JP2023124020A - Taut mooring floating body, floating structure for mooring preparation, attachment/detachment column, ocean wind power generation facility, and taut mooring method for taut mooring floating body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は緊張係留浮体、係留準備用浮体構造物、着脱コラム、洋上風力発電設備、及び緊張係留浮体の緊張係留方法に関する。 The present invention relates to a tension mooring floating body, a mooring preparation floating structure, a detachable column, an offshore wind power plant, and a tension mooring method for a tension mooring floating body.
従来の風力発電設備は陸上に設置されるものが主体であったが、洋上は山林や建築物のように風を遮る障害物がないことから、陸上と比べて乱気流が生じ難く安定して大きな風力が生じている海域がある。そのため、洋上のそのような海域に風力発電設備を設置して風力発電を行えば陸上よりも大きな電力が供給できると考えられている。
風力発電設備を洋上に設置する場合、設備を保持する構造物が必要となる。このような構造物としては、風車を搭載した構造物を海底に固定した着床式と、風車を搭載した浮体を係留索で海底に係留する浮体式があるが、浮体式の方が、着床式よりも風況が良く、一般に設置可能な領域が広い沖合に設置できる点で有利である。
浮体式の構造物には海底の係留設備と浮体を係留索で緩やかに連結して位置保持を行うカテナリー係留式の構造物がある。浮体を係留索により強制的に潜水させて、浮力で係留索に張力を発生させて位置保持を行う緊張係留浮体もある(特許文献1、2)。緊張係留浮体は浮体の位置を係留索の張力で保持するため、カテナリー係留式の構造物と比べて浮体の小型化が容易であり、かつ緊張係留状態で高い安定性を得られる面でも有利である。
Conventional wind power generation facilities were mainly installed on land, but since there are no obstacles that block the wind like forests or buildings on the sea, turbulence is less likely to occur on land, making it more stable and large. There are sea areas where wind power is generated. Therefore, it is believed that if wind power generation equipment is installed in such a sea area on the ocean and wind power is generated, a larger amount of electric power can be supplied than on land.
When installing wind power generation equipment on the sea, a structure to hold the equipment is required. As such structures, there are two types of structures: the fixed type, in which a structure with a wind turbine is fixed to the seabed, and the floating type, in which a floating structure with a wind turbine is moored to the seabed with mooring ropes. Wind conditions are better than the floor type, and it is generally advantageous in that it can be installed offshore where the installation area is wide.
Among floating structures, there is a catenary mooring structure in which the mooring equipment on the seabed and the floating body are loosely connected with mooring ropes to maintain the position. There is also a tension mooring floating body in which the floating body is forcibly submerged by a mooring cable and the position is maintained by generating tension in the mooring cable by buoyancy (
一方で特許文献1、2のような緊張係留浮体は、係留索の張力で位置保持と安定性の確保を行うため、設置前の曳航時のように、係留索に張力が加えられて緊張係留される前の状態ではカテナリー係留式と比べて浮体の安定性が悪いという問題があった。また、緊張係留される前の状態での安定性を確保するために浮体を大型化すると、重量が増加してコストが増大する問題があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、緊張係留される前の状態での安定性を確保でき、軽量で低コストな緊張係留浮体の提供を目的とする。
On the other hand, tension mooring floating bodies such as those disclosed in
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lightweight and low-cost tension mooring floating body that can ensure stability before being tension moored.
上記の課題を解決するため、本発明の第1の態様は、洋上に浮かび水面上の部分で風力発電設備を支持し、バラスト水を注排水可能で、海底の係留設備である海底係留部と緊張係留索で連結された浮体であり、前記浮体の浮力で前記緊張係留索に張力が生じた緊張係留状態で保持される緊張係留浮体であって、鉛直方向に延在する柱状であって、上端が水面上に露出し、露出した上端に前記風力発電設備が設置される少なくとも1つの浮上コラムと、前記浮上コラムに連結され緊張係留状態で全体が水没し鉛直方向に延在する柱状で上端が前記浮上コラムの上端より低く、更に、着脱可能な着脱コラムを上端に支持して前記着脱コラムの上面を水面上に露出させるコラム支持部を備える2つ以上の水没コラムと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is a seabed mooring section that is a seabed mooring facility that supports a wind power generation facility at a portion above the water surface that floats on the ocean, is capable of pouring and discharging ballast water. A floating body connected by a tension mooring cable, the tension mooring floating body being held in a tension mooring state in which tension is generated in the tension mooring cable by the buoyancy of the floating body, and having a columnar shape extending in the vertical direction, At least one levitation column whose upper end is exposed above the water surface and on which the wind power generation equipment is installed; is lower than the upper end of the floating column, and further comprising a column support that supports a detachable column on the upper end and exposes the upper surface of the removable column above the water surface. Characterized by
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の緊張係留浮体の前記水没コラムの前記コラム支持部に前記着脱コラムを支持させた状態である、係留準備用浮体構造物である。 A second aspect of the present invention is a floating body structure for mooring preparation, wherein the detachable column is supported by the column support portion of the submerged column of the tension mooring floating body according to the first aspect.
本発明の第3の態様は、第1の態様に記載の緊張係留浮体の前記水没コラムの前記コラム支持部に着脱可能に支持され、支持された状態で上面が水面上に露出する着脱コラムである。 A third aspect of the present invention is a detachable column that is detachably supported by the column support portion of the submerged column of the tension mooring floating body according to the first aspect, and whose upper surface is exposed above the water surface in the supported state. be.
本発明の第4の態様は、第1の態様に記載の緊張係留浮体と、海底に設置された係留設備である海底係留部と、前記海底係留部と前記緊張係留浮体を、前記緊張係留浮体の浮力で張力が生じた緊張係留状態で連結する緊張係留索と、前記緊張係留浮体の水面上に露出した部分に支持され、風力を電力に変換する風力発電設備と、を備える洋上風力発電設備である。 A fourth aspect of the present invention is a tension mooring floating body according to the first aspect, a seabed mooring section that is mooring equipment installed on the seabed, the seabed mooring section and the tension mooring floating body. An offshore wind power generation facility comprising: a tension mooring cable connected in a tension mooring state tensioned by the buoyancy of the floating body; is.
本発明の第5の態様は、第1の態様に記載の緊張係留浮体の緊張係留方法であって、緊張係留前の緊張係留浮体を係留地点まで洋上を曳航する曳航工程と、前記曳航工程の前後に実施され、前記着脱コラムを上端が水面上に露出するように、前記水没コラムに取り付ける着脱コラム取付工程と、前記着脱コラム取付工程後に実施され、緊張係留前の前記緊張係留浮体又は前記着脱コラムの少なくとも一方にバラスト水を注水することで前記着脱コラムの上端が水面上に露出した状態で緊張係留前の前記緊張係留浮体を沈下させる沈下工程と、沈下した緊張係留前の前記緊張係留浮体を前記緊張係留索で、弛緩状態で前記海底係留部と連結する連結工程と、緊張係留前の前記緊張係留浮体又は前記着脱コラムの少なくとも一方からバラスト水を排水して前記緊張係留浮体を浮上させ、前記緊張係留索に張力を生じさせることで緊張係留状態にする緊張係留工程と、前記緊張係留工程完了後に前記着脱コラムを前記水没コラムの前記コラム支持部から取り外す着脱コラム取り外し工程と、を実施することを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is a method for tension mooring of a tension mooring floating body according to the first aspect, comprising: a towing step of towing the tension mooring floating body before tension mooring to a mooring point over the sea; A detachable column mounting step, which is performed back and forth and attaches the detachable column to the submerged column so that the upper end of the detachable column is exposed above the water surface; a sinking step of sinking the tension mooring floating body before tension mooring in a state where the upper end of the detachable column is exposed above the water surface by injecting ballast water into at least one of the columns; a connecting step of connecting the tension mooring rope to the seabed mooring part in a relaxed state; a tension mooring step of creating a tension mooring state by applying tension to the tension mooring rope; and a detachable column removing step of removing the detachable column from the column support portion of the submerged column after completion of the tension mooring step. characterized by
本発明の第6の態様は、洋上に浮かび水面上の部分で風力発電設備を支持し、バラスト水を注排水可能で、海底の係留設備である海底係留部と緊張係留索で連結された浮体であり、前記浮体の浮力で前記緊張係留索に張力が生じた緊張係留状態で保持される緊張係留浮体であって、鉛直方向に延在する柱状であって、上端が水面上に露出し、露出した上端に前記風力発電設備が設置される1つの浮上コラムと、前記浮上コラムに連結され上端が水面上に露出し、鉛直方向に延在する柱状で、上端が前記浮上コラムの上端よりも低い位置にある2つの水没コラムと、を備え、バラスト水の注排水で浮力を調整することで張力を調整するように構成されたことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is a floating body that floats on the ocean, supports a wind power generation facility on the surface of the water, is capable of pouring and discharging ballast water, and is connected to a seabed mooring section, which is a mooring facility on the seabed, by a tension mooring cable. A tension mooring floating body held in a tension mooring state in which tension is generated in the tension mooring rope by the buoyancy of the floating body, the tension mooring floating body being in the shape of a column extending in a vertical direction, the upper end of which is exposed above the water surface, One floating column on which the wind power generation equipment is installed on the exposed upper end, and a column connected to the floating column, the upper end of which is exposed above the water surface, the column extending in the vertical direction, and the upper end of which is higher than the upper end of the floating column. and two low-lying submerged columns configured to adjust tension by adjusting buoyancy with ballast water filling and discharging.
第1~第5の態様の構成では、水没コラムの上端の鉛直方向高さを浮上コラムの上端よりも低くすることで緊張係留浮体の重心を下げて安定性を確保する。更に緊張係留浮体を緊張係留しない場合は水没コラムの上端に着脱コラムを搭載して着脱コラムの上端を水面上に露出させることで、水没コラムを水没させたままで緊張係留浮体の復原性を確保する。緊張係留状態では水没コラムを水没させた状態で着脱コラムを取り外すことで、水没コラムが水没して風・波浪による外力の影響を最小化し、波浪による緊張係留浮体の浮力の変動を防ぎつつ、水没した部分で浮力を確保する。
また、水没コラムの上端の鉛直方向高さを浮上コラムの上端よりも低くすることで、水没コラムを浮上コラムよりも短くし、緊張係留浮体の重量の増加を出来るだけ小さくして、製造費の増大を抑える。
そのため、第1~第5の態様の緊張係留浮体は、緊張係留される前の状態での安定性を確保でき、軽量で低コストにできる。
In the configurations of the first to fifth aspects, the vertical height of the upper end of the submerged column is made lower than the upper end of the floating column, thereby lowering the center of gravity of the tension mooring float and ensuring stability. Furthermore, when the tension mooring float is not to be tension moored, a detachable column is mounted on the upper end of the submerged column and the upper end of the detachable column is exposed above the water surface to ensure the stability of the tension mooring float while the submerged column remains submerged. . In the tension mooring state, by removing the detachable column while the submerged column is submerged, the submerged column is submerged, minimizing the influence of external force due to wind and waves, preventing fluctuations in the buoyancy of the tension mooring float due to waves, and submerging. Secure buoyancy in the part where
In addition, by making the vertical height of the upper end of the submerged column lower than the upper end of the floatation column, the submerged column is made shorter than the floatation column, the increase in weight of the tension mooring floating body is minimized, and the manufacturing cost is reduced. curb growth.
Therefore, the tension mooring floating bodies of the first to fifth aspects can ensure stability in the state before being tension moored, and can be lightweight and low cost.
第6の態様に記載の構成では、風力発電設備を設置する浮上コラムよりも、設置しない水没コラムの鉛直方向高さを低くして浮体の重心を下げつつ、水面上に露出させることで、緊張係留しない場合でも緊張係留浮体の復原性を確保する。
また、水没コラムの上端の鉛直方向高さを浮上コラムの上端よりも低くすることで、水没コラムを浮上コラムよりも短くし、緊張係留浮体の重量の増加を出来るだけ小さくして、製造費の増大を抑える。
そのため、第6の態様の緊張係留浮体は、緊張係留される前の状態での安定性を確保でき、軽量で低コストにできる。
In the configuration described in the sixth aspect, the vertical height of the submerged column, which is not installed, is lower than the floating column where the wind power generation equipment is installed, lowering the center of gravity of the floating body and exposing it above the water surface. To secure the stability of a tension mooring floating body even when it is not moored.
In addition, by making the vertical height of the upper end of the submerged column lower than the upper end of the floatation column, the submerged column is made shorter than the floatation column, the increase in weight of the tension mooring floating body is minimized, and the manufacturing cost is reduced. curb growth.
Therefore, the tension mooring floating body of the sixth aspect can ensure stability in the state before being tension moored, and can be made lightweight and low cost.
本発明によれば、緊張係留される前の状態での安定性を確保でき、軽量で低コストな緊張係留浮体を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stability in the state before tension mooring can be ensured, and the lightweight and low-cost tension mooring floating body can be provided.
以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず、図1及び図2を参照して本発明の第1の実施形態に係る緊張係留浮体5を備える洋上風力発電設備1の概略構成を説明する。
ここでは洋上風力発電設備1の緊張係留浮体5として、浮体を緊張係留索7で強制的に潜水させて、浮力で緊張係留索7に張力を発生させて位置保持を行う構成を例示している。このような浮体はTLP(Tension Leg Platform)ともいう。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
First, with reference to FIGS. 1 and 2, a schematic configuration of an offshore
Here, as the tension mooring floating
図1に示すように洋上風力発電設備1は緊張係留浮体5、海底係留部9、緊張係留索7、及び風力発電設備3を備える。
As shown in FIG. 1 , the offshore wind
図1に示す緊張係留浮体5は風力発電設備3を支持する浮体であり、洋上に浮かんだ状態で水面101上の部分に風力発電設備3を搭載することで支持する。緊張係留浮体5は図示しないバラストタンクを内部に備えており、バラスト水を注排水可能である。具体的には周囲の海水をバラスト水としてバラストタンク内に導入することでバラスト水を注水可能であり、注水したバラスト水を周囲に排水することでバラスト水を排水可能である。
The tension mooring floating
緊張係留浮体5がバラスト水を注排水可能な構成である理由は、浮力を調整するためである。例えば図2(a)に示すようにバラスト水を注水せず係留もせずに位置を固定しない自由浮揚の状態で緊張係留浮体5の底面から水面101上までの鉛直方向深さが深さD1だったとする。この状態から、まず図2(b)に示すように緊張係留浮体5にバラスト水を注水して鉛直方向深さが、深さD1より深い深さD2になるまで吃水を深くした係留準備状態と呼ばれる状態にして緊張係留索7で海底係留部9と連結する。この状態では海底103の海底係留部9から緊張係留浮体5の底部までの距離D4が、図2(c)に示す緊張係留索7の長さD5未満である。次に係留準備状態の後でバラスト水を排水する。すると、緊張係留浮体5は浮力が重力よりも大きくなるため、浮力と重力が釣り合う位置まで浮上しようとする。この際、図2(c)に示すように浮力が重力よりも大きい鉛直方向高さに相当する深さD3に緊張係留索7で緊張係留浮体5を保持する。なお深さD3は深さD1より深いが、深さD2より浅い。また、深さD3では海底103から緊張係留浮体5の底部までの距離が緊張係留索7の長さD5となる。この状態では、緊張係留浮体5は浮上を緊張係留索7に阻止されるので、重力よりも大きい分の浮力である強制浮力が緊張係留索7に加えられ、強制浮力で緊張係留索7に張力が生じる。この張力で緊張係留浮体5は位置が保持される。つまり緊張係留浮体5はバラスト水の注排水で浮力を調整することで緊張係留索7の張力を調整して位置を保持する。このように緊張係留索7の張力で緊張係留浮体5の位置が保持された状態を以下の説明では緊張係留状態と称す。
このように、緊張係留浮体5は浮体の浮力で緊張係留索7に張力が生じた緊張係留状態で保持されるため、海底103の係留設備である海底係留部9と緊張係留索7で連結された浮体である。
The reason why the tension mooring floating
In this way, the tension
海底係留部9は緊張係留索7を介して緊張係留浮体5の位置を保持する海底103の係留設備であり、図1では海底103に設置された杭を例示している。
海底係留部9は強制浮力で緊張係留浮体5の位置を保持する際に緊張係留索7から加えられた張力で海底103から抜けない構造で、かつ水中で容易に腐食しない耐食性を備えたものであれば、公知の係留設備を用いればよい。具体的には、重力アンカー、パイルアンカー、サクションアンカー等を用いればよい。
また、海底係留部9は緊張係留索7と連結するための図示しないフックやリング等の連結部も備える。
図1では1基の洋上風力発電設備1に6基の海底係留部9が設けられている。ただし、海底係留部9の数は、強制浮力で緊張係留浮体5の位置を保持する際に海底103から抜けない程度の張力が緊張係留索7から海底係留部9に加えられる範囲で適宜設定すればよい。例えば1基の洋上風力発電設備に9基の海底係留部9及び9本の緊張係留索7を設け、1基の海底係留部9に1本の緊張係留索7を係留してもよい。
The
The
Further, the
In FIG. 1, one offshore wind
緊張係留索7は緊張係留浮体5と海底係留部9を連結する係留索であり、緊張係留浮体5の浮力で緊張係留索7に張力が生じた緊張係留状態に緊張係留浮体5を保持することで、緊張係留浮体5の位置を保持する。
緊張係留索7は緊張係留状態で緊張係留浮体5の浮力による引張応力で降伏、破断しない強度と、水中で容易に腐食しない耐食性を備えたものであれば、公知の係留索を用いればよい。一般には鋼管を直列に連結したテンドン(Tendon)と呼ばれる構造が用いられるが、鋼製索や繊維索や、それらの組み合わせでもよい。
図1では1基の洋上風力発電設備1に6本の緊張係留索7が設けられているが、1基の洋上風力発電設備1に設ける緊張係留索7の数は、強制浮力を受け止めるのに必要な本数となるように適宜設定すればよい。
図1では1基の海底係留部9に1本の緊張係留索7が係留されている。ただし1基の海底係留部9に係留する緊張係留索7の数は、強制浮力で緊張係留浮体5の位置を保持する際に海底係留部9が海底103から抜けない程度の張力が緊張係留索7から海底係留部9に加えられる範囲で適宜設定すればよい。
The
As the
In FIG. 1, one offshore wind
In FIG. 1, one
風力発電設備3は風力を電力に変換する発電設備であり、図1ではタワー11、ナセル13、ボス15、及びブレード17を備える。図1は風力でブレード17及びボス15を回転させ、その回転力で図示しない発電機のロータを回転させることで風力を電力に変換する構造を例示している。
The wind
タワー11は風力発電設備3の全体を支持する支持柱であり、鉛直方向に延びる柱状の構造物である。図1では外形が円柱状の構造物を例示しているが、風力発電設備3の全体を支持できる強度が得られるのであれば、下方に向けて拡径した円錐状のような、円柱状以外の外形でもよい。タワー11は下端が、緊張係留浮体5のうち、水面101上に露出した部分に連結されて支持される。
The
ナセル13は風力を電力に変換する図示しない機構が内蔵された中空の構造体であり、図1ではタワー11の上端に設けられ、軸方向が水平方向に平行な紡錘形の構造を例示している。ナセル13の内部には、回転力に変換された風力を伝達する、軸方向が水平方向の動力伝達軸、動力伝達軸に接続され、動力伝達軸の回転速度を早くするギアボックス等の増速機が設けられる。ナセル13の内部には、台風や点検時に動力伝達軸を止めるブレーキ、動力伝達軸にロータが連結されて回転力を電力に変換する発電機も設けられる。
なお、ナセル13とタワー11は鉛直軸を中心にナセル13を回転させる回転機構で連結される。これは、風向きによって、最も風圧が強い向きに動力伝達軸の軸方向を向けるためである。
The
Note that the
ボス15はナセル13の水平方向の先端に設けられ、ブレード17を支持する円筒状の部材である。ボス15は動力伝達軸の先端に同軸に連結され水平方向を中心軸に回転可能であり、ブレード17の回転力を動力伝達軸に伝達する部材でもある。
ブレード17は風力を回転力に変換する部材であり、ボス15の外周からボス15の径方向に複数が突設されている。図1に示すブレード17はボス15の円周方向に等間隔に3本が突設されている。ブレード17は水平方向に対して所定の傾斜角だけ傾斜した羽根であるため、水平方向に風を受けると、風力の、水平方向に直交する成分によって上下左右のいずれかの向きに移動する。この際、ブレード17の一端はボス15の外周に接続されており、ボス15は動力伝達軸に連結され水平方向を中心軸に回転可能であるため、ブレード17が移動すると、ボス15が回転する。これにより、風力が回転力に変換される。回転力に変換された風力は、動力伝達軸が発電機のロータを回転させることで電力に変換される。
以上が第1の実施形態に係る洋上風力発電設備1の概略構成の説明である。
The
The
The above is the description of the schematic configuration of the offshore wind
次に図1~図6を参照して第1の実施形態に係る緊張係留浮体5の構成の詳細を説明する。
図3に示すように緊張係留浮体5は浮上コラム21、水没コラム23、25、ポンツーン29、31、32、及びブレース33、35を備える。
Next, details of the configuration of the tension
As shown in FIG. 3, the tension
浮上コラム21は強制浮力を発生させる浮体であるとともに、風力発電設備3を支持する1つの浮体であり、図1~図3に示すように鉛直方向に延在する柱状の外形を備える。浮上コラム21は図1に示すように緊張係留された状態、及び図2(a)(b)に示す緊張係留されていない状態の両方で上端21cが水面101上に露出し、露出した上端21cに風力発電設備3が設置される。
図3に示す浮上コラム21は外形が円柱状である。これは浮上コラム21に波浪が打ち込まれた場合に波浪が円柱の外周に沿って、打ち込まれた側と反対側に流れるようにすることで波浪による応力が特定箇所に集中するのを防ぐためである。ただし、洋上風力発電設備1が設置される海域で波浪から受ける荷重が浮上コラム21の耐荷重よりも十分に小さい場合、浮上コラム21は外形が円柱状でなくてもよい。
The
The
図3に示す浮上コラム21は外形が円柱状なので高さ方向の水平断面が同一形状、同一寸法であるが、浮上コラム21は高さ方向の水平断面が同一形状、同一寸法である必要はない。なお、図3では浮上コラム21の底部に2本の緊張係留索7が図示しないフックやリングで連結されているが、連結する緊張係留索7の数はフックやリング等の強度や、緊張係留に必要な緊張係留索7の総本数に応じて適宜設定できる。
Since the
浮上コラム21の内部は中空円筒状でよい。この場合、中空部分の全部若しくは一部にはバラストタンク22が配置される。浮上コラム21の中空部分にバラストタンク22を設けない場合は、浮上コラム21の外周部分に図示しないバラストタンクを設けても良い。
The interior of the floating
浮上コラム21は風力発電設備3を支持するため、上端21cが水面101上に露出する。露出する鉛直方向高さは低すぎると風力発電設備3が波浪を被って浸水し、発電不能になる可能性があるため、風力発電設備3が波浪の影響を受けない程度の高さだけ、水面101上に露出する必要がある。また、水面101上に露出した部分は予備浮力体として機能するため、必要な予備浮力を得られる範囲で露出する鉛直方向高さを設定する。具体的には、緊張係留された状態で露出する部分の鉛直方向高さは、少なくとも洋上風力発電設備1を設置する海域の平均有義波高よりも高い必要があり、最大有義波高よりも高いことが望ましい。自由浮揚時や係留準備状態で露出する部分の鉛直方向高さも同様である。平均有義波高とは洋上風力発電設備1を設置する海域の波高を所定の時間間隔で所定の個数計測した場合に、波高の高い方から順に全体の1/3の個数の波浪の高さの平均値を意味する。最大有義波高とは、洋上風力発電設備1を設置する海域の波高を所定の時間間隔で所定の個数計測した場合に、最も高い波高を意味する。以下の説明も同様である。更に露出する部分の鉛直方向高さは、平均有義波高や最大有義波高に所望の安全率を乗じた高さとしてもよい。
Since the
浮上コラム21の鉛直方向の全長、及び径方向の長さは、風力発電設備3を安定して支持するのに必要な浮力が得られる長さである必要があるが、長すぎると緊張係留浮体5が大型化して重くなり、設置の際のコストや工数が増大する。そのため、必要な浮力が得られ、かつ必要以上に大型化しない範囲で適宜設定する。
The total length in the vertical direction and the length in the radial direction of the
浮上コラム21は風力発電設備3を設置する浮体であるが、通常は1基の洋上風力発電設備1に1つの風力発電設備3のみが設置されるため、1基の洋上風力発電設備1は少なくとも1つの浮上コラム21を有する。図1では1つの浮上コラム21を有する例を示している。
The
水没コラム23、25は強制浮力を発生させる浮体であるが、浮上コラム21とは異なり、緊張係留状態で全体が水没する浮体であり、浮上コラム21に連結される。また、水没コラム23、25は緊張係留状態で全体が水没するため、浮上コラム21とは異なり風力発電設備3は設置されない。
The submerged
水没コラム23、25を、緊張係留状態で全体を水没させることで、水没コラム23、25に波浪が打ち込まれなくなるため、緊張係留浮体5の浮力の波浪による変動を小さくできる。これにより緊張係留索7や海底係留部9のように強制浮力を受け止める部材への負荷を低減でき、緊張係留索7の本数や海底係留部9の数を減らすことができる。また、水没コラム23、25の全体を水没させることで、水面101上に一部を露出させる場合と異なり、風力や波力を受けやすい露出部分が無くなる。そのため、風力や波力による水没コラム23、25への圧力の影響を小さくでき、緊張係留浮体5や緊張係留索7の構造を簡易化できる。また水没コラム23、25を、緊張係留状態で全体を水没させる配置とすることで、浮上コラム21の上端21cよりも水没コラム23、25の上端の鉛直方向高さが低くなる。そのため、緊張係留浮体5の重心を下げることができ、更に緊張係留浮体5の安定性を向上させられる。
By completely submerging the submerged
水没コラム23、25は浮上コラム21と同様に外形が円柱状であるのが好ましい。理由は、水没コラム23、25は自由浮揚の場合は上端が水面101上に露出する場合があり、この場合は波浪による荷重を受けた場合に波浪が円柱の外周に沿って流れることで、波浪による応力集中を防ぐためである。ただし、洋上風力発電設備1が曳航や設置される海域で波浪により受ける荷重が水没コラム23、25の耐荷重よりも十分に小さい場合や、水没コラム23、25が自由浮揚の状態でも水没して波浪の影響を受けない場合、外形が円柱状でなくてもよい。よって、浮上コラム21と水没コラム23、25は少なくとも一方が円柱状であるのが好ましいが、両方とも円柱状でない場合もあり得る。
The submerged
水没コラム23、25は浮上コラム21と同様に内部は中空円筒状でよい。この場合、中空部分には図示しないバラストタンクが配置される。中空部分にバラストタンクを設けない場合は、水没コラム23、25の外周部分に図示しないバラストタンクを設けても良い。
図3に示す水没コラム23、25は外形が円柱状なので高さ方向の水平断面が同一形状、同一寸法であるが、水没コラム23、25は高さ方向の水平断面が同一形状、同一寸法である必要はない。なお、図3では水没コラム23、25に各々2本の緊張係留索7が連結されているが、連結する緊張係留索7の数は水没コラム23、25の底部に設けられて緊張係留策7が連結されるフックやリング等の強度や、緊張係留に必要な緊張係留索7の総本数に応じて適宜設定できる。
The submerged
Since the submerged
水没コラム23、25の底面の鉛直方向高さは、浮上コラム21の底面の鉛直方向高さと同じであることが好ましい。つまり浮上コラム21と水没コラム23、25は底面が面一であるのが好ましい。これは、水没コラム23と水没コラム25の下端の間の距離が最も短くなり、これらを連結するポンツーン29、31の長さを最も短くできるためである。
The vertical height of the bottom surfaces of the submerged
水没コラム23、25の鉛直方向の全長、及び径方向の長さは、風力発電設備3を安定して支持するのに必要な浮力が得られる長さである必要があるが、長すぎると緊張係留浮体5が大型化して重くなり、設置の際のコストや工数が増大する。そのため、必要な浮力が得られ、かつ必要以上に大型化しない範囲で適宜設定する。
ただし水没コラム23、25は緊張係留状態で水没するため、上端の鉛直方向高さは浮上コラム21の上端21cよりも低い。そのため水没コラム23、25の底面の鉛直方向高さが、浮上コラム21の底面の鉛直方向高さと同じ場合、水没コラム23、25の全長は浮上コラム21の全長より短い。
The total length in the vertical direction and the length in the radial direction of the submerged
However, since the submerged
水没コラム23、25の全長を浮上コラム21の全長より、どの程度短くするかは、必要な浮力を得られ、かつ必要以上に大型化しない範囲で設定する。例えば水没コラム23、25と、浮上コラム21の底面の鉛直方向高さが同じ場合、浮上コラム21の全長に対する水没コラム23、25の全長の比率は1/5以上、1未満である。比率が1/5未満であると、水没コラム23が小さくなり過ぎて必要な浮力が得られ難くなり、緊張係留浮体5が波浪に対して不安定になる可能性がある。比率が1以上になると、水没コラム23、25が浮上コラム21より長くなるため、水没コラム23、25を水没させられなくなる。また緊張係留浮体5の重心が高くなり過ぎて波浪に対して不安定になる可能性がある。より好ましい比率は1/2以上、1未満である。
How much the total length of the submerged
水没コラム23、25の鉛直方向高さは、自由浮揚の状態では水面101上に上端が露出する高さであるのが好ましい。緊張係留する前に係留地点まで緊張係留浮体5を曳航している途中の状態で水面101上に上端が露出することで、水没コラム23、25が水面101上に露出した分だけ、曳航時の復原性が高くなるためである。
The vertical height of the submerged
水没コラム23、25の設置位置は互いに浮上コラム21から水平方向に等距離にあり、かつ水没コラム23、25間の水平方向距離も等距離であるのが好ましい。具体的には平面視で浮上コラム21、水没コラム23、25を頂点とし、ポンツーン29、31、32を辺とする正三角形となる配置が好ましい(図3参照)。より具体的には浮上コラム21の図心と水没コラム23、25の図心を頂点とし、ポンツーン29、31の中立軸線を辺とする正三角形となる配置が好ましい。この配置とすることで、ポンツーン29、31、32の長さが全て等しくなるため、特定のポンツーン29、31、32の強度が低くなることが無いためである。
The installation positions of the submerged
水没コラム23、25は合計で2つ以上設けられる。これは、水没コラムが1つの場合は洋上風力発電設備1が浮上コラム21と1つの水没コラム間を結ぶ線に対して垂直な向きの波浪を受けた場合に横転する可能性があるためである。好ましい水没コラム23、25の数は図3に示すように2つである。3つ以上の場合は緊張係留浮体5が大型化して重くなり、設置の際のコストや工数が増大するためである。
A total of two or more
図3に示すように水没コラム23、25は、更に、コラム支持部45を備える。
コラム支持部45は着脱コラム43を水没コラム23、25の上端に着脱可能に保持する部材である。着脱コラム43は水没コラム23、25に対して着脱可能な浮体であり図3では水没コラム23、25と同様の円柱状の外形を備える。コラム支持部45は着脱コラム43を上端に支持することで着脱コラム43の上面を水面101上に露出させる。
As shown in FIG. 3, the submerged
The
水没コラム23、25がコラム支持部45を備える理由は以下の通りである。
第1の実施形態に係る緊張係留浮体5は水没コラム23、25の全体を水没させることで、波浪による浮力の変動を抑制し、かつ水没コラム23、25に加えられる外力を低減して緊張係留浮体5の構造を簡素化している。
The reason why the submerged
The tension
一方で、水没コラム23、25の全体を水没させると、緊張係留状態でない場合は水没コラム23、25を水面101上に露出させる場合と比べて復原性が低く、安定性が低い。例えば、緊張係留浮体5を洋上の設置予定位置に曳航する途中や、図2(b)に示すようにバラスト水の注排水で強制浮力を発生させようとしている係留準備状態のように、緊張係留される前の状態では復原性が低く、安定性が低い。
On the other hand, if the submerged
そこで、緊張係留状態にする前の状態では図2(a)(b)に示すように、水没コラム23、25の上端に着脱コラム43をコラム支持部45に支持させて水面101上に露出させる。これにより、水面101上に露出した着脱コラム43の分だけ、緊張係留浮体5の復原性を高められる。そのため、水没コラム23、25の全体を水没した状態で、かつ緊張係留される前の状態でも緊張係留浮体5の復原性を高められ、安定性を確保できる。特に図2(b)に示す係留準備状態では図2(a)に示す曳航中と異なり、緊張係留状態でない状態で水没コラム23、25を必ず水没させる必要があり、着脱コラム43を設けない場合は復原性が十分に得られない状態になる。そのため、着脱コラム43で復原性を高める効果が高い。
2(a) and 2(b), the
また、図2(c)に示すように、緊張係留状態になった後では緊張係留浮体5が緊張係留されることで係留地点に位置が保持されて安定するため、着脱コラム43を設けて復原性を確保する必要がなくなる。そこで着脱コラム43を水没コラム23、25から取り外す。
In addition, as shown in FIG. 2(c), after the tension mooring state is reached, the tension
このように、緊張係留状態にする前は水没コラム23、25の上端に着脱コラム43を着脱可能に設け、緊張係留状態になった後で取り外すことで、緊張係留状態で着脱コラム43に打ち込まれる波浪による浮力の変動や圧力が生じることがない。そのため、着脱コラム43を着脱可能に設けられる構造としても、波浪による浮力の変動や圧力を考慮して緊張係留索7の本数や海底係留部9の数を増やしたり、緊張係留浮体5の構造を補強したりする必要はない。
In this way, the attachment/
また、水没コラム23の全体を水没させ、浮上コラム21の上端21cを水面101上に位置させる構造とすることで、水没コラム23、25の上端の鉛直方向高さは必然的に浮上コラム21の上端21cの鉛直方向高さよりも低くなる。そのため、水没コラム23、25の上端の鉛直方向高さを浮上コラム21の上端21cの高さと同程度にする場合と比べて緊張係留浮体5の重心が下がり、安定性の点で益々有利となる。
In addition, by submerging the entire submerged
なお、図2(a)(b)に示すように水没コラム23、25の上端に着脱コラム43を着脱可能に設け、かつ緊張係留される前の状態で緊張係留浮体5と着脱コラム43を組み合わせた構造を係留準備用浮体構造物とも呼ぶ。
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), a
コラム支持部45の構造は、水没コラム23、25の上端に着脱コラム43を着脱可能に保持でき、緊張係留浮体5の曳航時に受ける波浪や係留準備状態でのバラスト水の注排水による上下動で水没コラム23、25から着脱コラム43が外れなければよい。
また、コラム支持部45は、水没コラム23、25と着脱コラム43を剛に連結する構造であればよい。ここでいう「剛に連結する」とは、水没コラム23、25に着脱コラム43を保持させた状態で水没コラム23、25と着脱コラム43が一体となって運動する構造を意味する。具体的なコラム支持部45の構造としては以下の構造を例示できる。
The structure of the
Also, the
まず第1の例は図4(a)に示すようにボルト締結を用いた構造である。
図4(a)に示すコラム支持部45は支持部側フランジ51及びボルト55を備える。
支持部側フランジ51は水没コラム23、25の上端の側面から径方向に突出した部材であり、鉛直方向に貫通する貫通孔53を有する。なお、図4(a)の支持部側フランジ51は水没コラム23、25の側面の全周を覆うリング状の部材であるが、貫通孔53が設けられる部分のみが突出してもよい。
ボルト55は支持部側フランジ51の貫通孔53を挿通するネジ棒であり、ここでは6角ボルトのようなボルト頭を有するボルトを例示しているが、スタッドボルトでもよい。以下の説明では6角ボルトを例に説明する。
The first example is a structure using bolt fastening as shown in FIG. 4(a).
The
The supporting portion-
The
コラム支持部45が支持部側フランジ51及びボルト55を備える場合、着脱コラム43は着脱コラム側フランジ57を備える。着脱コラム側フランジ57は着脱コラム43の下端の側面から径方向に突出したリング状の部材であり、鉛直方向に貫通するボルト挿通孔59を有する。着脱コラム側フランジ57は支持部側フランジ51と同様に、ボルト挿通孔59が設けられる部分のみが突出してもよい。また、ボルト挿通孔59が設けられる位置は、水没コラム23、25の上面と着脱コラム43の下面を突き合せた際に、平面上の位置が貫通孔53と重なる位置である。ボルト挿通孔59の径はボルト55が挿通する程度の径であり、具体的には貫通孔53の径と同程度である。
この構成では、まず支持部側フランジ51の貫通孔53及び着脱コラム側フランジ57のボルト挿通孔59にボルト55を挿通する。更にボルト55においてボルト頭が設けられていない先端からナット61を螺合させ締結することで着脱コラム43をコラム支持部45が支持する。
When the
In this configuration, first, the
このように、図4(a)に示すコラム支持部45はボルト締結で着脱コラム43を支持する構造である。
この構造では公知のフランジとボルトとナットを組み合わせた機構を流用できるので、設計が容易である。
Thus, the
In this structure, a known mechanism combining a flange, a bolt and a nut can be used, so the design is easy.
第2の例は図4(b)に示すようにフック73を用いた構造である。
図4(b)に示すコラム支持部45は、水没コラム23、25の上端近傍の側面から径方向に突出した凸部又は径方向に窪んだ凹部である1対の係合部71を備える。図4(b)では係合部71として水没コラム23、25の上端近傍の側面から径方向に突出した凸部を例示している。1対の係合部71は互いに対向している。
A second example is a structure using a
The
一方でコラム支持部45が係合部71を備える場合、着脱コラム43は水平方向を軸に回動する1対のフック73を側面に備える。より具体的には着脱コラム43は下端近傍の側面から径方向に突出した1対のフック支持部75を備える。1対のフック支持部75にはフック支持部75が設けられた場所における着脱コラム43の外周の接線方向に平行で水平な回転軸77が保持されている。1対のフック73は1対の係合部71と係合するJ字形の鉤であり、上端が回転軸77に軸支され、回転軸77を中心に先端74が着脱コラム43に近づく向きであるE1の向き、及び遠ざかる向きであるE2の向きに回動する。なお、1対のフック73が設けられる平面上の位置は、水没コラム23、25の上面と着脱コラム43の下面を突き合せた際に、平面上の位置が係合部71と重なる位置である。また1対のフック73は先端74が互いに対向している。
On the other hand, when the
この構成では、まず1対のフック73を、E2の向きに回動させて先端74を着脱コラム43から遠ざけてから水没コラム23、25の上面と着脱コラム43の下面を突き合せる。次に1対のフック73をE1の向きに回動させて先端74の内側を1対の係合部71の下面に当接させ、水没コラム23、25を挟み込むように1対のフック73を1対の係合部71に係合させることで着脱コラム43を支持する。なお、係合部71が凹部の場合は、係合部71の凹部に先端74を挿入して係合する。
In this configuration, first, the pair of
なお、図4(b)では係合部71を水没コラム23、25に設け、フック73を着脱コラム43に設けているが、逆に係合部71を着脱コラム43に設け、フック73を水没コラム23、25に設けてもよい。つまりコラム支持部45は、水没コラム23、25の側面に設けられた係合部71又は水没コラム23、25の側面に設けられ水平方向を軸に回動するフック73の一方を備えればよく、着脱コラム43は、係合部71又はフック73の他方を備えればよい。また、係合部71とフック73は2対以上あってもよい。
In FIG. 4B, the engaging
このように、コラム支持部45はフック73を係合部71に係合させて固定する構造であってもよい。
この構成では、フック73の回動操作だけで着脱コラム43の着脱ができるので、作業性に優れる。
In this manner, the
With this configuration, the attachment/
第3の例は図4(c)に示すように先端が球形のスタッド83と、ソケット85を用いた構造である。
図4(c)に示すコラム支持部45は、水没コラム23、25から上方に突設され、先端が球形の1対のスタッド83を備える。より具体的にはコラム支持部45は水没コラム23、25の上端の側面から径方向に突出した1対のスタッド支持部81を備え、スタッド支持部81の上面から鉛直方向上方に1対のスタッド83が突設されている。1対のスタッド支持部81及び1対のスタッド83は互いに対向している。
A third example is a structure using a
The
一方でコラム支持部45が1対のスタッド83を備える場合、着脱コラム43は、スタッド83の球形部分を包み込むように保持する1対のソケット85を備える。具体的にはソケット85は着脱コラム43の下端の側面から径方向に突設された部材であり、下面にスタッド83の球形部分に対応する内周形状の凹部を備える。ソケット85が設けられる平面上の位置は、水没コラム23、25の上面と着脱コラム43の下面を突き合せた際に、平面上の位置がスタッド83と重なる位置である。
この構造では、コラム支持部45は、スタッド83の球形部分をソケット85に挿入することで着脱コラム43を支持する構造である。
On the other hand, if the
In this structure, the
なお、スタッド83の球形部分をソケット85に固定する構造としては以下の構造を例示できる。
具体的には、スタッド83の球形部分の表面に、ソケット85に向けてスタッド83の挿入方向に直交する方向に出し入れ可能なピン84を設け、ソケット85の凹部の表面に、ピン84を収納する穴86を設けた構造を例示できる。この構造ではソケット85にスタッド83を挿入してからピン84を穴86に挿入することでスタッド83をソケット85に固定する。
As a structure for fixing the spherical portion of the
Specifically, on the surface of the spherical portion of the
なお、図4(c)ではスタッド83を水没コラム23、25に設け、ソケット85を着脱コラム43に設けているが、逆にスタッド83を着脱コラム43に設け、ソケット85を水没コラム23、25に設けてもよい。つまりコラム支持部45は、スタッド83又はソケット85の一方を備えればよく、着脱コラム43はスタッド83又はソケット85の他方を備えればよい。また、スタッド83とソケット85は2対以上あってもよいし、水没コラム23、25と着脱コラム43の平面上の中心にスタッド83とソケット85を設ける等して、スタッド83とソケット85を1つずつ設けてもよい。
In FIG. 4C, the
このように、コラム支持部45がソケット85にスタッド83の球形部分を挿入して固定する構造であってもよい。
この構造では固定された状態で外力がコラム支持部45に加えられても、球形のソケット85とスタッド83の対向面が荷重を受け止めるので、荷重による応力が一か所に集中し難い。
In this manner, the
In this structure, even if an external force is applied to the
着脱コラム43はコラム支持部45に支持された状態で浸水せずに水面101上に上端が露出する構造であれば、具体的な構造は適宜設定できる。具体的な着脱コラム43の鉛直方向高さは、設置する海域や着脱コラム43の設置用の作業船の貨物区画の寸法や最大積載量や吊上荷重の上限に応じて適宜設定する。ただし着脱コラム43は、コラム支持部45に支持された状態で、かつ係留準備状態で水面101上に露出する部分の鉛直方向高さが少なくとも洋上風力発電設備1を設置する海域の平均有義波高よりも高い必要があり、最大有義波高よりも高いのが望ましい。着脱コラム43全体が波浪で水没する可能性が非常に低くなるためである。更に平均有義波高や最大有義波高に所望の安全率を乗じた値を水面101上に露出する部分の鉛直方向高さとしてもよい。
着脱コラム43の構造の具体例としては以下の3つを挙げられる。
The specific structure of the
Specific examples of the structure of the attachment/
まず、図1~図4及び図5(a)に示す着脱コラム43のように、軸方向が鉛直方向を向く円柱状の外形を有する構造が挙げられる。円柱状とすることで、浮上コラム21を円柱状とする場合と同様に、波浪が打ち込まれた場合の応力集中を防げる。円柱の径は水没コラム23、25が円柱状の場合は水没コラム23、25の径と同程度であると、コラム支持部45と着脱コラム43が干渉し難いので好ましい。
First, there is a structure having a columnar outer shape whose axial direction is oriented vertically, such as the attachment/
着脱コラム43が円柱状の外形を有する場合、着脱コラム43の内部は浸水を防ぐために水密構造である。この水密構造は図示しないバラストタンクを備え、バラスト水を注排水することで着脱コラム43の浮力を調整できる構造であるのが好ましい。理由は、着脱コラム43をコラム支持部45から取り外す際に、中性浮力にしてから取り外すのが好ましいためである。中性浮力とは浮力と重力が同じ値で釣り合った状態を示す。着脱コラム43をコラム支持部45から取り外す際に、中性浮力でない場合、例えば浮力の方が大きい場合は、取り外した瞬間に浮力で着脱コラム43が急上昇して緊張係留浮体5や係留作業用の機器に衝突して損傷させる可能性がある。また、重力の方が大きい場合は取り外した瞬間に重力で着脱コラム43が沈んでしまうため、中性浮力の場合と比べて、取り外した着脱コラム43の移動に要する負荷が大きくなる。そのため、着脱コラム43はバラスト水の注排水で浮力の調整ができる構成であるのが好ましい。
When the
この構造では、着脱コラム43を円柱状の外形を有する水密構造とすることで、コラム支持部45が円柱状の着脱コラム43を支持して着脱コラム43の上端を水面101上に露出させ、着脱コラム43が搭載された状態の緊張係留浮体5の復原性を確保する。
この構成では着脱コラム43が円柱状の水密構造なので、波浪が着脱コラム43に打ち込まれても上端から浸水する可能性が低い。
In this structure, the
In this configuration, since the
次に、図5(b)に示す着脱コラム43aのように、ブルワーク65を備える構造が挙げられる。具体的には図5(b)に示す着脱コラム43aは、床部63及びブルワーク65を備える。床部63は軸方向が鉛直方向を向く円盤状の水密構造体であり、着脱コラム43aがコラム支持部45に支持された状態では水没コラム23の上面に搭載される。ブルワーク65は床部63の外周に沿って床部63の上面に立設された円筒状の壁体であり、床部63との連結部である下面、及び壁体の外周が水密構造である。ブルワーク65を円筒状とすることで、浮上コラム21を円柱状とする場合と同様に、波浪が打ち込まれた場合の応力集中を防げる。ブルワーク65の鉛直方向高さの条件は着脱コラム43の鉛直方向高さと同様である。具体的にはコラム支持部45に支持された状態で、かつ係留準備状態で水面101上に露出する部分の鉛直方向高さが少なくとも洋上風力発電設備1を設置する海域の平均有義波高よりも高い必要があり、最大有義波高よりも高いことが望ましい。また平均有義波高や最大有義波高に所望の安全率を乗じた値にしてもよい。
この構造では、コラム支持部45は着脱コラム43aを支持してブルワーク65の上端を水面101上に露出させ、着脱コラム43aが搭載された状態の緊張係留浮体5の復原性を確保する。
この構成では、着脱コラム43aの上端が開放されているため、着脱コラム43を軽量化しやすい点で有利である。
Next, there is a structure including a
In this structure, the
In this configuration, since the upper end of the
更に、図5(c)に示す着脱コラム43bのように、床部63を柱状にして、床部63上にブルワーク65を立設した構造が挙げられる。具体的には図5(c)に示す着脱コラム43aは、床部63及びブルワーク65を備える。床部63は軸方向が鉛直方向を向く円柱状の水密構造体であり、着脱コラム43bがコラム支持部45に支持された状態では水没コラム23の上面に搭載される。ブルワーク65は床部63の外周に沿って床部63の上面に立設された円筒状の壁体であり、床部63との連結部である下面、及び壁体の外周が水密構造である。図5(c)に示す構造は図5(a)に示す円柱状の着脱コラム43の上面にブルワーク65を設けた構造とも言えるし、図5(b)に示す着脱コラム43aの床部63の鉛直方向高さを高くして円柱状にした構造とも言える。床部63を円柱状とし、ブルワーク65を円筒状とすることで、浮上コラム21を円柱状とする場合と同様に、波浪が打ち込まれた場合の応力集中を防げる。
Furthermore, as in the
なお、床部63の上端は、着脱コラム43aがコラム支持部45に支持された状態で、かつ係留準備状態での吃水線より高い位置にあるのが好ましい。着脱コラム43aに波浪が打ち込まれてブルワーク65に囲まれた部分に浸水した場合に排水がし易いためである。また、着脱コラム43aがコラム支持部45に支持された状態で、かつ係留準備状態で吃水線から床部63の上端までの鉛直方向高さが洋上風力発電設備1を設置する海域の平均有義波高よりも高い必要があり、最大有義波高よりも高いことが望ましい。さらに、平均有義波高や最大有義波高に所望の安全率を乗じた高さとしてもよい。着脱コラム43aのブルワーク65に囲まれた部分に波浪が打ち込まれた場合にブルワーク65に囲まれた部分に浸水する可能性が非常に低くなるためである。
The upper end of the
この構造では、着脱コラム43bの床部63を円柱状の外形を有する水密構造とすることで、コラム支持部45が円柱状の着脱コラム43bを支持して着脱コラム43の上端を水面101上に露出させる。これにより、着脱コラム43bが搭載された状態の緊張係留浮体5の復原性を確保する。更に床部63上にブルワーク65を立設することで、緊張係留浮体5を緊張係留する際に使用する機器を床部63上に設置した場合に、着脱コラム43bに打ち込まれた波浪から、設置された機器をブルワーク65が保護できる。
In this structure, the
図5に示す着脱コラム43、43a、43bは外形が円柱又は円筒であるため、水平断面における軸から外縁の点までの長さが一定である。ただし着脱コラム43、43a、43bの水平断面は多角形のように、軸から外縁までの長さが一定ではない水平断面を有してもよい。
Since the attachment/
図3に示すポンツーン29、31、32は緊張係留浮体5を構成する浮体である浮上コラム21と水没コラム23、25、及び水没コラム同士である水没コラム23、25を連結する部材である。具体的にはポンツーン29、31、32は緊張係留浮体5を構成する浮体の下端を連結する部材である。図3ではポンツーン29が浮上コラム21の下端と、水没コラム25の下端を連結している。ポンツーン31は浮上コラム21の下端と、水没コラム23の下端を連結している。ポンツーン32は水没コラム23の下端と、水没コラム25の下端を連結している。
ポンツーン29、31、32は緊張係留浮体5を構成する浮体の下端を連結する部材なので、図3に示すように浮上コラム21と水没コラム23、25の底面が面一の構造の場合、水平方向に延在する部材となる。
また、水没コラム23、25は全体が水没する部材であり、ポンツーン29、31、32は水没コラム23、25の下端と連結されるため、ポンツーン29、31、32も全体が水没する部材である。
Since the
In addition, the submerged
ポンツーン29、31、32は浮上コラム21と水没コラム23、25、及び水没コラム23と水没コラム25を連結した状態を維持するのに必要な強度を備え、かつ水中で容易に腐食しない耐食性を備えたものであれば、構造や材料は適宜選択できる。ただしポンツーン29、31、32は全体が水没する部材であり、波浪の影響を受けにくいため、外形は必ずしも円柱のように波浪による応力が特定箇所に集中しない構造にする必要はない。図3に示すポンツーン29、31、32は外形が角柱の構造を例示している。また、ポンツーン29、31、32の水平方向長さは長すぎると海流等の外力で座屈する可能性がある。一方でポンツーン29、31、32の水平方向長さが短すぎると浮上コラム21と水没コラム23、25間の距離が短すぎてこれらが1つのコラムのようになってしまい、波浪等の外力を洋上風力発電設備1が受けた場合に横転する可能性がある。そのため、ポンツーン29、31、32の水平方向長さは、ポンツーン29、31、32が座屈せず、波浪等の外力を洋上風力発電設備1が受けた場合に横転しない範囲で適宜設定する。ポンツーン29、31、32の軸断面の面積も、大きくなるほど座屈に強くなるが、大きすぎると浮上コラム21や水没コラム23、25におけるポンツーン29、31、32との接続部の面積より大きくなり、接続できない部分が生じる。そのため、ポンツーン29、31、32の軸断面の面積は座屈を防止できる範囲で、かつ浮上コラム21や水没コラム23、25におけるポンツーン29、31、32との接続部の面積以下の範囲で適宜設定する。
The
ブレース33、35は、ポンツーン29、31、32のみでは緊張係留浮体5を構成する浮体を連結する強度が不足する場合に必要に応じて設けられる補強部材である。具体的にはブレース33、35は浮上コラム21の上端21cから斜め下に突設され、水没コラム23、25又はポンツーン29、31、32を連結する部材である。
The
図3ではブレース33が浮上コラム21の上端21cと、水没コラム23の上端を連結している。ブレース35は浮上コラム21の上端21cと、水没コラム25の上端を連結している。この構造では緊張係留浮体5は浮上コラム21、ブレース33、35、及びポンツーン29、31、32を辺とする三角錐状の外形を有する。
3, a
このようにブレース33を設けることで、浮上コラム21と水没コラム23、25がポンツーン29、31だけでなく、ブレース33、35も介して連結される。
そのため、浮上コラム21と水没コラム23、25をポンツーン29、31、32のみで連結する場合と比べて連結した状態を維持するために必要な強度を確保しやすい。
By providing the
Therefore, compared to the case where the floating
また、2つのブレース33、35が浮上コラム21の上端21cと2つの水没コラム23、25を各々連結する構造では、緊張係留浮体5が浮上コラム21、ブレース33、35、及びポンツーン29、31、32を辺とする三角錐状のトラス構造になる。また、この構造では水没コラム23、25は三角錐の頂点になる。
この構成では、単純に最短距離で浮上コラム21と水没コラム23、25をブレース33、35で連結する場合と比べて浮体の強度を向上させられる。
Alternatively, in a structure in which two
In this configuration, the strength of the floating body can be improved as compared with the case where the floating
ブレース33、35はポンツーン29、31、32による浮上コラム21と水没コラム23、25の連結を補強するのに必要な強度を備え、かつ水中で容易に腐食しない耐食性を備えたものであれば、構造や材料は適宜選択できる。ただしブレース33、35は円筒状であるのが好ましい。理由は以下の通りである。
図3に示すブレース33、35は浮上コラム21の上端21cから斜め下に突設された構造であるため、水面101上に露出する部分がある。そのため、ブレース33、35に波浪が打ち込まれる場合がある。
一方で、ブレース33、35が円筒状である場合、ブレース33、35に波浪が打ち込まれた場合に波浪が円筒の外周に沿って、打ち込まれた側と反対側に流れる。
そのため、ブレース33、35を角筒にする場合と比べて打ち込まれた波浪による応力が特定箇所に集中し難く、ブレース33、35の強度を向上させられる。
If the
Since the
On the other hand, when the
Therefore, compared with the case where the
図3に示すブレース33、35は浮上コラム21の上端21cと2つの水没コラム23、25を各々連結する構造であり、三角錐状のトラス構造を構成することで強度を向上させている。
一方で、ブレース33、35はポンツーン29、31、32による浮上コラム21と水没コラム23、25の連結を補強できればよい。そのため、必ずしも図3のように浮上コラム21と水没コラム23、25を直結する構造のみである必要はない。
The
On the other hand, it is sufficient that the
例えば図6(a)に示すように、ブレース33の両端の間の中途の部分とポンツーン31を連結する座屈止めブレース91、及びブレース35の両端の間の中途の部分とポンツーン29を連結する座屈止めブレース93を更に設けても良い。座屈止めブレース91、93は緊張係留浮体5の動揺や海流による応力でブレース33、35が座屈する可能性がある場合、座屈する可能性がある部分とポンツーン31、29を連結することで座屈を防ぐ部材である。
このように、座屈止めブレース91、93を設けることで、ブレース33、35が外力により座屈するのを防止できる。
For example, as shown in FIG. 6( a ), a buckling
By providing the buckling prevention braces 91 and 93 in this way, it is possible to prevent the
あるいは、図6(b)に示すように、ブレース33、35が浮上コラム21の上端21cとポンツーン31、29の両端間の中途の部分を連結する構造でもよい。この構造は、水没コラム23、25の径が小さすぎてブレース33を連結する連結部を水没コラム23、25側に設置し難い場合に有利である。
Alternatively, as shown in FIG. 6(b), braces 33 and 35 may connect the
更に、図6(c)に示すように、1本のブレース95で、浮上コラム21の上端21cとポンツーン32の両端間の中途部分を連結する構造でもよい。この構造は1本のブレース95で補強に十分な強度が確保できる場合や、水没コラム23、25の径が小さすぎてブレース33を連結する連結部を水没コラム23、25側に設置し難い場合に有利である。また、浮上コラム21の径が小さすぎて複数のブレース33、35を連結する連結部を浮上コラム21に設置し難い場合に有利である。
Furthermore, as shown in FIG. 6(c), a
なお、ブレース33、35は、ポンツーン29、31、32のみで緊張係留浮体5を構成する浮体を連結する強度が十分な場合は必ずしも設ける必要はない。
以上が第1の実施形態に係る緊張係留浮体5の構成の詳細の説明である。
It should be noted that the
The above is the detailed description of the configuration of the tension
次に、図2を参照して第1の実施形態に係る洋上風力発電設備1を洋上に設置する手順について簡単に説明する。洋上風力発電設備1を洋上に設置するためには緊張係留浮体5を緊張係留する必要があるため、以下の手順は緊張係留浮体5の緊張係留方法の説明でもある。
まず、建造所で組み立てた緊張係留前の緊張係留浮体5に風力発電設備3を設置して、図2(a)に示すように洋上に自由浮揚させ、係留地点、つまり洋上風力発電設備1の設置予定位置まで起重機船や曳船等で洋上を曳航する。この工程を曳航工程ともいう。
Next, a procedure for installing the offshore
First, the wind
次に、図2(a)に示すように着脱コラム43を上端が水面101上に露出するように、水没コラム23、25に取り付ける。この工程を着脱コラム取付工程ともいう。
着脱コラム取付工程は曳航工程の前後に実施されればよい。そのため、図2(a)に示すように、着脱コラム43を水没コラム23、25に取り付けてから曳航工程を実施しても良いし、緊張係留前の緊張係留浮体5が係留地点に到着して曳航工程が終了してから着脱コラム43を水没コラム23、25に取り付けてもよい。ただし、曳航工程の後に着脱コラム取付工程を実施する場合、緊張係留前の緊張係留浮体5が自由浮揚の状態で水没コラム23、25の上端が水面101上に露出しているのが、復原性の点で好ましい。
Next, as shown in FIG. 2( a ), the
The detachable column mounting process may be performed before or after the towing process. Therefore, as shown in FIG. 2(a), the towing process may be performed after attaching the
曳航工程及び着脱コラム取付工程が終了すると、緊張係留前の緊張係留浮体5のバラストタンク22又は着脱コラム43の少なくとも一方にバラスト水を注水することで、図2(b)に示すように、着脱コラム43の上端が水面101上に露出した状態で緊張係留浮体5を沈下させる。この工程を沈下工程ともいう。沈下工程では図2(b)に示す緊張係留前の緊張係留浮体5の底部と海底103の海底係留部9の鉛直方向距離D4が、図3(c)に示す緊張係留索7の長さD5よりも短くなる深さまで緊張係留浮体5を沈下させる。
When the towing process and the detachable column mounting process are completed, by injecting ballast water into at least one of the
次に、図2(b)に示すように沈下した緊張係留前の緊張係留浮体5を緊張係留索7で、弛緩状態で海底係留部9と連結する。具体的には図3に示す緊張係留前の緊張係留浮体5の浮上コラム21、水没コラム23、25の底部に設けられた図示しないフックやリングに緊張係留索7の一端を結束し、海底係留部9に設けられた図示しないフックやリングに緊張係留索7の他端を結束する。この工程を連結工程ともいう。なお、ここでいう弛緩状態とは、緊張係留前の緊張係留浮体5の浮力により緊張係留索7に張力が生じていない状態を意味する。
沈下工程では図2(b)に示す鉛直方向距離D4が、緊張係留索7の長さD5よりも短くなる深さまで緊張係留前の緊張係留浮体5を沈下させている。そのため、連結工程直後の緊張係留索7は必然的に弛緩状態になる。
また、海底係留部9は連結工程が始まる前に予め海底103に設置しておく。
Next, as shown in FIG. 2(b), the tension
In the settling process, the tension
Further, the
次に、緊張係留前の緊張係留浮体5の図示しないバラストタンク又は着脱コラム43の少なくとも一方からバラスト水を排水して緊張係留浮体5を浮上させることで、図2(c)に示すように緊張係留浮体5を緊張係留状態にする。浮上させる鉛直方向高さは、図2(c)に示すように緊張係留浮体5と海底103の海底係留部9の鉛直方向距離が緊張係留索7の長さD5となる高さである。これにより、緊張係留索7が緊張係留浮体5の浮力で引っ張られて張力を生じ、緊張係留浮体5を緊張係留状態にする。この工程を緊張係留工程ともいう。
Next, by draining ballast water from at least one of the ballast tanks (not shown) of the tension
緊張係留工程完了後は、洋上風力発電設備1は緊張係留浮体5が緊張係留されることで係留地点に位置が保持されて安定するため、着脱コラム43を設けて復原性を確保する必要がなくなる。そこで緊張係留工程完了後は、図2(c)に示すように着脱コラム43を水没コラム23、25のコラム支持部45から取り外す。この工程を着脱コラム取り外し工程ともいう。
After the tension mooring process is completed, the tension
着脱コラム取り外し工程は、図2(c)に示すように着脱コラム43にバラスト水の注排水を行うことで着脱コラム43を中性浮力にしてから取り外す工程であるのが好ましい。
着脱コラム43を中性浮力にした後で着脱コラム43を取り外すことで、着脱コラム43に作用する浮力の方が重力より大きい場合に、取り外した瞬間に着脱コラム43が浮上して緊張係留浮体5や係留作業用の機器に衝突するのを防止できる。また重力の方が浮力より大きい場合と比べて取り外した着脱コラム43の移動に要する負荷を小さくできる。
The detachable column removing step is preferably a step of removing the
By removing the
着脱コラム取り外し工程で取り外した着脱コラム43は廃棄してもよいし、スクラップにして資源として回収してもよい。ただし、他の緊張係留浮体5の緊張係留に用いてもよい。具体的には、取り外した着脱コラム43を曳航するか、作業船やバージに搭載して曳航工程の前後の工程にある、緊張係留前の他の緊張係留浮体5の近傍まで移動させてから図2(d)の矢印Bに示すように、緊張係留前の他の緊張係留浮体5の水没コラム23、25に取り付ける。これにより、複数の緊張係留浮体5の緊張係留の際に着脱コラム43を複数の緊張係留浮体5で共有する。
このように、複数の緊張係留浮体5を特定の海域で近接させて係留する際は、1組の着脱コラム43を複数の緊張係留浮体5で共有してもよい。
The
Thus, when a plurality of tension
これにより、緊張係留浮体5毎に着脱コラム43を用意する場合と比べて、複数の緊張係留浮体5を緊張係留する際に使用する着脱コラム43の数を最小で1組まで減らすことができる。着脱コラム43の数を減らすことができれば、廃棄やスクラップに要する費用も削減できる。特に、洋上風力発電設備1は陸上と比べて安定して強い風が吹く海域に設置する必要があるが、このような海域はある程度の広さがあるため、1つの海域に洋上風力発電設備1を1基のみ設置するよりも、複数基を設置した方が発電量を多くできる。そのため、1組の着脱コラム43を複数の緊張係留浮体5で共有する際に着脱コラム43を1つの緊張係留浮体5から取り外して他の緊張係留浮体5に設置する際の移動距離も短くてよく、着脱コラム43を共有する効果が高い。
As a result, the number of
着脱コラム取り外し工程で取り外した着脱コラム43は、他の緊張係留浮体5の水没コラム23、25に取り付けるのではなく、洋上に浮揚させて、緊張係留浮体5の作業台として使用してもよい。作業台を必要とする緊張係留浮体5とは、着脱コラム43を取り外した緊張係留浮体5自身でもよいし、これから緊張係留作業を行う他の緊張係留浮体5でもよい。取り外した着脱コラム43を、これから緊張係留作業を行う他の緊張係留浮体5の作業台にする場合、図2(d)の矢印Cに示すように取り外した着脱コラム43を他の緊張係留浮体5の近傍に曳航するか、作業船やバージに搭載して移動させてから浮揚させる。その後、浮揚させた着脱コラム43を、緊張係留の際に緊張係留索7を仮置きする台や緊張係留索7を海底103に繰り出す設備を設置する台として用いる。
このように、緊張係留浮体5から取り外した着脱コラム43は、緊張係留浮体5の作業台として使用してもよい。
これにより、緊張係留浮体5から取り外した着脱コラム43を直ぐに廃棄やスクラップせずに洋上風力発電設備1の設置時の作業台として活用できる。また、他の緊張係留浮体5の緊張係留の際の作業台を別途用意する必要が無い。
なお、着脱コラム取り外し工程が終了した後の洋上風力発電設備1は発電を開始すればよい。
以上が第1の実施形態に係る洋上風力発電設備1を設置する手順の簡単な説明である。
The
Thus, the
As a result, the
Note that the offshore wind
The above is a brief description of the procedure for installing the offshore wind
このように第1の実施形態によれば、洋上風力発電設備1の緊張係留浮体5が1つの浮上コラム21と、浮上コラム21より上端が低い2つの水没コラム23、25を備え、水没コラム23、25は、着脱コラム43を支持するコラム支持部45を備える。
Thus, according to the first embodiment, the tension
この構成では、水没コラム23、25の上端の鉛直方向高さを浮上コラム21の上端21cよりも低くすることで緊張係留浮体5の重心を下げて安定性を確保する。更に緊張係留浮体5を緊張係留する前の状態では水没コラム23、25の上端に着脱コラム43を搭載して着脱コラム43の上端を水面101上に露出させることで、水没コラム23、25を水没させたままで緊張係留浮体5の復原性を確保する。緊張係留状態では水没コラム23、25を水没させた状態で着脱コラム43を取り外すことで、水没コラム23、25が水没して風・波浪による外力の影響を最小化し、波浪による緊張係留浮体5の浮力の変動を防ぎつつ、水没した部分で浮力を確保する。
また、水没コラム23、25の上端の鉛直方向高さを浮上コラム21の上端よりも低くすることで、水没コラム23、25を浮上コラム21よりも短くし、緊張係留浮体5の重量の増加を出来るだけ小さくして、製造費の増大を抑える。
そのため、緊張係留浮体5は、緊張係留される前の状態での安定性を確保でき、軽量で低コストにできる。
In this configuration, the vertical height of the upper ends of the submerged
In addition, by making the vertical height of the upper ends of the submerged
Therefore, the tension
次に、第2の実施形態に係る緊張係留浮体5aを備えた洋上風力発電設備1aの構造について、図7を参照して説明する。
第2の実施形態は第1の実施形態において、水没コラム97、99の上端が水面101上に露出する構造とし、かつ着脱コラム43を搭載しない構造としたものである。
なお、第2の実施形態において第1の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、主に第1の実施形態と異なる部分について説明する。
Next, the structure of the offshore wind
The second embodiment differs from the first embodiment in that the upper ends of the submerged
In the second embodiment, elements that perform the same functions as in the first embodiment are denoted by the same numbers, and mainly different parts from the first embodiment will be described.
図7に示すように第2の実施形態に係る洋上風力発電設備1aは緊張係留浮体5aを備える。緊張係留浮体5aは、緊張係留浮体5と同様に洋上に浮かび水面101上の部分で風力発電設備3を支持し、バラスト水を注排水可能で、海底103の係留設備である海底係留部9と緊張係留索7で連結された浮体である。緊張係留浮体5aは、浮体の浮力で緊張係留索7に張力が生じた緊張係留状態で保持される。また、緊張係留浮体5aはバラスト水の注排水で浮力を調整することで緊張係留索7の張力を調整して位置を保持する。
図7に示すように緊張係留浮体5aは、鉛直方向に延在する柱状であって、緊張係留された状態とされていない状態の両方で上端21cが水面101上に露出し、露出した上端21cに風力発電設備3が設置される浮上コラム21を備える。
緊張係留浮体5aは、水没コラム97、99も備える。
水没コラム97、99の構造は第1の実施形態の水没コラム23、25と同様であり、浮上コラム21に連結され、上端が浮上コラム21の上端21cよりも低い。ただし、緊張係留時に上端が水面101上に露出させる構造としている点で水没コラム23、25と異なる。なお、水没コラム97、99は曳航時や係留準備状態のように、緊張係留していない状態でも上端が水面101上に露出する。
As shown in FIG. 7, the offshore wind
As shown in FIG. 7, the tension
The tension
The submerged
緊張係留時に水没コラム97、99の上端が水面101上に露出する鉛直方向高さは、波浪が水没コラム97、99に打ち込まれた際に水没コラム97、99の全体が水没しない程度の高さであるのが好ましい。具体的には少なくとも洋上風力発電設備1を設置する海域の平均有義波高よりも高い必要があり、最大有義波高よりも高いことが望ましい。更に平均有義波高や最大有義波高に所望の安全率を乗じた高さとしてもよい。曳航中や係留準備状態のように緊張係留していない状態で水没コラム97、99の上端が水面101上に露出する鉛直方向高さも同様である。
また、水没コラム97、99は着脱コラム43を搭載しないので、第1の実施形態のコラム支持部45に相当する部材も設けられていない。
なお、水没コラム97、99の上端が水面101上に露出する点と、水没コラム97、99が着脱コラム43を搭載しない点以外は、緊張係留浮体5aの構造は第1の実施形態の緊張係留浮体5と同様である。例えば緊張係留浮体5aの浮上コラム21、ポンツーン29、31、32、ブレース33、35の構造は第1の実施形態の緊張係留浮体5と同様である。また、緊張係留浮体5aの緊張係留方法の手順も、着脱コラム43の着脱を行わないこと以外は第1の実施形態に係る緊張係留浮体5の緊張係留方法と同様である。
The vertical height at which the upper ends of the submerged
Further, since the submerged
Except for the fact that the upper ends of the submerged
この構成では浮上コラム21よりも水没コラム97、99の鉛直方向高さを低くして緊張係留浮体5の重心を下げつつ、水面101上に露出させることで、緊張係留しない場合でも緊張係留浮体5aの復原性を確保する。
また、水没コラム23、25の上端の鉛直方向高さを浮上コラム21の上端よりも低くすることで、水没コラム23、25を浮上コラム21よりも短くし、緊張係留浮体5の重量の増加を出来るだけ小さくして、製造費の増大を抑える。
In this configuration, the height of the submerged
In addition, by making the vertical height of the upper ends of the submerged
このように第2の実施形態によれば、洋上風力発電設備1の緊張係留浮体5が1つの浮上コラム21と、浮上コラム21より上端が低い2つの水没コラム97、99を備える。そのため、緊張係留浮体5aは、設置前の安定性を確保でき、軽量で低コストである。
Thus, according to the second embodiment, the tension
第1の実施形態と第2の実施形態のいずれを採用するかは、洋上風力発電設備1、1aを設置する海域の気象条件や設置の際の作業性を考慮して適宜選択すればよい。
例えば第1の実施形態では緊張係留状態で水面101上に露出して波浪の影響を受ける緊張係留浮体5の部分が浮上コラム21の上端21cとブレース33、35の一部のみである。そのため、第1の実施形態は、緊張係留浮体5に対して頻繁に波浪が打ち込まれる海域に洋上風力発電設備1を設置する場合に有利である。また、第1の実施形態では着脱コラム43の着脱作業に作業船が必要である。そのため、着脱作業を行うのに適し安価な使用料の作業船、例えば、船位定点保持機能と着脱コラム43の着脱器具をハンドリングできるクレーンをもつ比較的小型の作業船がある国や地域の沖合に洋上風力発電設備1を設置する場合に有利である。
一方で、第2の実施形態では着脱コラム43の着脱作業が不要であるため、洋上風力発電設備1aを係留地点に設置する際の作業性の点で有利である。また着脱コラム43の着脱作業が不要であるため、着脱作業を行うのに適し安価な使用料の作業船がない国や地域の沖合に洋上風量発電設備を設置する場合に有利である。
Which of the first embodiment and the second embodiment is adopted may be appropriately selected in consideration of the weather conditions of the sea area where the offshore wind
For example, in the first embodiment, only the upper ends 21c of the
On the other hand, the second embodiment does not require detachment work for the
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において各種変形例及び改良例に想到するのは当然のことであり、これらも本発明に含まれる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. A person skilled in the art will naturally conceive of various modifications and improvements within the scope of the technical idea of the present invention, and these are also included in the present invention.
1、1a :洋上風力発電設備
3 :風力発電設備
5、5a :緊張係留浮体
7 :緊張係留索
9 :海底係留部
11 :タワー
13 :ナセル
15 :ボス
17 :ブレード
21 :浮上コラム
21c :上端
22 :バラストタンク
23 :水没コラム
25 :水没コラム
29、31、32 :ポンツーン
33、35 :ブレース
43、43a、43b :着脱コラム
45 :コラム支持部
51 :支持部側フランジ
53 :貫通孔
55 :ボルト
57 :着脱コラム側フランジ
59 :ボルト挿通孔
61 :ナット
63 :床部
65 :ブルワーク
71 :係合部
73 :フック
74 :先端
75 :フック支持部
77 :回転軸
81 :スタッド支持部
83 :スタッド
84 :ピン
85 :ソケット
86 :穴
91、93 :座屈止めブレース
95 :ブレース
97、99 :水没コラム
101 :水面
103 :海底
1, 1a: offshore wind power generation equipment 3: wind
Claims (20)
鉛直方向に延在する柱状であって、上端が水面上に露出し、露出した上端に前記風力発電設備が設置される少なくとも1つの浮上コラムと、
前記浮上コラムに連結され緊張係留状態で全体が水没し鉛直方向に延在する柱状で上端が前記浮上コラムの上端より低く、更に、着脱可能な着脱コラムを上端に支持して前記着脱コラムの上面を水面上に露出させるコラム支持部を備える2つ以上の水没コラムと、
を備えることを特徴とする緊張係留浮体。 A floating body that floats on the ocean and supports a wind power generation facility on the surface of the water, is capable of pouring and discharging ballast water, and is connected to a seabed mooring section, which is a mooring facility on the seabed, by tension mooring ropes, and the buoyancy of the floating body is used as described above. A tension mooring floating body held in a tension mooring state in which tension is generated in tension mooring ropes,
at least one levitation column in the form of a column extending vertically, the upper end of which is exposed above the water surface, and the wind power generation equipment is installed on the exposed upper end;
It is connected to the levitation column and is completely submerged in water in a tension mooring state, and has a columnar shape extending in the vertical direction, the upper end of which is lower than the upper end of the levitation column. two or more submerged columns with column supports that expose the
A tension mooring floating body comprising:
前記浮上コラムと前記水没コラムは底面の鉛直方向高さが同じ位置にある請求項1~3のいずれか一項に記載の緊張係留浮体。 a pontoon that extends horizontally and is a member that connects the lower ends of the floating columns to the lower ends of the submerged columns and the lower ends of the submerged columns;
The tension mooring floating body according to any one of claims 1 to 3, wherein the floating column and the submerged column have bottom surfaces at the same vertical height.
平面視で1つの前記浮上コラムと2つの前記水没コラムを頂点とし、前記ポンツーンを辺とする正三角形の形状を有する請求項2に記載の緊張係留浮体。 a pontoon that extends horizontally and is a member that connects the lower ends of the floating columns to the lower ends of the submerged columns and the lower ends of the submerged columns;
3. The tension mooring floating body according to claim 2, having a shape of an equilateral triangle with one floating column and two submerged columns as vertices and sides of said pontoons in a plan view.
前記床部の上面の外周に立設され、前記床部との連結部、及び外周が水密構造のブルワークを備える、請求項10に記載の着脱コラム。 a watertight floor having a horizontal cross-section with a constant or variable length from said axis whose axial direction is oriented vertically to a point on the outer edge;
11. The detachable column according to claim 10, further comprising a bulwark erected on the outer periphery of the upper surface of the floor, and having a connection portion with the floor and a bulwark having a watertight outer periphery.
前記床部の上面の外周に立設され、前記床部との連結部及び外周が水密構造のブルワークを備える、請求項10に記載の着脱コラム。 a columnar floor of a watertight structure having a horizontal cross-section with a constant or variable length from the axis whose axial direction is oriented vertically to a point on the outer edge;
11. The detachable column according to claim 10, further comprising a bulwark erected on the outer periphery of the upper surface of the floor, and having a connection portion with the floor and a watertight outer periphery.
前記水没コラムと前記着脱コラムを剛に連結する構造である、請求項1~8のいずれか一項に記載の緊張係留浮体。 The column support portion
The tension mooring floating body according to any one of claims 1 to 8, wherein the structure rigidly connects the submerged column and the detachable column.
海底に設置された係留設備である海底係留部と、
前記海底係留部と前記緊張係留浮体を、前記緊張係留浮体の浮力で張力が生じた緊張係留状態で連結する緊張係留索と、
前記緊張係留浮体の水面上に露出した部分に支持され、風力を電力に変換する風力発電設備と、
を備える洋上風力発電設備。 A tension mooring floating body according to any one of claims 1 to 8 and 14;
A seabed mooring section, which is a mooring facility installed on the seabed,
a tension mooring line that connects the seabed mooring section and the tension mooring floating body in a tension mooring state in which tension is generated by the buoyancy of the tension mooring floating body;
a wind power generation facility that is supported by the portion exposed above the water surface of the tension mooring floating body and that converts wind power into electric power;
An offshore wind power generation facility with
緊張係留前の緊張係留浮体を係留地点まで洋上を曳航する曳航工程と、
前記曳航工程の前後に実施され、前記着脱コラムを上端が水面上に露出するように、前記水没コラムに取り付ける着脱コラム取付工程と、
前記着脱コラム取付工程後に実施され、緊張係留前の前記緊張係留浮体又は前記着脱コラムの少なくとも一方にバラスト水を注水することで前記着脱コラムの上端が水面上に露出した状態で緊張係留前の前記緊張係留浮体を沈下させる沈下工程と、
沈下した緊張係留前の前記緊張係留浮体を前記緊張係留索で、弛緩状態で前記海底係留部と連結する連結工程と、
緊張係留前の前記緊張係留浮体又は前記着脱コラムの少なくとも一方からバラスト水を排水して前記緊張係留浮体を浮上させ、前記緊張係留索に張力を生じさせることで緊張係留状態にする緊張係留工程と、
前記緊張係留工程完了後に前記着脱コラムを前記水没コラムの前記コラム支持部から取り外す着脱コラム取り外し工程と、
を実施することを特徴とする、緊張係留浮体の緊張係留方法。 A tension mooring method for a tension mooring floating body according to any one of claims 1 to 8 and 14,
A towing process of towing the tension moored floating body before tension mooring to the mooring point over the sea;
a detachable column attaching step, which is performed before and after the towing step and attaches the detachable column to the submerged column so that the top end of the column is exposed above the water surface;
It is carried out after the detachable column mounting step, and by injecting ballast water into at least one of the tension mooring floating body and the detachable column before tension mooring, the upper end of the detachable column is exposed above the water surface. a subsidence step of submerging the tension mooring floating body;
a connecting step of connecting the tension mooring floating body that has sunk before tension mooring to the seabed mooring section in a relaxed state with the tension mooring rope;
a tension mooring step in which ballast water is discharged from at least one of the tension mooring floating body and the detachable column before tension mooring, the tension mooring floating body is floated, and the tension mooring rope is tensioned to bring the tension mooring state into a tension mooring state; ,
a detachable column removing step of removing the detachable column from the column support portion of the submerged column after the completion of the tension mooring step;
A tension mooring method for a tension mooring floating body, characterized by:
前記着脱コラムにバラスト水の注排水を行うことで前記着脱コラムを中性浮力にしてから取り外す工程である、請求項16に記載の緊張係留浮体の緊張係留方法。 The detachable column removing step includes:
17. The tension mooring method for a tension mooring floating body according to claim 16, wherein the tension mooring method for a tension mooring floating body according to claim 16, comprises a step of detaching the detachable column after setting the detachable column to neutral buoyancy by pouring ballast water into and draining the detachable column.
鉛直方向に延在する柱状であって、上端が水面上に露出し、露出した上端に前記風力発電設備が設置される1つの浮上コラムと、
前記浮上コラムに連結され上端が水面上に露出し、鉛直方向に延在する柱状で、上端が前記浮上コラムの上端よりも低い位置にある2つの水没コラムと、
を備え、
バラスト水の注排水で浮力を調整することで張力を調整するように構成されたことを特徴とする緊張係留浮体。 A floating body that floats on the ocean and supports a wind power generation facility on the surface of the water, is capable of pouring and discharging ballast water, and is connected to a seabed mooring section, which is a mooring facility on the seabed, by tension mooring ropes, and the buoyancy of the floating body is used as described above. A tension mooring floating body held in a tension mooring state in which tension is generated in tension mooring ropes,
one levitation column, which has a columnar shape extending in a vertical direction, the upper end of which is exposed above the water surface, and the wind power generation equipment is installed on the exposed upper end;
two submerged columns that are connected to the floating columns and that have upper ends exposed above the water surface and vertically extending columnar shapes, the upper ends of which are lower than the upper ends of the floating columns;
with
A tension mooring floating body characterized by being constructed so as to adjust tension by adjusting buoyancy by filling and discharging ballast water.
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JP2022027552A JP2023124020A (en) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | Taut mooring floating body, floating structure for mooring preparation, attachment/detachment column, ocean wind power generation facility, and taut mooring method for taut mooring floating body |
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