JP2023527941A - 取り外し可能な係留システム - Google Patents

Abstract

洋上半潜水型浮体式構造物用の取り外し可能な係留システム。取り外し可能なブイは、係留チェーンとブイの間にブイチェーンを備えるいくつかの係留索を有する。係留チェーンおよびブイチェーンは、３方係留コネクターを介して連結され、第３の連結部は、係留コネクターを構造物の係留点に引っ張るように構成される。第１の構成では、ブイは取り外され、浅い深さで回収のために引き込まれる係留チェーンを支える。第２の構成では、係留索は係留コネクターを介して引き込まれ、それによりブイチェーンがブイと係留点との間のカテナリーとして残されている状態で構造物を多点係留する。【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、洋上半潜水型浮体式構造物用係留システムに関し、特に限定されないが、浮体式洋上風力タービン用の取り外し可能な係留システムに関する。

風力発電は、認識され、頻繁に使用される再生可能エネルギー源である。より高い風力エネルギー収率を得ることができ、陸上にあるものに比べて空間的な制約が少ないため、現在、風力タービン用の沖合の場所が求められている。最初の洋上風力タービンは、海底に埋められたモノパイル式基礎の上に形成された。ジャケットは、一般的に４つの杭の上に置かれた鋼鉄のグリッド構造のように構築された基礎であり、それらはより深い深さおよび特定のタイプの地下での基礎のサイズに関してより堅牢であるため、その使用が開発された。より深い水域を利用可能にし、ジャケットと比較して建設コストを削減するために、浮体式洋上風力タービン（ＦＯＷＴ）が現在使用されている。

ＦＯＷＴは、耐用年数の中で多くの時点で取り外される必要があると予想される。これは特に、タービンのサイズと高さが増大し、ナセルレベルでの動きが大きくなり、洋上での大規模な修理が複雑になったためである。これは、海底に固定されるジャッキアップクレーン船にとって多くの場合水深が深すぎるため、さらに厄介であり、したがって、浮体式クレーン船を使用する必要がある。クレーン船のクレーン先端の動きは、ジャッキアップクレーン船よりもはるかに大きい。タービンがジャケットに取り付けられている場合、ジャケットが海底に係留され固定されているため、このような動きは非常に少なくなるか無視され得る。

図１ａから１ｃは、多点係留の多柱半潜水型ＦＯＷＴの典型的な配置の先行技術を示す。図１ａは、海底のアンカーに連結する係留索２０ａに連結する半潜水型４を示す。このような多点係留では、各係留索が設備の各隅に個別に連結され、固定された方向に維持される。分かりやすくするために、３つの係留索のみが例示されているが、通常、設計には最大６～９つの係留索が必要になる場合がある。ダイナミック電力ケーブルライザー１０は、浮子１２を利用したレイジーウェーブ形状で例示されている。図１ｂは、立面図での配置を示す。

詳細図１ｃは、柱のトップ部からウインチ１３を使用して、シーブ１４の周りを迂回し、半潜水型の雌型連結装置１５を介して係留索を引き込むための典型的な配置である。ウインチは、係留コネクター１６の端部に連結され、完全に係合したときにウインチワイヤが取り外される。

従来技術として利用可能な係留コネクターには、様々な種類がある。したがって、表示されているデザインは説明のためだけである。

この配置は、半潜水型だけでなく、他の様々な係留浮体式構造物および船でも典型的である。

これらの配置の欠点は、これらは典型的には３～９つの係留索に加えて典型的には２つのダイナミック電力ケーブルを有するため、洋上のＦＯＷＴを取り外して再連結するのに時間および費用がかかる作業であるということである。係留索と電力ケーブルシステムとの連結には、個別に各索の端部の位置を特定し、測量し、持ち上げ、ＦＯＷＴに連結する必要がある。この間、ＦＯＷＴは曳航船によって適切な位置に保持されなければならない。連結は、特に深海の場合、またはその地域がプラットフォーム、船舶、もしくはその他の浮体式構造物とそれらの係留具で混雑している場合、長くて困難なプロセスになる可能性がある。ダイナミック電力ケーブルの引き込みは、係留連結の完了後に実行され、ケーブルの連結自体は、損傷のリスクを伴って長時間になる可能性がある。

他の浮遊船舶、例えば船は、係留索がスイベルを介して船が回転する中心点に来る一点係留（ＳＰＭ）であるタレット係留システムを使用する。タレット係留システムは、通常、船がウェザーベーニングするまたは風上に向くことにより、係留システムの負荷を軽減できる過酷な環境で使用される。米国特許出願公開第２００７／０２６４８８９号は、船舶の一点係留（ＳＰＭ）を提供する取り外し可能な水中タレットブイを開示している。ブイには、船舶の幅よりもかなり小さく、船舶の長さよりもはるかに小さい半径上に係留連結点があり、ブイは引き込まれ、船舶に固定される。タレットは、風、波、潮流に反応するスイベルによって船舶がタレットの周りでウェザーベーニングした状態で、静止している。

国際公開第２０１６０６９６３６号は、ＦＯＷＴ用の取り外し可能なブイシステムを開示している。このシステムでは、電力ケーブルはブイによって支えられ、係留索はブイから分離され、各柱に個別に、標準的な多点係留配置で連結される。この配置の欠点は、電力ケーブルが取り外し可能なブイを取り外した場合、それを所定の位置で保持しなければならないが、ブイの動きによる損傷を受けないようにしなくてはならないことである。さらに、ブイはケーブルの重量のために深海で非常に大きくなり、海洋作業に制限を与える可能性がある。

半潜水型浮体式構造物の各コーナーは５０ｍ～１５０ｍ離れている場合があるため、このような大きな寸法の水中タレットブイを使用することは実際的ではない。現在の取り外し可能なタレットブイの設計は、半潜水型の１点にのみ連結するため、非対称構造物は、この点を中心に回転する可能性が高く、係留具とケーブルとが互いにねじれ、もしスイベルが組み込まれていないのならば、これによりコストと複雑さが非常に増加する。スイベルが組み込まれている場合、半潜水型は、タービンナセルに配置されたスイベルと干渉しながらウェザーベーニングし、ブレードを最適な方向に向けることになる。

したがって、本発明の目的は、従来技術の１つまたは複数の欠点を除去または軽減する、洋上半潜水型浮体式構造物用の取り外し可能な係留システムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、洋上半潜水型浮体式構造物用の取り外し可能な係留システムが提供され、該係留システムは、
構造物に連結し、および前記構造物から取り外す手段を含むブイと、
複数の係留索であって、
各係留索は係留チェーンを備え、係留チェーンが海底のアンカーに連結される第１の端部を有し、
また少なくとも１つの係留索はブイチェーンを備え、ブイチェーンの第１の端部は係留コネクターを介して係留チェーンの第２の端部に連結され、ブイチェーンの第２の端部はブイに連結される、複数の係留索と、を備え、
使用中、第１の構成では、ブイが構造物から取り外され、ブイチェーンが係留チェーンを支え、係留コネクターが海底に接触するのを防止し、
第２の構成では、ブイが構造物に連結し、係留チェーンが係留コネクターを介して構造物の係留点に引き込まれ、係留チェーンに張力がかかり、それによりブイチェーンがカテナリー状態で構造物を多点係留する。

このように、係留チェーンは、多点係留の場合と同じパターンで構造物の周りの係留点から配置されることができ、またそれぞれが取り外し可能なブイにも取り付けられているため、浅い水深から引き込むだけでよいという利点がある。用語チェーンが使用されているが、これは、ワイヤ、ケーブル、もしくはロープの要素、または標準的な係留索の一部を構成する任意の要素を意味することができることを理解されたい。

取り外し可能なブイを構造物に連結するおよびから取り外す手段は、スイベルなしが好ましい。このように、係留システムは、構造物がウェザーベーニングするのを妨げ、他のタレットブイシステムよりも安価である。

第２の構成では、ブイの係留張力は、ブイの片側のみから加えられることが好ましい。ブイチェーンが存在する場合、代わりに係留点に張力がかかるので、その係留索からブイに張力がかからない。一実施形態では、全ての係留索はブイチェーンを備える。このように、ブイには係留張力がかからない。

係留具の第２の端部が直接ブイに連結される少なくとも１つの係留索が存在し、この係留索がブイに係留張力をかける。ブイにはこのような係留索が１つだけあることが好ましい。あるいは、複数のこのような係留索があってもよいが、それらは全てブイの片側だけに連結される。このようにして、係留張力が第１の方向からブイに加えられる。複数のこのような係留索は、ブイの側面に配置され、１８０度未満の円弧にわたって係留張力を加えられることができる。より好ましくは、円弧は１３０度以下である。円弧は９０度以下でもよい。円弧は４５度以下でもよい。係留チェーンのみからなる２つの係留索があることが好ましい。周囲からの力は、ブイの片側のみの係留具を介してブイに作用する。

係留コネクターは、係留チェーンへの第１の連結部、ブイチェーンへの第２の連結部、および構造物上の係留点へ連結するための第３の連結部を備える３方コネクターであることが好ましい。

一実施形態では、第３の連結部には、ウインチまたは他の同様の引き込み装置に連結するための嵌合コネクターが設けられている。このように、第３の連結部は、第２の構成で係留索を連結して引き込むための従来技術の装置に関するものである。第３の連結部用の係留チェーンおよびコネクターは、第２の連結部が第１および第３の連結部に対して垂直である状態で、一列に並んでいてもよい。あるいは、各連結部は回転するので、嵌合コネクターは各連結部に加えられる張力に応じて位置を取ることになる。このようにして、係留索は公知の装置によって引き込まれることができる。

ブイチェーンも備える少なくとも１つの係留索は、第２の係留チェーンをさらに備え、第２の係留チェーンは、海底のアンカーに連結する第１の端部と、係留コネクターに連結する第２の端部と、を有する。さらに、ブイチェーンも備える少なくとも１つの係留索は、第３の係留チェーンをさらに備え、第３の係留チェーンは、海底のアンカーに連結する第１の端部と、係留コネクターに連結する第２の端部と、を有する。このように、単一のブイチェーンおよび係留コネクターを使用して、複数の係留チェーンを係留点に引き込むことができる。係留コネクターは、それぞれ４方向または５方向コネクターである可能性があることを理解されるであろう。

２つ以上の係留チェーンを海底の単一のアンカーに連結することができる。このように、単一のアンカーからの係留索を構造物上の異なる係留点に配置することができる。

ブイは、使用時に、第１および第２の構成の両方で完全に水中にあってもよい。ブイは、構造物の底面に連結されてもよい。底面はキールであってもよい。このように、ブイは、構造物の下に配置され、任意の柱の基部または構造物の中心点に連結するプラグと見なされ得る。ブイの寸法は、構造物よりもはるかに小さくなる。あるいは、ブイは、使用時に、第１および第２の構成の両方で一部水中にあってもよい。ブイは、構造物の側面に固定されてもよい。ブイは、構造物の柱に固定されてもよい。単一柱のスパー型浮体式構造物は、ブイを側面に固定するのに特に適している。このように、ブイは、取り外された場合に常に水面を突き抜け、係留のために構造物を浮かせた場合に簡単に識別されることができる。水中でのブイの位置は、重量および海の深さから計算される係留索の長さによって、またはブイのバラストによって制御されることができる。

ブイチェーンは、係留チェーンよりも軽量であることが好ましい。ブイチェーンには、構造物が係留された場合に張力がかからないように、より軽いゲージのチェーンが選択されることができる。

ブイはまた、ケーブルの連結部を備えることが好ましい。ケーブルは、電力または通信信号の伝送に使用されることができる。ブイはまた、ライザーの連結部を備える場合がある。柔軟なライザーは、流体またはガスの輸送に使用されることができる。このようにして、電力ケーブルおよび／またはライザーを、構造物の内部またはトップサイド設備の内部に連結できる。より好ましくは、マニホールドがブイに設けられる。このようにして、ブイ取り外された場合、２つ以上のライザー間の連続性が実現され得る。これは、浮体式洋上風力用途に特に有利であり、そうでなければ、ケーブルの端が海底に離れて敷設される場合、電気回路が切断される。

浮体式半潜水型構造物は、多柱浮体式半潜水型構造物であることが好ましい。このように、係留点を各柱に配置することができるが、代わりに１つの柱にブイを連結することができる。しかし、大きな寸法の任意の浮体式構造物、例えば船舶、ボート、パージ船、またはスパーは、ウェザーベーニングを引き起こすと考えてもよい。また、浮体式半潜水型構造物は風力タービンを支えることが好ましい。

浮体式半潜水型構造物に複数のブイを取り付けることができ、ブイ同士を連結するブイチェーンがある。このように、ブイは、構造物の全体のケーブル／ダイナミックライザーが必要な任意の場所に配置され、ブイは第１の構成の場合に相対位置を維持する。

本発明の第２の態様によれば、洋上半潜水型浮体式構造物を係留する方法が提供され、方法は、
（ａ）第１の態様による取り外し可能な係留システムを提供する工程と、
（ｂ）構造物にブイを連結する工程と、
（ｃ）係留コネクターを構造物上の係留点に引き込み、ブイチェーンも備える係留索のそれぞれの係留チェーンに張力をかける工程と、
（ｄ）それにより、構造物の周囲で多点係留する工程と、
を含む。

方法は、ブイを完全に、または部分的に水没させることを含むことができる。工程（ｂ）で、ブイは、構造物の底面に連結されるか、または構造物の側面に固定される。

方法は、取り外し可能な係留システムを洋上半潜水型浮体式構造物から取り外す別の工程を含むことができる。取り外す工程は、ウインチまたは先行技術で公知の他の方法を使用して係留索およびブイを下降させることにより、制御された方法で取り外し可能な係留システムを解放する工程を含むことができる。あるいは、取り外す工程は、係留コネクターおよびブイが重力下で平衡深度まで落下する緊急解放方法によって、取り外し可能な係留システムを解放する工程を含んでもよい。これには、係留システムを迅速に取り外すことができるが、係留具、ブイ、およびケーブルが、効率的な再連結の準備が整った安全な構成のままであるという大きな利点がある。

以下の説明において、図面は必ずしも縮尺どおりではない。本発明のいくつかの特徴は、縮尺を誇張して、またはわずかに概略的に示す場合があり、従来の要素の一部の詳細は、明確かつ簡潔にするために示されない場合がある。以下で説明する実施形態の様々な教示および特徴は、所望の結果を生み出すために、別々に、または任意の好適な組み合わせで用いられることができることが十分に認識されるべきである。

したがって、図面および説明は、本質的に例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。さらに、本明細書で使用される用語および表現は、単に説明目的で使用されており、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

ここで、単なる例として、図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。

図１ａ、１ｂおよび１ｃは、従来技術による洋上半潜水型浮体式構造物のための係留システムである。 同上。 同上。 図２ａ、２ｂおよび２ｃは、本発明の一実施形態による第２の構成で示される洋上半潜水型浮体式構造物用の係留システムである。 同上。 同上。 図３ａ、３ｂおよび３ｃは、本発明の一実施形態による第１の構成で示される図２ａ、２ｂおよび２ｃの係留システムである。 同上。 同上。 図４ａ～４ｆは、図２ａ～２ｃの係留システムを第１の構成から第２の構成に連結する工程である。 図５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄは、図２ａ、２ｂおよび２ｃの係留システムにおけるブイである。 同上。 同上。 同上。 図６ａおよび６ｂは、本発明の別の実施形態による第２の構成で示される洋上半潜水型浮体式構造物用の係留システムである。 同上。 図７ａ～ｅは、本発明の実施形態による係留システムの別の実施形態である。 同上。 同上。 同上。 同上。 図８ａ、８ｂおよび８ｃは、本発明の実施形態による係留システムのさらに別の実施形態である。 同上。 同上。 図９ａおよび９ｂは、本発明の一実施形態による係留システムのさらに別の実施形態である。 同上。 図１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、本発明の一実施形態による、構造物の側面にブイが連結する単一柱の半潜水型構造物である。 同上。 同上。 図１１ａおよび１１ｂは、本発明の一実施形態による洋上半潜水型バージ型浮体式構造物用の係留システムである。 同上。

最初に図２ａ～図２ｃを参照すると、参照番号１１で大まかに表示される、洋上半潜水型浮体式構造物４に連結する係留システムが示され、システム１１は、本発明の一実施形態によるブイチェーン２２ｂ、ｃを備える、ブイ２４および係留索２０ａ～ｃを備える。

図２では、洋上半潜水型浮体式構造物４は、喫水線２を破断して海に浮かんでいる３柱半潜水型である。３柱半潜水型が示されているが、洋上半潜水型浮体式構造物は、風力タービン６を支える任意の浮体構造物であることができる。図１ａ～ｃの従来技術に示すように、典型的には多柱半潜水型が選択される。ブイ２４は、半潜水型４の外柱の底面またはキールに連結され、係留索２０ａ～ｃは、ブイ２４を介して半潜水型４に連結される。

図２ａは、同じサイズのタービン６、半潜水型４および係留索２０ａ～２０ｃを備える、図１ａ～ｃの従来技術と同様の配置を示す。平面図では、ブイチェーン２２ｂおよび２２ｃと呼ばれる、半潜水型４の下にある追加の係留索または「ブイライン」を除けば、明らかな違いはほとんどない。係留索２０ａは、第１の端部が海底２１に固定され、第２の端部がブイ２４に連結される係留チェーンである。係留索２０ａは、当技術分野で公知の通りであり、係留チェーンと呼ばれるが、係留システムで固定するために使用されるチェーン、ワイヤ、ロープ、または他の同様の索であってもよい。係留索２０ｂ、ｃも、また第１の端部で海底２１に固定されている係留チェーンである。それらは第２の端部で係留コネクター１８に連結され、続いて係留コネクター１８はブイチェーン２２ｂ、ｃに連結される。再び、係留チェーンまたはブイチェーンと呼ばれるが、これらは係留システムに固定するために使用されるチェーン、ケーブル、ワイヤ、ロープ、または他の同様の索であってもよい。ブイチェーン２２ｂ、ｃの他端部は、ブイ２４に連結される。係留コネクター１８は、係留チェーン２０ｂ、ｃおよびブイチェーン２２ｂ、ｃに連結されることに加えて、柱のトップ部からウインチ１３を使用して、係留点２５ｂ、ｃにおいてシーブ１４の周りを迂回し、半潜水型４上の雌型接続装置１５を介して、係留索を引き込むための従来技術と同様の連結部を有する３方向コネクターである。

図２ｂは同じ配置の立面図を示し、係留索２０ａが取り外し可能なブイ２４に連結され、ブイ２４は１つの柱の半潜水型のキールに連結される。係留索２０ｂおよび２０ｃは、係留点２５ｂ、ｃで半潜水型に連結される。しかし、別のブイライン２２ｂは、ブイから主係留索用の半潜水型の連結点または係留点２５ｂ、ｃまで延びていることが示されている。

詳細図２ｃは、係留コネクター１８が、「ブイライン」またはブイチェーン２２ｂ、ｃのための連結部を有する異なる設計であることを示している。ウインチ、シーブ、および雌型コネクターの引き込み装置は、コネクター１８が構造物上の係留点でレセプターと嵌合することと本質的に変わらない。係留チェーン２０は、コネクター装置１５／１８を介して半潜水型にかかる周囲からの負荷を受け、ブイチェーン２２ｂ、ｃは、弛んだカテナリー構成でブイ２４にぶら下がる。この図では、ブイチェーンは使用中に大きな周囲からの負荷を受けないため、係留チェーンよりも小さく示されている。

ブイ２４は、容易に、半潜水型船体に連結され得／半潜水型船体から取り外し（連結解除）ができ、係留具２０および電力ケーブル１０をより深く水中で支えるが、半潜水型４の方向を制御することにより、スイベルの必要性を回避する。さらに、ブイが構造物のキール内に引き込まれる際、ブイのトップの高さが水面より上にある場合、または内部構成機器を水密にすることができる場合、電力ケーブルは、ダイナミック電力ケーブルを取り扱うことなく構造物の電気システムに接続することができ、これは、コスト削減とともに安全性を大幅に向上させる。

構造物４に連結されると、ブイ２４は、制限された円弧の方向から、一般的にその円弧内に連結する係留索２０ｂ、ｃのみから、係留負荷を伝達する。したがって、ブイ２４は、海底２１に直接連結する係留索２０ａである一方向からのみ係留張力を受ける。係留チェーン２０ｂ、ｃが係留コネクター１８を介して構造物４上の係留点２５ｂ、ｃに引き込まれる場合、冗長なブイチェーン２２ｂ、ｃを有する構造物４はライン２０ｂ、ｃ上の係留負荷を直接的に受ける。係留チェーン２０ｂ、ｃを引き込み、係留索２０ａ～ｃを引っ張ると、半潜水型４は、図１ａ～ｃの従来技術と同じ多点係留配置で係留される。

係留チェーン２０ｂ、ｃおよびブイチェーン２２ｂ、ｃは、各区間の間に連結部を有する連続するラインであり、それ自体が係留点２５ｂ、ｃで半潜水型４に連結する。

図３は、半潜水型４の到着前または出発後の、水中状態にある、現在取り外されたブイ２４の配置を示す。取り外されているブイ２４は、係留システム１１の第１の構成と見なすことができ、図２ａ～ｃに示すような構造物４に連結するブイ２４は、第２の構成と見なすことができる。

図３ａは、ブイ２４および係留索２０ａ～２０ｃを有する、取り外された状態である第１の構成における配置を平面図で示す。係留索２０ｂおよび２０ｃは、「ブイライン」、すなわちブイチェーン２２ｂおよび２２ｃならびに係留コネクター１８ｂおよび１８ｃを介してブイに連結される。

図３ｂは、通過する船のキールを避けるためにブイ２４が水中に深く下降されていることを示す配置の立面図である。係留索２０ｂは、ブイライン２２ｂと同様のカテナリーであり、したがって、係留索および電力ケーブルのいずれも海底２１まで下降させる必要がなく、配置は水中で安定している。

詳細図３ｃは、取り外されている状態にあり、係留カテナリーに連結する向きから約９０度回転しているコネクター１８を示す。係留チェーン２０ｂ、ｃおよびブイチェーン２０ｂ、ｃの係留コネクター１８への連結部をピボット連結にすることにより、それぞれが他方に対して回転できるようになり、係留コネクター１８は回転して連結部間の角度を変えることができる。ブイチェーン２２は、係留索２０の重量と、取り外し可能なブイ２４に対する海中の周囲からの力しか受けないので、より小さい寸法で示されている。ブイチェーンのサイズを小さくすることで、取り外し可能なブイ２４に必要な浮力も減少し、コストがさらに削減される。

したがって、ブイ２４は、取り外されている場合、ブイ２０ａに直接連結されているか、または半潜水型４が完全に連結されている場合に冗長になる短い「ブイ」チェーン２２ｂ、ｃを介して支えられているか、のいずれかで、全ての係留索２０ａ～ｃで支えられることができる。

半潜水型から取り外された場合に係留索のカテナリーに余分な長さの「ブイチェーン」を導入することにより、係留索と電力ケーブルを水中に保持するために必要な浮力は、プレテンションが低いために減少する。

ここで、ブイ２４が半潜水型４に引き込まれ、各係留索２０ｂ、ｃが構造物に連結されて恒久的に係留された状態を達成する典型的な手順を示す図面の図４ａ～ｆを参照する。図４ａ～ｆは、ブイ２４および係留索２０ａ～ｃを半潜水型４に連結する方法を示す。分かりやすくするために、ダイナミックライザー１０を図示せず、２つの係留索のみを概略図に示しているが、係留索が３つ以上、例えば、３、６、８、９、１２、１５、または１６本ある場合は、一般的に同じ方法が使用されることになる。

図４ａは、半潜水型４の下のブイ２４を示しており、柱のうちの１つにウインチ３４を有し、ウインチワイヤは柱を通り抜け、キールの下でブイ２４に連結する。係留索２０ａは、海底アンカーおよびブイに連結する。係留索２０ｂは、係留コネクター１８ｂを介して海底アンカーおよびブイチェーン２２ｂに連結される。ブイチェーン２２ｂはブイ２４に連結される。連結作業を支援するために、支援の遠隔作業機（ＲＯＶ）３２を備える支援船３０が近くに配置される。

図４ｂは、半潜水型４に引き込まれたブイ２４を示す。ここで、係留索２０ａは、わずかに高い張力下にあり、ブイ２４を介して半潜水型４に連結される。

図４ｃは、半潜水型への係留具の引き込みを可能にするために再配置されたウインチ３４を示す。ウインチワイヤ３６を、ウインチから係留コネクター１８ｂの近くまで下降させる。支援船３０からのＲＯＶ３２を使用して、ウインチワイヤを係留コネクター１８ｂに連結し、半潜水型４への引き込みが可能になる。

図４ｄは、ウインチワイヤ３６が係留コネクター１８ｂに連結され、半潜水型４への引き込みを開始したことを示す。ウインチワイヤ３６が引き込まれると、係留索２０ｂの張力が増加し、ブイチェーン２２ｂの張力が減少する。このとき、係留コネクター１８ｂの角度はより垂直になる。つまり、図３ｃに示す位置から図２ｃに示す位置に移動する。

図４ｅは、最終位置に近づいている係留コネクター１８ｂを示す。この時点で、係留索２０ｂと、ブイチェーン２２ｂが弛んでぶら下がっている引き込みウインチワイヤ３６に最も張力がかかる。このとき、係留コネクター１８ａの角度は、垂直を過ぎて、その最終連結角度に近づいている。この配置の重要な特徴の１つは、係留コネクター１８ｂの角度を比較的容易に牽引のラインに向けることができ、ウインチラインの海中の連結を容易にするだけでなく、連結を支援するためにアンカーハンドリング船を強い力で推進させる必要がなくなる。これにより、高張力および船の位置への依存が大幅に減少し、リスクと作業において消費される燃料の削減に大きな利点がある。

図４ｆは、係留コネクター１８ｂが半潜水型に引き込まれ、係留点２５ｂで係合され、引き込みウインチワイヤの取り外しの準備ができていることを示す。ここで、ウインチワイヤおよびウインチを他の係留索に移動し、連結させることができる係留索の連結が完了すると、ブイのトップ部から最終的な場所まで構造物内の短い距離でダイナミックライザーを引き込むか、またはそれ以上引き込むことなく搭載システムに連結することができ、その結果、係留具とライザーの連結が完了する。

本発明のシステムおよび方法は、有利なことに、係留索およびライザーを代わりに浅い水深から引き込むことができることを示す。したがって、引き込み作業は比較的短時間で済み、係留索のねじれ、航行の制限、他の海底インフラからのクリアランスの維持などの付随するリスクを伴う、時間のかかるプロセスとなる可能性がある海底から引き上げの必要がない。したがって、必要なウインチのサイズとワイヤの長さははるかに小さくなる。

荷重の移動は、海底から各係留索を引き上げるよりも、より緩やかで制御可能である。全ての係留索はすでに張力がかかっており、ねじれがなく、最終的な方位角で広がり、および海底から離れているため、船舶は、作業の船首の方向においてより大きな自由度で引き込みを実行できる。通常、船尾が引き込み位置でなくてはならない。

係留連結の完了後、すでにブイに連結しているケーブルまたはライザーを内部およびトップ面の設備に連結することができる。ケーブルは電力、通信信号等を伝送でき、ライザーは流体、ガス、またはその他のケーブルを移動させることができる。

係留システム１１は、配置が第２の構成（図２ａ～２ｃを参照）から第１の構成（図３ａ～３ｃを参照）に戻るように取り外し（連結解除）可能であることが理解されるであろう。この取り外しは、当業者に公知の方法でウインチを制御して解放することによって達成されることができる。しかし、本発明では、ケーブル／ライザーおよび係留具をそれらのコネクターから遠隔解放することにより、係留システム１１を緊急／超迅速取り外しシステムにする機会がある。係留索とブイとが突然解放されると、それらは重力下で水中の平衡位置に落下し、機械的な下降装置なしで第１の構成の配置になる。

船舶の移動が最小限になり、および海底への／からの長い係留索の取り扱いを最小限またはまったく行わないため、連結および取り外し作業は大幅に短縮され、より安全になり、その結果ＦＯＷＴの連結および切リ離しのリスクとコストが削減される。

ここで図５ａ～ｄを参照すると、半潜水型のキールから取り外された場合の係留索およびダイナミックライザー／電力ケーブルの構成を示す、取り外し可能なブイの一実施形態が示されている。

図５ａは、６つの係留索を有する取り外し可能なブイを上から示しており、隣接するブイチェーン２２ｃ～ｆ間でどのようにクリアランスが典型的に達成されるかを示している。ブイ２４は、短く切られた円錐体の円形である。ブイ２４は、より重い係留索２０ａおよび２０ｂに追加の浮力を与えるために、約１２０度の円弧にわたってより大きな直径の別の浮力を有し、係留チェーンのみを備え、さらにブイチェーン２２ｃおよび２２ｆのための取り付け点を与える。係留索２０ａおよび２０ｂの係留チェーンは、ブイ構造物に直接連結される。２２ｃと２２ｄのブイチェーンは、２２ｅと２２ｆとともに、衝突のリスクを最小限に抑えるためにさらに離間している。

図５ｂはブイを斜視図で示しており、ダイナミックライザー１０は、ブイ２４の底面に入り、湾曲を制御するための曲げ補強具２８を備え、ブイ２４を通り抜けて上方部分に達し、そこでそれらはＩチューブ２６のトップで吊るされることができる。図５ｃは、ブイ２４、ダイナミックライザー１０、ならびに係留索２０ａ、ｂおよびブイチェーン２２ｃ～２２ｆを下から示している。

図５ｄは、２つのライザー１０ａ、ｂが、２つのＩ管２６ａ、ｂに入り、マニホールド装置１７内で第３のライザー１０ｃと１つに連結する状態で連結するブイの断面を示す。第３のライザー１０ｃとブイ２４との間の連結は、コネクター１９を介して行われ、コネクター１９は通常、ブイが水中に降下された場合にライザー１０ｃを保護する防水シールであると期待される。したがって、ライザー１０ａ、ｂ内の電力ケーブルまたは流体ケーブルは連続性を有し、配置中または取り外し中の破損を回避する。２つのライザー１０ａ、ｂが示されているが、マニホールド１７を介した同様の連結が、様々なライザーおよび電力ケーブルまたは流体ケーブルに関して行われることができることが理解されるであろう。

図６は、ブイ２４が半潜水型５の中央の柱の底面またはキールに連結され、係留索２０ａ～ｃの全てがブイ２４を介して半潜水型５に連結される別の実施形態を示す。図６ａおよび６ｂは、上から見た半潜水型５および係留システム１１を備える側面図を示す。ブイ２４は、半潜水型の中央の柱７に連結され、したがって電力ケーブル１０を容易に接続できる風力タービン６の直下にあるが、係留索連結には望ましい位置ではない。したがって、係留索２０ａ～２０ｃは全てブイチェーン２２ａ～２２ｃを有し、図４ａ～４ｆを参照して本明細書で前に説明したように外側の柱の係留点に引き込まれる。ブイ２４が浮体式構造物５に連結される場合、ブイチェーン２２ａ～２２ｃは最小の張力下にある。取り外された状態では、図３ａ～ｃに示すように、ブイチェーンがコネクターを介して係留索を支えることになる。この実施形態では、いずれの方向からもブイ２４に加えられる係留張力はない。

図７ａ～７ｅは、２つの係留索が単一のブイチェーンおよび係留コネクターに連結される配置を示す。

図７ａおよび７ｅは、本発明の別の実施形態による、係留システムの第１の構成の配置を示す。この配置では、係留チェーン２０ｂ、２０ｅの対、２０ｃ、２０ｆの対は、係留コネクター１８で連結する。この点において、各対はまた、それぞれ単一のブイチェーン２２ｂ、２２ｃを共有する。この配置により、係留コネクターおよびブイチェーンの数が減り、システムの連結時間がさらに短縮される。各係留コネクターに連結する２つの係留チェーンが示されているが、３つ以上であってもよい。また、係留チェーンの数はコネクターのいずれかで異なる場合がある。

図７ｂおよび７ｃは、係留チェーンの複数の独立した移動面を可能にするトリプレート２３を備える係留コネクター１８ｂの別の設計を使用して、係留チェーン２０ｂ、ｅの係留コネクターへの連結点の典型的な詳細な配置を示す。図７ｄは、図７ｃと同じ構成および図を示しており、係留コネクター１８が構造物４上の係留点２５に引っ張られていることを示す。

ここで図８ａ～８ｃを参照すると、本発明の別の実施形態による、複数のブイを使用して迅速な連結および取り外しを達成する係留システムの２つの別の実施形態が示されている。これらの配置は、ケーブル／ライザーが半潜水型の異なる柱に入る必要がある場合に好ましい。

図８ａは、３つのブイチェーン２２ａ、２２ｂおよび２２ｃによって連結する３つの取り外し可能なブイ２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの平面図を示す。各ブイはまた、海底アンカーに連結する係留チェーン２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを有する。この実施形態では、係留点は別のブイ上にある。ブイチェーンは、各ブイ間の距離よりもわずかに長く、そのため半潜水型に連結している場合は弛んだままであるが、全てのブイが取り外される場合、ブイチェーンはブイを係留索の張力の水平成分に抵抗して水中で配列させる。

図８ｂは、ブイ２４ａと２４ｂとの間に弛んでぶら下がるブイチェーン２２ｂを有する連結構成を立面図で示す。この図は、半潜水型の他の２つの立面図と同じである。

図８ｃは、図３に示す係留コネクターであってもよいブイ２４ｃの位置が、２つのブイチェーン２２ｂおよび２２ｃと、係留チェーン２０ｃとの間の連結によって置き換えられる場合の、２つのブイのみの使用を示す。この図では、３つの係留索のみが示されているが、より多くの数、例えば６つが使用される場合、係留索２０ｅおよび２０ｆは、ブイ２４ｂおよび２４ａにそれぞれ直接連結されることができる。

これらの追加のブイは、すでに構造物に連結されているため、係留索を引き込む必要がない。このように２つ以上のブイを使用することは、２つの電力ケーブルが半潜水型の異なる位置から出ている場合に特に有利である。

図９ａおよび９ｂは、２つの係留チェーン２０ａ、ｂ、２０ｃ、ｄ、２０ｅ、ｆがそれぞれ１つのアンカー４０ａ、ｂ、ｃを共有し、ならびに複数のＦＯＷＴの場合、他のＦＯＷＴに連結する２対の係留具２０ｇおよび２０ｈによって示されるように、さらに４つの係留チェーンを可能にする構成を可能にする、別の係留レイアウトを示す。

係留システム１１は、各柱に取り付けられた係留チェーン２０ａ、ｂ、２０ｃ、ｄ、２０ｅ、ｆ間に広い角度を有し、したがって係留コネクター１８は、図９ｂに示すように、単一の係留チェーンまたは２つの隣接する係留チェーン２０ａ、ｆのいずれかに連結されることができる。この配置は、アンカーの設置コストを最小限に抑えるだけでなく、連結期間およびリスクを大幅に低いレベルに減らすという点で非常に効率的である。

図１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、ブイ４４が代わりに柱の側面に連結される、スパーと呼ばれる場合がある単一柱浮体式構造物４２を示す。この配置では、ブイは「蹄鉄」の形をしており、構造物を所定の位置に操作し、ブイを構造物に機械的に取り付けることができる。ブイの側面への連結の原理は、半潜水型の多柱構造物に使用されるものと同様であることができる。構造物の喫水により、ブイが水面を貫く部分４６を有し、ブイの位置およびスパーの進入点を特定することは、好ましい安全機能である。ブイと構造物との間は主に水平連結であるため、ブイを垂直に引き込む必要はないが、何らかのブイのバラスト能力は、ブイのトリムと喫水の微調整を可能にするために賢明である。

図１０ｂは、電力ケーブル１０がブイ４４に連結し、垂直管４６を通って水面の上方に上がる様子を示す。これにより、電力ケーブルを垂直に引っ張る必要がなくなり、水線の上方の乾いた状態で接続できる。他の海の利用者に海中の障害物を知らせるために、航路標識、例えばライトおよび形状がこの管のトップにあることが期待される。

図１０ｃは、喫水線の上方まで延在するブイの別の配置を示す。この配置により、ブイと構造物の嵌合プロセスを近接目視観察できるようになり、連結および取り外し作業の安全性が向上する。

構造物にかかる荷重がブイを通して伝達されるようにブイに連結される係留索２０ａ～２０ｆが示される。あるいは、図２ｃまたは７ｄに示すように、係留索を係留コネクターおよびブイチェーン配置を使用して船体連結部に引っ張ることができる。船体へのこの係留点は、ブイの上方または下方にある。

図１０ｂは、ブイチェーン２２ｃ、２２ｄが垂直に弛んでぶら下がる状態でブイの上方の構造物に取り付けられる係留コネクター２５ｃ、２５ｄを示す。

図１０ｃは、ブイチェーン２２ｂが垂直に弛んでぶら下がる状態でブイの下方の構造物に取り付けられる係留コネクター２５ｂを示す。この配置は、環境が係留索２０ｂに負荷をかける場合、ブイとスパーとの間の分離力が最小限であり、環境が係留索２０ｃ、２０ｂに負荷をかける場合、スパーをブイ内に押し込む力が存在するという構造上の利点を有する。

図１１ａ～１１ｂは、ブイ２４がバージ５の側面に連結され、係留索２０ａがブイに直接連結される別の実施形態を示す。係留索２０ｂ、２０ｃは、コネクター２５ａ、２５ｂを使用して構造物に連結され、したがってブイチェーン２２ａ、２２ｂを使用してそれぞれブイに連結される。この構成では、ライザー１０を甲板デッキレベルで連結することができるが、図２に示すように、底面連結も同様に行うことができる。

本発明の主な利点は、「タレット」方式のブイの利便性と、所望の固定された方向の多点係留構成とを組み合わせた、洋上半潜水型構造物用の取り外し可能な係留システムを提供することである。

本発明の別の利点は、電力ケーブルを支えることができるブイが、スイベルも回転ベアリングも持たず、周囲からの負荷も、片側だけからの負荷も受けないことである。さらに、ブイが引き込まれる内部区画を水密にすることができる、または外部水位より上にある場合、海底ケーブルを直接取り扱わないように配置を設計することができ、さらに各ライザーまたはケーブル間が電気的導通または流体的連通することができる。

本発明のさらに別の利点は、係留索の上部にあるコネクターを介して、半潜水型構造物内の所定の位置に引き込むことができる海中ブイから、嵌合コネクターに上向きに引っ張ることによって係留索を吊り下げることにより、コネクターを時計回りに約９０度回転させて、希望の角度にすることである。したがって、引き込み作業は、引き込みを助けるために強く押すための支援船が必要ではなく、代わりに、引き込み作業は徐々に、はるかに制御されて行われる。

本発明のさらに別の利点は、係留システムのレイアウト自体が、係留索および１つまたは複数のブイの遠隔制御の解放による迅速な取り外しに役立ち、乗務員の必要性を減らしながら、しかし係留具、１つまたは複数のブイおよびライザーを迅速な再連結ができる状態にしたままにすることである。

米国特許出願公開第２００７／０２６４８８９号明細書 国際公開第２０１６／０６９６３６号

Claims (24)

1. 洋上半潜水型浮体式構造物用の取り外し可能な係留システムであって、
   前記構造物に連結し、および前記構造物から取り外す手段を含むブイと、
   複数の係留索であって、
   各係留索は係留チェーンを備え、前記係留チェーンが、海底のアンカーに連結される第１の端部を有し、
   少なくとも１つの係留索はまたブイチェーンを備え、前記ブイチェーンの第１の端部は係留コネクターを介して前記係留チェーンの第２の端部に連結されているとともに、前記ブイチェーンの第２の端部は前記ブイに連結されている、複数の係留索と、
   を備え、
   使用中、第１の構成では、前記ブイが構造物から取り外され、前記ブイチェーンが前記係留チェーンを支え、前記係留コネクターが前記海底に接触するのを防止し、
   第２の構成では、前記ブイが前記構造物に連結され、前記係留チェーンが前記係留コネクターを介して前記構造物の係留点に引き込まれ、前記係留チェーンに張力がかかり、それにより前記ブイチェーンがカテナリー状態で前記構造物を多点係留する、
   取り外し可能な係留システム。
2. 前記第２の構成では、前記ブイにかかる係留張力は一方向のみ加えられる、請求項１に記載の取り外し可能な係留システム。
3. 少なくとも１つの係留索において、前記係留チェーンの前記第２の端部は前記ブイに直接連結され、前記少なくとも１つの係留索は前記ブイの一方の側に配置され、前記係留索が一方の側から前記ブイに係留張力を加える、請求項１または２に記載の取り外し可能な係留システム。
4. 前記係留索の全てがブイチェーンを備える、請求項１または２に記載の取り外し可能な係留システム。
5. 前記係留コネクターは、前記係留チェーンへの第１の連結部、前記ブイチェーンへの第２の連結部、および前記構造物上の前記係留点への連結のための第３の連結部を提供する３方コネクターである、請求項１～４のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
6. 前記第３の連結部には、ウインチまたは他の同様の引き込み装置に連結するための嵌合コネクターが設けられる、請求項５に記載の取り外し可能な係留システム。
7. 各連結部は回転するため、前記嵌合コネクターが各連結部に加えられる張力に応じて位置を取る、請求項５に記載の取り外し可能な係留システム。
8. ブイチェーンも備える前記少なくとも１つの係留索が、第２の係留チェーンをさらに備え、前記第２の係留チェーンが、前記海底の別のアンカーに連結される第１の端部と、前記係留コネクターに連結される第２の端部とを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
9. ２つ以上の係留チェーンが前記海底の個々のアンカーに連結される、請求項１～８のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
10. 前記ブイは、前記第１および前記第２の構成の両方において完全に水中にある、請求項１～９のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
11. 前記ブイが前記構造物の底面に連結される、請求項１０に記載の取り外し可能な係留システム。
12. 前記ブイが、前記第１および前記第２の構成の両方において一部水中にある、請求項１～９のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
13. 前記ブイが前記構造物の側面に固定される、請求項１２に記載の取り外し可能な係留システム。
14. 前記ブイチェーンが、前記係留チェーンより軽量である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
15. 前記ブイが、電気ケーブル、または流体もしくはガスを輸送するための柔軟なライザーのための連結部も含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
16. 前記ブイの一部としてマニホールド装置が設けられ、前記構造物から取り外される場合、２つ以上のライザー間に電気接続または流体連通が可能になる、請求項１５に記載の取り外し可能な係留システム。
17. 前記浮体式半潜水型構造物が多柱浮体式半潜水型構造物である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
18. 前記浮体式半潜水型構造物が風力タービンを支える、請求項１～１７のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
19. 前記浮体式半潜水型構造物が単一柱浮体式半潜水型構造物である、請求項１～１８のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
20. 前記浮体式半潜水型構造物に取り付けられた複数のブイがあり、前記ブイの対を連結するブイチェーンがある、請求項１～１９のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システム。
21. 前記係留索が、前記単一柱浮体式半潜水型構造物が前記ブイの本体に入る側で、前記ブイに恒久的に連結される、請求項１９に記載の取り外し可能な係留システム。
22. 洋上半潜水型浮体式構造物を係留する方法であって、
    （ａ）請求項１～２１のいずれか一項に記載の取り外し可能な係留システムを設ける工程と、
    （ｂ）前記構造物にブイを連結する工程と、
    （ｃ）係留コネクターを前記構造物上の係留点に引き込み、ブイチェーンも備えるそれぞれの係留索の係留チェーンに張力をかける工程と、
    （ｄ）それにより、前記構造物の周囲で多点係留する工程と、
    を含む、方法。
23. 前記方法が、前記取り外し可能な係留システムを前記洋上半潜水型浮体式構造物から取り外す工程をさらに含む、請求項２２に記載の洋上半潜水型浮体式構造物を係留する方法。
24. 前記取り外し可能な係留システムを取り外す次の工程が、前記係留索およびブイを解放して、重力作用下で水中の平衡位置に落下させることである、請求項２３に記載の洋上半潜水型浮体式構造物を係留する方法。

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