JP7269132B2

JP7269132B2 - 浮体式海洋構造物ならびに浮体式洋上風力発電システムおよび浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム

Info

Publication number: JP7269132B2
Application number: JP2019153225A
Authority: JP
Inventors: 卓見山口; 秀幸吉田; 寿織戸
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2023-05-08
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP2021030893A

Description

特許法第３０条第２項適用経済産業省資源エネルギー庁が、下記のアドレス、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｅｎｅｃｈｏ．ｍｅｔｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｃａｔｅｇｏｒｙ／ｓａｖｉｎｇ＿ａｎｄ＿ｎｅｗ／ｎｅｗ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／１８０８２４ａ／のウェブサイトにて公開の”浮体式洋上風力発電システム”（平成３０年８月２４日）に掲載。

本発明は、洋上浮体設備に連結され、例えば海中ケーブルや海中パイプラインに浮力体を装着した浮力体付き海中長尺体を備える浮体式海洋構造物、ならびに浮体式洋上風力発電システムおよび浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システムに関する。

近年、地球温暖化対策の観点から、洋上の風力、波力、潮流・海流等の海洋の自然エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う、いわゆる海洋再生可能エネルギーの開発が注目されている。

海洋再生可能エネルギーが得られる洋上浮体設備（システム）としては、例えば洋上の風力を電気エネルギーに変換して発電することができる、いわゆる浮体式洋上風力発電システムが挙げられ、その実用化が進められている。

浮体式洋上風力発電システムは、洋上浮体設備に設けた発電用風車を、洋上の風力によって回転させて電気エネルギーに変換した後、得られた電力を、海中ケーブルを通じて送電することができるように構成されている。

また、洋上浮体設備は、潮の干満、波、潮流・海流等の海水の流れや、台風等の強風などによって、３次元的に揺動するなどの種々の動きをすることが知られており、海中ケーブルは、洋上浮体設備の種々の動きに追随できるように構成されている。例えば、特許文献１に記載の水中ケーブル（海中ケーブル）は、海中ケーブルの中間部（浮力体被装着部分）に、水中中間ブイ（浮力体）を装着し、海中ケーブルの浮力体被装着部分を、装着した浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲させるとともに、浮力体被装着部分以外の海中ケーブルの部分を、海底に向かって凸状に湾曲させて、海中ケーブル全体がＳ字状に湾曲する延在形状にして、いわゆるスラック（弛み）をもたせるようにして構成されている。

また、海中ケーブルは、海底に接触して着底した部分が存在すると、海水の流れによって生じる外力によって、着底した部分が、海底面と接触した状態で摺動移動を繰り返して海底面と擦れ合うことによって損傷する恐れがあるため、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されていることが望ましい。

しかしながら、特許文献１に記載のように海中ケーブルに浮力体を装着した浮力体付き海中ケーブルは、海中に浮かんだ状態で設置したときのケーブル正常設置状態が、時間の経過とともに海中ケーブルが海中を下降移動（沈降）していき、ある程度の期間が経過すると、海中ケーブルが海底に沈降（接触）して着底するケーブル着底状態に移行する場合があった。このような着底状態が海中ケーブルに生じると、海中ケーブルの着底した部分が、海底面と接触した状態で摺動移動を繰り返して海底面と擦れ合うことによって損傷する恐れがあるため、海中ケーブルが海中でのケーブル正常設置状態を安定して長期間にわたって維持し、海底に沈降しないように構成する必要があった。

特開２０１５－３９２７４号公報

本発明の目的は、海中に設置した後も長期間（例えば２０年間以上）にわたって、海中ケーブルの沈降を有効に抑制することができる浮力体付き海中長尺体（浮力体付き海中ケーブル）を備える浮体式海洋構造物、ならびに浮体式洋上風力発電システムおよび浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システムを提供することにある。

本発明者らは、海中における浮力体付き海中ケーブルのケーブル正常設置状態からケーブル着底状態に移行する原因について、鋭意研究を重ねた結果、浮力体付き海中ケーブルを海中に設置すると、時間の経過とともに、海中ケーブル（海中長尺体）の浮力体被装着部分および第１浮力体の表面に、海洋生物の付着・堆積が進行し、これによって、海中ケーブルが海中を下降移動（沈降）してケーブル着底状態に移行すること、および、海中ケーブルの浮力体被装着部分および第１浮力体の表面を、所定の特性を有する網状袋体で所定の包囲状態で包囲することによって、海洋生物の付着を抑制できることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）海上に浮かんだ状態で位置する浮体式設備と、一端が海底に敷設された海底長尺体に接続され、他端が前記浮体式設備に連結される海中長尺体、および前記海中長尺体の浮力体被装着部分に装着された第１浮力体を有する浮力体付き海中長尺体とを備え、前記海中長尺体の前記浮力体被装着部分が、前記第１浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ前記海中長尺体が、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されている浮体式海洋構造物において、前記海中長尺体が、前記第１浮力体、および前記第１浮力体を装着していない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、前記網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって前記浮力体被装着部分および前記第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることを特徴とする海洋構造物。
（２）前記第１浮力体が、前記海中長尺体の前記浮力体被装着部分に装着された少なくとも１個の筒状ブイおよび玉状ブイのうちの少なくとも一方のブイである、上記（１）に記載の海洋構造物。
（３）前記網状袋体が、樹脂ネットである、上記（１）または（２）に記載の海洋構造物。
（４）前記浮力体付き海中長尺体は、一端が前記海中長尺体の前記浮力体被装着部分に連結され、海底に向かって垂下されて他端が少なくとも海底に到達する長さ寸法をもつ少なくとも１本の第１連結線と、前記第１連結線の前記他端側の部分に、前記第１連結線の延在方向に沿う間隔で装着された複数個の第１の錘とを有する沈降防止手段を有する、上記（１）～（３）のいずれか１項に記載の海洋構造物。
（５）海上に浮かんだ状態で位置する浮体式洋上風力発電設備と、一端が海底に敷設された海底ケーブルに接続され、他端が前記浮体式洋上風力発電設備に連結される海中ケーブル、および前記海中ケーブルの浮力体被装着部分に装着された第１浮力体を有する浮力体付き海中ケーブルとを備え、前記海中ケーブルの前記浮力体被装着部分が、前記第１浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ前記海中ケーブルが、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されている浮体式洋上風力発電システムにおいて、前記海中ケーブルが、前記第１浮力体、および前記第１浮力体を装着していない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、前記網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって前記浮力体被装着部分および前記第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることを特徴とする浮体式洋上風力発電システム。
（６）海上に浮かんだ状態で位置する浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備と、一端が海底に敷設された海底パイプラインに接続され、他端が前記浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備に連結される海中パイプライン、および前記海中パイプラインの浮力体被装着部分に装着された第１浮力体を有する浮力体付き海中パイプラインとを備え、前記海中パイプラインの前記浮力体被装着部分が、前記第１浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ前記海中パイプラインが、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されている浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システムにおいて、前記海中パイプラインが、前記第１浮力体、および前記第１浮力体を装着していない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、前記網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって前記浮力体被装着部分および前記第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることを特徴とする浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム。

本発明によれば、海中ケーブルが、前記第１浮力体、および前記第１浮力体が装着されていない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって浮力体被装着部分および第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることによって、海中に設置した後も長期間（例えば２０年間以上）にわたって、海中ケーブルの沈降を有効に抑制することができる浮力体付き海中ケーブルを備える浮体式海洋構造物、ならびに浮体式洋上風力発電システムおよび浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システムの提供が可能になった。

図１は、本発明に従う第１の実施形態の浮力体付き海中ケーブルを備える浮体式洋上風力発電システムの概略構成図である。図２は、従来の浮力体付き海中ケーブルを備える浮体式洋上風力発電システムの概略構成図である。図３は、図２に示す浮力体付き海中ケーブルを構成する浮力体に、海洋生物（ＭＧ）が付着・堆積して、海中ケーブルが海底に着底するまで沈降した状態を示す図である。図４は、第２の実施形態の浮力体付き海中ケーブルを備える浮体式洋上風力発電システムの概略構成図である。図５は、第３の実施形態の浮力体付き海中ケーブルを備える浮体式洋上風力発電システムの概略構成図である。図６は、第４の実施形態の浮力体付き海中ケーブルを備える浮体式洋上風力発電システムの概略構成図である。図７は、第５の実施形態である浮力体付き海中パイプラインを備える浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システムの概略構成図である。図８は、図４に示す浮力体付き海中ケーブルを海中に３年間放置した後に、１個の第１浮力体（玉状ブイ）およびこれを包囲する網状袋体（樹脂ネット）だけを取り外して地上に引き上げて観察したときの外観写真であって、図８（ａ）は、樹脂ネットの外面状態、図８（ｂ）は、樹脂ネットを取り外した玉状ブイの外面状態を示す。図９は、玉状ブイ（樹脂ネットなし）を取り付けた従来の浮力体付き海中ケーブルを海中に３年間放置して海中ケーブルが海底に接触した状態で着底した後に、１個の第１浮力体（玉状ブイ）だけを取り外して地上に引き上げて観察したときの外観写真である。

次に、本発明の好ましい実施形態について、以下で説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に従う第１の実施形態の海洋構造物である浮体式洋上風力発電システム１０の概略構成を示したものである。図１に示す浮体式洋上風力発電システム１０は、浮力体付き海中長尺体である浮力体付き海中ケーブル１と、洋上浮体設備である浮体式洋上風力発電設備２とを備えている。

図示の浮力体付き海中ケーブル１は、一端が海底Ｓ１に敷設された海底長尺体である海底ケーブル９に接続され、海中Ｓ２を通って延在し、他端が海上Ｓ３に浮かんだ状態で位置する浮体式洋上風力発電設備２に連結される海中長尺体である海中ケーブル３と、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに装着された第１浮力体４とを備えている。

浮体式洋上風力発電設備２は、海上Ｓ３に浮かんだ状態であり、下部が、海底Ｓ１に係留索（図示せず。）で固定されている。

海中ケーブル３は、浮体式洋上風力発電設備２で得られた電力を送電するためのものであって、主に、電力用線心、鎧装、外部防食層等から構成されている。なお、本発明では、海中ケーブル３は、後述するように、装着した第１浮力体４による浮力Ｆによって、海面Ｓ３に向かって凸状に湾曲した延在形状になるように変形できることが必要なので、ある程度の可撓性を有することが必要であるが、その他の構造および物性等については特に限定を要しないため、海中で使用することができる防水被覆を施した種々の電力ケーブルを使用することができる。

第１浮力体４は、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに装着された少なくとも１個の筒状ブイ（図１等）および玉状ブイ（図４等）のうちの少なくとも一方のブイであることが好ましい。図１に示す実施形態では、第１浮力体４は、浮力体被装着部分３ａの延在方向に間隔をおいて、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａの外周を覆うようにして装着された４個の筒状ブイで構成した場合を示している。第１浮力体４の材質としては、海中ケーブル３が海中Ｓ２に浮かんだ状態が維持できる程度の浮力を生じさせるものであればよく、特に限定はしないが、例えば、複合発泡体をポリウレタンなどの外皮でコーティングしたもの、ＡＢＳ及びＰＥ樹脂を用いたフロート等が挙げられる。

海中ケーブル３は、浮力体被装着部分３ａが、第１浮力体４による浮力Ｆの作用によって、海面Ｓ３に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ海中ケーブル３が、海底Ｓ１に接触せずに海中Ｓ２に浮かんだ状態を維持できるように構成されている。海中ケーブル３が海底Ｓ１に着底した状態で海中に設置されると、海中ケーブルの着底した部分が、海底面と接触した状態で摺動移動を繰り返して海底面と擦れ合うことによって損傷する恐れがあり、一方、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａが、海面Ｓ３の高さ位置や、海面Ｓ３に近い海中Ｓ２の高さ位置に存在すると、海上を航行する船舶１１等に接触する可能性があり、船舶の航行の妨げになったり、場合によっては、船舶等との接触によって海中ケーブルが損傷する恐れもある。

海中Ｓ２に浮かんだ状態の海中ケーブル３の、Ｓ字状湾曲延在形状をした山部（頂上）と谷部（谷底）が含まれる好適な海中設置深さ領域は、海底Ｓ１から、海面Ｓ３に向かう垂直方向（水深方向とは反対方向）に好ましくは１０ｍ以上、より好ましくは１５ｍ以上離れた深さ位置（海中下限深さライン）と、海面Ｓ３から好ましくは１０ｍ以上、より好ましくは１５ｍ以上離れた深さ位置（海中上限深さライン）とで区画された海中領域とする。特に、海中ケーブル３は、凸状に湾曲した前記浮力体被装着部分３ａの山部（頂上）位置が海面Ｓ３から上記深さ位置の海中にあることが、浮体式洋上風力発電システムと船舶との接触などから浮体式洋上風力発電システムを回避する点で好ましい。また、海中ケーブル３は、谷部（谷底）位置が上記深さ位置の海中にあることが、海中ケーブルの海底への着底を回避する点で好ましい。海中ケーブル３は、その最深部が例えば水深１００ｍ以上よりも深い海中Ｓ２に設置される。

本発明者らは、特許文献１に記載されているような従来の浮力体付き海中ケーブルが、時間の経過とともに海中を下降移動（沈降）していき、ある程度の期間が経過すると、海中ケーブルが海底に沈降（接触）する着底状態に移行する場合があることについて、その原因を詳細に調査した。

ところで、海面Ｓ３に近い海中Ｓ２、海面Ｓ３に存在する海洋構造物には、必ずと言ってよいほど、フジツボなどの海洋生物（Marine Growth、以下、略して「ＭＧ」という場合がある。）が付着しやすく、ＭＧは、さまざまな種類が存在し、大小や軽重があるものの質量を有している。

このため、本発明者らは、海中ケーブル３の着底状態への移行に関し、浮力体付き海中ケーブル１を海中に設置された場合、浮力体付き海中ケーブル１が、表面に海洋生物１０５が付着することに起因して海中を下降移動するとの仮説の下に鋭意検討を行った。その結果、海中に設置された浮力体付き海中ケーブル１は、第１浮力体４および第１浮力体４を装着した海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに付着・堆積するフジツボ等の海洋生物１０５が、海中Ｓ２におけるケーブル設置期間の経過とともに、海中Ｓ２の海中ケーブル３を下降移動させること、そして、ケーブル設置期間が数年以上（例えば３年間以上）になったときに、想定を超えるフジツボ等の海洋生物１０５が付着して、海中ケーブル３が着底する場合があることを見出した。

さらに詳細に説明すると、従来の浮力体付き海中ケーブル１０１は、浮力体被装着部分に浮力体１０４が装着されており、海中Ｓ２でのケーブル正常設置状態では、図２に示すように、海底Ｓ１に接触せずに海中Ｓ２に浮かんだ状態を維持できるように構成されている。

しかしながら、海中ケーブル１０３は、時間の経過とともに、浮力体１０４および海中ケーブル１０３の表面に、海洋生物１０５の付着・堆積が進行していき、海洋生物１０５の付着・堆積によって海中ケーブル１０３の浮力体被装着部分の重量が重くなって、海中ケーブル１０３に大きな重力が作用することになるため、浮力体１０４による浮力が減じられてしまう。その結果、海中ケーブル１０３の全体が海底Ｓ１に向かって沈降するようになり、さらに、浮力体１０４および海中ケーブル１０３の表面に対する海洋生物１０５の付着・堆積が進行すると、図３に示すように、ケーブル着底状態に移行して、海中ケーブル１０３が海底Ｓ１と接触して着底する傾向があることを本発明者らは見出したのである。

また、海中ケーブル３に対する海洋生物の付着を防止するため、海中ケーブル３の外面に、亜酸化銅、ヒ素化合物、有機スズ化合物などを含有・コーティングする方法も考えられる。しかしながら、かかる方法による効果は、限定的であり、長期間にわたって発揮することができないばかりか、環境上の問題からも使用することは難しい。

このため、本発明者らは、海中ケーブル３に対する海洋生物１０５の付着防止を、環境に優しい方法で達成するべく鋭意検討した結果、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａおよび第１浮力体４の表面を、所定の特性を有する網状袋体５により、所定の包囲状態で包囲することによって、海洋生物１０５の付着を有効に抑制できることを見出した。

すなわち、本発明では、海中ケーブル３は、第１浮力体４、および第１浮力体４を装着していない浮力体被装着部分３ａのうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体５をさらに備え、網状袋体５は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって浮力体被装着部分３ａおよび第１浮力体４の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、網状袋体５で包囲した部分の外面に海洋生物１０５が付着しにくいように構成されている。これによって、海中ケーブル３を海中Ｓ２に設置した後も長期間にわたって、海中ケーブル３の沈降を有効に抑制することができる。

網状袋体５は、第１浮力体４、および第１浮力体４を装着していない海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａのうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置し、かつ、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって浮力体被装着部分３ａおよび第１浮力体４の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動くように構成することが必要である。

網状袋体５を、第１浮力体４等の外面に密着した状態で包囲するように配置すると、海水の流れによって生じる外力によって網状袋体５の部分が、第１浮力体４等の外面に対して揺れ動くことができないため、第１浮力体４等の外面への海洋生物１０５の付着を防止することができないからである。網状袋体５を第１浮力体４等の外面に対して弛んだ状態で包囲することによって、潮の干満、波、潮流・海流等の海水の流れ（自然な流れ）によって生じる外力によって、網状袋体５の部分が、形状を変える自由運動をして揺れ動き、浮力体４や海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａの外面に接触や分離を繰り返すことによって、浮力体４等に対する海洋生物１０５の付着を有効に防止することができる。

また、第１浮力体４等を網状袋体５で包囲することによって、網状袋体５の網目が紫外線などの光エネルギーを遮り、包囲した第１浮力体４等の外面に影を作り、海洋生物の光合成が抑制されることから、これによっても、浮力体４等に対する海洋生物１０５の付着を有効に防止することができる。

さらに、浮力体４等を包囲する網状袋体５が揺れ動くため、網状袋体５の網目を通過して浮力体４等の外面に到達する海水の流れは乱流となることから、これによっても、浮力体４等に対する海洋生物１０５の付着を有効に防止することができる。

網状袋体５の材質は、海水の流れによって生じる外力によって、形状が容易に変化する特性を有していればよく、特に限定はしないが、例えば樹脂ネットが挙げられる。

海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａおよび第１浮力体４に網状袋体５を装着する方法としては、図１に示すように第１浮力体４等に網状袋体５を被せた後に網状袋体５の両開口端を結束バンドやロープなどで縛ることによって装着すればよい。その他に、第１浮力体４等に網状体を弛んだ状態で包囲するように被せた後に結束バンドやロープなどで網状体を縛ることによって網状袋体５を形成してもよく、第１浮力体４等に網状体を弛んだ状態で包囲するように巻き付けて網状袋体５を形成してもよい。

このように第１の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１は、網状袋体５が第１浮力体４等への海洋生物（ＭＧ）の付着を抑制することができるので、長期間にわたって、メンテナンスを行わなくても、海中ケーブル３が着底することがない。

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明に従う第２の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１Ａを備える浮体式洋上風力発電システム１０Ａの概略構成を示したものである。なお、図４に示す各構成部材は、図１に示す構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

第２の実施形態の浮体式洋上風力発電システム１０Ａは、第１浮力体の構成が異なることを除いては、第１の実施形態の浮体式洋上風力発電システム１０と同様の構成を有しているので、以下では、第１浮力体４Ａの構成について説明する。

本実施形態では、第１浮力体として玉状ブイ４Ａを用いたものであって、図４では、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに、網状袋体５で包囲した４個の玉状ブイ４Ａを、間隔をおいて装着して構成された場合を示している。
海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａおよび第１浮力体４Ａに網状袋体５を装着する方法は、第１の実施形態における網状袋体５の装着方法と同様である。

＜第３の実施形態＞
図５は、本発明に従う第３の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１Ｂを備える浮体式洋上風力発電システム１０Ｂの概略構成を示したものである。なお、図５に示す各構成部材は、図１および図４に示す構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

第３の実施形態の浮体式洋上風力発電システム１０Ｂは、浮体式洋上風力発電設備２と、浮力体付き海中ケーブル１Ｂとを備え、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに、第１浮力体として、筒状ブイ４と玉状ブイ４Ａの双方を装着するとともに、ブイ４、４Ａを装着していない浮力体被装着部分３ａの２カ所の外面を、網状袋体５で弛んだ状態で包囲するように配置したものであって、それ以外の構成については、第１の実施形態の浮体式洋上風力発電システム１０と同様の構成を有している。以下では、第１の実施形態の浮体式洋上風力発電システム１０とは異なる構成について説明する。

第３の実施形態では、第１浮力体として、筒状ブイ４と玉状ブイ４Ａの双方を用いたものであって、図５では、海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに、間隔をおいて４個の筒状ブイ４を装着するとともに、筒状ブイ４、４の間などに４個の玉ブイを装着するとともに、これらの計８個のブイ４、４Ａと、ブイ４、４Ａが装着されていない浮力体被装着部分３ａの２カ所の部分とを、それぞれ個別に包囲する網状袋体５とを装着して構成された場合を示している。

なお、第１浮力体４、４Ａの種類及び配設数や網状袋体５の配設数については、必要に応じて決定することができる。特に、海洋生物１０５の付着に起因した、海中ケーブル３の海底Ｓ１との接触（着底）を有効に防止する観点から、第１浮力体４、４Ａおよび海中ケーブル３の浮力体被装着部３ａを、できるだけ覆うように網状袋体５を配置することが好ましい。

＜第４の実施形態＞
図６は、本発明に従う第４の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１Ｃを備える浮体式洋上風力発電システム１０Ｃの概略構成を示したものである。なお、図６に示す各構成部材は、図１、図４および図５に示す構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

第４の実施形態では、浮力体付き海中ケーブル１Ｃは、海洋生物（ＭＧ）１０５が第１浮力体４の表面に付着することによる海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａにおける重量増加に伴って、海中ケーブル３が沈降して、海底Ｓ１に接触するのを防止する沈降防止手段６をさらに備えている。

第４の実施形態では、沈降防止手段６は、少なくとも１本の第１連結線７と、複数個の第１の錘８とで主として構成され、図６では、４本の第１連結線７と、これら第１連結線７のそれぞれに、各１２個の第１の錘８とで構成されている場合を示している。また、図６では、各第１連結線７に装着されている１２個の第１の錘８として、同じものを使用した場合を示しているが、異なるサイズや重さのものを使用することができる。例えば、第１の錘８のうち、初めから着底している第１の錘８（図６では１２個のうちの６個が着底）は、海中ケーブル３が第１浮力体４によって海中Ｓ２を上昇移動しないように固定するため、他の第１の錘８よりも重いものを使用してもよい。他の第１の錘８は、海中ケーブル３の海中への設置直後には海底Ｓ１に着底しておらず、初めから着底している第１の錘８よりも、第１連結線７の一端側（海面Ｓ３側）の部分に装着される錘である。

第１連結線７は、一端が海中ケーブル３の浮力体被装着部分３ａに連結され、海底Ｓ１に向かって垂下され、他端が少なくとも海底Ｓ１に到達する長さ寸法を有している。

第１連結線７の他端側の部分には、第１連結線７の延在方向に沿う間隔で複数個の第１の錘８を装着し、図６では１２個の第１の錘８を、いわゆるバランスチェーン（釣合い錘）方式に連結して構成した場合を示している。

このような沈降防止手段６を備える浮力体付き海中ケーブル１は、海中ケーブル３や第1浮力体４に、仮に海洋生物（ＭＧ）１０５が付着・堆積した場合であっても、沈降防止手段６を備えることによって、長期間にわたって、海底Ｓ１に着底することなく、メンテナンスフリーで海中Ｓ２に浮いたままの状態を維持することができる。

以下、そのメカニズムについて説明する。なお、説明を分かりやすくするため、海中ケーブル３に装着された第１浮力体４によって、海中ケーブル３に作用する浮力Ｆを１０００ｋｇｆ（９．８ｋＮ）とし、沈降防止手段６を、１本の第１連結線７と１２個の第１の錘８（１２個のうちの６個の第１の錘８は海中ケーブルの海中設置当初から着底した状態とする。）とで構成していることとし、また、１２個の第１の錘８が、第１連結線７の他端側の部分に、第１連結線７の延在方向に沿って４２ｃｍ間隔で装着され、１２個分の第１の錘８の総重量Ｗ_１２が２０００ｋｇｆ（１９．６ｋＮ）である時点をケーブル初期設定（正常）状態とし、この状態から、海洋生物１０５が、第１浮力体４および海中ケーブル３に付着していく場合を想定して考える。この場合、第１浮力体４によって海中ケーブル３に作用する浮力Ｆと、沈降防止手段６の着底していない６個の第１の錘８の総重量は、１０００ｋｇｆ（９．８ｋＮ）で重量バランスされている（釣り合っている）。なお、便宜上、上記構成はメカニズムを説明するための一例であり、第１浮力体４や沈降防止手段６などの設置条件は海底の深さや海水の流れなどの海洋条件に応じて適宜変更してもよい。

この場合、海洋生物（ＭＧ）１０５が、第１浮力体４および海中ケーブル３に付着していき、ＭＧの付着重量ｗが、第１の錘８の１個分に相当する重量である約１６７ｋｇｆ（約１．６３Ｎ）に達すると、第１浮力体４により海中ケーブル３に生じる浮力Ｆと、着底していない６個の第１の錘８の総重量Ｗ_６とのバランスが崩れて、海中ケーブル３が海中を下降移動することになる。しかしながら、海中ケーブル３が、４２ｃｍだけ下降移動すると、着底していない６個の第１の錘８のうち、最も海底Ｓ１側に位置する１個目の第１の錘８が着底する結果、浮力Ｆと、５個分の第１の錘８の総重量Ｗ_５およびＭＧの付着重量ｗの合計重量が同じになって、重量バランスがとれるようになることから、海中ケーブル３の下降移動は抑制される。

その後、ＭＧの付着重量ｗがさらに１６７ｋｇｆだけ増加すると、海中ケーブル３がさらに４２ｃｍだけ下降移動することになるが、海底Ｓ１側に位置する第１の錘８の２個目が着底する結果、浮力Ｆと、４個分の第１の錘８の総重量Ｗ_４およびＭＧの付着重量２ｗの合計重量とが同じになって、重量バランスがとれるようになることから、海中ケーブル３の下降移動は抑制される。

このように、ＭＧの付着重量ｗが１６７ｋｇｆ増加するごとに、海中ケーブル３が４２ｃｍだけ下降移動するが、着底していない海底側に位置する第１の錘８の１個が着底するごとに、海底ケーブル３の下降移動が抑制されるため、海中ケーブル３は、長期間にわたって海底Ｓ１に着底するのを抑制することが可能になる。

なお、第１浮力体４および海中ケーブル３に対する海洋生物１０５の付着・堆積できる量には限界があり、海洋生物１０５の付着・堆積量が限界に達したとき、付着した海洋生物１０５のうちの一部は、第１浮力体４および海中ケーブル３の表面から剥がれ落ちるようになる。この場合には、重量バランスが崩れて、海中ケーブル３、特に浮力体被装着部分３ａが、海中Ｓ２を急激に上昇移動へ転ずることになるが、上方移動すると、着底していた第１の錘８が、再び海中Ｓ２に持ち上げられて、重量バランスが取れるようになる結果、異常な上昇移動は抑制される。このため、海中ケーブル３は、海中Ｓ２での下降および上昇の移動変位（上下振れ幅）が比較的小さくなり、海中で浮かんだ状態を比較的安定して維持することができる。

このように第４の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１Ｃは、第１浮力体４に対する海洋生物１０５の付着状況に応じて、自動的に下降移動と上昇移動を繰り返すことができるので、長期間にわたって、メンテナンスを行わなくても、海中ケーブル３が着底することがない。

＜第５の実施形態＞
図７は、第５の実施形態である浮力体付き海中パイプライン２１を備える浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム３０の概略構成を示したものである。
図７に示す浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム３０は、浮力体付き海中長尺体である浮力体付き海中パイプライン２１と、洋上浮体設備である浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備２２とを備えている。

図示の浮力体付き海中パイプライン２１は、一端が海底Ｓ１に敷設された海底長尺体である海底パイプライン２９に接続され、海中Ｓ２を通って延在し、他端が海上Ｓ３に浮かんだ状態で位置する浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備２２に連結される海中長尺体である海中パイプライン２３と、海中パイプライン２３の浮力体被装着部分２３ａに装着された第１浮力体２４とを備えている。

浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備２２は、海上Ｓ３に浮かんだ状態であり、下部が、海底Ｓ１に係留索（図示せず。）で固定されている。図７に示す浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備２２は、船舶型の浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）であって、船体と生産設備等を備えたトップサイドと呼ばれる甲板部分で構成されている。

海中パイプライン２３は、海底Ｓ１から引き上げた炭化水素資源を含む流体を、海底パイライン２９を介して浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備２２に輸送するための管路である。なお、本発明では、海中パイプライン２３は、後述するように、装着した第１浮力体２４による浮力Ｆによって、海面Ｓ３に向かって凸状に湾曲した延在形状になるように変形できることが必要なので、ある程度の可撓性を有することが必要であるが、その他の構造および物性等については特に限定を要しないため、海中で使用することができる種々の配管を使用することができる。

第１浮力体２４は、第１乃至第４の実施形態で記載されている第１浮力体４，４Ａと同様のものを使用することができる。

浮体付き海中パイプライン２１もまた、第１乃至第４の実施形態で示す浮体付き海中ケーブル１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃと同様に、海中パイプライン２３の浮力体被装着部分２３ａが、第１浮力体２４による浮力Ｆの作用によって、海面Ｓ３に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ海中パイプライン２３が、海底Ｓ１に接触せずに海中Ｓ２に浮かんだ状態を維持できるように構成されている。海中パイプライン２３が海底Ｓ１に着底した状態で海中に設置されると、海中パイプライン２３の着底した部分が、海底面と接触した状態で摺動移動を繰り返して海底面と擦れ合うことによって損傷する恐れがあり、一方、海中パイプライン２３の浮力体被装着部分３ａが、海面Ｓ３の高さ位置や、海面Ｓ３に近い海中Ｓ２の高さ位置に存在すると、海上を航行する船舶１１等に接触する可能性があり、船舶の航行の妨げになったり、場合によっては、船舶等との接触によって海中パイプラインが損傷する恐れもある。

海中Ｓ２に浮かんだ状態の海中パイプライン２３の、Ｓ字状湾曲延在形状をした山部（頂上）と谷部（谷底）が含まれる海中設置深さ領域は、海底Ｓ１から、海面Ｓ３に向かう垂直方向（水深方向とは反対方向）に、例えば好ましくは１０ｍ以上、より好ましくは１５ｍ以上離れた深さ位置（海中下限深さライン）と、海面Ｓ３から、例えば好ましくは１０ｍ以上、より好ましくは１５ｍ以上離れた深さ位置（海中上限深さライン）とで区画された海中領域としてもよい。海中パイプライン２３は、凸状に湾曲した前記浮力体被装着部分３ａの山部（頂上）位置が海面Ｓ３から上記深さ位置の海中にあると、浮体式洋上風力発電システムと船舶との接触を抑制する傾向にあり、谷部（谷底）位置が上記深さ位置の海中にあると、海中ケーブルの海底への着底を抑制する傾向にある。

第５の実施形態の浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム３０では、海中パイプライン２３が、第１浮力体２４、および第１浮力体２４を装着していない浮力体被装着部分２３のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体２５をさらに備え、網状袋体２５は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって浮力体被装着部分２３ａおよび第１浮力体２４の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、網状袋体２５で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されている。第５の実施形態である浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム３０において、かかる構成を採用したことによる効果は、上述した第１乃至第４の実施形態の浮体式洋上風力発電システム１０および１０Ａ～１０Ｃのところで説明した効果と同様であるので、説明は省略する。

最後に、本発明の効果を説明するため、一例として、従来の浮力体付き海中ケーブル（従来例）と、第２の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１Ａ（実施例）とを、海中Ｓ２に３年間放置した後の状態について、調査したので以下で説明する。

図８は、第２の実施形態の浮力体付き海中ケーブル１Ａ（図４）を、海中Ｓ２に３年間放置した後に、１個の第１浮力体（玉状ブイ）４Ａおよびこれを包囲する網状袋体（樹脂ネット）５だけを取り外して、地上に引き上げて観察したときの外観写真であって、図８（ａ）は、樹脂ネット５の外面状態、図８（ｂ）は、樹脂ネット５を取り外した玉状ブイ４Ａの外面状態を示す。なお、浮力体付き海中ケーブル１Ａは、第１浮力体４Ａを取り外すまでは、適正な海中深さ設定領域内に浮かんだ状態を維持していた。

図９は、玉状ブイ（樹脂ネットなし）を取り付けた従来の浮力体付き海中ケーブルを海中Ｓ２に３年間放置した後に、１個の第１浮力体（玉状ブイ）だけを取り外して地上に引き上げて観察したときの外観写真である。

図８および図９に示す外観写真を見れば明らかなように、従来の浮力体付き海中ケーブルは、浮力体（玉状ブイ）に、多数の海洋生物が大量に付着・堆積していた。これに対し、実施例の浮力体付き海中ケーブル１Ｂは、第１浮力体（玉状ブイ）が網状袋体（樹脂ネット）で弛んだ状態で包囲されているので、海洋生物の付着がほとんど認められなかった。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ浮力体付き海中長尺体（または浮力体付き海中ケーブル）
２洋上浮体設備（または浮体式洋上風力発電設備）
３海中長尺体（または海中ケーブル）
３ａ海中長尺体の浮力体被装着部分
４第１浮力体（または筒状ブイ）
４Ａ玉状ブイ
５網状袋体
６沈降防止手段
７第１連結線
８第１の錘（またはバランスチェーン）
９海底長尺体（または海底ケーブル）
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ浮体式海洋構造物（または浮体式洋上風力発電システム）
２１浮力体付き海中パイプライン
２２浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備
２３海中パイプライン
２４第１浮力体
２５網状袋体
２６沈降防止手段
２７第１連結線
２８第１の錘（またはバランスチェーン）
２９海底パイプライン
３０浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム
１００浮体式洋上風力発電システム
１０１浮力体付き海中ケーブル
１０２浮体式洋上風力発電設備
１０３海中ケーブル
１０４第１浮力体
１０５海洋生物（ＭＧ）
Ｓ１海底
Ｓ２海中
Ｓ３海上（海面）

Claims

海上に浮かんだ状態で位置する洋上浮体設備と、
一端が海底に敷設された海底長尺体に接続され、他端が前記洋上浮体設備に連結される海中長尺体、および前記海中長尺体の浮力体被装着部分に装着された第１浮力体を有する浮力体付き海中長尺体と
を備え、
前記海中長尺体の前記浮力体被装着部分が、前記第１浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ前記海中長尺体が、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されている浮体式海洋構造物において、
前記海中長尺体が、前記第１浮力体、および前記第１浮力体を装着していない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、
前記網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって前記浮力体被装着部分および前記第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることを特徴とする浮体式海洋構造物。
前記第１浮力体が、前記海中長尺体の前記浮力体被装着部分に装着された少なくとも１個の筒状ブイおよび玉状ブイのうちの少なくとも一方のブイである、請求項１に記載の浮体式海洋構造物。
前記網状袋体が、樹脂ネットである、請求項１または２に記載の浮体式海洋構造物。
前記浮力体付き海中長尺体は、
一端が前記海中長尺体の前記浮力体被装着部分に連結され、海底に向かって垂下されて他端が少なくとも海底に到達する長さ寸法をもつ少なくとも１本の第１連結線と、
前記第１連結線の前記他端側の部分に、前記第１連結線の延在方向に沿う間隔で装着された複数個の第１の錘と
を有する沈降防止手段を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の浮体式海洋構造物。
海上に浮かんだ状態で位置する浮体式洋上風力発電設備と、
一端が海底に敷設された海底ケーブルに接続され、他端が前記浮体式洋上風力発電設備に連結される海中ケーブル、および前記海中ケーブルの浮力体被装着部分に装着された第１浮力体を有する浮力体付き海中ケーブルと
を備え、
前記海中ケーブルの前記浮力体被装着部分が、前記第１浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ前記海中ケーブルが、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されている浮体式洋上風力発電システムにおいて、
前記海中ケーブルが、前記第１浮力体、および前記第１浮力体を装着していない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、
前記網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって前記浮力体被装着部分および前記第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることを特徴とする浮体式洋上風力発電システム。
海上に浮かんだ状態で位置する浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備と、
一端が海底に敷設された海底パイプラインに接続され、他端が前記浮体式石油・ガス生産貯蔵積出設備に連結される海中パイプライン、および前記海中パイプラインの浮力体被装着部分に装着された第１浮力体を有する浮力体付き海中パイプラインと
を備え、
前記海中パイプラインの前記浮力体被装着部分が、前記第１浮力体による浮力の作用によって、海面に向かって凸状に湾曲した延在形状を有し、かつ前記海中パイプラインが、海底に接触せずに海中に浮かんだ状態を維持できるように構成されている浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システムにおいて、
前記海中パイプラインが、前記第１浮力体、および前記第１浮力体を装着していない前記浮力体被装着部分のうち、少なくとも一方の外面を、弛んだ状態で包囲するように配置した網状袋体をさらに備え、
前記網状袋体は、形状が容易に変化する特性を有し、海水の流れによって生じる外力によって前記浮力体被装着部分および前記第１浮力体の少なくとも一方の外面に接触するように揺れ動いて、前記網状袋体で包囲した部分の外面に海洋生物が付着しにくいように構成されていることを特徴とする浮体式石油・ガス生産貯蔵積出システム。