JP2022029139A - 風力発電システムを支持するための動揺減衰付き半潜水浮体式基礎 - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電システムを支持するための半潜水浮体式基礎を提供する。【解決手段】浮体式基礎は、構造的浮力ポンツーン３０１によって接続された浮力センタカラム２０１の周りで等距離に離間して配置された複数の浮力アウタカラム１０１を備える。浮力センタカラムは、水平軸型風車または垂直軸型風車エネルギーシステムを支持する。浮体式基礎は、ポンツーンの側面に取り付けられた、多孔性を有するか、または多孔性を有しない動揺減衰エクステンションを備える。浮体式基礎の深海ステーションキーピングシステムは、１つ以上の浮力アウタカラムを海底アンカ６０１に結合する複数の切断可能かつ再接続可能な緊張または半緊張係留索５０１を含む。複数の浮体式基礎の間のインタアレイ電力ケーブルは、自由吊りであるか、または浮力モジュールによって支持されてよい。【選択図】図１８

Description

本開示は、海洋構造物に関し、より具体的には、風力発電システムを支持するための半潜水海上浮体式基礎に関するものである。

風力エネルギーを電気エネルギーに変換することにより電力を発生させるために、水平軸型と垂直軸型の両方の風車が使用される。エネルギーを生成するために使用される風車の大多数は、陸上および沿岸水域の海上に設置されている。多数の風車は、約４０メートルの水深までの沿岸水域では、シングルタワー（モノパイル）、重力式基礎、または格子構造（ジャケット）の固定基礎上に設置されている。一方、より大きい水深では、固定基礎は、経済的または技術的に実現不可能となる。従って、発電産業がより沖合に移行するにつれて、沖合の風力には浮体式基礎を使用することが必要となる。沖合の風力に浮体式基礎を使用することの利点は、（１）より沖合で観測される均一かつより高い風速の風によって、より多くの電力を生成できること；（２）風車をより沖合に配置することで、海岸からの視線の問題が軽減または解消されること；および（３）風車を沿岸水域外に配置することで、沿岸レクリエーションエリアまたは沿岸漁業への影響が軽減されることである。

現在の浮体式風力基礎技術には、半潜水型、スパー型、テンションレグプラットフォーム（ＴＬＰ：Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｌｅｇ Ｐｌａｔｆｏｒｍ）型の３つのタイプが含まれる。図１は、従来の半潜水浮体式基礎を示しており、これは、管状かつ構造的形状のトラスシステムによって互いに結合された３つの浮力カラムを含む。それぞれの浮力カラムの底には、水平構造枠で縁取られた制動板がある。

さらに、従来の浮体式基礎は、内部バラストシステムを含み、これは、浮体式基礎の内部にバラストフローライン、弁、継手を配置している。内部バラストシステムには、いくつかの欠点があり、それは、（ａ）重要な内部構造部材を複数貫通することに関連して、製造に非常にコストがかかる可能性があること；（ｂ）重要な内部構造部材の配置によって場所が制約される場合があること；および（ｃ）内部検査が必要であり、ひいては、閉じた空間を検査することで生じる複雑性および安全性のあらゆる問題を伴って、浮体式基礎への内部アクセスが必要であること、を含む。

さらに、運用時の浮体式基礎は、相互に接続されることで、複数の風力発電ユニットの相互接続ネットワークを形成し、生成された電力は、浮体式基礎の間で、および陸上／海上ステーションへ、効率的に伝送されなければならない。さらに、そのような浮体式基礎のネットワークは、個々の浮体式基礎ユニットを接続、切断、再接続、および維持するための、利用できる方法またはシステムを提供しなければならない。

これまでの従来の浮体式基礎は、設計上の欠点が理由で非経済的であるか、または低い流体力学的性能の問題によって電力生産および収益が減少し、これにより、やはり設計が非経済的となるか、いずれかである。

従って、明らかに必要とされるのは、（１）構築および維持するのに低コストである；（２）動的応答および風車システムへの荷重伝達が最小限である；（３）深海で係留されることが可能である；かつ（４）海上運用時に、複数の浮体式基礎ユニット間で動力を効率的に伝送する、浮体式基礎設計である。

本開示の風車を含む風力発電システムを支持するための半潜水浮体式基礎の一実施形態は、この半潜水浮体式基礎の中心位置で上方に延出しているとともに、その上端で風車の基部に結合可能である浮力センタカラムと、浮力センタカラムから径方向に延出している複数のポンツーンと、センタカラムと平行に配置された複数の浮力アウタカラムであって、その各々は、複数のポンツーンのそれぞれから上方に延出している複数の浮力アウタカラムと、複数のポンツーンに配置された複数の動揺減衰エクステンションと、を備える。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションは、２つ以上の層で、複数のポンツーンのそれぞれに配置されている。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションのそれぞれの幅は、その動揺減衰エクステンションが配置されるポンツーンの幅の１．５倍以下である。さらに、ポンツーンとそれに配置された動揺減衰エクステンションを合わせた幅は、浮力カラムの幅以下であり得る。

他の実施形態では、複数のポンツーンのそれぞれは、少なくとも２つの側面を有し、複数の動揺減衰エクステンションは、複数のポンツーンの該それぞれの少なくとも２つの側面に配置されている。さらに、複数の動揺減衰エクステンションは、２つ以上の層で、少なくとも２つの側面に配置されてよく、２つ以上の層は、互いに平行であってよい。

他の実施形態では、複数の浮力アウタカラムおよび浮力センタカラムは、円筒形状を有するか、または複数の側面を有する多角形断面を有する。

他の実施形態では、複数のポンツーンは、複数の側面を有する多角形断面を有し、複数の動揺減衰エクステンションは、複数のポンツーンのそれぞれの１つ以上の側面に配置されている。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションは、１つの層または平行な２つ以上の層で、配置されている。複数の動揺減衰エクステンションは、その動揺減衰エクステンションが配置されるポンツーンの上側または底側に対して、ある角度で配置されている。さらに他の実施形態では、この角度は、４５度を超えない。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションは、多孔性である。多孔率は、動揺減衰エクステンションの５％超かつ２５％未満である。さらに他の実施形態では、多孔性の動揺減衰エクステンションは、円形、方形、矩形、多角形、もしくはマルチスポーク形状、またはそれらの組み合わせからなる群から選択された形状を有する細孔を含む。

他の実施形態では、細孔は、炎切断、剪断打ち抜き、形材の溶接またはボルト止めによって、複数の動揺減衰エクステンションに対称的、非対称的、またはランダムに配置されている。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションは、複数のポンツーンのそれぞれの１つ以上の側面に沿って連続的に配置されており、複数の連続的に配置された動揺減衰エクステンションは、矩形、鋸歯形、三角形、半球形、多角形、または放物線の幾何学的形状を有する。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションは、複数のポンツーンのそれぞれの１つ以上の側面に沿って断続的に配置されており、複数の断続的に配置された動揺減衰エクステンションは、矩形、鋸歯形、三角形、半球形、多角形、または放物線の幾何学的形状を有する。

他の実施形態では、複数の動揺減衰エクステンションは、溶接またはボルト止めによって、複数のポンツーンに結合されている。

他の実施形態では、本開示の浮体式基礎は、一端で動揺減衰エクステンションに取り付けられるとともに反対側の端でポンツーンの側面に取り付けられた複数の鋼製支持体を備え、複数の鋼製支持体は、管状または平板状の形状を有する。

他の実施形態では、本開示の浮体式基礎は、風車から発生した電力を他の浮体式基礎または海上ステーションもしくは陸上ステーションにエクスポートするための少なくとも１つの電力ケーブルと、少なくとも１つの電力ケーブルに沿って配置された複数の浮力モジュールと、をさらに備える。センタカラムの直径は、複数のアウタカラムの直径以下である一方、風車の基部の直径よりも大きい。

他の実施形態では、複数のポンツーンおよびカラムの各々は、少なくとも１つの水密隔壁または水密甲板を含む複数の水密区画を有する。

他の実施形態では、風車の基部は、溶接された鋼板および形材アセンブリ、鋳鋼、または鋼、ポリマ、もしくはコンクリートのハイブリッド構造、またはそれらの任意の組み合わせを用いた溶接またはボルト止めによって、センタカラムに結合されている。さらなる他の実施形態では、ポンツーンは、補剛板、鋼板アセンブリ、または鋳鋼を用いた溶接またはボルト止めによって、センタカラムおよびアウタカラムに結合されている。

他の実施形態では、本開示の浮体式基礎は、外部バラストシステムをさらに備え、これは、浮力センタカラムと複数の浮力アウタカラムおよびポンツーンの少なくとも１つとの間に接続されたパイプと、継手と、ダイヤフラムと、弁および弁アセンブリと、を含み、弁および弁アセンブリは、パイプと、浮体式基礎の浮力センタカラム、アウタカラム、およびポンツーン内に配置されたバラスト区画と、を接続している。外部バラストシステムは、パッシブバラストシステムであり得る。

他の実施形態では、本開示の浮体式基礎は、ステーションキーピングシステムをさらに備え、ステーションキーピングシステムは、一端でこの浮体式基礎に取り外し可能に取り付けられるとともに他端で海底アンカに取り外し可能に取り付けられる少なくとも１つの半緊張または緊張係留索と、半緊張または緊張係留索を複数の浮力アウタカラムの少なくとも１つおよび海底アンカに接続する取付具と、を含み、半緊張または緊張係留索は、チェーン、鋼線、ポリマ繊維または合成繊維、ポリエステル線、またはそれらの組み合わせ、のうちの少なくとも１つで構成されている。

他の実施形態では、少なくとも１つの半緊張または緊張係留索は、係留索の取付具および海底アンカの取付具に接続、切断、および再接続するように構成される。

他の実施形態では、海底アンカは、サクションパイルまたは打込みパイルである。

他の実施形態では、半緊張または緊張係留索は、浮力アウタカラムおよび海底アンカに接続されてよく、少なくとも１つの半緊張または緊張係留索のデパーチャアングルは、その係留索が結合される浮力カラムの垂直軸に対して３５～５５度の間である。

本開示のさらなる他の実施形態において、電力を発生させる複数の風車を支持するための半潜水浮体式基礎のネットワークシステムは、上述のような浮体式基礎を複数備えるとともに、少なくとも１つの電力ケーブルをさらに備え、少なくとも１つの電力ケーブルは、発生した電力を複数の浮体式基礎の間で伝送するためのインタアレイ電力ケーブル、および／または、発生した電力を海上ステーションもしくは陸上ステーションにエクスポートするためのエクスポート電力ケーブルである。インタアレイ電力ケーブルおよびエクスポート電力ケーブルは、それぞれ、複数の浮体式基礎を接続、切断、および再接続し、かつ／または海上ステーションもしくは陸上ステーションに接続、切断、および再接続する。インタアレイ電力ケーブルまたはエクスポート電力ケーブルが接続構成にあるときに、インタアレイ電力ケーブルおよび／またはエクスポート電力ケーブルのハングオフアングルは、その電力ケーブルが結合される浮力カラムの垂直軸に対して３０～５０度の間である。

他の実施形態では、インタアレイ電力ケーブルまたはエクスポート電力ケーブルに沿って、複数の浮力モジュールが配置される。

本開示のさらなる他の実施形態において、風力発電用風車を支持する方法は、風車を上述のような浮体式基礎に設置することと、少なくとも１つの係留索を浮体式基礎と海底アンカとの間に取り付けることと、を含む。

本開示の特徴および効果は、添付の図面を参照して、その例示的な実施形態について詳細に説明することにより、当業者には、より明らかになるであろう。

図１は、従来の半潜水浮体式基礎を示している。 図２Ａは、水平軸型風車システムが設置された、本開示の一実施形態による浮体式基礎の等角図である。 図２Ｂは、風車システムが設置されていない、本開示の一実施形態を示す等角図である。 図３は、円形または平坦な表面を有する浮力アウタカラムへのポンツーンの接続における違いを示す平面図である。 図４は、本開示の実施形態による様々に異なる幾何学的形状を示す構造的ポンツーンの様々な断面図を示している。 図５Ａは、本開示の一実施形態により、鋳物を用いて、風車システムを浮体式基礎の浮力センタカラムに結合する方法の立面図である。 図５Ｂは、本開示の一実施形態により、ハイブリッド構造を用いて、風車システムを浮体式基礎の浮力センタカラムに結合する方法の立面図である。 図６は、本開示のさらなる実施形態により、鋳物を用いて、ポンツーンと浮力カラムを結合する方法の立面図である。 図７は、本開示の一実施形態による、ポンツーンの側面の様々な位置に単層または２層で配置された動揺減衰エクステンションを有する浮体式基礎の立面図である。 図８Ａは、本開示のさらなる実施形態による、ある角度を付けた向きの動揺減衰エクステンション配置を有する浮体式基礎の立面図である。 図８Ｂは、本開示のさらなる実施形態による、ある角度を付けた向きの連続的な動揺減衰エクステンション配置を有する浮体式基礎の立面図である。 図９Ａは、ポンツーンに動揺減衰エクステンションが装着された場合の、断面積および慣性モーメントにおける増加を示す断面図を示している。 図９Ｂは、浮力アウタカラムの底に制動構造が装着されたときの、従来技術における構造的フットプリントの増加を比較する平面図である。 図９Ｃは、浮体式基礎の構造的フットプリントを増加させないように、動揺減衰エクステンションをポンツーンの側面に装着した場合の、本開示の効果を示す平面図である。 図１０は、本開示のさらなる実施形態による、動揺減衰エクステンションの様々なタイプの構造的支持体の立面詳細図である。 図１１Ａは、本開示のさらなる実施形態による、様々なタイプの連続的な動揺減衰エクステンションの平面詳細図である。 図１１Ｂは、本開示のさらなる実施形態による。様々なタイプの断続的な動揺減衰エクステンションの平面詳細図である。 図１２Ａは、本開示のさらなる実施形態による、動揺減衰エクステンションに適用され得る細孔の様々な幾何学的形状を示している。 図１２Ｂは、本開示のさらなる実施形態による、様々な多孔分布を有する動揺減衰エクステンションの平面詳細図である。 図１２Ｃは、方形細孔形状の周縁長と４要素／スポーク細孔形状の周縁長とを比較する平面図である。 図１３は、本開示の実施形態を用いた場合と、本開示の実施形態を用いない場合の浮体式基礎について、ヒーブ減衰の時間履歴を比較するチャートである。 図１４は、本開示の実施形態を用いた場合と、本開示の実施形態を用いない場合の浮体式基礎について、ピッチ減衰の時間履歴を比較するチャートである。 図１５は、実施されたモデル試験の１つの際の、動揺減衰エクステンションにおける多孔分布を示す、本開示の一実施形態の部分図である。 図１６は、パッシブバラストシステムの外部配置および位置を示す、本開示の一実施形態の等角図である。 図１７は、可撓性の懸架通路を有する本開示の一実施形態を示す、浮体式基礎の立面図である。 図１８は、ステーションキーピングシステムを備えた浮体式基礎の立面図である。 図１９は、係留索のデパーチャアングルに応じた、プラットフォーム動揺域、係留索張力の変動を示すグラフである。 図２０は、係留索のデパーチャアングルに応じた、係留フットプリント比（緊張／カテナリ係留アンカ位置）を示すグラフである。 図２１Ａは、本開示の一実施形態による、自由吊りインタアレイ電力ケーブルおよび単一アーチで支持されたエクスポート電力ケーブルを有する、隣接した浮体式基礎を示す立面図である。 図２１Ｂは、本開示の一実施形態による、単一アーチで支持されたインタアレイ電力ケーブルおよび単一アーチで支持されたエクスポート電力ケーブルを有する、隣接した浮体式基礎を備える、立面図である。 図２１Ｃは、本開示の一実施形態による、複数アーチで支持されたインタアレイ電力ケーブルおよび単一アーチで支持されたエクスポート電力ケーブルを有する、隣接した浮体式基礎を備える、立面図である。 図２２Ａは、本開示の一実施形態による、浮体式基礎に結合されたインタアレイ電力ケーブルまたはエクスポート電力ケーブルのハングオフアングルを示す立面詳細図である。 図２２Ｂは、ケーブルのハングオフアングルに応じた、インタアレイ電力ケーブルの長さおよび静的張力を示すグラフである。 図２３Ａは、本開示の一実施形態による、自由吊りエクスポート電力ケーブルを示す立面図である。 図２３Ｂは、本開示の一実施形態による、単一アーチで支持されたエクスポート電力ケーブルを示す立面図である。

以下、本開示の実施形態を詳細に参照し、それらの例を、添付の図面に示している。それらの図面では、可能であれば、類似または同様の参照番号を用いている場合があり、類似または同様の参照番号で、類似または同様の要素を示している場合があることに留意すべきである。

図面では、単なる例示目的で、本開示の実施形態を示している。当業者であれば、以下の説明から、本開示の包括的原理から逸脱することなく代替の実施形態が存在することを、容易に認識できるであろう。

一実施形態において、水平軸型風車（ＨＡＷＴ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ａｘｉｓ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅ）または垂直軸型風車（ＶＡＷＴ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｘｉｓ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅ）の風車システムを支持するための半潜水浮体式基礎を提供する。ブレースまたは甲板構造を用いない浮体式基礎は、浮力カラムと、構造的浮力ポンツーンと、動揺減衰エクステンションと、深海の深さで係留する半緊張または緊張索のステーションキーピングシステムと、を備える。複数の浮体式基礎を設置する場合、インタアレイ電力ケーブルおよびエクスポート電力ケーブルによって、電力を伝送する手段を提供する。本開示について、本開示の複数の実施形態を代表し得る以下の例において、実施可能な詳細度で説明する。

図２Ａおよび２Ｂを参照して、本開示の一実施形態による半潜水浮体式基礎００１は、風車システム９０１を支持する浮力センタカラム２０１に平行な複数の浮力アウタカラム１０１を備える。浮力アウタカラム１０１は、浮力センタカラムの中心から等しい径方向距離、かつ浮力アウタカラム間は等角度で、配置されている。浮力アウタカラム１０１は、連続的な構造的浮力ポンツーン３０１によって、浮力センタカラム２０１に結合されており、これにより、浮体式基礎００１のベースを形成している。連続的な構造的ポンツーン３０１に沿って、本開示の一実施形態による動揺減衰エクステンション４０１が配置されている。図２Ａでは、浮力センタカラム２０１および浮力アウタカラム１０１の形状は、円筒状である。ステーションキーピングのために、半緊張または緊張係留索５０１によって、浮体式基礎００１を海底アンカ６０１に結合している。水平軸型風車エネルギーシステム９０１を、浮力センタカラム２０１の上端に設置するとともに、これによって支持している。

様々に異なるタイプの風車エネルギーシステムを、浮力センタカラム２０１の上端に設置してよい。非限定的な例として、垂直軸型風車エネルギーシステムを、浮力センタカラム２０１に設置するとともに、これによって支持してよい。

図２Ｂは、浮力センタカラム２０１の上端に風車システムが設置されていない、浮体式基礎００１を示している。

浮力センタカラム２０１および浮力アウタカラム１０１の形状は、図２Ａおよび２Ｂでは、円筒状であるものとして示している。本開示の他の実施形態では、浮力センタカラム２０１および／または複数の浮力アウタカラム１０１は、複数の側面を有する多角／角錐台形状であってよい。例えば、浮力センタカラムおよび浮力アウタカラムは、方形、矩形、六角形、または他の多角／角錐台形状の水平断面を有する筒状であってよい。

浮力アウタカラム１０１および浮力センタカラム２０１の形状を変えることにより、製造目的で、カラムを適合および最適化させることが可能となる。すべての製造ヤードで、風力発電システムを支持するための浮体式基礎００１に必要なサイズの円筒形状に丸めることができるわけではない。しかしながら、補強パネル部を効率的に生産できるパネルラインは、すべての製造ヤードにある。従って、様々な多角形状のカラムを組み込むことによって、様々な製造ヤードのパネルラインの幅に収まるようにカラムを最適化することが可能となる可能性がある。これにより、浮体式基礎００１の潜在的なサプライヤの数が増加することで、浮体式基礎００１を製造するコストが低減する。

図３を参照すると、ポンツーン３０１に取り付けられた浮力アウタカラム１０１の鳥瞰図を示しており、この場合、１つの浮力アウタカラム１０１は、円筒形状を有し、その他のものは、方形１０２および六角形１０３を有するものとして示している。多角形の浮力アウタカラム１０３と、円筒状のもの１０１ではなく六角形の浮力センタカラム２０３であることの他の重要な利点は、多角形のアウタカラムおよびセンタカラムへのポンツーン３０１の取り付けがより容易になることであると、分かる。溶接すること、および境界で垂直に装着する構造の溶接部を検査することが、それほど難しくない。

浮力センタカラム２０１の直径または幅は、浮力アウタカラム１０１の直径または幅よりも小さくてよく、一方、風車システム９０１の塔基部の直径以上であってよい。

次に図４を参照して、浮体式基礎００１のポンツーン３０１の断面形状は、方形もしくは矩形３０１、または複数の側面を有する多角形３０２、３０３、またはそれらの形状の組み合わせであってよい。

浮力アウタカラム１０１、浮力センタカラム２０１、および構造的に連続した構造的浮力ポンツーン３０１は、カラム１０１、２０１またはポンツーン３０１の区画となる複数の水密構造（図示せず）を含んでよく、これにより、進行する浸水に対して、またはバラスト要件のための、静力学的安定性を提供する。区画は、複数の垂直水密構造（隔壁）または水平水密構造（甲板）で構成されてよい。

浮力センタカラム２０１の上端への風車システム９０１の結合または設置は、溶接、ボルト止め、または鋳物によって行われてよい。溶接は、連続的もしくは部分的に連続的な隅肉溶接の部分溶け込み溶接および完全溶け込み溶接、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ボルト止めは、連続的もしくは断続的なフランジカップリングによるか、または、複数のブラケットおよび取付具によるものであってよい。また、ボルト接続部は、ポリマシーラントおよびガスケット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

図５Ａを参照して、本開示の一実施形態は、風車システム９０１と浮体式基礎００１の浮力センタカラム２０１との間に鋳物２３０を有し得る。鋳物２３０は、単一片または複数片を含み得るとともに、浮力センタカラム２０１の構造物を形成するか、または風車システム９０１の基部を形成してよい。風車システム９０１または浮力センタカラム２０１への鋳物２３０の結合は、溶接、ボルト止め、またはそれらの組み合わせを含んでよい。

図５Ｂを参照して、本開示の他の実施形態は、鋼製かつコンクリート強化されるか、または鋼製かつポリマ強化された、ハイブリッド構造システム２４０と呼ばれる構造システム２４０を有する。ハイブリッド構造システム２４０は、浮力センタカラム２０１の高さの中央から、浮力センタカラム２０１の上端よりも２メートル上方まで及ぶものであってよい。ハイブリッド構造システム２４０は、コンクリート強化またはポリマ強化された鋼製アセンブリの単一片または複数片を含むとともに、浮力センタカラム２０１の構造部品を形成するか、または風車システム９０１の基部の構造部品を形成してよい。風車システム９０１または浮力センタカラム２０１へのハイブリッド構造システム２４０の結合は、溶接またはボルト止めによって行ってよい。

風車システム９０１を浮力センタカラム２０１の上端に結合する方法と同様に、ポンツーンは、溶接、ボルト止め、または鋳物によって、浮力センタカラムおよび／または浮力アウタカラムに結合、設置、または装着されてよい。溶接は、連続的もしくは断続的な隅肉溶接の部分溶け込み溶接もしくは完全溶け込み溶接、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ボルト止めは、連続的もしくは断続的なフランジ、または複数のブラケットおよび取付具を含んでよい。また、ボルト接続部は、ポリマシーラントおよびガスケット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

図６を参照して、ポンツーン３０１と浮力センタカラム２０１または浮力アウタカラム１０１との間の結合は、鋳物３３０を含んでよい。鋳物３３０は、単一片または複数片を含み得る。鋳物３３０は、ポンツーン３０１の一部または浮力センタカラム２０１の一部または浮力アウタカラム１０１の一部を含み得る。鋳物３３０を用いた、浮力センタカラム２０１または浮力アウタカラム１０１へのポンツーン３０１の結合は、溶接またはボルト止めを含み得る。溶接部は、連続的もしくは断続的な隅肉溶接の部分溶け込み溶接もしくは完全溶け込み溶接、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ボルト止めは、連続的もしくは断続的なフランジ、または単一もしくは複数のブラケットおよび取付具を含んでよい。また、ボルト接続部は、ポリマシーラントおよびガスケット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

次に図７を参照すると、図７は、浮体式基礎の揺動を軽減するためにポンツーン３０１の側面に配置される構造体である動揺減衰エクステンション４０１の、様々な配置を示している。鋼材で構成され得る動揺減衰エクステンション４０１は、ポンツーン３０１の側面の底４３１に、ポンツーン３０１の側面の上端４３３に、またはその間の高さ４３２に、水平に配置されてよい。また、動揺減衰エクステンション４０１は、ポンツーン３０１上において、ポンツーンの上端と底４３４で、ポンツーンの底とポンツーンの底よりも上の高さ４３５で、またはポンツーンの上端とポンツーンの上端よりも下の高さ４３６で、２層以上の層を形成するように、平行に配置されてもよい。それぞれの動揺減衰エクステンション４０１は、ポンツーンの浮力センタカラム側の端から浮力アウタカラム側の端まで連続的に、またはポンツーン３０１の長手軸に沿って断続的に、配置されてよい。ポンツーン３０１の側縁から測定した場合の動揺減衰エクステンション４０１の好ましい最大幅は、ポンツーン３０１の幅の１．５倍である。ポンツーン３０１への動揺減衰エクステンション４０１の結合は、溶接またはボルト止めによって行ってよい。溶接は、連続的もしくは断続的な隅肉溶接の部分溶け込み溶接もしくは完全溶け込み溶接、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ボルト止めは、ポンツーン３０１への鋼製の動揺減衰エクステンション４０１の直接のボルト止めを含んでよく、または複数のブラケットおよび取付具を含んでよい。また、ボルト接続部は、ポリマシーラントおよびガスケット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

図８Ａでは、本開示の他の実施形態は、ポンツーン３０１の水平面から測定した角度４５０で、動揺減衰エクステンション４３７、４３８をポンツーン３０１に結合することを示している。角度４５０は、最大で、ポンツーン３０１の水平面から４５度であってよい。ある角度を付けて動揺減衰エクステンションを装着することにより、動揺減衰エクステンションのエッジ長が増加し、これにより、渦放出が増加して、動揺がより多く減衰される。また、角度を付けた配置は、表面積も大きくなることによって、動揺減衰エクステンション内の全多孔率をより多く増加させることが可能となる。渦放出を増加させるために全細孔周囲長を増加させることによって、角度を付けた配置は、水平配置された動揺減衰エクステンションと比較して、プラットフォームの動揺をより多く減衰することが可能となる。

動揺減衰エクステンション４３７、４３８は、部分的に重なるように配置されてよい。動揺減衰エクステンションの重なりまたは二重化によって、流体力学的付加質量が増加し、これにより、動揺減衰エクステンションを単層で適用する場合と比較して、より多く、プラットフォームの動揺の減衰に寄与することが可能である。

図８Ｂは、ポンツーン３０１の水平面から最大で４５度の角度で、連続的な動揺減衰エクステンション４４１を結合することを含む、本開示の他の実施形態である。さらに、下側エクステンション４４１から上方のある距離に配置される断続的な動揺減衰エクステンション４４２を組み合わせてよい。

ポンツーン３０１に配置される動揺減衰エクステンション４０１に起因する２つの重要な利点がある。

第１に、図９Ａを参照して、ポンツーン３０１の側面に配置される動揺減衰エクステンション４０１によって、ポンツーン３０１の断面積（Ａ１，Ａ２）および慣性モーメント（Ｉ１およびＩ２）が増加し、その結果、曲げ荷重に耐える構造強度がより高くなる。

第２に、ポンツーン３０１の側面に配置される動揺減衰エクステンション４０１は、浮体式基礎００１の幾何学的フットプリントを増加させない。一方、浮力カラムの基部の周囲に制動構造を組み込んだ従来の浮体式基礎の場合、プラットフォームのフットプリントは、制動構造がない場合よりも大きくなる（図９Ｂを参照）。このより大きいフットプリントによって、結果的に、製造のための乾ドックまたはヤードエリアがより大きくなるとともに、風車の統合または保守作業のためにプラットフォームを波止場付近からより遠ざけることになり、それに伴って作業リスクが高くなる。本開示の実施形態の場合、ポンツーン３０１に沿って動揺減衰エクステンション４０１を配置することで、プラットフォームの幾何学的フットプリントは増加しない（図９Ｃを参照）ので、これにより、より小さい乾ドックおよびヤード設備を製造に使用することが可能になるとともに、浮体式基礎はより波止場付近に近付いて、風車の統合または保守作業に伴うリスクが軽減する。

図１０は、動揺減衰エクステンション４０１のための様々なタイプの構造的支持体を示している。構造的支持体は、構造的形状４６１、管状４６２、もしくは平板状４６３、またはそれらの任意の組み合わせ、のうちの１つ以上で製造された鋼製支持体であってよい。動揺減衰エクステンション４０１への構造的支持体４６１、４６２、４６３の結合は、溶接またはボルト止めによって行ってよい。溶接は、連続的もしくは断続的な隅肉溶接の部分溶け込み溶接もしくは完全溶け込み溶接、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。ボルト止めは、ポンツーン３０１への構造的支持体４６１、４６２、４６３の直接のボルト止めを含んでよく、または複数のブラケットおよび取付具を含んでよい。また、ボルト接続部は、ポリマシーラントおよびガスケット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

動揺減衰エクステンション４０１をポンツーン３０１にボルト止めすることは、ボルト止めによって、いくつかの状況で動揺減衰エクステンション４０１の交換が可能になるので、好ましい場合がある。
ａ）浮体式基礎が別の運用場所に移される場合であって、これにより、その場所では異なる動揺減衰エクステンション４０１の設計が必要となる。
ｂ）損傷した可能性のある動揺減衰エクステンション４０１または動揺減衰エクステンション４０１の部分の迅速な保守交換。
ｃ）運用場所に既に配備された浮体式基礎の挙動に合わせて、動揺減衰エクステンション４０１の減衰機能を調整するために、動揺減衰エクステンション４０１を変更する。

次に図１１Ａを参照すると、図１１Ａは、動揺減衰エクステンション４０１の様々な例示的形状を示している。動揺減衰エクステンションは、ポンツーン３０１の一端から他端まで、連続的または断続的なエクステンションであってよい。連続的な動揺減衰エクステンションは、矩形４０１、波形４０２、三角形もしくは鋸歯形４０３、ステップ方形波形４０４もしくはパルス波形４０５の形状、またはそれらの任意の組み合わせを含んでよい。連続的な動揺減衰エクステンション４０１は、ポンツーン３０１の側面に沿って配置される任意の幾何学的な形状またはパターンを含んでよい。

図１１Ｂに、断続的な動揺減衰エクステンション４０１を示す、本開示の他の実施形態を示している。断続的な動揺減衰エクステンションは、半球形状もしくは放物線形状４１１、三角形状４１２、方形状もしくは矩形状４１３、またはそれらの任意の組み合わせ４１４、４１５を含んでよい。また、断続的な動揺減衰エクステンションの形状は、規則的もしくは不規則な多角形状、ポンツーン３０１の軸に関して対称な配置、ポンツーン３０１の長手軸に関してスタガードな配置、を含んでもよい。断続的な動揺減衰エクステンションを用いることの利点は、必要になる鋼量が少なくなることで、全体的な製造コストが低減することである。従って、連続的な動揺減衰エクステンションを用いるか、断続的な動揺減衰エクステンションを用いるかの判断は、適用ごとに現場環境的な根拠によって決められるべきである。

図１２Ａは、多孔性を有する動揺減衰エクステンション４０１の、本開示のさらなる他の実施形態を示している。動揺減衰エクステンションの多孔性は、円形の細孔４７１、方形の細孔４７２、矩形の細孔４７３、六角形もしくは他の規則的もしくは不規則な多角形の細孔４７４、２要素（もしくは「スポーク」）の細孔４７５、３要素の細孔４７６、４要素の細孔４７７、またはそれらの任意の組み合わせ、のうちの１つ以上であってよい。動揺減衰エクステンション４０１の全体積に対する細孔の好ましい体積比は、５％超かつ２５％以下である。多孔率が２５％を超えると、動揺減衰エクステンション４０１の構造的剛性が低下する。細孔は、動揺減衰エクステンション４０１への剪断打ち抜きによって、炎もしくは高圧液体を用いた切断によって、または既製の形材および取付具を動揺減衰エクステンション４０１の下穴に挿入することによって、製作してよい。

動揺減衰エクステンションに細孔があることによって、浮体式基礎に粘性抵抗、非線形減衰が付与される。粘性抵抗または粘性減衰は、プラットフォームが流体中を動く相対速度、および減衰構造すなわち動揺減衰エクステンションのエッジ長、に関係している。従って、動揺減衰エクステンションに細孔を追加することにより、動揺減衰エクステンションの全エッジ長を増加させる。個々の細孔について、内部幾何学的形状を変化させることにより（例えば、図１２Ａにおける４７５、４７６、４７７）、幾何学的境界の範囲内で細孔のエッジ長を増加させる（方形細孔のエッジ長と４要素細孔のエッジ長とを比較した図１２Ｃを参照）。このように、細孔の内部形状を変化させることにより、同じ幾何学的限界内で、より高い粘性減衰を実現することが可能である。同様に、動揺減衰エクステンション４０１のエッジ形状を変化させることにより（図１１Ａにおいて４０２、４０３、４０４、４０５に示す例）、同じ幾何学的限界内で、より高い粘性減衰が得られるように全エッジ長を増加させることができる。

図１２Ｂは、動揺減衰エクステンション４０１における多孔分布の様々な例示的パターンを示している。多孔分布は、対称的、非対称的、またはランダムな配置であってよい。対称的な配置は、全分布４８１、外縁に向けた集中分布４８２、内縁に向けた集中分布４８３、両端に向けた集中分布４８４、または中央に向けた集中分布４８５、を含む。非対称的またはランダムな多孔分布４８６は、本開示の他の実施形態である。

浮体式基礎に結合された、さらに好ましくは複数のポンツーンに結合された、動揺減衰エクステンション４０１によって、浮体式基礎の付加質量および付加慣性モーメントは増加する。水中で浮体式基礎が揺動するときに、浮体式基礎の周囲の水塊部分は、浮体式基礎のヒーブ動揺、ロール動揺、およびピッチ動揺の方向に向かって加速される。その場合、加速された水は、浮体式基礎の動的ヒーブ動揺質量またはロール慣性モーメントおよびピッチ慣性モーメントを増加させる一因となる。その結果、ヒーブ、ロール、ピッチの固有周期は、波励起周期から離れるように増加し、このことが、動揺減衰エクステンションを用いていない浮体式基礎と比較して、動揺減衰につながる。

半潜水浮体式基礎の揺動中に、動揺減衰エクステンション４０１は、連続的もしくは断続的な動揺減衰エクステンション４０１（図１１Ａおよび１１Ｂに示す例示的な実施形態）のエッジからの、さらには図１２Ａおよび１２Ｂの例示的な実施形態に示すような動揺減衰エクステンションの細孔からの、水の剥離によって誘起される粘性抵抗を生じさせる。これらの構造的特徴によって誘起される粘性抵抗の結果、ヒーブ動揺、ロール動揺、およびピッチ動揺は減少する。

次に図１３および１４を参照すると、図１３および１４は、動揺減衰エクステンション４０１の性能を評価するために、異なる形状および多孔率を有する４つの構成について、それぞれ、半潜水浮体式基礎のスケーリングしたモデルを用いて波動水槽試験で測定された、ヒーブ動揺およびピッチ動揺の自由減衰の時間履歴を比較している：（１）動揺減衰エクステンションなし、（２）多孔性を有していない幅狭形状の動揺減衰エクステンション付き、（３）多孔性を有していない幅広形状の動揺減衰エクステンション付き、および（４）多孔率１０％の幅広形状の動揺減衰エクステンション付き。約１０％の多孔率を有する幅広形状の動揺減衰エクステンションを有する構成（４）の例示的な描写を、図１５に示している。試験結果は、動揺減衰エクステンション４０１がない場合の値よりも、動揺減衰エクステンション４０１を用いた場合に、ヒーブ動揺およびピッチ動揺の、より高い固有周期および減衰を示している。これらの測定データを用いて、ヒーブ動揺の固有周期および減衰比を以下の表１に要約している。多孔性を有していない場合と多孔性を有する場合の両方の動揺減衰エクステンション４０１について、固有周期および動揺減衰比の顕著な増加を示している。幅広形状の動揺減衰エクステンション構成によって、幅狭形状構成よりも、より大きい固有周期およびより多くの動揺減衰が生じることが観測される。動揺減衰比は、多孔性を有する動揺減衰エクステンションの場合（構成（４））に、他の３つの構成よりも、はるかに高い。

次に図１６を参照して、本開示のさらなる他の実施形態では、半潜水浮体式基礎は、構造に安定性を付与するための外部バラストシステムを備える。外部バラストシステムは、パイプ１０１０と、弁１０２０と、弁アセンブリ（マニホールド）１０３０と、ダイヤフラム１０４０と、継手（図示せず）と、を含み得る。これらの外部バラストシステム構成要素は、ポンツーン３０１、アウタカラム１０１、およびセンタカラム２０１の外側に配置される。浮体式基礎の浮力は、外部バラストシステムおよびその構成要素を利用して、浮力センタカラム、アウタカラム、およびポンツーン内に配置された、浮体式基礎のバラスト区画の、内部に水を流入させるか、または内部から水を引き抜くことにより、変化させることができる。パイプ１０１０に接続された外部弁１０２０を開閉することにより、バラスト水を浮体式基礎のバラスト区画に流入させることが可能となる。浮体式基礎からバラスト水を抜くためには（デバラスト）、浮体式基礎の内部から水を引き抜くように、ポンプ（図示せず）を外部弁１０２０および継手に接続してよい。あるいは、加圧してバラスト水をバラスト区画から外部弁および継手を通して押し出すために、（大気、酸素、または窒素を含む）加圧ガスラインを外部継手に装着することができる。浮体式基礎内の複数の区画へのバラスト操作またはデバラスト操作を容易とするために、複数の外部弁および継手を、複数の外部パイプおよびフローラインによって接続してよい。

外部バラストシステムの弁および継手は、遠隔操作探査機（ＲＯＶ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）で、遠隔作動システムで、ダイバーによる手作業で、または浮体式基礎の水線より上方で浮体式基礎に取り付けられた複数のスピンドルおよびエクステンションを介して、機械的に操作されてよい。バラストシステムは、個別またはマニホールドで配置された、手動操作または遠隔操作される機械式の空気弁または油圧弁および継手を含み得る。バラストシステムは、弁およびバラスト操作のための、圧縮空気ライン、フローライン、および制御ケーブルの接続をさらに含み得る。外部バラストシステムの手動操作は、アウタカラム１０１および／またはセンタカラム２０１上の集中制御場所からであってよい。外部バラストシステムの手動操作の場合、圧縮空気ライン、フローライン、または制御ケーブルの接続は、手動制御場所付近に配置されてよい。

外部バラストシステムは、パッシブバラストシステムであってよく、すなわち、それは、浮体式基礎に結合された風車が海上で運用されているときには、操作できない。パッシブバラストシステムの場合、バラスト／デバラストは、運用場所での浮体式基礎への配備または浮体式基礎からの撤去の際に実施され、風車を運用している間は、パッシブバラストシステムは停止している。風車と同時に作動するポンプおよび制御システムを必要とするアクティブバラストシステムと比較して、パッシブバラストシステムの製造および保守のコストは、浮体式基礎の寿命全体にわたって顕著に少なく、障害／ダウンタイムのリスクがより少ない。

外部バラストシステム（図１６）を設置することによって、いくつかの利点が得られる。
ａ）バラストシステムのラインおよび構成要素を内部構造部材に貫通させる必要がないので、製造コストがより低い。
ｂ）構造的貫通の総数が、浮体式基礎のシェル境界における構造的貫通のみにまで減少する。
ｃ）バラストシステム構成要素を配置および位置決めするための設計自由度をより高くできる。
ｄ）基礎が海上で運用されている間の遠隔操作探査機などによるバラストの外部検査が、より安全かつより容易に可能となる。
ｅ）遠隔操作探査機を用いた電力の遠隔スタビングによって、弁およびアクチュエータに通電することが可能となる。

浮体式基礎に配置された手動制御ステーション間またはカラム間での人員によるアクセスのために、可撓性の懸架通路１２０１を設けることができる（図１７）。可撓性の懸架通路は、鋼線ロープもしくは合繊ロープ、またはそれらの組み合わせで構成される。懸架通路は、吊りケーブル、手すり、および甲板を備える。また、懸架通路１２０１を支持するために、吊り支持索１２０２を用いてもよい。

図２Ａおよび図１８を参照して、本開示の浮体式基礎は、深海にステーションキーピングシステムを装備しており、これは、１つ以上の半緊張または緊張係留索５０１および１つ以上の海底アンカ６０１を備える。係留索５０１は、運用中の浮体式基礎の水平動揺域を制限する。浮体式基礎が平衡位置にあるとともに係留索５０１が緊張状態にあるとき、すなわち、浮体式基礎００１に作用する環境からの力がないときには、海底アンカにおける係留索５０１は、海底に接触しないことが好ましい。海底アンカ６０１に隣接した係留索５０１の部分は、係留索５０１が半緊張状態にあるときには、環境からの影響がなくても、平衡位置において海底に接触することがある。ステーションキーピングシステムは、さらに、ウィンチ（図示せず）のような、係留索５０１の解除または巻取りのための装置を含んでもよい。

ステーションキーピングシステムの係留索５０１は、取付具と共に、ワイヤ、ポリエステル線もしくは合成繊維（ポリマ）線、またはチェーン、およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。本開示の一実施形態では、浮体式基礎００１および／またはステーションキーピングシステムは、浮体式基礎が運用場所に設置されているとき、すなわち運用中に、または波止場と設置運用場所との間のいずれかの通過位置にあるときに、係留索５０１を浮体式基礎から切断および再接続することを可能とするための、取付具、ツール、および構造体を備える。係留索５０１は、さらに、海底アンカ６０１において係留索を切断および再接続するための取付具を含む。海底アンカは、限定するものではないが、サクションパイルまたは打込みパイルを含み得る。

係留索５０１は、一端では、浮力アウタカラム１０１、浮力センタカラム２０１、またはポンツーン３０１において浮体式基礎００１に結合されてよく、他端では、海底アンカ６０１に結合されてよい。好ましくは、それぞれの係留索５０１は、デパーチャアングル５２０で緊張または半緊張係留索を構成するように、プリテンションで、浮力アウタカラム１０１のキール付近で接続される。デパーチャアングルは、係留索が装着される浮体式基礎構造のキールから下方に延びる垂直線６１０から測定される。

図１９は、水深８００ｍにおいて緊張係留構成で係留された、５ＭＷ風車を有する浮体式基礎の場合の、係留索のデパーチャアングルに応じた、浮体式基礎の動揺域、係留索の張力の変動を提示している。図２０は、係留デパーチャアングルに応じた、緊張アンカ位置とカテナリアンカ位置との係留フットプリント比を示している。それぞれの値を、４５度の対応する値と比較して正規化した。

図１９および２０から明らかなように、５０年ハリケーンによって誘起される動的張力は、デパーチャアングルが大きいほど減少するが（図１９）、一方、５５度より大きいアングルの場合の係留フットプリントは、カテナリ係留に近づくので（図２０）、５５度超のアングルでの緊張係留索は、海上スペース利用の観点から利点がない。

プラットフォーム設置のウィンチ張力は、直線的に増加するが、ウィンチの引き込み能力は、すべての市販のウィンチモデルにわたって直線的に変化するわけではない。多くの場合、ウィンチは、モデルサイズ（重量、コスト、性能）が２０％または２５％の増分で飛んでいる。上限の５５度の係留索デパーチャアングルは、係留荷重の１２０％への増加に概ね対応しており、これは、ウィンチモデルのサイズ増分境界と略同じである。係留索のデパーチャアングルが５５度を超えると、より高い重量およびコストを伴う、より能力の高い係留ウィンチが必要になる可能性が非常に高くなる。

さらに、３５度未満のアングルでは、５０年ハリケーンによるプラットフォームの動揺域は、急激に増加している。これにより、（以下でさらに解説する）電力ケーブル設計で、リスクが生じる可能性がある。動揺域、ウィンチ張力、および動的張力を最適化するために、好ましい係留索デパーチャアングル５２０は、垂直線６１０から測定した場合に３５～５５度の間である。

次に図２１Ａを参照して、本開示の一実施形態は、インタアレイ電力ケーブル８１０およびエクスポート電力ケーブル８０５を備え、これらは、それぞれ、複数の隣接する浮体式基礎構造の間で、または陸上／海上ステーションへ、電力を伝送するためのものである。単一のインタアレイ電力ケーブル８１０は、水柱内に自由吊り電力ケーブルを含む一方、エクスポート電力ケーブル８０５は、水柱内で浮力モジュール８６０によって支持された単一アーチ形のケーブルに構成されている。インタアレイケーブルの長さは、隣接する浮体式基礎の間の所要距離、インタアレイ電力ケーブルの重量／張力、および水柱内でケーブルを所定の深さで浮遊させるような所望のケーブル浮遊深度など、様々な要因に基づいて決定される。インタアレイ電力ケーブル８１０は、各端に端子８５０を有し、これは、インタアレイ電力ケーブルを浮体式基礎に結合するために、電力ケーブル終端接続部、取付具、および／または曲げ補強材を含む。

図２１Ｂは、本開示の他の実施形態を示しており、単一のインタアレイ電力ケーブル８２０は、水柱内で単一アーチ形のケーブルを含む浮力モジュール８６０によって支持され得る。単一アーチを有するインタアレイケーブルの長さは、水柱内でケーブルがある深さで浮遊するように決定される。図２１Ｂでは、エクスポート電力ケーブル８０５は、同じく、水柱内で浮力モジュール８６０によって支持される単一アーチ形のケーブルに構成されている。

図２１Ｃは、本開示の一実施形態を示しており、単一のインタアレイ電力ケーブル８３０は、水柱内で複数アーチを含む浮力モジュール８６０によって支持され得る。複数アーチを有するインタアレイケーブルの長さは、水柱内でケーブルがある深さで浮遊するように決定される。図２１Ｃでは、エクスポート電力ケーブル８０５は、同じく、水柱内で浮力モジュール８６０によって支持される単一アーチ形のケーブルに構成されている。

図２２Ａは、エクスポート電力ケーブル８０５またはインタアレイ電力ケーブル８１０、８２０、８３０の、ケーブルが浮体式基礎に結合されている上端におけるハングオフアングル８８０を示している。エクスポート電力ケーブル８０５のハングオフアングル８８０は、垂直線６１０から測定して、３～２０度の範囲であり得る。

図２２Ｂは、ケーブルハングオフアングル８８０に応じた、インタアレイケーブル長および静的張力の変動を示している。図２２Ｂの測定を実施した実施形態では、ケーブルは、浮力モジュール８６０によって形成される単一アーチを有して構成されている。ケーブル長の比は、最低限必要なインタアレイケーブル長、すなわち接続される浮体式基礎の間の間隔に、暴風の際の浮体式基礎の大きい動揺域の可能性によるケーブル損傷を回避するために水深の１０％を加えた値で、除算した値である。張力比は、最小長ケーブルの張力に対する、当該のハングオフアングル８８０によるインタアレイケーブルの端子８５０の張力の値である。水深８００ｍで係留された５ＭＷの基礎の場合、緊張係留索で係留された基礎の所要間隔は、５ＭＷ風車のロータ直径の１０倍である。また、暴風の際のケーブルダイナミクスを最小限に抑えるために、最適なインタアレイケーブル潜水は、波長の０．５倍であると考えられ、それは、５０年ハリケーンの場合、水面から約１５０ｍである。

図２２Ｂで分かるように、５０度のハングオフアングルでは、ケーブル長は、最低限必要なケーブル長と略同じである。ハングオフアングルが減少すると、ケーブル長の比は増加して、より多くのケーブルひいてはより高いケーブルコストが必要となる。ハングオフアングルが減少すると、ケーブル張力比も、３０度未満のハングオフアングルでほとんど変化がなくなるまで、減少する。一方、ハングオフアングルが増加すると、ケーブル長の比は減少するが、ケーブル張力比は顕著に増加し、これにより、ケーブル損傷を防ぐためには高強度性能のケーブルが必要となる。より高強度のケーブルは、より高コストである傾向がある。従って、インタアレイケーブルのハングオフアングル８８０は、５０度未満であることが好ましい。より好ましくは、ハングオフアングル８８０は、５０度未満かつ３０度超である。

図２３Ａおよび２３Ｂを参照して、浮体式基礎からのエクスポート電力ケーブルは、自由吊りケーブル８０１であるか、または水柱内で浮力モジュール８６０によって支持されるアーチ形ケーブル８０５であってよい。エクスポート電力ケーブル８０１、８０５は、海底に接触し得るとともに、海底に向けて敷設された陸揚げ電力ケーブル（図示せず）に接続されてよい。

インタアレイ電力ケーブル８１０またはエクスポート電力ケーブル８０５用のアーチは、浮力コーティング（図示せず）、浮力ケーブルスリーブ（図示せず）、または自由浮遊もしくは海底係留の浮力モジュール８６０のシステムを含み得る。例示的な図面では、複数の浮力モジュールのみを用いた単一または２つのアーチを示しているが、様々な状況および実施に必要であると判断されれば、前述の構造を用いて多数のアーチを採用してよいことは、当業者には明らかである。

本開示の半潜水浮体式基礎、ステーションキーピングシステム、および電力ケーブルは、前述の特徴の一部またはすべてを用いて、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく実現され得ることは、当業者には明らかであろう。また、上記の実施形態は、教示の個々の説明のいずれかよりも広い範囲を有し得る、より広い開示の具体例であることも、当業者には明らかであろう。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態において実施される多くの代替、置換、および適用があり得る。

Claims (23)

1. 風車を含む風力発電システムを支持するための半潜水浮体式基礎であって、
   前記半潜水浮体式基礎の中心位置で上方に延出しているとともに、その上端で前記風車の基部に結合可能である浮力センタカラムと、
   前記浮力センタカラムから径方向に延出している複数のポンツーンと、
   前記センタカラムと平行に配置された複数の浮力アウタカラムであって、その各々は、前記複数のポンツーンのそれぞれから上方に延出している、複数の浮力アウタカラムと、
   前記複数のポンツーンに配置された複数の動揺減衰エクステンションと、を備え、
   前記複数の動揺減衰エクステンションは、２つ以上の層で、前記複数のポンツーンのそれぞれに配置されている
   ことを特徴とする浮体式基礎。
2. 前記複数の動揺減衰エクステンションのそれぞれの幅は、前記動揺減衰エクステンションが配置される前記ポンツーンの幅の１．５倍以下である
   請求項１に記載の浮体式基礎。
3. 前記ポンツーンとそれに配置された前記動揺減衰エクステンションを合わせた幅は、前記浮力アウタカラムの幅以下である
   請求項１に記載の浮体式基礎。
4. 前記複数の動揺減衰エクステンションの少なくとも１つは、前記動揺減衰エクステンションが配置される前記ポンツーンの上側または底側に対して、ある角度で配置されている
   請求項１に記載の浮体式基礎。
5. 前記角度は４５度を超えない
   請求項４に記載の浮体式基礎。
6. 前記複数の動揺減衰エクステンションは、多孔性である
   請求項１に記載の浮体式基礎。
7. 前記多孔性の多孔率は、前記動揺減衰エクステンションの５％超かつ２５％未満である
   請求項６に記載の浮体式基礎。
8. 前記複数のポンツーンの前記それぞれは、少なくとも２つの側面を有し、前記複数の動揺減衰エクステンションは、２つ以上の層で、前記少なくとも２つの側面に配置されている
   請求項１に記載の浮体式基礎。
9. 複数の鋼製支持体をさらに備え、前記複数の鋼製支持体の各々は、一端で動揺減衰エクステンションに取り付けられるとともに反対側の端でポンツーンの前記少なくとも２つの側面の１つに取り付けられており、
   前記複数の鋼製支持体は、管状または平板状の形状を有する
   請求項８に記載の浮体式基礎。
10. 前記複数の動揺減衰エクステンションの前記２つ以上の層は、互いに平行である
    請求項１に記載の浮体式基礎。
11. 前記複数の動揺減衰エクステンションは、前記複数のポンツーンの前記それぞれに連続的に配置されている
    請求項１に記載の浮体式基礎。
12. 前記複数の動揺減衰エクステンションは、前記複数のポンツーンの前記それぞれに断続的に配置されている
    請求項１に記載の浮体式基礎。
13. 前記風車の前記基部は、溶接された鋼板および形材アセンブリ、鋳鋼、または鋼、ポリマ、もしくはコンクリートのハイブリッド構造、またはそれらの任意の組み合わせを用いた溶接またはボルト止めによって、前記センタカラムに結合されている
    請求項１に記載の浮体式基礎。
14. ステーションキーピングシステムをさらに備え、前記ステーションキーピングシステムは、一端で前記浮体式基礎に取り外し可能に取り付けられるとともに他端で海底アンカに取り外し可能に取り付けられる少なくとも１つの半緊張または緊張係留索と、前記半緊張または緊張係留索を前記複数の浮力アウタカラムの少なくとも１つおよび前記海底アンカに接続する取付具と、を含む
    請求項１に記載の浮体式基礎。
15. 前記少なくとも１つの半緊張または緊張係留索は、前記係留索の前記取付具および前記海底アンカの前記取付具に接続、切断、および再接続するように構成される
    請求項１４に記載の浮体式基礎。
16. 前記半緊張または緊張係留索は、前記浮力アウタカラムおよび前記海底アンカに接続されるときに、前記少なくとも１つの半緊張または緊張係留索のデパーチャアングルは、前記係留索が結合される前記浮力カラムの垂直軸に対して３５～５５度の間である
    請求項１４に記載の浮体式基礎。
17. 風車を含む風力発電システムを支持するための半潜水浮体式基礎であって、
    前記半潜水浮体式基礎の中心位置で上方に延出しているとともに、その上端で前記風車の基部に結合可能である浮力センタカラムと、
    前記浮力センタカラムから径方向に延出している複数のポンツーンと、
    前記センタカラムと平行に配置された複数の浮力アウタカラムであって、その各々は、前記複数のポンツーンのそれぞれから上方に延出している、複数の浮力アウタカラムと、
    前記複数のポンツーンに配置された複数の動揺減衰エクステンションと、
    前記風車から発生した電力を他の浮体式基礎または海上ステーションもしくは陸上ステーションにエクスポートするための少なくとも１つの電力ケーブルと、前記少なくとも１つの電力ケーブルに沿って配置された複数の浮力モジュールと、を備える
    ことを特徴とする浮体式基礎。
18. 電力を発生させる複数の風車を支持するための半潜水浮体式基礎のネットワークシステムであって、
    複数の浮体式基礎と、
    少なくとも１つの電力ケーブルであって、発生した電力を前記複数の浮体式基礎の間で伝送するためのインタアレイ電力ケーブル、および／または、前記発生した電力を海上ステーションもしくは陸上ステーションにエクスポートするためのエクスポート電力ケーブルである、少なくとも１つの電力ケーブルと、を備え、
    前記複数の浮体式基礎の各々は、
    前記半潜水浮体式基礎の中心位置で上方に延出しているとともに、その上端で風車の基部に結合可能である浮力センタカラムと、
    前記浮力センタカラムから径方向に延出している複数のポンツーンと、
    前記センタカラムと平行に配置された複数の浮力アウタカラムであって、その各々は、前記複数のポンツーンのそれぞれから上方に延出している、複数の浮力アウタカラムと、
    前記複数のポンツーンに配置された複数の動揺減衰エクステンションと、を有する
    ことを特徴とする半潜水浮体式基礎のシステム。
19. 前記インタアレイ電力ケーブルおよび前記エクスポート電力ケーブルは、それぞれ、前記複数の浮体式基礎を接続、切断、および再接続し、かつ／または前記海上ステーションもしくは陸上ステーションに接続、切断、および再接続する
    請求項１８に記載の半潜水浮体式基礎のシステム。
20. 前記インタアレイ電力ケーブルが接続構成にあるときに、前記インタアレイ電力ケーブルのハングオフアングルは、前記電力ケーブルが結合される前記浮力カラムの垂直軸に対して３０～５０度の間である
    請求項１９に記載の半潜水浮体式基礎のシステム。
21. 前記エクスポート電力ケーブルが接続構成にあるときに、前記エクスポート電力ケーブルのハングオフアングルは、前記電力ケーブルが結合される前記浮力カラムの垂直軸に対して３～２０度の間である
    請求項１９に記載の半潜水浮体式基礎のシステム。
22. 前記インタアレイ電力ケーブルまたは前記エクスポート電力ケーブルに沿って、複数の浮力モジュールが配置される
    請求項１８に記載の浮体式基礎。
23. 風力発電用風車を支持する方法であって、
    前記風車を浮体式基礎に設置することであって、前記基礎は、
    前記半潜水浮体式基礎の中心位置で上方に延出しているとともに、その上端で前記風車の基部に結合可能である浮力センタカラムと、
    前記浮力センタカラムから径方向に延出している複数のポンツーンと、
    前記センタカラムと平行に配置された複数の浮力アウタカラムであって、その各々は、前記複数のポンツーンのそれぞれから上方に延出している、複数の浮力アウタカラムと、
    前記複数のポンツーンに配置された複数の動揺減衰エクステンションと、を備える、浮体式基礎に、前記風車を設置することと、
    少なくとも１つの係留索を前記浮体式基礎と海底アンカとの間に取り付けることと、を含み、
    前記複数の動揺減衰エクステンションは、２つ以上の層で、前記複数のポンツーンの前記それぞれに配置されている
    ことを特徴とする方法。

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