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JP7642216B2 - Construction method for spar-type offshore wind power generation equipment - Google Patents

Construction method for spar-type offshore wind power generation equipment Download PDF

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JP7642216B2 JP2023511170A JP2023511170A JP7642216B2 JP 7642216 B2 JP7642216 B2 JP 7642216B2 JP 2023511170 A JP2023511170 A JP 2023511170A JP 2023511170 A JP2023511170 A JP 2023511170A JP 7642216 B2 JP7642216 B2 JP 7642216B2
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Description

本発明は、比較的水深の深い海上に設置されるスパー型洋上風力発電設備の施工方法、具体的には少なくともタワーとナセルとを含めた一括施工状態でスパー型洋上風力発電設備を施工するための方法に関する。 The present invention relates to a method for constructing a spar-type offshore wind power generation facility that is installed on the sea in relatively deep waters, specifically, a method for constructing a spar-type offshore wind power generation facility in a state where at least the tower and nacelle are constructed as a single unit.

例えば、下記特許文献1では、浮体と、係留索と、タワーと、タワーの頂部に設備されるナセル及び複数のブレードとからなる洋上風力発電設備であって、前記浮体は、コンクリート製のプレキャスト筒状体を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体をPC鋼材により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部と、この下側コンクリート浮体構造部の上側に連設された上側鋼製浮体構造部とからなるスパー型の浮体構造とした洋上風力発電設備が提案されている。なお、スパー型とは、棒状の釣り浮きのように細長い円筒形状の浮体構造を言う。 For example, the following Patent Document 1 proposes an offshore wind power generation facility consisting of a float, mooring lines, a tower, and a nacelle and multiple blades installed at the top of the tower, in which the float is a spar-type floating structure consisting of a lower concrete floating structure in which concrete precast cylindrical bodies are stacked vertically in multiple tiers and each precast cylindrical body is fastened and integrated with PC steel, and an upper steel floating structure connected to the upper side of the lower concrete floating structure. Note that a spar-type refers to a floating structure with a long, slender cylindrical shape like a rod-shaped fishing float.

前記スパー型洋上風力発電設備を海上に設置する場合、波の穏やかな湾内で施工を行うのが望ましいが、浮体の吃水(水面下の部分)が概ね70m以上と深いのに対して、湾内の水深は一般的にこれよりも浅いため、湾内での施工は困難であった。このため、スパー型洋上風力発電設備の設置に当たっては、下記特許文献2に示されるように、製作ヤードに隣接した海上で、浮体を横向きに浮かべて曳航船により設置場所まで運搬するか、浮体を台船に搭載して曳航して設置場所まで運搬するかした後、浮体の立て起こしに当たっては、バラスト水を注水するとともに、浮体の底部に結んだウインチからのワイヤーを徐々に繰り出すことによりゆっくりと浮体を直立状態に立て起こし、次に固形バラストを投入して吃水を確保した後、タワーと、ナセルと、複数のブレードと組んだ状態で大型起重機船に設備されたクレーンによって一気に浮体に連結するようにするか、タワー、ナセル、ブレードの順で大型起重機船に設備されたクレーンによって取り付けるようにしている。 When installing the above-mentioned spar-type offshore wind power generation equipment at sea, it is desirable to carry out construction in a bay with calm waves. However, while the draft (part below the water surface) of the float is generally deep, at over 70 m, the water depth in a bay is generally shallower than this, making construction in a bay difficult. For this reason, when installing a spar-type offshore wind power generation facility, as shown in Patent Document 2 below, the float is floated sideways on the sea adjacent to the production yard and transported to the installation site by a towing ship, or the float is loaded onto a barge and towed to the installation site. When erecting the float, ballast water is poured in and the float is slowly erected to an upright position by gradually letting out the wire from a winch tied to the bottom of the float, and then solid ballast is poured in to ensure draft. After that, the tower, nacelle, and multiple blades are assembled and connected to the float in one go by a crane installed on a large crane ship, or the tower, nacelle, and blades are attached in that order by a crane installed on a large crane ship.

特許第5274329号公報Patent No. 5274329 特開2012-201219号公報JP 2012-201219 A

従来の洋上風力発電設備の施工では、浮体のみの状態で海上の設置場所まで運搬したならば、設置場所の海上にて、浮体の立て起こしのためにバラスト水の大量投入が必要である。そして、浮体の立て起こし完了後に固形バラストを投入すると同時にバラスト水の排出を行い、更に変電設備の据え付けを行った後、タワー、ナセル、ブレードを取り付ける際には、この重量に見合うようにバラスト水の調整を行うようにしていた。しかし、従来のこのような施工方法の場合は設置場所の海上にて種々の作業を行う必要があり、作業に多くの時間と手間とを要し、設置する洋上風力発電設備の基数が多くなると工程が長期化する原因になっていた。そこで、現状よりも更なる施工の効率化が強く望まれていた。 In the construction of conventional offshore wind power generation facilities, if only the float is transported to the installation site at sea, a large amount of ballast water must be poured in to erect the float at the installation site at sea. After erecting the float, solid ballast is poured in and the ballast water is discharged at the same time. After the substation equipment is installed, the ballast water is adjusted to match the weight when the tower, nacelle, and blades are attached. However, with this conventional construction method, various tasks must be performed at the sea at the installation site, which takes a lot of time and effort, and when a large number of offshore wind power generation facilities are installed, this causes the process to become longer. Therefore, there is a strong demand for further efficiency in construction than is currently the case.

一方で、ウインチからの繰出したワイヤーで補助しながら浮体の立て起こしを行うのは、バラスト水を注水していくとある時点で急激に浮体が直立に起立し、その浮体の慣性力によって直立状態になった際に揺動(振動)を発生させ、それによって浮体或いはその付帯設備に損傷が発生するおそれがあるからである。従って、洋上における浮体の立て起こし作業は細心の注意と慎重さを要する危険作業となっていた。 On the other hand, the reason why the float is raised with the assistance of a wire drawn from a winch is that when ballast water is poured in, the float suddenly rises upright at a certain point, and when the float reaches an upright position due to its inertial force, it generates rocking (vibration), which may cause damage to the float or its associated equipment. Therefore, raising a float at sea is a dangerous task that requires the utmost care and caution.

そこで本発明の第1の課題は、スパー型洋上風力発電設備の施工に当たって、現状より更なる施工の効率化を図り、施工期間の短縮を図ることにある。 The first objective of the present invention is to further improve the efficiency of construction and shorten the construction period when constructing spar-type offshore wind power generation facilities.

第2に、バラスト水の注水によるスパー型洋上風力発電設備の立て起こしを安全かつ効率的に行う方法を提供することにある。 Secondly, the objective is to provide a method for safely and efficiently erecting a spar-type offshore wind power generation facility by injecting ballast water.

上記第1課題を解決するために請求項1に係る本発明として、スパー型の浮体と、該浮体の上に立設されるタワーと、該タワーの頂部に取り付けられるナセルと、該ナセルに取り付けられる複数枚のブレードとを備えるスパー型洋上風力発電設備の施工方法であって、
前記浮体の底部に所定量の固形バラストを投入した状態とし、前記固形バラストの投入領域内に、排水ポンプを配置するとともに、その周囲を所定高さの有孔管によって囲んだバラスト水の排水設備を設け、前記浮体上部にタワーとナセルと必要に応じて所定枚数のブレードとを取り付けて一括施工状態とし、岸壁にて半潜水型台船に積み込み、スパー型洋上風力発電設備の設置海上まで運搬する第1手順と、
スパー型洋上風力発電設備の設置海上において、前記半潜水型台船に注水を行って半潜水状態とし、前記スパー型洋上風力発電設備を海水に浮かばせるとともに、前記半潜水型台船を待避させる第2手順と、
前記浮体内にバラスト水を注水することにより、スパー型洋上風力発電設備の立て起こしを行う第3手順と、
未取付け分のブレードがある場合は大型起重機船を用いて取り付け、最後にバラスト水の調整によって所定の吃水状態とする第4手順とからなることを特徴とするスパー型洋上風力発電設備の施工方法が提供される。
In order to solve the first problem, the present invention according to claim 1 provides a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility including a spar-type floating body, a tower erected on the floating body, a nacelle attached to a top of the tower, and a plurality of blades attached to the nacelle, the construction method comprising:
a first step of loading a predetermined amount of solid ballast into the bottom of the float, arranging a drainage pump in the area where the solid ballast was loaded and providing a ballast water drainage facility surrounded by a perforated pipe of a predetermined height, attaching a tower, a nacelle, and a predetermined number of blades as necessary to the upper part of the float to complete the construction all at once, loading the whole into a semi-submersible barge at the quay, and transporting it to the sea for installation of the spar-type offshore wind power generation facility;
A second step of injecting water into the semi-submersible barge at sea where the spar-type offshore wind power generation facility is installed, making the semi-submersible barge float on seawater, and moving the semi-submersible barge aside;
A third step of erecting the spar-type offshore wind power generation facility by injecting ballast water into the float;
The present invention provides a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility, which is characterized by comprising a fourth step of using a large crane ship to install any remaining blades that have not yet been installed, and finally adjusting the ballast water to achieve the specified draft state.

上記請求項1記載の発明では、浮体にタワーとナセルと必要に応じて所定枚数のブレードとを取り付けて一括施工状態とし、岸壁にて半潜水型台船に積み込み、スパー型洋上風力発電設備の設置海上まで運搬する。この際に、ナセルは数十トン~数百トンの重量物であるとともに、ブレードも重量物であるため、現地海上でのフロートオフ時にナセルやブレードが水没しないようにスパー型洋上風力発電設備の重心をかなり下げておく必要がある。また、タワーを取り付けた後は固形バラストの投入は難しいため、予め浮体の内部には、前記浮体の底部に所定量の固形バラストを投入した状態とする。前記固形バラストの事前投入は、スパー型洋上風力発電設備の重心を下げるのに寄与し、フロートオフ時にナセルやブレードが水没しないように斜めの半水没状態とすることができる。 In the invention described in claim 1, the tower, nacelle, and a predetermined number of blades, if necessary, are attached to the float to complete the installation, and then loaded onto a semi-submersible barge at the wharf and transported to the sea where the spar-type offshore wind power generation facility is to be installed. At this time, since the nacelle is a heavy object weighing tens to hundreds of tons and the blades are also heavy objects, it is necessary to significantly lower the center of gravity of the spar-type offshore wind power generation facility so that the nacelle and blades do not become submerged when floated off at the local sea. In addition, since it is difficult to inject solid ballast after the tower is attached, a predetermined amount of solid ballast is injected into the bottom of the float beforehand. The advance injection of the solid ballast contributes to lowering the center of gravity of the spar-type offshore wind power generation facility, and allows the nacelle and blades to be semi-submerged at an angle so that they do not become submerged when floated off.

スパー型洋上風力発電設備を設置する海上まで運搬した後は、半潜水型台船に注水を行って半潜水状態とし、前記スパー型洋上風力発電設備を海水に浮かばせるとともに、前記半潜水型台船を待避させる(第2手順)。 After transporting the spar-type offshore wind power generation equipment to the sea where it will be installed, the semi-submersible barge is filled with water to put it in a semi-submerged state, and the spar-type offshore wind power generation equipment is floated on the seawater while the semi-submersible barge is moved aside (second step).

そして、前記浮体内にバラスト水を注水することにより、スパー型洋上風力発電設備の立て起こしを行う(第3手順)。その後に、未取付け分のブレードがある場合、大型起重機船を用いて取り付けるとともに、最後にバラスト水の調整によって所定の吃水状態とする(第4手順)。 Then, ballast water is injected into the float to erect the spar-type offshore wind power generation equipment (step 3). After that, if there are any blades that have not yet been installed, they are installed using a large crane ship, and finally, the ballast water is adjusted to achieve the specified draft state (step 4).

本発明では、浮体のみではなく、これにタワーと、ナセルと、必要に応じて所定枚数のブレードとを取り付けて一括施工状態として、運搬から立て起こし、未取付け分のブレードの取付け作業を行うようにしたため、現状よりも更なる施工の効率化を図ることができ、施工期間の短縮を図ることが可能になる。 In this invention, not only the floating body is constructed, but also the tower, nacelle, and, if necessary, a certain number of blades are attached to it, and the floating body is transported, erected, and the remaining blades are installed. This makes it possible to further improve the efficiency of construction compared to the current situation and shorten the construction period.

また、予め浮体内に固形バラストを投入するため、設置海上ではバラスト水の注入及び排出だけで済むようになるため、この点でも施工の効率化が図れることになり、施工期間の短縮化に資するようになる。 In addition, because solid ballast is placed inside the float beforehand, all that is required at sea during installation is the injection and discharge of ballast water, which also makes construction more efficient and helps to shorten the construction period.

本発明では、予め、前記固形バラストの投入領域内に、排水ポンプを配置するとともに、その周囲を所定高さの有孔管によって囲んだバラスト水の排水設備を設けるようにするものである。本発明は、少なくともタワーと、ナセルと、必要に応じて所定枚数のブレードとを取り付けて一括施工状態とするものであり、海上に浮かべた状態で浮体の下端側が沈み、ナセルやブレードは水没しないように対策する必要がある。そのため、固形バラストを事前に投入しておくようにしているが、ナセル、ブレードやブレードはかなりの重量物となるため、固形バラストの増量が必要になる場合が想定される。そのような場合でも、固形バラスト領域内の水をも排除可能とすることで、最小バラスト水量の低減を図ることが可能になる。 In the present invention, a drainage pump is disposed in advance in the solid ballast injection area, and a ballast water discharge facility is provided with the drainage pump surrounded by a perforated pipe of a predetermined height. In the present invention, at least a tower, a nacelle, and a predetermined number of blades as necessary are attached to form a one-piece construction state, and measures must be taken to prevent the lower end of the float from sinking and the nacelle and blades from being submerged when floating on the sea. For this reason, solid ballast is injected in advance, but since the nacelle, blades, and blades are quite heavy, it is expected that the amount of solid ballast will need to be increased. Even in such cases, it is possible to reduce the minimum amount of ballast water by making it possible to remove the water from the solid ballast area as well.

第2の課題を解決するために請求項に係る本発明として、前記第3手順のスパー型洋上風力発電設備の立て起こしに際して、
事前にスパー型洋上風力発電設備の浮体又はタワーに対して、重心偏心化手段によって重心位置を偏心させた状態とし、バラスト水の注水を継続的に行い、スパー型洋上風力発電設備を直立に起立させる請求項1記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法が提供される。
In order to solve the second problem, the present invention relates to a second aspect, in which, in erecting the spar-type offshore wind power generation facility in the third step,
There is provided a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility as described in claim 1, in which the center of gravity of the float or tower of the spar-type offshore wind power generation facility is offset in advance by a center of gravity offsetting means, and ballast water is continuously injected to erect the spar-type offshore wind power generation facility upright.

上記請求項記載の発明では、スパー型洋上風力発電設備の立て起こしに当たって、事前にスパー型洋上風力発電設備の浮体又はタワーに対して、重心偏心化手段によって重心位置を偏心させた状態とするものである。重心位置を偏心させておくと、後述の〔実施例〕に示されるように、バラスト水の注水によって横向きで浮かんだ状態から立上り動作に移行した際に、この立上り動作が緩慢になるとともに、直立状態に近くなってからの動揺を小さく押さえられるようになる。 In the invention described in claim 2 , when the spar-type offshore wind power generation facility is erected, the center of gravity of the float or tower of the spar-type offshore wind power generation facility is offset in advance by a center of gravity offsetting means. As shown in the embodiment described later, by offsetting the center of gravity, when the facility transitions from a floating state sideways due to the injection of ballast water to an erection operation, this erection operation becomes slower and the rocking that occurs after the facility approaches an upright state can be suppressed.

ここで、「重心位置の偏心」とは、浮体の長手方向中心軸に沿った方向のみの偏心を意味するものではなく、浮体の長手方向中心軸に直交する面方向への偏心を含む重心位置の移動を意味するものである。 Here, "eccentricity of the center of gravity position" does not mean eccentricity only in the direction along the longitudinal central axis of the float, but refers to movement of the center of gravity position including eccentricity in a plane perpendicular to the longitudinal central axis of the float.

従って、バラスト水の注水によるスパー型洋上風力発電設備の立て起こしを安全かつ効率的に行うことが可能になる。 This makes it possible to safely and efficiently erect spar-type offshore wind power generation equipment by injecting ballast water.

第2の課題を解決するために請求項に係る本発明として、前記第3手順のスパー型洋上風力発電設備の立て起こしに際して、
事前にスパー型洋上風力発電設備の浮体又はタワーに対して、重心偏心化手段によって重心位置を偏心させた状態とし、バラスト水の注水を行い、スパー型洋上風力発電設備が立て起こし動作を開始した後、所定量でバラスト水の注水を停止することによってスパー型洋上風力発電設備を直立に起立する以前の斜め状態で一旦停止させた後、更にバラスト水を徐々に注水することによりスパー型洋上風力発電設備を直立に起立させる請求項1記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法が提供される。
In order to solve the second problem, the present invention relates to a third aspect, in which, in erecting the spar-type offshore wind power generation facility in the third step,
There is provided a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility as described in claim 1, in which the center of gravity of the float or tower of the spar-type offshore wind power generation facility is offset in advance by a center of gravity decentering means, ballast water is injected, and after the spar-type offshore wind power generation facility starts to be raised upright, the injection of ballast water is stopped at a predetermined amount to temporarily stop the spar-type offshore wind power generation facility in an oblique state before being raised upright, and then ballast water is gradually injected again to raise the spar-type offshore wind power generation facility upright.

上記請求項記載の発明は、スパー型洋上風力発電設備の立て起こしの第2発明方法である。具体的には、スパー型洋上風力発電設備の立て起こしに当たって、事前にスパー型洋上風力発電設備の浮体又はタワーに対して、重心偏心化手段によって重心位置を偏心させた状態とする。重心位置を偏心させておくと、バラスト水の注水によって横向きで浮かんだ状態から起立する動作に移行した際に、この立上り動作を緩慢化できるようになる。 The invention described in claim 3 is a second invention method for erecting a spar-type offshore wind power generation facility. Specifically, when erecting a spar-type offshore wind power generation facility, the center of gravity of the float or tower of the spar-type offshore wind power generation facility is made eccentric in advance by a center of gravity eccentricity means. By making the center of gravity eccentric, when the facility transitions from a floating state sideways due to the injection of ballast water to an erection operation, this erection operation can be slowed down.

次いで、バラスト水の注水を行い、前記スパー型洋上風力発電設備用浮体が立て起こし動作を開始した後、所定量でバラスト水の注水を停止することによって前記スパー型洋上風力発電設備を直立に起立する以前の斜め状態で停止させるようにする。浮体の重心位置を偏心させることにより立上り動作を緩慢化できたことにより、バラスト水を所定の注水量で停止することで、浮体を直立に起立する以前の斜め状態で停止させることが容易に可能になる。 Next, ballast water is injected, and after the float for the spar-type offshore wind power generation facility starts to raise up, the injection of ballast water is stopped at a predetermined amount, so that the spar-type offshore wind power generation facility is stopped in the tilted state before it is raised upright. By shifting the position of the center of gravity of the float, the raising action can be slowed down, and by stopping the injection of ballast water at a predetermined amount, it becomes easy to stop the float in the tilted state before it is raised upright.

最後に、更にバラスト水を徐々に注水することによりスパー型洋上風力発電設備を直立に起立させる。スパー型洋上風力発電設備が斜めに停止した状態から直立させる場合は、慣性力は僅かしか作用しないため直立直後の動揺をほぼ無くすことが可能になる。 Finally, the spar-type offshore wind turbine is raised upright by gradually injecting more ballast water. When raising the spar-type offshore wind turbine from an angled, stopped position, only a small amount of inertial force acts, so it is possible to almost completely eliminate rocking immediately after raising the turbine.

従って、バラスト水の注水によるスパー型洋上風力発電設備の立て起こしを安全かつ効率的に行うことが可能になる。 This makes it possible to safely and efficiently erect spar-type offshore wind power generation equipment by injecting ballast water.

請求項に係る本発明として、前記重心偏心化手段は、前記スパー型洋上風力発電設備用浮体の外面に着脱自在に取り付けたウエイトとする請求項2、3いずれかに記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法が提供される。 As a fourth aspect of the present invention, there is provided a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility as described in either of claims 2 or 3 , in which the center of gravity decentering means is a weight detachably attached to the outer surface of the float for the spar-type offshore wind power generation facility.

上記請求項記載の発明は、前記重心偏心化手段の第1形態例を示したものである。具体的には、前記重心偏心化手段として、前記スパー型洋上風力発電設備用浮体の外面に着脱自在に取り付けたウエイトとするものである。 The invention described in claim 4 shows a first embodiment of the center of gravity eccentric means. Specifically, the center of gravity eccentric means is a weight detachably attached to the outer surface of the spar-type offshore wind power generation facility float.

請求項に係る本発明として、前記ウエイトは、立て起こしした際に、海面上の位置に取り付けてある請求項記載のスパー型洋上風力発電設備用浮体の立て起こし方法が提供される。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for erecting a float for a spar-type offshore wind power generation facility as set forth in the fourth aspect, in which the weight is attached to a position above the sea surface when erected.

上記請求項記載の発明は、前記ウエイトは、立て起こしした際に、海面上の位置に取り付けるようにしたものである。浮体を立て起こした後、不要になったウエイトの撤去が容易に行えるようになる。 According to the invention described in claim 5 , the weight is attached to a position above the sea surface when the float is erected. After the float is erected, the weight that is no longer needed can be easily removed.

請求項に係る本発明として、前記重心偏心化手段は、前記浮体の内部に投入した固形バラストとする請求項2、3いずれかに記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法が提供される。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility as set forth in either of the second or third aspect, wherein the center of gravity offsetting means is solid ballast placed inside the floating body.

上記請求項記載の発明は、前記重心偏心化手段の第2形態例を示したものである。具体的には、前記重心偏心化手段として、前記スパー型洋上風力発電設備用浮体の内部に投入した固形バラストを利用するものである。固形バラストは、通常、浮体を立て起こしした後に浮体内に投入されるものであるが、水とは異なり固形バラストならば、安息角(崩れないで安定を保持し得る斜面角度)の傾斜角度までは移動することなく偏在状態を保持するため重心位置を偏心させる手段となり得る。また、安息角を越えてから固形バラストの移動速度は水と比べて遅く直立する直前までは偏心量は漸減しながらも偏心状態を維持するため、重心偏心化手段として採用することが可能である。 The invention described in claim 6 shows a second embodiment of the center of gravity eccentric means. Specifically, the center of gravity eccentric means uses solid ballast poured into the float for the spar-type offshore wind power generation facility. Solid ballast is usually poured into the float after it is erected, but unlike water, solid ballast does not move up to the inclination angle of the angle of repose (the angle of the slope at which the float can be stable without collapsing) and maintains the eccentric state, so it can be used as a means for eccentricating the center of gravity. In addition, the moving speed of solid ballast is slower than that of water after passing the angle of repose, and the eccentric state is maintained while the amount of eccentricity gradually decreases until just before the float is erected, so it can be used as a center of gravity eccentric means.

以上詳説のとおり本発明によれば、スパー型洋上風力発電設備の施工に当たって、現状より更なる施工の効率化を図り、施工期間の短縮を図ることが可能になる。 As explained above in detail, according to the present invention, it is possible to further improve the efficiency of construction and shorten the construction period when constructing spar-type offshore wind power generation facilities.

また、バラスト水の注水によるスパー型洋上風力発電設備の立て起こしを安全かつ効率的に行うことが可能になる。 It will also be possible to safely and efficiently erect spar-type offshore wind power generation equipment by injecting ballast water.

スパー型洋上風力発電設備1の全体側面図である。FIG. 1 is an overall side view of a spar-type offshore wind power generation facility 1. 浮体4の縦断面図である。FIG. プレキャスト筒状体15を示す、(A)は縦断面図、(B)は平面図(B-B線矢視図)、(C)は底面図(C-C線矢視図)である。Showing a precast cylindrical body 15, (A) is a longitudinal cross-sectional view, (B) is a plan view (viewed along line B-B), and (C) is a bottom view (viewed along line C-C). プレキャスト筒状体15同士の緊結要領図(A)(B)である。1A and 1B are diagrams showing how precast cylindrical bodies 15 are fastened together. 下側コンクリート製浮体構造部4Aと上側鋼製浮体構造部4Bとの境界部を示す縦断面図である。A vertical cross-sectional view showing the boundary between the lower concrete floating structure section 4A and the upper steel floating structure section 4B. 浮体内部への固形バラスト投入状態及び排水設備29の設置状態を示す、(A)は浮体底部縦断面図、(B)はその横断面図である。1A and 1B are a longitudinal cross-sectional view and a transverse cross-sectional view, respectively, showing the state in which solid ballast has been poured into the float and the state in which a drainage system 29 has been installed. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その1)である。This shows the construction procedure (part 1) of a spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その2)である。This shows the construction procedure (part 2) of the spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その3)である。This shows the construction procedure (part 3) of the spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その4)である。This is the construction procedure (part 4) of the spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その5)である。This is the construction procedure (part 5) of the spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その6)である。This is the construction procedure (part 6) of the spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工手順(その7)である。This is the construction procedure (part 7) of the spar-type offshore wind power generation facility 1. スパー型洋上風力発電設備1の施工変形例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a modified construction example of the spar-type offshore wind power generation facility 1. 重心偏心化手段の第2形態例を示す浮体4の立て起こし手順(その1)である。13 is a procedure (part 1) for erecting the float 4 showing the second embodiment of the gravity center decentering means. その立て起こし手順(その2)である。This is the procedure for setting it up (part 2). その立て起こし手順(その3)である。This is the procedure for setting it up (part 3). その立て起こし手順(その4)である。This is the procedure for standing it up (part 4). その立て起こし手順(その5)である。This is the procedure for standing it up (part 5). 浮体模型40の側面図である。FIG. 実験値と解析結果の比較を示すグラフである。13 is a graph showing a comparison between experimental values and analytical results. 浮体重心位置の偏心による応答(立て起こし動作)への影響を示すグラフである。13 is a graph showing the effect of the eccentricity of the float's center of gravity on the response (raising action).

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔スパー型洋上風力発電設備1〕
本発明の係る「スパー型洋上風力発電設備の施工方法」を説明する前に、スパー型洋上風力発電設備1の構造例について、図1~図5に基づいて詳述する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Spar-type offshore wind power generation facility 1]
Before describing the "construction method for a spar-type offshore wind power generation facility" according to the present invention, a structural example of the spar-type offshore wind power generation facility 1 will be described in detail with reference to Figs. 1 to 5.

前記スパー型洋上風力発電設備1は、図1に示されるように、筒状形状を成すスパー型の浮体4と、この浮体4に繋がれた係留索5と、タワー6と、タワー6の頂部に設備されるナセル8及び複数のブレード9,9…からなる風車7とから構成されるものである。 As shown in FIG. 1, the spar-type offshore wind power generation facility 1 is composed of a cylindrical spar-type float 4, a mooring line 5 connected to the float 4, a tower 6, and a wind turbine 7 consisting of a nacelle 8 and multiple blades 9, 9... that are installed on the top of the tower 6.

前記浮体4は、図2に示されるように、コンクリート製のプレキャスト筒状体15、15…を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体15、15…をPC鋼材19により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部4Aと、この下側コンクリート浮体構造部4Aの上側に連設された上側鋼製浮体構造部4Bとからなる。 As shown in FIG. 2, the float 4 is made up of a lower concrete floating structure 4A in which concrete precast cylindrical bodies 15, 15... are stacked vertically in multiple tiers and each precast cylindrical body 15, 15... is fastened together with PC steel members 19 to form an integrated structure, and an upper steel floating structure 4B connected to the upper side of the lower concrete floating structure 4A.

前記下側コンクリート浮体構造部4Aを構成している前記プレキャスト筒状体15は、図3に示されるように、軸方向に同一断面とされる円形筒状のプレキャスト部材であり、それぞれが同一の型枠を用いて製作されるか、遠心成形により製造された中空プレキャスト部材が用いられる。 The precast cylindrical bodies 15 constituting the lower concrete floating structure section 4A are circular cylindrical precast members with the same cross section in the axial direction as shown in FIG. 3, and each is manufactured using the same formwork, or hollow precast members manufactured by centrifugal molding are used.

壁面内には鉄筋20の他、周方向に適宜の間隔でPC鋼棒19を挿通するためのシース21、21…が埋設されている。このシース21、21…の下端部にはPC鋼棒19同士を連結するためのカップラーを挿入可能とするためにシース拡径部21aが形成されているとともに、上部には定着用アンカープレートを嵌設するための箱抜き部22が形成されている。また、上面には吊り金具23が複数設けられている。 In addition to the reinforcing bars 20, sheaths 21, 21... are embedded in the wall at appropriate intervals in the circumferential direction for inserting the PC steel bars 19. The lower ends of these sheaths 21, 21... are formed with sheath enlarged diameter sections 21a so that couplers for connecting the PC steel bars 19 can be inserted, and the upper sections are formed with box-opening sections 22 for fitting anchor plates for fixing. In addition, multiple hanging fittings 23 are provided on the top surface.

プレキャスト筒状体15同士の緊結は、図4(A)に示されるように、下段側プレキャスト筒状体15から上方に延長されたPC鋼棒19、19…をシース21、21…に挿通させながらプレキャスト筒状体15,15を積み重ねたならば、アンカープレート24を箱抜き部22に嵌設し、ナット部材25によりPC鋼棒19に張力を導入し一体化を図る。また、グラウト注入孔27からグラウト材をシース21内に注入する(図4(B)参照)。なお、前記アンカープレート24に形成された孔24aはグラウト注入確認孔であり、該確認孔からグラウト材が吐出されたことをもってグラウト材の充填を終了する。 As shown in Figure 4(A), the precast cylindrical bodies 15 are fastened together by stacking the precast cylindrical bodies 15, 15 while inserting the PC steel rods 19, 19... extending upward from the lower precast cylindrical body 15 through the sheaths 21, 21..., and then fitting the anchor plate 24 into the box-out section 22, and introducing tension into the PC steel rods 19 with the nut member 25 to integrate them. In addition, grout material is injected into the sheaths 21 through the grout injection hole 27 (see Figure 4(B)). The hole 24a formed in the anchor plate 24 is a grout injection confirmation hole, and the filling of the grout material is completed when the grout material is discharged from the confirmation hole.

次に、図4(B)に示されるように、PC鋼棒19の突出部に対してカップラー26を螺合し、上段側のPC鋼棒19、19…を連結したならば、上段となるプレキャスト筒状体15のシース21、21…に前記PC鋼棒19、19…を挿通させながら積み重ね、前記要領によりPC鋼棒19の定着を図る手順を順次繰り返すことにより高さ方向に積み上げられる。この際、下段側プレキャスト筒状体15と上段側プレキャスト筒状体15との接合面には止水性確保及び合わせ面の接合のためにエポキシ樹脂系などの接着剤28やシール材が塗布される。 Next, as shown in Figure 4(B), a coupler 26 is screwed onto the protruding portion of the PC steel rod 19 to connect the upper PC steel rods 19, 19..., and the PC steel rods 19, 19... are then inserted into the sheaths 21, 21... of the upper precast cylindrical body 15 while stacking them, and the procedure of fixing the PC steel rods 19 in place in the above manner is repeated in order to stack them up in the height direction. At this time, an adhesive 28 such as an epoxy resin-based adhesive or sealant is applied to the joint surfaces between the lower precast cylindrical body 15 and the upper precast cylindrical body 15 to ensure watertightness and to bond the mating surfaces.

前記上側鋼製浮体構造部4Bは、図2に示されるように、相対的に下段側に位置する鋼製筒状体17と、相対的に上段側に位置する鋼製筒状体18とで構成されている。下段側の鋼製筒状体17は、下側部分がプレキャスト筒状体15と同一の外径寸法とされ、プレキャスト筒状体15に対して連結されている。前記鋼製筒状体17の上側部分は漸次直径を窄めた截頭円錐台形状を成している。 As shown in FIG. 2, the upper steel floating structure 4B is composed of a steel tubular body 17 located relatively on the lower side and a steel tubular body 18 located relatively on the upper side. The lower steel tubular body 17 has a lower portion with the same outer diameter as the precast tubular body 15, and is connected to the precast tubular body 15. The upper portion of the steel tubular body 17 has a truncated cone shape with a gradually narrowing diameter.

上段側の鋼製筒状体18は、前記下段側の鋼製筒状体17の上部外径に連続する外径寸法とされる筒状体とされ、下段側の鋼製筒状体17に対してボルト又は溶接等(図示例はボルト締結)によって連結される。 The upper steel cylindrical body 18 is a cylindrical body whose outer diameter is continuous with the upper outer diameter of the lower steel cylindrical body 17, and is connected to the lower steel cylindrical body 17 by bolts or welding (bolt fastening is used in the illustrated example).

一方、前記タワー6は、鋼材、コンクリート又はPRC(プレストレスト鉄筋コンクリート)から構成されるものが使用されるが、好ましいのは総重量が小さくなるように鋼材によって製作されたものを用いるのが望ましい。タワー6の外径と前記上段側鋼製筒状体18の外径とはほぼ一致しており、外形状は段差等が無く上下方向に連続している。図示例では、上段側鋼製筒状体18の上部に梯子13が設けられ、タワー6と上段側鋼製筒状体18とのほぼ境界部に周方向に歩廊足場14が設けられている。 The tower 6 is made of steel, concrete or PRC (prestressed reinforced concrete), but it is preferable to use one made of steel so that the total weight is small. The outer diameter of the tower 6 and the outer diameter of the upper steel cylindrical body 18 are almost the same, and the outer shape is continuous in the vertical direction without any steps. In the illustrated example, a ladder 13 is provided at the top of the upper steel cylindrical body 18, and a walkway scaffolding 14 is provided circumferentially at approximately the boundary between the tower 6 and the upper steel cylindrical body 18.

前記係留索5の浮体4への係留点Kは、図1に示されるように、海面下であってかつ浮体4の重心Gよりも高い位置に設定してある。従って、船舶が係留索5に接触するのを防止できるようになる。また、浮体4の倒れ過ぎを抑えるように係留点に浮体4の重心Gを中心とする抵抗モーメントを発生させるため、タワー6の傾動姿勢状態を適性に保持し得るようになる。この係留索5の他端は海底に沈めたアンカーに対して繋いである。 As shown in Figure 1, the mooring point K of the mooring line 5 to the float 4 is set below sea level and at a position higher than the center of gravity G of the float 4. This makes it possible to prevent ships from coming into contact with the mooring line 5. In addition, a resistance moment is generated at the mooring point about the center of gravity G of the float 4 to prevent the float 4 from tipping over too much, making it possible to properly maintain the tilted attitude of the tower 6. The other end of the mooring line 5 is connected to an anchor sunk in the seabed.

一方、前記ナセル8は、風車7の回転を電気に変換する発電機やブレード9の角度を自動的に変えることができる制御器などが搭載された装置である。このナセル8は、かなりの重量物となり、数十トンから数百トンの重さを有する。因みに、5MWの風車のナセル重量は200tを超えるようになる。 The nacelle 8 is a device equipped with a generator that converts the rotation of the wind turbine 7 into electricity, a controller that can automatically change the angle of the blades 9, and other components. This nacelle 8 is quite heavy, weighing anywhere from tens to hundreds of tons. Incidentally, the nacelle weight of a 5 MW wind turbine exceeds 200 tons.

前記ブレード9は、近年は剛性の高い炭素繊維複合材料によって作られたものが主流となっている。羽根枚数は3~5枚程度であるが、最も多いのが3枚構造のものである。 In recent years, the blades 9 are mainly made of highly rigid carbon fiber composite materials. The number of blades is about 3 to 5, but the most common structure is a three-blade structure.

〔スパー型洋上風力発電設備の施工方法〕
次に、前述したスパー型洋上風力発電設備1の施工方法について詳述する。
[Construction method for spar-type offshore wind power generation equipment]
Next, a construction method for the above-mentioned spar-type offshore wind power generation facility 1 will be described in detail.

本発明は、スパー型の浮体4と、該浮体4に上に立設されるタワー6と、該タワー6の頂部に取り付けられるナセル8と、該ナセル8に取り付けられる複数枚のブレード9とを備えるスパー型洋上風力発電設備1の施工方法であって、
前記浮体4の底部に所定量の固形バラスト32を投入した状態とし、この浮体4の上部にタワー6とナセル8と必要に応じて所定枚数のブレード9とを取り付けて一括施工状態とし、岸壁にて半潜水型台船33に積み込み、スパー型洋上風力発電設備1を設置する海上まで運搬する第1手順と、
洋上風力発電設備1を設置する海上において、前記半潜水型台船33に注水を行って半潜水状態とし、前記スパー型洋上風力発電設備1を海水に浮かばせるとともに、前記半潜水型台船33を待避させる第2手順と、
前記浮体4内にバラスト水を注水することにより、スパー型洋上風力発電設備1の立て起こしを行う第3手順と、
未取付け分のブレード9がある場合、大型起重機船を用いて取り付けるとともに、バラスト水の調整によって所定の吃水状態とする第4手順とからなるものである。以下、図6~図14に基づいて具体的に詳述する。
The present invention relates to a construction method for a spar-type offshore wind power generation facility 1 including a spar-type floating body 4, a tower 6 erected on the floating body 4, a nacelle 8 attached to the top of the tower 6, and a plurality of blades 9 attached to the nacelle 8,
a first step of loading a predetermined amount of solid ballast 32 into the bottom of the float 4, attaching a tower 6, a nacelle 8, and a predetermined number of blades 9 as necessary to the top of the float 4 to complete the construction all at once, loading the float 4 onto a semi-submersible barge 33 at a quay, and transporting the float 4 to the sea where the spar-type offshore wind power generation facility 1 will be installed;
A second step of pouring water into the semi-submersible barge 33 to put it in a semi-submerged state at the sea where the offshore wind power generation facility 1 is to be installed, floating the spar-type offshore wind power generation facility 1 on seawater, and moving the semi-submersible barge 33 aside;
A third step of erecting the spar-type offshore wind power generation facility 1 by injecting ballast water into the float 4;
If there are any blades 9 that have not yet been installed, they are installed using a large crane ship, and the fourth step is to adjust the ballast water to a predetermined draft state. This will be described in detail below with reference to Figures 6 to 14.

<第1手順>
所定の岸壁エリアにおいて、浮体4の製作を行ったならば、図6に示されるように、前記浮体4の底部に所定量の固形バラスト32を投入した状態とする。また、前記固形バラスト32の投入領域内に、バラスト水を排水するための排水ポンプ30を設置するとともに、その周囲を所定高さの有孔管31に囲むようにしたバラスト水排水設備29を設けるようにする。
<First Step>
Once the float 4 has been manufactured in a specified wharf area, a specified amount of solid ballast 32 is loaded onto the bottom of the float 4, as shown in Fig. 6. A drainage pump 30 for discharging ballast water is installed within the area where the solid ballast 32 is loaded, and a ballast water discharge facility 29 is provided such that the pump is surrounded by a perforated pipe 31 of a specified height.

前記排水ポンプ30の周囲を有孔管31で囲むのは、固形バラスト32が入って来ないようにするためであり、有孔管31の孔径が固形バラストの粒径よりも大きい場合には、有孔又は無孔の不織布、繊維状シートなどの透水性シートによって前記有孔管31の周囲を覆うようにするのがよい。前記有孔管31の高さは、少なくとも固形バラスト32の高さよりも高くするようにする。図6に示す形態例では、前記固形バラスト32の上面は通孔板33によって蓋がされており、固形バラスト32は移動できないように拘束されている。 The drainage pump 30 is surrounded by a perforated pipe 31 to prevent solid ballast 32 from entering. If the hole diameter of the perforated pipe 31 is larger than the particle size of the solid ballast, it is recommended to cover the perforated pipe 31 with a permeable sheet such as a perforated or non-perforated nonwoven fabric or fibrous sheet. The height of the perforated pipe 31 should be at least higher than the height of the solid ballast 32. In the embodiment shown in Figure 6, the upper surface of the solid ballast 32 is covered with a perforated plate 33, and the solid ballast 32 is restrained so that it cannot move.

本発明では、少なくともタワー6と、ナセル8と、必要に応じて所定枚数のブレード9とを取り付けて一括施工状態とするものである。そのため、海上に浮かべた際に、前記ナセル8やブレード9が水没しないようにするための水没対策が必要であるため、重心位置を下端側に移動させるために、固形バラスト32を事前に投入しておくようにしている。しかし、前記タワー6、ナセル8やブレード9はかなりの重量物となるため、固形バラスト32の増量が必要になる場合が想定される。そのような場合でも、固形バラスト32領域内の水をも排除可能とすることで、最小バラスト水量の低減を図ることが可能になる。 In the present invention, at least the tower 6, nacelle 8, and, if necessary, a predetermined number of blades 9 are attached to form a unitary construction state. Therefore, measures are required to prevent the nacelle 8 and blades 9 from being submerged when the vessel is floated on the sea, and solid ballast 32 is introduced in advance to move the center of gravity to the lower end. However, since the tower 6, nacelle 8, and blades 9 are quite heavy, it is expected that the amount of solid ballast 32 will need to be increased. Even in such cases, it is possible to reduce the minimum amount of ballast water by making it possible to remove the water from within the solid ballast 32 area.

前記固形バラスト32としては、水より高比重である粉粒状のものが使用され、具体的には、砂、砂利、重晶石を含む鉱物類及び鉄、鉛等の金属粉、金属粒を含む金属類のうち一種または複数種の組み合わせからなるものとすることが好ましい。固形バラスト32の材質を調整することで、適切な比重のバラスト材が投入できるようになる。 The solid ballast 32 is preferably a powdered or granular material with a higher specific gravity than water, specifically, one or more of the following: minerals including sand, gravel, and barite; and metals including metal powders and metal particles such as iron and lead. By adjusting the material of the solid ballast 32, it is possible to deposit ballast material with an appropriate specific gravity.

次に、前記浮体4の上部にタワー6を連結するとともに、ナセル8を取付け、更に必要に応じて所定枚数のブレード9とを取り付けて一括施工状態とする(この状態もスパー型洋上風力発電設備1とする)。この形態例では、ブレード9については、一括施工状態では取り付けずに、後で別途取付けを行うようにする例を示している。 Next, a tower 6 is connected to the top of the float 4, a nacelle 8 is attached, and if necessary, a predetermined number of blades 9 are attached to complete the overall construction state (this state is also called the spar-type offshore wind power generation facility 1). In this embodiment, the blades 9 are not attached in the overall construction state, but are attached separately later.

スパー型洋上風力発電設備1の運搬は、図7に示されるように、半潜水型台船33を用いるようにする。半潜水型台船33のバラスト水調整しながら半潜水型台船33に積み込みを行う。この際、浮体4又はタワー6に対して重心位置を偏心させるためのウエイト2を着脱自在に取り付けておくようにする。前記ウエイト2が本発明の「重心偏心化手段」を構成するものである。前記ウエイト2については、取り外しの便宜から、前記浮体4又はタワー6の外面であって、立て起こしした際に、海面上となる位置に取り付けておくことが望ましい。前記ウエイト2を取り付けておくことの利点については後述することとする。 As shown in FIG. 7, the spar-type offshore wind power generation facility 1 is transported using a semi-submersible barge 33. The semi-submersible barge 33 is loaded while adjusting the ballast water of the semi-submersible barge 33. At this time, a weight 2 for offsetting the center of gravity with respect to the float 4 or tower 6 is detachably attached. The weight 2 constitutes the "center of gravity offsetting means" of the present invention. For ease of removal, it is desirable to attach the weight 2 to the outer surface of the float 4 or tower 6 at a position that will be above sea level when erected. The advantages of attaching the weight 2 will be described later.

ここで、重心位置の偏心とは、スパー型洋上風力発電設備1の長手方向中心軸に沿った方向(Z軸)のみの偏心を意味するものではなく、スパー型洋上風力発電設備1の長手方向中心軸に直交する面方向(X,Y軸面)への偏心を含む重心位置の移動を意味するものである。従って、前記ウエイト2は、スパー型洋上風力発電設備1の外面の1箇所に設けるようにすればよく、スパー型洋上風力発電設備1の外面に対称位置となるように偶数箇所(例えば、180°方向位置又は90°方向位置等)に設けるのは望ましくない。 Here, eccentricity of the center of gravity does not mean eccentricity only in the direction (Z-axis) along the longitudinal central axis of the spar-type offshore wind power generation facility 1, but means movement of the center of gravity including eccentricity in the planar directions (X- and Y-axis planes) perpendicular to the longitudinal central axis of the spar-type offshore wind power generation facility 1. Therefore, the weight 2 may be provided at one location on the outer surface of the spar-type offshore wind power generation facility 1, and it is not desirable to provide the weight 2 at an even number of locations (for example, 180° or 90° positions) so as to be symmetrical on the outer surface of the spar-type offshore wind power generation facility 1.

そして、同図7に示されるように、曳航船34によって設置場所の海上まで運搬する。 Then, as shown in FIG. 7, the equipment is transported by a towing vessel 34 to the sea where it will be installed.

<第2手順>
スパー型洋上風力発電設備1のフロートオフ(浮上・進水)は、図8に示されるように、前記半潜水型台船33に注水を行って半潜水状態とし、スパー型洋上風力発電設備1を海水に浮かばせるとともに、前記半潜水型台船33は待避させるようにする。スパー型洋上風力発電設備1を海水に浮かばせた状態では、事前の浮体4内部への固形バラスト32の投入によって、スパー型洋上風力発電設備1の重心位置が下端側に移動されているため、図9に示されるように、スパー型洋上風力発電設備1は傾いた状態で浮かび、ナセル8は海面から上方側に離れた状態となっている。
<Second Step>
To float off the spar-type offshore wind power generation facility 1, as shown in Fig. 8, the semi-submersible barge 33 is filled with water to make it semi-submerged, the spar-type offshore wind power generation facility 1 is floated on seawater, and the semi-submersible barge 33 is evacuated. When the spar-type offshore wind power generation facility 1 is floating on seawater, the center of gravity of the spar-type offshore wind power generation facility 1 is moved to the lower end side by the prior injection of solid ballast 32 into the float 4, so that the spar-type offshore wind power generation facility 1 floats in an inclined state and the nacelle 8 is separated upward from the sea surface, as shown in Fig. 9.

<第3手順>
次に、図9に示されるように、フロートオフされたスパー型洋上風力発電設備1に対して、注水が可能なように、バラストポンプ設備を搭載したバラスト台船35を近接させるとともに、バラストホース36を浮体4の内部に挿入してバラスト水の供給を可能とする。
<Third Step>
Next, as shown in Figure 9, a ballast barge 35 equipped with ballast pump equipment is brought close to the floated-off spar-type offshore wind power generation facility 1 so that water can be injected, and a ballast hose 36 is inserted into the inside of the float 4 to enable the supply of ballast water.

バラスト水の注水を行い、スパー型洋上風力発電設備1の内部に所定量のバラスト水が継続的に一定水量ずつ注水されると、最初は少しづつではあるが、浮体のピッチ角(浮体4の長手方向中心軸と水面との成す傾斜角度θ)が上昇する。そして、ある時点を過ぎると、図10に示されるように、急激に浮体4は起立動作を開始するようになる。そして、図11に示されるように、スパー型洋上風力発電設備1がほぼ垂直に起立する。 When ballast water is injected and a predetermined amount of ballast water is continuously injected into the spar-type offshore wind power generation facility 1 at a constant rate, the pitch angle of the float (the inclination angle θ between the longitudinal central axis of the float 4 and the water surface) increases, albeit slowly at first. Then, after a certain point, the float 4 begins to suddenly start to rise, as shown in Figure 10. Then, as shown in Figure 11, the spar-type offshore wind power generation facility 1 rises almost vertically.

前記浮体4又はタワー6にウエスト2を取り付けて、重心位置を偏心させておくようにすると、後述の〔実施例〕に示されるように、バラスト水の注水によって横向きで浮かんだ状態から立上り動作に移行した際に、この立上り動作が緩慢になるとともに、直立状態に近くなってからの動揺を小さく押さえられるようになる。従って、バラスト水の注水によるスパー型洋上風力発電設備1の立て起こしを安全かつ効率的に行うことが可能になる。 By attaching the waist 2 to the float 4 or tower 6 and offsetting the center of gravity, as shown in the embodiment described below, when the float moves from a sideways floating state to an upright state by injecting ballast water, this upright movement becomes slower and the rocking that occurs after the float moves closer to an upright state can be suppressed. This makes it possible to safely and efficiently upright the spar-type offshore wind power generation facility 1 by injecting ballast water.

スパー型洋上風力発電設備1を起立させたならば、図12に示されるように、前記ウエイト2を撤去する。 Once the spar-type offshore wind power generation facility 1 has been erected, the weight 2 is removed as shown in FIG. 12.

また、同図12に示されるように、浮体4の上部に梯子13を取り付けるとともに、歩廊足場14を設ける。更に、前記浮体4に係留索5の一端を繋ぎ止めるとともに、他端を海底に沈設したアンカーに繋ぎ止めて浮体4の安定を図る。 As shown in FIG. 12, a ladder 13 is attached to the top of the float 4, and a walkway scaffolding 14 is provided. Furthermore, one end of a mooring rope 5 is tethered to the float 4, and the other end is tethered to an anchor sunk in the seabed to stabilize the float 4.

<第4手順>
次いで、未取付け分のブレード9、9…がある場合は、図13に示されるように、大型起重機船37に設備されたクレーンによって吊り下げながらナセル8に取り付けるようにする。なお、ブレード9の取付けは、一括で行っても良いし、一枚ずつ行うようにしても良い。
<Fourth Step>
Next, if there are any blades 9, 9 ... that have not yet been installed, they are installed to the nacelle 8 while being suspended by a crane provided on a large crane ship 37, as shown in Figure 13. The blades 9 may be installed all at once, or one by one.

すべての構成部材の取付けが完了したならば、バラスト水の調整によって所定の吃水状態とし、施工を完了する。 Once all components have been installed, the ballast water is adjusted to achieve the specified draft condition and construction is complete.

ところで、前記ブレード9などの取付に際しては、その重量に見合う量のバラスト水の排出が必要になるが、固形バラスト32内に設けた前記バラスト水排水設備29によって固形バラスト32中のバラスト水を排水することが可能になっているため最小バラスト水量の低減も容易である。また、撤去時においても、固形バラスト32中のバラスト水を排水することが可能であるため、フロートオンが可能な傾斜の確保が容易になる。 When installing the blades 9 and other components, it is necessary to discharge an amount of ballast water commensurate with their weight. However, the ballast water discharge equipment 29 installed within the solid ballast 32 makes it possible to discharge the ballast water from the solid ballast 32, making it easy to reduce the minimum amount of ballast water. In addition, since the ballast water from the solid ballast 32 can be discharged even when the blades 9 are removed, it is easy to ensure an inclination that allows float-on.

〔スパー型洋上風力発電設備1の立て起こし方法の他例〕
次に、スパー型洋上風力発電設備1の立て起こし方法の第2形態例について詳述する。
[Another example of a method for erecting a spar-type offshore wind power generation facility 1]
Next, a second embodiment of the method for erecting the spar-type offshore wind power generation facility 1 will be described in detail.

本第2形態例では、ウエイト2を予め取り付けておく点は同じであるが、バラスト水の注水方法を変えることによって、より安全にかつ効率的に行うことが可能になる。 In this second embodiment, the weight 2 is still attached beforehand, but by changing the method of injecting ballast water, it can be done more safely and efficiently.

本第2形態例では、バラスト水の注水を行い、スパー型洋上風力発電設備1が立て起こし動作を開始した後、所定量でバラスト水の注水を停止することによってスパー型洋上風力発電設備1を直立に起立する以前の斜め状態で一旦停止させた後、更にバラスト水を徐々に注水することによりスパー型洋上風力発電設備1を直立に起立させるようにするものである。 In this second embodiment, after ballast water is injected and the spar-type offshore wind power generation equipment 1 starts to raise up, the injection of ballast water is stopped at a predetermined amount to temporarily stop the spar-type offshore wind power generation equipment 1 in the tilted position before it is raised upright, and then ballast water is gradually injected again to raise the spar-type offshore wind power generation equipment 1 upright.

継続的に注水を行う第1形態例と対比すると、スパー型洋上風力発電設備1が急激な直立動作を開始したその途中で、バラスト水の注水を停止することによって、スパー型洋上風力発電設備1を直立に起立する以前の斜め状態で停止させるようにした点で異なるものとなっている。 Compared to the first embodiment in which water is injected continuously, this embodiment differs in that the injection of ballast water is stopped midway when the spar-type offshore wind power generation equipment 1 begins a sudden upward movement, thereby stopping the spar-type offshore wind power generation equipment 1 in the tilted position before it was raised upright.

重心位置を偏心させるウエイト2を取り付けることで、直立動作が緩慢になるため、スパー型洋上風力発電設備1が直立する以前の斜め状態で停止させることが可能になる。スパー型洋上風力発電設備1を一旦傾斜状態で停止させた後、徐々に注水することによりスパー型洋上風力発電設備1を直立に起立させるようにすることで、スパー型洋上風力発電設備1が直立した際に生じる慣性力による動揺は僅かしか作用しないために、より安全にかつ効率的に行うことが可能になる。 By attaching the weight 2 that decenters the center of gravity, the uprighting movement becomes slower, making it possible to stop the spar-type offshore wind power generation equipment 1 in an inclined state before it is upright. After the spar-type offshore wind power generation equipment 1 is stopped in an inclined state, water is gradually poured in to make the spar-type offshore wind power generation equipment 1 stand upright. This makes it possible to carry out the operation more safely and efficiently, as the shaking caused by the inertial force that occurs when the spar-type offshore wind power generation equipment 1 is upright is only slight.

ところで、前記重心偏心化手段として、後述の固形バラスト34を用いる場合、スパー型洋上風力発電設備1を直立に起立する以前の斜め状態で停止させる傾斜角度θは、固形バラスト32の安息角以下の角度とするのが望ましい。 When using the solid ballast 34 described below as the center of gravity decentering means, it is desirable that the tilt angle θ at which the spar-type offshore wind power generation facility 1 is stopped in an inclined state before being erected upright is an angle equal to or less than the angle of repose of the solid ballast 32.

〔重心偏心化手段の第2形態例〕
上記形態例では、重心偏心化手段としてウエイト2を用いた例を示したが、前記重心偏心化手段として、固形バラスト32を用いた例について、図15~図19に基づいて詳述する。なお、これらの図では前記バラスト水排水設備29については省略されている。
[Second embodiment of gravity center decentering means]
In the above embodiment, an example in which the weight 2 is used as the center of gravity eccentric means has been shown, but an example in which solid ballast 32 is used as the center of gravity eccentric means will be described in detail with reference to Figures 15 to 19. Note that the ballast water discharge equipment 29 is omitted in these figures.

図15に示されるように、所定の岸壁エリアにおいて、スパー型洋上風力発電設備1の製作を行ったならば、バラスト調整しながら半潜水型台船33に積み込みを行う。スパー型洋上風力発電設備1を積込んだ状態で浮体4の内部に固形バラスト32を投入する。なお、固形バラスト32の投入は半潜水型台船33への積込み前に行うことも可能である。前記固形バラスト32は何らかの手段で拘束することなく流動可能な状態とする。従って、前記スパー型洋上風力発電設備1は横向きの状態で半潜水型台船33に積み込まれるため、前記固形バラスト32は横に広がった状態となっている。すなわち、前記スパー型洋上風力発電設備1が横向きの状態では、前記固形バラスト32によって前記浮体4の重心位置は偏心した状態となっている。 As shown in FIG. 15, once the spar-type offshore wind power generation facility 1 is manufactured in a specified quay area, it is loaded onto a semi-submersible barge 33 while adjusting the ballast. With the spar-type offshore wind power generation facility 1 loaded, solid ballast 32 is poured into the float 4. Note that the solid ballast 32 can also be poured before loading onto the semi-submersible barge 33. The solid ballast 32 is allowed to flow without being restrained by any means. Therefore, since the spar-type offshore wind power generation facility 1 is loaded onto the semi-submersible barge 33 in a horizontal position, the solid ballast 32 is spread out horizontally. In other words, when the spar-type offshore wind power generation facility 1 is in a horizontal position, the center of gravity of the float 4 is offset by the solid ballast 32.

図17に示されるように、曳航船34によって設置場所の海上まで運搬するしたならば、スパー型洋上風力発電設備1を海上に浮かばせる。前記スパー型洋上風力発電設備1のフロートオフ(浮上・進水)は、図16に示されるように、前記半潜水型台船33に注水を行って半潜水状態とし、スパー型洋上風力発電設備1を海水に浮かばせた後、前記半潜水型台船33をスパー型洋上風力発電設備1から離隔させるようにする。 As shown in FIG. 17, once the spar-type offshore wind power generation equipment 1 is transported by a towing vessel 34 to the sea where it is to be installed, it is floated on the sea. To float off the spar-type offshore wind power generation equipment 1, as shown in FIG. 16, water is poured into the semi-submersible barge 33 to put it in a semi-submerged state, the spar-type offshore wind power generation equipment 1 is floated on seawater, and then the semi-submersible barge 33 is separated from the spar-type offshore wind power generation equipment 1.

次に、図17に示されるように、フロートオフされた浮体4に対して、注水が可能なように、バラスト水のポンプ設備を搭載したバラスト台船35を近接させるとともに、バラストホース33をスパー型洋上風力発電設備1の内部に挿入してバラスト水の供給を可能とする。 Next, as shown in FIG. 17, a ballast barge 35 carrying ballast water pump equipment is brought close to the floated-off float 4 so that water can be injected, and a ballast hose 33 is inserted into the inside of the spar-type offshore wind power generation facility 1 to enable the supply of ballast water.

バラスト水の注水を行い、スパー型洋上風力発電設備1の内部に所定量のバラスト水が注水されると、最初は少しづつではあるが、スパー型洋上風力発電設備1のピッチ角(浮体の長手方向線と水面との成す角度θ)が上昇する。そして、ある時点を過ぎると、図18に示されるように、急激にスパー型洋上風力発電設備1は起立動作を開始するようになる。そして、図19に示されるように、スパー型洋上風力発電設備1がほぼ垂直に起立する。 When ballast water is injected and a predetermined amount of ballast water is injected inside the spar-type offshore wind power generation equipment 1, the pitch angle (the angle θ between the longitudinal line of the float and the water surface) of the spar-type offshore wind power generation equipment 1 increases, albeit slowly at first. Then, after a certain point, as shown in Figure 18, the spar-type offshore wind power generation equipment 1 suddenly begins to rise up. Then, as shown in Figure 19, the spar-type offshore wind power generation equipment 1 rises up almost vertically.

前記スパー型洋上風力発電設備1が横向きの状態では、内部に投入された固形バラスト32によって浮体4の重心位置は偏心した状態にあり、バラスト水の注水によってスパー型洋上風力発電設備1のピッチ角θは徐々に上昇する。前記スパー型洋上風力発電設備1が傾斜しても、前記固形バラスト32は安息角(崩れないで安定を保持し得る斜面角度)の傾斜角度θまでは移動することなく偏在状態を保持する。そして、スパー型洋上風力発電設備1の傾斜角θが安息角を越えてから固形バラスト32は移動を開始するが、その移動速度は水と比べて遅いため、起立まで時間を掛けながら固形バラスト32は流動し、最終的に浮体4の底部に充填する状態となることで重心位置の偏心が解消されることになるが、直立する直前までは偏心量は漸減しながらも偏心状態を維持するため、スパー型洋上風力発電設備1の立上り動作が緩慢になるとともに、直立状態に近くなってからの動揺を小さく押さえられるようになる。従って、バラスト水の注水による浮体4の立て起こしを安全かつ効率的に行うことが可能になる。 When the spar-type offshore wind power generation equipment 1 is in a horizontal position, the center of gravity of the float 4 is in an eccentric state due to the solid ballast 32 poured inside, and the pitch angle θ of the spar-type offshore wind power generation equipment 1 gradually increases due to the injection of ballast water. Even if the spar-type offshore wind power generation equipment 1 tilts, the solid ballast 32 maintains its eccentric state without moving to the inclination angle θ of the angle of repose (the angle of the slope at which stability can be maintained without collapsing). Then, the solid ballast 32 starts to move after the inclination angle θ of the spar-type offshore wind power generation equipment 1 exceeds the angle of repose, but since the moving speed is slower than that of water, the solid ballast 32 flows over time until it stands up, and finally fills the bottom of the float 4, eliminating the eccentricity of the center of gravity. However, until just before it stands upright, the eccentric state is maintained while the amount of eccentricity gradually decreases, so the rising action of the spar-type offshore wind power generation equipment 1 becomes slow and the shaking after it approaches the upright state can be suppressed to a small extent. This makes it possible to safely and efficiently raise the float 4 by injecting ballast water.

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、一括施工状態のスパー型洋上風力発電設備1は、浮体4、タワー6及びナセル8によって構成されるものとしたが、図14に示されるように、一括施工状態のスパー型洋上風力発電設備1を浮体4、タワー6、ナセル8及び3枚のブレード9、9…とすることも可能である。なお、ブレード9の取付け枚数は全部としてもよいが、全枚数の内の1又は複数枚とすることも可能である。
[Other examples]
(1) In the above embodiment, the spar-type offshore wind power generation facility 1 in an all-in-one construction state is configured with a float 4, a tower 6, and a nacelle 8, but as shown in Fig. 14, the spar-type offshore wind power generation facility 1 in an all-in-one construction state can also be configured with a float 4, a tower 6, a nacelle 8, and three blades 9, 9.... Note that the number of blades 9 may be all attached, or it is also possible to attach one or more of the total number.

(2)前記重心偏心化手段として、スパー型洋上風力発電設備1の外面に取り付けたウエイト2を用いる場合と、浮体4の内部に固形バラスト32を投入する場合との2つの例について説明したが、これらは併用して用いることも可能である。 (2) Two examples of the center of gravity decentering means have been described: a case in which a weight 2 is attached to the outer surface of the spar-type offshore wind power generation facility 1 is used, and a case in which solid ballast 32 is placed inside the float 4. However, these can also be used in combination.

次に、本願発明において、浮体4又はタワー6に対して、重心偏心化手段(ウエイト2又は固形バラスト32)によって重心位置を偏心させた状態とすることの効果を検証するために行った実験と解析について詳述する。 Next, we will provide a detailed description of the experiments and analyses conducted to verify the effect of offsetting the center of gravity of the float 4 or tower 6 using a center of gravity offsetting means (weight 2 or solid ballast 32) in the present invention.

1.水槽実験
1.1 模型諸元
図20および表1に、浮体模型40の概要・寸法を示す.想定実機(2MW機)の1/36.11の縮尺となっている.塩化ビニール製パイプを主体として製作し,浮体上部と下部に鉄板を装着することで重量及び重心高さを調整した。また、図20に示すように、浮体上部端より、65mmおよび418mmの2箇所に動揺計測で使用するマーカー41、42を取り付けている。
1.Aquarium Experiment
1.1 Model Specifications Figure 20 and Table 1 show the outline and dimensions of the floating body model 40. It is a scale of 1/36.11 of the assumed actual machine (2MW machine). It was mainly made of polyvinyl chloride pipes, and the weight and center of gravity height were adjusted by attaching steel plates to the top and bottom of the float. In addition, as shown in Figure 20, markers 41 and 42 used for motion measurement are attached to two points, 65 mm and 418 mm from the top end of the float.

Figure 0007642216000001
Figure 0007642216000001

1.2 計測方法
水槽実験は,試験水槽(幅:24.4 m,長さ:38.8 m,実験時の水深:1.824 m)にて実施した。
1.2 Measurement method The water tank experiment was carried out in a test water tank (width: 24.4 m, length: 38.8 m, water depth during the experiment: 1.824 m).

浮体模型40を水槽中央にて係留した。係留は,浮体上部を水槽副台車から,浮体下部を水槽岸から行い、係留力によって浮体模型40の挙動が妨げられることのないよう予め調整するなどした。 The floating model 40 was moored in the center of the tank. The upper part of the float was moored from the tank's auxiliary cart, and the lower part was moored from the tank's shore. Adjustments were made in advance so that the mooring force would not interfere with the behavior of the floating model 40.

浮体模型40の姿勢計測には,リアルタイムでマーカー41、42の動きを捕らえるモーションキャプチャーシステム(Qualysis)を使用した。浮体模型40に取り付けた2つのマーカー41、42は,水槽脇に設置された計4台のカメラ(Qualysis 5+;4 MP,2048x2048 pixels, 180fps)によってその動きを捕らえられ、0.02秒(50 Hz)毎に空間座標値として出力される。変換された座標値を基に、浮体中心軸と水面とのなす傾斜角を算出し、これをPitch角とした。 To measure the attitude of the floating model 40, a motion capture system (Qualysis) was used to capture the movements of the markers 41 and 42 in real time. The movements of the two markers 41 and 42 attached to the floating model 40 were captured by a total of four cameras (Qualysis 5+; 4 MP, 2048x2048 pixels, 180fps) installed on the sides of the tank, and the movements were output as spatial coordinate values every 0.02 seconds (50 Hz). Based on the converted coordinate values, the inclination angle between the float's central axis and the water surface was calculated, and this was taken as the pitch angle.

1.3 バラスト水の注水
バラスト水の注水は、浮体上部よりホースを通じておこなった。使用したポンプは、タクミナ製スムーズフローポンプ(最大吐出量1.08 L/min、最大吐出圧:1 MPa)である。実験時の流量は、0.73 L/min(実機換算で5.7 m3/min)とした。
1.3 Injection of ballast water Ballast water was injected through a hose from the top of the float. The pump used was a Takumina Smoothflow pump (maximum discharge volume: 1.08 L/min, maximum discharge pressure: 1 MPa). The flow rate during the experiment was 0.73 L/min (equivalent to 5.7 m3/min in actual equipment).

2.解析方法
解析は、任意のバラスト水が浮体内部にある状態において、浮体自身に作用する重力、内部バラスト水に作用する重力、偏心のためのウエイトに作用する重力、浮体に作用する浮力、運動する浮体が外部の流体から受ける付加質量力および抗力の6つの力を考慮し、これらと浮体運動にともなう慣性力との動的なつり合い条件から浮体姿勢を求めることをプログラム(ADAMS:機構解析ソフト)により行った。
2.Analysis method The analysis was performed by considering six forces - gravity acting on the float itself, gravity acting on the internal ballast water, gravity acting on the eccentricity weight, buoyancy acting on the float, and the added mass force and drag that the moving float receives from the external fluid - when any amount of ballast water is inside the float, and using a program (ADAMS: mechanism analysis software) to determine the float's posture from the dynamic balance conditions between these forces and the inertial forces associated with the float's movement.

3.実験及び解析結果
3.1 実験値と解析結果の比較(立て起し時)
立て起し時の実験結果を、ADAMSによるシミュレーション解析結果と比較して図21に示す。ここで、内部バラスト水がない状態での浮体自身の重心位置としては、浮体固定座標系に対して(Xg, Yg, Zg)=(0.0022m, 0.0m, 0.788m)を指定している。ただし、浮体固定座標系は浮体底面に原点を取り、浮体中心軸にそって上向きにZ軸を取り、これと直交する方向にX軸およびY軸をとっている。
3. Experimental and analytical results
3.1 Comparison of experimental values and analytical results (when erecting)
The experimental results during erection are shown in Figure 21, in comparison with the simulation analysis results by ADAMS. Here, the center of gravity of the float itself without internal ballast water is specified as (Xg, Yg, Zg) = (0.0022m, 0.0m, 0.788m) in the float-fixed coordinate system. Note that the float-fixed coordinate system has its origin at the bottom of the float, the Z axis points upward along the center axis of the float, and the X and Y axes perpendicular to this.

図21より,ADAMSによるシミュレーション解析結果は、実験結果(Experminent No.1)を良好に再現できていることが分かる。 Figure 21 shows that the simulation analysis results using ADAMS reproduce the experimental results (Experminent No. 1) well.

3.2 浮体重心位置の偏心による応答への影響(立て起し時)
3.1より、ADAMSによるシミュレーションにより立て起し時における浮体応答を精度よく予測できることが分かったので、次に浮体重心位置の偏心による応答への影響をシミュレーションにより調査する。Xg=0.0(偏心なし)と、ウエイトの取付けによってXg=0.0022m(実験条件と同様)とXg=0.0044m(重心位置の偏心が2倍の場合)とのXgの値を変化させた計3ケースについて、立て起し時の浮体応答のシミュレーションを実施した。その結果を図22に示す。
3.2 Effect of eccentricity of floating center of gravity on response (when standing upright)
As seen in 3.1, the ADAMS simulation can accurately predict the response of the floating body when it is raised, so next we will investigate the effect of the eccentricity of the float's center of gravity on the response by simulation. We conducted a simulation of the floating body response when it is raised for a total of three cases, changing the value of Xg to Xg=0.0 (no eccentricity), Xg=0.0022m (same as the experimental conditions), and Xg=0.0044m (when the eccentricity of the center of gravity is twice as much) by attaching weights. The results are shown in Figure 22.

図22より、偏心がない場合(Xg=0.0m)は,立ち上がりが急になるとともに直立状態になって以降大きな動揺を生じることがわかる。一方、重心の偏心をXg=0.0022mとしたケース、更に重心の偏心をその2倍大きくとったケースの場合は、立ち上がりが緩慢になるとともに、直立状態に近くなっても小さな動揺しか生じないことが分かる。重心の偏心をXg=0.0022mとしたケースと、重心の偏心をXg=0.0044mとしたケースとの比較により、偏心を大きくすると起立動作の緩慢が大きくなるとともに、直立後の動揺は小さくなることが判明した。 Figure 22 shows that when there is no eccentricity (Xg = 0.0m), the standing up becomes steeper and there is a large amount of swaying once the person is upright. On the other hand, when the eccentricity of the center of gravity is Xg = 0.0022m, and when it is twice as large, the standing up becomes slower and there is only a small amount of swaying even when the person is close to being upright. Comparing the case where the eccentricity of the center of gravity is Xg = 0.0022m with the case where the eccentricity of the center of gravity is Xg = 0.0044m, it was found that increasing the eccentricity makes the standing up movement slower and reduces the swaying once the person is upright.

以上により、注水による浮体の立て起しにおいては、重心位置の偏心させることで、立ち上がりを緩慢化でき、かつ直立後の動揺を小さく抑えることができることが判明した。 From the above, it was found that when raising a floating body by pouring water in, the raising speed can be slowed down by shifting the position of the center of gravity, and the rocking after the body is raised can be kept to a minimum.

1…スパー型洋上風力発電設備、4…浮体、4A…下側コンクリート製浮体構造部、4B…上側鋼製浮体構造部、5…係留索、6…タワー、7・(7')…風車、8…ナセル、9…ブレード、15…プレキャスト筒状体、17・18…鋼製筒状体、19…PC鋼棒、29…バラスト水排水設備、30…排水ポンプ、31…有孔管、32…固形バラスト、33…半潜水型台船、34…曳航船、35…バラスト台船、36…バラストホース、37…大型起重機船、40…浮体模型、41・42…マーカー 1...Spar-type offshore wind power generation equipment, 4...Float, 4A...Lower concrete floating structure, 4B...Upper steel floating structure, 5...Mooring line, 6...Tower, 7/(7')...Wind turbine, 8...Nacelle, 9...Blade, 15...Precast tubular body, 17/18...Steel tubular body, 19...PC steel rod, 29...Ballast water drainage equipment, 30...Drainage pump, 31...Perforated pipe, 32...Solid ballast, 33...Semi-submersible barge, 34...Tow ship, 35...Ballast barge, 36...Ballast hose, 37...Large crane ship, 40...Float model, 41/42...Marker

Claims (6)

スパー型の浮体と、該浮体の上に立設されるタワーと、該タワーの頂部に取り付けられるナセルと、該ナセルに取り付けられる複数枚のブレードとを備えるスパー型洋上風力発電設備の施工方法であって、
前記浮体の底部に所定量の固形バラストを投入した状態とし、前記固形バラストの投入領域内に、排水ポンプを配置するとともに、その周囲を所定高さの有孔管によって囲んだバラスト水の排水設備を設け、前記浮体上部にタワーとナセルと必要に応じて所定枚数のブレードとを取り付けて一括施工状態とし、岸壁にて半潜水型台船に積み込み、スパー型洋上風力発電設備の設置海上まで運搬する第1手順と、
スパー型洋上風力発電設備の設置海上において、前記半潜水型台船に注水を行って半潜水状態とし、前記スパー型洋上風力発電設備を海水に浮かばせるとともに、前記半潜水型台船を待避させる第2手順と、
前記浮体内にバラスト水を注水することにより、スパー型洋上風力発電設備の立て起こしを行う第3手順と、
未取付け分のブレードがある場合は大型起重機船を用いて取り付け、最後にバラスト水の調整によって所定の吃水状態とする第4手順とからなることを特徴とするスパー型洋上風力発電設備の施工方法。
A construction method for a spar-type offshore wind power generation facility including a spar-type floating body, a tower erected on the floating body, a nacelle attached to a top of the tower, and a plurality of blades attached to the nacelle, comprising the steps of:
a first step of loading a predetermined amount of solid ballast into the bottom of the float, arranging a drainage pump in the area where the solid ballast was loaded and providing a ballast water drainage facility surrounded by a perforated pipe of a predetermined height, attaching a tower, a nacelle, and a predetermined number of blades as necessary to the upper part of the float to complete the construction all at once, loading the whole into a semi-submersible barge at the quay, and transporting it to the sea for installation of the spar-type offshore wind power generation facility;
A second step of injecting water into the semi-submersible barge at sea where the spar-type offshore wind power generation facility is installed, making the semi-submersible barge float on seawater, and moving the semi-submersible barge aside;
A third step of erecting the spar-type offshore wind power generation facility by injecting ballast water into the float;
This construction method for a spar-type offshore wind power generation facility is characterized by comprising a fourth step of installing any remaining blades using a large crane ship, and finally adjusting the ballast water to achieve the specified draft state.
前記第3手順のスパー型洋上風力発電設備の立て起こしに際して、
事前にスパー型洋上風力発電設備の浮体又はタワーに対して、重心偏心化手段によって重心位置を偏心させた状態とし、バラスト水の注水を継続的に行い、スパー型洋上風力発電設備を直立に起立させる請求項1記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法。
When erecting the spar-type offshore wind power generation facility in the third step,
2. A construction method for a spar-type offshore wind power generation facility as described in claim 1, in which the center of gravity of the float or tower of the spar-type offshore wind power generation facility is offset in advance using a center of gravity offsetting means, and ballast water is continuously injected to erect the spar-type offshore wind power generation facility upright.
前記第3手順のスパー型洋上風力発電設備の立て起こしに際して、
事前にスパー型洋上風力発電設備の浮体又はタワーに対して、重心偏心化手段によって重心位置を偏心させた状態とし、バラスト水の注水を行い、スパー型洋上風力発電設備が立て起こし動作を開始した後、所定量でバラスト水の注水を停止することによってスパー型洋上風力発電設備を直立に起立する以前の斜め状態で一旦停止させた後、更にバラスト水を徐々に注水することによりスパー型洋上風力発電設備を直立に起立させる請求項1記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法。
When erecting the spar-type offshore wind power generation facility in the third step,
2. A construction method for a spar-type offshore wind power generation facility as described in claim 1, in which the center of gravity of the float or tower of the spar-type offshore wind power generation facility is offset in advance by a center of gravity offsetting means, ballast water is injected, and after the spar-type offshore wind power generation facility starts to stand up, the injection of ballast water is stopped at a predetermined amount to temporarily stop the spar-type offshore wind power generation facility in the tilted state before it is stood upright, and then ballast water is gradually injected again to stand the spar-type offshore wind power generation facility upright.
前記重心偏心化手段は、前記スパー型洋上風力発電設備用浮体の外面に着脱自在に取り付けたウエイトとする請求項2、3いずれかに記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法。 4. The construction method for a spar-type offshore wind power generation facility according to claim 2 , wherein the center of gravity decentering means is a weight detachably attached to the outer surface of the float for the spar-type offshore wind power generation facility. 前記ウエイトは、立て起こしした際に、海面上の位置に取り付けてある請求項記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法。 The construction method for a spar-type offshore wind power generation facility according to claim 4 , wherein the weight is attached at a position above sea level when erected. 前記重心偏心化手段は、前記浮体の内部に投入した固形バラストとする請求項2、3いずれかに記載のスパー型洋上風力発電設備の施工方法。 4. The construction method for a spar-type offshore wind power generation facility according to claim 2 , wherein the gravity center offsetting means is a solid ballast placed inside the floating body.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014187977A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Offshore Engineering Services Llc Deep-draft floating foundation for wind turbine with clustered hull and compartmented ballast section and self-erecting pivoting installation process thereof
JP2015140723A (en) 2014-01-29 2015-08-03 サノヤス造船株式会社 Tower type hydro-structure and installation method therefor
JP6113735B2 (en) 2011-09-29 2017-04-12 ウィンデル アーエス Floating wind turbine
JP2020172872A (en) 2019-04-09 2020-10-22 三菱重工業株式会社 Semi-sub floating body and method for installing wind mill on ocean using semi-sub floating body

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6113735B2 (en) 2011-09-29 2017-04-12 ウィンデル アーエス Floating wind turbine
WO2014187977A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Offshore Engineering Services Llc Deep-draft floating foundation for wind turbine with clustered hull and compartmented ballast section and self-erecting pivoting installation process thereof
JP2015140723A (en) 2014-01-29 2015-08-03 サノヤス造船株式会社 Tower type hydro-structure and installation method therefor
JP2020172872A (en) 2019-04-09 2020-10-22 三菱重工業株式会社 Semi-sub floating body and method for installing wind mill on ocean using semi-sub floating body

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
佐藤郁,宇都宮智昭,白石崇,大久保寛,環境省 浮体式洋上風力発電実証事業 ―その2 小規模試験機の施工について―,風力エネルギー利用シンポジウム,日本,日本風力エネルギー学会,2012年,第34巻,pp.187-190,DOI: 10.11333/jweasympo.34.0_187,ISSN 1884-4588
宇都宮智昭,佐藤郁,白石崇,五島市椛島における浮体式洋上風力発電について,システム/制御/情報,日本,システム制御情報学会,2016年09月15日,第60巻第9号,pp.402-406,DOI: 10.11509/isciesci.60.9_402,ISSN:2424-1806(online),0916-1600(print)

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