JP5804752B2 - Floating body - Google Patents
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Description
本発明は、洋上に浮遊するように支持されて上部に構造物が立設可能な浮体に関するものである。 The present invention relates to a floating body that is supported so as to float on the ocean and on which a structure can be erected.
環境問題による土地の確保の困難性、経済的な理由から、近年、風車、風力発電装置を浮体上に立設して洋上に配するニーズが高まっている。このような塔状構造物支持浮体としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。 Due to the difficulty of securing land due to environmental problems and economic reasons, in recent years, there has been an increasing need to install wind turbines and wind power generators on a floating body and distribute them on the ocean. As such a tower-like structure support floating body, there exists what was described in the following patent document 1, for example.
この特許文献1に記載された塔状構造物支持浮体は、箱型をなす浮体本体の上部に風車を立設し、この浮体本体の下部に支持柱の上端を垂下して固定し、この支持柱の下端にウエイトを取付けるものであり、これにより全体の浮心高さをあまり下げずに水面の近傍に位置させながらも、全体の重心高さを水面よりも大きく下方に位置させることができる。 The tower-like structure support floating body described in Patent Document 1 has a wind turbine standing on the top of a box-shaped floating body, and the upper end of a support pillar is suspended and fixed to the bottom of the floating body. A weight is attached to the lower end of the column, so that the overall center of gravity height can be positioned lower than the water surface while being positioned in the vicinity of the water surface without significantly reducing the overall floating height. .
上述した従来の塔状構造物支持浮体にあっては、浮体の下部を水没させ、上部に風力発電装置を立設している。そのため、浮体上に複数の風車を立設することができず、風車により発電した電力を海底に敷設したケーブルを介して陸上の蓄電装置に送電することとなり、海底へのケーブル敷設作業コストが増大してしまうという問題がある。そして、この場合、従来の浮体に複数の風力発電装置を立設すると、浮体が不安定となり、安定した発電を行うことが困難となる。また、浮体上の風力発電装置と陸上の蓄電装置とが、海底に敷設されたケーブルにより連結されていることから、ハリケーンなどが発生した場合であっても、浮体と共に発電装置を避難させること困難である。 In the conventional tower-like structure supporting floating body described above, the lower part of the floating body is submerged, and the wind power generator is erected on the upper part. For this reason, it is not possible to install a plurality of windmills on the floating body, and the power generated by the windmills is transmitted to the onshore power storage device via a cable laid on the seabed, increasing the cost of cable laying work on the seabed. There is a problem of end up. In this case, when a plurality of wind turbine generators are installed on a conventional floating body, the floating body becomes unstable and it is difficult to perform stable power generation. In addition, since the wind power generator on the floating body and the on-shore power storage device are connected by a cable laid on the seabed, it is difficult to evacuate the power generator with the floating body even if a hurricane occurs. It is.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、揺動を抑制可能とすると共に構造の簡素化を可能とする浮体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a floating body that can suppress swinging and can simplify the structure.
上記の目的を達成するための本発明の浮体は、上面部に構造物が立設可能な浮体本体と、前記浮体本体に設けられて該浮体本体の揺動を抑制する動吸振器と、を備え、前記動吸振器は、長手方向の中間部が前記浮体本体に水平な支持軸により上下に回動自在に支持される回動部材と、前記回動部材における長手方向の各端部に設けられる一対のウエイトと、前記回動部材を所定の回動位置に付勢支持する付勢部材と、前記浮体本体と前記回動部材との相対移動により発生する運動エネルギを吸収するダンパと、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a floating body of the present invention includes a floating body main body on which a structure can be erected on an upper surface portion, and a dynamic vibration absorber provided on the floating body main body to suppress swinging of the floating body main body. The dynamic vibration absorber is provided at each end of the rotating member in the longitudinal direction, and a rotating member whose middle part in the longitudinal direction is rotatably supported by a support shaft horizontal to the floating body main body. A pair of weights, a biasing member that biases and supports the rotating member at a predetermined rotational position, and a damper that absorbs kinetic energy generated by relative movement between the floating body and the rotating member. It is characterized by having.
従って、波浪などにより浮体本体が揺動しようとすると、動吸振器が作動してこの揺動を抑制する。即ち、浮体本体が揺動しようとする方向に対して、両端部にウエイトが装着された回動部材は、支持軸を支点として逆方向に回動することでその揺動を抑制し、このとき、回動部材は、付勢部材によりを所定の回動位置に復元され、ダンパにより浮体本体との相対移動で発生する運動エネルギが吸収されることとなり、浮体本体の揺動を適正に抑制することができると共に、構造の簡素化を可能とすることができる。 Therefore, when the floating body is about to swing due to waves or the like, the dynamic vibration absorber is activated to suppress this swinging. In other words, the rotating member with weights attached to both ends relative to the direction in which the floating body is about to swing suppresses the swinging by rotating in the opposite direction around the support shaft. The rotating member is restored to a predetermined rotating position by the biasing member, and the kinetic energy generated by the relative movement with the floating body is absorbed by the damper, so that the swinging of the floating body is appropriately suppressed. In addition, it is possible to simplify the structure.
本発明の浮体では、前記浮体本体は、中空形状をなし、内部に前記動吸振器が配置されることを特徴としている。 In the floating body of the present invention, the floating body has a hollow shape, and the dynamic vibration absorber is disposed therein.
従って、動吸振器が浮体本体内に収容されることで、浮体のコンパクト化を可能とすることができ、また、この動吸振器の防水対策を容易に行うことができる。 Therefore, by accommodating the dynamic vibration absorber in the floating body body, the floating body can be made compact, and a waterproof measure for the dynamic vibration absorber can be easily taken.
本発明の浮体では、前記付勢部材と前記ダンパは、前記浮体本体と前記回動部材との間に配置されることを特徴としている。 In the floating body of the present invention, the urging member and the damper are arranged between the floating body main body and the rotating member.
従って、付勢部材とダンパを浮体本体と回動部材との間に配置することで、構造の簡素化を可能とすることができる。 Therefore, the structure can be simplified by disposing the urging member and the damper between the floating body main body and the rotating member.
本発明の浮体では、前記付勢部材と前記ダンパは、前記回動部材の回動中心に対してその長手方向における各端部側に対称に配置されることを特徴としている。 In the floating body of the present invention, the urging member and the damper are arranged symmetrically on each end side in the longitudinal direction with respect to the rotation center of the rotation member.
従って、付勢部材とダンパを回動部材の回動中心に対して対称に配置することで、回動部材を付勢部材により適正に復元することができると共に、ダンパにより発生する運動エネルギを適正に吸収することができる。 Therefore, by arranging the urging member and the damper symmetrically with respect to the rotation center of the rotating member, the rotating member can be properly restored by the urging member, and the kinetic energy generated by the damper is appropriately adjusted. Can be absorbed into.
本発明の浮体では、前記動吸振器は、前記浮体本体における互いに直交する水平方向に沿ってそれぞれ配置されることを特徴としている。 In the floating body of the present invention, the dynamic vibration absorbers are arranged along horizontal directions orthogonal to each other in the floating body.
従って、複数の動吸振器を浮体本体における互いに直交する水平方向に沿ってそれぞれ配置することで、浮体本体のローリングとピッチングを抑制することができる。 Therefore, rolling and pitching of the floating body can be suppressed by disposing the plurality of dynamic vibration absorbers along the horizontal direction perpendicular to each other in the floating body.
本発明の浮体では、前記構造物は、複数の風力発電装置であって、該風力発電装置が発電した電力を貯える蓄電装置が前記浮体本体に設けられることを特徴としている。 In the floating body of the present invention, the structure is a plurality of wind power generators, and a power storage device that stores electric power generated by the wind power generator is provided in the floating body.
従って、浮体本体に複数の風力発電装置を立設しても、浮体本体の揺動を適正に抑制することができると共に、浮体本体に蓄電装置を設けることで、陸上との間にケーブルを敷設する必要がなくなり、運転コストを低減することができる。 Therefore, even if a plurality of wind power generators are erected on the floating body, the swinging of the floating body can be properly suppressed, and a cable is laid between the land and the power storage device on the floating body. This eliminates the need to do this, and can reduce the operating cost.
本発明の浮体によれば、浮体本体に揺動を抑制する動吸振器を設け、この動吸振器として、水平な支持軸により上下に回動自在に支持される回動部材と、この回動部材における長手方向の各端部に設けられる一対のウエイトと、回動部材を所定の回動位置に付勢支持する付勢部材と、浮体本体と回動部材との相対移動により発生する運動エネルギを吸収するダンパとを設けるので、浮体本体の揺動を適正に抑制することができると共に、構造の簡素化を可能とすることができる。 According to the floating body of the present invention, the floating body main body is provided with a dynamic vibration absorber that suppresses swinging, and as the dynamic vibration absorber, a rotating member that is rotatably supported by a horizontal support shaft, and the rotation Kinetic energy generated by relative movement of a pair of weights provided at each end of the member in the longitudinal direction, a biasing member that biases and supports the rotating member at a predetermined rotating position, and the floating body main body and the rotating member Accordingly, the swinging of the floating body can be appropriately suppressed and the structure can be simplified.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る浮体の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a floating body according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図1は、本発明の実施例1に係る浮体を表す概略図、図2は、実施例1の浮体における動吸振器を表す概略図、図3は、実施例1の上部に風力発電装置が立設された浮体を表す斜視図である。 1 is a schematic diagram illustrating a floating body according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a dynamic vibration absorber in the floating body according to the first embodiment, and FIG. 3 is a wind power generator at the top of the first embodiment. It is a perspective view showing the standing floating body.
実施例1において、図3に示すように、浮体11は、第1浮体12と第2浮体13とが連結部材14,15により一体に連結されて構成されている。そして、この浮体11(第1浮体12、第2浮体13)は、上面部に構造物としての複数の風力発電装置21,22が立設されており、この風力発電装置21,22が発電した電力を貯える蓄電装置23が浮体11(第1浮体12)の内部に設けられている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
風力発電装置21,22は、ほぼ同様の構成をなし、支持台21a,22aと、支持台21a,22aの鉛直方向に沿って固定された支柱21b,22bと、支柱21b,22bの上端部に回転自在に支持された回転軸21c,22cと、回転軸21c,22cに固定された複数(本実施例では、3個)の翼21d,22dと、発電機21e,22eとから構成されている。そして、発電機21e,22eと上述した蓄電装置23とが、図示しない電力ケーブルにより接続されている。
The
また、この浮体11を構成する第1、第2浮体12,13は、浮体本体24a,25aと、浮体本体24a,25aに設けられてこの浮体本体24a,25aの揺動を抑制する動吸振器24b,25bとから構成されている。この場合、第1、第2浮体12,13は、ほぼ同様の構成をなすことから、以下、第1浮体12について詳細に説明する。
Further, the first and second
第1浮体12は、図1及び図2に示すように、浮体本体24aと動吸振器24bとから構成されている。浮体本体24aは、内部に中空部31が形成された箱型形状をなし、この中空部31に動吸振器24bが収容されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first floating
この動吸振器24bは、回動部材41と、一対のウエイト42と、付勢部材としての一対の圧縮コイルばね43と、一対のダンパ44とから構成されている。即ち、浮体本体24aは、中空部31を構成する底面32に取付ブラケット51が固定されており、この取付ブラケット51に水平な支持軸52が装着されている。回動部材41は、所定長さを有する板状部材であって、長手方向の中間部が取付ブラケット51の支持軸52により上下に回動自在に支持されている。この場合、回動部材41は、浮体本体24aの中空部31にて、上下方向の中間位置に支持軸52により支持されている。
The dynamic vibration absorber 24 b includes a rotating
この回動部材41は、長手方向における各端部にウエイト(重錘)42が固定されている。このウエイト42は、同じ重量(質量)であることから、回動部材41は、左右の重量(質量)が釣り合う水平状態に維持される。
The rotating
また、回動部材41は、支持軸52を支点としてその両側に位置して、その上面と中空部31を構成する天井面33との間に圧縮コイルばね43がそれぞれ介装されている。この各圧縮コイルばね43は、同じ付勢力を有するものであることから、回動部材41は、水平な回動位置に付勢支持される。
The rotating
更に、回動部材41は、支持軸52を支点としてその両側であって、各圧縮コイルばね43の外側に隣接して、その上面と天井面33との間にダンパ44がそれぞれ介装されている。この各ダンパ44は、例えば、エアダンパやオイルダンパであり、同じ構成となっている。そして、このダンパ44は、浮体本体24aと回動部材41との相対移動により発生する運動エネルギを吸収することができる。
Further, the rotating
この場合、圧縮コイルばね43とダンパ44は、浮体本体24aと回動部材41との間に配置され、この回動部材41の回動中心に対してその長手方向における各端部側に対称に配置されることとなる。そして、回動部材41の回転中心(支持軸52)からウエイト42、圧縮コイルばね43、ダンパ44までの距離と、回動部材41やウエイト42の質量と、回動部材41の固有振動数と、ダンパ44の減衰性能などは、浮体11の形状(固有値)に応じて適正値に設定されている。
In this case, the
従って、図1乃至図3に示すように、上部に2機の風力発電装置21,22が立設された浮体11は、洋上における所定位置に浮かぶように係留されており、風を受けて風力発電装置21,22が作動することで、発電機21e,22eが発電し、発電された電力が電力ケーブルを通して第1浮体12の蓄電装置23に蓄電される。
Accordingly, as shown in FIGS. 1 to 3, the floating
このとき、浮体11は、波浪などにより揺動しようとするが、各動吸振器24b,25bが作動することでその揺動が抑制される。即ち、例えば、図2において、浮体本体24aが揺動しようとする方向に対して、両端部にウエイト42が装着された回動部材41は、支持軸52を支点として逆方向に回動することで、浮体本体24aの揺動が抑制される。つまり、浮体本体24aが図2における時計周り方向に回動しようとすると、回動部材41が反時計周り方向に相対的に回動することで、浮体本体24aの揺動が抑制される。この浮体本体24aと回動部材41との連続的な相対回動により、波浪に対して浮体本体24aが揺動することなく、風力発電装置21,22の適正な立設状態を維持できる。
At this time, the floating
また、回動部材41は、浮体本体24aに対して相対移動した後、圧縮コイルばね43の付勢力により所定の回動位置(浮体本体24aに対する水平位置)に復元されることで、浮体本体24aの揺動が適正に抑制される。更に、回動部材41は、ダンパ44により浮体本体24aとの相対移動で発生する運動エネルギが吸収されることで、回動部材41における振動等の発生が抑制される。
Further, after the
このように実施例1の浮体にあっては、上面部に風力発電装置21,22が立設可能な浮体本体24a,25aと、浮体本体24a,25aに設けられてその揺動を抑制する動吸振器24b,25bとを備え、動吸振器24b,25bとして、長手方向の中間部が浮体本体24a,25aに水平な支持軸52により上下に回動自在に支持される回動部材41と、回動部材41における長手方向の各端部に設けられる一対のウエイト42と、回動部材41を所定の回動位置に付勢支持する圧縮コイルばね43と、浮体本体24a,25aと回動部材41との相対移動により発生する運動エネルギを吸収するダンパ44とを設けている。
As described above, in the floating body of the first embodiment, the floating body
従って、波浪などにより浮体本体24a,25aが揺動しようとすると、動吸振器24b,25bが作動してこの揺動を抑制する。即ち、浮体本体24a,25aが揺動しようとする方向に対して、両端部にウエイト42が装着された回動部材41は、支持軸52を支点として逆方向に回動することでその揺動を抑制し、このとき、回動部材41は、圧縮コイルばね43によりを所定の回動位置に復元され、ダンパ44により浮体本体24a,25aとの相対移動で発生する運動エネルギが吸収されることとなり、浮体本体24a,25aの揺動を適正に抑制することができる。また、動吸振器24b,25bを、回動部材41、ウエイト42、圧縮コイルばね43、ダンパ44により構成されることから、構造の簡素化を可能とすることができる。
Therefore, when the floating
また、実施例1の浮体では、浮体本体24a,25aを中空形状とし、内部に動吸振器24b,25bを配置している。従って、動吸振器24b,25bが浮体本体24a,25a内に収容されることで、浮体11のコンパクト化を可能とすることができ、また、この動吸振器24b,25bの防水対策を容易に行うことができる。
Moreover, in the floating body of Example 1, the floating body
また、実施例1の浮体では、圧縮コイルばね43とダンパ44を浮体本体24a,25aと回動部材41との間に配置している。従って、構造の簡素化を可能とすることができる。
In the floating body of the first embodiment, the
また、実施例1の浮体では、圧縮コイルばね43とダンパ44を回動部材41の回動中心(支持軸52)に対して、その長手方向における各端部側に対称に配置している。従って、回動部材41を圧縮コイルばね43によりを適正に復元することができると共に、ダンパ44により発生する運動エネルギを適正に吸収することができる。
In the floating body of the first embodiment, the
また、実施例1の浮体では、浮体11上に複数の風力発電装置21,22を設け、この風力発電装置21,22が発電した電力を貯える蓄電装置23を浮体本体24a,25a内に設けている。従って、浮体本体24a,25aに複数の風力発電装置21,22を立設しても、浮体本体24a,25aの揺動を適正に抑制することができると共に、浮体本体24a,25aに蓄電装置23を設けることで、陸上との間にケーブルを敷設する必要がなくなり、運転コストを低減することができる。
In the floating body of the first embodiment, a plurality of
図4は、本発明の実施例2に係る浮体を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a floating body according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
実施例2において、図4に示すように、浮体61は、図示しないが、上面部に構造物としての複数の風力発電装置が立設されており、この風力発電装置が発電した電力を貯える蓄電装置がこの浮体61の内部に設けられている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, although the floating
また、この浮体61は、浮体本体62と、浮体本体62に設けられてこの浮体本体62の揺動を抑制する複数の動吸振器63(63a,63b,63c),64(64a,64b)とから構成されている。この場合、複数の動吸振器63(63a,63b,63c),64(64a,64b)は、ほぼ同様の構成をなしているものの、その配置が相違している。
The floating
即ち、動吸振器63a,63b,63cと動吸振器64a,64bは、浮体本体62における互いに直交する水平方向に沿ってそれぞれ配置されている。即ち、動吸振器63a,63b,63c,64a,64bは、回動部材41と一対のウエイト42に加えて、図示しない圧縮コイルばね及びダンパを有して構成されている。そして、一方の動吸振器63a,63b,63cは、回動部材41が水平なX方向に沿って配置されている。また、動吸振器64a,64bは、回動部材41がX方向に直交する水平なY方向に沿って配置されている。
That is, the
従って、上部に風力発電装置が立設された浮体61は、洋上における所定位置に浮かぶように係留されており、風を受けて風力発電装置が作動することで、発電機が発電し、発電された電力が電力ケーブルを通して浮体61の蓄電装置に蓄電される。
Accordingly, the floating
このとき、浮体61は、波浪などにより揺動しようとするが、各動吸振器63,64が作動することでその揺動が抑制される。即ち、浮体本体62が揺動しようとする方向に対して、両端部にウエイト42が装着された回動部材41は、支持軸を支点として逆方向に回動することで、浮体本体62の揺動が抑制される。そのため、波浪に対して浮体本体62が揺動することなく、風力発電装置の適正な立設状態を維持できる。
At this time, the floating
また、各動吸振器63,64が水平方向に直交する方向に沿って配置されていることから、2方向からの波浪に対して、浮体61の揺動が抑制される。
Moreover, since each dynamic vibration absorber 63 and 64 is arrange | positioned along the direction orthogonal to a horizontal direction, rocking | fluctuation of the floating
このように実施例2の浮体にあっては、浮体本体62に複数の動吸振器63(63a,63b,63c),64(64a,64b)を設け、動吸振器63a,63b,63cと動吸振器64a,64bとを互いに直交する水平方向に沿ってそれぞれ配置している。従って、複数の動吸振器63(63a,63b,63c),64(64a,64b)を浮体本体62における互いに直交する水平方向に沿ってそれぞれ配置することで、浮体本体62の2方向の揺動、つまり、ローリングとピッチングを抑制することができる。
Thus, in the floating body of Example 2, the floating
なお、この実施例2にて、複数の動吸振器63,64を浮体本体62における互いに直交する水平方向に沿ってそれぞれ配置したが、その配置方向や数は、この実施例に限定されるものではなく、浮体61が浮かんでいる洋上の環境、つまり、浮体61が揺動する方向に併せて適宜設定すればよいものである。
In the second embodiment, the plurality of dynamic vibration absorbers 63 and 64 are respectively arranged along the horizontal direction perpendicular to each other in the floating
なお、上述した実施例では、付勢部材を圧縮コイルばね43としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、板ばね、ゴム、合成樹脂などとしてもよい。また、圧縮コイルばね(付勢部材)43とダンパ44を回動部材41の両側に配置したが、一方側だけに配置してもよい。
In the above-described embodiment, the urging member is the
また、上述した実施例では、構造物として風力発電装置21,22を適用したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、橋脚、送電塔、ロケット発射台などを立設してもよい。
In the above-described embodiments, the
11,61 浮体
12 第1浮体
13 第2浮体
21,22 風力発電装置(構造物)
23 蓄電装置
24a,25a,62 浮体本体
24b,25b 動吸振器
41 回動部材
42 ウエイト
43 圧縮コイルばね(付勢部材)
44 ダンパ
52 支持軸
DESCRIPTION OF
23
44
Claims (5)
前記浮体本体に設けられて該浮体本体の揺動を抑制する動吸振器と、
を備え、
前記動吸振器は、
長手方向の中間部が前記浮体本体に水平な支持軸により上下に回動自在に支持される回動部材と、
前記回動部材における長手方向の各端部に設けられる一対のウエイトと、
前記回動部材を所定の回動位置に付勢支持する付勢部材と、
前記浮体本体と前記回動部材との相対移動により発生する運動エネルギを吸収するダンパと、
を有し、
前記浮体本体は、中空形状をなし、内部に前記動吸振器が配置される、
ことを特徴とする浮体。 A floating body capable of standing a structure on the upper surface,
A dynamic vibration absorber provided in the floating body main body to suppress swinging of the floating body main body,
With
The dynamic vibration absorber is
A rotating member in which a middle part in the longitudinal direction is rotatably supported by a support shaft horizontal to the floating body;
A pair of weights provided at each end in the longitudinal direction of the rotating member;
A biasing member that biases and supports the pivoting member at a predetermined pivoting position;
A damper that absorbs kinetic energy generated by relative movement between the floating body and the rotating member;
I have a,
The floating body has a hollow shape, and the dynamic vibration absorber is disposed inside.
A floating body characterized by that.
The structure is a plurality of wind power generation apparatus, according to any one of claims 1 4, characterized in that the power storage device to store electric power the wind power generator is generating is provided on the floating body body Floating body.
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