JP2023545026A - 改善された浮体式海洋構造 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された海洋構造。【解決手段】係留接続は、複数の連結式の部分を備えるリンケージを含み、前記リンケージの隣接する連結式の部分は、ピン・ジョイントで係合し、ピン・ジョイントにおいて第１の軸の周りで旋回するように構成され、リンケージ内の少なくとも１つのピン・ジョイントは、第２の軸の周りで旋回するように構成され、前記第２の軸は、第１の軸に直交する。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、例えば、風力タービンおよび海洋炭化水素開発および製造を含む海上施設の上で支持するための浮体式海洋構造に関するものである。

特に、緊張係留式プラットフォームのための海洋構造の設置は、非常に大きな資本を必要とする構造であり、また、高い運用費用を含む。

それゆえ、前記構造のためのシステムを支持する現在の設計の有効性を増加させることは有益である。

第１の態様において、本発明は、係留接続を提供し、係留接続は、複数の連結式の部分を備えるリンケージを含み、前記リンケージの隣接する連結式の部分は、ピン・ジョイントで係合し、ピン・ジョイントにおいて第１の軸の周りで旋回するように構成され、リンケージ内の少なくとも１つのピン・ジョイントは、第２の軸の周りで旋回するように構成され、前記第２の軸は、第１の軸に直交する。

第２の態様において、本発明は、海洋構造のための重力アンカーを提供し、前記重力アンカーは、海底に接触するためのベースと、ベースから突出するように構成され、海底内に埋め込まれるように構成される干渉部材と、を備える。

第３の態様において、本発明は、海洋構造のための部分構造を提供し、部分構造は、共に水位より上に位置決めされる入口および出口を備え、前記入口および出口は、気流路を通して流体連通され、前記気流路は、少なくとも一部を水位の下に有し、気流路は、水と熱伝達し、前記気流から前記水に熱を伝達するように構成される。

態様の各々は浮体式プラットフォームの用途のために一緒に用いられてもよいが、同様に、各態様は個々に用いられてもよいことを理解されたい。それゆえ、浮体式プラットフォームの設計者は、さまざまな上述した態様の任意の１つまたは組み合わせを用いて、浮体式プラットフォームの構造および／または動作を改善することができ、従来技術に従うプラットフォームより優れた結果を達成することができる。したがって、本発明のこれらの態様のいずれかの使用は、他の態様のいずれかを用いることを条件としない。

本発明の可能な構成を示す添付の図面に関連して本発明をさらに記載することが都合がよい。本発明の他の構成は可能であり、したがって、添付の図面の詳細は、本発明の上述した説明の一般性に取って代わるものとして理解されてはならない。

本発明の一実施形態による接続の等角図である。 本発明の一実施形態による接続の等角図である。 本発明のさまざまな実施形態によるアダプタ板の等角図である。 本発明のさまざまな実施形態によるアダプタ板の等角図である。 本発明のさらなる一実施形態による緊張係留式プラットフォームのコネクタの等角図である。 本発明のさらなる一実施形態による緊張係留式プラットフォームのコネクタの等角図である。 本発明のさらなる一実施形態による緊張係留式プラットフォームのコネクタの等角図である。 本発明の一実施形態による海洋構造のための重力アンカーのさまざまな図である。 本発明の一実施形態による海洋構造のための重力アンカーのさまざまな図である。 本発明のさらなる一実施形態による海洋構造のための重力アンカーのさまざまな図である。 本発明のさらなる一実施形態による海洋構造のための重力アンカーのさまざまな図である。 本発明のさらなる一実施形態による海洋構造のための重力アンカーのさまざまな図である。 本発明のさらなる一実施形態による海洋構造のための重力アンカーの等角図である。 本発明の一実施形態による海洋風力タービン・システムのためのタワー・ベースの概略図である。

浮体式海洋構造のために、ハル（ｈｕｌｌ）に対する典型的な係船索固定接続は、パッドアイまたはそれに相当するものを介して行われる。この種の接続のために、パッドアイは、亀裂が伝播しうる弱いリンクを表現することができる。パッドアイ・タイプの接続は、面外の瞬間からより弱くなりうる。それゆえ、確率論的な荷重が長期間、高強度の荷重周期で印加される場合（それゆえ、周期的荷重がまたそのより弱い軸に印加される場合）、パッドアイ・タイプの接続は、適切ではなくなりうる。

図１Ａおよび図１Ｂは、緊張係留式プラットフォーム１０（ＴＬＰ）に接続するために用いられる係船索固定接続５、６５を有する代替構成を示す。接続５は、多くの連結式の部分を有するリンケージを含み、各々は、ピン・ジョイントによって隣接部分に連結式に接続される。図１Ａの接続５の連結式の部分は、一対のアダプタ板２０を含み、各々は、第１の端部３５で係船索１５に接続され、対向する第２の端部でＴＬＰインタフェース２５に接続される。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、アダプタ板２０は、ショート１０５またはロング１１０でもよく、任意の所定の長さに製作可能である。各アダプタ板は、各端部にピン・ジョイントを有する平行板を備え、リンケージ内で隣接する連結式の部分に接続される。

ＴＬＰインタフェース２５は、本発明によるねじれたＹリンク３０に係合する。Ｙリンクは、第１の端部に二股のフランジを備え、その間で単一のフランジを受け入れる。対向する端部において、Ｙリンクは、単一のフランジを有する。Ｙリンクが従来技術と異なるところは、各端部が直角軸５０、５５、６０の周りで旋回することである。次に、Ｙリンクは、４０をアダプタ板２０に接続し、引張荷重をインタフェース２５から係船索１５に伝達する。したがって、構造が移動する方向に関係なく、水平面内の２つの主軸５０、５５、６０の周りの自由回転が存在し、それゆえ、より弱い軸から荷重を離して再分配し、したがって、各水平軸の周りの連結を提供する。

図１Ｂは、本発明によるさらなる一実施形態を示す。ここで、接続６５は、海底に係合する基礎システムのためのパッドアイ７０に８０を接続する。本発明は、基礎に依存せず、任意の基礎システム、例えば、積み重ね、吸引カンおよび重力アンカーに組み込むことができる。図１Ｂの接続６５および図１Ａの接続５は、共に本発明の一実施形態に従ってねじれたＹリンク３０、７５を共有するが、図１Ｂの接続は、図１Ａのアダプタ板を置換するねじれたＨリンク８５を含むという点で図１Ａの接続５と異なる。Ｙリンクと同様に、Ｈリンクは、各対向する端部に二股のフランジを有する。しかしながら、Ｙリンクと同様に、この実施形態に従って、各端部のピン・ジョイント接続は、直角軸の周りで旋回する。図１Ｂにおいて用いられるねじれたＨリンク８５が図１Ａの接続のために等しく用いられうることに留意されたい。それゆえ、ねじれたＨリンクおよびねじれたＹリンクの組み合わせは、水平主軸９０、９５、１００の周りの追加の連結点を提供し、したがって、図１Ａの接続に適合するのに役立つ。

従来のＴＬＰ構造を考慮するとき、係船索のための鋼テンドンの使用は一様に採用される。最初の資本支出が著しいだけでなく、腐食問題および一般保守もまた、相当なライフサイクル費用を表す。

このために、一実施形態において、ＴＬＰは、ＴＬＰのためのテンドンとして、複合材および／またはポリマー・タイプのロープ／ラインの適用を含む。複合材繊維は、ケブラー（登録商標）、アラミド、ポリエステル、ＨＤＰＥ、ＰＰ、ナイロン、ＵＨＭＷＰＥまたはカーボンでもよい。

優れた腐食性能は別として、１に近い比重を有する複合材およびポリマー・ロープはまた、浮揚性であるか、または、わずかにだけマイナスに浮揚性である。海洋構造の過度の設計および広範囲な設置体制に関与する鋼テンドンの自重によって、ポリマー・ロープの浮揚性の利点は、他の構成要素のサイズの減少を表現し、資本支出および海洋作業リスクの全体的な減少に至る。

図３Ａから図３Ｃに示すように、ＴＬＰ１１５に対する接続１２０はまた、アダプタ板の完全な移動１２２、１２５、１３０を可能にし、水平に収容すること１２２を可能にし、喫水要件を減少し、浅い水域の通過を可能にする。

重力ベースのアンカー設計は、軟弱粘土および弱い土壌を有する海底には不適当である。直面する主要な問題は、重力アンカーの沈下および摺動であり、それにより、浮体式構造は、機能しないか、静止を保つことができなくなるか、または、不安定になり、多くのパイプラインおよび海洋ケーブルがその近接周辺に存在する石油またはガス開発領域に近接した資産にリスクをもたらす。重力アンカーの大きな摺動は、パイプライン・バーストまたはケーブル破損につながる壊滅的な災害を引き起こしうる。一方、完全に閉鎖したスカートが水平安定性（および垂直容量）を強化するために利用される場合、適切な土壌圧密、即時沈下に起因する重力ベースのアンカーの下からの押し出された土壌の出現、重力アンカーの適切な「設置」を妨げ、主要な長期の挙動不安定性をもたらしうる結合吸引の影響に関連した挑戦が存在しうる。これは、特に、浅い基礎に対するサイト準備なしで、高比率の泥、粘土および／または泥炭を有する軟質表土の厚層に当てはまる。図４から図６は、これらの問題を解決することを目的とする本発明による重力アンカーのさまざまな実施形態を示す。

海底上の軟弱土壌に係合しながら、横方向の移動に関する問題を解決する際、本発明は、重力アンカーの横方向の抵抗を増加させ、それゆえ、摺動を妨げるように構成されるいくつかの干渉部材を含む。干渉部材は、海底の軟弱土壌内に埋め込まれるように構成され、それゆえ、重力アンカーのベースの摩擦のみと比較すると、より大きな座面を通して海底の土壌とのより大きい干渉を作成するように構成される。

図４Ａおよび図４Ｂにおいて、干渉部材は、複数の平面鋼／鉄筋コンクリート・シートとして提供されるか、または、重力アンカー・コア１４２のベースから突出し、重力アンカー・コア１４２の外縁に配置されるスカート１４５として提供される。重力アンカーのベースが海底と接触するとき、前記スカートは、海底１６０内に埋め込まれるように構成される。それゆえ、重力アンカー１４０を摺動させることは、スカート部材１４５、１５５の座面によって抵抗される１６５。

代替実施形態において、スカートは、重力アンカーの両側の単一の部材でもよいが、本実施形態では、各スカート部材は、海底の軟弱土壌が流れることができるスカート部材１４５、１５５を分離するスリット１５０を含む。これらのスリット１５０は、重力アンカー１４０が、海底に対する平衡位置を見つけるために、即時沈下および圧密の後の土壌粒子の出現または排除を可能にする。この特徴は、粘土、泥および／または泥炭のような軟弱土壌の場合、特に重要である。本発明による重力アンカーが平衡位置を達成することにより、過剰な不同沈下および予測不可能な長期の圧密のリスクを減少させる軟弱土壌におけるより良好かつより予測可能な埋め込みが可能になる。

さらなる実施形態では、追加のスカート部材１８５は、横方向の摺動に対してより大きい抵抗１８０およびオンボトム安定性を提供するために、単に外縁の周りにだけではなく、重力アンカー・ベース１７０に対して取り付けられてもよい。追加のスカート部材が外縁のスカートより小さいか同等の深さを有することは、この特徴の前提である。摺動に対してより大きい抵抗１８０およびオンボトム安定性を提供することに加えて、重力アンカー・ベース１７０の構造的な強化また増強のために、追加のスカート部材１８５が含まれてもよい。このために、追加のスカート部材は、横方向の移動を防止または制限するために位置決めされうるが、補強スカート部材は、補強を加えるために位置決めされるコアの下側に用いられてもよく、それゆえ、横方向の移動を防止または制限するためではなく、その代わりに構造機能を提供するために整列されてもよい。

さらに、ヤード／ポート／波止場付近／チャネル／浅い水域の喫水または余裕水深（ＵＫＣ）要件を満たすために、重力アンカー１４０は、ウェット・トウを介した開放水域に対する重力アンカーのロード・アウトおよび／または輸送のための浮袋援助から利益を得てもよい。

図５Ａから図５Ｃは、干渉部材を用いたさらなる一実施形態を示す。本実施形態において、干渉部材は、重力アンカー・コア１４２のベース１７０から下方に突出する突起１９０である。突起１９０は、より容易に海底に挿入するように比較的細くてもよい。突起は、完全性を維持して、突起が海底１６０内に円滑に埋め込み可能になるように、管／方形／矩形の積み重ね、ロッド、補強筋および十分な直径を有する他の堅い構造部材でもよい。

スカート部材と比較して、突起がより容易に海底内に埋め込まれうることを理解されたい。それゆえ、用いられる突起の数は、横方向の抵抗２００と重力アンカー１４０の重みで埋め込まれる能力との間のバランスに依存する。

さらなる実施形態では、突起１９４は、重力アンカー・コア１４２と摺動係合してもよく、コア１４２は、コア１４２に対する突起１９２の摺動を可能にする開口１９２を有し、開口１９２はダクトを含んでもよい。次に、摺動は、各突起１９４に取り付けられた剪断グリップ１９５を用いて制御されてもよい。海底の粘度は重力アンカー１４０の周りで様々となりうるので、いくつかの突起が、挿入に対して、他より大きい抵抗を受けうることを理解されたい。１つの領域の海底の土壌が他の場所よりかなり硬い場合、突起１９４は、曲がり、重力アンカー１４０に潜在的に損傷を与えうる。さらに、重力アンカーは、完全には埋め込まれない１つまたは複数の突起の挿入の欠如に起因して、海底と同一面上に存在しないかもしれない。したがって、このさらなる実施形態では、剪断グリップ１９５は、各突起に印加される軸方向の力に抵抗するように評価されてもよい。例えば、各剪断グリップ１９５は、突起の数で割られる重力アンカー重量に等しい解放力のために評価されてもよい。安全係数は、適用されてもされなくてもよい。この種の安全係数は、剪断グリップが衝撃で解放されるのを防止することを含むことができ、それゆえ、クリープ係数はまた、海底と接触する重力アンカーの衝撃での解放を防止するために採用されてもよい。

１つの突起２０５Ａが、挿入に抵抗するより硬い土壌に起因して定格の力を上回る場合、剪断グリップは、突起の挿入されていない長さ２０５Ｂを上方に解放および押し込み、したがって、重力アンカーが海底と同一面上に沈下するのを可能にする。部分的に挿入された突起２０５Ａでさえ依然として摺動抵抗２１０を提供しうることに留意されたい。干渉部材の発明のさらに他の実施形態において、図６は、重力アンカー・コア１４２の上部２２０から上方に突出する複数の突起２１５を有する重力アンカー１４０を示す。本実施形態において、重力アンカーは、最初に海底に配置され、次に、各突起に機械的に力を印加し、各突起を海底内に挿入することが意図される。機械的な力の印加は、突起上に位置し、自重、機械的衝撃または振動を通して突起を埋め込むように構成される鋼またはコンクリートのカラーと同程度に単純なものでよい。代替的には、各突起は、別にハンマーで打たれるか、または、海底内に打ち込まれる／圧入されてもよい。

赤道領域／熱帯諸国において、掘削基地および風力タービン・タワーを含む海洋構造の水より上の部分は、高い周囲温度、太陽放射などに起因した不所望な熱の蓄積を経験しうる。熱に関連した安全上の問題を除いて、これは、少し例を挙げれば、コンバータ／バッテリーのような熱に高感度の機器にとって都合が悪い。今日までの従来の解決策は、空調システム／ＨＶＡＣのような大量のエネルギーを消費するオプションを含む。

図７は、海洋プラットフォームのための部分構造を熱交換器として用いることができる一実施形態を示す。この場合、部分構造は、支持強化部材２３０、パイロン２３５およびアンカー２４０を含む。費用効率の高い構造のために、構造部材内に空洞を含むことが知られている。さまざまな構造構成要素２３０、２３５、２４０の空洞を通る流体経路を提供することによって、気流は、捕捉可能であり２５０、海水位２４５より上から海水位より下まで入口２６２内に流れる２５５ように構成される。気流が空洞を通過するとき、部分構造は、より冷たい水に接触した領域に対して熱交換器として作用し、熱を拡散し、出口２６４からより冷たい空気２６０を排気する。次に、より冷たい空気の気流を用いて、全体構造を冷却し、かつ、海洋構造内の高感度な構成要素を冷却することができる。

空気を捕捉することは、自然にまたは強制的に、風を部分構造内に導くことによるものでもよい。例えば、風の方向に回転するように構成される移動可能なルーバを用いて、気流を部分構造内に下方に導いてもよい。

代替的には、流体経路に沿ったファンは、気流を部分構造内に吸い込んでもよい。

さらに、部分構造は、フィンおよび他の熱交換デバイスを提供し、加熱された空気からより冷たい部分構造への熱拡散を最適化するように適合されるかまたは故意に構築されてもよい。これは、浮体式構造の場合のような、二重目的の構造部材の形とすることができ、それによって、ハル強化材は、構造的な補強ならびに冷却フィン／突起の両方として二重目的で用いられる。

Claims (15)

1. 複数の連結式の部分を備えるリンケージを含む係留接続であって、該リンケージの隣接する連結式の部分は、ピン・ジョイントで係合し、該ピン・ジョイントにおいて第１の軸の周りで旋回するように構成され、
   該リンケージ内の少なくとも１つのピン・ジョイントは、第２の軸の周りで旋回するように構成され、該第２の軸は、該第１の軸に直交する、
   係留接続。
2. 前記リンケージの部分の１つは、第１の端部に二股のダブル・フランジを備え、対向する端部に単一のフランジを備えるＹリンクであり、各端部は、互いに直交する軸の周りで旋回するように構成されるピン・ジョイントを形成する、請求項１に記載の係留接続。
3. 前記リンケージの部分の１つは、各対向する端部に二股のダブル・フランジを備えるＨリンクであり、各端部は、互いに直交する軸の周りで旋回するように構成されるピン・ジョイントを形成する、請求項１または２に記載の係留接続。
4. 前記リンケージの部分の１つは、アダプタ板であり、該アダプタ板は、一対の平行板を備え、ピン・ジョイントを形成する該アダプタ板の対向する端部を有する、請求項１から３のいずれかに記載の係留接続。
5. 前記係留接続は、第１の端部で緊張係留式プラットフォームに接続され、該緊張係留式プラットフォームは、複合材テンドンを含む、請求項１から４のいずれかに記載の係留接続。
6. 海洋構造のための重力アンカーであって、
   海底に接触するためのベースと、
   該ベースから突出するように構成され、該海底内に埋め込まれるように構成される干渉部材と、
   を備える重力アンカー。
7. 前記干渉部材は、スカートを含む、請求項６に記載の重力アンカー。
8. 隣接する前記スカートは、スリットによって分離され、該スリットは、前記海底からの土壌が前記スカートの間で移動／流れることができるように構成される、請求項６に記載の重力アンカー。
9. 前記干渉部材は、突起を含み、該突起は、管／方形／矩形の積み重ね、ロッド、管または補強筋の任意の１つまたは組み合わせを含む、請求項６に記載の重力アンカー。
10. 各突起は、前記重力アンカーのコアと摺動係合する、請求項９に記載の重力アンカー。
11. 各突起は、剪断グリップを用いて前記コアに取り付けられ、該剪断グリップは、定格荷重まで前記突起に印加される軸方向荷重に抵抗するように構成され、該剪断グリップは、前記突起を解放するように構成される、請求項９または１０に記載の重力アンカー。
12. 海洋構造のための部分構造であって、
    共に水位より上に位置決めされる入口および出口を備え、
    該入口および出口は、気流路を通して流体連通され、
    該気流路は、少なくとも一部を該水位の下に有し、
    該気流路は、該水と熱伝達し、該気流から該水に熱を伝達するように構成される、
    部分構造。
13. 前記気流路は、前記水位の下の前記一部に沿った熱交換デバイスを含み、該熱交換デバイスは、前記水から前記気流路への熱の伝達を増加させるように構成される、請求項１２に記載の部分構造。
14. 前記入口は、風を前記気流路内に導くように構成される風方向性デバイスを含む、請求項１２または１３に記載の部分構造。
15. 空気を前記入口内に吸い込み、前記気流を前記気流路に通すように構成されるファンをさらに含む、請求項１２または１３に記載の部分構造。