JP5986859B2 - 重量部材設置船及びそれを用いた重量部材設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、シンカーやアンカーなどの重量部材を水中に設置するのに用いられる重量部材設置船及びそれを用いた重量部材設置方法に関するものである。

従来より、例えば風力発電などのために浮体式洋上風車などの浮体式洋上浮遊物を、洋上に設置することは知られている。そのような浮体気式洋上風車は、基端に設けた浮体の浮力により洋上に浮かばされて支持される。そして、浮体式洋上風車を係留するには、一端を浮体につないだ係留索の他端を、海底などに設置するアンカーに連結し、所定の位置に固定するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−００７０８５号公報（図１）

前記アンカーなどの重量部材の設置は、係留索が連結された前記重量部材を海中に投下することにより行うだけであるので、前記重量部材の設置が不安定であると、前記洋上風車を長期間に亘って使用する場合には、前記重量部材の設置状態が変化し、例えば、前記重量部材が傾いたり位置がずれたりする場合がある。そのような事態が生ずると、前記洋上風車（浮体式洋上浮遊物）について、長期間に亘っての安定した、洋上での設置を維持することができなくなるおそれがある。

本発明は、長期間に亘って安定状態を維持するように重量部材を設置することができる重量部材設置船及びそれを用いた重量部材設置方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、第１重量部材を収納する第１重量部材収納位置と第２重量部材を収納する第２重量部材収納位置とを水平方向に並んで有し、それらの間に、前記第１重量部材あるいは前記第２重量部材が鉛直方向において選択的に通過可能である貫通穴を有する船体と、前記第１重量部材あるいは第２重量部材を保持して前記貫通穴を通じて、水中に投下し水底に設置するクレーン手段と、前記第１重量部材に前記第２重量部材を中継して一端が連結され、他端側は前記船体上に貯留される係留チェーンと、水底に設置された前記第１重量部材に連結された前記係留チェーンを、水底に設置された前記第１重量部材から一定間隔離れ水底に設置された前記第２重量部材側に向かって引っ張ることによって、前記第１重量部材に水平方向のプレロードを付加するプレロード手段と、前記プレロード付加時に前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴する。ここで、第１及び第２重量部材には、それ自身の重さ によって抵抗力を生むシンカーや、爪などが底質に刺さる事で抵抗力（把駐力）を生むアンカーが含まれる。

このようにすれば、水底に前記第１及び第２重量部材を設置した状態で、前記第１重量部材に一端が固定され前記第２重量部材を中継して他端が前記船体上に引き上げられる係留チェーンを、前記第１重量部材から第２重量部材に向かって、水平方向に引っ張ることによって、前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定するので、長期間に亘って安定状態を維持するように第１重量部材を設置することができる。

よって、そのようにして設置された第１重量部材を利用して、洋上風車などの浮体式洋上浮遊物を接地する場合、長期間に亘っての安定した、洋上での設置を維持することが可能となる。

この場合、請求項２に記載のように、前記第２重量部材は、前記判定手段による判定後、前記第２重量部材収納位置に回収されるもので、前記第１重量部材よりも重量が重い、ことが望ましい。

このようにすれば、第２重量部材は再利用することができ、プレロード付加時に第２重量部材が不用意に移動することがない。

請求項３に記載のように、前記クレーン手段は、前記貫通穴の上方に設けられ、前記第１重量部材あるいは前記第２重量部材を着脱可能に保持する保持部材と、前記保持部材を昇降可能に吊り下げる吊り下げ部材とを有し、前記プレロード手段は、前記引き上げられた係留チェーンを固定する固定手段と、この固定手段を、前記係留チェーンを前記引っ張る方向に移動させる荷重付加手段とを有する、構成とすることができる。

このようにすれば、第１及び第２重量部材の設置を、１つのクレーン手段によって行うことができる。

請求項４に記載のように、前記第１重量部材収納位置と前記第２重量部材収納位置との間に跨って設けられる搬送レールと、前記第１重量部材を支持し前記第１重量部材を前記クレーン手段の下方位置まで搬送する第１の搬送台車と、
前記第２重量部材を支持し前記第２重量部材を、前記第２重量部材収納位置と前記クレーン手段の下方位置との間で搬送する第２の搬送台車とを備える、構成とすることができる。

このようにすれば、水中に投下清水底に設置するための前記クレーン手段の下方位置への、第１及び第２重量部材の搬送、及び設置終了後の前記第２重量部材の前記第２重量部材収納位置への回収をそれぞれ容易に行うことができる。

請求項５に記載のように、前記係留チェーンの他端に連係され前記係留チェーンを巻き取ったり繰り出したりするウィンドラスと、前記係留チェーンの他端側の余剰部分を収納するチェーンロッカーとを備え、前記ウィンドラス及びチェーンロッカーは、前記第２重量部材収納位置を挟んで、前記クレーン手段とは反対側に設けられている、構成とすることができる。

このようにすれば、比較的長さの長い係留チェーンを無理なく船体上に収納することができる。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の重量部材設置船を用いて、単数若しくは複数の重量部材を設置する重量部材設置方法であって、前記クレーン手段にて前記第１重量部材を水中に投下し水底に設置するステップと、前記第１重量部材設置後に前記重量部材設置船が所定距離移動するステップと、前記所定距離移動後に前記クレーン手段にて前記第２重量部材を水中に投下し水底に設置するステップと、前記第２重量部材設置後、前記プレロード付加時に前記判定手段にて前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定するステップと、前記判定後前記第２重量部材を回収するステップとを備えることを特徴とする。

このようにすれば、水底に前記第１及び第２重量部材を設置した状態で、前記第１重量部材に一端が固定され前記第２重量部材を中継して他端が前記船体上に引き上げられる係留チェーンを、前記第１重量部材から前記第２重量部材に向けて、水平方向に引っ張ること（プレロード付加）によって、前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定するので、長期間に亘って安定状態を維持するように第１重量部材を設置することができる。

この場合、請求項７に記載のように、前記単数若しくは複数の第１重量部材は、浮体式洋上風車などの浮体式洋上浮遊物を定位置に設置するためのものとすることができる。

このようにすれば、浮体式洋上浮遊物について、長期間に亘って安定した設置を実現することができる。

請求項８に記載のように、複数の第１重量部材を用いる場合には、１つの第１重量部材を設置し設置状態が安定しているか否かを判定した後、前記重量部材設置船が、多数の第１重量部材を貯留する貯留基地に次に設置する第１重量部材を取りに戻るステップを有する、構成とすればよい。

このようにすれば、複数の第１重量部材を用いる場合も、同様に設置することができる。

本発明は、第１及び第２重量部材を水中に投下し水底に設置した状態で、前記第１重量部材に一端が固定され前記第２重量部材を中継して他端が前記船体上に引き上げられる係留チェーンを、前記第１重量部材から前記第２重量部材に向けて水平方向に引っ張る（プレロード付加）ことによって、前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定することができるので、長期間に亘って安定状態を維持するように第１重量部材を設置することができる。

本発明に係るシンカー設置船の正面図である。 同概略平面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 前記シンカー設置船の動作説明図である。 前記シンカー設置船の動作説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。 シンカーを設置する手順の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１及び図２に示すように、シンカー設置船１（重量部材設置船）は、第１重量部材であるシンカー２を収納するシンカー収納位置Ｐ１（第１重量部材収納位置）と、第２重量部材であるアンカー３を収納するアンカー収納位置Ｐ２（第２重量部材収納位置）とを水平方向（船長手方向）に並んで有し、それらの間に、それらを水中に投下する際にシンカー２あるいはアンカー３が鉛直方向において選択的に通過可能である平面視矩形状の貫通穴４を有する船体５を備える。アンカー３は、後述するように判定手段による判定後、アンカー収納位置Ｐ２に回収され再利用されるもので、プレロード付加時に不用意に移動しないようにシンカー２よりも重量が重く設定されている。なお、６は操舵室である。

そして、シンカー２の上部の係止具８に係留チェーン９の一端が連結され、この係留チェーン９の他端は、アンカー３の上部の滑車１０を中継して、チェーンロッカー１１に余剰部分が収納されるようになっている。チェーンロッカー１１には、チェーン弛み取り装置１２とウィンドラス１３（揚描機）とが設けられている。ウィンドラス１３が係留チェーン９を巻き取ることで、係留チェーン９がチェーンロッカー１１に収納される。ウィンドラス１３を逆回転することで、係留チェーン９を繰り出すことができる。

また、船体５は、図３に示すように、貫通穴４に対応して、つまり貫通穴４の上方に門型クレーン１４（クレーン手段）が設けられている。そして門型クレーン１４によってシンカー２あるいはアンカー３を、貫通穴４を通じて水中に投下し、水底に設置することができる。門型クレーン１４は、４つのクイックジョイント１５と、各クイックジョイント１５に連結された吊り下げチェーン１６とを有する。これらクイックジョイント１５によってシンカー２あるいはアンカー３の係合部２ａ，３ａを着脱可能に保持することで、シンカー２あるいはアンカー３が門型クレーン１４に吊り下げられる。吊り下げチェーン１６は、図示しない駆動手段によって巻き上げられたり繰り出されたりして、シンカー２あるいはアンカー３をクイックジョイント１５にて保持した状態で、昇降できるようになっている。

シンカー２及びアンカー３は、それぞれ搬送台車１７，１８上に搭載された状態で、シンカー収納位置Ｐ１及びアンカー収納位置Ｐ２に設置されている。これらの収納位置Ｐ１，Ｐ２の間に、搬送台車１７，１８が択一的に走行可能である搬送レール１９Ａ，１９Ｂが設けられている。搬送レール１９Ａ，１９Ｂは、貫通穴４の両側を通過するように設けられている。これにより、各搬送台車１７，１８は、搬送レール１９Ａ，１９Ｂに沿って、各収納位置Ｐ１，Ｐ２から貫通穴４（門型クレーン１４）がある部位まで移動可能であり、その部位で門型クレーン１４にてシンカー２やアンカー３を搬送台車１７，１８から持ち上げることができる。また、搬送台車１７，１８を収納位置Ｐ１，Ｐ２に戻せば、シンカー２やアンカー３を、貫通穴４を通じて水中に投入し，水底に設置することができる。そして、図４に示すように、門型クレーン１４によって、シンカー２を設置した後、所定距離離れた位置にアンカー３を同様に設置することができる。

また、貫通穴４の周縁であってアンカー収納位置Ｐ２側に、図５に示すように、チェーンガイド２０、チェーン固定金具２１（固定手段）及びこのチェーン固定金具２１を昇降させるプレロード用油圧シリンダ２２が設けられている。これらが、後述するように、水中のシンカー２から水中のアンカー３を中継して引き上げられた係留チェーン９を引き上げることによって、係留チェーン９にプレロードを付加するプレロード手段を構成している。なお、このプレロード手段は、プレロード付加時にシンカー設置船１が揺れないように安定化させるために、モーションーコンペンセーション（動き補償）的な機能も備えている。

また、シンカー２及びアンカー３の動きや傾きを検出するために、シンカー２及びアンカー３には、トランスポンダ２３Ａ，２３Ｂが設けられる一方、船体５側にもトランスポンダ２３Ｃ，２３Ｄが設けられ、前記プレロード付加時にトランスポンダ２３Ａ，２３Ｂからの信号をトランスポンダ２３Ｃ，２３Ｄが受けて、プレロード付加によって傾いたり移動したりしないかどうか、つまり安定した状態で設置されているかどうかを確認できるようになっている（図９参照）。このように、前記プレロード付加時にシンカー２の設置状態が安定しているか否かを判定する判定手段が構成される。

これにより、シンカー２の設置安定度をチェックし、シンカー２が長期間（例えば、２０年）に亘って設置状態が安定して維持されるか否かを確認することができる。

続いて、シンカー２の設置の手順について説明する。なお、シンカー設置船１には、１つのシンカー２しか搭載されていないので、複数個設置する場合には、その設置数に対応する回数だけ、シンカー２を貯留している基地にシンカー設置船１はシンカー２を取りに戻る必要がある。
（ステップ１）
まず、図６に示すように、シンカー２及びアンカー３を搭載しているシンカー設置船１を現場海域Ａ地点まで移動させる。これにより設置準備が完了する。
（ステップ２）
それから、図７に示すように、まず、シンカー２の搬送台車１７を搬送レール１９Ａ，１９Ｂに沿って移動させ、門型クレーン１４の下方位置にシンカー２を搬送する。門型クレーン１４のクイックジョイント１５にてシンカー２を保持して吊り下げ、搬送台車１７をシンカー収容位置Ｐ１に戻す。そして、ウィンドラス１３にて係留チェーン９を繰り出しつつ、吊り下げチェーン１６を伸ばしてシンカーを２水中に水中に投下し、水底に設置する。このとき、シンカー２の、水底での設置位置及び設置方位が調整される。
（ステップ３）
シンカー２の巻き下げが終了し、設置が完了すると、図８に示すように、クイックジョイント１５による保持を解除し、クイックジョイント１５及び吊り下げチェーン１６を初期位置まで引き上げる。それから、シンカー設置船１を所定距離（例えば１００ｍ）離れたＢ地点まで移動させる。
（ステップ４）
Ｂ地点に到達すると、図９に示すように、アンカー３の搬送台車１８を搬送レール１９Ａ，１９Ｂに沿って移動させ、門型クレーン１４の下方位置にアンカー３を搬送する。門型クレーン１４のクイックジョイント１５にてアンカー３を保持して吊り下げ、搬送台車１８をアンカー収納位置Ｐ２に戻す。それから、ウィンドラス１３にて係留チェーン９を繰り出しつつ、吊り下げチェーン１６を伸ばしてアンカー３を水中に水中に投下し、水底に設置させる。なお、このとき、アンカー３の、水底での設置位置及び設置方位も調整される。

それから、係留チェーン９をチェーン固定金具２１にて固定し、及びプレロード用油圧シリンダ２２を動作させてチェーン固定金具２１を持ち揚げ、係留チェーン９に所定の大きさのプレロードを付加する。これにより、シンカー２がアンカー３の方向に向かって係留チェーン９を介して水平方向に引っ張られる。ここで、所定の大きさのプレロードとは、長期間設置した場合に、シンカー２に作用すると想定される最大荷重に安全係数をかけたものである。

このプレロード付加時のシンカー２をトランスポンダ２３Ａ〜２３Ｄ（二次レーダー）で監視し、シンカー２の設置安定度をチェックする。つまり、プレロードの付加によってシンカー２が傾いたり移動したりしないことを確認し、設置安定度を判定する。なお、シンカー２の設置安定度を判定するために、アンカー３はプレロード付加時に不用意に移動しないように安定して設置されている必要があることから、シンカー２よりかなり大きい重量となっている。
（ステップ５）
係留チェーン９へのプレロード付加によりシンカー２の設置安定度に問題がないと判断されると、図１０に示すように、アンカー３を巻き上げて回収し、アンカー収納位置Ｐ２に戻す。その後、シンカー設置船１が所定距離移動しながら、係留チェーン９を敷設する。なお、シンカー２の設置安定度に問題がある場合には、設置のやり直しとなる。
(ステップ６）
図１１に示すように、係留チェーン９の敷設完了後、チェーン端部にリードワイヤ３１を取り付け、係留チェーン９を水底まで巻き下げる。
（ステップ７）
図１２に示すように、チェーン着底後、リードワイヤ３１にブイワイヤ３２及びマーカーブイ３３を取り付ける。
(ステップ８）
図１３に示すように、マーカーブイ３３の取り付け後、シンカー設置船１を移動させ、係留チェーン９の敷設が完了する。

このようにして、必要数のシンカー２が例えば略円周上に設置され、その中心に配置される浮体式洋上風車などの浮体式洋上浮遊物（図示せず）の所定部位に、各リードワイヤ３２を連結すれば、浮体式洋上浮遊物が所定位置で浮遊状態を長期間に亘って維持することを実現することができる。

本発明は、前述した実施の形態のほか、次のように変更して実施することもできる。
(i)前記シンカー２である第１重量部材の設置は、浮体式洋上風車などの浮体式洋上浮遊物の設置に利用する場合だけでなく、水底に安定して第１重量部材を設置する必要がある場合すべてに適用することができる。
(ii)前記実施の形態では、第１重量部材としてシンカーを、第２重量部材としてアンカーを用いているが、第１重量部材としてアンカーを、第２重量部材としてシンカーを用いてもよい。また第１及び第２重量部材のいずれもシンカーとすることもできるし、アンカーとすることもできる。
(iii)前記実施の形態では、安定状態で設置されているかどうかを、トランスポンダ２３Ａ〜２３Ｄを用いて判定するようにしているが、例えば図９に鎖線で示すように遠隔操作無人探査機４１（ＲＯＶ）を用いて判定することも可能であるし、それらを併用することも可能である。

Ｐ１ シンカー収納位置（第１重量部材収納位置）
Ｐ２ アンカー収納位置（第２重量部材収納位置）
１ シンカー設置船（重量部材設置船）
２ シンカー（第１重量部材）
３ アンカー（第２重量部材）
４ 貫通穴
５ 船体
６ 操舵室
８ 係止具
９ 係留チェーン
１０ 滑車
１１ チェーンロッカー
１２ チェーン弛み取り装置
１３ ウィンドラス
１４ 門型クレーン（クレーン手段）
１５ クイックジョイント
１６ 吊り下げチェーン
１７，１８ 搬送台車
１９Ａ，１９Ｂ 搬送レール
２０ チェーンガイド
２１ チェーン固定金具
２２ プレロード用油圧シリンダ
２３Ａ〜２３Ｄ トランスポンダ
３１ リードワイヤ
３２ ブイワイヤ
３３ マーカーブイ
４１ 遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）

Claims (8)

1. 第１重量部材を収納する第１重量部材収納位置と第２重量部材を収納する第２重量部材収納位置とを水平方向に並んで有し、それらの間に、前記第１重量部材あるいは前記第２重量部材が鉛直方向において選択的に通過可能である貫通穴を有する船体と、
   前記第１重量部材あるいは第２重量部材を保持して前記貫通穴を通じて、水中に投下し水底に設置するクレーン手段と、
   前記第１重量部材に前記第２重量部材を中継して一端が連結され、他端側は前記船体上に貯留される係留チェーンと、
   水底に設置された前記第１重量部材に連結された前記係留チェーンを、水底に設置された前記第１重量部材から一定間隔離れ水底に設置された前記第２重量部材側に向かって引っ張ることによって、前記第１重量部材に水平方向のプレロードを付加するプレロード手段と、
   前記プレロード付加時に前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴する重量部材設置船。
2. 前記第２重量部材は、前記判定手段による判定後、前記第２重量部材収納位置に回収されるもので、前記第１重量部材よりも重量が重い、請求項１記載の重量部材設置船。
3. 前記クレーン手段は、前記貫通穴の上方に設けられ、前記第１重量部材あるいは前記第２重量部材を着脱可能に保持する保持部材と、前記保持部材を昇降可能に吊り下げる吊り下げ部材とを有し、
   前記プレロード手段は、前記引き上げられた係留チェーンを固定する固定手段と、この固定手段を、前記係留チェーンを前記引っ張る方向に移動させる荷重付加手段とを有する、請求項１又は２記載の重量部材設置船。
4. 前記第１重量部材収納位置と前記第２重量部材収納位置との間に跨って設けられる搬送レールと、
   前記第１重量部材を支持し前記第１重量部材を前記クレーン手段の下方位置まで搬送する第１の搬送台車と、
   前記第２重量部材を支持し前記第２重量部材を、前記第２重量部材収納位置と前記クレーン手段の下方位置との間で搬送する第２の搬送台車とを備える、請求項１〜３のいずれか１つに記載の重量部材設置船。
5. 前記係留チェーンの他端に連係され前記係留チェーンを巻き取ったり繰り出したりするウィンドラスと、
   前記係留チェーンの他端側の余剰部分を収納するチェーンロッカーとを備え、
   前記ウィンドラス及びチェーンロッカーは、前記第２重量部材収納位置を挟んで、前記クレーン手段とは反対側に設けられている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の重量部材設置船。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の重量部材設置船を用いて、単数若しくは複数の重量部材を設置する重量部材設置方法であって、
   前記クレーン手段にて前記第１重量部材を水中に投下し水底に設置するステップと、
   前記第１重量部材設置後に前記重量部材設置船が所定距離移動するステップと、
   前記所定距離移動後に前記クレーン手段にて前記第２重量部材を水中に投下し水底に設置するステップと、
   前記第２重量部材設置後、前記プレロード付加時に前記判定手段にて前記第１重量部材の設置状態が安定しているか否かを判定するステップと、
   前記判定後前記第２重量部材を回収するステップとを備えることを特徴とする重量部材設置方法。
7. 前記単数若しくは複数の第１重量部材は、浮体式洋上風車などの浮体式洋上浮遊物を定位置に設置するためのものである、請求項６記載の重量部材設置方法。
8. 複数の第１重量部材を用いる場合には、１つの第１重量部材を設置し設置状態が安定しているか否かを判定した後、前記重量部材設置船が、多数の第１重量部材を貯留する貯留基地に次に設置する第１重量部材を取りに戻るステップを有する、請求項６または７記載の重量部材設置方法。

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