JP2007160965A

JP2007160965A - 浮体構造

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Publication number: JP2007160965A
Application number: JP2005355950A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Miyagawa; 昌宏宮川; Kenji Shimada; 健司嶋田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP4947456B2

Abstract

【課題】複数の浮体間の相互間隔を確保することができ、また各浮体間を連結する部材を少なくすることができる浮体構造を提供する。
【解決手段】所定中心（中間連結部４）に長手状の剛体からなる連結部２の内端を連結して水平放射方向に延在し、当該連結部２の外端にそれぞれ浮体部１を連結し、浮体部１の間に設けた引張部３によって各浮体部１間に引張力を生じさせている。この結果、複数の浮体部１の相互間隔を確保することが可能である。また、剛体からなる連結部２と、各浮体部１間を繋ぐ引張部３とによって十分な強度を得るため、各浮体部１間を連結する部材を少なくしてコストを低減することが可能になる。また、引張部３は張弦ケーブルからなるため風波の抵抗を受け難い。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば洋上風力発電設備などに用いられる浮体構造に関するものである。

従来、浮体構造として、洋上においてそれぞれの風力発電施設を立設支持する複数の浮体同士を、途中に中間シンカーを設けた係留チェーンで連結し、適宜の浮体には、一方端に係留アンカー、途中に中間シンカー設けた係留チェーンを繋いだ洋上風力発電設備がある。この洋上風力発電設備は、深い海域においても洋上での設置が容易に行え、しかも、洋上の風力発電施設が波によって流されて衝突したり、風力発電施設同士の相対位置関係が変化して発電能力を低下させる事態を防ごうとするものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７６６２６号公報

しかしながら、従来の浮体構造では、複数の風力発電施設を林立させて相互干渉が起こらないようにするため、相互の風力発電施設の能力を低下させない最低限の間隔よりもさらに広い間隔が必要である。さらに、係留アンカーによって風力発電施設の相互干渉が起こらないように引っ張らなければならないので側方に向けて延在する態様で係留チェーンを張る必要がある。すなわち、従来の浮体構造では、広い占有面積を必要とするという問題がある。このため、複数の浮体を連結する部材数が多くなってコストが嵩むという問題が生じる。

本発明は、上記実情に鑑みて、複数の浮体間の相互間隔を確保することができ、また各浮体間を連結する部材を少なくすることができる浮体構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る浮体構造は、上部に物品が載置される複数の浮体部と、所定中心に内端を連結して水平放射方向に延在した外端に前記各浮体部を連結する長手状の剛体からなる連結部と、前記浮体部の間に引張力を生じる引張部とを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る浮体構造は、上記請求項１において、前記引張部は張弦ケーブルからなることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る浮体構造は、上記請求項１または２において、前記浮体部は所定中心を中心にして均等配置してあることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る浮体構造は、上記請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記連結部はプレキャスト部材からなることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る浮体構造は、上記請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記浮体部は没水型であることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る浮体構造は、上記請求項１〜５のいずれか一つにおいて、前記連結部は水とほぼ同じ単位体積重量であることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る浮体構造は、上記請求項１〜６のいずれか一つにおいて、前記所定中心において前記連結部の内端に連結した中間連結部を設け、当該中間連結部を上下方向に延在する柱状に形成して、その各端部と前記浮体部との間にさらに引張部を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項８に係る浮体構造は、上記請求項７において、前記中間連結部は浮体として構成してあることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る浮体構造は、上記請求項１〜８のいずれか一つにおいて、前記浮体部には風力発電施設が載置してあることを特徴とする。

本発明に係る浮体構造は、所定中心に内端を連結して水平放射方向に延在した長手状の剛体からなる連結部の外端にそれぞれ浮体部を連結し、浮体部の間に引張力を生じる引張部を設けた。この結果、複数の浮体部の相互間隔を確保することができる。また、剛体構造の連結部と、各浮体部間を引張する引張構造とによって十分な強度を得るため、各浮体部間を連結する部材を少なくしてコストを低減することができる。

引張部は張弦ケーブルからなるため、風波の影響を受け難い浮体構造を得ることができる。

浮体部を所定中心を中心にして均等配置することにより、各浮体部を連結した強度を均等に保持することができる。

連結部をプレキャスト部材で構成することにより、生産性を向上してコストを低減することができる。

浮体部を没水型とすることにより、風波による抵抗を低減することができる。

連結部を水とほぼ同じ単位体積重量にすることにより、浮体部を連結する構造に余分な応力が掛かる事態を防ぐことができる。

所定中心に設けた中間連結部を上下方向に延在する柱状に形成して、その各端部と浮体部および連結部との間にさらに引張部を設けたことにより、立体的な引張力が得られるのでさらに強度を高めることができる。

中間連結部を浮体として構成したことにより、当該中間連結部の上部に施設（物品）を載置することができる。

各浮体部の上部に風力発電施設を載置した場合には、洋上風力発電設備として、各風力発電施設の相互間隔を確保することができる。また、洋上風力発電設備として、剛体構造の連結部と、各浮体部間を引張する引張構造とによって十分な強度を得るため、各風力発電施設間を連結する部材を少なくしてコストを低減することができる。さらに、中間連結部が浮体として構成してある場合には、当該中間連結部の上部に風力発電設備の管理施設を載置して、連結した風力発電施設を管理することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る浮体構造の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明に係る浮体構造の実施例を示す平面図、図２は図１に示した浮体構造の正面図、図３は図１に示した連結部の径方向の断面図、図４は図１に示した連結部の長手方向の断面図である。

浮体構造は、図１および図２に示すように浮体部１、連結部２、引張部３および中間連結部４を有している。また、本実施例の浮体構造は、図２に示すように例えば水上（洋上）１０において風力発電施設５などの施設（物品）を設置するためのものとして用いられる。なお、施設としては風力発電施設５に限らない。

浮体部１は、鋼材、鋼とコンクリートとの合成材、またはコンクリート材などの剛体からなり、それ自体では水に浮くようになっており、その上部に施設（物品）が載置されるものである。浮体部１は、図２では連結部２とともに水中に浮遊して水上１０の風波の影響を受けにくい没水型（セミサブ型）としている。この浮体部１は、複数（本実施例では３つ）設けてある。また、浮体部１は、予め陸上で制作されたプレキャスト部材としてもよい。

連結部２は、剛体からなる長手状のものである。図１に示すように連結部２は、所定中心（中間連結部４）に内端を連結して水平放射方向に延在した外端に前記各浮体部１を剛結合またはヒンジ結合によって連結してある。すなわち、連結部２は、本実施例では４つの浮体部１を放射状にして連結するものであって、平面視で略十字形に形成してある。また、連結部２は、同形状に形成してあって、各浮体部１を所定中心を中心にして均等配置してある。

この連結部２は、鋼材、鋼とコンクリートとの合成材、またはコンクリート材などの剛体からなり、特に予め工場などで複数に分割して連結部ユニットとして生産されるプレキャスト部材からなる。この連結部ユニットは、箱断面を呈しており、鋼材からなる場合では鋼管として形成され、鋼材とコンクリート材との合成材からなる場合ではボックスカルバート管として形成され、コンクリート材からなる場合ではヒューム管として形成される。連結部２の箱断面の内部には本浮体構造が設置される水に対してほぼ同じ単位体積重量にするためのバランス構造が設けてある。バランス構造としては、例えば図３および図４に示すように連結部ユニット（連結部２）の箱断面内部を上下に分け、水、石または砂利などの錘を設置する錘室２１を下側に設け、空気または発泡スチロールなどによって調整浮力を得るための浮力室２２を上側に設けてなる。また、錘室２１においては、図４に示すように隔壁２１ａを設けて連結部ユニット（連結部２）の長手方向を分割することで、長手方向への錘の流動を抑えて連結部ユニット（連結部２）の長手方向の重量バランスを保持してある。そして、この連結部ユニットを複数連結して連結部２とする。なお、連結部２の箱断面は、図３に示す略円形に限らず矩形など様々であってもよい。

引張部３は、張弦ケーブルからなり、各浮体部１を繋いで各浮体部１の間に相対する引張力を生じるように、連結部２を伴うトラス構造を構成してある。また、上述したように連結部２が同形状に形成してあって、各浮体部１を所定中心を中心にして均等配置することで、各浮体部１間に引張部３の引張力を均等に生じさせることが好ましい。

中間連結部４は、鋼材、鋼とコンクリートとの合成材、またはコンクリート材などの剛体からなり、上下方向に延在する柱状に形成してある。この中間連結部４は、上記所定中心に設けてあり、連結部２の内端が剛結合またはヒンジ結合によって連結してある。そして、図２に示すように中間連結部４の上端および下端と、浮体部１との間には、引張部３が連結してある。すなわち、引張部３は、立体トラスの一部をなしている。なお、図には明示しないが立体トラスを構成するにあたり、浮体部１を上下方向に延在する柱状に形成して、その上端および下端と、中間連結部４の上端および下端とを引張部３で連結して相互間に引張力を生じるように構成してもよい。なお、中間連結部４は、浮体として構成してあってもよい。

風力発電施設５は、浮体部１の上部に載置してある。風力発電施設５は、本実施例では浮体部１の上部に立設した支柱５１と、支柱５１の上端に対して垂直な軸線の周りに回転可能に配置した発電機５２と、発電機５２に対して水平な軸線の周りに回転可能に配置した風車５３とで構成してある。この風力発電施設５は、風向きに対して風車５３の向きを可変する態様で発電機５２が回転しつつ、風車５３が回転することによって発電が行われる。なお、風力発電施設５の支柱５１は、水面より下側にある下端部分が浮体として構成してあってもよい。

また、中間連結部４を浮体として構成した場合、当該中間連結部４の上部を水上に配置して施設（物品）を載置することが可能である。図には明示しないが、例えば浮体部１に風力発電施設５を載置した場合には、中間連結部４の上部に風力発電設備の管理施設などの施設（物品）を載置する。また、中間連結部４を浮体部１と同様にプレキャスト部材としてもよい。

このように構成した浮体構造は、図には明示しないが、例えば浮体部１または連結部２に対して繊維ロープやチェーンを介して連結したアンカーを水底１１（図２参照）に投げ込んだ緊結係留方式などによって係留する。この係留に関しては緊結係留方式に限らず、設置場所の諸状況に応じて適宜選択すればよい。

なお、上述した実施例では、中間連結部４を設けた構成であるが、この中間連結部４を設けずに、連結部２の内端を所定中心で相互に連結してもよい。

したがって、上述した浮体構造では、所定中心（中間連結部４）に長手状の剛体からなる連結部２の内端を連結して水平放射方向に延在し、当該連結部２の外端にそれぞれ浮体部１を連結し、浮体部１の間に設けた引張部３によって各浮体部１間に引張力を生じさせている。この結果、複数の浮体部１の相互間隔を確保することが可能である。また、剛体からなる連結部２と、各浮体部１間を繋ぐ引張部３とによって十分な強度を得るため、各浮体部１間を連結する部材を少なくしてコストを低減することが可能になる。また、引張部３は張弦ケーブルからなるため風波の抵抗を受け難い。

連結部２を同形状にして所定中心を中心にして浮体部１を均等配置することにより、強度を均等に保持することが可能になる。

連結部２をプレキャスト部材で構成することにより、生産性を向上してコストを低減することが可能になる。

浮体部１を没水型とすることにより、風波による抵抗を低減することが可能になる。

連結部２を水とほぼ同じ単位体積重量にすることにより、浮体部１を連結する構造に余分な応力が掛かる事態を防ぐことが可能になる。

また、上下方向に延在する柱状に形成した中間連結部４を所定中心に設け、その上端および下端と、浮体部１との間に立体トラスをなす態様で引張部３を設けたことにより、引張部３によって生じる引張力を所定中心側にも掛かるように複数に分配することが可能になる。また、立体的な引張力が得られるので鉛直方向の強度を高めることが可能になる。また、浮体部１および連結部２が中間連結部４のごとく柱状の形状を有してその上端および下端と、中間連結部４の上端および下端とを引張部３で引張力を生じて連結する態様で構成すれば、さらにまた強度を高めることが可能になる。特に、連結部２を同形状にして所定中心に対して浮体部１を均等配置した場合では、引張部３の引張力を均等に生じさせることが可能になる。

さらに、中間連結部４を浮体として構成したことにより、当該中間連結部４の上部にヘリポートなどの施設（物品）を載置することが可能になる。

各浮体部１の上部に風力発電施設５を載置した場合には、洋上風力発電設備として、各風力発電施設５の相互間隔を確保することが可能である。また、洋上風力発電設備として、連結部２、引張部３および中間連結部４によって十分な強度を得るため、各風力発電施設５間を連結する部材を少なくしてコストを低減することが可能になる。さらに、中間連結部４が浮体として構成してあるので、当該中間連結部４の上部に風力発電設備の管理施設を載置して、連結した風力発電施設５を管理することが可能になる。

なお、上述した浮体構造において、浮体部１を４つにしたが、浮体部１の数はこれに限らない。例えば、図５に示すように浮体部１を３つにして各浮体部１の上部に上記風力発電施設５を配置することが考えられる。いずれにしても、水平方向に投影したときに各風車５３が重なることがなく互いの風力発電施設５の発電能力を低下させない形態とすることが好ましい。例えば、風力発電施設５の風車５３が径１２５ｍである場合に、各支柱５１の間隔を少なくとも２５０ｍとする。このため、各浮体部１の間隔を２５０ｍにする態様で当該浮体部１を連結部２で連結する。

本発明に係る浮体構造の実施例を示す平面図である。図１に示した浮体構造の正面図である。図１に示した連結部の径方向の断面図である。図１に示した連結部の長手方向の断面図である。本発明に係る浮体構造の他の実施例を示す平面図である。

符号の説明

１浮体部
２連結部
２１錘室
２１ａ隔壁
２２浮力室
３引張部
４中間連結部
５風力発電施設
５１支柱
５２発電機
５３風車
１０水上
１１水底

Claims

上部に物品が載置される複数の浮体部と、
所定中心に内端を連結して水平放射方向に延在した外端に前記各浮体部を連結する長手状の剛体からなる連結部と、
前記浮体部の間に引張力を生じる引張部と
を備えたことを特徴とする浮体構造。
前記引張部は張弦ケーブルからなることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造。
前記浮体部は所定中心を中心にして均等配置してあることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体構造。
前記連結部はプレキャスト部材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の浮体構造。
前記浮体部は没水型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の浮体構造。
前記連結部は水とほぼ同じ単位体積重量であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の浮体構造。
前記所定中心において前記連結部の内端に連結した中間連結部を設け、当該中間連結部を上下方向に延在する柱状に形成して、その各端部と前記浮体部との間にさらに引張部を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の浮体構造。
前記中間連結部は浮体として構成してあることを特徴とする請求項７に記載の浮体構造。
前記浮体部には風力発電施設が載置してあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の浮体構造。