JP6718518B2 - 浮体構造物 - Google Patents

Description

本発明は、例えば洋上発電施設や洋上貯蔵施設等、浮力によって水上に支持される構造を備えた浮体構造物に関する。

近年、洋上において風力発電や太陽光発電、各種資源の採掘や製造、貯蔵等を行うための施設として、浮遊型の浮体構造物が提案されている。

こうした浮体構造物には、「スパー型」や「セミサブ（Semi-Submersible：半潜水）型」、「ポンツーン型」、「ＴＬＰ（Tension Leg Platform：緊張係留型）」等、種々の型式がある。このうち「セミサブ型」と呼ばれる型式の浮体構造物は、垂直方向に沿って延びる複数の柱状のコラム同士を、水平方向に沿って延びる連結体により互いに連結してなる。各コラムは内部に空洞を有する浮力体であり、各々が浮力によって水上に浮遊可能に構成されている。このようなコラムを水平方向に展開して互いに連結することで、浮体構造物全体としてメタセンタ半径を大きくし、復元力を確保するようにしている。

各コラムは、下部（没水部）が水面下に没した状態で水に浮かぶ一方、上部は水面より上に位置し、ここに上部構造体が設置される。例えば洋上風力発電のための施設として上述の如きセミサブ型の浮体構造物を用いる場合、上部構造体としての風車が、複数のコラムのうち一つの上端部に連結される。

尚、セミサブ型の浮体構造物を記載した技術文献としては、例えば下記の特許文献１や２等がある。特許文献１に記載の浮体構造物（洋上プラットホーム）は三本のコラムを備えており、このうち一本（タワー支持コラム）の上に風車タワーが取り付けられ、残りの二本のコラムはメタセンタ半径を確保すると同時に浮力のバランスを調整するための安定化コラムとして機能するようになっている。一方、特許文献２に記載の洋上施設用浮体構造物は、中央に位置する一本の中央浮体と、その周囲に配置された三本の外側浮体の計四本のコラムを備えており、このうち中央浮体の上部に風車が取り付けられている。

特開２０１５−１６８６０号公報 特開２０１０−２８０３０１号公報

上記特許文献１に記載の浮体構造物の場合、三本のコラムは平面視で正三角形の各頂点をなすように対称に配置されるが、そのうちの一頂点をなすタワー支持コラムに風車タワーが取り付けられる。このため、タワー支持コラムにかかる重量が他のコラムと比較して著しく大きくなり、風車タワーを含む浮体構造物全体の重心は、前記正三角形の中心からは大きくずれる。重心のずれは浮体構造物の傾きに繋がるので、この傾きを防止するために各コラムに調整用バラストタンクを備え、上部構造体を取り付けないコラムでは調整用バラストタンクに水を汲み上げて重量を大きくすることが一般的であるが、このためには各コラムに調整用バラストタンクのための大きな容積が必要である。また、このようにタワー支持コラムの重量に合わせてバラスト水を汲み上げ、タワー支持コラム以外のコラムの重量を大きくする方法では、重心の位置は是正されて浮体構造物全体の水平は確保されるものの、浮体構造物内における荷重の分布が不均等となる。その結果、コラム同士を連結するビームに大きな曲げモーメントが加わり、この曲げモーメントに耐え得る程度にコラム間の連結構造を強化する必要が生じる。このように、上記特許文献１に記載の如き浮体構造物では、調整用バラストタンクの容量とビームの強度の両面で多くの鋼材が必要となり、これが建造コストの上昇を招くという問題を抱えていた。

一方、上記特許文献２に記載の如き洋上施設用浮体構造物の場合、平面視で三本の外側浮体がなす正三角形の中心の位置に中央浮体が配置され、この中央浮体に風車が取り付けられるので、重心のずれの問題は生じない。しかしながら、こうした配置では、外側浮体と中央浮体とを連結する構造が必要であり、全体の構成が複雑となってやはり建造コストが嵩んでしまう。また、重心のずれに対応するために調整用バラストタンクに注水するような必要こそないものの、中央浮体と外側浮体の間でやはり荷重に不均等が生じ、中央浮体と外側浮体を連結する連結部材にはそれなりの強度が要求される。

本発明は、斯かる実情に鑑み、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得る浮体構造物を提供しようとするものである。

本発明は、垂直方向に沿って延びる柱状の浮力体として構成された複数のコラムと、該複数のコラムを水平方向に展開した状態で連結する連結体を備え、前記コラムのうち少なくとも一部の上部に上部構造体を接続し、全体を水上に支持するよう構成したセミサブ型の浮体構造物であって、前記コラムのうち、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムに関し、該コラムに生じる浮力が他のコラムより大きくなるようにすることで、設置状態における前記コラム間の荷重の分布の不均衡を是正し得るよう構成した浮体構造物にかかるものである。

本発明の浮体構造物においては、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムの没水部の体積を他のコラムより大きくすることができる。

本発明の浮体構造物においては、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムに、該コラムから水平方向に張り出すよう、内部に空洞を有するロワーハルを備えることができる。

本発明の浮体構造物においては、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムの内部に、前記上部構造体又は前記浮体構造物の運転に関連する機器類を配置することができる。

本発明の浮体構造物においては、前記コラム同士を連結する連結体のうち、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムとの連結部に浮力体を備えることができる。

本発明の浮体構造物によれば、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の第一実施例の形態を示す斜視図である。 本発明の第一実施例の形態を示す断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ矢視相当図である。 本発明の第一実施例の形態を概略的に示す断面図である。 本発明の第一実施例における荷重の分布を示すグラフである。 本発明の第一実施例におけるは剪断力及び曲げモーメントの分布を示すグラフである。 本発明の第一参考例の形態を概略的に示す断面図である。 本発明の第一参考例における荷重の分布を示すグラフである。 本発明の第一参考例における剪断力及び曲げモーメントの分布を示すグラフである。 本発明の第二実施例の形態を示す斜視図である。 本発明の第二実施例の形態を概略的に示す正面図である。 本発明の第二実施例における荷重の分布を示すグラフである。 本発明の第二参考例の形態を概略的に示す正面図である。 本発明の第二参考例における荷重の分布を示すグラフである。 本発明の第三実施例の形態を示す斜視図である。 本発明の第四実施例の形態を示す斜視図である。 本発明のその他の実施例の形態を示す斜視図である。 本発明のその他の実施例の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１、図２は本発明の実施による浮体構造物の形態の一例（第一実施例）を示している。図１に示す如く、セミサブ型の浮体構造物１は、垂直方向に沿って延びる四本の柱状のコラム２の下部を、水平方向に沿って延びる連結体３により互いに連結してなる。四本のコラム２は、内部に空洞を備えた浮力体として構成されており、平面視で正方形の各頂点をなすように配置されている。これら四本のコラム２のうち、一本のコラム（メインコラム）２ａの上部に上部構造体４が接続される。こうして、水平方向に展開した四本のコラム２により、上部構造体４を接続した浮体構造物１全体を水上に支持する。

メインコラム２ａ、及び三本のサイドコラム２ｂは、各々が少なくとも一部を水中に没して浮力を発生させる円柱形状の物体であり、内部にはそれぞれ空洞２１、２２が形成されている。各空洞２１，２２は、各コラム２に浮力を発生させるほか、少なくとも一部をバラストタンクとして利用できるようになっている。また、連結体３の内部にも空洞３１が備えられ、連結体３を必要に応じて浮力を発生させる浮力体又はバラストタンクとして利用できるようになっている。

メインコラム２ａの下部には、径方向外側に向かって水平方向に張り出すようにロワーハル２３が備え付けられている。このロワーハル２３は、メインコラム２ａの上下方向の動きに対する水の抵抗を増大させ、揺れを減衰させるヒーブプレートとしての役割に加え、内部にメインコラム２ａ内の空洞２１と一体的に形成した空洞２４によりメインコラム２ａに浮力を付加する機能も備えている。言い換えれば、メインコラム２ａ内の空洞２１は、下部に備えた空洞２４の分だけ径方向に広く、容積も大きくなっている。一方、三本のサイドコラム２ｂの下部には、水平方向に張り出すように、サイドコラム２ｂの揺れを減衰させるヒーブプレートとして機能するフーティング２５が形成されているが、これらのフーティング２５は内部に空洞を備えておらず、浮力体として構成されてはいない。

メインコラム２ａのロワーハル２３や、サイドコラム２ｂのフーティング２５には図示しない係留索が接続されており、浮体構造物１は、これらの係留索を介して水底に係留され、所定の水域に滞留する。

図２に示す如く、メインコラム２ａ内の空洞２１下部の空洞２４内にはポンプ２６が設置されており、このポンプ２６と、サイドコラム２ｂ内の空洞２２との間は、連結体３内の空洞３１に配設された送水パイプ３２によって連絡されている。そして、ポンプ２６により浮体構造物１の外部から汲み上げた水を、メインコラム２ａの空洞２１やサイドコラム２ｂ内の空洞２２、連結体３内の空洞３１に送給できるようになっている。また、メインコラム２ａ内の空洞２１ないし空洞２４には、その他にも必要に応じて各種の制御装置や電源装置等を備えた機械室（図示せず）等が備えられる。

上部構造体４は、例えば風力発電用の風車であり、図１に示す如く、支柱４１、ナセル４２、ブレード４３を備えて構成される。支柱４１はメインコラム２ａの上端に備えた接続部２７を介してメインコラム２ａ上に立設され、ナセル４２は内部に図示しない発電機を備えてブレード４３の回転により電力を発生するようになっている。尚、上部構造体４はここに図示したような風力発電設備に限定されない。例えば太陽光発電設備であっても良いし、その他、上部構造体４としては、各種の観測設備や通信設備、照明設備や採掘設備等、水上に設置され得る各種の設備が想定される。

次に、上記した本第一実施例の作用を説明する。

浮体構造物１を海洋等における所定の位置に設置する際には、例えば、沿岸部の工場にて浮体構造物１や、上部構造体である風車４の支柱４１やブレード４３等を別々に製造してから、これらを船舶等により設置先の海域まで曳航する。曳航にあたり、浮体構造物１は、なるべく水中に没する部分が少ない方が水から受ける抵抗が小さく、船舶の燃費を抑えることができる。よって、コラム２（メインコラム２ａ、サイドコラム２ｂ）やロワーハル２３、連結体３の内部の空洞２１，２２，２４，３１に注入するバラスト水は最小限の量とし、例えばロワーハル２３の上面付近を喫水線とする状態で曳航を行う。

設置先の海域に到着したら、浮体構造物１のメインコラム２ａ上部に備えた接続部２７に風車４の支柱４１を立設し、ナセル４２にブレード４３を取り付ける。この際、メインコラム２ａ内の空洞２１下部の空洞２４内に備えたポンプ２６から、送水パイプ３２を介してサイドコラム２ｂや連結体３内の空洞２２，３１に適宜バラスト水を送り込み、空洞２２，３１の一部を調整用バラストタンクとして浮体構造物１のバランスを調整し、水中にて安定させる。また、必要に応じ、メインコラム２ａないしロワーハル２３内の空洞２１，２４内にも注水を行う。この工程により、浮体構造物１は、図１、図２に示す如く上部に風車４を支持して水平に設置される。このとき、喫水は各コラム２の上下方向中程付近に位置する。

ここで、各コラム２のうち、上部に風車４が接続されるメインコラム２ａには、他のサイドコラム２ｂと比較して著しく大きい重量が加えられる。一方で、メインコラム２ａでは、下部にロワーハル２３が設置されている分、サイドコラム２ｂと比較して没水部の体積が大きく、したがって生じる浮力も大きい。この浮力により、メインコラム２ａに上部構造体４から加わる重量に対抗し、サイドコラム２ｂとの間で荷重の分布の不均衡を是正して浮体構造物１全体のバランスを保つようにしている。

上述の如き浮体構造物１における重量や浮力、及びこれによって生じる曲げモーメント等の分布を図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。図３Ａは、浮体構造物１をメインコラム２ａ及びこれと対角線上に位置するサイドコラム２ｂを通る断面で視た概略図であり、図３Ｂは、この断面における重量や浮力の分布を示している。

図３Ｂの破線は、図３Ａに示す各部に加わる重量（下向きの荷重）を示している。右側に位置するメインコラム２ａでは、上部に風車４が接続されているので、左側のサイドコラム２ｂと比較して大きな重量が加わっている。また、図３Ｂの一点鎖線は、浮体構造物１の各部に加わる浮力（上向きの荷重）を示しており、ロワーハル２３を備えたメインコラム２ａでは、サイドコラム２ｂと比較して大きな浮力が生じている。そして、図３Ｂの実線は、上記重量と浮力の合計としての荷重を示している。メインコラム２ａにおいてわずかに下向き、サイドコラム２ｂにおいてわずかに上向きの荷重がかかっており、浮体構造物１全体では合計値がゼロとなって釣り合う。

図３Ｃは、上述の如き荷重の分布により浮体構造物１各所に発生する剪断力、及び曲げモーメントの分布を示している。図３Ｃに破線にて示す剪断力（垂直方向の力）は、図３Ｂに実線にて示した荷重曲線の積分として表れ、また、図３Ｃに実線にて示す曲げモーメントは、剪断力の積分として表れる。ここに示した例では、曲げモーメントは連結体３の左寄りの位置にて最も大きくなる分布を示す。

参考例として、従来の一般的な浮体構造物における重量等の分布を図４Ａ〜Ｃに示す。図４Ａに示す如く、本第一参考例の浮体構造物１０１の場合、メインコラム１０２ａにロワーハル２３（図３Ａ参照）のような追加の浮力体を備えておらず、メインコラム１０２ａとサイドコラム１０２ｂの間で没水部の体積に差はない。したがって、各コラム１０２（メインコラム１０２ａ及びサイドコラム１０２ｂ）にかかる浮力は同じである。このような構成の浮体構造物１０１において、メインコラム１０２ａとサイドコラム１０２ｂの間でバランスを保つには、サイドコラム１０２ｂ内の空洞１２２にバラスト水Ｗを注入することが一般的である。

本第一参考例の浮体構造物１０１では、図４Ｂに示す如く、破線で示す重量（下方向の荷重）は、図中左側のサイドコラム１０２ｂにおいて、上記第一実施例のサイドコラム２ｂよりバラスト水Ｗの分だけ大きくなる（図３Ｂ参照）。また、一点鎖線で示す浮力（上方向の荷重）は、メインコラム１０２ａとサイドコラム１０２ｂとで等しい。

そして、重量と浮力の合計値としての荷重は、図４Ｂに実線で示す如く、メインコラム１０２ａにて下方向に、サイドコラム１０２ｂにおいて上方向に加えられ、その絶対値は上記第一実施例（図３Ｂ参照）と比較していずれも大きい。したがって、図４Ｃに示す如く、荷重の積分としての剪断力、及び該剪断力の積分である曲げモーメントも、上記第一実施例（図３Ｃ参照）よりも大きい。

このように、図１〜図３に示す如き第一実施例の浮体構造物１では、図４に示す如き第一参考例の浮体構造物１０１と比較して、連結体３に生じる剪断力や曲げモーメントが小さい。したがって、連結体３の要求強度が小さく、連結体３に使用する鋼材の重量を削減することができる。また、図４に示す第一参考例の浮体構造物１０１の場合、サイドコラム１０２ｂ内の空洞１２２には、上部構造体４を接続されるメインコラム１０２ａとバランスを取るための調整用バラストタンクとする空間が必要である。第一実施例の浮体構造物１では、この調整用バラストタンクのための容積が不要であるので、サイドコラム２ｂ全体を小さくすることができ、これも鋼材の重量削減に資する（尤も、メインコラム２ａにはロワーハル２３の分だけ多くの鋼材が必要となるが、サイドコラム２ｂにおける削減分よりは少なくて済む）。本願出願人の試算によれば、第一実施例の浮体構造物１では、第一参考例による浮体構造物１０１と比較して、排水量を例えば約２％程度も削減できる。

また、本第一実施例の浮体構造物１では、メインコラム２ａ内の空洞２１下部にポンプ２６その他の機器類を収めた機械室を設置してある。上部構造体４と関連する機器類（例えば、上部構造体４が図１に示す如き風車である場合には、電力の変換や送出に係る機器や、風車４の制御装置等）はなるべく上部構造体４に近い位置に設置するのが配線や配管の関係上最も効率的であり、また、その他の機器類（ポンプ２６やその制御装置等）もなるべく同じ箇所にまとめて配置した方が簡便なためである。ここで、本第一実施例では、メインコラム２ａの下部にロワーハル２３を備えており、空洞２４の分だけ空洞２１が広くなっているので、ここに上述の如き各種の機器類を設置するにあたってレイアウトがしやすいという利点もある。

以上のように、上記本第一実施例においては、垂直方向に沿って延びる柱状の浮力体として構成された複数のコラム２と、該複数のコラム２を水平方向に展開した状態で連結する連結体３を備え、コラム２のうち少なくとも一部（メインコラム２ａ）の上部に上部構造体（風車）４を接続し、全体を水上に支持するよう構成した浮体構造物１について、コラム２のうち、上部構造体４から他のコラム２に加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラム２（メインコラム２ａ）に関し、該メインコラム２ａに生じる浮力が他のコラム２（サイドコラム２ｂ）より大きくなるよう構成しているので、上部構造体４からの荷重に対抗するようにメインコラム２ａに浮力を付与することで、コラム２間における荷重の分布の不均衡を是正し、連結体３に生じる曲げモーメントを低減することができる。

また、本第一実施例においては、メインコラム２ａの没水部の体積を他のコラム２（サイドコラム２ｂ）より大きく構成しているので、上部構造体４からの荷重に対抗する浮力をメインコラム２ａに対し適切に付与することができる。

また、本第一実施例においては、メインコラム２ａの下部に、該メインコラム２ａから水平方向に張り出すよう、内部に空洞を有するロワーハル２３を備えているので、該ロワーハル２３により、メインコラム２ａの上下方向の動きに対する水の抵抗を増大させ、揺れを減衰させることができる。

また、本第一実施例においては、メインコラム２ａの内部に、上部構造体４又は浮体構造物１の運転に関連する機器類を配置しているので、ここに上述の如き各種の機器類を設置するにあたって空間が広く、レイアウトがしやすい。

したがって、上記本第一実施例によれば、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得る。

図５は本発明の実施による浮体構造物の形態の別の一例（第二実施例）を示している。基本的な構成は上述の第一実施例の浮体構造物１（図１、図２参照）と同様であるが、本第二実施例の浮体構造物２０１の場合、コラムの配置が上記第一実施例とは異なっている。

本第二実施例の浮体構造物２０１では、四本のコラム２０２のうち三本のサイドコラム２０２ｂが平面視で正三角形の各頂点をなすように配置されており、メインコラム２０２ａはサイドコラム２０２ｂのなす三角形の中心に位置している。中央のメインコラム２０２ａと周辺のサイドコラム２０２ｂの間は連結体２０３により連結されており、メインコラム２０２ａの上部に上部構造体である風車４が接続されている。すなわち、上記特許文献２に記載の浮体構造物と共通する配置である。

ただし、本第二実施例の場合、メインコラム２０２ａの下部にヒーブプレート兼浮力体としてのロワーハル２２３が備えられている。一方、サイドコラム２０２ｂの下部にはヒーブプレートとしてのフーティング２２５が備えられているのみであり、ロワーハル２２３の分、メインコラム２０２ａにはサイドコラム２０２ｂよりも大きな浮力が発生するようになっている。

上述の如き浮体構造物２０１では、コラム２０２同士を連結する連結体２０３の構成が上述の第一実施例の連結体３（図１、図２参照）に比べて複雑ではあるが、上記特許文献２に記載の浮体構造物と比較するとコラム間の力学的な不均衡が是正されている。以下、説明する。

まず、図６Ａに示す如く、本第二実施例の浮体構造物２０１では、メインコラム２０２ａに上部構造体４が接続されており、したがって、図６Ｂに破線で示す如く、下向きに加わる荷重は、中央のメインコラム２０２ａにおいて左右のサイドコラム２０２ｂよりも著しく大きい。一方、図６Ａに示す如く、メインコラム２０２ａの下部にはロワーハル２２３が備えられているので、図６Ｂに一点鎖線で示す如く、中央のメインコラム２０２ａに加わる浮力（上向きの荷重）は左右のサイドコラム２０２ｂよりも大きい。その結果、図６Ｂに実線で示す如く、上記重量と浮力の合計としての荷重は、メインコラム２０２ａにおいてわずかに下向き、サイドコラム２０２ｂにおいてわずかに上向きとなる。

図７Ａは、上記第二実施例の参考例としての浮体構造物の形態の一例（第二参考例）を示している。本第二参考例の浮体構造物３０１は、上記特許文献２に記載の浮体構造物と同様の構成であり、平面視で正三角形の各頂点をなす三本のサイドコラム３０２ｂの中心にメインコラム３０２ａを据え、該メインコラム３０２ａとサイドコラム３０２ｂの間を連結体３０３により連結した配置は上記第二実施例（図５及び図６Ａ参照）と共通している。ただし、本第二参考例では、メインコラム３０２ａにはロワーハルを備えず、サイドコラム３０２ｂにロワーハル３２３を備えている点で第二実施例とは異なる。

このような構成とした場合、図７Ｂに破線で示すように、下向きの荷重の分布は上記第二実施例と概ね同様である（図６Ｂ参照。ただし、メインコラム３０２ａでは、ロワーハルを備えていない分だけ荷重がやや小さく、逆にサイドコラム３０２ｂではロワーハル３２３の分だけ大きくなっている）。一方、一点鎖線で示す浮力は、メインコラム３０２ａにおいて小さく、サイドコラム３０２ｂにおいて大きい。その結果、荷重の合計は、実線で示す如く、中央のメインコラム３０２ａにて下向きに大きく、左右のサイドコラム３０２ｂにて上向きに大きくなっている。

すなわち、第二参考例の浮体構造物３０１（図７参照）の場合、第一参考例の浮体構造物１０１（図４参照）とは異なり、上部構造体４の重量とバランスを取るためのバラスト水をサイドコラム３０２ｂに注入する必要こそないものの、上部構造体４から大きな荷重が加わるメインコラム３０２ａと、サイドコラム３０２ｂとの間にはやはり荷重の不均衡が存在しており、これにより、連結体３０３に大きな剪断力ないし曲げモーメントが生じている。第二実施例（図５、図６参照）の浮体構造物２０１では、上部構造体４の接続されるメインコラム２０２ａにロワーハル２２３を設置して浮力を大きくし、上部構造体４の重量に対抗することで、サイドコラム２０２ｂとの間で荷重の不均衡を小さくしている。

その結果、第二実施例の浮体構造物２０１では、連結体２０３の要求強度を小さくし、連結体２０３に必要な鋼材の量を削減することができる。また、中央のメインコラム２０２ａには容積の大きいロワーハル２２３が必要となるものの、周辺に位置するサイドコラム２０２ｂにはロワーハルの設置は不要か、設置するとしても小さくて良い。したがって、浮体構造物２０１全体にかかる鋼材の量を少なくすることができる。

その他の作用効果については上述の第一実施例（図１〜図３参照）と同様であるため省略するが、上記本第二実施例によっても、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得る。

図８は本発明の実施による浮体構造物の形態のさらに別の一例（第三実施例）を示している。本第三実施例の場合、浮体構造物４０１を構成するコラム４０２の上部に接続される上部構造体５が、風車ではなくクレーンであり、これに伴い、連結体４０３等の構成が上記第一実施例（図１、図２参照）や第二実施例（図５参照）とは異なっている。

本第三実施例の浮体構造物４０１では、四本のコラム４０２の上部同士が上部連結体４０３ａにより、下部同士が下部連結体４０３ｂにより、それぞれ連結されている。上部連結体４０３ａは、四本のコラム４０２の上端にて平面視で略正方形状の水平面をなしており、四本のコラム４０２は、上部連結体４０３ａのなす正方形の各頂点の位置に配置されている。下部連結体４０３ｂは、コラム４０２の下端同士を正方形の辺をなすように連結している。そして、上部連結体４０３ａのなす面の上に、クレーンである上部構造体５が設置される。

このような構成とした場合、上部構造体であるクレーン５の重心の直下にコラム４０２のいずれかが位置するわけではなく、クレーン５の重量による下向きの荷重は、上部連結体４０３ａを介して四本のコラム４０２各々に加えられることになる。ただし、クレーン５の重心の位置は平面視で四本のコラム４０２全体の重心と一致してはおらず、偏心した状態となっている。したがって、四本のコラム４０２にクレーン５から加えられる荷重は均等ではなく、コラム４０２間で偏りが生じている。図８に示した状態では、クレーン５の重心は、四本のコラム４０２の重心に対して図中右側に偏心しており、右端に位置するコラム４０２に特に大きな下向きの荷重がかかっている。このため、本第三実施例の浮体構造物４０１では、図中右側のコラム４０２に備えたロワーハル４２３を、他のコラム４０２のロワーハル４２３よりも大きくし、図中右側のコラム４０２に大きな浮力を発生させることで、コラム４０２間で荷重の均衡を図っている。

その他の作用効果については上述の第一実施例（図１〜図３参照）と同様であるため省略するが、上記本第三実施例によっても、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得る。

図９は本発明の実施による浮体構造物の形態のさらに別の一例（第四実施例）を示している。基本的な構成は上記第一実施例（図１、図２参照）と同様であるが、本第四実施例の浮体構造物５０１の場合、各コラム５０２同士を連結する連結体５０３のうち、メインコラム５０２ａとの連結部にあたる位置に浮力体５３３を備え、この浮力体５３３により、上部構造体４を上部に接続されたメインコラム５０２ａに浮力を発生させるようになっている。

このようにした場合、メインコラム５０２ａに浮力を付与するにあたり、メインコラム５０２ａ自体の構造に手を加える必要がなく、連結体５０３の設計を変更すれば済む。メインコラム５０２ａには種々の機器類が設置されるため、内部の構造やレイアウトに関してあまり自由が利かない場合があるが、連結体５０３であれば浮力体５３３を備えるにあたって設計に比較的制約が少ないという利点がある。

このように、上記本第四実施例においては、コラム５０２同士を連結する連結体５０３のうち、上部構造体４から他のコラム５０２に加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラム５０２（メインコラム５０２ａ）との連結部に浮力体５３３を備えているので、メインコラム５０２ａの構造を変更することなく該メインコラム５０２ａに対し浮力を付与することができる。

その他の作用効果については上述の第一実施例（図１〜図３参照）と同様であるため省略するが、上記本第四実施例によっても、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得る。

図１０Ａ、図１０Ｂは本発明の実施による浮体構造物の形態のその他の例を示している。図１０Ａに示す如く、コラムの本数を三本とすることもできるし、また、図示は省略するが五本以上としても良い。コラムの配置や連結体の構造も、上部構造体の種類や構造その他の条件に合わせて適宜変更し得る。また、上記第一実施例（図１、図２参照）の如くメインコラムにロワーハルを備えたり、上記第四実施例（図９参照）の如く連結体に浮力体を備える以外に、図１０Ｂに示す如くコラム自体の径を変更することで大きな浮力を付与することもできる。あるいは、図示は省略するが、既存のコラムあるいは連結体に対し、浮力体を外から取り付けることで浮力を付与することも可能である。この場合、浮体構造物の建造にかかる鋼材を削減するといったことはできないものの、例えば浮体構造物を建設した後に上部構造体を取り替えたり、あるいは追加したりする場合には有効である。その他、コラムに対し適切に浮力を付与できる限りにおいて、本発明の浮体構造物は種々の構成を取り得る。

これらの各実施例によっても、構造の大型化や高強度化を極力回避し、建造にかかるコストを抑えながら荷重のバランスを是正し得る。

尚、本発明の浮体構造物は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 浮体構造物
２ コラム
２ａ コラム（メインコラム）
２ｂ コラム（サイドコラム）
３ 連結体
４ 上部構造体（風車）
５ 上部構造体（クレーン）
２３ ロワーハル
２０１ 浮体構造物
２０２ コラム
２０２ａ コラム（メインコラム）
２０２ｂ コラム（サイドコラム）
２０３ 連結体
２２３ ロワーハル
４０１ 浮体構造物
４０２ コラム
４０３ 連結体
４０３ａ 連結体（上部連結体）
４０３ｂ 連結体（下部連結体）
４２３ ロワーハル
５０１ 浮体構造物
５０２ コラム
５０２ａ コラム（メインコラム）
５０２ｂ コラム（サイドコラム）
５０３ 連結体
５３３ 浮力体

Claims (5)

1. 垂直方向に沿って延びる柱状の浮力体として構成された複数のコラムと、該複数のコラムを水平方向に展開した状態で連結する連結体を備え、前記コラムのうち少なくとも一部の上部に上部構造体を接続し、全体を水上に支持するよう構成したセミサブ型の浮体構造物であって、
   前記コラムのうち、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムに関し、該コラムに生じる浮力が他のコラムより大きくなるようにすることで、設置状態における前記コラム間の荷重の分布の不均衡を是正し得るよう構成した浮体構造物。
2. 前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムの没水部の体積を他のコラムより大きく構成した、請求項１に記載の浮体構造物。
3. 前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムの下部に、該コラムから水平方向に張り出すよう、内部に空洞を有するロワーハルを備えた、請求項２に記載の浮体構造物。
4. 前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムの内部に、前記上部構造体又は前記浮体構造物の運転に関連する機器類を配置した、請求項２又は３に記載の浮体構造物。
5. 前記コラム同士を連結する連結体のうち、前記上部構造体から他のコラムに加わるより大きい荷重が下向きに加わるコラムとの連結部に浮力体を備えた、請求項１に記載の浮体構造物。

Images