浮体構造物
【課題】安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる浮体構造物を提供する。
【解決手段】浮体構造物１は、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部２と、該浮体本体部２に配置された脚部３と、該脚部３を水底ＢＷに接地させる着底手段４と、を有し、着底手段４は、浮体本体部２が浮遊可能な水域で、浮体本体部２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【解決手段】浮体構造物１は、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部２と、該浮体本体部２に配置された脚部３と、該脚部３を水底ＢＷに接地させる着底手段４と、を有し、着底手段４は、浮体本体部２が浮遊可能な水域で、浮体本体部２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体構造物に関し、特に、安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる浮体構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洋上風力発電用の浮体構造物として、スパー型、セミサブ型等の浮遊型の浮体構造物が提案されている。かかる浮体構造物に設置される風力発電装置は、例えば、マストとナセルとブレードとから構成される。また、スパー型の浮体構造物は、例えば、円柱形状の浮体物とバラストとから構成され、バラストの重量によって海上に直立した浮体物を係留索で係留したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、上下の蓋体と、これらの間に連続的に設置された筒形のプレキャストコンクリートブロックとがＰＣ鋼材で接合されてなる中空の下部浮体と、該下部浮体にＰＣ鋼材で接合された、前記プレキャストコンクリートブロックよりも小径なプレキャストコンクリートブロックと上蓋とからなる中空の上部浮体と、前記下部浮体の下面に連結鋼管を介して接合されたバラストタンクとから構成された洋上風力発電用のスパー型浮体構造が記載されている。
【０００４】
また、セミサブ型の浮体構造物は、円柱形状の主浮体物と、主浮体物の周囲に配置された円柱形状の複数の副浮体物と、から構成され、各円柱形状が海上に直立するように各浮体物は互いに連結され、係留索で係留される（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
例えば、特許文献２には、軸心が上下方向となる姿勢で立設した柱状のメインフロータ（主浮体物に相当）を備えるとともに、このメインフロータの上端部に発電用風車を搭載し、メインフロータの浮力により発電用風車を洋上に配置するための浮体装置であって、メインフロータの下端部に連結する態様でメインフロータの周囲に複数の基礎部材を配設し、かつ各基礎部材の上端部にそれぞれ係留ラインとフロート部材とを備えて構成した係留フロータ（副浮体物に相当）を傾動可能に支持させた風力発電用浮体装置が記載されている。
【０００６】
ところで、特許文献１及び特許文献２に記載されたような浮体構造物では、浮体構造物（風力発電装置等の上部構造物を含む）の設置や保守等の作業を行う際、波浪や風等によって、浮体構造物が揺動し、作業が困難になるという問題があった。そこで、従来は、作業船が、浮体構造物の揺動が少なくなる場所まで曳航してから、浮体構造物の設置や保守等の作業を行っていた（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
例えば、特許文献３の背景技術の欄には、スパー型浮体への洋上風力発電装置の設置方法として、スパー型浮体を横倒しにした状態で設置地点に曳航し、スパー型浮体内にバラスト水を注入して直立させ、アンカーに接続した係留索をスパー型浮体に繋ぎ、支柱、ナセル及びブレードをスパー型浮体に取り付ける方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献３には、連結部材で適宜間隔をもって繋がれた二艘の船体間に円筒状のスパー型浮体を横倒し状態で格納する格納部が形成され、前記連結部材の前部には、回転して直立したスパー型浮体を収納する収納部が切欠形成され、該収納部の両側の船体にはスパー型浮体を固定するワイヤーを巻き取るウインチが設置され、船体には自動位置保持装置が設置された双胴船の船体間における格納部に、円筒状のスパー型浮体を横倒し状態で格納し、前記双胴船をスパー型浮体の設置地点まで曳航して双胴船から複数のアンカーを吊り降ろした後、スパー型浮体を前側を中心に回転させて直立させ、該スパー型浮体に支柱、ナセル及びブレードを取り付けた後、スパー型浮体にアンカーを係留索で接続する洋上風力発電装置の設置方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４８７９２号公報
【特許文献２】特開２００９−８５１６７号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載の洋上風力発電装置の設置方法では、スパー型浮体の曳航、回転及び直立を行うことのできる専用の双胴船を建造しなければならず、コストが嵩むという問題があった。また、洋上風力発電装置や浮体の保守等の作業を行う際に、スパー型浮体を回転させて静穏海域まで曳航する必要があり、作業効率が悪いという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる浮体構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部と、該浮体本体部に配置された脚部と、該脚部を水底に接地させる着底手段と、を有し、前記着底手段は、前記浮体本体部が浮遊可能な水域で、前記浮体本体部を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている、ことを特徴とする浮体構造物が提供される。
【００１３】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、を有し、該バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水し前記浮体本体部を降下させて前記脚部を水底に接地させるようにしてもよい。
【００１４】
前記着底手段は、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、該昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を水底に接地させるようにしてもよい。
【００１５】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、前記バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水して前記浮体本体部を降下させるとともに、前記昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を接地させるようにしてもよい。
【００１６】
前記脚部は、前記浮体本体部を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚を有してもいてよい。また、前記分岐脚は、個別に前記昇降手段が配置され、前記昇降制御手段により個別に昇降可能に構成されていてもよい。
【００１７】
前記浮体本体部は、上部に配置される上部構造物を有し、該上部構造物は、前記浮体本体部の着底状態時に設置又は保守されるようにしてもよい。また、前記浮体本体部は、例えば、スパー型浮体又はセミサブ型浮体である。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係る浮体構造物によれば、浮体本体部が浮遊可能な水域で脚部を水底に接地できるように構成したことにより、浮体構造物が浮遊状態に配置される場所において、浮体構造物を着底させることができ、波浪や風の影響を受け難く、安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる。特に、本発明は、浮体構造物の上部に風力発電装置等の上部構造物を設置したり、保守したりする場合に効果的である。また、浮体構造物の配置される水域が深い場合には、浮体構造物を着底可能な水域まで曳航すればよく、従来のように静穏領域まで曳航する必要がなく、作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。
【図２】図１に示した浮体構造物の他の運用例を説明するための図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は浮体本体部の平面図、（ｃ）は制御ブロック概略図、（ｄ）は水底が略平坦な場合における着底状態の正面図、（ｅ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。
【図４】本発明の第三実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は半潜水状態の正面図、（ｄ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。
【図５】本発明の第四実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第一実施形態に係る浮体構造物について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。また、図２は、図１に示した浮体構造物の他の運用例を説明するための図である。
【００２１】
本発明の第一実施形態に係る浮体構造物１は、図１に示したように、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物１であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部２と、浮体本体部２に配置された脚部３と、脚部３を水底ＢＷに接地させる着底手段４と、を有し、着底手段４は、浮体本体部２が浮遊可能な水域で、浮体本体部２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【００２２】
前記浮体本体部２は、浮体構造物１に対して浮力を与える部分であるとともに、喫水ＷＳに曝される部分である。ここでは、浮体本体部２としてスパー型浮体を図示している。かかるスパー型浮体の浮体本体部２は、水中及び水上で直立可能な中空円筒形状に構成され、係留索２１によって係留される。浮体本体部２の上部には、風力発電装置等の所望の上部構造物５が配置される。浮体本体部２の内部には、後述するバラストタンク４１が配置されている。かかるバラストタンク４１の注排水により、浮体本体部２の浮力が調整できるように構成されている。
【００２３】
前記脚部３は、着底状態の浮体本体部２（浮体構造物１）を支える部品である。かかる脚部３は、少なくとも水底ＢＷの表面に接触可能に構成され、先端が差し込まれるような形状を有していてもよい。ここでは、脚部３は、浮体本体部２の下端に配置された平面板により構成されている。平面板の接触面には、浮体本体部２の拘束力を高めるための凹凸や突起が形成されていてもよい。かかる脚部３を浮体本体部２に配置することにより、浮体本体部２（浮体構造物１）を着底させた場合に、波浪や風の影響を受け難く、浮体本体部２（浮体構造物１）を安定した状態（姿勢）に維持することができる。
【００２４】
前記着底手段４は、脚部３を水底ＢＷに接地可能に浮体本体部２を浮沈可能にする手段である。かかる着底手段４は、例えば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示したように、浮体本体部２に配置されたバラストタンク４１と、バラストタンク４１の注排水を制御するバラスト制御手段４２と、を有し、バラスト制御手段４２によりバラストタンク４１に注水し浮体本体部２を降下させて脚部３を水底ＢＷに接地させるようにしている。なお、脚部３が接地したか否かは、例えば、脚部３の底部に感圧センサを配置するようにすればよい。
【００２５】
また、着底手段４は、浮体本体部２内に配置され、バラストタンク４１を注排水するポンプ４３を有する。バラスト制御手段４２は、ポンプ４３を制御することによって、バラストタンク４１を注排水する。したがって、かかる着底手段４を配置することにより、バラストタンク４１に注水することによって浮体本体部２（浮体構造物１）の喫水ＷＳを上げることができ、バラストタンク４１から排水することによって浮体本体部２（浮体構造物１）の喫水ＷＳを下げることができる。なお、着底手段４は、有線又は無線により作業船等により遠隔操作されるように構成されていてもよい。
【００２６】
上部構造物５は、例えば、風力発電装置５１である。風力発電装置５１は、例えば、支柱５２とナセル５３とブレード５４とを有する。支柱５２は、浮体本体部２の上部に立設され、ナセル５３及びブレード５４を支持する。ナセル５３は、内部に、図示しない発電機を有し、ブレード５４の回転によって電力を発生させる。ブレード５４は、風力によって回転駆動する。なお、風力発電装置５１は、浮体構造物１の上部に設置された上部構造物５の一例であり、風向計や風速計等の風況観測装置、太陽光発電装置、照明装置、無線通信装置等であってもよい。
【００２７】
ここで、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１の作用について説明する。浮体本体部２の上部に上部構造物５を設置する場合には、まず、浮体本体部２が浮遊可能な領域に浮体本体部２を曳航する。そして、着底手段４によりバラストタンク４１に注水することによって浮体本体部２を直立させ、係留索２１で係留し、浮遊状態にする。その後、さらに着底手段４によりバラストタンク４１に注水することによって、浮体本体部２を沈降させ、脚部３を水底ＢＷに接地させ、着底状態にする。このとき、上部構造物５を据え付ける浮体本体部２の上部が喫水ＷＳよりも上に露出していてもよいし、水中に没水していてもよい。
【００２８】
浮体本体部２が着底した後、図１（ｃ）に示したように、作業船６により風力発電装置５１等の上部構造物５を浮体本体部２上に設置する。上部構造物５が風力発電装置５１の場合には、浮体本体部２上に支柱５２を立設し、支柱５２にナセル５３及びブレード５４を配置し、その他、必要な配線等を施す。したがって、浮体本体部２は、上部に配置される上部構造物５を有し、上部構造物５は、浮体本体部２の着底状態時に設置される。
【００２９】
浮体本体部２への上部構造物５の設置が完了した後、着底手段４によりバラストタンク４１を排水することによって、浮体本体部２を上昇させ、図１（ａ）に示したように、浮体構造物１を浮遊状態にする。
【００３０】
上部構造物５を有する浮体構造物１において、上部構造物５の定期メンテナンス等の保守を行う場合には、同様に、着底手段４によりバラストタンク４１に注水することによって浮体本体部２を沈降させ、脚部３を水底ＢＷに接地させ、浮体構造物１を着底状態にしてから、保守作業を行うようにすればよい。したがって、浮体本体部２は、上部に配置される上部構造物５を有し、上部構造物５は、浮体本体部２の着底状態時に保守される。
【００３１】
なお、浮体本体部２を着底状態にする一例として、上部構造物５の設置又は保守の場合について説明したが、これらに限定されるものではなく、例えば、浮体本体部２の保守時、天候不順時等、必要に応じて任意のタイミングで浮遊状態と着底状態とを切り替えることができる。
【００３２】
続いて、上述した浮体構造物１の他の運用例について説明する。図１（ａ）の浮遊状態及び図１（ｃ）の着底状態は、基本的に浮体構造物１の浮遊場所と着底場所が同じ場所を想定している。すなわち、浮体構造物１が浮遊状態に配置された場所で、浮体構造物１を着底状態に切り替えることができるようにして、浮体構造物１（浮体本体部２）を静穏領域まで曳航させることなく、上部構造物５や浮体本体部２の保守等を行うことができるようにしたものである。
【００３３】
しかしながら、浮体構造物１が配置された水域の水深が深く、着底状態で上部構造物５の保守等の作業を行うことが困難な場合もある。そこで、図２に示したように、浮体構造物１の浮遊可能水域であって、浮体構造物１の着底状態で上部構造物５の保守等の作業を行うことができる水深を有する水域まで浮体構造物１を曳船等により曳航するようにしてもよい。浮体構造物１（浮体本体部２）が浮遊可能かつ着底可能な水域は、従来の静穏領域よりも水深が深い場所であり、浮体構造物１（浮体本体部２）の曳航距離を短縮することによって、作業効率を向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明に係る浮体構造物の他の実施形態について説明する。ここで、図３は、本発明の第二実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は浮体本体部の平面図、（ｃ）は制御ブロック概略図、（ｄ）は水底が略平坦な場合における着底状態の正面図、（ｅ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。図４は、本発明の第三実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は半潜水状態の正面図、（ｄ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。図５は、本発明の第四実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。
【００３５】
図３に示したように、本発明の第二実施形態に係る浮体構造物１０１は、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物１０１であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部１０２と、浮体本体部１０２に配置された脚部１０３と、脚部１０３を水底ＢＷに接地させる着底手段１０４と、を有し、着底手段１０４は、浮体本体部１０２が浮遊可能な水域で、浮体本体部１０２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【００３６】
前記浮体本体部１０２は、浮体構造物１０１に対して浮力を与える部分であるとともに、喫水ＷＳに曝される部分である。ここでは、浮体本体部１０２としてセミサブ型浮体を図示している。かかるセミサブ型浮体の浮体本体部１０２は、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、主中空円筒部１２１と、主中空円筒部１２１の周囲に配置された複数の副中空円筒部１２２と、主中空円筒部１２１及び副中空円筒部１２２を連結する複数のブレース１２３と、を有し、係留索１２４によって係留される。かかる浮体本体部１０２の構成は、セミサブ型浮体の一例であり、例えば、副中空円筒部１２２は三本に限定されるものではない。各副中空円筒部１２２には、昇降可能な脚部１０３が配置されている。
【００３７】
なお、浮体本体部１０２の上部には、風力発電装置等の所望の上部構造物１０５が配置されているが、上部構造物１０５については、第一実施形態の上部構造物５と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００３８】
前記脚部１０３は、着底状態の浮体本体部２（浮体構造物１）を支える部品である。かかる脚部１０３は、浮体本体部１０２を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚１３１を有し、各分岐脚１３１は副中空円筒部１２２に配置される。副中空円筒部１２２には、脚部１０３を昇降可能に支持する昇降手段１４１が内蔵されている。かかる昇降手段１４１は、油圧ジャッキであってもよいし、電動モータ及び歯車機構を利用した動力伝達機構であってもよい。なお、脚部１０３の下端部は、接触面積を増大させるためにテーパ状に拡径させたり、平板部材を配置したりするようにしてもよいし、水底ＢＷに差し込まれるように尖った形状をしていてもよい。
【００３９】
前記着底手段１０４は、脚部１０３を水底ＢＷに接地可能に昇降させる手段である。かかる着底手段１０４は、図３（ｃ）に示したように、浮体本体部１０２に対して脚部１０３を昇降可能に支持する昇降手段１４１と、昇降手段１４１を制御する昇降制御手段１４２と、を有し、昇降制御手段１４２により昇降手段１４１を駆動させて脚部１０３を水底ＢＷに接地させるようにしている。なお、脚部１０３が接地したか否かは、例えば、脚部１０３の底部に感圧センサを配置するようにすればよい。
【００４０】
したがって、かかる着底手段１０４を配置することにより、脚部１０３を昇降させることができ、脚部１０３を降下させることによって浮体本体部１０２（浮体構造物１０１）を着底状態にすることができ、脚部１０３を上昇させることによって浮体本体部１０２（浮体構造物１０１）を浮遊状態にすることができる。また、脚部１０３は複数の分岐脚１３１により構成され、分岐脚１３１は、個別に昇降手段１４１を有し、昇降制御手段１４２により個別に昇降可能に構成されていることから、水底ＢＷが平坦ではない場合であっても、各分岐脚１３１の降下深度を個別に調整することにより、浮体本体部１０２（浮体構造物１０１）を略水平に維持することができる。なお、着底手段１０４は、有線又は無線により作業船等により遠隔操作されるように構成されていてもよい。
【００４１】
ここで、上述した第二実施形態に係る浮体構造物１０１の作用について説明する。図３（ａ）に示したように、浮遊状態にある浮体構造物１０１に対して、上部構造物１０５の定期メンテナンス等の保守を施す場合を想定する。この場合、着底手段１０４により、脚部１０３を降下させ、図３（ｄ）又は図３（ｅ）に示したように、脚部１０３を水底ＢＷに接地させる。かかる操作により、浮体構造物１０１（浮体本体部１０２）を着底状態に切り替えることができる。その後、作業船等を利用して必要な保守作業を行う。したがって、本実施形態によれば、波浪や風の影響を受け難く、安定した状態で浮体構造物１０１の設置や保守等の作業を行うことができる。
【００４２】
また、かかる第二実施形態の浮体構造物１０１によれば、脚部１０３の分岐脚１３１を個別に昇降させることができるため、図３（ｄ）に示したように、水底ＢＷが平坦な場合は勿論のこと、図３（ｅ）に示したように、水底ＢＷが平坦ではない場合であっても、浮体構造物１０１を略水平に維持したまま着底状態にすることができる。なお、浮体構造物１０１が配置された水域が、脚部１０３が届かないほど深い場合には、図２の運用方法と同様に、脚部１０３が届く浮遊可能水域まで曳船等により曳航してから浮体構造物１０１（浮体本体部１０２）を着底させるようにすればよい。
【００４３】
図４に示したように、本発明の第三実施形態に係る浮体構造物２０１は、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物２０１であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部２０２と、浮体本体部２０２に配置された脚部２０３と、脚部２０３を水底ＢＷに接地させる着底手段２０４と、を有し、着底手段２０４は、浮体本体部２０２が浮遊可能な水域で、浮体本体部２０２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【００４４】
前記浮体本体部２０２は、浮体構造物２０１に対して浮力を与える部分であるとともに、喫水ＷＳに曝される部分である。ここでは、浮体本体部２０２としてセミサブ型浮体を図示している。かかるセミサブ型浮体の浮体本体部２０２は、例えば、図４（ａ）に示すように、主中空円筒部２２１と、主中空円筒部２２１の周囲に配置された複数の副中空円筒部２２２と、主中空円筒部２２１及び副中空円筒部２２２を連結する複数のブレース２２３と、を有し、係留索２２４によって係留される。かかる浮体本体部２０２の構成は、セミサブ型浮体の一例であり、例えば、副中空円筒部２２２は三本に限定されるものではない。各副中空円筒部２２２には、昇降可能な脚部２０３が配置されている。また、主中空円筒部２２１の内部には、後述するバラストタンク２４１が配置されており、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）の浮力を調整できるように構成されている。
【００４５】
なお、浮体本体部２０２の上部には、風力発電装置等の所望の上部構造物２０５が配置されているが、上部構造物２０５については、第一実施形態の上部構造物５と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００４６】
前記着底手段２０４は、浮体本体部２０２を浮沈可能、かつ、脚部２０３を水底ＢＷに接地可能に昇降させる手段である。すなわち、第三実施形態は、第二実施形態に係る浮体構造物１０１に対して、バラストタンク２４１により浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）を浮沈可能に構成したものである。
【００４７】
かかる着底手段２０４は、例えば、図４（ｂ）に示すように、浮体本体部２０２（主中空円筒部２２１）に配置されたバラストタンク２４１と、バラストタンク２４１の注排水を制御するバラスト制御手段２４２と、浮体本体部２０２に対して脚部２０３を昇降可能に支持する昇降手段２４３と、昇降手段２４３を制御する昇降制御手段２４４と、を有し、バラスト制御手段２４２によりバラストタンク２４１に注水して浮体本体部２０２を降下させるとともに、昇降制御手段２４４により昇降手段２４３を駆動させて脚部２０３を接地させるようにしている。なお、脚部２０３が接地したか否かは、例えば、脚部２０３の底部に感圧センサを配置するようにすればよい。
【００４８】
また、着底手段２０４は、浮体本体部２０２内に配置され、バラストタンク２４１を注排水するポンプ２４５を有する。バラスト制御手段２４２は、ポンプ２４５を制御することによって、バラストタンク２４１を注排水する。したがって、かかる着底手段２０４を配置することにより、バラストタンク２４１に注水することによって浮体本体部２０２（浮体構造物２０１）の喫水ＷＳを上げることができ、バラストタンク２４１から排水することによって浮体本体部２０２（浮体構造物２０１）の喫水ＷＳを下げることができる。
【００４９】
前記脚部２０３は、第二実施形態に係る浮体構造物１０１の脚部１０３と同様に、昇降手段２４３及び昇降制御手段２４４を有する。これらの構成については、第二実施形態と同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、ここでは、バラスト制御手段２４２と昇降制御手段２４４とを個別に図示しているが、これらの制御手段を一体化するようにしてもよい。
【００５０】
ここで、上述した第三実施形態に係る浮体構造物２０１の作用について説明する。図４（ａ）に示したように、浮遊状態にある浮体構造物２０１に対して、上部構造物２０５の定期メンテナンス等の保守を施す場合を想定する。まず、図４（ｃ）に示したように、着底手段２０４により、バラストタンク２４１に注水することによって浮体本体部２０２を沈降させる。その後、図４（ｄ）に示したように、着底手段２０４により、脚部２０３を降下させ、脚部２０３を水底ＢＷに接地させる。かかる操作により、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）を着底状態に切り替えることができる。その後、作業船等を利用して必要な保守作業を行う。
【００５１】
したがって、本実施形態によれば、波浪や風の影響を受け難く、安定した状態で浮体構造物２０１（上部構造物２０５を含む）の設置や保守等の作業を行うことができる。特に、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）の浮沈と脚部２０３の昇降とを組み合わせることにより、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）の着底可能な水深を深くすることができ、浮体構造物２０１が深い水域に配置された場合であっても、曳航することなく浮体構造物２０１の設置や保守等の作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。また、脚部２０３を個別に昇降させることができるため、水底ＢＷが平坦な場合は勿論のこと、図４（ｄ）に示したように、水底ＢＷが平坦ではない場合であっても、浮体構造物２０１を略水平に維持したまま着底状態にすることができる。
【００５２】
なお、浮体構造物２０１が配置された水域が脚部２０３が届かないほど深い場合には、図２の運用方法と同様に、脚部２０３が届く浮遊可能水域まで曳船等により曳航してから浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）を着底させるようにすればよい。
【００５３】
図５に示した第四実施形態は、第一実施形態の脚部３の構造を変形したものである。他の構造については、第一実施形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５４】
第四実施形態における脚部３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、浮体本体部２を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚３１を有する。ここでは、浮体本体部２の周囲に配置された三本の分岐脚３１を図示している。分岐脚３１は、図５（ｂ）に示したように、固定部材３２により浮体本体部２に接続されており、各分岐脚３１はブレース３３により連結されている。また、ここでは、分岐脚３１の下端と浮体本体部２の下端とを略同一平面に配置されるように、脚部３を配置している。したがって、図示した第四実施形態では、脚部３と浮体本体部２とにより、四点支持されるようになっている。かかる構成により、図５（ｃ）に示した着底状態における浮体構造物１の安定性をより高めることができる。さらに、分岐脚３１は、アクチュエータ等により、個別に伸縮可能に構成されていてもよい。脚部３を伸縮可能に構成することにより、浮体本体部２の姿勢をセンサ等で監視しながら、浮体本体部２を略水平に維持させることができる。
【００５５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、スパー型及びセミサブ型以外のバージ型、テンションレグ型等の他の浮遊型の浮体構造物にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１０１，２０１ 浮体構造物
２，１０２，２０２ 浮体本体部
３，１０３，２０３ 脚部
４，１０４，２０４ 着底手段
５，１０５，２０５ 上部構造物
３１，１３１ 分岐脚
４１，２４１ バラストタンク
４２，２４２ バラスト制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体構造物に関し、特に、安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる浮体構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洋上風力発電用の浮体構造物として、スパー型、セミサブ型等の浮遊型の浮体構造物が提案されている。かかる浮体構造物に設置される風力発電装置は、例えば、マストとナセルとブレードとから構成される。また、スパー型の浮体構造物は、例えば、円柱形状の浮体物とバラストとから構成され、バラストの重量によって海上に直立した浮体物を係留索で係留したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、上下の蓋体と、これらの間に連続的に設置された筒形のプレキャストコンクリートブロックとがＰＣ鋼材で接合されてなる中空の下部浮体と、該下部浮体にＰＣ鋼材で接合された、前記プレキャストコンクリートブロックよりも小径なプレキャストコンクリートブロックと上蓋とからなる中空の上部浮体と、前記下部浮体の下面に連結鋼管を介して接合されたバラストタンクとから構成された洋上風力発電用のスパー型浮体構造が記載されている。
【０００４】
また、セミサブ型の浮体構造物は、円柱形状の主浮体物と、主浮体物の周囲に配置された円柱形状の複数の副浮体物と、から構成され、各円柱形状が海上に直立するように各浮体物は互いに連結され、係留索で係留される（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
例えば、特許文献２には、軸心が上下方向となる姿勢で立設した柱状のメインフロータ（主浮体物に相当）を備えるとともに、このメインフロータの上端部に発電用風車を搭載し、メインフロータの浮力により発電用風車を洋上に配置するための浮体装置であって、メインフロータの下端部に連結する態様でメインフロータの周囲に複数の基礎部材を配設し、かつ各基礎部材の上端部にそれぞれ係留ラインとフロート部材とを備えて構成した係留フロータ（副浮体物に相当）を傾動可能に支持させた風力発電用浮体装置が記載されている。
【０００６】
ところで、特許文献１及び特許文献２に記載されたような浮体構造物では、浮体構造物（風力発電装置等の上部構造物を含む）の設置や保守等の作業を行う際、波浪や風等によって、浮体構造物が揺動し、作業が困難になるという問題があった。そこで、従来は、作業船が、浮体構造物の揺動が少なくなる場所まで曳航してから、浮体構造物の設置や保守等の作業を行っていた（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
例えば、特許文献３の背景技術の欄には、スパー型浮体への洋上風力発電装置の設置方法として、スパー型浮体を横倒しにした状態で設置地点に曳航し、スパー型浮体内にバラスト水を注入して直立させ、アンカーに接続した係留索をスパー型浮体に繋ぎ、支柱、ナセル及びブレードをスパー型浮体に取り付ける方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献３には、連結部材で適宜間隔をもって繋がれた二艘の船体間に円筒状のスパー型浮体を横倒し状態で格納する格納部が形成され、前記連結部材の前部には、回転して直立したスパー型浮体を収納する収納部が切欠形成され、該収納部の両側の船体にはスパー型浮体を固定するワイヤーを巻き取るウインチが設置され、船体には自動位置保持装置が設置された双胴船の船体間における格納部に、円筒状のスパー型浮体を横倒し状態で格納し、前記双胴船をスパー型浮体の設置地点まで曳航して双胴船から複数のアンカーを吊り降ろした後、スパー型浮体を前側を中心に回転させて直立させ、該スパー型浮体に支柱、ナセル及びブレードを取り付けた後、スパー型浮体にアンカーを係留索で接続する洋上風力発電装置の設置方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４８７９２号公報
【特許文献２】特開２００９−８５１６７号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載の洋上風力発電装置の設置方法では、スパー型浮体の曳航、回転及び直立を行うことのできる専用の双胴船を建造しなければならず、コストが嵩むという問題があった。また、洋上風力発電装置や浮体の保守等の作業を行う際に、スパー型浮体を回転させて静穏海域まで曳航する必要があり、作業効率が悪いという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる浮体構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部と、該浮体本体部に配置された脚部と、該脚部を水底に接地させる着底手段と、を有し、前記着底手段は、前記浮体本体部が浮遊可能な水域で、前記浮体本体部を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている、ことを特徴とする浮体構造物が提供される。
【００１３】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、を有し、該バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水し前記浮体本体部を降下させて前記脚部を水底に接地させるようにしてもよい。
【００１４】
前記着底手段は、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、該昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を水底に接地させるようにしてもよい。
【００１５】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、前記バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水して前記浮体本体部を降下させるとともに、前記昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を接地させるようにしてもよい。
【００１６】
前記脚部は、前記浮体本体部を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚を有してもいてよい。また、前記分岐脚は、個別に前記昇降手段が配置され、前記昇降制御手段により個別に昇降可能に構成されていてもよい。
【００１７】
前記浮体本体部は、上部に配置される上部構造物を有し、該上部構造物は、前記浮体本体部の着底状態時に設置又は保守されるようにしてもよい。また、前記浮体本体部は、例えば、スパー型浮体又はセミサブ型浮体である。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係る浮体構造物によれば、浮体本体部が浮遊可能な水域で脚部を水底に接地できるように構成したことにより、浮体構造物が浮遊状態に配置される場所において、浮体構造物を着底させることができ、波浪や風の影響を受け難く、安定した状態で浮体構造物の設置や保守等の作業を行うことができる。特に、本発明は、浮体構造物の上部に風力発電装置等の上部構造物を設置したり、保守したりする場合に効果的である。また、浮体構造物の配置される水域が深い場合には、浮体構造物を着底可能な水域まで曳航すればよく、従来のように静穏領域まで曳航する必要がなく、作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。
【図２】図１に示した浮体構造物の他の運用例を説明するための図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は浮体本体部の平面図、（ｃ）は制御ブロック概略図、（ｄ）は水底が略平坦な場合における着底状態の正面図、（ｅ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。
【図４】本発明の第三実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は半潜水状態の正面図、（ｄ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。
【図５】本発明の第四実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第一実施形態に係る浮体構造物について、図１及び図２を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。また、図２は、図１に示した浮体構造物の他の運用例を説明するための図である。
【００２１】
本発明の第一実施形態に係る浮体構造物１は、図１に示したように、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物１であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部２と、浮体本体部２に配置された脚部３と、脚部３を水底ＢＷに接地させる着底手段４と、を有し、着底手段４は、浮体本体部２が浮遊可能な水域で、浮体本体部２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【００２２】
前記浮体本体部２は、浮体構造物１に対して浮力を与える部分であるとともに、喫水ＷＳに曝される部分である。ここでは、浮体本体部２としてスパー型浮体を図示している。かかるスパー型浮体の浮体本体部２は、水中及び水上で直立可能な中空円筒形状に構成され、係留索２１によって係留される。浮体本体部２の上部には、風力発電装置等の所望の上部構造物５が配置される。浮体本体部２の内部には、後述するバラストタンク４１が配置されている。かかるバラストタンク４１の注排水により、浮体本体部２の浮力が調整できるように構成されている。
【００２３】
前記脚部３は、着底状態の浮体本体部２（浮体構造物１）を支える部品である。かかる脚部３は、少なくとも水底ＢＷの表面に接触可能に構成され、先端が差し込まれるような形状を有していてもよい。ここでは、脚部３は、浮体本体部２の下端に配置された平面板により構成されている。平面板の接触面には、浮体本体部２の拘束力を高めるための凹凸や突起が形成されていてもよい。かかる脚部３を浮体本体部２に配置することにより、浮体本体部２（浮体構造物１）を着底させた場合に、波浪や風の影響を受け難く、浮体本体部２（浮体構造物１）を安定した状態（姿勢）に維持することができる。
【００２４】
前記着底手段４は、脚部３を水底ＢＷに接地可能に浮体本体部２を浮沈可能にする手段である。かかる着底手段４は、例えば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示したように、浮体本体部２に配置されたバラストタンク４１と、バラストタンク４１の注排水を制御するバラスト制御手段４２と、を有し、バラスト制御手段４２によりバラストタンク４１に注水し浮体本体部２を降下させて脚部３を水底ＢＷに接地させるようにしている。なお、脚部３が接地したか否かは、例えば、脚部３の底部に感圧センサを配置するようにすればよい。
【００２５】
また、着底手段４は、浮体本体部２内に配置され、バラストタンク４１を注排水するポンプ４３を有する。バラスト制御手段４２は、ポンプ４３を制御することによって、バラストタンク４１を注排水する。したがって、かかる着底手段４を配置することにより、バラストタンク４１に注水することによって浮体本体部２（浮体構造物１）の喫水ＷＳを上げることができ、バラストタンク４１から排水することによって浮体本体部２（浮体構造物１）の喫水ＷＳを下げることができる。なお、着底手段４は、有線又は無線により作業船等により遠隔操作されるように構成されていてもよい。
【００２６】
上部構造物５は、例えば、風力発電装置５１である。風力発電装置５１は、例えば、支柱５２とナセル５３とブレード５４とを有する。支柱５２は、浮体本体部２の上部に立設され、ナセル５３及びブレード５４を支持する。ナセル５３は、内部に、図示しない発電機を有し、ブレード５４の回転によって電力を発生させる。ブレード５４は、風力によって回転駆動する。なお、風力発電装置５１は、浮体構造物１の上部に設置された上部構造物５の一例であり、風向計や風速計等の風況観測装置、太陽光発電装置、照明装置、無線通信装置等であってもよい。
【００２７】
ここで、上述した第一実施形態に係る浮体構造物１の作用について説明する。浮体本体部２の上部に上部構造物５を設置する場合には、まず、浮体本体部２が浮遊可能な領域に浮体本体部２を曳航する。そして、着底手段４によりバラストタンク４１に注水することによって浮体本体部２を直立させ、係留索２１で係留し、浮遊状態にする。その後、さらに着底手段４によりバラストタンク４１に注水することによって、浮体本体部２を沈降させ、脚部３を水底ＢＷに接地させ、着底状態にする。このとき、上部構造物５を据え付ける浮体本体部２の上部が喫水ＷＳよりも上に露出していてもよいし、水中に没水していてもよい。
【００２８】
浮体本体部２が着底した後、図１（ｃ）に示したように、作業船６により風力発電装置５１等の上部構造物５を浮体本体部２上に設置する。上部構造物５が風力発電装置５１の場合には、浮体本体部２上に支柱５２を立設し、支柱５２にナセル５３及びブレード５４を配置し、その他、必要な配線等を施す。したがって、浮体本体部２は、上部に配置される上部構造物５を有し、上部構造物５は、浮体本体部２の着底状態時に設置される。
【００２９】
浮体本体部２への上部構造物５の設置が完了した後、着底手段４によりバラストタンク４１を排水することによって、浮体本体部２を上昇させ、図１（ａ）に示したように、浮体構造物１を浮遊状態にする。
【００３０】
上部構造物５を有する浮体構造物１において、上部構造物５の定期メンテナンス等の保守を行う場合には、同様に、着底手段４によりバラストタンク４１に注水することによって浮体本体部２を沈降させ、脚部３を水底ＢＷに接地させ、浮体構造物１を着底状態にしてから、保守作業を行うようにすればよい。したがって、浮体本体部２は、上部に配置される上部構造物５を有し、上部構造物５は、浮体本体部２の着底状態時に保守される。
【００３１】
なお、浮体本体部２を着底状態にする一例として、上部構造物５の設置又は保守の場合について説明したが、これらに限定されるものではなく、例えば、浮体本体部２の保守時、天候不順時等、必要に応じて任意のタイミングで浮遊状態と着底状態とを切り替えることができる。
【００３２】
続いて、上述した浮体構造物１の他の運用例について説明する。図１（ａ）の浮遊状態及び図１（ｃ）の着底状態は、基本的に浮体構造物１の浮遊場所と着底場所が同じ場所を想定している。すなわち、浮体構造物１が浮遊状態に配置された場所で、浮体構造物１を着底状態に切り替えることができるようにして、浮体構造物１（浮体本体部２）を静穏領域まで曳航させることなく、上部構造物５や浮体本体部２の保守等を行うことができるようにしたものである。
【００３３】
しかしながら、浮体構造物１が配置された水域の水深が深く、着底状態で上部構造物５の保守等の作業を行うことが困難な場合もある。そこで、図２に示したように、浮体構造物１の浮遊可能水域であって、浮体構造物１の着底状態で上部構造物５の保守等の作業を行うことができる水深を有する水域まで浮体構造物１を曳船等により曳航するようにしてもよい。浮体構造物１（浮体本体部２）が浮遊可能かつ着底可能な水域は、従来の静穏領域よりも水深が深い場所であり、浮体構造物１（浮体本体部２）の曳航距離を短縮することによって、作業効率を向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明に係る浮体構造物の他の実施形態について説明する。ここで、図３は、本発明の第二実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は浮体本体部の平面図、（ｃ）は制御ブロック概略図、（ｄ）は水底が略平坦な場合における着底状態の正面図、（ｅ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。図４は、本発明の第三実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は制御ブロック概略図、（ｃ）は半潜水状態の正面図、（ｄ）は水底が平坦ではない場合における着底状態の正面図、を示している。図５は、本発明の第四実施形態に係る浮体構造物を説明するための図であり、（ａ）は浮遊状態の正面図、（ｂ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は着底状態の正面図、を示している。
【００３５】
図３に示したように、本発明の第二実施形態に係る浮体構造物１０１は、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物１０１であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部１０２と、浮体本体部１０２に配置された脚部１０３と、脚部１０３を水底ＢＷに接地させる着底手段１０４と、を有し、着底手段１０４は、浮体本体部１０２が浮遊可能な水域で、浮体本体部１０２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【００３６】
前記浮体本体部１０２は、浮体構造物１０１に対して浮力を与える部分であるとともに、喫水ＷＳに曝される部分である。ここでは、浮体本体部１０２としてセミサブ型浮体を図示している。かかるセミサブ型浮体の浮体本体部１０２は、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、主中空円筒部１２１と、主中空円筒部１２１の周囲に配置された複数の副中空円筒部１２２と、主中空円筒部１２１及び副中空円筒部１２２を連結する複数のブレース１２３と、を有し、係留索１２４によって係留される。かかる浮体本体部１０２の構成は、セミサブ型浮体の一例であり、例えば、副中空円筒部１２２は三本に限定されるものではない。各副中空円筒部１２２には、昇降可能な脚部１０３が配置されている。
【００３７】
なお、浮体本体部１０２の上部には、風力発電装置等の所望の上部構造物１０５が配置されているが、上部構造物１０５については、第一実施形態の上部構造物５と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００３８】
前記脚部１０３は、着底状態の浮体本体部２（浮体構造物１）を支える部品である。かかる脚部１０３は、浮体本体部１０２を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚１３１を有し、各分岐脚１３１は副中空円筒部１２２に配置される。副中空円筒部１２２には、脚部１０３を昇降可能に支持する昇降手段１４１が内蔵されている。かかる昇降手段１４１は、油圧ジャッキであってもよいし、電動モータ及び歯車機構を利用した動力伝達機構であってもよい。なお、脚部１０３の下端部は、接触面積を増大させるためにテーパ状に拡径させたり、平板部材を配置したりするようにしてもよいし、水底ＢＷに差し込まれるように尖った形状をしていてもよい。
【００３９】
前記着底手段１０４は、脚部１０３を水底ＢＷに接地可能に昇降させる手段である。かかる着底手段１０４は、図３（ｃ）に示したように、浮体本体部１０２に対して脚部１０３を昇降可能に支持する昇降手段１４１と、昇降手段１４１を制御する昇降制御手段１４２と、を有し、昇降制御手段１４２により昇降手段１４１を駆動させて脚部１０３を水底ＢＷに接地させるようにしている。なお、脚部１０３が接地したか否かは、例えば、脚部１０３の底部に感圧センサを配置するようにすればよい。
【００４０】
したがって、かかる着底手段１０４を配置することにより、脚部１０３を昇降させることができ、脚部１０３を降下させることによって浮体本体部１０２（浮体構造物１０１）を着底状態にすることができ、脚部１０３を上昇させることによって浮体本体部１０２（浮体構造物１０１）を浮遊状態にすることができる。また、脚部１０３は複数の分岐脚１３１により構成され、分岐脚１３１は、個別に昇降手段１４１を有し、昇降制御手段１４２により個別に昇降可能に構成されていることから、水底ＢＷが平坦ではない場合であっても、各分岐脚１３１の降下深度を個別に調整することにより、浮体本体部１０２（浮体構造物１０１）を略水平に維持することができる。なお、着底手段１０４は、有線又は無線により作業船等により遠隔操作されるように構成されていてもよい。
【００４１】
ここで、上述した第二実施形態に係る浮体構造物１０１の作用について説明する。図３（ａ）に示したように、浮遊状態にある浮体構造物１０１に対して、上部構造物１０５の定期メンテナンス等の保守を施す場合を想定する。この場合、着底手段１０４により、脚部１０３を降下させ、図３（ｄ）又は図３（ｅ）に示したように、脚部１０３を水底ＢＷに接地させる。かかる操作により、浮体構造物１０１（浮体本体部１０２）を着底状態に切り替えることができる。その後、作業船等を利用して必要な保守作業を行う。したがって、本実施形態によれば、波浪や風の影響を受け難く、安定した状態で浮体構造物１０１の設置や保守等の作業を行うことができる。
【００４２】
また、かかる第二実施形態の浮体構造物１０１によれば、脚部１０３の分岐脚１３１を個別に昇降させることができるため、図３（ｄ）に示したように、水底ＢＷが平坦な場合は勿論のこと、図３（ｅ）に示したように、水底ＢＷが平坦ではない場合であっても、浮体構造物１０１を略水平に維持したまま着底状態にすることができる。なお、浮体構造物１０１が配置された水域が、脚部１０３が届かないほど深い場合には、図２の運用方法と同様に、脚部１０３が届く浮遊可能水域まで曳船等により曳航してから浮体構造物１０１（浮体本体部１０２）を着底させるようにすればよい。
【００４３】
図４に示したように、本発明の第三実施形態に係る浮体構造物２０１は、水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物２０１であって、水上に浮遊可能に構成された浮体本体部２０２と、浮体本体部２０２に配置された脚部２０３と、脚部２０３を水底ＢＷに接地させる着底手段２０４と、を有し、着底手段２０４は、浮体本体部２０２が浮遊可能な水域で、浮体本体部２０２を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている。
【００４４】
前記浮体本体部２０２は、浮体構造物２０１に対して浮力を与える部分であるとともに、喫水ＷＳに曝される部分である。ここでは、浮体本体部２０２としてセミサブ型浮体を図示している。かかるセミサブ型浮体の浮体本体部２０２は、例えば、図４（ａ）に示すように、主中空円筒部２２１と、主中空円筒部２２１の周囲に配置された複数の副中空円筒部２２２と、主中空円筒部２２１及び副中空円筒部２２２を連結する複数のブレース２２３と、を有し、係留索２２４によって係留される。かかる浮体本体部２０２の構成は、セミサブ型浮体の一例であり、例えば、副中空円筒部２２２は三本に限定されるものではない。各副中空円筒部２２２には、昇降可能な脚部２０３が配置されている。また、主中空円筒部２２１の内部には、後述するバラストタンク２４１が配置されており、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）の浮力を調整できるように構成されている。
【００４５】
なお、浮体本体部２０２の上部には、風力発電装置等の所望の上部構造物２０５が配置されているが、上部構造物２０５については、第一実施形態の上部構造物５と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００４６】
前記着底手段２０４は、浮体本体部２０２を浮沈可能、かつ、脚部２０３を水底ＢＷに接地可能に昇降させる手段である。すなわち、第三実施形態は、第二実施形態に係る浮体構造物１０１に対して、バラストタンク２４１により浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）を浮沈可能に構成したものである。
【００４７】
かかる着底手段２０４は、例えば、図４（ｂ）に示すように、浮体本体部２０２（主中空円筒部２２１）に配置されたバラストタンク２４１と、バラストタンク２４１の注排水を制御するバラスト制御手段２４２と、浮体本体部２０２に対して脚部２０３を昇降可能に支持する昇降手段２４３と、昇降手段２４３を制御する昇降制御手段２４４と、を有し、バラスト制御手段２４２によりバラストタンク２４１に注水して浮体本体部２０２を降下させるとともに、昇降制御手段２４４により昇降手段２４３を駆動させて脚部２０３を接地させるようにしている。なお、脚部２０３が接地したか否かは、例えば、脚部２０３の底部に感圧センサを配置するようにすればよい。
【００４８】
また、着底手段２０４は、浮体本体部２０２内に配置され、バラストタンク２４１を注排水するポンプ２４５を有する。バラスト制御手段２４２は、ポンプ２４５を制御することによって、バラストタンク２４１を注排水する。したがって、かかる着底手段２０４を配置することにより、バラストタンク２４１に注水することによって浮体本体部２０２（浮体構造物２０１）の喫水ＷＳを上げることができ、バラストタンク２４１から排水することによって浮体本体部２０２（浮体構造物２０１）の喫水ＷＳを下げることができる。
【００４９】
前記脚部２０３は、第二実施形態に係る浮体構造物１０１の脚部１０３と同様に、昇降手段２４３及び昇降制御手段２４４を有する。これらの構成については、第二実施形態と同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、ここでは、バラスト制御手段２４２と昇降制御手段２４４とを個別に図示しているが、これらの制御手段を一体化するようにしてもよい。
【００５０】
ここで、上述した第三実施形態に係る浮体構造物２０１の作用について説明する。図４（ａ）に示したように、浮遊状態にある浮体構造物２０１に対して、上部構造物２０５の定期メンテナンス等の保守を施す場合を想定する。まず、図４（ｃ）に示したように、着底手段２０４により、バラストタンク２４１に注水することによって浮体本体部２０２を沈降させる。その後、図４（ｄ）に示したように、着底手段２０４により、脚部２０３を降下させ、脚部２０３を水底ＢＷに接地させる。かかる操作により、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）を着底状態に切り替えることができる。その後、作業船等を利用して必要な保守作業を行う。
【００５１】
したがって、本実施形態によれば、波浪や風の影響を受け難く、安定した状態で浮体構造物２０１（上部構造物２０５を含む）の設置や保守等の作業を行うことができる。特に、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）の浮沈と脚部２０３の昇降とを組み合わせることにより、浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）の着底可能な水深を深くすることができ、浮体構造物２０１が深い水域に配置された場合であっても、曳航することなく浮体構造物２０１の設置や保守等の作業を行うことができ、作業効率を向上させることができる。また、脚部２０３を個別に昇降させることができるため、水底ＢＷが平坦な場合は勿論のこと、図４（ｄ）に示したように、水底ＢＷが平坦ではない場合であっても、浮体構造物２０１を略水平に維持したまま着底状態にすることができる。
【００５２】
なお、浮体構造物２０１が配置された水域が脚部２０３が届かないほど深い場合には、図２の運用方法と同様に、脚部２０３が届く浮遊可能水域まで曳船等により曳航してから浮体構造物２０１（浮体本体部２０２）を着底させるようにすればよい。
【００５３】
図５に示した第四実施形態は、第一実施形態の脚部３の構造を変形したものである。他の構造については、第一実施形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５４】
第四実施形態における脚部３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、浮体本体部２を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚３１を有する。ここでは、浮体本体部２の周囲に配置された三本の分岐脚３１を図示している。分岐脚３１は、図５（ｂ）に示したように、固定部材３２により浮体本体部２に接続されており、各分岐脚３１はブレース３３により連結されている。また、ここでは、分岐脚３１の下端と浮体本体部２の下端とを略同一平面に配置されるように、脚部３を配置している。したがって、図示した第四実施形態では、脚部３と浮体本体部２とにより、四点支持されるようになっている。かかる構成により、図５（ｃ）に示した着底状態における浮体構造物１の安定性をより高めることができる。さらに、分岐脚３１は、アクチュエータ等により、個別に伸縮可能に構成されていてもよい。脚部３を伸縮可能に構成することにより、浮体本体部２の姿勢をセンサ等で監視しながら、浮体本体部２を略水平に維持させることができる。
【００５５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、スパー型及びセミサブ型以外のバージ型、テンションレグ型等の他の浮遊型の浮体構造物にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１０１，２０１ 浮体構造物
２，１０２，２０２ 浮体本体部
３，１０３，２０３ 脚部
４，１０４，２０４ 着底手段
５，１０５，２０５ 上部構造物
３１，１３１ 分岐脚
４１，２４１ バラストタンク
４２，２４２ バラスト制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物であって、
水上に浮遊可能に構成された浮体本体部と、
該浮体本体部に配置された脚部と、
該脚部を水底に接地させる着底手段と、を有し、
前記着底手段は、前記浮体本体部が浮遊可能な水域で、前記浮体本体部を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている、
ことを特徴とする浮体構造物。
【請求項２】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、を有し、該バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水し前記浮体本体部を降下させて前記脚部を水底に接地させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項３】
前記着底手段は、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、該昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を水底に接地させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項４】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、前記バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水して前記浮体本体部を降下させるとともに、前記昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を接地させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項５】
前記脚部は、前記浮体本体部を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項６】
前記分岐脚は、個別に前記昇降手段が配置され、前記昇降制御手段により個別に昇降可能に構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の浮体構造物。
【請求項７】
前記浮体本体部は、上部に配置される上部構造物を有し、該上部構造物は、前記浮体本体部の着底状態時に設置又は保守される、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項８】
前記浮体本体部は、スパー型浮体又はセミサブ型浮体である、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項１】
水上に浮遊する浮遊型の浮体構造物であって、
水上に浮遊可能に構成された浮体本体部と、
該浮体本体部に配置された脚部と、
該脚部を水底に接地させる着底手段と、を有し、
前記着底手段は、前記浮体本体部が浮遊可能な水域で、前記浮体本体部を浮遊状態と着底状態とに切替可能に構成されている、
ことを特徴とする浮体構造物。
【請求項２】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、を有し、該バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水し前記浮体本体部を降下させて前記脚部を水底に接地させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項３】
前記着底手段は、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、該昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を水底に接地させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項４】
前記着底手段は、前記浮体本体部に配置されたバラストタンクと、該バラストタンクの注排水を制御するバラスト制御手段と、前記浮体本体部に対して前記脚部を昇降可能に支持する昇降手段と、該昇降手段を制御する昇降制御手段と、を有し、前記バラスト制御手段により前記バラストタンクに注水して前記浮体本体部を降下させるとともに、前記昇降制御手段により前記昇降手段を駆動させて前記脚部を接地させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項５】
前記脚部は、前記浮体本体部を少なくとも三点支持可能な複数の分岐脚を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項６】
前記分岐脚は、個別に前記昇降手段が配置され、前記昇降制御手段により個別に昇降可能に構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の浮体構造物。
【請求項７】
前記浮体本体部は、上部に配置される上部構造物を有し、該上部構造物は、前記浮体本体部の着底状態時に設置又は保守される、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【請求項８】
前記浮体本体部は、スパー型浮体又はセミサブ型浮体である、ことを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４５９８１（Ｐ２０１２−４５９８１Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７１８２（Ｐ２０１０−１８７１８２）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]