JP4844915B2

JP4844915B2 - 浮体構造

Info

Publication number: JP4844915B2
Application number: JP2005123991A
Authority: JP
Inventors: 昌宏宮川
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006298207A

Description

本発明は、例えば洋上の浮体構造に関するものである。

従来、浮体構造として、例えば洋上においてそれぞれの風力発電施設を立設支持する複数の浮体同士を、途中に中間シンカーを設けた係留チェーンで連結し、適宜の浮体には、一方端に係留アンカー、途中に中間シンカー設けた係留チェーンを繋いだ洋上風力発電設備がある。この洋上風力発電設備は、深い海域においても洋上での設置が容易に行え、しかも、洋上の風力発電施設が波によって流されて衝突したり、風力発電施設同士の相対位置関係が変化して発電能力を低下させる事態を防ごうとするものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７６６２６号公報

しかしながら、従来の浮体構造では、それぞれの風力発電施設を立設支持する複数の浮体同士を、途中に中間シンカーを設けた係留チェーンで連結しているので、各風力発電施設の浮体が不安定な状態になって揺れや転倒が生じるおそれがある。そこで、各浮体同士を連結する連結材を剛構造とすることが考えられるが、連結材に浮力、波力、潮流力が作用するため堅固な断面とする必要があり、コストが嵩むという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みて、複数の浮体間を安定した状態で連結しつつ連結した部材に作用する浮力、波力、潮流力を低減することができる浮体構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る浮体構造は、水に浮遊する複数の浮体部と、該浮体部を両端で連結した長手状の剛体からなるとともに水中に没入して浮遊する連結部を備え、前記連結部はその長手方向でほぼ一様に水とほぼ同じ単位体積重量にしたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る浮体構造は、上記請求項１において、前記連結部は中空とした内部に錘体を配置して水とほぼ同じ単位体積重量としてあることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る浮体構造は、上記請求項１において、前記連結部は中空とした内部に錘体を配置して水とほぼ同じ単位体積重量としてあり、当該錘体を前記連結部の内外に出し入れ可能に構成してあることを特徴とする。

本発明に係る浮体構造は、複数の浮体部を剛体からなる連結部によって連結し、連結部を本浮体構造が設置される水に対してほぼ同じ単位体積重量とした。このため、複数の浮体部を安定した状態で連結しつつ連結部に作用する浮力、波力、潮流力を低減することができる。この結果、連結部を必要以上に堅固な断面とする必要がなく、例えば連結部の断面を細径にする、連結部の肉厚を薄くするなどによって、部材コストを低減することができる。

連結部は中空とした内部に錘体を配置して水とほぼ同じ単位体積重量としてあり、当該錘体を連結部の内外に出し入れ可能に構成してある。このため、連結部の浮力が調整できるので本浮体構造の施工性を向上することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る浮体構造の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明に係る浮体構造の実施例を示す平面図、図２は図１に示した浮体構造の正面図、図３は図１に示した連結部の径方向の断面図、図４は図１に示した連結部の長手方向の断面図である。

浮体構造は、図１に示すように浮体部１、連結部２および中間浮体部３を有している。また、本実施例の浮体構造は、用途は限られないが、例えば洋上プラットホーム、エネルギー生産施設の基盤などに用いられる。

浮体部１は、鋼材、鋼とコンクリートとの合成材、またはコンクリート材などの剛体からなり、それ自体では水に浮くようになっており、その上部に施設（物品）が載置されるものである。浮体部１は、図２では連結部２とともに水中に浮遊して水上１０の風波の影響を受けにくい没水型（セミサブ型）としている。この浮体部１は、複数（本実施例では３つ）設けてある。また、浮体部１は、予め陸上で制作されたプレキャスト部材としてもよい。

連結部２は、図１に示すように複数の浮体部１を環状に連結する剛体からなる長手状のものである。連結部２は、両端部がそれぞれ浮体部１に対して剛結合またはヒンジ結合によって連結してある。すなわち、連結部２は、本実施例では３つの浮体部１を環状に連結するものであって、当該環状を平面視で略三角形に形成してある。また、連結部２は、各浮体部１の間において同形状に形成してあって、各浮体部１を環状に均等配置してある。なお、浮体部１を３つに限らず複数設けてもよい。

この連結部２は、鋼材、鋼とコンクリートとの合成材、またはコンクリート材などの剛体からなり、特に予め工場などで複数に分割して連結部ユニットとして生産されるプレキャスト部材からなる。この連結部ユニット（連結部２）は、内部を中空に形成してあり、鋼材からなる場合では鋼管として形成され、鋼材とコンクリート材との合成材からなる場合ではボックスカルバート管として形成され、コンクリート材からなる場合ではヒューム管として形成される。連結部ユニット（連結部２）の中空とした内部は、本浮体構造が設置される水に対してほぼ同じ単位体積重量にするためのバランス構造としてある。バランス構造としては、例えば図３および図４に示すように連結部ユニット（連結部２）の中空の内部を上下に分け、水、石、砂利またはコンクリートなどの錘体２０を設置する錘室２１を下側に設け、空気または発泡スチロールなどによって調整浮力を得るための浮力室２２を上側に設けてなる。また、錘室２１においては、図４に示すように鋼材や、鋼材とコンクリート材との合成材、さらに樹脂や繊維で補強した補強体などからなる隔壁２１ａを設けて連結部ユニット（連結部２）の長手方向を分割することで、長手方向への錘の流動を抑えて連結部ユニット（連結部２）の長手方向の重量バランスを保持してある。錘室２１において、図３に示すように各隔壁２１ａ間を隔壁２１ｂで分割してもよい。一方、浮力室２２においては、図３および図４に示すように鋼材や、鋼材とコンクリート材との合成材、さらに樹脂や繊維で補強した補強体などからなる隔壁２２ａを設けて連結部ユニット（連結部２）の長手方向を分割し、当該隔壁２２ａに連通穴２２ｂを設けて隔壁２２ａで分割した各部を連通してある。そして、連結部２は、連結部ユニットを複数連結して構成する。なお、連結部２の隔壁２１ａは必須のものではない。また、連結部２の箱断面は、図３に示す略円形に限らず矩形など様々であってもよい。

なお、ここでの連結部２の単位体積重量であるが、種々の錘体２０を充填した（充填しなくてもよい）連続部２（連続部ユニット）の気中重量を、その連続部２（連続部ユニット）の内部に水が入らないようにした状態で水中に完全没入させたときに排除される水の体積で除した値である。本実施例では、連結部２は棒状になっているので、その長手方向で単位体積重量がほぼ一様になっていることが望ましい。

また、連結部２は、錘体２０に水を採用した場合、当該水を連結部２の内外に出し入れ可能に構成できる。図には明示しないが例えば連結部２の錘室２１の底部に開閉弁を設けるとともに浮力室２２に浮力室２２から錘室２１に空気を圧送するポンプを設ける。そして、開閉弁を開くことで錘室２１に水を入れ、ポンプを稼働することで開閉弁を介して錘室２１から水を出す。このように浮力が調整できることで、例えば連結部２の製造ヤードから設置場所までは浮かして運搬することができ、施工性が向上する。

中間浮体部３は、上述した浮体部１と同様な構造となっている。そして、それぞれの浮体部１と中間浮体部３とは、トラス構造となる２本の連結部２′（図１では２本の連結部２′が重なり合って示してあり、図２では１本の連結部２′が連結部２に重なり合って示してある）によって互いに連結してある。なお、この連結部２′による連結構造は、上述した連結部２と同様に両端部がそれぞれ浮体部１および中間浮体部３に対して剛結合またはヒンジ結合によって連結してある。また、連結部２′の構造は、上述した連結部２と同様の構造である。

上述した浮体構造では、図２に示すように浮体部１および中間浮体部３の上部に支柱４１を介して水上に浮く台４を配置できる。この台４は、例えば洋上プラットホーム、エネルギー生産施設の基盤などに用いられる。

このように構成した浮体構造は、図には明示しないが、例えば浮体部１、連結部２，２′または中間浮体部３に対して繊維ロープやチェーンを介して連結したアンカーを水底１１（図２参照）に投げ込んだ緊結係留方式などによって係留する。この係留に関しては緊結係留方式に限らず、設置場所の諸状況に応じて適宜選択すればよい。

したがって、上述した浮体構造では、複数の浮体部１を剛体からなる連結部２によって連結し、連結部２を本浮体構造が設置される水に対してほぼ同じ単位体積重量にするためのバランス構造としてある。このため、複数の浮体部１を安定した状態で連結しつつ連結部２に作用する浮力、波力、潮流力を低減することが可能になる。ここで、図５に示すように連結部２を剛体とした場合には、浮力Ｕによって当該連結部２に曲げモーメントＭが生じることになる。しかし、連結部２を本浮体構造が設置される水に対してほぼ同じ単位体積重量にしてあれば、浮力Ｕを低減することによって曲げモーメントＭが低減できる。この結果、連結部２を必要以上に堅固な断面とする必要がなく、例えば連結部２の断面を細径にする、連結部２の肉厚を薄くするなどによって、部材コストを低減することが可能になる。

連結部２に配置した錘体２０を当該連結部２の内外に出し入れ可能に構成することによって、連結部２の浮力が調整できるので、本浮体構造の姿勢制御が行え、また例えば連結部２の製造ヤードから設置場所までは浮かして運搬することができ、本浮体構造の施工性を向上することが可能になる。

図６は本発明に係る浮体構造の他の実施例を示す平面図、図７は図６に示した浮体構造の正面図である。図６および図７に示す浮体構造の他の実施例は、複数の浮体部１（本実施例では４つ）間をそれぞれ連結部２を介して環状に連結したものであり、さらに、各浮体部１と中間浮体部３との間を２本の連結部２′（図６では２本の連結部２′が重なり合って示してあり、図７では１本の連結部２′が連結部２に重なり合って示してある）で連結したものである。この構成においても、連結部２および連結部２′を採用することによって、上述した実施例と同様の効果を得ることが可能である。なお、浮体部１を４つに限らず複数設けてもよい。

本発明に係る浮体構造の実施例を示す平面図である。図１に示した浮体構造の正面図である。図１に示した連結部の径方向の断面図である。図１に示した連結部の長手方向の断面図である。連結部に作用する浮力および曲げモーメントを示す概略図である。本発明に係る浮体構造の他の実施例を示す平面図である。図６に示した浮体構造の正面図である。

符号の説明

１浮体部
２，２′ 連結部
２０錘体
２１錘室
２１ａ隔壁
２２浮力室
３中間浮体部
４台
４１支柱
１０水上
１１水底
Ｍ曲げモーメント
Ｕ浮力

Claims

水に浮遊する複数の浮体部と、該浮体部を両端で連結した長手状の剛体からなるとともに水中に没入して浮遊する連結部を備え、前記連結部はその長手方向でほぼ一様に水とほぼ同じ単位体積重量にしたことを特徴とする浮体構造。
前記連結部は中空とした内部に錘体を配置して水とほぼ同じ単位体積重量としてあることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造。
前記連結部は中空とした内部に錘体を配置して水とほぼ同じ単位体積重量としてあり、当該錘体を前記連結部の内外に出し入れ可能に構成してあることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造。