JP2023004200A - 複合浮体基盤および当該複合浮体基盤を備える浮体式洋上風力発電設備 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、数千メートルに及ぶ超大型浮体(VLFS:Very Large Floating Structure)を実現するため、1995年から2000年にかけて実海域で、複数の箱型浮体を溶接により接続して超大型浮体基盤を建造する、いわゆるメガフロートの実証実験が行われた。
そこで、超大型浮体基盤に適するものとして、複数の空気室を繋いで空気を流す手法で波力を弱めることにより、超大型浮体基盤を達成する構造として、複数の円柱浮体内部を溶接して繋ぎ、各円柱浮体間に隙間があり、空気を流すことにより波力を削ぐもの(特許文献4)、鋼製の多円柱を連結するもの(特許文献5)が知られている。
さらに、上記特許文献2に記載の水上都市浮遊構造体、および上記特許文献7に記載の人工浮き島は、いずれも都市規模のインフラ建設には不向きであり、また、生活をする上で重要なライフラインを格納する空間の欠如等の問題がある。
また、本発明の複合浮体基盤は、現場で複数の浮体モジュールを立体トラス梁等の接続ユニットで接続することにより施工できるとともに、施工後は、必要に応じて浮体モジュールを増減することができ、さらに、取り除いた浮体モジュールは、他の現場で再利用することもできる。
また、本発明の複合浮体基盤は、浮体式洋上風力発電設備に利用することで、波浪に対する高い動的安定性と、強風等に対する高い静的安定性と、を併せ持つことができる。
さらに、床6および外殻10は、木材、鉄材、FRP(繊維強化プラスチック)、コンクリート等を材料として製造することができる。
なお、シールカバー13は、外殻10の内部が気密な構造であれば、装着する必要がなく、その際には、膜体14の周縁の接合部14aは、外殻10の側壁9に接合すればよい。
また、本実施例では、膜体14の接合部14aは、側壁9または上壁8の内側に接着剤等により貼着するようにしているが、前記接合部14aは、側壁9の内側に等間隔で設けた図示しない係止部材に固定するようにしてもよく、膜体14の周縁は、側壁9に密着されている必要はない。
前記圧力調節ユニット19は、空気室3内の空気層の空気圧17を調節することにより、空気圧17と水圧18とをバランスさせ、浮体モジュール2の浮力を調節するものであり、図5に示す各浮体モジュール2にも、図示しないが、図2と同様の圧力調節ユニットが個別に設けられている。
また、図4に示すように、接続ユニット4は、浮体モジュール2同士を剛直に連結するとともに、大きな力が加わると撓み変形することで、浮体モジュール2の波浪による動揺や強風等による傾きを小さくして安定性を増し、複合浮体基盤1に建設される上部構造物5の傾きや不安定さの課題を解決している。
本実施例の複合浮体基盤1は、図6に示すように、(a)に示す工程では、図1に示す組み立て構造で、浮体モジュール2を工場で製造し、その際、外殻10は、プレキャストコンクリートや鋼板のプレス加工等で製造すれば、大量生産が簡単にできる。
具体的には、図5に示す複合浮体基盤1の場合には、各浮体モジュール2の空気層の厚さは、上部構造物5による荷重を考慮して、小さい方からh1、h2、h4、h3の順で大きくなるように、各浮体モジュール2の空気層の空気圧17を圧力調節ユニットで調節することができる。
また、複合浮体基盤1の上に建設される建築物である上部構造物5は、地面と接していないため、地震の影響を受けにくい。
以下、第1実施例と同一の構成部分には同一の符号を付し、相違点を中心に説明する。
なお、ターレット式係留装置24は、空洞25の周囲に配置される浮体モジュール2と図示しない梁等で剛直に連結されている。
本実施例の浮体式洋上風力発電設備は、まず、浮体モジュール2に囲まれる空洞25が形成されるように、複合浮体基盤1を図6に示す第1実施例の複合浮体基盤1と同様の工程で構築した後、空洞25に図示しない梁等を介してターレット式係留装置24を設置し、ターレット式係留装置24を係留ライン23により水底Bに係留する。
この際、スラスター22を回転駆動する電動モーターの電源として、太陽光パネル21や風力発電で発電された電力を利用することができる。
また、浮体式洋上風力発電設備は、ターレット式係留装置24により水底Bに一点係留されているので、係留ライン23が絡むおそれはない。
W 水面
h1、h2、h3、h4 空気層の厚さ
1 複合浮体基盤
2 浮体モジュール
3 空気室
4 接続ユニット(立体トラス梁)
4a ライフライン
5 上部構造物
6 床
7 フランジ
8 上壁
9 側壁
10 外殻
11 頂壁
12 周壁
13 シールカバー
14 膜体
14a 接合部
15 送気管
16 空気ポンプ
17 空気圧
18 水圧
19 圧力調節ユニット
20 風車
21 太陽光パネル
22 スラスター
23 係留ライン
24 ターレット式係留装置
25 空洞
26 ボールベアリング
27 円柱コラム
28 ロック機構
Claims (8)
- 水平な上壁と前記上壁の周縁から下方に延びる側壁とに囲まれ、底部が解放された外殻と、前記外殻の内部に設けられる空気室と、を含む浮体モジュールと、
前記浮体モジュールを水平に複数並べ、隣接する前記浮体モジュール同士を連結する剛直な接続ユニットと、を備える複合浮体基盤であって、
前記浮体モジュールは、前記空気室内を空気層と水層とに仕切る柔軟な膜体を有することを特徴とする複合浮体基盤。 - 前記膜体は、弛ませた状態で周縁が前記外殻の側壁に接合される請求項1に記載の複合浮体基盤。
- 前記浮体モジュールは、前記空気室内の空気層の空気圧を調節する圧力調節ユニットを有する請求項1または2に記載の複合浮体基盤。
- 前記接続ユニットは、剛構造の立体トラス梁である請求項1~3のいずれかに記載の複合浮体基盤。
- 前記接続ユニットは、ライフラインの収容スペースを有する請求項1~4のいずれかに記載の複合浮体基盤。
- 請求項1~5のいずれかに記載の複合浮体基盤を備える浮体式洋上風力発電設備。
- 前記複合浮体基盤は、前記浮体モジュールに囲まれる空洞と、前記空洞に設置されるターレット式係留装置と、を有する請求項6に記載の浮体式洋上風力発電設備。
- 前記ターレット式係留装置は、外周が前記空洞の周囲に配置される前記浮体モジュールに連結され、前記複合浮体基盤を回転可能に支持するボールベアリングと、前記ボールベアリングの内周に取り外し可能に保持され、係留ラインに接続される円柱コラムと、を有する請求項7に記載に浮体式洋上風力発電設備。
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