JP7284863B1 - 洋上風車用ジャケット構造物及び洋上風車用ジャケット構造物の溶接方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1では、鋼管同士の接合部の応力集中を緩和する構造について、径の異なる鋼管をオーバーラップさせた接合部を形成し、グラウトを打設する構造が開示されている。
特許文献2では、洋上構造物である護岸構造の鋼材量を低減するために、杭列に矢板を配置して壁体を構成し、裏込材を充填した構造が開示されている。
しかしながら、風車を洋上に配置(洋上風車)する場合、洋上風車は厳しい疲労環境下に置かれる。このため、上述の片側溶接では、溶接部に十分な疲労強度を持たせることが不可能であった。
本発明に係る洋上風車用ジャケット構造物は、円筒状の部材である第1斜めブレースと、円筒状の部材であり、且つ、前記第1斜めブレースと交わる第2斜めブレースと、洋上風車が設置され、且つ、前記第1斜めブレース及び前記第2斜めブレースに支持される台と、を備える洋上風車用ジャケット構造物であって、前記第1斜めブレースと前記第2斜めブレースとの交点は、両面溶接されることを特徴とする。
第1近傍部分の外径と第2斜めブレースの外径とが等しい場合、接続部を第1近傍部分の軸方向から見た時、第1近傍部分の径方向の端部と、第2斜めブレースの径方向の端部とは一致する。これに対し、第1近傍部分の外径が第2斜めブレースの外径よりも大きい場合、接続部を第1近傍部分の軸方向から見た時、第2斜めブレースの径方向の端部が、第1近傍部分の径方向の端部よりも、第1近傍部分の軸中心に近い側に位置することとなる。
また、第2遠隔部分の板厚を第2近傍部分よりも小さくすることで、第2近傍部分に曲げモーメント等に対する十分な強度を確保しつつ、第2斜めブレース全体の重量が必要以上に増加することを防ぐことができる。
また、レグ遠隔部分の板厚をレグ近傍部分よりも小さくすることで、レグ近傍部分に曲げモーメント等に対する十分な強度を確保しつつ、第1斜めブレース及び第2斜めブレースの一方全体の重量が必要以上に増加することを防ぐことができる。
洋上風車用ジャケット構造物100は、海底等の地盤に打設された杭Lを介して、洋上に設置される。図1に示すように、洋上風車用ジャケット構造物100は、洋上風車200を支持するために用いる。
図1に示すように、洋上風車用ジャケット構造物100は、第1斜めブレース10と、第2斜めブレース20と、台30と、レグ40と、スカートスリーブ50と、を備える。
第1斜めブレース10は、円筒状の部材である。第1斜めブレース10には、例えば、鋼管が好適に用いられる。第1斜めブレース10は、第1近傍部分11と、第1遠隔部分12と、第1テーパー部分13と、第1レグ近傍部分14と、第1レグ遠隔部分15と、第1レグテーパー部分16と、を含む(図2、図5参照)。
第1近傍部分11及び第1遠隔部分12のそれぞれの外径及び内径の関係は、次の通りである。
すなわち、第1近傍部分11の外周面は、第1遠隔部分12の外周面よりも径方向の外側に位置する。つまり、第1近傍部分11の外径は第1遠隔部分12の外径よりも大きい。
第1レグ近傍部分14及び第1レグ遠隔部分15のそれぞれの外径及び内径の関係は、次の通りである。
すなわち、第1レグ近傍部分14の外周面は、第1レグ遠隔部分15の外周面よりも径方向の外側に位置する。つまり、第1レグ近傍部分14の外径は第1レグ遠隔部分15の外径よりも大きい。
第2近傍部分21は、第2斜めブレース20の円筒状部分であって、第2斜めブレース20と第1斜めブレース10との交点を含む所定範囲内の円筒状部分である。前記所定範囲は、第2斜めブレース20の長手方向における範囲をいう。前記所定範囲の寸法は断面力分布やブレース径に基づき適宜設定可能である。前記所定範囲は、溶接の作業性を考慮して、2.0m以下とすることが好ましく、1.5m以下とすることがより好ましい。
第2近傍部分21及び第2遠隔部分22のそれぞれの外径及び内径の関係は、次の通りである。
すなわち、第2近傍部分21の外径は第2遠隔部分22の外径と等しい、又は第2遠隔部分22の外径よりも大きい。第2近傍部分21の外周面は、第2遠隔部分22の外周面と面一である、又は、第2遠隔部分22の外周面よりも径方向の外側に位置する。ここで、面一であるとは、第2近傍部分21の外周面が、第2遠隔部分22の外周面よりも外側に位置せず、且つ、第2遠隔部分22の外周面よりも内側に位置しないことを意味する。
第2レグ近傍部分24及び第2レグ遠隔部分25のそれぞれの外径及び内径の関係は、次の通りである。
すなわち、第2レグ近傍部分24の外周面は、第2レグ遠隔部分25の外周面よりも径方向の外側に位置する。つまり、第2レグ近傍部分24の外径は第2レグ遠隔部分25の外径よりも大きい。
本実施形態において、レグ40の個数は4である。レグ40は、図5に示すように、拡径部41と、直管部42と、傾斜部43と、を含む。
拡径部41及び直管部42のそれぞれの外径及び内径の関係は、次の通りである。
すなわち、拡径部41の外周面は、直管部42の外周面よりも径方向の外側に位置する。つまり、拡径部41の外径は直管部42の外径よりも大きい。
上記各構成により、本実施形態に係る洋上風車用ジャケット構造物100を構成する。
次に、本実施形態に係る洋上風車用ジャケット構造物100の溶接方法について説明する。
以下において、第1斜めブレース10及び第2斜めブレース20の一方の円筒状部分であって、一方と他方との交点を含む所定範囲内の円筒状部分をブレース近傍部分と呼称する。つまり、第1近傍部分11及び第2近傍部分21を区別しない場合に、ブレース近傍部分と呼称する。
第1斜めブレース10及び第2斜めブレース20の一方の円筒状部分であって、一方と複数のレグ40の1つとの交点からレグ近傍部分より遠い円筒状部分を、レグ遠隔部分と呼称する。つまり、第1レグ遠隔部分15及び第2レグ遠隔部分25を区別しない場合に、レグ遠隔部分と呼称する。
両面溶接工程では、第1斜めブレース10と第2斜めブレース20との交点を両面溶接する。また、第1斜めブレース10及び第2斜めブレース20の一方とレグ40の1つとの交点を両面溶接する。
片面溶接工程は、両面溶接工程の後に行う。片面溶接工程は、ブレース近傍部分とブレース遠隔部分との間を片面溶接する。また、レグ近傍部分とレグ遠隔部分との間を片面溶接する。
上記工程により、本実施形態に係る洋上風車用ジャケット構造物100を構成する。
第1近傍部分11の外径と第2斜めブレース20の外径とが等しい場合、接続部を第1近傍部分11の軸方向から見た時、第1近傍部分11の径方向の端部と、第2斜めブレース20の径方向の端部とは一致する。これに対し、第1近傍部分11の外径が第2斜めブレース20の外径よりも大きい場合、接続部を第1近傍部分11の軸方向から見た時、第2斜めブレース20の径方向の端部が、第1近傍部分11の径方向の端部よりも、第1近傍部分11の軸中心に近い側に位置することとなる。
また、第2遠隔部分22の板厚を第2近傍部分21よりも小さくすることで、第2近傍部分21に曲げモーメント等に対する十分な強度を確保しつつ、第2斜めブレース20全体の重量が必要以上に増加することを防ぐことができる。
また、レグ遠隔部分の板厚をレグ近傍部分よりも小さくすることで、レグ近傍部分に曲げモーメント等に対する十分な強度を確保しつつ、第1斜めブレース10及び第2斜めブレース20の一方全体の重量が必要以上に増加することを防ぐことができる。
例えば、第1斜めブレース10、第2斜めブレース20及びレグ40は円筒状であるとして説明したがこれに限らない。例えば、角筒状であってもよい。
また、両面溶接に両側開先又はK形開先Kを設けるとして説明したが、例えば、当該部位にX字開先を用いてもよい。
また、レグ40と杭Lとは、スカートスリーブ50によらずに接続されてもよい。
11 第1近傍部分
12 第1遠隔部分
13 第1テーパー部分
20 第2斜めブレース
21 第2近傍部分
22 第2遠隔部分
23 第2テーパー部分
30 台
40 レグ
100 洋上風車用ジャケット構造物
200 洋上風車
K K形開先
SB レ形開先
Claims (24)
- 円筒状の部材である第1斜めブレースと、
前記第1斜めブレースと交わり、且つ、前記第1斜めブレースとの交点において前記第1斜めブレースとは外径の異なる円筒状の部材である第2斜めブレースと、
洋上風車が設置され、且つ、前記第1斜めブレース及び前記第2斜めブレースに支持される台と、
を備える洋上風車用ジャケット構造物であって、
前記第1斜めブレースと前記第2斜めブレースとの交点である第1交点は、両面溶接される、
ことを特徴とする洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1交点には、K形開先が設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分を第1近傍部分とし、
前記第1斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1近傍部分より前記第1交点から遠い円筒状部分を第1遠隔部分とし、
前記第1近傍部分の外径は、前記第1遠隔部分の外径よりも大きく、
前記第1近傍部分の内径は、前記第1遠隔部分の内径以下である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分を第1近傍部分とし、
前記第1斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1近傍部分より前記第1交点から遠い円筒状部分を第1遠隔部分とし、
前記第1近傍部分の外周面は、前記第1遠隔部分の外周面よりも径方向の外側に位置し、
前記第1近傍部分の内周面は、前記第1遠隔部分の内周面と面一である、又は、前記第1遠隔部分の内周面よりも径方向の内側に位置する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分を第1近傍部分とし、
前記第1斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1近傍部分より前記第1交点から遠い円筒状部分を第1遠隔部分とし、
前記第1斜めブレースの長手方向の軸と直交する平面に前記第1近傍部分を投影した際の正射影は、前記平面に前記第1遠隔部分を投影した際の正射影を覆う、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1近傍部分の外側面と前記第1遠隔部分の外側面との間に設けられる第1テーパー部分を更に備える、
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1テーパー部分と前記第1遠隔部分とは、前記第1斜めブレースの外側から片面溶接される、
ことを特徴とする請求項6に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第1テーパー部分の外側面と前記第1遠隔部分の外側面との間には、レ形開先又はV形開先が設けられる、
ことを特徴とする請求項7に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第2斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分を第2近傍部分とし、
前記第2斜めブレースの円筒状部分であって、前記第2近傍部分より前記第1交点から遠い円筒状部分を第2遠隔部分とし、
前記第2近傍部分の外径は、前記第2遠隔部分の外径以上であり、
前記第2近傍部分の内径は、前記第2遠隔部分の内径以下である、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第2斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分を第2近傍部分とし、
前記第2斜めブレースの円筒状部分であって、前記第2近傍部分より前記第1交点から遠い円筒状部分を第2遠隔部分とし、
前記第2近傍部分の外周面は、前記第2遠隔部分の外周面と面一である、又は、前記第2遠隔部分の外周面よりも径方向の外側に位置し、
前記第2近傍部分の内周面は、前記第2遠隔部分の内周面と面一である、又は、前記第2遠隔部分の内周面よりも径方向の内側に位置する、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第2斜めブレースの円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分を第2近傍部分とし、
前記第2斜めブレースの円筒状部分であって、前記第2近傍部分より前記第1交点から遠い円筒状部分を第2遠隔部分とし、
前記第2斜めブレースの長手方向の軸と直交する平面に前記第2近傍部分を投影した際の正射影は、前記平面に前記第2遠隔部分を投影した際の正射影を覆う、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第2近傍部分の外側面と前記第2遠隔部分の外側面との間に設けられる第2テーパー部分を更に備える、
ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造
物。 - 前記第2テーパー部分と前記第2遠隔部分とは、前記第2斜めブレースの外側から片面溶接される、
ことを特徴とする請求項12に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第2テーパー部分の外側面と前記第2遠隔部分の外側面との間には、レ形開先又はV形開先が設けられる、
ことを特徴とする請求項13に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記第2斜めブレースは2つの円筒状部材を備え、前記円筒状部材のそれぞれは、前記第1交点において、前記第1斜めブレースに両面溶接により接合される、
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造
物。 - 複数の円筒状のレグ、
を更に備え、
前記第1斜めブレース及び前記第2斜めブレースの一方と、前記レグのうちの1つと、
の交点である第2交点は、両面溶接される、
ことを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造
物。 - 前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点を含む所定範囲内の円筒状部分をレグ近傍部分とし、
前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点から前記レグ近傍部分より遠い円筒状部分をレグ遠隔部分とし、
前記レグ近傍部分の外径は、前記レグ遠隔部分よりも大きく、
前記レグ近傍部分の内径は、前記レグ遠隔部分の内径以下である、
ことを特徴とする請求項16に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点を含む所定範囲内の円筒状部分をレグ近傍部分とし、
前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点から前記レグ近傍部分より遠い円筒状部分をレグ遠隔部分とし、
前記レグ近傍部分の外周面は、前記レグ遠隔部分の外周面よりも径方向の外側に位置し、
前記レグ近傍部分の内周面は、前記レグ遠隔部分の内周面と面一である、又は、前記レグ遠隔部分の内周面よりも径方向の内側に位置する、
ことを特徴とする請求項16又は17に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点を含む所定範囲内の円筒状部分をレグ近傍部分とし、
前記一方の円筒状部分であって、前記レグ近傍部分より前記第2交点から遠い円筒状部分をレグ遠隔部分とし、
前記一方の長手方向の軸と直交する平面に前記レグ近傍部分を投影した際の正射影は、前記平面に前記レグ遠隔部分を投影した際の正射影を覆う、
ことを特徴とする請求項16又は18に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記レグ近傍部分の外側面と前記レグ遠隔部分の外側面との間に設けられるレグテーパー部分を更に備える、
ことを特徴とする請求項17から19のいずれか1項に記載の洋上風車用ジャケット構造
物。 - 前記レグテーパー部分と前記レグ遠隔部分とは、前記一方の外側から片面溶接される、
ことを特徴とする請求項20に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 前記レグテーパー部分の外側面と前記レグ遠隔部分の外側面との間には、レ形開先又はV形開先が設けられる、
ことを特徴とする請求項21に記載の洋上風車用ジャケット構造物。 - 複数の円筒状のレグと、
円筒状の部材であり、前記レグと接続される第1斜めブレースと、
前記レグと接続され、且つ、前記第1斜めブレースと交わり、且つ、前記第1斜めブレースとの交点において前記第1斜めブレースとは外径の異なる円筒状の部材である第2斜めブレースと、
前記レグと、前記第1斜めブレースと、前記第2斜めブレースと、に支持され、且つ、洋上風車が設置される台と、
を備える洋上風車用ジャケット構造物の溶接方法であって、
前記第1斜めブレースと前記第2斜めブレースとの交点である第1交点と、
前記第1斜めブレース及び前記第2斜めブレースの一方と前記レグの1つとの交点である第2交点と、
を両面溶接する両面溶接工程と、
前記両面溶接工程の後、
前記一方の円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分であるブレース近傍部分と、
前記一方の円筒状部分であって、前記第1交点から前記ブレース近傍部分よりも遠い円筒状部分であるブレース遠隔部分と、
の間を片面溶接するとともに、
前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点を含む所定範囲内の円筒状部分であるレグ近傍部分と、
前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点から前記レグ近傍部分より遠い円筒状部分であるレグ遠隔部分と、
の間を片面溶接する片面溶接工程と、
を備えることを特徴とする洋上風車用ジャケット構造物の溶接方法。 - 複数の円筒状のレグと、
円筒状の部材であり、前記レグと接続される第1斜めブレースと、
前記レグと接続され、且つ、前記第1斜めブレースと交わり、且つ、前記第1斜めブレースとの交点において前記第1斜めブレースとは外径の異なる円筒状の部材である第2斜めブレースと、
前記レグと、前記第1斜めブレースと、前記第2斜めブレースと、に支持され、且つ、洋上風車が設置される台と、
を備える洋上風車用ジャケット構造物であって、
前記第1斜めブレースと前記第2斜めブレースとの交点である第1交点は両面溶接され、
前記第1斜めブレース及び前記第2斜めブレースの一方と前記レグの1つとの交点である第2交点は両面溶接され、
前記一方の円筒状部分であって、前記第1交点を含む所定範囲内の円筒状部分であるブレース近傍部分と、
前記一方の円筒状部分であって、前記第1交点から前記ブレース近傍部分よりも遠い円筒状部分であるブレース遠隔部分とは片面溶接され、
前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点を含む所定範囲内の円筒状部分であるレグ近傍部分と、
前記一方の円筒状部分であって、前記第2交点から前記レグ近傍部分より遠い円筒状部分であるレグ遠隔部分とは片面溶接されている、
ことを特徴とする洋上風車用ジャケット構造物。
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