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技術 洋上風力発電施設の据付方法及び洋上風力発電施設用バージ

出願人 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所佐世保重工業株式会社
発明者 末福久義井上俊司星野和信大山光哉
出願日 2013年5月24日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2013-109864
公開日 2014年12月8日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2014-227765
状態 拒絶査定
技術分野 基礎 船体構造 風車
主要キーワード 横倒状態 螺子構造 同一機能部材 Y座標 連結構造体 けた橋 ワイヤー長 係止箇所
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課題

洋上風力発電施設据え付けにおける安定性及び経済性を向上させることができる洋上風力発電施設の据付方法を提供すること。

解決手段

本発明に対応した洋上風力発電施設10の据付方法は、洋上風力発電施設10の少なくとも下部構造体11を運搬するバージ40で支持された支点Xの上に、下部構造体11を横倒させて格納した架台手段20を載置し、架台手段20に設けた浮力付与手段30で浮力を調整し、支点Xの作用により架台手段40を滑動及び/又は回動させて架台手段40を下部構造体11とともに起立させ、下部構造体11を立設させて据え付けることを特徴とする。

概要

背景

従来例1は、洋上風力発電施設の、少なくとも支持構造を含む一部の連結構造体を、洋上に横臥させ、船舶により連結構造体を牽引して設置場所まで輸送し、クレーンによって持ち上げて連結して立設させる方法であり、この方法は現在主に採用されている。

従来例2は、環境省が平成22年度から開始している、我が国初となる2MW級の浮体式洋上風力発電実証機1基を実海域に設置する実証事業である。平成24年度には『浮体式洋上風力発電実証事業小規模試験機設置』計画が実施され、実証機が建造されている。この小規模試験機の建造に当っては、岸壁にて洋上風力発電施設を横臥状態で完成させ、大型クレーンを用いて、一部分を保護枠で覆われた構造体を、保護枠ごと吊り上げ、運搬船に搭載して運搬し、また大型クレーン船を用いて据え付けする方法が採用されている。

特許文献1には、バージ上に設けた傾斜した進行台に洋上風力発電施設を載置し、進行台上を滑動させて洋上風力発電施設を進水させることで、洋上風力発電施設を立設させて据え付けることが記載されている(図1、段落番号(0035))。
また、特許文献1には、進行台の傾斜を変更することで、進行台上を滑動させて洋上風力発電施設を進水させることも記載されている(図6、段落番号(0042))。
また、特許文献1には、洋上風力発電施設を複数の支持部上に載置し、これらの支持部の高さを変更することで、支持部上を滑動させて洋上風力発電施設を進水させることも記載されている(図8、段落番号(0046))。

特許文献2では、台船甲板上に洋上風力発電施設を倒伏状態又は斜め倒伏状態から建て起こし自在の建て起こし装置を設置していることが記載されている(図1、段落番号(0025))。

特許文献3では、洋上風力発電施設を半潜水台船に積載し、半潜水台船から双胴船に格納し、双胴船の格納部において前部を中心に洋上風力発電施設を回転して洋上で直立させることが記載されている(図4〜図9、段落番号(0020)〜(0027))。

特許文献4では、甲板の後縁に装置を設け、この装置によって洋上風力発電施設を船上で起立状態に引き起こし、引き起こした洋上風力発電施設を船から浮遊させている(図25A〜図25D、段落番号(0057))。

概要

洋上風力発電施設の据え付けにおける安定性及び経済性を向上させることができる洋上風力発電施設の据付方法を提供すること。本発明に対応した洋上風力発電施設10の据付方法は、洋上風力発電施設10の少なくとも下部構造体11を運搬するバージ40で支持された支点Xの上に、下部構造体11を横倒させて格納した架台手段20を載置し、架台手段20に設けた浮力付与手段30で浮力を調整し、支点Xの作用により架台手段40を滑動及び/又は回動させて架台手段40を下部構造体11とともに起立させ、下部構造体11を立設させて据え付けることを特徴とする。

目的

本発明は、洋上風力発電施設の据え付けにおける安定性及び経済性を向上させることができる洋上風力発電施設の据付方法及び洋上風力発電施設用バージを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

洋上風力発電施設の少なくとも下部構造体運搬するバージで支持された支点の上に、前記下部構造体を横倒させて格納した架台手段を載置し、前記架台手段に設けた浮力付与手段で浮力を調整し、前記支点の作用により前記架台手段を滑動及び/又は回動させて前記架台手段を前記下部構造体とともに起立させ、前記下部構造体を立設させて据え付けることを特徴とする洋上風力発電施設の据付方法

請求項2

前記下部構造体と前記架台手段と前記浮力付与手段とに働く重力と浮力との合力点を、前記浮力付与手段の前記浮力の調整により、前記支点に対して移動させ、前記架台手段を滑動及び/又は回動させることを特徴とする請求項1に記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項3

前記浮力付与手段を、前記下部構造体の立設時に、下側となる部位に設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項4

前記下部構造体の立設時に、前記架台手段を、前記バージに一端を取り付けた牽引手段で牽引することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項5

前記牽引手段が所定長を有し、前記牽引手段の前記一端を移動させることにより前記下部構造体を立設させることを特徴とする請求項4に記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項6

前記下部構造体の構造及び/又は立設時の状況に応じて、前記牽引手段の前記架台手段への係止箇所及び/又は前記所定長を変更することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項7

前記浮力付与手段の前記浮力の調整と前記牽引手段の牽引力の調整とを連携させて前記下部構造体の立設を行うことを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項8

前記バージを、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとしたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項9

前記下部構造体を、浮力を有した浮体構造体としたことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項10

前記下部構造体を設置場所に立設させて据え付けた後に、前記架台手段を前記バージに撤収することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法。

請求項11

横倒した洋上風力発電施設が格納された架台手段を支持する支点手段を載置するバージと、前記バージに設けた取付手段に一端が取り付けられ他端が前記架台手段に係止される牽引手段と、前記牽引手段の牽引長又は前記牽引手段の前記一端の取り付け位置を変更する牽引制御手段とを備え、前記洋上風力発電施設の据え付け時に前記架台手段に作用する浮力を調整し、前記牽引制御手段によって前記支点手段を介して前記架台手段の滑動及び/又は回動を行うことを可能としたことを特徴とする洋上風力発電施設用バージ。

請求項12

前記バージを、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとしたことを特徴とする請求項11に記載の洋上風力発電施設用バージ。

請求項13

前記凹部の横方向寸法を、前記架台手段の横方向寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の洋上風力発電施設用バージ。

請求項14

前記支点手段を、前記凹部を跨いで横方向に設けた橋脚としたことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の洋上風力発電施設用バージ。

請求項15

前記牽引手段が所定長を有し、据え付け時には前記牽引制御手段により前記牽引手段の前記一端の前記取り付け位置を変更することを特徴とする請求項11から請求項14のいずれかに記載の洋上風力発電施設用バージ。

請求項16

前記取付手段が螺子構造体を有し、前記牽引制御手段が前記螺子構造体を回転制御することにより、前記牽引手段の前記一端の前記取り付け位置を変更することを特徴とする請求項11から請求項15のいずれかに記載の洋上風力発電施設用バージ。

請求項17

前記牽引手段を、前記支点手段よりも後方に設けた吊下ろし装置としたことを特徴とする請求項11から請求項16のいずれかに記載の洋上風力発電施設用バージ。

技術分野

0001

本発明は、洋上風力発電施設据付方法及び洋上風力発電施設用バージに関する。

背景技術

0002

従来例1は、洋上風力発電施設の、少なくとも支持構造を含む一部の連結構造体を、洋上に横臥させ、船舶により連結構造体を牽引して設置場所まで輸送し、クレーンによって持ち上げて連結して立設させる方法であり、この方法は現在主に採用されている。

0003

従来例2は、環境省が平成22年度から開始している、我が国初となる2MW級の浮体式洋上風力発電実証機1基を実海域に設置する実証事業である。平成24年度には『浮体式洋上風力発電実証事業小規模試験機設置』計画が実施され、実証機が建造されている。この小規模試験機の建造に当っては、岸壁にて洋上風力発電施設を横臥状態で完成させ、大型クレーンを用いて、一部分を保護枠で覆われた構造体を、保護枠ごと吊り上げ、運搬船に搭載して運搬し、また大型クレーン船を用いて据え付けする方法が採用されている。

0004

特許文献1には、バージ上に設けた傾斜した進行台に洋上風力発電施設を載置し、進行台上を滑動させて洋上風力発電施設を進水させることで、洋上風力発電施設を立設させて据え付けることが記載されている(図1段落番号(0035))。
また、特許文献1には、進行台の傾斜を変更することで、進行台上を滑動させて洋上風力発電施設を進水させることも記載されている(図6、段落番号(0042))。
また、特許文献1には、洋上風力発電施設を複数の支持部上に載置し、これらの支持部の高さを変更することで、支持部上を滑動させて洋上風力発電施設を進水させることも記載されている(図8、段落番号(0046))。

0005

特許文献2では、台船甲板上に洋上風力発電施設を倒伏状態又は斜め倒伏状態から建て起こし自在の建て起こし装置を設置していることが記載されている(図1、段落番号(0025))。

0006

特許文献3では、洋上風力発電施設を半潜水台船に積載し、半潜水台船から双胴船に格納し、双胴船の格納部において前部を中心に洋上風力発電施設を回転して洋上で直立させることが記載されている(図4〜図9、段落番号(0020)〜(0027))。

0007

特許文献4では、甲板の後縁に装置を設け、この装置によって洋上風力発電施設を船上で起立状態に引き起こし、引き起こした洋上風力発電施設を船から浮遊させている(図25A〜図25D、段落番号(0057))。

先行技術

0008

特開2013−29101号公報
特開2012−76622号公報
特開2009−13829号公報
特表2007−518912号公報

発明が解決しようとする課題

0009

従来例1の方法では、波・風による外乱の影響を多分に受け、洋上風力発電施設の立設を円滑に行うことは困難である。
従来例2の方法では、クレーン船・運搬船と2隻の船舶が必要であり経済性効率性の面で検討の余地がある。また、将来の構造体の大型化への対応力も懸念されている。
特許文献1では、設置場所まで移動する間は、洋上風力発電施設が進行台上を滑動しないように、係止手段を設ける必要がある。この係止手段には、常に洋上風力発電施設の重力が加わるため、強固なものでなければならない。特に、設置場所までの移動時には、波浪影響を受けるため、これらの影響にも耐えられる強度を確保しなければならない。
また、特許文献1に記載されている進行台の傾斜変更は、バラストタンク中のバラスト水を制御してバージ自体を傾斜させるため、据え付け時におけるバージの安定性の面で十分とは言えない。
また、特許文献1に記載されている支持部の高さの変更には、支持部の高さを変更するための動力が必要となり、また支持部の高さ変更時にバージが揺動するため、安定性の面で検討の余地がある。
特許文献2では、建て起こし装置を駆動するための動力が必要となり、また超重量物である洋上風力発電施設の建て起こしを自船に設けた建て起こし装置で行うため、建て起こし時の台船の揺動が大きく、安定性の面で検討の余地がある。
特許文献3では、半潜水台船及び双胴船を用いるため2種類の船が必要であり、経済性・効率性の面で検討の余地がある。
特許文献4では、超重量物である洋上風力発電施設を船上で起立状態に引き起こすため、洋上風力発電施設の引き起こし時や起立状態とした時に、安定性の面で検討の余地がある。

0010

本発明は、洋上風力発電施設の据え付けにおける安定性及び経済性を向上させることができる洋上風力発電施設の据付方法及び洋上風力発電施設用バージ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

0011

請求項1記載の本発明に対応した洋上風力発電施設の据付方法においては、洋上風力発電施設の少なくとも下部構造体を運搬するバージで支持された支点の上に、下部構造体を横倒させて格納した架台手段を載置し、架台手段に設けた浮力付与手段で浮力を調整し、支点の作用により架台手段を滑動及び/又は回動させて架台手段を下部構造体とともに起立させ、下部構造体を立設させて据え付けることを特徴とする。請求項1に記載の本発明によれば、浮力付与手段による浮力調整によって架台手段を下部構造体とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。また、移動時においても浮力付与手段の浮力を利用できるため、架台手段をバージに係止する力が少なくて済む。

0012

請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の洋上風力発電施設の据付方法において、下部構造体と架台手段と浮力付与手段とに働く重力と浮力との合力点を、浮力付与手段の浮力の調整により、支点に対して移動させ、架台手段を滑動及び/又は回動させることを特徴とする。請求項2に記載の本発明によれば、浮力の調整により合力点を移動することで架台手段を下部構造体とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。

0013

請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の洋上風力発電施設の据付方法において、浮力付与手段を、下部構造体の立設時に、下側となる部位に設けたことを特徴とする。請求項3に記載の本発明によれば、架台手段の下側となる部位に浮力を発生させることができ、横倒状態から起立状態への移行に伴って大きな浮力を発生させることができるため、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。

0014

請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法において、下部構造体の立設時に、架台手段を、バージに一端を取り付けた牽引手段で牽引することを特徴とする。請求項4に記載の本発明によれば、牽引力の調整により下部構造体を安定した挙動で立設させることができる。

0015

請求項5記載の本発明は、請求項4のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法において、牽引手段が所定長を有し、牽引手段の一端を移動させることにより下部構造体を立設させることを特徴とする。請求項5に記載の本発明によれば、牽引に当り巻き付けなどの必要が無いために剛性の高い牽引手段を用いることができる。

0016

請求項6記載の本発明は、請求項4又は請求項5に記載の洋上風力発電施設の据付方法において、下部構造体の構造及び/又は立設時の状況に応じて、牽引手段の架台手段への係止箇所及び/又は所定長を変更することを特徴とする。請求項6に記載の本発明によれば、構造及び/又は立設時の状況に伴う支点と合力点との静的な位置関係や動的な変化等に応じて係止箇所及び/又は所定長を変更することで、下部構造体の挙動を安定させて施工することができる。

0017

請求項7記載の本発明は、請求項4から請求項6のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法において、浮力付与手段の浮力の調整と牽引手段の牽引力の調整とを連携させて下部構造体の立設を行うことを特徴とする。請求項7に記載の本発明によれば、作用する力の連携した調整により、下部構造体の挙動を安定させて施工することができる。

0018

請求項8記載の本発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法において、バージを、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとしたことを特徴とする。請求項8に記載の本発明によれば、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとすることで、凹型の位置に架台手段を配置でき、バージの移動時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性や安定性に優れている。

0019

請求項9記載の本発明は、請求項1から請求項8のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法において、下部構造体を、浮力を有した浮体構造体としたことを特徴とする。請求項9に記載の本発明によれば、据え付け時において浮体構造体の浮力も利用が可能な、安定性及び経済性に優れた浮体式の洋上風力発電施設として利用できる。

0020

請求項10記載の本発明は、請求項1から請求項9のいずれかに記載の洋上風力発電施設の据付方法において、下部構造体を設置場所に立設させて据え付けた後に、架台手段をバージに撤収することを特徴とする。請求項10に記載の本発明によれば、架台手段を再利用できる。

0021

請求項11記載の本発明に対応した洋上風力発電施設用バージにおいては、横倒した洋上風力発電施設が格納された架台手段を支持する支点手段を載置するバージと、バージに設けた取付手段に一端が取り付けられ他端が架台手段に係止される牽引手段と、牽引手段の牽引長又は牽引手段の一端の取り付け位置を変更する牽引制御手段とを備え、洋上風力発電施設の据え付け時に架台手段に作用する浮力を調整し、牽引制御手段によって支点手段を介して架台手段の滑動及び/又は回動を行うことを可能としたことを特徴とする。請求項11に記載の本発明によれば、架台手段に作用する浮力を調整することによって架台手段を下部構造体とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。

0022

請求項12記載の本発明は、請求項11に記載の洋上風力発電施設用バージにおいて、バージを、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとしたことを特徴とする。請求項12に記載の本発明によれば、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとすることで、凹型の位置に架台手段を配置でき、バージの移動時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性や安定性に優れている。

0023

請求項13記載の本発明は、請求項11又は請求項12に記載の洋上風力発電施設用バージにおいて、凹部の横方向寸法を、架台手段の横方向寸法よりも大きくしたことを特徴とする。請求項13に記載の本発明によれば、バージの搭載時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性に優れ、バージの安定性も高めることができる。

0024

請求項14記載の本発明は、請求項12又は請求項13に記載の洋上風力発電施設用バージにおいて、支点手段を、凹部を跨いで横方向に設けた橋脚としたことを特徴とする。請求項14に記載の本発明によれば、橋脚によって建造時や運搬時における架台手段の支えを行える。また、例えば架台手段の横倒角度を、複数の橋脚の高さの差や角度によって容易に調整することが可能である。

0025

請求項15記載の本発明は、請求項11から請求項14のいずれかに記載の洋上風力発電施設用バージにおいて、牽引手段が所定長を有し、据え付け時には牽引制御手段により牽引手段の一端の取り付け位置を変更することを特徴とする。請求項15に記載の本発明によれば、一端の取り付け位置の変更により力の静的、動的な付け合い条件を変更し、状況に応じて下部構造体を安定した挙動で立設させることができる。

0026

請求項16記載の本発明は、請求項11から請求項15のいずれかに記載の洋上風力発電施設用バージにおいて、取付手段が螺子構造体を有し、牽引制御手段が螺子構造体を回転制御することにより、牽引手段の一端の取り付け位置を変更することを特徴とする。請求項16に記載の本発明によれば、螺子構造体を利用することで、確実な安定した変更を行える。

0027

請求項17記載の本発明は、請求項11から請求項16のいずれかに記載の洋上風力発電施設用バージにおいて、牽引手段を、支点手段よりも後方に設けた吊下ろし装置としたことを特徴とする。請求項17に記載の本発明によれば、下部構造体を安定した挙動で立設させることができる。

発明の効果

0028

本発明の洋上風力発電施設の据付方法によれば、浮力付与手段による浮力調整によって架台手段を下部構造体とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。また、移動時においても浮力付与手段の浮力を利用できるため、架台手段をバージに係止する力が少なくて済む。

0029

また、下部構造体と架台手段と浮力付与手段とに働く重力と浮力との合力点を、浮力付与手段の浮力の調整により、支点に対して移動させ、架台手段を滑動及び/又は回動させる場合には、浮力の調整により合力点を移動することで架台手段を下部構造体とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。

0030

また、浮力付与手段を、下部構造体の立設時に、下側となる部位に設けた場合には、重量の重い下側となる部位に浮力を発生させることができ、横倒状態から起立状態への移行にともなって大きな浮力を発生させることができるため、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。

0031

また、下部構造体の立設時に、架台手段を、バージに一端を取り付けた牽引手段で牽引する場合には、牽引力の調整により下部構造体を安定した挙動で立設させることができる。

0032

また、牽引手段が所定長を有し、牽引手段の一端を移動させることにより下部構造体を立設させる場合には、牽引に当り巻き付けなどの必要が無いために剛性の高い牽引手段を用いることができる。

0033

また、下部構造体の構造及び/又は立設時の状況に応じて、牽引手段の架台手段への係止箇所及び/又は所定長を変更する場合には、支点と合力点との静的な位置関係や動的な変化等に応じて係止箇所及び/又は所定長を変更することで、下部構造体の挙動を安定させて施工することができる。

0034

また、浮力付与手段の浮力の調整と牽引手段の牽引力の調整とを連携させて下部構造体の立設を行う場合には、作用する力の連携した調整により、下部構造体の挙動を安定させて施工することができる。

0035

また、バージを、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとした場合には、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとすることで、凹型の位置に架台手段を配置でき、バージの移動時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性や安定性に優れている。

0036

また、下部構造体を、浮力を有した浮体構造体とした場合には、据え付け時において浮体構造体の浮力も利用が可能な、安定性及び経済性に優れた浮体式の洋上風力発電施設として利用できる。

0037

また、下部構造体を設置場所に立設させて据え付けた後に、架台手段をバージに撤収する場合には、架台手段を再利用できる。

0038

本発明の洋上風力発電施設用バージによれば、架台手段に作用する浮力を調整することによって架台手段を下部構造体とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体を立設させて据え付けることができる。

0039

また、バージを、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとした場合には、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとすることで、凹型の位置に架台手段を配置でき、バージの移動時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性や安定性に優れている。

0040

また、凹部の横方向寸法を、架台手段の横方向寸法よりも大きくした場合には、バージの搭載時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性に優れ、バージの安定性も高めることができる。

0041

また、支点手段を、凹部を跨いで横方向に設けた橋脚とした場合には、橋脚によって建造時や運搬時における架台手段の支えを行える。また、例えば架台手段の横倒角度を、複数の橋脚の高さの差や角度によって容易に調整することが可能である。

0042

また、牽引手段が所定長を有し、据え付け時には牽引制御手段により牽引手段の一端の取り付け位置を変更する場合には、一端の取り付け位置の変更により力の静的、動的な付け合い条件を変更し、状況に応じて下部構造体を安定した挙動で立設させることができる。

0043

また、取付手段が螺子構造体を有し、牽引制御手段が螺子構造体を回転制御することにより、牽引手段の一端の取り付け位置を変更する場合には、螺子構造体を利用することで、確実な安定した変更を行える。

0044

また、牽引手段を、支点手段よりも後方に設けた吊下ろし装置とした場合には、下部構造体を安定した挙動で立設させることができる。

図面の簡単な説明

0045

本発明の実施形態による洋上風力発電施設をバージに積載した状態での構成を示す斜視図
同状態での側面図
同状態での平面図
本発明の他の実施形態を示す洋上風力発電施設用バージの要部を示す構成図

実施例

0046

以下に、本発明の実施形態による洋上風力発電施設の建造・運搬方法について説明する。

0047

図1は本発明の実施形態による洋上風力発電施設をバージに積載した状態での構成を示す斜視図、図2は同状態での側面図、図3は同状態での平面図である。
本実施形態における洋上風力発電施設10は、下部構造体11、タワー12、ナセル13、及びローター14からなり、下部構造体11を、浮力を有した浮体構造体とした浮体式の洋上風力発電施設である。ただし、海底に着底させる固定式の洋上風力発電施設であっても適用できる。
本実施の形態では、下部構造体11、タワー12、ナセル13、及びローター14からなる洋上風力発電施設10を、ドック施設内にて建造・運搬し、洋上で据え付ける場合を説明するが、少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11をドック施設内にて建造するものであればよい。
洋上風力発電施設10は、架台手段20内で建造される。

0048

架台手段20は、横倒させた状態で、底面、背面、及び両側面をトラス構造枠体で構成し、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を内部に格納する。
架台手段20は浮力付与手段30を備えている。
浮力付与手段30は、洋上風力発電施設10又は少なくとも下部構造体11の立設時に、下側となる部位20Uに設けている。浮力付与手段30は、水密構造であるとともに、内部にバラスト水を導入できる浮力調整機能を有する。この浮力調整機能は、開閉バルブ注水ポンプ排水ポンプ、またバラスト水量検出手段等を適宜組み合わせて実行される。

0049

このように、架台手段20が浮力付与手段30を備えることで、洋上風力発電施設10又は少なくとも下部構造体11の重量の相違を浮力付与手段30によって調整し、バージ40の型式によっては浮力不足を補い、架台手段20の横倒角度を調整できる。また、浮力付与手段30によって架台手段20の浮力調整を行い、移動時においても浮力付与手段30の浮力を利用できるため、架台手段20をバージ40に係止する力が少なくて済む。
また、浮力付与手段30がバージ40への搭載時や運搬時の喫水調整に利用でき、またドック施設内や設置場所での架台手段20の横倒角度の調整にも利用できる。また、浮力付与手段30を下側となる部位20Uに設けることで、架台手段20の横倒状態から起立状態への移行にともなって大きな浮力を発生させることができ、架台手段20が水中深く沈下せず、安定した挙動で洋上風力発電施設10又は少なくとも下部構造体11を立設させて据え付けることができる。また、横倒状態から起立状態への移行に当り、浮力付与手段30へバラスト水を導入し浮力を調整することにより、超重量物である洋上風力発電施設10を緩慢に、円滑に水中に没入させて立設させることができ、安全性にも優れている。

0050

浮力付与手段30は、架台手段20の下側(底面)となる部位20Uとともに背面となる部位20Bに配置することが好ましい。
架台手段20には、超重量物である洋上風力発電施設10又は少なくとも下部構造体11を格納するために、地面と架台手段20の接面は、相応の強度が求められる。従って、浮力付与手段30を強度の高いボックス構造とすることで、浮力付与手段30によって架台手段20を地面に対して支持することができる。浮力付与手段30は、架台手段20に溶接などによって接合する。また、ボックス構造とすることにより有効に浮力付与ができるだけでなく、内部にバラスト水を導入するだけで浮力調整が容易に可能となる。

0051

架台手段20は橋脚50で支持される。橋脚50によって建造時や運搬時における架台手段20の支えを行える。
橋脚50は、横倒した洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11が格納された架台手段20を支持する支点手段として機能する。
支点手段である橋脚50は、凹部を跨いで横方向に設けており、橋脚50によって建造時や運搬時における架台手段20の支えを行える。
また、橋脚50によって架台手段20を傾斜させることができる。複数の橋脚50の高さを変えることで、又は橋脚50の上面を傾斜させることで、架台手段20の横倒角度を調整できる。

0052

橋脚50は、架台手段20と洋上風力発電施設10又は少なくとも下部構造体11とともにバージ40に搭載する。橋脚50は、バージ40との接触部を有し、搭載時にはこの接触部で架台手段20や洋上風力発電施設10の荷重を支える構造であるため、横倒角度を持たせた状態でのバージ40への搭載が容易となる。
橋脚50をバージ40に搭載することで、建造時と同様に、バージ40の搭載時に架台手段20を支えるとともに横倒角度を維持できる。横倒角度を持たせることにより、建造時に突出したナセル13がドック施設の床面に接触することを防ぐとともに、洋上風力発電施設10の据え付け時に架台手段20ごと滑動、回動させて立設させることが容易となる。なお、洋上風力発電施設10の形態やバージの型式等によっては、横倒角度を持たせずに建造・運搬することも可能である。

0053

バージ40は、後部形状が平面視で凹型である凹型バージとしている。後部形状が平面視で凹型である凹型バージ40とすることで、凹型の位置に架台手段20を配置でき、ドック施設内に後退しながら入渠することにより搭載が容易であり、バージ40の移動時や洋上での立設時における滑動及び/又は回動性や安定性に優れる。なお、洋上風力発電施設10の形態や据え付け方法によってはバージ40の型式は、凹型以外であってもよく、またバージ40は双胴船又は自航機能を持たない双胴船型バージであってもよい。
バージ40は、バージ浮力調整機能を有する。バージ浮力調整機能を有することで、特にドック施設への入出渠時、及び洋上風力発電施設10又は少なくとも下部構造体11のバージ40への搭載時におけるバージ40の高さを調整できる。
バージ40は、凹部の横方向寸法40Wを、架台手段20の横方向寸法20Wよりも大きくしている。凹部の横方向寸法40Wを、架台手段20の横方向寸法20Wよりも大きくすることで、バージ40の安定性を高めることができる。また、運搬時においては、バージ40の高さを調整することにより、浮力付与手段30が水中に没入している場合は、没入量を調節し、浮力付与手段30の浮力ならびに摩擦抵抗を調整できる。

0054

本実施形態による洋上風力発電施設用バージは、橋脚(支点手段)50を載置するバージ40と、バージ40に設けた取付手段60に一端71が取り付けられ他端72が架台手段20に係止される牽引手段70と、牽引手段70の牽引長又は牽引手段70の一端71の取り付け位置を変更する牽引制御手段80とを備えている。

0055

本実施の形態における牽引手段70は一定の所定長を有したものであるが、超重量物である洋上風力発電施設10や架台手段20を牽引するためワイヤーよりも剛体金属構造物である方が好ましい。牽引手段70は可変長であってもよいが、剛体の金属構造物の牽引手段70の場合は、長さを可変とした金属構造物や複数の長さを選択できる金属構造物が、牽引長が可変な牽引手段70の範囲に入る。また、洋上風力発電施設10の規模によっては、牽引手段70としてワイヤーを使用することも可能であり、この場合、ワイヤー長を調整して牽引長を可変としてもよい。

0056

取付手段60は、螺子構造体61を有しており、牽引制御手段80が螺子構造体61を回転制御することにより、牽引手段70の一端71の取り付け位置を変更することができる。なおこの場合には、牽引手段70は、一定の所定長であり、位置の変更に合わせて長さを変更するものでないが、例えば牽引手段70として牽引長を可変としたものを使用した場合には、位置調整の前に牽引手段70の長さを調整しておくことも可能である。いずれにしても、螺子構造体61を利用することで、確実な安定した取り付け位置の変更を行える。
なお、取り付け位置の変更は、螺子以外にレールブレーキ付きの滑動車、ワイヤーウィンチなどで行うことができる。

0057

洋上風力発電施設10の立設時の挙動は、牽引手段70の長さ(牽引長)、取付手段60の位置(一端71)、及び牽引手段70の架台手段20への係止位置(他端72)で形成される角度によって左右される。従って、牽引長を変える、一端71の位置を変えることの他、他端72の位置を変えても挙動が制御可能である。この場合、他端72による架台手段20への係止箇所を変更する手段も、牽引制御手段80と言える。

0058

図3を用いて、本実施形態における洋上風力発電施設の据付方法について説明する。
図中、Xはバージ40で支持された支点を示し、Yは、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11と、架台手段20と、浮力付与手段30とに働く重力と浮力との合力点を示している。

0059

本実施形態による洋上風力発電施設10の据付方法は、架台手段20に、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を格納した状態で、一定の角度まで架台手段20を起立させることによって、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の剛性を補強することができる。

0060

本実施形態による洋上風力発電施設10の据付方法によって、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の滑動や回動が安全で滑らかに行われるためには、合力点Yの支点Xに対する位置が重要である。
図3(a)に示すように、支点手段である橋脚50上の支点Xに対して、合力点Yが前方(合力点Y座標が負の値)であれば、架台手段20の起立動作は開始しない。
合力点Yが後方(合力点Y座標が正の値)になった時に、架台手段20の起立動作が開始する。

0061

架台手段20に設けた浮力付与手段30で浮力を調整することで、支点Xに対する合力点Yの位置を変更することができる。
例えば、浮力付与手段30がバラスト無しの状態では、図3(a)の状態であるが、浮力付与手段30に所定量のバラストを入れることで図3(b)の状態や図3(c)の状態とすることができる。
図3(b)では、支点Xに合力点Yが合致した状態を示し、図3(c)では、支点Xに対して、合力点Yが後方(合力点Y座標が正の値)になった状態を示している。

0062

図3(c)に示すように、合力点Yが後方(合力点Y座標が正の値)になった時に、支点Xの作用により架台手段20は、滑動及び/又は回動し、架台手段20は洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11とともに起立し、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を立設させて据え付けることができる。
このように、浮力付与手段30の浮力の調整により、支点Xに対して合力点Yを移動させ、架台手段20を滑動及び/又は回動させ超重量物である洋上風力発電施設10を緩慢に、円滑に水中に没入させて安全に立設させることができる。

0063

本実施形態による洋上風力発電施設10の据付方法によれば、浮力の調整により合力点Yを移動することで架台手段20を下部構造体11とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を立設させて据え付けることができる。
洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の立設時には、架台手段20を、バージ40に一端71を取り付けた牽引手段70で牽引することで、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を牽引力の調整により安定した挙動で立設させることができる。

0064

本実施形態による洋上風力発電施設10の据付方法では、牽引手段70は一定の所定長を有しており、牽引手段70の一端71を移動させることにより洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を立設させることで、牽引に当り巻き付けなどの必要が無いために剛性の高い牽引手段70を用いることができる。
牽引手段70の所定長(牽引長)、取付手段60の位置(一端71)、及び牽引手段70の架台手段20への係止位置(他端72)で形成される角度は、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の構造や立設時の状況に応じて変更することが好ましく、支点Xと合力点Yとの静的な位置関係や動的な変化等に応じて係止箇所や所定長を変更することで、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の挙動を安定させて施工することができる。

0065

浮力付与手段30の浮力の調整と牽引手段70の牽引力の調整とを連携させて、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の立設を行うことで、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11の挙動を安定させて施工することができる。
洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を設置場所に立設させて据え付けた後に、架台手段20をバージ40に撤収することで、架台手段20を再利用できる。

0066

図4は本発明の他の実施形態を示す洋上風力発電施設用バージの要部を示す構成図である。なお、上記実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態による洋上風力発電施設用バージは、支点手段51をバージ40に設けている。このように、支点手段51は、バージ40自体に設けてもよく、支点Xは直接的又は間接的にバージ40で支持される。
また、本実施形態では、牽引手段90を、支点手段51による支点Xよりも後方に設けた吊下ろし装置としている。牽引手段90である吊下ろし装置は、バージ40にワイヤー91の巻き取り機構92を設置し、架台手段20の下端にワイヤー91を取り付けている。

0067

このように、本実施形態による洋上風力発電施設用バージは、バージ40に設けた取付手段60に一端71が取り付けられ他端72が架台手段20に係止される牽引手段70とともに、又は牽引手段70に代えて、吊下ろし装置としての牽引手段90を設けることで、洋上風力発電施設10又は少なくとも洋上風力発電施設10の下部構造体11を安定した挙動で立設させることができる。

0068

以上のように、本実施形態による洋上風力発電施設10の据付方法は、洋上風力発電施設10の少なくとも下部構造体11を運搬するバージ40で支持された支点Xの上に、下部構造体11を横倒させて格納した架台手段20を載置し、架台手段20に設けた浮力付与手段30で浮力を調整し、支点Xの作用により架台手段20を滑動及び/又は回動させて架台手段20を下部構造体11とともに起立させ、下部構造体11を立設させて据え付けることにより、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体11を立設させて据え付けることができる。

0069

また、本実施形態による洋上風力発電施設用バージは、横倒した洋上風力発電施設10が格納された架台手段20を支持する支点手段50、51を載置するバージ40と、バージ40に設けた取付手段60に一端71が取り付けられ他端72が架台手段20に係止される牽引手段70と、牽引手段70の牽引長又は牽引手段70の一端71の取り付け位置を変更する牽引制御手段80とを備え、洋上風力発電施設10の据え付け時に架台手段20に作用する浮力を調整し、牽引制御手段80によって支点手段50、51を介して架台手段20の滑動及び/又は回動を行うことを可能としたことで、架台手段20に作用する浮力を調整することによって架台手段20を下部構造体11とともに起立させるため、大きな動力を必要とせず、安定した挙動で下部構造体11を立設させて据え付けることができる。

0070

また、下部構造体11と架台手段20と浮力付与手段30とに働く重力と浮力との合力点Yを、浮力付与手段30の浮力の調整により、支点手段50、51等の支点Xに対して移動させ、架台手段20を滑動及び/又は回動させ超重量物である下部構造体11を緩慢に、円滑に水中に没入させて安全に立設させることができる。

0071

本発明の洋上風力発電施設の建造・運搬方法は、浮体式の洋上風力発電施設だけでなく、固定式の洋上風力発電施設にも利用できる。

0072

10洋上風力発電施設
11下部構造体
12タワー
13ナセル
14ローター
20架台手段
20U 下側となる部位
30浮力付与手段
40バージ
50橋脚(支点手段)
51 支点手段
60取付手段
61螺子構造体
70牽引手段
71 一端
72 他端
80 牽引制御手段
90 牽引手段

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