication pipe 120, and a weight 130, and further includes a first air on-off plug 140, a check valve 150, and a reduced diameter body 160. It can also be configured to include a connecting body 170 and a second air opening / closing plug 180. Hereinafter, each of the main elements constituting the columnar floating body 100 will be described.

(柱状本体)
柱本体110は、図2に示すように断面寸法に比して柱軸方向寸法の方が大きい長尺体であって内部は中空とされ、つまり外形は概ね管状を呈している。また柱本体110は、一端(図では下端)が閉鎖し、他端(図では上端)が開口した、いわゆる有底の開口管である。そして柱本体110の底部には重錘130が設置される。この重錘130は単位体積重量が大きい材料からなるものであり、例えばコンクリート製や鋼製のものとするとよい。重錘130が設置された区間は、柱本体110の他の区間(重錘130が設置されない区間)に比べて、柱軸方向における単位長さ当たりの重量が大きくなる。なお柱本体110は、断面が円形の円柱状とすることもできるし、断面が多角形上の角柱状とすることもできる。
(Column body)
As shown in FIG. 2, the pillar body 110 is a long body having a larger pillar axial dimension than the cross-sectional dimension, and the inside is hollow, that is, the outer shape is generally tubular. Further, the pillar body 110 is a so-called bottomed opening pipe in which one end (lower end in the figure) is closed and the other end (upper end in the figure) is open. A weight 130 is installed at the bottom of the pillar body 110. The weight 130 is made of a material having a large unit volume weight, and may be made of concrete or steel, for example. The section in which the weight 130 is installed has a larger weight per unit length in the column axial direction than the other sections of the column body 110 (section in which the weight 130 is not installed). The pillar body 110 may have a cylindrical cross section with a circular cross section, or may have a prismatic cross section on a polygon.

(連通管)
図3は、連通管120を模式的に示す側面図である。連通管120は、柱本体110外の海水を柱本体110内に流入させるパイプであり、その一端(図では右下端)には取水口121Eが設けられ、他端(図では左下端)には注水口122Eが設けられる。また連通管120は、取水口121Eが設けられた取水管121と、注水口122Eが設けられた注水管122、そして取水管121と注水管122を接続する上部中継管123によって構成することができる。この場合、図2に示すように取水管121と注水管122は概ね柱本体110の柱軸方向に沿って配置し、上部中継管123は概ね柱本体110の柱軸方向に対して垂直となるように配置するとよい。このように配置すると、例えば柱本体110が直立状態とされたとき、取水管121と注水管122は略鉛直(鉛直含む)方向とされ、上部中継管123は本体110の上方で略水平(水平含む)方向とされる。
(Communicating pipe)
FIG. 3 is a side view schematically showing the communication pipe 120. The communication pipe 120 is a pipe that allows seawater outside the pillar body 110 to flow into the pillar body 110, and an intake port 121E is provided at one end (lower right in the figure) and at the other end (lower left in the figure). A water injection port 122E is provided. Further, the communication pipe 120 can be composed of an intake pipe 121 provided with an intake port 121E, a water injection pipe 122 provided with a water injection port 122E, and an upper relay pipe 123 connecting the intake pipe 121 and the water injection pipe 122. .. In this case, as shown in FIG. 2, the intake pipe 121 and the water injection pipe 122 are arranged substantially along the pillar axial direction of the pillar main body 110, and the upper relay pipe 123 is substantially perpendicular to the pillar axial direction of the pillar main body 110. It is good to arrange it like this. When arranged in this way, for example, when the pillar main body 110 is in an upright state, the intake pipe 121 and the water injection pipe 122 are oriented in a substantially vertical direction (including the vertical direction), and the upper relay pipe 123 is substantially horizontal (horizontal) above the main body 110. (Including) direction.

既述したとおり、取水口121Eが海水内に位置するとともに注水口122Eが海水面以下に位置し、その状態で連通管120内が満水になるとサイフォン作用により海水が柱状本体110内に流入していく。つまり、図1(a)に示すように横倒しとされた状態から柱状本体110内に海水を注水するためには、注水口122Eは柱状本体110の管内側であって底部近傍(つまり、重錘130の近傍)に配置するとよい。重錘130の効果によって柱状本体110のうち底部側の一部が海水面よりも下方に沈み、これに伴って重錘130の近傍に配置された注水口122Eも海水面以下に位置することができるわけである。 As described above, when the intake port 121E is located in the seawater and the water injection port 122E is located below the seawater surface and the communication pipe 120 is filled with water in that state, the seawater flows into the columnar main body 110 due to the siphon action. go. That is, in order to inject seawater into the columnar main body 110 from the state of being laid on its side as shown in FIG. 1A, the water injection port 122E is inside the pipe of the columnar main body 110 and is near the bottom (that is, a weight). It is preferable to place it in the vicinity of 130). Due to the effect of the weight 130, a part of the columnar body 110 on the bottom side sinks below the sea level, and along with this, the water injection port 122E arranged near the weight 130 may also be located below the sea level. You can do it.

海水が流入する取水口121Eは、海水に接するため当然ながら柱状本体110の管外側に配置される。また柱状型浮体100が計画高さ状態(図1(d))となるまでは継続して注水する必要があるため、換言すれば柱状型浮体100が計画高さ状態となっても取水口121Eは海水内に位置する必要があるため、取水口121Eはできるだけ柱状本体110のうち底部付近(直立状態における柱状本体110のうち比較的低い位置)に配置するとよい。例えば図2では、注水口122Eとほぼ同じ位置(高さ)であって、注水口122Eよりも底部から離れた位置(つまり、高い位置)に配置されている。もちろん取水口121Eは、柱状型浮体100が計画高さ状態となっても海水内に位置することができれば、注水口122Eの近傍に限らず、柱状本体110の中間付近(つまり、注水口122Eよりも大幅に高い位置)など、任意に配置することができる。 Since the intake port 121E into which seawater flows is in contact with seawater, it is naturally arranged outside the pipe of the columnar main body 110. Further, since it is necessary to continuously inject water until the columnar floating body 100 reaches the planned height state (FIG. 1 (d)), in other words, even if the columnar floating body 100 reaches the planned height state, the intake port 121E Since it is necessary to be located in seawater, the intake port 121E should be arranged as close to the bottom of the columnar main body 110 as possible (relatively lower position of the columnar main body 110 in the upright state). For example, in FIG. 2, the position (height) is substantially the same as the water injection port 122E, and the position is distant from the bottom (that is, a higher position) than the water injection port 122E. Of course, the water intake port 121E is not limited to the vicinity of the water injection port 122E but near the middle of the columnar main body 110 (that is, from the water injection port 122E) if the columnar floating body 100 can be located in the seawater even when the columnar floating body 100 is in the planned height state. Can be placed arbitrarily, such as at a significantly higher position).

図2や図3に示すように、取水管121のうち取水口121Eの近傍には逆止弁150を設置するとよい。この逆止弁150は、取水管121内から取水口121Eへの海水の逆流を防止し得るものである。特に、サイフォン作用が始まった初期には海水の逆流が生じやすく、逆止弁150を設けることでこの初期の逆流を防止し、円滑な注水を継続することができて好適となる。 As shown in FIGS. 2 and 3, a check valve 150 may be installed in the vicinity of the intake port 121E in the intake pipe 121. The check valve 150 can prevent backflow of seawater from the inside of the intake pipe 121 to the intake port 121E. In particular, backflow of seawater is likely to occur at the initial stage when the siphon action starts, and by providing the check valve 150, this initial backflow can be prevented and smooth water injection can be continued, which is preferable.

サイフォン作用による注水を行うには、連通管120内を強制的に満水にする必要がある。そのため、水(海水)を送り出す手段(例えば、ポンプなど)や、圧送される水(海水)を連通管120内に流入する流入口などが設けられる。なお、連通管120内に設けられる流入口は、サイフォン作用による注水を行う際には閉鎖しておく必要があるため、開栓状態と閉鎖状態を制御し得る開閉栓(開閉バルブ)を備えるとよい。 In order to inject water by siphon action, it is necessary to forcibly fill the communication pipe 120 with water. Therefore, a means for sending out water (seawater) (for example, a pump or the like), an inflow port for pumping water (seawater) into the communication pipe 120, and the like are provided. Since the inflow port provided in the communication pipe 120 needs to be closed when water is injected by siphon action, it is necessary to provide an on-off plug (opening / closing valve) capable of controlling the open state and the closed state. good.

また、連通管120内に水(海水)を流入している間は、連通管120内の空気を外部に送り出す必要があり、一方、サイフォン作用による注水を行う際には外部から連通管120への空気の流入を遮断する必要がある。そのため、連通管120の一部に第1空気開閉栓140(開閉バルブ)を設けるとよい。この第1空気開閉栓140は、開栓状態と閉鎖状態を制御することができるもので、開栓状態としたときは連通管120内の空気を外部に送り出し、閉鎖状態としたときは外部から連通管120への空気の流入を遮断することができる。 Further, while water (seawater) is flowing into the communication pipe 120, it is necessary to send the air in the communication pipe 120 to the outside, while when injecting water by siphon action, the water is injected from the outside to the communication pipe 120. It is necessary to block the inflow of air. Therefore, it is preferable to provide a first air opening / closing plug 140 (opening / closing valve) in a part of the communication pipe 120. The first air opening / closing plug 140 can control the opened state and the closed state. When the plug is opened, the air in the communication pipe 120 is sent out to the outside, and when the communication pipe 120 is closed, the air is sent from the outside. The inflow of air into the communication pipe 120 can be blocked.

柱状型浮体100が計画高さ状態になると、サイフォン作用による注水は停止される。このとき、連通管120に第1空気開閉栓140が設けられていると、この第1空気開閉栓140を開栓状態とすることで連通管120内に外部から空気を送り、サイフォン状態を解消するとよい。第1空気開閉栓140は、オペレータの遠隔操作によって制御する仕様とすることもできるし、もちろん作業者が直接操作する仕様とすることもできる。なお、作業者が第1空気開閉栓140を直接操作するケースでは、柱状型浮体100が計画高さ状態になったときにおいても柱状本体110内における気中部に位置するように、第1空気開閉栓140を設けるとよい。これにより、ダイバー作業を要することなく、通常の気中作業によって第1空気開閉栓140を操作することができる。 When the columnar floating body 100 reaches the planned height, water injection by the siphon action is stopped. At this time, if the communication pipe 120 is provided with the first air opening / closing plug 140, by opening the first air opening / closing plug 140, air is sent from the outside into the communication pipe 120 to eliminate the siphon state. It is good to do it. The first air opening / closing plug 140 may be specified to be controlled by remote control of the operator, or may be specified to be directly operated by the operator, of course. In the case where the operator directly operates the first air opening / closing plug 140, the first air opening / closing is performed so that the columnar floating body 100 is located in the air inside the columnar main body 110 even when the columnar floating body 100 is in the planned height state. It is advisable to provide a stopper 140. As a result, the first air opening / closing plug 140 can be operated by normal aerial work without requiring diver work.

連通管120を構成する取水管121は、図2に示すように柱状本体110の管外側に配置することもできるし、図4に示すように柱状本体110の管内側に配置することもできる。取水管121を柱状本体110の管外側に配置する場合(図2)は、上部中継管123を柱状本体110に貫通するとよい。これに対して取水管121を柱状本体110の管内側に配置する場合(図4)は、取水管121のうち取水口121E側の一部を曲管として形成し、この曲管部分を柱状本体110に貫通することによって、取水口121Eを管外側に配置するとよい。さらに、連通管120とともに注水管122も柱状本体110の管外側に配置することもできる。この場合、注水管122のうち注水口122E側の一部を曲管として形成し、この曲管部分を柱状本体110に貫通することによって、注水口122Eを管内側に配置するとよい。 The intake pipe 121 constituting the communication pipe 120 can be arranged outside the columnar main body 110 as shown in FIG. 2, or may be arranged inside the columnar main body 110 as shown in FIG. When the intake pipe 121 is arranged outside the columnar main body 110 (FIG. 2), the upper relay pipe 123 may penetrate the columnar main body 110. On the other hand, when the intake pipe 121 is arranged inside the columnar main body 110 (FIG. 4), a part of the intake pipe 121 on the intake port 121E side is formed as a curved pipe, and this curved pipe portion is formed as a columnar main body. The intake port 121E may be arranged on the outside of the pipe by penetrating the 110. Further, the water injection pipe 122 can be arranged outside the column body 110 together with the communication pipe 120. In this case, a part of the water injection pipe 122 on the water injection port 122E side may be formed as a curved pipe, and the water injection port 122E may be arranged inside the pipe by penetrating the curved pipe portion through the columnar main body 110.

サイフォンの原理によれば、液体をいわば上昇させることができるが、大気圧が管内の液体を押し上げることができる高さ(以下、「限界高さ」という。)を超えて上昇させることはできない。この限界高さは、液体の比重によって異なり、水銀の場合は760mmであり、水の場合は10mである。ここで、柱状型浮体100の軸長(柱軸方向の長さ)によっては、当初直立状態(図1(c))とされたときに海水面と上部中継管123の高低差が限界高さを超えることもある。例えば図5では、上部中継管123が海水面からの限界高さを超えた位置にあるため一部の管内は真空状態とされ、柱状本体110内への注水が行われていない。 According to the siphon principle, the liquid can be raised, so to speak, but it cannot be raised above the height at which atmospheric pressure can push up the liquid in the pipe (hereinafter referred to as "limit height"). This limit height depends on the specific gravity of the liquid, which is 760 mm for mercury and 10 m for water. Here, depending on the axial length (length in the column axial direction) of the columnar floating body 100, the height difference between the sea level and the upper relay pipe 123 is the limit height when the columnar floating body 100 is initially in the upright state (FIG. 1 (c)). May exceed. For example, in FIG. 5, since the upper relay pipe 123 is located at a position exceeding the limit height from the sea surface, a part of the pipe is in a vacuum state, and water is not injected into the columnar main body 110.

上部中継管123が海水面からの限界高さを超えることが予想されるケースでは、図5に示すように中段迂回管124を設けるとよい。この中段迂回管124は、いわば取水管121の途中と注水管122の途中を中継するパイプであり、柱状本体110が直立状態とされたときに上部中継管123よりも下方となるように配置され、しかも当初直立状態とされたときに海水面からの限界高さを下回るように配置される。これにより、上部中継管123の高さが海水面からの限界高さを超えたときに、取水管121内を上昇した海水は中段迂回管124内を経由して注水管122内を流下することができる。 In the case where the upper relay pipe 123 is expected to exceed the limit height from the sea level, it is preferable to provide the middle stage detour pipe 124 as shown in FIG. The middle stage detour pipe 124 is, so to speak, a pipe that relays between the middle of the intake pipe 121 and the middle of the water injection pipe 122, and is arranged so as to be lower than the upper relay pipe 123 when the columnar main body 110 is in the upright state. Moreover, it is arranged so as to be below the limit height from the sea surface when it is initially in an upright state. As a result, when the height of the upper relay pipe 123 exceeds the limit height from the sea surface, the seawater that has risen in the intake pipe 121 flows down in the water injection pipe 122 via the middle detour pipe 124. Can be done.

(縮径体と接続体)
縮径体160は、ローターやナセルを支持するタワー(図9)と連結されるもので、柱本体110の太径からタワーの細径に変更するためのいわば調整区間である。そのため縮径体160は、図2や図4に示すように、直立状態における柱本体110の上端側に設けられ、また柱本体110から柱軸方向の外側(図では上側)に向かって断面積が縮小する錐台形状(つまりテーパー形状)とされる。また接続体170は、タワーと接続される部材であり、縮径体160によって調整された細径の柱状とされる。
(Reduced body and connecting body)
The reduced diameter body 160 is connected to a tower (FIG. 9) that supports the rotor and the nacelle, and is a so-called adjustment section for changing the large diameter of the pillar body 110 to the small diameter of the tower. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 4, the reduced diameter body 160 is provided on the upper end side of the column body 110 in the upright state, and has a cross-sectional area from the column body 110 toward the outside (upper side in the figure) in the column axial direction. Is considered to be a frustum shape (that is, a tapered shape) that shrinks. Further, the connecting body 170 is a member connected to the tower, and is a columnar column having a small diameter adjusted by the reduced diameter body 160.

ところで、柱状本体110内への注水施工を行っている間は、柱状本体110のうち接続体170側の開口部は蓋によって閉鎖されることがある。この場合、柱状本体110内に注水を行うときに、空気を外部に送り出すことができない。そこで、柱状本体110内の空気を外部に排気するための第2空気開閉栓180(開閉バルブ)を設けるとよい。この第2空気開閉栓180は、開栓状態と閉鎖状態を制御することができるもので、開栓状態としたときは柱状本体110内の空気を外部に送り出し、閉鎖状態としたときは外部と柱状本体110の空気の流出入を遮断することができる。なお第2空気開閉栓180は、図1(a)に示すように取水管121(取水口121E)が下方側となるように柱状型浮体100を横倒しの状態としたときに、その上方側となるように設置するとよい。 By the way, during the water injection work into the columnar main body 110, the opening on the connecting body 170 side of the columnar main body 110 may be closed by the lid. In this case, when water is injected into the columnar main body 110, air cannot be sent out. Therefore, it is advisable to provide a second air on-off plug 180 (opening / closing valve) for exhausting the air in the columnar main body 110 to the outside. The second air opening / closing plug 180 can control the opened state and the closed state. When the plug is opened, the air inside the columnar main body 110 is sent out, and when the closed state is set, the air is sent to the outside. The inflow and outflow of air in the columnar main body 110 can be blocked. As shown in FIG. 1A, the second air opening / closing plug 180 is on the upper side when the columnar floating body 100 is laid on its side so that the intake pipe 121 (intake port 121E) is on the lower side. It is good to install it so that it becomes.

(変形例)
ここまで、サイフォン作用を利用して柱状本体110内に海水を注水することができる柱状型浮体100について説明してきた。ここでは、サイフォン作用を利用することなく柱状本体110内に海水を直接注水することができる柱状型浮体(以下、便宜上「直接型柱状型浮体200」という。)について、図6を参照しながら説明する。図6(a)では横倒しとされた直接型柱状型浮体200を示しており、図6(b)では直立状態となった直接型柱状型浮体200を示している。
(Modification example)
Up to this point, the columnar floating body 100 capable of injecting seawater into the columnar body 110 by using the siphon action has been described. Here, a columnar floating body (hereinafter, referred to as “direct columnar floating body 200” for convenience) capable of directly injecting seawater into the columnar main body 110 without using the siphon action will be described with reference to FIG. do. FIG. 6A shows a direct columnar floating body 200 that is laid on its side, and FIG. 6B shows a direct type columnar floating body 200 that is in an upright state.

図6に示すように直接型柱状型浮体200は、柱状型浮体100と同様、柱状本体210と重錘230を含んで構成され、さらに縮径体250、接続体260や第2空気開閉栓270を含んで構成することもできる。ただし柱状型浮体100とは異なり、連通管120を具備することなく、代わりに直接注水口220と開栓制御手段240を備えている。 As shown in FIG. 6, the direct columnar floating body 200 is configured to include a columnar body 210 and a weight 230 like the columnar floating body 100, and further includes a reduced diameter body 250, a connecting body 260, and a second air opening / closing plug 270. Can also be configured to include. However, unlike the columnar floating body 100, it does not have a communication pipe 120, but instead has a direct water injection port 220 and an opening control means 240.

直接注水口220は、開栓状態と閉鎖状態に変更することができる開口部であり、開栓状態としたときは柱状本体210内への海水流入が可能となり、閉鎖状態としたときは柱状本体210内への海水流入が遮断される。そして開栓制御手段240は、直接注水口220の開栓状態と閉鎖状態のいずれかに制御することができる手段である。例えば図6に示す開栓制御手段240は、操作稈241と伝達軸242によって構成され、オペレータが操作稈241を操作することによって伝達軸242が作動し、これにより直接注水口220が開栓状態とされ、あるいは閉鎖状態とされる。開栓制御手段240は、図6に示すようないわば機械的な制御形式に限らず、電気信号によって直接注水口220の状態を制御する形式とすることもできる。 The direct water injection port 220 is an opening that can be changed between an open state and a closed state. When the cap is opened, seawater can flow into the columnar body 210, and when the columnar body is closed, the columnar body can flow into the columnar body 210. The inflow of seawater into the 210 is blocked. The opening control means 240 is a means that can directly control either the opening state or the closed state of the water injection port 220. For example, the opening control means 240 shown in FIG. 6 is composed of an operation culm 241 and a transmission shaft 242, and the transmission shaft 242 is operated by the operator operating the operation culm 241 so that the water injection port 220 is directly opened. Or closed. The opening control means 240 is not limited to a mechanical control type as shown in FIG. 6, and may be a type in which the state of the water injection port 220 is directly controlled by an electric signal.

図6(a)では直接注水口220が開栓状態とされており、海水が直接注水口220を通じて柱状本体210内に注水されている。柱状型浮体100と同様、内部が空洞の直接型柱状型浮体200は重錘230の効果で底部側が沈むように傾斜していることから、海水の注水が進むとその傾斜角が大きくなり、直接型柱状型浮体200は徐々に立起こされていく。そして柱状本体210内に所定量の海水が注水されると、図6(b)に示すように直接型柱状型浮体200は直立状態に立起こされる。直接型柱状型浮体200が当初直立状態とされた後も直接注水口220が開栓状態とされており、したがって海水の直接注水が継続されることから直立状態のまま直接型柱状型浮体200はさらに海中を沈んでいく。そして、直接型柱状型浮体200が計画高さ状態になると、オペレータが開栓制御手段240を操作することによって直接注水口220を閉鎖状態とし、柱状本体110内への海水注水を停止する。 In FIG. 6A, the direct water injection port 220 is in the opened state, and seawater is injected into the columnar main body 210 through the direct water injection port 220. Similar to the columnar floating body 100, the direct type columnar floating body 200 having a hollow inside is inclined so that the bottom side sinks due to the effect of the weight 230. The columnar floating body 200 is gradually raised. When a predetermined amount of seawater is injected into the columnar main body 210, the direct columnar floating body 200 is raised upright as shown in FIG. 6B. Even after the direct columnar floating body 200 is initially in the upright state, the direct water injection port 220 is in the open state. Therefore, since the direct water injection of seawater is continued, the direct columnar floating body 200 remains in the upright state. Further sinking in the sea. Then, when the direct columnar floating body 200 reaches the planned height state, the operator operates the opening control means 240 to close the direct water injection port 220 and stop the seawater injection into the columnar body 110.

3.柱状型浮体立起こしシステム
続いて本願発明の柱状型浮体立起こしシステムについて図7を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムは、ここまで説明した柱状型浮体100を立起こすシステムであり、したがって柱状型浮体100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムに特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.柱状型浮体」で説明したものと同様である。
3. 3. Column-shaped floating body raising system Next, the column-shaped floating body raising system of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 7. The columnar floating body erecting system of the present invention is a system for erecting the columnar floating body 100 described so far. Therefore, avoiding the explanation overlapping with the contents described in the columnar floating body 100, the columnar floating body of the present invention is used. Only the contents peculiar to the standing system will be explained. That is, the contents not described here are the same as those described in "2. Column-shaped floating body".

図7は、本願発明の柱状型浮体立起こしシステム300の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように柱状型浮体立起こしシステム300は、注水手段310と第1空気開閉栓制御手段320を含んで構成され、さら第2空気開閉栓制御手段330を含んで構成することもできる。以下、柱状型浮体立起こしシステム300を構成する主な要素ごとに説明する。 FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of the columnar floating body raising system 300 of the present invention. As shown in this figure, the columnar floating body raising system 300 is configured to include a water injection means 310 and a first air opening / closing plug controlling means 320, and may also be configured to include a second air opening / closing plug controlling means 330. .. Hereinafter, each of the main elements constituting the columnar floating body raising system 300 will be described.

(注水手段)
既述したとおりサイフォン作用による注水を行うには、連通管120内を強制的に満水にする必要がある。注水手段310は、連通管120内を強制的に満水にする手段であり、注水制御手段311と注水ポンプ312を含んで構成される。このうち注水ポンプ312は、連通管120内に水(海水)を圧送する手段であり、従来用いられている水中ポンプ等を利用することができる。一方の注水制御手段311は、注水ポンプ312による水の圧送を制御する手段であり、オペレータによる遠隔操作が可能とされる。すなわち注水制御手段311は注水ポンプ312から離れた場所に(例えば、海上など)に設置されており、オペレータがこの注水制御手段311を操作することによって、海中に配置された注水ポンプ312が連通管120内に水を圧送し、あるいは水の圧送を停止する。
(Water injection means)
As described above, in order to inject water by siphon action, it is necessary to forcibly fill the communication pipe 120 with water. The water injection means 310 is a means for forcibly filling the communication pipe 120 with water, and includes a water injection control means 311 and a water injection pump 312. Of these, the water injection pump 312 is a means for pumping water (seawater) into the communication pipe 120, and a conventionally used submersible pump or the like can be used. On the other hand, the water injection control means 311 is a means for controlling the pressure feeding of water by the water injection pump 312, and can be remotely controlled by an operator. That is, the water injection control means 311 is installed at a place away from the water injection pump 312 (for example, at sea), and the operator operates the water injection control means 311 to communicate the water injection pump 312 arranged in the sea. Pump water into the 120 or stop pumping water.

(空気開閉栓制御手段)
第1空気開閉栓制御手段320は、連通管120の一部に設けられる第1空気開閉栓140を制御する手段であり、オペレータによる遠隔操作が可能とされる。すなわち第1空気開閉栓制御手段320は第1空気開閉栓140から離れた場所に(例えば、海上など)に設置されており、オペレータがこの第1空気開閉栓制御手段320を操作することによって、第1空気開閉栓140は開栓状態とされ、あるいは閉鎖状態とされる。なお、第1空気開閉栓140が開栓状態とされたときは、例えば連通管120内への水(海水)の流入中に管内の空気を外部に送り出すことができ、閉鎖状態としたときは外部から連通管120への空気の流入を遮断することができる。
(Air opening / closing plug control means)
The first air opening / closing plug control means 320 is a means for controlling the first air opening / closing plug 140 provided in a part of the communication pipe 120, and can be remotely controlled by an operator. That is, the first air opening / closing plug control means 320 is installed at a place away from the first air opening / closing plug 140 (for example, at sea), and the operator operates the first air opening / closing plug controlling means 320. The first air opening / closing plug 140 is opened or closed. When the first air opening / closing plug 140 is opened, for example, the air inside the pipe can be sent out while the water (seawater) is flowing into the communication pipe 120, and when the first air opening / closing plug 140 is closed. The inflow of air from the outside into the communication pipe 120 can be blocked.

第2空気開閉栓制御手段330は、第2空気開閉栓180を制御する手段であり、オペレータによる遠隔操作が可能とされる。すなわち第2空気開閉栓制御手段330は第2空気開閉栓180から離れた場所に(例えば、海上など)に設置されており、オペレータがこの第2空気開閉栓制御手段330を操作することによって、第2空気開閉栓180は開栓状態とされ、あるいは閉鎖状態とされる。なお、第2空気開閉栓180が開栓状態とされたときは、例えば柱状本体110内への注水を行う際に内部の空気を外部に送り出し、閉鎖状態としたときは外部と柱状本体110の空気の流出入を遮断することができる。 The second air opening / closing plug control means 330 is a means for controlling the second air opening / closing plug 180, and can be remotely controlled by an operator. That is, the second air opening / closing plug control means 330 is installed at a place away from the second air opening / closing plug 180 (for example, at sea), and the operator operates the second air opening / closing plug controlling means 330. The second air opening / closing plug 180 is opened or closed. When the second air opening / closing plug 180 is opened, for example, when water is injected into the columnar body 110, the air inside is sent out, and when the second air opening / closing plug 180 is closed, the outside and the columnar body 110 The inflow and outflow of air can be blocked.

4.柱状型浮体立起こし方法
続いて本願発明の柱状型浮体立起こし方法について図8を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、ここまで説明した柱状型浮体100を立起こす方法であり、したがって柱状型浮体100や柱状型浮体立起こしシステム300で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の柱状型浮体立起こし方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.柱状型浮体」や「3.柱状型浮体立起こしシステム」で説明したものと同様である。
4. Column-shaped floating body raising method Subsequently, the columnar floating body raising method of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The columnar floating body raising method of the present invention is a method of raising the columnar floating body 100 described so far, and therefore, the description overlapping with the contents described in the columnar floating body 100 and the columnar floating body raising system 300 is described. To avoid this, only the contents peculiar to the columnar floating body raising method of the present invention will be described. That is, the contents not described here are the same as those described in "2. Column-shaped floating body" and "3. Column-shaped floating body raising system".

図8は、本願発明の柱状型浮体立起こし方法の主な工程を示すフロー図である。なおこの図では、本願発明の柱状型浮体立起こし方法に直接関連する工程を実線枠で囲み、その他の工程に関しては破線枠で囲んでいる。この図に示すように、まずドライドック等で柱状型浮体100を製作する(図8のStep401)。そして潮位や潮流など環境の良い時期を狙って、横倒しとされた状態の柱状型浮体100を曳船によってあらかじめ選定された静穏域まで曳航し(図8のStep402)、その場で柱状型浮体100を仮係留する(図8のStep403)。このとき、柱状型浮体100は横倒しの状態のまま仮係留され、そして重錘130の効果によって柱状本体110のうち底部側の一部が海水面よりも下方に沈むように傾斜した状態で海面に浮いている。 FIG. 8 is a flow chart showing the main steps of the columnar floating body raising method of the present invention. In this figure, the steps directly related to the columnar floating body raising method of the present invention are surrounded by a solid line frame, and the other steps are surrounded by a broken line frame. As shown in this figure, first, a columnar floating body 100 is manufactured in a dry dock or the like (Step 401 in FIG. 8). Then, aiming at a time when the environment is good such as the tide level and the tidal current, the columnar floating body 100 in a sideways state is towed to a quiet area selected in advance by the tugboat (Step 402 in FIG. 8), and the columnar floating body 100 is towed on the spot. Temporarily moored (Step 403 in FIG. 8). At this time, the columnar floating body 100 is temporarily moored while lying down, and due to the effect of the weight 130, a part of the columnar body 110 on the bottom side floats on the sea surface in a state of being inclined so as to sink below the sea surface. ing.

柱状型浮体100が静穏域で仮係留されると、第1空気開閉栓140を開栓状態としたうえで、連通管120内を強制的に満水にする(図8のStep404)。このとき、本願発明の柱状型浮体立起こしシステム300の第1空気開閉栓制御手段320を利用して第1空気開閉栓140を開栓状態とし、注水手段310を利用して連通管120内に水(海水)を圧送するとよい。 When the columnar floating body 100 is temporarily moored in a quiet area, the first air opening / closing plug 140 is opened and the communication pipe 120 is forcibly filled with water (Step 404 in FIG. 8). At this time, the first air opening / closing plug 140 is opened by using the first air opening / closing plug control means 320 of the columnar floating body raising system 300 of the present invention, and the water injection means 310 is used to enter the communication pipe 120. Water (seawater) should be pumped.

連通管120内が満水とされ、取水口121Eが海水内(海水中)に位置するとともに、注水口122Eが海水面以下に位置すると、サイフォンの原理による注水が開始される(図8のStep405)。より詳しくは、海水が取水口121Eから流入して連通管120内を流れ、注水口122Eから柱状本体110内に注水されていく。 When the communication pipe 120 is filled with water, the intake port 121E is located in the seawater (seawater), and the water injection port 122E is located below the sea level, water injection by the siphon principle is started (Step 405 in FIG. 8). .. More specifically, seawater flows in from the intake port 121E, flows through the communication pipe 120, and is injected into the columnar main body 110 from the water injection port 122E.

柱状本体110内に注水され、最終的に柱状型浮体100が計画高さ状態になると、サイフォン作用による注水を停止する(図8のStep406)。例えば、連通管120に設けられた第1空気開閉栓140を開栓状態とすることで連通管120内に外部から空気を送り、サイフォン状態を解消して注水を停止するとよい。このとき、作業者が第1空気開閉栓140を直接操作することもできるし、オペレータの遠隔操作によって第1空気開閉栓140を制御することもできる。オペレータの遠隔操作による場合は、本願発明の柱状型浮体立起こしシステム300の第1空気開閉栓制御手段320を利用して、第1空気開閉栓140を開栓状態にするとよい。 When water is injected into the columnar main body 110 and finally the columnar floating body 100 reaches the planned height, the water injection by the siphon action is stopped (Step 406 in FIG. 8). For example, by opening the first air opening / closing plug 140 provided in the communication pipe 120, air may be sent from the outside into the communication pipe 120 to eliminate the siphon state and stop water injection. At this time, the operator can directly operate the first air opening / closing plug 140, or the first air opening / closing plug 140 can be controlled by remote control of the operator. In the case of remote control by the operator, the first air opening / closing plug 140 may be opened by using the first air opening / closing plug control means 320 of the columnar floating body raising system 300 of the present invention.

また柱状型浮体100が計画高さ状態になると、取水管121を撤去するとよい(図8のStep407)。特に取水管121を柱状本体110の管外側に配置したケース(図2)では、取水管121が柱状型浮体100に不測の影響を与えることも予想されることから撤去することが望ましい。取水管121を撤去するにあたっては、ダイバー作業とすることもできるが、水深が相当程度深い場合は水中ロボットやROV船(Remotely Operated Vehicle)などを利用するとよい。また、取水管121を撤去した跡など柱状本体110に開口部が残る場合は、鋼製の閉止板などを用いて開口部を封鎖しておく(図8のStep408)。 When the columnar floating body 100 reaches the planned height, the intake pipe 121 may be removed (Step 407 in FIG. 8). In particular, in the case where the intake pipe 121 is arranged outside the columnar main body 110 (FIG. 2), it is desirable to remove the intake pipe 121 because it is expected that the intake pipe 121 will have an unexpected effect on the columnar floating body 100. When removing the intake pipe 121, it is possible to perform diver work, but if the water depth is considerably deep, it is preferable to use an underwater robot or a ROV ship (Remotley Operated Vehicle). If an opening remains in the columnar main body 110 such as a trace of removal of the water intake pipe 121, the opening is closed with a steel closing plate or the like (Step 408 in FIG. 8).

柱状型浮体100が計画高さ状態とした後、砕石といったバラスト材を柱状本体110内に投入するとともに余分な海水を柱状本体110から排出する(図8のStep409)。その後、タワーやローター、ナセル(図9)など(以下、これらを総じて「上部本体」という。)を、柱状型浮体100の上方に設置し、上部本体と柱状型浮体100からなる完成体を構築し(図8のStep410)、ひとまず静穏域で仮係留する(図8のStep411)。そして潮位や潮流など環境の良い時期を狙って、完成体を曳船によってWFまで曳航し(図8のStep412)、WFで柱状型浮体100完成体を本係留する(図8のStep413)とともに、完成体に海底ケーブル(図9)を設置する(図8のStep414)。 After the columnar floating body 100 is in the planned height state, a ballast material such as crushed stone is put into the columnar body 110 and excess seawater is discharged from the columnar body 110 (Step 409 in FIG. 8). After that, a tower, a rotor, a nacelle (Fig. 9), etc. (hereinafter collectively referred to as "upper body") are installed above the columnar floating body 100 to construct a completed body consisting of the upper body and the columnar floating body 100. (Step 410 in FIG. 8), and temporarily moor in a quiet area (Step 411 in FIG. 8). Then, aiming at a time when the environment is good such as the tide level and tidal current, the completed body is towed to the WF by a tugboat (Step 412 in FIG. 8), and the columnar floating body 100 completed body is moored by the WF (Step 413 in FIG. 8). A submarine cable (FIG. 9) is installed on the body (Step 414 in FIG. 8).

本願発明の柱状型浮体、柱状型浮体立起こしシステム、及び柱状型浮体立起こし方法は、50m以深の海域における浮体式洋上風力発電に特に好適に利用することができる。本願発明によれば低コストでしかも容易に浮体式洋上風力発電施設を設置することができることから、洋上風力発電に対するより積極的な動機を期待することができ、ひいては温室効果ガスの排出を抑えたうえで安定的にエネルギーを供給することを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。 The columnar floating body, the columnar floating body raising system, and the columnar floating body raising method of the present invention can be particularly preferably used for floating offshore wind power generation in a sea area deeper than 50 m. According to the invention of the present application, since the floating offshore wind power generation facility can be easily installed at low cost, a more positive motive for offshore wind power generation can be expected, and thus the emission of greenhouse gas is suppressed. Considering the stable supply of energy, the invention of the present application can be said to be an invention that can be used not only industrially but also can be expected to make a great contribution to society.

100 本願発明の柱状型浮体
110 (柱状型浮体の)柱状本体
120 (柱状型浮体の)連通管
121 (連通管の)取水管
121E (連通管の)取水口
122 (連通管の)注水管
122E (連通管の)注水口
123 (連通管の)上部中継管
124 (連通管の)中段迂回管
130 (柱状型浮体の)重錘
140 (柱状型浮体の)第1空気開閉栓
150 (柱状型浮体の)逆止弁
160 (柱状型浮体の)縮径体
170 (柱状型浮体の)接続体
180 (柱状型浮体の)第2空気開閉栓
200 本願発明の直接型柱状型浮体
210 (直接型柱状型浮体の)柱状本体
220 (直接型柱状型浮体の)直接注水口
230 (直接型柱状型浮体の)重錘
240 (直接型柱状型浮体の)開栓制御手段
241 (開栓制御手段の)操作稈
242 (開栓制御手段の)伝達軸
250 (直接型柱状型浮体の)縮径体
260 (直接型柱状型浮体の)接続体
270 (直接型柱状型浮体の)第2空気開閉栓
300 本願発明の柱状型浮体立起こしシステム
310 (柱状型浮体立起こしシステムの)注水手段
311 (注水手段の)注水制御手段
312 (注水手段の)注水ポンプ
320 (柱状型浮体立起こしシステムの)第1空気開閉栓制御手段
330 (柱状型浮体立起こしシステムの)第2空気開閉栓制御手段
100 Columnar floating body of the present invention 110 (columnar floating body) Columnar body 120 (columnar floating body) communication pipe 121 (communication pipe) intake pipe 121E (communication pipe) intake port 122 (communication pipe) water injection pipe 122E Water injection port (for communication pipe) 123 Upper relay pipe (for communication pipe) 124 Middle stage detour pipe (for communication pipe) 130 (for columnar floating body) Weight 140 (for columnar floating body) First air opening / closing plug 150 (columnar type) Floating check valve 160 (columnar floating) reduced diameter 170 (columnar floating) connecting 180 (columnar floating) second air switch 200 Direct type columnar floating body 210 (direct type) of the present invention Columnar body 220 (for direct columnar float) Direct water inlet 230 (for direct columnar float) Weight 240 (for direct columnar float) Opening control means 241 (for direct columnar float) ) Operation 祈 242 (in the opening control means) transmission shaft 250 (in the direct columnar floating body) reduced diameter body 260 (in the direct type columnar floating body) connecting body 270 (in the direct type columnar floating body) second air opening / closing plug 300 The columnar floating body elevating system of the present application 310 (of the columnar floating body elevating system) Water injection means 311 (of the water injection means) Water injection control means 312 (of the water injection means) Water injection pump 320 (of the columnar floating body elevating system) No. 1 Air open / close control means 330 Second air open / close control means (of the columnar floating body elevating system)

Claims (11)

浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体において、
底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、
取水口と注水口が設けられた連通管と、を備え、
前記取水口は、前記柱状本体の外側に配置され、
前記注水口は、前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置され、
前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜した横倒しの状態で海面に浮き、
前記取水口が海水内に位置し、前記連通管内が満水状態とされ、かつ前記注水口が海水面以下に位置すると、サイフォン作用によって該取水口から流入した海水が該注水口を通じて前記柱状本体内に注水される、
ことを特徴とする柱状型浮体。
In a columnar floating body that constitutes a floating offshore wind power generation facility,
A hollow columnar body with a weight installed at the bottom,
It is equipped with a communication pipe with an intake port and a water injection port.
The water intake is arranged outside the columnar body and is arranged.
The water inlet is located inside the columnar body and near the bottom.
The columnar body floats on the sea surface in a state of being tilted sideways so that a part of the bottom side thereof sinks below the sea surface.
When the intake port is located in the seawater, the communication pipe is filled with water, and the water injection port is located below the sea level, the seawater flowing in from the intake port due to the siphon action enters the columnar main body through the water injection port. Water is poured into
A columnar floating body characterized by this.
前記連通管は、前記取水口が設けられた取水管と、前記注水口が設けられた注水管と、該取水管と該注水管を接続する上部中継管と、を含んで構成され、
前記柱状本体の柱軸方向と平行又は略平行とされた前記取水管は、該柱状本体の外側に配置され、
前記取水口から流入した海水は、前記取水管内を上昇し、前記上部中継管内を経由して、前記注水管内を流下する、
ことを特徴とする請求項1記載の柱状型浮体。
The communication pipe is configured to include an intake pipe provided with the water intake port, a water injection pipe provided with the water injection port, and an upper relay pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe.
The intake pipe parallel to or substantially parallel to the column axis direction of the column body is arranged outside the column body.
The seawater flowing in from the intake port rises in the intake pipe, passes through the upper relay pipe, and flows down in the water injection pipe.
The columnar floating body according to claim 1.
前記連通管は、前記取水口が設けられた取水管と、前記注水口が設けられた注水管と、該取水管と該注水管を接続する上部中継管と、を含んで構成され、
前記柱状本体の柱軸方向と平行又は略平行とされた前記取水管は、該柱状本体の内側に配置され、
前記取水管のうち前記取水口側の一部が曲管として形成されるとともに、該曲管が前記柱状本体を貫通することによって前記取水口が該柱状本体の外側に配置され、
前記取水口から流入した海水は、前記取水管内を上昇し、前記上部中継管内を経由して、前記注水管内を流下する、
ことを特徴とする請求項1記載の柱状型浮体。
The communication pipe is configured to include an intake pipe provided with the water intake port, a water injection pipe provided with the water injection port, and an upper relay pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe.
The intake pipe parallel to or substantially parallel to the column axis direction of the column body is arranged inside the column body.
A part of the intake pipe on the intake port side is formed as a curved pipe, and the intake pipe is arranged outside the columnar body by penetrating the columnar body.
The seawater flowing in from the intake port rises in the intake pipe, passes through the upper relay pipe, and flows down in the water injection pipe.
The columnar floating body according to claim 1.
前記連通管は、前記取水管と前記注水管を接続する中段迂回管を、さらに含み、
前記中段迂回管は、所定量の海水が注水されて前記柱状本体が直立状態とされたとき、前記上部中継管よりも下方となるように配置され、
海水面からの前記上部中継管高さが、サイフォン作用における限界高さを超えたとき、前記取水管内を上昇した海水は、前記中段迂回管内を経由して前記注水管内を流下する、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3記載の柱状型浮体。
The communication pipe further includes a middle detour pipe connecting the intake pipe and the water injection pipe.
The middle stage detour pipe is arranged so as to be lower than the upper relay pipe when a predetermined amount of seawater is injected to bring the columnar body into an upright state.
When the height of the upper relay pipe from the sea surface exceeds the limit height in the siphon action, the seawater that has risen in the intake pipe flows down in the water injection pipe via the middle stage detour pipe.
The columnar floating body according to claim 2 or 3, wherein the columnar floating body is characterized by the above.
前記取水管のうち前記取水口の近傍に逆止弁が設けられ、
前記逆止弁は、前記取水管内から前記取水口への海水の逆流を防止し得る、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の柱状型浮体。
A check valve is provided in the vicinity of the intake of the intake pipe.
The check valve can prevent backflow of seawater from the intake pipe to the intake.
The columnar floating body according to any one of claims 2 to 4, wherein the columnar floating body is characterized by the above.
前記取水口は、所定量の海水が注水されて前記柱状本体が直立状態とされたときも、海水内となるよう配置された、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の柱状型浮体。
The intake port is arranged so as to be inside the seawater even when a predetermined amount of seawater is injected and the columnar main body is in an upright state.
The columnar floating body according to any one of claims 1 to 5, wherein the columnar floating body is characterized by the above.
前記連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓をさらに備え、
前記空気開閉栓は、所定量の海水が注水されて計画高さとなった前記柱状本体内における気中部に位置するように設けられた、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の柱状型浮体。
Further provided with an air opening / closing plug for controlling the inflow and outflow of air into and out of the communication pipe.
The air opening / closing plug is provided so as to be located in the aerial part in the columnar body having a planned height by being injected with a predetermined amount of seawater.
The columnar floating body according to any one of claims 1 to 6, wherein the columnar floating body is characterized by the above.
浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体を、海水で直立状態となるように立起こすシステムにおいて、
前記柱状型浮体は、底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、前記柱状本体の外側に配置された取水口、及び前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置された注水口が設けられた連通管と、前記連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓と、を有し、
横倒しの状態で海面に浮いた前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜し、前記取水口が海水内に位置するとともに、前記注水口が海水面以下に位置し、
オペレータの遠隔操作によって、前記空気開閉栓を制御し得る空気開閉栓制御手段と、
オペレータの遠隔操作によって、前記連通管内に海水を注水し得る注水手段と、を備え、
前記柱状本体を横倒しとした状態で、オペレータが前記注水手段を操作することによって、前記空気開閉栓が開栓された前記連通管内の空気を抜きながら該連通管内に海水が注水され、
前記連通管内が満水状態とされた状態で、オペレータが前記空気開閉栓制御手段によって前記空気開閉栓を閉塞すると、サイフォン作用によって前記取水口から流入した海水が前記注水口を通じて前記柱状本体内に注水され、
オペレータが前記空気開閉栓制御手段によって前記空気開閉栓を開栓すると、サイフォン作用による前記柱状本体内への注水が停止される、
ことを特徴とする柱状型浮体立起こしシステム。
In a system that raises a columnar floating body that constitutes a floating offshore wind power generation facility so that it stands upright in seawater.
The columnar floating body has a hollow columnar body having a weight installed at the bottom, an intake port arranged outside the columnar body, and a water injection port arranged inside the columnar body and near the bottom. It has a communication pipe provided with a communication pipe and an air opening / closing plug for controlling the inflow and outflow of air into the communication pipe.
The columnar body that floats on the sea surface in a state of lying down is inclined so that a part of the bottom side is submerged below the sea surface, the intake port is located in the sea water, and the water injection port is located below the sea water surface. ,
An air opening / closing plug control means capable of controlling the air opening / closing plug by remote control of an operator, and
A water injection means capable of injecting seawater into the communication pipe by remote control of the operator is provided.
When the operator operates the water injection means with the columnar body laid on its side, seawater is injected into the communication pipe while removing air from the communication pipe in which the air opening / closing plug is opened.
When the operator closes the air opening / closing plug by the air opening / closing plug control means while the communication pipe is filled with water, the seawater flowing in from the intake port by the siphon action is injected into the columnar main body through the water injection port. Being done
When the operator opens the air opening / closing plug by the air opening / closing plug controlling means, the injection of water into the columnar main body by the siphon action is stopped.
A columnar floating body raising system characterized by this.
浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体を、海水で直立状態となるように立起こす方法において、
前記柱状型浮体は、底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、前記柱状本体の外側に配置される取水口、及び前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置される注水口が設けられた連通管と、を有し、
横倒しの状態で海面に浮いた前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜し、前記取水口が海水内に位置するとともに、前記注水口が海水面以下に位置し、
前記柱状本体を横倒しとした状態で、前記連通管内の空気を抜きながら該連通管内に海水を注水する管内注水工程と、
前記連通管内を満水状態とすることによってサイフォン作用を利用し、前記取水口から流入した海水を、前記注水口を通じて前記柱状本体内に注水する本体内注水工程と、を備え、
所定量の海水を前記柱状本体内に注水することによって、横倒し状態の前記柱状本体を直立状態となるように立起こす、
ことを特徴とする柱状型浮体立起こし方法。
In a method of erecting a columnar floating body that constitutes a floating offshore wind power generation facility so that it stands upright in seawater.
The columnar floating body has a hollow columnar body having a weight installed at the bottom, an intake port arranged outside the columnar body, and a water injection port arranged inside the columnar body and near the bottom. Has a communication pipe, which is provided with
The columnar body that floats on the sea surface in a state of lying down is inclined so that a part of the bottom side is submerged below the sea surface, the intake port is located in the sea water, and the water injection port is located below the sea water surface. ,
An in-pipe water injection step of injecting seawater into the communication pipe while removing air from the communication pipe with the columnar body laid on its side.
It is provided with an in-main body water injection step of injecting seawater flowing from the intake port into the columnar main body through the water injection port by utilizing the siphon action by filling the communication pipe with water.
By injecting a predetermined amount of seawater into the columnar body, the columnar body in a sideways state is raised so as to be in an upright state.
A columnar floating body raising method characterized by this.
前記柱状型浮体は、前記連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓を有し、
前記本体内注水工程によって直立状態の前記柱状本体を計画高さに配置すると、前記空気開閉栓を開栓する注水停止工程を、さらに備え、
前記管内注水工程では、前記空気開閉栓を開栓することによって前記連通管内の空気を抜きながら該連通管内に海水を注水するとともに、該連通管内が満水状態となると該空気開閉栓を閉塞し、
前記注水停止工程では、前記空気開閉栓を開栓することによって前記連通管内に空気を送り、サイフォン作用による前記柱状本体内への注水を停止する、
ことを特徴とする請求項9記載の柱状型浮体立起こし方法。
The columnar floating body has an air opening / closing plug that controls the inflow and outflow of air into and out of the communication pipe.
When the columnar main body in an upright state is arranged at a planned height by the water injection step in the main body, a water injection stop step for opening the air opening / closing plug is further provided.
In the in-pipe water injection step, seawater is injected into the communication pipe while removing the air in the communication pipe by opening the air opening / closing plug, and when the communication pipe is full, the air opening / closing plug is closed.
In the water injection stop step, air is sent into the communication pipe by opening the air opening / closing plug, and water injection into the columnar main body by the siphon action is stopped.
The method for raising a columnar floating body according to claim 9.
前記連通管は、前記取水口が設けられた取水管と、前記注水口が設けられた注水管と、該取水管と該注水管を接続する上部中継管と、を含んで構成され、
前記柱状本体の柱軸方向と平行又は略平行とされた前記取水管は、該柱状本体の外側に配置され、
前記本体内注水工程によって直立状態の前記柱状本体を計画高さに配置した後、前記取水管を撤去する取水管撤去工程と、
前記取水管が撤去された後に生じた前記柱状本体の開口部を、封鎖材によって封鎖する開口部封鎖工程と、をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項9又は請求項10記載の柱状型浮体立起こし方法。
The communication pipe is configured to include an intake pipe provided with the water intake port, a water injection pipe provided with the water injection port, and an upper relay pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe.
The intake pipe parallel to or substantially parallel to the column axis direction of the column body is arranged outside the column body.
An intake pipe removal step of removing the intake pipe after arranging the columnar main body in an upright state at a planned height by the water injection step in the main body.
Further provided with an opening closing step of sealing the opening of the columnar body generated after the intake pipe is removed with a sealing material.
The method for raising a columnar floating body according to claim 9 or 10, wherein the columnar floating body is raised.
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