JP2024076293A - 着床式洋上架台の構築方法、着床式洋上架台、及び洋上風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】台風等の強風に晒される環境においても支柱部を安定して自立姿勢に支持する。【解決手段】着床式洋上架台９は、海底に配置されて粒状錘５が積載される鋼鉄製の土台部１と、下端が土台部１に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下姿勢で海中に配置される鋼管で形成された支柱部２と、支柱部２の揺動を抑制する係留機構７とを備える。土台部１は、底板部１１とソケット筒部１２と複数の固定壁部１３と内側に粒状錘５の収容部４を形成する周壁部１４と複数の固定壁部１６とを備え、収容部４に積載される粒状錘５によって定位置に保持され、ソケット筒部１２に連結された支柱部２を鉛直姿勢に保持する。係留機構７は、平面視放射状に延長されて土台部１の外周部に連結された複数の索体７０と、索体７０の張力を調整する張力調整機構７１とを備え、支柱部２と土台部１との間に張設された複数の索体７０により支柱部２の揺動を抑制している。【選択図】図２

Description

本発明は、洋上に設置される着床式洋上架台とその構築方法、及び洋上風力発電装置に関し、とくに、水深を４０ｍ～１２０ｍとする海域に好適に構築されて、台風等による強風下においても安定して自立姿勢を維持できる着床式洋上架台とその構築方法、及び着床式洋上架台を備える洋上風力発電装置に関する。

近年の石油資源の枯渇に伴い、太陽エネルギーに代表される再生可能エネルギーが注目されている。しかしながら、太陽光発電は、天気による変動が大きく、また、夜間には発電できないため、これに代わる再生可能エネルギーとして風力発電が注目されている。風力発電は、民家近くでは低周波騒音などの問題が指摘されているため、これを回避するため、洋上に風力発電設備を設置することに注目されている。

洋上風力発電装置は、風力発電機を設置する洋上架台システムの設置方法として、浮体式と固定式（着床式）に大別される（特許文献１ないし３参照）。
浮体式の架台システムを備える洋上風力発電装置は、所定の深さ以上、例えば１００ｍ以上の水深を有する海域で設置可能であり、海面に浮かせた状態で使用するため、風力発電装置を同じ規格として多量生産が可能である。ただ、浮体式の風力発電装置の場合、架台システム自体も大型化する必要があって、個々の製造単価が高くなるため、採算が悪くなる問題点があった。また、浮体式の風力発電装置の場合、水深１００ｍ以下の海域に設置することは難しい。

これに対して、固定式の架台システムを備える洋上風力発電装置は、土台となる部分を海底に設置するので風力発電装置を安定して支持できる特長があるが、一方で、装置を設置する海域の水深によって、使用する架台システムのタイプによる種々の問題点がある。例えば、水深３５ｍ以下の海域では、モノパイルタイプの架台を備える風力発電装置が好適に採用されている。モノパイルタイプの架台は、１本の金属管の下端を海底に固定し、海面上に突出する上端側に風力発電機を配置して支持するので、製造コストを低減できる。ただ、モノパイルタイプの架台は、水深が３５ｍ以上になると、製造コストが高くなるため、採算が悪くなる問題点がある。

このため、水深が４０ｍ以上の海域では、鉄骨を組み立てたタワー（鉄塔）からなるジャケットタイプの架台を備える風力発電装置が好適に採用されている。このように、鉄塔からなるジャケットタイプの架台システムは、波の影響を受けにくくできる特長がある。また、ジャケットタイプの架台は、石油の採掘等に使用される鉄塔のように、その製造技術が確立されているため、水深がある程度深く（例えば４０ｍ以上）なっても、これに対応して製造することができる。ただ、石油の採掘に比べて風力発電では収益が少なく、採算が悪くなる問題点がある。とくに、ジャケットタイプの架台は、鉄塔の下端を海底に固定するために、太くて長いアンカーを地下深くに打設する必要があり、設置コストが極めて大きくなる。また、ジャケットタイプの架台は、鉄骨で製造されるので耐用年数が約２５年と短く、長期間にわたって使用できないため、風力発電装置を維持するためには、このジャケットを交換する必要があり、さらに採算が悪化してしまう。

特開２０１６－１１３９９６号公報 特開２００５－１８０２３９号公報 特開２００３－２０６８５２号公報 特開２０１７－２０３３０５号公報

さらに、着床式の基礎として特許文献４に、洋上施設の基礎が開示される。この公報に記載される洋上施設の基礎は、海底に設置される底版部と、底版部と一体に定着される鋼製桁部材を有する桁部と、底版部と分離自在に底板部上に配置される中詰材と、底版部から立ち上がる鋼管支柱であって、鋼管支柱の上端部に洋上施設のタワーの下端部が接続され、鋼管支柱の下方側面に鋼製桁部材の一端が接合される鋼管支柱と、底版部から外周側に一体に立設する側壁部とを備えている。この構造の基礎は、鋼製桁部材を介して鋼管支柱に一体的に固定された底版部の周囲に立設する側壁部を備えており、この底版部を海底に設置した状態で、底版部上に分離自在に配設される中詰材を充填して海底に設置する状態で鋼管支柱の上端を洋上に配置する構造としている。

ただ、以上の構造の基礎は、底版部を鉄筋コンクリート製とするため、底版部の製造に時間がかかる欠点がある。それは、型枠を設置した状態でコンクリートを打設した後、コンクリートが硬化するのに時間を要するからである。このため、この基礎は、短期間で構築することができず、構築にかかるコストを低減できない問題点がある。また、この公報には、底版部として鋼製であっても良い旨が記載される。ところが、底版部を鋼製とすると、全体の重量が軽くなるため、水深の深い海底に沈降できない問題点がある。とくに、この底版部は、鋼管支柱の下端を重り部として底版部に一体的連結しているので、鋼管支柱の内部には中空部が形成される構造となっている。この構造の基礎を海底に沈めようとすると、水深が浅い場合には沈降できるが、水深が深くなると、中空状の支柱にはたらく浮力が大きくなるため、スムーズに海底に沈降できない問題点がある。とくに、底版部を鋼製とすると、ますます重量が軽くなって水深の深い海底に沈降できなくなる。このため、この公報に記載される基礎は、水深が４０ｍ以下の海域においては実施できても、水深を４０ｍ以上とする海域においては有効に活用できなくなる。

特に、近年では風力発電機として発電電力が１０ＭＷ以上のものが主流となりつつ有り、このような大型の風力発電機を支持する基礎としては、鋼管支柱の外径を大きくする必要がある。困ったことに外径の大きな鋼管支柱では、さらに浮力が大きくなるため、ますます水深の深い海域では利用が困難になってしまう問題点がある。

以上のように、水深が４０ｍ～１２０ｍの海域においては、風力発電装置の架台として未だ有効な技術が確立されていないのが現状である。とくに、海岸線が長く、急深な沿岸域の多い日本においては、風況に適した海域として中水域の海域も多く、これらの海域における経済性の高い方式の実用化・普及が急務となっている。

さらに、近年、主流となりつつある発電電力が１０ＭＷ以上の大型の風力発電機を備える洋上風力発電装置においては、水面上に突出する洋上架台の上に高さ１００ｍ～１５０ｍもの大型の風力発電機を設置するため、このような大型の風力発電機を洋上架台で安定して支持する必要がある。特に、海中に設置される洋上架台は海のうねりや潮流に影響を受けるばかりか、台風接近時においては風速２０ｍを越える強風や強い波浪に晒されることもある。特に近年では台風の勢力が大きくなる傾向に有り、時には風速４０ｍを越える強風が吹くこともあり、洋上に設置される大型の風力発電機に悪影響を与えることも考えられる。したがって、洋上風力発電装置は、海面上に設置される大型の風力発電機が台風等による強風や波浪を受ける状態においても安定して所定の姿勢を維持できるように設計されることが大切である。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、水深が４０ｍ～１２０ｍの海域においても構築可能であって、工期を短縮して製造コストと設置コストを低減しながら、台風等による強風に晒される環境においても支柱部を安定して自立姿勢に支持できる着床式洋上架台とその構築方法、及び洋上発電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のある態様に係る着床式洋上架台は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台であって、全体が水没する状態で海底に配置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部と、下端が土台部に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長された姿勢で海中に配置される円筒状の鋼管で形成された支柱部と、支柱部の揺動を抑制する係留機構とを備えている。土台部は、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、周壁部の内側面と底板部の上面に固定されて、周壁部を底板部に固定する複数の固定壁部とを備えている。土台部は、収容部に積載される粒状錘によって定位置に保持されると共に、ソケット筒部に連結された支柱部を鉛直姿勢に保持するよう構成している。係留機構は、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構とを備えており、支柱部と土台部との間に張設された複数の索体により支柱部の揺動を抑制している。

上記構成によれば、海底に配置される土台部に対して支柱部を鉛直姿勢で配置しながら、台風等による強風に晒される環境においても支柱部を安定して自立姿勢に支持できる特長がある。それは、以上の着床式洋上架台が、支柱部の揺動を抑制する係留機構として、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構とを備えており、支柱部と土台部との間に張設された複数の索体により支柱部の揺動を抑制しているからである。このように、複数の索体を平面視放射状に配置して、支柱部の上端部と土台部の外周部との間に張設してなる構造は、支柱部が一方向に傾動する状態で、反対方向に配設された索体に作用する張力により支柱部の傾動が抑制される。したがって、台風等による強風に晒される環境においても支柱部を安定して自立姿勢に支持できる。

本発明の他の態様に係る着床式洋上架台は、係留機構が、支柱部の上端部に配置されて索体を巻き取る巻取機を備えて、この巻取機を張力調整機構とすることができる。上記構成によると、巻取機の巻き取り状態を調整することで、簡単に索体の張力を調整できる。

本発明の他の態様に係る着床式洋上架台は、係留機構が、土台部の周壁部に固定されて索体の先端部が連結される固定部を備えて、この固定部を、周壁部から外側に突出する突出片とすることができる。上記構成によると、土台部の周壁部から外側に突出して設けた突出片に索体の先端を連結するので、土台部と索体との連結部を支柱部から離れた位置に配置して、鉛直方向に対する索体の傾斜角度を大きくして索体の張力を効果的に支柱部に対して作用させることができる。

本発明の他の態様に係る着床式洋上架台は、係留機構が、支柱部の側面に固定されて、索体の中間部が案内される中間ローラを備えて、中間ローラより上方に配置される索体を支柱部の側面に沿う姿勢で配置し、中間ローラより下方に配置される索体を支柱部から離れる傾斜姿勢で配置することができる。上記構成によると、支柱部の上端部において側面に設けた中間ローラに索体の中間部を案内する状態で索体を張設するので、中間ローラよりも上方においては索体を支柱部に接近させて配置することで、海面付近における支柱部の周囲における安全性を確保しながら、中間ローラよりも下方においては索体を支柱部から離す傾斜姿勢で土台部に連結することで、鉛直方向に対する索体の傾斜角度を大きくして索体の張力を効果的に支柱部に対して作用させることができる。

本発明の他の態様に係る着床式洋上架台は、係留機構が、索体の張力を調整するサブ張力調整機構を備えて、このサブ張力調整機構が、土台部の外周部に一端が連結されて、垂直面内で傾動自在に配置されると共に、支柱部から離れる方向に延長された他端側に索体の先端が連結された傾動アームと、傾動アームの他端側に固定された錘部とを備えることができる。このサブ張力調整機構は、支柱部が鉛直姿勢の状態では、錘部の自重により降下姿勢にある傾動アームを介して索体を所定の張力で張設し、支柱部が垂直姿勢から任意の方向に傾動する状態では、支柱部の傾動方向と反対側に配置された索体が傾動アームを引っ張って、傾動アームを錘部の自重に逆らって上昇姿勢に傾動させることができる。さらに、傾動アームは、所定の上昇姿勢において傾動が停止されるストッパを備えて、傾動アームが所定の上昇姿勢まで傾動するとストッパを介して傾動アームを停止させて、支柱部の傾動を阻止することができる。

本発明のある態様に係る着床式洋上架台の構築方法は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台の構築方法である。この構築方法は、全体が水没する状態で海底に設置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部であって、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、周壁部の内側面と底板部の上面に固定されて、周壁部を底板部に固定する複数の固定壁部とを備える土台部と、円筒状の鋼管で形成されて、海底に設置された土台部に下端を連結した状態で上端を洋上に突出させる全長を有する支柱部と、収容部に積載される所定量の粒状錘と、支柱部の揺動を抑制する係留機構であって、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構とを備える係留機構と、を準備する準備工程と、土台部と支柱部と粒状錘と係留機構を着床式洋上架台の構築領域の洋上に運搬する運搬工程と、構築領域の海底面に、上面が整地された基礎部を形成する基礎部形成工程と、土台部を海底に沈めて基礎部の上に設置する土台部設置工程と、支柱部を垂直姿勢で海中に沈めて、海底に設置された土台部のソケット筒部に支柱部の下端部を挿入して連結する支柱部設置工程と、土台部の収容部に粒状錘を積載する積載工程とを含んでいる。さらに、土台部設置工程においては、複数の索体を介して土台部を吊り下げた状態で索体を繰り出して土台部を海底に沈降させるようにしている。

上記方法によれば、土台部を海底に設置する土台設置工程において、係留機構の複数の索体を利用して土台部を吊り下げた状態とし、索体を繰り出すことで土台部を海底に沈降させるので、土台部を安全かつ確実に沈降させて、しかも基礎部の正確な位置に設置できる特長がある。すなわち、支柱部の揺動を抑制する係留機構の索体を有効利用することで、土台部を海底の定位置に確実に沈降させることができる。このように、土台部を沈降させる際に索体を利用する方法は、土台部を沈降させる前工程で、予め索体の先端を土台部に連結するので、海底に配置される土台部に対して簡単かつ確実に索体を連結して固定できる。

本発明のある態様に係る着床式洋上架台を備える洋上風力発電装置は、以上のいずれかに記載の着床式洋上架台と、支柱部の上端に設置された風力発電機とを備えている。

本発明の実施形態１に係る洋上風力発電装置の一部断面概略正面図である。 図１に示す洋上風力発電装置の着床式洋上架台の一部断面概略正面図である。 図２に示す着床式洋上架台の拡大断面図である。 図３に示す着床式洋上架台の拡大断面斜視図である。 図３に示す着床式洋上架台の土台部の斜視図である。 土台部の他の一例を示す斜視図である。 土台部の他の一例を示す斜視図である。 固定部の一例を示す斜視図である。 図８に示す固定部の正面図である。 巻取機の一例を示す正面図である。 中間ローラの一例を示す側面図である。 図１１に示す中間ローラの一部断面平面図である。 係留機構の他の一例を示す一部断面正面図である。 サブ張力調整機構の一例を示す一部断面側面図であって傾動アームの降下位置を示す図である。 サブ張力調整機構の一例を示す一部断面側面図であって傾動アームの上昇位置を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる着床式洋上架台の構築方法を示す工程図である。

本発明者は、本発明に先立って、水深が４０ｍ～１２０ｍの海域においても構築可能であって、工期を短縮して製造コストと設置コストを低減できる着床式洋上架台とその構築方法を開発した。この着床式洋上架台は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台であって、水深４０ｍ～１２０ｍの海底に全体が水没する状態で配置される鋼鉄製の土台部と、内部に海水を流入させる状態で海中に沈められて、海底において下端が土台部に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長された姿勢で海中に配置される円筒状の鋼管で形成された全長を５０ｍ以上とする支柱部と、土台部に積載される粒状錘を収容するための収容部とを備えている。土台部は、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に収容部を形成する周壁部とを備えている。土台部は、収容部に積載される粒状錘によって定位置に保持されると共に、ソケット筒部に連結された支柱部を鉛直姿勢に保持するよう構成している。

また、着床式洋上架台の構築方法は、水深４０ｍ～１２０ｍの海底に全体が水没する状態で設置された状態で粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部であって、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、を備える土台部と、円筒状の鋼管で形成されて、海底に設置された土台部に下端を連結した状態で、上端を洋上に突出させる全長を有する支柱部と、収容部に積載される所定量の粒状錘と、を準備する準備工程と、土台部と支柱部と粒状錘とを着床式洋上架台の構築領域の洋上に運搬する運搬工程と、構築領域の海底面に、上面が水平面状に整地された基礎部を形成する基礎部形成工程と、土台部を海底に沈めて基礎部の上に設置する土台部設置工程と、支柱部を垂直姿勢で海中に沈めて、海底に設置された土台部のソケット筒部に支柱部の下端部を挿入して連結する支柱部設置工程と、土台部の収容部に粒状錘を積載する積載工程とを含んでいる。

以上の着床式洋上架台は、海底に配置される土台部が、鋼管で形成される支柱部の下端部が挿入されるソケット筒部を底板部の中央部に備え、支柱部の下端部をソケット筒部に挿入して支柱部と土台部とを連結するので、土台部と支柱部とを別々に製造して運搬でき、製造コストと輸送コストを低減できる。また、設置時においては、構築海域の水深による悪影響を抑制しながら、土台部と支柱部とを別々に海中に沈めて連結できるので設置作業を容易にして、工期を短縮できると共に、構築にかかる費用を低減できる特長が実現できる。また、土台部を鋼鉄製とすることで、従来のように、コンクリートで基礎を構築する構造に比べて、土台部の製造に係る手間と時間を低減して、土台部の製造コストを大幅に削減できる。さらにまた、土台部は、底板部の外周に沿って立設した周壁部の内側に形成された収容部に粒状錘を積載することにより粒状錘の重量で定位置に保持されて支柱部を垂直姿勢に保持するので、土台部と粒状錘とを別々に運搬することで、運搬にかかるコストを低減しながら、多量の粒状錘であっても、容易に運搬して積載できる特長が実現できる。

また、以上の構築方法によれば、底板部の中央部にソケット筒部を備える土台部を海底に設置した後、鋼管で形成された支柱部を海中に沈めて、支柱部の下端部をソケット筒部に挿入して土台部に連結するので、土台部と支柱部とを別工程で海中に沈めることで、構築海域の水深に起因する悪影響を抑制しながら、土台部と支柱部を速やかに沈降させて定位置に設置できる。とくに、土台部と支柱部とを別部材として製造することで、製造や運搬にかかる時間と費用を低減でき、構築にかかる工期を短縮してコストを削減できる。また、土台部を鋼鉄製とすることで、従来のように、コンクリートで基礎を構築する構造に比べて、土台部の製造にかかる手間と時間を低減して、土台部の製造コストを大幅に削減できる。さらにまた、土台部は、周壁部の内側に形成された収容部に粒状錘を積載することにより粒状錘の重量で定位置に保持されて支柱部を垂直姿勢に保持するので、土台部と粒状錘とを別々に運搬することで、運搬にかかるコストを低減しながら、多量の粒状錘であっても、容易に運搬して積載できる特徴が実現できる。

以上の着床式洋上架台とその構築方法によると、水深が４０ｍ～１２０ｍの海域においても構築可能であって、工期を短縮して製造コストと設置コストを低減できる特徴が実現できる。ただ、この種の着床式洋上架台においては、発電電力が１０ＭＷ以上で、高さが１００ｍ～１５０ｍと大型の風力発電機が設置されるため、このような大型の風力発電機を洋上架台で安定して支持することが重要となる。特に、海中に設置される洋上架台は海のうねりや潮流に影響を受けるばかりか、台風接近時においては風速２０ｍを越える強風に晒されることもある。したがって、このような海面上に設置される大型の風力発電機が台風等による強風を受ける状態においても安定して所定の姿勢を維持できるように設計されることが大切である。本願発明は、このような問題点を解決するために開発されたものである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下に特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部品を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

本発明の着床式洋上架台は、風力発電を行う風力発電機を洋上に設置するための架台であって、主として、水深を４０ｍ～１２０ｍとする海洋上に風力発電機を設置するための架台である。ただ、着床式洋上架台は、風力発電用の風況データの計測を行う風況観測機を設置することもできる。

（実施形態１）
図１は実施形態１に係る着床式洋上架台９の上に風力発電機６を設置した洋上風力発電装置１００の設置状態を示す一部断面概略正面図である。図２ないし図５は、図１に示す洋上風力発電装置１００の着床式洋上架台９を示す図であって、図２は一部断面概略正面図を、図３及び図４は土台部１と支柱部２との連結構造を示す拡大断面図と拡大断面斜視図を、図５は土台部１の斜視図をそれぞれ示している。これらの図に示す着床式洋上架台９は、海底に配置されて粒状錘５が積載される土台部１と、下端を土台部１に連結して、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長されてなる支柱部２と、支柱部２の揺動を抑制する係留機構７とを備えている。

（土台部１）
土台部１は、海底に設置される底板部１１と、底板部１１の中央部に固定されて、支柱部２の下端部２Ｂが挿入されて連結されるソケット筒部１２と、ソケット筒部１２の側面と底板部１１の上面に固定されて、ソケット筒部１２を底板部１１に固定する複数の固定壁部１３と、底板部１１の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘５を収容するための収容部４を形成する周壁部１４と、周壁部１４の内側面と底板部１１の上面に固定されて、周壁部１４を底板部１１に固定する複数の固定壁部１６とを備えている。土台部１は、底板部１１、ソケット筒部１２、固定壁部１３、１６、及び周壁部１４を鋼鉄製としている。具体的には、鋼鉄製の複数の板材を切断、接合することで所定の形状に形成している。このように、土台部１を鋼鉄製とする構造は、土台部の製造にコンクリートを使用する従来の構造に比較して、製造にかかる時間を大幅に短縮して、製造コストを低減できる特長がある。

底板部１１は、所定の面積を有する鋼鉄製の平板である。底板部１１は、例えば、複数枚の鋼板を連結して所定の面積、形状としている。底板部１１は、海底に形成される基礎部３の上面に設置されて定位置に配置される。底板部１１は、水深４０ｍ～１２０ｍの海底に設置された状態で、中心部に垂直姿勢で連結される支柱部２を起立姿勢で支持できるように十分に大きな面積に形成される。底板部１１は、例えば、最大外径を２５ｍ以上であって、好ましくは３０ｍ以上として、支柱部２を安定して支持できる。ただ、底板部１１は、大きすぎると製造コストや運搬コストが高くなると共に、海底に形成される基礎部３を広くする必要があるので、最大外径を６５ｍ以下であって、好ましくは５０ｍ以下とする。また、底板部１１は、十分な強度を有するように、鋼板の厚さを１～５ｃｍであって、たとえば、２～３ｃｍとする。

図５に示す底板部１１は、一辺を３０ｍ～４５ｍとする方形状であって、外形を正方形状としている。ただ、底板部１１は、長方形とすることも、図６に示すように、円形状とすることも、図７に示すように多角形状とすることもできる。図７に示す底板部１１は、正八角形状としている。なお、円形状の底板部１１においては、直径が最大外径であり、多角形状の底板部１１においては、最大の対角線を最大外径とする。

ソケット筒部１２は、略円筒状に形成された鋼鉄製の周壁１２Ａで形成されており、底板部１１の上面の中央部に上方開口の姿勢で固定されている。ソケット筒部１２は、内側に支柱部２の下端部２Ｂを挿入できるように、支柱部２の下端部２Ｂの外周面に沿う内面形状としている。図に示すソケット筒部１２は、上方に向かって内形が次第に大きくなるテーパー部１２Ｘを備える形状、すなわち、テーパー部１２Ｘの内面形状を逆円錐台の側面に沿う形状としており、支柱部２の下端部２Ｂを下端に向かって外形が次第に小さくなるテーパー形状として、この形状の支柱部２を挿入しやすくしている。とくに、図３に示すソケット筒部１２は、支柱部２の下端部２Ｂをテーパー部１２Ｘに挿入して、支柱部２の下端が底板部１１に当接する状態で、支柱部２の下端部２Ｂの外周面がソケット筒部１２の内周面に密着する嵌合構造で連結されるようにしている。このように、ソケット筒部１２の内形を、支柱部２の下端部２Ｂの外形に沿う形状として、互いに嵌合状態で連結される構造とすることで、支柱部２の下端部２Ｂを簡単かつ確実にソケット筒部１２に案内しながら、隙間なく連結できる特長がある。ただ、ソケット筒部と支柱部の下端部は必ずしも嵌合するテーパー形状とする必要はなく、互いに嵌合する円筒状とすることもできる。

ソケット筒部１２は、円筒状の支柱部２の下端部２Ｂを内側に挿入した状態で、支柱部２を安定して支持できるように、周壁１２Ａの厚さを３ｃｍ～１０ｃｍ、好ましくは４ｃｍ～８ｃｍとする。また、ソケット筒部１２は、周壁１２Ａの高さを支柱部２の外径よりも大きく、例えば、支柱部２の外径の１．２倍～２倍とする。ソケット筒部１２は、周壁１２Ａの高さを高くして周壁１２Ａを厚くすることで、安定して支柱部２を支持できる。ただ、ソケット筒部１２は、周壁１２Ａを高くして厚くすると製造コストが高くなるので、好ましくは前述の範囲とする。

ソケット筒部１２は、複数の固定壁部１３を介して底板部１１に固定される。図に示す固定壁部１３は、鋼板を所定の形状、図においては略台形状の四角形に切断したもので、底辺を底板部１１の上面に固定すると共に、一方の側縁をソケット筒部１２の側面である周壁１２Ａの外周面に固定してソケット筒部１２を底板部１１の定位置に固定している。ソケット筒部１２の側面に固定される側縁は、ソケット筒部１２の軸方向に延長して固定されており、固定壁部１３を底板部１１に対して垂直な起立姿勢となるように固定している。図に示す土台部１は、底板部１１の中心部に配置されるソケット筒部１２の外周面から放射状に延びる複数の固定壁部１３を介して、底板部１１にソケット筒部１２を固定している。このように、ソケット筒部１２から放射状に配置された複数の固定壁部１３を介してソケット筒部１２を底板部１１に固定する構造は、支柱部２からソケット筒部１２に作用する力を分散させることができ、優れた強度を実現できる。

固定壁部１３は、好ましくは、溶接により底板部１１とソケット筒部１２に接合される。固定壁部１３は、その面積を大きくして、底板部１１との接合部を長くし、ソケット筒部１２との接合部を長くすることで、ソケット筒部１２と底板部１１との連結強度を強くでき、固定壁部１３の厚さを厚くすることで、荷重や応力に対する強度を強くできる。固定壁部１３は、例えば、その厚さを１ｃｍ～３ｃｍとし、底板部１１との接合長さを底板部１１の最大外径の１／５以上、好ましくは１／４以上とし、ソケット筒部１２との接合長さをソケット筒部１２の高さの１／３以上、好ましくは１／２以上とする。

周壁部１４は、底板部１１の外周に沿って立設されて、その内側に粒状錘５を積載するための収容部４を形成している。図５～図７に示す土台部１は、底板部１１の外周縁部に沿って、底板部１１の外形に等しい平面形状を有する周壁部１４を設けている。図５に示す周壁部１４は、所定の高さを有する周壁であって平面視を正方形状としている。平面視を正方形状とする周壁部１４は、所定の長さと幅を有する複数枚の鋼板を長さ方向に接合すると共にコーナー部で直角に接合して所定の形状に形成される。図６に示す周壁部１４は、所定の高さを有する周壁の平面形所を円形状としている。平面視を円形状とする周壁部１４は、所定の長さと幅を有する複数枚の鋼板を所定の曲率半径で湾曲すると共に、複数の鋼板を互いに接合して連結することで円形状に形成される。図８に示す周壁部１４は、所定の高さを有する周壁であって平面視を正八角形状としている。平面視を正八角形状とする周壁部１４は、所定の長さと幅を有する複数枚の鋼板をコーナー部で所定の角度に接合して所定の形状に形成される。

周壁部１４の高さは、内側に形成される収容部４の容積を決定するので、土台部１に要求される重量を考慮して、言い換えると、収容部４に充填される粒状錘５の総重量が最適な重量となるようにその高さが決定される。周壁部１４は、例えば、ソケット筒部１２の高さ以下であって、例えば、４ｍ～１０ｍ、好ましくは５ｍ～８ｍとする。ただ、収容部に充填して積載される粒状錘の総重量は、収容部の容積だけではなく、粒状錘の密度によっても変化するので、これらのことも考慮して周壁部１４の高さを決定する。

図５～図７に示す土台部１は、底板部１１の外周に沿って立設された周壁部１４を溶接して底板部１１に固定している。図５～図７に示す土台部１は、底板部１１の外形を周壁部１４の外形よりも一回り大きくして、外側に突出するフランジ部１５を設けている。これにより、周壁部１４は、例えば、下端縁の内側と外側の両方の境界部分を底板部１１に溶接して底板部１１に対して強固に接合できる。このように、周壁部１４を全周にわたって底板部１１に溶接する構造は、周壁部１４と底板部１１とを水密に連結して、土台部１全体の外観を上方開口の箱形とすることができる。この構造の土台部１は、工場で製造された後、構築領域に運搬する際には、土台部１全体を海面上に浮かせた状態で曳航して運搬できる。したがって、運搬にかかる手間や時間、運搬コストを低減できる特長がある。

さらに、図５～図７に示す周壁部１４は、内側に沿って配設された複数の固定壁部１６を介して底板部１１に固定している。これにより、周壁部１４を垂直姿勢として底板部１１に対してより強固に固定できる。固定壁部１６は、好ましくは、溶接により周壁部１４と底板部１１に接合される。固定壁部１６は、その面積を大きくして、周壁部１４との接合部を長くし、底板部１１との接合部を長くすることで、周壁部１４と底板部１１との連結強度を強くでき、固定壁部１６の厚さを厚くすることで、後述する係留機構７の索体７０の張力よる荷重や応力に対する強度を強くできる。したがって、周壁部１４に固定される固定壁部１６は、後述する索体７０を連結するために周部壁１４の外周面に固定される固定部２５と対向する位置を含む複数箇所に設ける。固定壁部１６は、例えば、その厚さを１ｃｍ～３ｃｍとし、周壁部１４との接合長さを周壁部１４の高さの１／２以上、好ましくは２／３以上とし、底板部１１との接合長さを周壁部１４の高さの１／２以上、好ましくは２／３以上とする。

以上のように、ソケット筒部１２の周囲に放射状に複数の固定壁部１３を設け、あるいは周壁部１４の内側に、内側に向かって突出する複数の固定壁部１６を設ける構造は、固定壁部１３、１６によって収容部４を複数の区画領域４Ａに分割して、収容部４に積載される粒状錘５がソケット筒部１２の周囲や周壁部１４の内周に沿って移動するのを抑制して、粒状錘５を安定して定位置に保持できる特長がある。ここで、図７に示す土台部１は、底板部１１にソケット筒部１２を固定するための固定壁部１３と、周壁部１４を底板部１１に固定するための固定壁部１６とを一体構造として１枚の固定プレート１７としている。このように、固定壁部１３と固定壁部１６とを一体構造とする土台部１は、周壁部１４全体を底板部１１に対して、さらに強固に固定できる。また、ソケット筒部１２と周壁部１４とを連結する複数の固定プレート１７により、収容部４を確実に複数の区画領域４Ａに区画できる。さらにまた、図７においては、多角形状の周壁部１４の対角線方向に延びる８枚の固定プレート１７の先端を周壁部１４のコーナー部の内周面まで延長することで、これらの固定プレート１７を介して周壁部１４を位置決めしながら定位置に配置できるようにしている。

さらに、図７に示す土台部１は、ソケット筒部１２から放射状に延びる固定プレート１７の中間部に中間壁部１８を設けている。図に示す土台部１は、ソケット筒部１２と周壁部１４との間に平面視リング状に中間壁部１８を設けており、ソケット筒部１２と周壁部１４と隣接する固定プレート１７とで囲まれた区画領域４Ａをさらに内側と外側の２つの分割領域４Ｂに区画している。この構造は、周壁部１４の内側に形成された区画領域４Ａをさらに複数の分割領域４Ｂに区画することで、区画領域４Ａ内において粒状錘５が支柱部２の半径方向に移動するのを抑制して、収容部４に収納される粒状錘５を安定して定位置に保持できる特長がある。図示しないが、図５や図６に示す土台部１においても、ソケット筒部１２と周壁部１４との間に中間壁部１８を設けることができる。この中間壁部は、隣接する固定壁部１３同士を連結し、あるいは、隣接する固定壁部１６同士を連結する状態で固定される。

海底に配置される土台部１は、収容部４に積載される粒状錘５によって定位置に保持されるが、海中に配置される粒状錘５は潮流の影響を受け、あるいは地震の揺れの影響を受けることもある。仮に、潮流や地震等の影響を受けて粒状錘５が移動し、収容部４に積載される粒状錘５全体のバランスが崩れると、土台部１が安定して支柱部２を支持できなくなる虞もある。これに対して、収容部４を固定壁部１３、１６（固定プレート１７）や中間壁部１９で複数の領域に区画する構造は、収容部４の内部における粒状錘５の移動を抑制して、土台部１を長期間にわたって安定して保持できる特長が実現できる。

（支柱部２）
支柱部２は、図１及び図２に示すように、上下方向に延長された柱状であって、下端を海底５０に設置された土台部１に連結すると共に、上端を洋上に突出させる鉛直姿勢として海中に配置している。支柱部２は、円筒状の鋼管で形成されており、下端が海底に設置された土台部１に連結された状態で、上端が洋上に突出する全長を有している。図１と図２に示す支柱部２は、海中に配置される本体部２Ａの下端部２Ｂを土台部１を連結し、海面上に突出する突出部２Ｃの上端に風力発電機６を固定している。支柱部２は、上端を海面から１０ｍ～１５ｍ突出させる姿勢で配置している。したがって、支柱部２の全長は、設置場所の水深よりも１０ｍ～１５ｍ長くなるようにしている。例えば、水深を８０ｍとする海域に設置される着床式洋上架台９においては、支柱部２の全長を９０ｍ～９５ｍとして、上端部を海面上に１０ｍ～１５ｍ突出させる。

支柱部２は、上端に設置される風力発電機６を安定して支持するために要求される強度を考慮して最適な外径に設計される。支柱部２の外径は、支柱部２の上に設置する浮力発電機６の規格や、着床式洋上架台９を設置する海域の水深によっても変更される。例えば、図１に示すように、水深４０ｍ～１２０ｍの海域に設置されて、発電量を１０ＭＷ～１５ＭＷとするサイズの風力発電機６を支持する支柱部２は、外径を大きくすることで安定して支持できる。一例として、水深５０ｍ～１００ｍの海域に設置される着床式洋上架台９においては、支柱部２の外径を５ｍ～１５ｍ、好ましくは６～１２ｍとすることができる。さらに、支柱部２の厚さは、例えば、これを構成する鋼管の厚さであって、例えば、３ｃｍ～１０ｃｍ、好ましくは４ｃｍ～８ｃｍとする。

図１及び図２に示す支柱部２は、所定の外径を有する円筒状の鋼管で形成されている。円筒状の鋼管で形成される支柱部２は、図示しないが、複数本の鋼管を連結して所定の長さに形成される。支柱部２は、たとえば、長さを１０ｍ～数十ｍとする鋼管を複数本連結して、所定の全長としている。各々の鋼管は、対向する端縁同士を溶接して連結し、あるいは端縁に沿って外側に突出するフランジ部を設けて、対向するフランジ部同士を連結具を介して連結することで、複数の鋼管を直線状に連結して所定の全長としている。ただ、使用する鋼管の長さや連結する本数は、種々に設計変更することができる。このように、支柱部２を複数の鋼管で形成する構造は、既成の鋼管を使用することで、製造コストを低減しながら、簡単かつ容易に製造できる特長がある。複数の鋼管で形成される支柱部２は、鋼管の内部全体を一つの空洞として、支柱部２を海中に沈める際には、内部に海水を浸入させる構造とする。これにより、構築領域の水深に関係なく、全長の長い支柱部２であっても速やかに沈降させて海中に設置できる。

海中に垂直姿勢で沈降される支柱部２は、海底に設置された土台部１のソケット筒部１２に下端部が挿入されて連結される。図３と図４に示すソケット筒部１２は、前述のように、上方に向かって内形が次第に大きくなるテーパー部１２Ｘを設けているので、支柱部２の下端部２Ｂは、下端に向かって外形が次第に小さくなるテーパー形状として、その外周面の形状を逆円錐台の側面に沿う形状としている。とくに、図３に示す支柱部２は、下端部２Ｂをソケット筒部１２に挿入して、下端が底板部１１に当接する状態で、支柱部２の下端部２Ｂの外周面がソケット筒部１２の内周面に密着する嵌合構造で連結されるようにしている。このように、支柱部２の下端部２Ｂの外形を、ソケット筒部１２の内形に沿う形状として、互いに嵌合状態で連結される構造とすることで、支柱部２の下端部２Ｂを簡単かつ確実にソケット筒部１２に案内しながら、隙間なく連結できる特長がある。ただ、支柱部の下端部をテーパー形状とすることなく円筒状として、円筒状のソケット筒部に挿入することもできる。

以上のように、土台部１が海底に設置された状態で、下端部２Ｂがソケット筒部１２に挿入される支柱部２は、外周面がソケット筒部１２の内周面に密着することで安定して連結されるが、さらに、支柱部２とソケット筒部１２の連結部には、図３に示すように、水中コンクリート２０を充填して固定することもできる。ここで、支柱部２は、海中においてソケット筒部１２に連結されるので、支柱部２の内部には海水が充満している。したがって、ソケット筒部１２と支柱部２との連結部の内部に充填するコンクリートには、水中コンクリート２０を使用する。水中コンクリート２０は、例えば、洋上からパイプを介して圧送されて、支柱部２の下端部２Ｂの内部に充填される。

図３と図４は、支柱部２の下端部２Ｂと土台部１のソケット筒部１２との連結部を示す図であって、図３は支柱部２の下端部２Ｂの内側に水中コンクリート２０を充填した状態を示す断面図を、図４は互いに連結される支柱部２とソケット筒部１２の内部構造を示す分解断面斜視図をそれぞれ示している。これらの図に示す土台部１と支柱部２は、水中コンクリート２０に埋設される第１のアンカー部２１と第２のアンカー部２２とを備えており、水中コンクリート２０に埋設される第１のアンカー部２１及び第２のアンカー部２２を介して土台部１と支柱部２とをより強固に固定している。

土台部１は、ソケット筒部１２の中央部に水中コンクリート２０に埋設される第１のアンカー部２１を設けている。第１のアンカー部２１は、ソケット筒部１２の中央部において、底板部１１から上方に突出する姿勢で設けられている。図の第１のアンカー部２１は、複数の鉄骨を井形に組み合わせると共に、支持材となる鉄骨を介して底板部１１の上面から所定の高さに突出するように底板部１１に固定されている。この第１のアンカー部２１は、ソケット筒部１２に挿入される支柱部２の下端部２Ｂに干渉しない位置に設けている。

支柱部２は、下端部２Ｂの内側に水中コンクリート２０に埋設される第２のアンカー部２２を設けている。第２のアンカー部２１は、支柱部２の下端部２Ｂにおいて、内面から内側に突出する姿勢で設けられている。図の第２のアンカー部２１は、支柱部２の下端部の対向する内面を互いに連結してなる複数の鉄骨を井形に組み合わせたもので、上下に複数段に設けている。この第２のアンカー部２２も、支柱部２の下端部２Ｂをソケット筒部１２に挿入する状態で、ソケット筒部１２の内側に設けた第１のアンカー部２１に干渉しない位置に設けている。以上の構造によると、ソケット筒部１２に支柱部２の下端部２Ｂが挿入された状態で内部に充填される水中コンクリート２０に第１のアンカー部２１及び第２のアンカー部２２を埋設することで、土台部１と支柱部２の下端部２Ｂとを確実に固定できる。さらに、支柱部２の下端部２Ｂの内側に水中コンクリート２０を充填する構造は、水中コンクリート２０を重り部として支柱部２の重心を下方に配置して、支柱部２をより安定して鉛直姿勢に保持できる特長もある。

図に示す第１のアンカー部２１及び第２のアンカー部２２は、その一例であって、以上の構造に特定しない。第１のアンカー部２１及び第２のアンカー部２２は、水中コンクリート２０に埋設されて土台部１や支柱部２を水中コンクレート２０に固定できる他の全て構造とすることができる。さらに、第１のアンカー部２１と第２のアンカー部２２は、両方またはいずれか一方に鉄筋を配設し、鉄筋コンクリートとしてより強固に土台部１と支柱部２とを固定することもできる。

さらに、支柱部２は、垂直姿勢に安定して保持するために、一部を中空状とすることもできる。円筒状の鋼管で構成される支柱部２は、海中に配置される本体部２Ａにおいて、内部を中空とする領域を設けて中空部２３を形成することができる。支柱部２は、例えば、海中に配置される本体部２Ａの上部において内部の海水を排水することで、支柱部２の上部に中空部２３を設けることができる。この構造は、支柱部２に充満された海水の一部をポンプ等の吸引機構で吸い上げて排水することで、支柱部２の上部に簡単に中空部２３を設けることができる。このように中空部２３を備える支柱部２は、内部を中空状とすることで、浮力に対する重量を少なくして、実質的に浮力を大きくできるので、土台部１にはたらく荷重を低減できる。例えば、厚さを６ｃｍ、外形を約６ｍとする鋼管からなる支柱部２においては、海面から２０ｍ分の海水を排水することで、５００ｔ以上の荷重を低減することができる。さらに、支柱部２の上部に中空部２３を設けることで、支柱部２にはたらく浮力の中心である浮心に対して、支柱部２の重心を低い位置に配置することができ、上下方向に延長して配置される支柱部２を安定して鉛直姿勢に保持できる特長がある。

（粒状錘５）
以上のように、海底に設置された土台部１は、支柱部２の下端部がソケット筒部１２に挿入されて連結されると共に、粒状錘５が積載されて定位置に保持される。土台部１は、周壁部１４の内側に、粒状錘５を収容する収容部４を形成している。収容部４に充填される粒状錘５は、所定の大きさの粒状に形成された錘であって、例えば、砂利、砕石、鉱石、スラグ等が使用できる。粒状錘５は、好ましくは鉄鉱石またはスラグとする。粒状錘５を鉄鉱石とする場合、比重が約３．４と高いので容積を少なくしながら十分な重量を確保することができる。また、鉄鉱石から流出する鉄分が海藻の養分となるため、周囲における生物の生育環境を改善できる効果もある。また、粒状錘をスラグとする場合、廃棄物として多量に発生するスラグを有効利用しながら、製造コストを低減できる。

粒状錘５は、その外径を１００ｍｍ以下であって、好ましくは、６０ｍｍ以下とする。粒状錘５は、砂利、砕石、鉱石、スラグのいずれかとし、とくに、砕石、鉱石、スラグについては以上の外径とすることで、収容部４内への充填を容易にできる特長がある。また、粒状錘５を除去する際には、サクションや水中サンドポンプ等の吸引装置を使用して効率よく吸引して除去できる。とくに、吸引装置は、水搬工法によりスラリー輸送することで、外径を数ｃｍとする粒状の砂利や砕石、鉱石、スラグ等であっても容易に吸引して運搬することができる。

（プラットホーム２４）
プラットホーム２４は、風力発電機６を洋上の所定の位置に配置するための設置台であって、上端部を洋上に突出させるように配置された支柱部２の上端に水平な姿勢で固定されている。水平姿勢で配置されるプラットホーム２４は、上面に風力発電機６が設置される。さらに、プラットホーム２４は、風力発電機６に加えて、各種監視装置や各種観測装置を設置することもできる。このような装置として、例えば、バードレーダーや監視カメラ、気象観測用の気象レーダ、あるいは風向計、風量計、風力計等の風況観測機が挙げられる。

（係留機構７）
係留機構７は、支柱部２の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部１の外周部１４に連結してなる複数の索体７０と、これらの索体７０の張力を調整する張力調整機構７１とを備えている。

（索体７０）
索体７０には、ワイヤー、ロープ、チェーン等の線材が使用される。索体７０に使用される線材には、支柱部１が台風等の影響で強風や荒波を受けた際に、支柱部１を牽引する状態においても破断されない強度を有するものが使用される。このような索体７０として、高強度ワイヤー、合成繊維ロープ、金属チェーン等が使用できる。係留機構７は、あらゆる方向への支柱部２の傾動を抑制するために複数の索体７０を平面視放射状に配置している。各索体７０は、支柱部２の上端部と土台部１の外周部の間に張設されて、その張力により支柱部２の上部を外側方向に牽引して支柱部２を鉛直姿勢に保持する。放射状に配置される複数の索体７０は、等間隔に配置されると共に張力が均等になるように張設されて任意の方向への傾動が抑制される。図に示す係留機構は、４本の索体を等間隔で四方に向けて延長して配置している。ただ、複数の索体７０は、３～１６本、好ましくは３～８本とすることができる。

（固定部２５）
係留機構７は、土台部１の周壁部１４に固定されて索体７０の先端部が連結される固定部２５を備えている。固定部２５は、周壁部１４から外側に突出する突出片２５Ａを備えている。土台部１の外周部に連結される索体７０は、先端が突出片２５Ａに連結されて土台部１に連結される。このように、土台部１の外周面から外側方向に突出する突出片２５Ａに索体７０を連結する構造は、索体７０の連結位置を支柱部２から離すことで効果的に支柱部２を牽引できると共に、収容部４に積載される粒状錘５と索体７０の連結部とが干渉するのを有効に防止できる特長がある。

図５に示す土台部１は、平面視正方形状の周壁部１４の対角線方向に延びるように、四隅のコーナー部の外周面に垂直姿勢の突出片２５Ａを固定して固定部２５としている。また、図７に示す土台部１は、平面視正八角形状の周壁部１４の対角線方向に延びるように、８箇所のコーナー部の外周面に垂直姿勢の突出片２５Ａを固定して固定部２５としている。このように、平面視多角形状の土台部１において対角線方向に突出片２５Ａを設ける構造は、最大外径が最も大きくなる対角線方向に固定部２５を配置することができるので、索体７０の先端を支柱部２から最も離れた位置に連結して、支柱部２を効果的に牽引できる特長がある。ここで、平面視を円形状とする土台部１においては、周壁部１４の外周面に４個以上の突出片２５Ａを等間隔に固定する。図６に示す土台部１は、６個の突出片２５Ａを垂直姿勢で等間隔に固定している。さらに、周壁部１４に固定される固定部２５は、好ましくは、周壁部１４の内側に固定された固定壁部１６と対向する位置に固定される。それは、固定部２５に作用する索体７０の張力に対して周壁部１４を安定して保持できるからである。

図に示す突出片２５Ａは平板状の金属板で、この金属板を垂直姿勢で周壁部１４の外周面に固定している。このように金属板からなる突出片２５Ａを垂直姿勢で配置する固定部２５は、連結された索体７０に牽引される状態で索体７０の張力に対して安定して支持できる特長がある。図に示す突出片２５Ａは、貫通孔２５ａを開口すると共に、この貫通孔２５ａに固定された金属製の連結具２６を介して索体７０の先端を固定している。図８及び図９に示す連結具２６は、一例として、Ｕ字状金具２６Ａと、Ｕ字状金具２６Ａの対向する先端部を連結する連結ピン２６Ｂで構成している。ただ、連結具には、索体の先端を突出片に連結できる他の全ての部材が使用できる。

図５～図９に示す固定部２５は、垂直姿勢の突出片２５Ａの両側に固定片２５Ｂを備えており、この固定片２５Ｂが周壁部１４の外周面に固定されて突出片２５Ａを定位置に配置している。固定片２５Ｂは、溶接して周壁部１４に固定され、あるいは図８及び図９に示すように、複数の固定具２７を介して周壁部１４に固定される。このような固定具２７として、例えばボルトとナットが使用される。固定具２７を介して連結される周壁部１４と固定片２５Ｂは、予め対向する位置に開口された貫通孔にボルトが挿通されると共に、ボルトの先端にナットがねじ込まれて定位置に固定される。

（張力調整機構７１）
張力調整機構７１は、支柱部２の上端部と土台部１の外周部とに跨がって配置された索体７０にテンションを掛けて所定の張力で張設する。張力調整機構７１は、支柱部２の上端部に配置されて、索体７０を巻き取る巻取機７２とすることができる。図１０に示す張力調整機構７１は、先端が土台部１の外周部に固定された索体７０の後端側を巻き取る巻取機７２としている。図１０に示す巻取機７２は、索体７０として高強度ワイヤーを使用し、この高強度ワイヤーを巻取ドラム７３に巻き取って張力を調整する構造としている。図に示す巻取機７２は、索体７０を巻き取る巻取ドラム７３と、巻取ドラム７３を回転させる駆動モータ７４と、駆動モータ７４の回転を変速して大きなトルクとして巻取ドラム７３を回転させる変速機７５とを備えている。巻取機７２は、例えば、プラットホーム２４に設置されて、索体７０を下方に繰り出す構造としている。このように、巻取機７２をプラットホーム２４に固定することで、索体７０に作用する張力を安定して調整できる。

（中間ローラ７６）
さらに、係留機構７は、図２に示すように、支柱部２の側面に固定されて、索体７０の中間部が案内される中間ローラ７６を備えている。図に示す係留機構７は、中間ローラ７６より上方に配置される索体７０を支柱部２の側面に沿う略垂直姿勢で配置し、中間ローラ７６より下方に配置される索体７０を支柱部２から離れる傾斜姿勢で配置している。この構造は、支柱部２の上端部において側面に設けた中間ローラ７６に索体７０の中間部を案内する状態で、張力調整機構７１により索体７０を牽引して張設する。このとき、中間ローラ７６よりも上方においては、索体７０を支柱部２に接近させて配置して、海面付近における支柱部２の周囲における安全性を確保できる。また、中間ローラ７６よりも下方においては、索体７０を支柱部２から離す傾斜姿勢で土台部１に連結することにより、鉛直方向に対する索体７０の傾斜角度を大きくして、索体７０の張力を効果的に支柱部２に対して作用させることができる。

図１１と図１２に示す中間ローラ７６は、支柱部２の側面に固定された固定リブ２８に固定されて定位置に配置される。図の中間ローラ７６は、支柱部２の側面から離れた位置に回転自在に配置されたローラ部材７７と、このローラ部材７７を回転自在に配置する一対の連結プレート７８と、一対の連結プレート７８を固定リブ２８に固定するための連結具７９とを備えている。以上の中間ローラ７６は、連結具７９を介して一対の連結プレート７８が固定リブ２８に固定されて、支柱部２の定位置に所定の姿勢で配置される。ローラ部材７７は、回転軸が水平姿勢であって、支柱部２の接線方向となるように配置されて、索体７０を上下方向に移動できる状態で回転する。以上の中間ローラ７６は、支柱部２に対して着脱自在に連結される。したがって、索体７０を張設する係留工程においては、先端が土台部１の外周部に固定されて、後端が支柱部２の上端のプラットホーム２４に配置された巻取機７２に巻かれた状態で、索体７０の中間部を中間ローラ７６に案内しながら、中間ローラ７６を支柱部２に固定することができる。

以上の係留機構７は、平面視放射状に支柱部２の上端部と土台部１の外周部との間に跨がって配置された複数の索体７０を所定の張力となるように張設することにより支柱部２の揺動を抑制する。ここで、係留機構７は、図１に示すように、支柱部２が鉛直方向に対して傾動する傾斜角（θ）が所定の角度よりも大きくならないように揺動を抑制する。係留機構７は、支柱部２の傾斜角（θ）の限界値を例えば５度とすることができる。したがって、係留機構７は、支柱部２が鉛直方向に対して５度傾いた状態で、傾動方向とは逆側にある索体７０がピンと張った状態となって、それ以上支柱部２が傾動しないように張力調整機構７１により張力を調整する。

さらに、係留機構７は、通常時と台風が接近する非常時において索体７０の張力を変更することもできる。例えば、通常時においては、張力調整機構７１による索体７０の張力を弱く設定して、すなわち、索体７０をピンと張った状態とすることなく、多少弛んだ状態となるように張設してある程度の揺動を許容しながら、台風が接近する非常時においては張力調整機構７１による索体７０の張力を大きく設定して、支柱部２の揺動を抑制することもできる。この場合、非常時においては、強風やうねりによって支柱部２が傾動しても、前述の傾斜角（θ）の限界値まで傾動しないように張力を強くする。張力調整機構７１は、例えば、遠隔操作や無線制御によって索体７０の張力を調整可能とすることができる。これにより、台風が接近する状況であっても、プラットホームに昇ることなく安全に索体７０の張力を調整することができる。

（サブ張力調整機構８１）
さらに、図１３～図１５に示す係留機構７は、索体７０の張力を調整するサブ張力調整機構８１を備えている。図に示すサブ張力調整機構８１は、土台部１の外周部に一端が連結されて垂直面内で傾動自在に配置された傾動アーム８２と、傾動アーム８２の他端側に固定された錘部８３とを備えている。傾動アーム８２は、前述の固定部２５を介して一端が土台部１の周壁部１４に固定されると共に、支柱部１から離れる方向に延長された他端側であって中間部に索体７０の先端が連結されている。

サブ張力調整機構８１は、支柱部２が鉛直姿勢の状態では、錘部８３の自重により降下姿勢（図１４参照）にある傾動アーム８２を介して索体７０が所定の張力で張設され、支柱部２が垂直姿勢から任意の方向に傾動する状態では、支柱部１の傾動方向と反対側に配置された索体７０が傾動アーム８２を引っ張って、傾動アーム８２を錘部８３の自重に逆らって上昇姿勢（図１５参照）に傾動させるようにしている。さらに、傾動アーム８２は、所定の上昇姿勢において傾動が停止されるストッパ８４を備えており、傾動アーム８２が所定の傾動姿勢まで上昇するとストッパ８４を介して傾動アーム８２の上昇を停止させて、支柱部２の傾動を阻止するようにしている。図に示すストッパ８４は、傾動アーム８２の後端部に固定されたカム部材であって、カム面を土台部１の周壁部１４に当接させて傾動アーム８２の傾動を停止させるようにしている。さらに、図に示す傾動アーム８２は、所定の降下姿勢においても傾動を停止させる第２ストッパ８５を備えており、傾動アーム８２が所定の傾動姿勢まで降下するとストッパ８５を介して傾動アーム８２の降下を停止させるようにしている。図に示す第２ストッパ８５も、傾動アーム８２の後端部に固定されたカム部材で、カム面を土台部１の周壁部１４に当接させて傾動アーム８２の傾動を停止させるようにしている。

以上の係留機構７は、索体７０にはたらく張力を、支柱部２の上端部に設けた巻取機７１だけでなく、土台部１に設けたサブ張力調整機構８１によっても調整可能としている。サブ張力調整機構８１は、傾動アーム８２の先端に設けた第１連結部８７に錘部８３を連結すると共に、傾動アーム８２の中間に設けた第２連結部８８に索体７０の先端部を連結している。索体７０は、前述の連結具２６を介して第２連結部８８に連結することができる。この構造のサブ張力調整機構８１は、傾動アーム８２の先端に連結した錘部８３の重量（Ｗ）によって索体７０に働く張力（Ｔ）を調整できる。さらに、図に示すサブ張力調整機構８１は、傾動アーム８２の傾動軸８６から第１連結部８７までの長さ（Ｌ１）と、傾動アーム８２の傾動軸８６から第２連結部８８までの長さ（Ｌ２）との比を調整することで、テコの原理により索体７０にはたらく張力を調整することができる。

このサブ張力調整機構８１は、巻取機７２による引張り力と、傾動アーム８２のテコ比と錘部８３の重量（Ｗ）によって特定される張力（Ｔ）が索体７０にはたらくことで支柱部２の傾動を抑制しながら、さらに大きな外力が支柱部１に加わって支柱部２が傾動しようとすると、傾動アーム８２が降下姿勢（図１４）から上昇姿勢（図１５）に傾動し、傾動アーム８２が限界位置まで上昇すると、ストッパ８４により傾動アーム８２の上昇が停止されて、支柱部２の傾動を抑止する。傾動アーム８２のストッパ８４は、例えば、支柱部２の傾斜角（θ）が前述の限界値となるまで支柱部２が傾動しないように停止位置を特定することで支柱部２の揺動を有効に抑制できる。

以上のサブ張力調整機構８１は、例えば、図１３の実線で示すように、傾動アーム８２が降下姿勢の状態では、索体７０をピンと張った状態とすることなく、多少弛んだ状態となるように張設してある程度の揺動を許容し、支柱部２がいずれかの方向に傾動する状態では支柱部１の傾動方向と反対側に配置された索体７０がピンと張った状態となって支柱部２の傾動を抑制することができる。さらにこの状態から支柱部２が傾動すると、索体７０に引っ張られる傾動アーム８２が降下姿勢から上昇姿勢に傾動し、図１３の鎖線で示すように、支柱部２の傾斜角（θ）が前述の限界値になるまで支柱部２が傾動すると、ストッパ８４により傾動アーム８２の上昇を停止して、ピンと張った状態の索体７０による張力を最大として支柱部２の傾動を効果的に抑止することができる。

以上のように、係留機構７は、索体７０の張力を調整することによって、支柱部２のある程度の揺動を許容しつつも、支柱部２の傾斜角（θ）が限界となる角度までに支柱部２が傾動する状態では、索体７０がピンと張った状態となって、支柱部２の傾動を確実に抑止する構造とすることもできる。

以上の構造の着床式洋上架台９は、図１に示すように、支柱部２の上端に風力発電機６が設置されて洋上風力発電装置１００として使用される。図示しないが、着床式洋上架台９は、支柱部２の上端に風況観測機を設置して、洋上風況観測装置として使用することもできる。

（風力発電機６）
風力発電機６は、図１に示すように、風力を受けて回転する風車６０と、回転する風車６０の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機（図示せず）と、発電機を収納しているナセル６３と、ナセル６３を所定の高さに配置するためのタワー６４とを備えている。風車６０は、複数のブレード６１を備えており、中心に設けたハブ６２に複数のブレード６１を等間隔で固定している。風力発電機６は、タワー６４の基部が支柱部２の上端に固定されて、着床式洋上架台９の上に所定の姿勢で設置される。図に示す洋上風力発電装置１００は、タワー６４の基部であって、支柱部２の上端の外周に沿って作業用のプラットホーム２４を設けている。

以上の着床式洋上架台９は、以下の工程で構築される。
［準備工程］
この工程では、海底に配置される鋼鉄製の土台部１と、円筒状の鋼管で形成されて、下端を土台部１に連結した状態で上端を洋上に突出させる全長を有する支柱部２と、土台部１の収容部４に積載される所定量の粒状錘５と、係留機構７を構成する複数の索体７０と、索体７０の張力を調整する張力調整機構７１とを準備する。鋼鉄製の土台部１は、図３～図５に示すように、海底に設置される底板部１１と、底板部１１の中央部に固定されて、支柱部２の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部１２と、ソケット筒部１２の側面と底板部１１の上面に固定されて、ソケット筒部１２を底板部１１に固定する複数の固定壁部１３と、底板部１１の外周に沿って立設されて、内側に収容部４を形成する周壁部１４と、周壁部１４の内側面と底板部１１の上面に固定されて、周壁部１４を底板部１１に固定する複数の固定壁部１６とを備える構造に製造される。粒状錘５は、収容部４に積載される所定量であって、収容部４に充填された状態で、土台部１及び支柱部２を定位置に保持できる重量となる量を準備する。粒状錘５には、例えば、所定の大きさに粉砕された鉄鉱石を使用する。以上の準備工程では、土台部１及び支柱部２は、工場にて製造される。

［運搬工程］
準備工程で準備された土台部１と支柱部２と粒状錘５とを着床式洋上架台９が構築される構築領域の洋上に運搬する。このとき、準備工程で製造された土台部１であって、底板部１１の外周に沿って立設される周壁部１４を底板部１１に水密に連結して、全体を上方開口の箱形に形成してなる土台部１は、運搬工程において、土台部１を海面上に浮かせた状態で曳航して構築領域の洋上まで運搬することができる。さらに、鉄鉱石である粒状錘５は、砕石運搬船で運搬する。

［基礎部形成工程］
図１６の（Ａ）で示すように、着床式洋上架台９を構築する領域の海底において、土台部１を設置するための基礎部３を形成する。基礎部３は、土台部１が設置される海底の表面状態を良好にして、その上面に土台部１を安定して載置するために海底面５０に形成される。基礎部３は、例えば、基礎捨石層３１の外形を、土台部１の外形よりも１～１０ｍ、好ましくは３～５ｍ大きくなるように形成する。基礎部３は、土台部１を水平姿勢で載置できるように、上面を水平面状に整地する。基礎部３は、図２及び図３に示すように、土台部１が設置される領域全体を海底面５０に対して所定の深さに掘削し、一段低く形成された掘削部３０に捨石３２を敷設して設けた基礎捨石層３１と、基礎捨石層３１の上面に配置された被覆部材３３とを備えている。基礎捨石層３１は、掘削部３０に敷設される多数の捨石３２を所定の厚さとなるように積層すると共に、上面を均して平面状としている。平面状に均された基礎捨石層３１の上面には、被覆部材３３を敷設している。被覆部材３３は、津波による押し波や引き波で基礎捨石層３１を構成する捨石３２や砂、土砂が流出しないように、基礎捨石層３１を上から押圧する重量を有する板状ないしシート状の部材であって、基礎捨石層３１の上面全体を被覆している。このような被覆部材３３として、アスファルトマット３３Ａが使用できる。アスファルトマット３３Ａは、アスファルトを所定の厚さのマット状に成形したものであって、激しい潮流によっても流されない比重と、基礎捨石層３１の表面に沿って変形可能な柔軟性とを備えている。アスファルトマット３３Ａからなる被覆部材３３は、基礎捨石層３１の上面に密着状態で敷設されて、その自重で基礎捨石層３１を上面から押圧する。これにより、基礎捨石層３１を構成する多量の捨石３２が激しい潮流や津波により流出して基礎部３が変形するのを有効に防止している。ただ、被覆部材は、高炉徐冷スラグを所定の厚さになるように敷設した被覆層とすることもできる。図１６の（Ａ）で示す基礎部形成工程では、基礎部３の上面全体を水平面状に整地するが、基礎部３は、図示しないが、土台部１が設置される領域である中央部を外周部よりも一段低く形成することもできる。この形状に整地された基礎部３は、土台部設置工程において、一段下がった中央部に土台部１を設置する。

さらに、被覆部材にはコンクリートパネルを使用することもできる。この基礎部は、複数枚のコンクリートパネルを基礎捨石層の上面に敷き詰めることで、基礎捨石層を構成する捨石の流出を防止できる。さらに、基礎部２は、基礎捨石層３１の上面に敷設されたアスファルトマット３３Ａの上に、コンクリートブロックやコンクリートパネルを配置することもできる。

［土台部設置工程］
この工程では、図１６の（Ｂ）で示すように、運搬工程で構築領域の洋上まで運搬された土台部１を海底に沈めて基礎部３の上に設置する。土台部１を沈める際には、複数の索体７０を介して土台部１を吊り下げた状態で、索体７０を繰り出して土台部１を海底に沈降させる。複数の索体７０は、例えば、ドラム等に巻き取られた状態でその先端が土台部１の外周に設けた固定部２５に連結される。複数の索体７０で土台部１を吊り下げた状態で土台部１を海中に沈めると共に、ドラムから索体７０を繰り出すことで土台部１を自重により降下させて海底に沈降させる。このとき、水中カメラ等で設置位置を確認しながら索体７０を繰り出すことで、土台部１を基礎部３の正確な位置に設置することができる。

［支柱部設置工程］
この工程では、図１６の（Ｃ）で示すように、運搬工程で構築領域の洋上まで運搬された支柱部２を垂直姿勢で海中に沈めて、海底に設置された土台部１に下端を連結する。支柱部２は、図１６の（Ｃ）に示すように、垂直姿勢として海水中に沈める状態で、円筒状の鋼管の内部に海水を浸入させながら沈降するので、構築海域の水深に関係なく、支柱部２の自重により、支柱部２をスムーズに海水中に沈降させることができる。海底まで沈降する支柱部２は、図３と図４に示すように、下端部２Ｂが、土台部１に設けたソケット筒部１２に挿入されて定位置に連結される。この工程においても、水中カメラ等で支柱部２の下端部２Ｂの位置を確認しながら、支柱部２をソケット筒部１２に対して正確に挿入することができる。

［コンクリート充填工程］
この工程では、図１６の（Ｄ）で示すように、ソケット筒部１２に挿入された支柱部２の下端部２Ｂの内部に水中コンクリート２０を充填して、土台部１と支柱部２とを固定する。水中コンクリート２０は、例えば、洋上からパイプを介して圧送して、支柱部２の下端部２Ｂの内部に充填する。支柱部２の下端部２Ｂに充填される水中コンクリート２０は、図３に示すように、土台部１に設けた第１のアンカー部２１と支柱部２に設けた第２のアンカー部２２とを埋設する状態で充填される。これにより、水中コンクリート２０が硬化した状態では、埋設される第１のアンカー部２１と第２のアンカー部２２とを介して土台部１と支柱部２とが強固に固定される。

［積載工程］
この工程では、土台部１の収容部４に所定量の粒状錘５を積載して充填する。図１６の（Ｅ）では、底面が開閉可能な収納容器５１を使用して定量の粒状錘５を海底まで吊り下げ、収容部４の上方において収納容器５１の底を開いて粒状錘５を沈降させて収容部４に充填する例を示している。この方法は、簡単かつ確実に粒状錘５を収容部４の所定の位置に積載することができる。ただ、粒状錘５は、海面から散布して沈降させることもできる。

図１６の（Ｅ）は、支柱部２の下端部２Ｂを土台部１に連結した後に、所定量の粒状錘５を収容部４に積載して充填する例を示している。ただ、本発明は、粒状錘５を収容部４に充填するタイミングを、以上のタイミング、すなわち、支柱部２を土台部１に連結した後工程には特定しない。粒状錘５は、種々のタイミングにおいて収容部４に積載することもできる。

積載工程は、例えば、土台部設置工程の前工程として、または土台部設置工程において、収容部４に粒状錘５を積載する第１積載工程と、土台部設置工程の後工程として、収容部４に粒状錘を積載する第２積載工程とに分割して粒状錘５を収容部４に充填することもできる。この方法では、土台部１を海底に沈める前、または、土台部１を海底に沈める途中において、第１積載工程として収容部４にある程度の粒状錘５を積載する。とくに、第１積載工程では、洋上もしくは海面近くの水中において収容部４に粒状錘５を積載できるので、能率良く、しかも正確に多量の粒状錘５を積載できる。このようにある程度の粒状錘５を収容部４に積載して全体の重量を重くした状態で土台部１を海底に沈降させることで、潮流等の影響を抑制しながら土台部１を直下に降下させて正確な位置に速やかに設置できる。土台部１を海底に沈めて定位置に設置した後、第２積載工程として収容部４に残りの粒状錘５を積載する。

［係留工程］
図１６の（Ｆ）で示すように、先端が土台部１の外周部に連結された複数の索体７０の後端側を、支柱部２の上端であってプラットホーム２４に設置された巻取機７２で巻き取って、索体７０を支柱部２の先端部と土台部１の外周部との間に張設する。張力調整機構７１である巻取機７２は、巻取ドラム７３に索体７０を巻き取る回転トルクで張力を調整する。複数の索体７０は、中間部が支柱部２の上端部の側面に配置された中間ローラ７６に案内された状態で巻取機７２により巻き取られて所定の張力で張設される。複数の索体７０は、放射状に張設された状態でバランス良く張設されるように巻き取りトルクが調整されながら張設される。

以上のように積載工程で、土台部１の収容部４に所定量の粒状錘５が充填されることで、多量の粒状錘５の荷重により、土台部１が定位置に保持されると共に、土台部１のソケット筒部１２に連結された支柱部２が垂直姿勢に保持される。以上のようにして、土台部１に連結された支柱部２は、上端部が海面上に突出する状態で配置される。

さらに、粒状錘５は、網材や通水性のある袋体等に充填した集合体の状態で沈降させることもできる。この場合もクレーン等で吊り下げて正確に充填できる。さらに、図の鎖線で示すように、土台部１の周壁部１４の周囲にも錘体５５を設置することができる。この構造は。この錘体５５により、土台部１が水平方向に位置ずれするのを確実に防止できる。このような錘体５５として、前述の粒状錘５を袋体に充填した集合体とすることも、コンクリートブロック等とすることもできる。

このとき、土台部１の周壁部１４の周囲に配置される錘体５５は、好ましくは、固定部を設けていない領域に配置される。例えば、図１３～図１５に示すように、支柱部２の傾動を制限するサブ張力調整機構８１を備える場合には、サブ張力調整機構８１を設けた位置に錘体５５を配置しないことで、サブ張力調整機構８１の正常な動作を実現できる。ただし、この錘体は、設置場所の環境によって省略することができる。

以上のようにして構築された着床式洋上架台９の支柱部２の上端に、図１に示すように風力発電機４を設置して洋上風力発電装置１００が構築される。

［発電機設置工程］
以上のようにして構築された着床式洋上架台９の支柱部２の上端に、図１に示すように風力発電機４を設置して洋上風力発電装置１００が構築される。

本発明は、洋上に風力発電機を配置する着床式洋上架台として、水深４０ｍ～１２０ｍの海域においても好適に構築できる。

１００…洋上風力発電装置
１…土台部
２…支柱部
２Ａ…本体部
２Ｂ…下端部
２Ｃ…突出部
３…基礎部
４…収容部
４Ａ…区画領域
４Ｂ…分割領域
５…粒状錘
６…風力発電機
７…係留機構
９…着床式洋上架台
１１…底板部
１２…ソケット筒部
１２Ｘ…テーパー部
１２Ａ…周壁
１３…固定壁部
１４…周壁部
１５…フランジ部
１６…固定壁部
１７…固定プレート
１８…中間壁部
２０…水中コンクリート
２１…第１のアンカー部
２２…第２のアンカー部
２３…中空部
２４…プラットホーム
２５…固定部
２５Ａ…突出片
２５ａ…貫通孔
２５Ｂ…固定片
２６…連結具
２６Ａ…Ｕ字状金具
２６Ｂ…連結ピン
２７…固定具
２８…固定リブ
３０…掘削部
３１…基礎捨石層
３２…捨石
３３…被覆部材
３３Ａ…アスファルトマット
５０…海底面
５１…収納容器
５５…錘体
６０…風車
６１…ブレード
６２…ハブ
６３…ナセル
６４…タワー
７０…索体
７１…張力調整機構
７２…巻取機
７３…巻取ドラム
７４…駆動モータ
７５…変速機
７６…中間ローラ
７７…ローラ部材
７８…連結プレート
７９…連結具
８１…サブ張力調整機構
８２…傾動アーム
８３…錘部
８４…ストッパ
８５…第２ストッパ
８６…傾動軸
８７…第１連結部
８８…第２連結部

本発明のある態様に係る着床式洋上架台は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台であって、全体が水没する状態で海底に配置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部と、下端が土台部に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長された姿勢で海中に配置される円筒状の鋼管で形成された支柱部と、支柱部の揺動を抑制する係留機構とを備えている。土台部は、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、周壁部の内側面と底板部の上面に固定されて、周壁部を底板部に固定する複数の固定壁部とを備えている。土台部は、収容部に積載される粒状錘によって定位置に保持されると共に、ソケット筒部に連結された支柱部を鉛直姿勢に保持するよう構成している。係留機構は、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構とを備えており、支柱部と土台部との間に張設された複数の索体により支柱部の揺動を抑制しており、係留機構が、支柱部の上端部に配置されて索体を巻き取る巻取機を備えており、巻取機を張力調整機構としている。

また上記構成によると、巻取機の巻き取り状態を調整することで、簡単に索体の張力を調整できる。

本発明の他の態様に係る着床式洋上架台は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台であって、全体が水没する状態で海底に配置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部と、下端が土台部に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長された姿勢で海中に配置される円筒状の鋼管で形成された支柱部と、支柱部の揺動を抑制する係留機構とを備えている。土台部は、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、周壁部の内側面と底板部の上面に固定されて、周壁部を底板部に固定する複数の固定壁部とを備えている。土台部は、収容部に積載される粒状錘によって定位置に保持されると共に、ソケット筒部に連結された支柱部を鉛直姿勢に保持するよう構成している。係留機構は、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構とを備えており、支柱部と土台部との間に張設された複数の索体により支柱部の揺動を抑制しており、係留機構が、支柱部の側面に固定されて、索体の中間部が案内される中間ローラを備えて、中間ローラより上方に配置される索体を支柱部の側面に沿う姿勢で配置し、中間ローラより下方に配置される索体を支柱部から離れる傾斜姿勢で配置することができる。上記構成によると、支柱部の上端部において側面に設けた中間ローラに索体の中間部を案内する状態で索体を張設するので、中間ローラよりも上方においては索体を支柱部に接近させて配置することで、海面付近における支柱部の周囲における安全性を確保しながら、中間ローラよりも下方においては索体を支柱部から離す傾斜姿勢で土台部に連結することで、鉛直方向に対する索体の傾斜角度を大きくして索体の張力を効果的に支柱部に対して作用させることができる。

本発明の他の態様に係る着床式洋上架台は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台であって、全体が水没する状態で海底に配置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部と、下端が土台部に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長された姿勢で海中に配置される円筒状の鋼管で形成された支柱部と、支柱部の揺動を抑制する係留機構とを備えている。土台部は、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、周壁部の内側面と底板部の上面に固定されて、周壁部を底板部に固定する複数の固定壁部とを備えている。土台部は、収容部に積載される粒状錘によって定位置に保持されると共に、ソケット筒部に連結された支柱部を鉛直姿勢に保持するよう構成している。係留機構は、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構とを備えており、支柱部と土台部との間に張設された複数の索体により支柱部の揺動を抑制しており、係留機構が、索体の張力を調整するサブ張力調整機構を備えて、このサブ張力調整機構が、土台部の外周部に一端が連結されて、垂直面内で傾動自在に配置されると共に、支柱部から離れる方向に延長された他端側に索体の先端が連結された傾動アームと、傾動アームの他端側に固定された錘部とを備えることができる。このサブ張力調整機構は、支柱部が鉛直姿勢の状態では、錘部の自重により降下姿勢にある傾動アームを介して索体を所定の張力で張設し、支柱部が垂直姿勢から任意の方向に傾動する状態では、支柱部の傾動方向と反対側に配置された索体が傾動アームを引っ張って、傾動アームを錘部の自重に逆らって上昇姿勢に傾動させることができる。さらに、傾動アームは、所定の上昇姿勢において傾動が停止されるストッパを備えて、傾動アームが所定の上昇姿勢まで傾動するとストッパを介して傾動アームを停止させて、支柱部の傾動を阻止することができる。

本発明のある態様に係る着床式洋上架台の構築方法は、風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台の構築方法である。この構築方法は、全体が水没する状態で海底に設置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部であって、海底に設置される底板部と、底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、ソケット筒部の側面と底板部の上面に固定されて、ソケット筒部を底板部に固定する複数の固定壁部と、底板部の外周に沿って立設されて、内側に粒状錘の収容部を形成する周壁部と、周壁部の内側面と底板部の上面に固定されて、周壁部を底板部に固定する複数の固定壁部とを備える土台部と、円筒状の鋼管で形成されて、海底に設置された土台部に下端を連結した状態で上端を洋上に突出させる全長を有する支柱部と、収容部に積載される所定量の粒状錘と、支柱部の揺動を抑制する係留機構であって、支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、索体の張力を調整する張力調整機構として、前記支柱部の上端部に配置されて前記索体を巻き取る巻取機とを備える係留機構と、を準備する準備工程と、土台部と支柱部と粒状錘と係留機構を着床式洋上架台の構築領域の洋上に運搬する運搬工程と、構築領域の海底面に、上面が整地された基礎部を形成する基礎部形成工程と、土台部を海底に沈めて基礎部の上に設置する土台部設置工程と、支柱部を垂直姿勢で海中に沈めて、海底に設置された土台部のソケット筒部に支柱部の下端部を挿入して連結する支柱部設置工程と、土台部の収容部に粒状錘を積載する積載工程とを含んでいる。さらに、土台部設置工程においては、複数の索体を介して土台部を吊り下げた状態で索体を繰り出して土台部を海底に沈降させるようにしている。

Claims (7)

1. 風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台であって、
   全体が水没する状態で海底に配置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部と、
   下端が前記土台部に連結されて、上端を洋上に突出させるように上下方向に延長された姿勢で海中に配置される円筒状の鋼管で形成された支柱部と、
   前記支柱部の揺動を抑制する係留機構と、
   を備え、
   前記土台部は、
   海底に設置される底板部と、
   前記底板部の中央部に固定されて、前記支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、
   前記ソケット筒部の側面と前記底板部の上面に固定されて、前記ソケット筒部を前記底板部に固定する複数の固定壁部と、
   前記底板部の外周に沿って立設されて、内側に前記粒状錘の収容部を形成する周壁部と、
   前記周壁部の内側面と前記底板部の上面に固定されて、前記周壁部を前記底板部に固定する複数の固定壁部と、
   を備え、
   前記土台部は、前記収容部に積載される前記粒状錘によって定位置に保持されると共に、前記ソケット筒部に連結された前記支柱部を鉛直姿勢に保持するよう構成されており、
   前記係留機構は、
   前記支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端を前記土台部の外周部に連結してなる複数の索体と、
   前記索体の張力を調整する張力調整機構とを備え、
   前記支柱部と前記土台部との間に張設された前記複数の索体により前記支柱部の揺動を抑制してなる着床式洋上架台。
2. 請求項１に記載される着床式洋上架台であって、
   前記係留機構が、前記支柱部の上端部に配置されて前記索体を巻き取る巻取機を備えており、前記巻取機を前記張力調整機構としてなる着床式洋上架台。
3. 請求項１に記載される着床式洋上架台であって、
   前記係留機構が、前記土台部の前記周壁部に固定されて前記索体の先端部が連結される固定部を備えており、
   前記固定部が、前記周壁部から外側に突出する突出片である着床式洋上架台。
4. 請求項１に記載される着床式洋上架台であって、
   前記係留機構が、前記支柱部の側面に固定されて、前記索体の中間部が案内される中間ローラを備えており、
   前記中間ローラより上方に配置される前記索体を前記支柱部の側面に沿う姿勢で配置し、
   前記中間ローラより下方に配置される前記索体を前記支柱部から前記土台部に向かって離れる傾斜姿勢で配置してなる着床式洋上架台。
5. 請求項１に記載される着床式洋上架台であって、
   前記係留機構が、前記索体の張力を調整するサブ張力調整機構を備えており、
   前記サブ張力調整機構が、
   前記土台部の外周部に一端が連結されて、垂直面内で傾動自在に配置されると共に、前記支柱部から離れる方向に延長された他端側に前記索体の先端が連結された傾動アームと、
   前記傾動アームの他端側に固定された錘部とを備え、
   前記支柱部が鉛直姿勢の状態では、前記錘部の自重により降下姿勢にある前記傾動アームを介して前記索体が所定の張力で張設されており、
   前記支柱部が鉛直姿勢から任意の方向に傾動する状態では、前記支柱部の傾動方向と反対側に配置された前記索体が前記傾動アームを引っ張って、当該傾動アームを前記錘部の自重に逆らって上昇姿勢に傾動させるようにしてなり、
   さらに、前記傾動アームは、所定の上昇姿勢において傾動が停止されるストッパを備えており、前記傾動アームが所定の上昇姿勢まで傾動すると前記ストッパを介して前記傾動アームの傾動が停止されて、前記支柱部の傾動を抑制するようにしてなる着床式洋上架台。
6. 風力発電機を洋上に設置するための着床式洋上架台の構築方法であって、
   全体が水没する状態で海底に設置されて粒状錘が積載される鋼鉄製の土台部であって、
   海底に設置される底板部と、
   前記底板部の中央部に固定されて、支柱部の下端部が挿入されて連結されるソケット筒部と、
   前記ソケット筒部の側面と前記底板部の上面に固定されて、前記ソケット筒部を前記底板部に固定する複数の固定壁部と、
   前記底板部の外周に沿って立設されて、内側に前記粒状錘の収容部を形成する周壁部と、
   前記周壁部の内側面と前記底板部の上面に固定されて、前記周壁部を前記底板部に固定する複数の固定壁部と、
   を備える土台部と、
   円筒状の鋼管で形成されて、海底に設置された前記土台部に下端を連結した状態で上端を洋上に突出させる全長を有する支柱部と、
   前記収容部に積載される所定量の前記粒状錘と、
   前記支柱部の揺動を抑制する係留機構であって、
   前記支柱部の上端部から平面視放射状に延長されて、先端が前記土台部の外周部に連結される複数の索体と、
   前記索体の張力を調整する張力調整機構と、
   を備える係留機構と、
   を準備する準備工程と、
   前記土台部と前記支柱部と前記粒状錘と前記係留機構を着床式洋上架台の構築領域の洋上に運搬する運搬工程と、
   構築領域の海底面に、上面が整地された基礎部を形成する基礎部形成工程と、
   前記土台部を海底に沈めて前記基礎部の上に設置する土台部設置工程と、
   前記支柱部を垂直姿勢で海中に沈めて、海底に設置された前記土台部の前記ソケット筒部に前記支柱部の下端部を挿入して連結する支柱部設置工程と、
   前記土台部の前記収容部に前記粒状錘を積載する積載工程と、
   前記複数の索体を前記支柱部の上端部と前記土台部の外周部との間に張設する係留工程と、
   を含み、
   前記土台部設置工程において、前記複数の索体を介して前記土台部を吊り下げた状態で前記索体を繰り出して前記土台部を海底に沈降させる着床式洋上架台の構築方法。
7. 着床式洋上架台を備える洋上風力発電装置であって、
   請求項１ないし５のいずれかに記載する前記着床式洋上架台と、
   前記支柱部の上端に設置された風力発電機と、
   を備える洋上風力発電装置。

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