(57)【要約】      （修正有）【課題】モノパイル基礎を用いて洋上風車を安定に支持することが可能で、かつ堆積層が３０ｍ未満であってもモノパイル基礎を実施可能とする洋上風車用モノパイル基礎補助構造物および基礎補助構造を提供する。【解決手段】洋上風車用モノパイル基礎補助構造物１００は、基礎杭９４０と基礎杭９４０に連続して上方に伸長するタワー部９３２とを備える洋上風車用モノパイル基礎を補助する構造物であって、基礎杭９４０の周面に沿って配置可能な壁部１０と、壁部１０に区画され基礎杭９４０を貫通可能な貫通孔２０と、壁部１０の下端部から外方向に延在する底面部と、を備え、洋上風車用モノパイル基礎補助構造１２０は、貫通孔２０に基礎杭９４０が貫通した状態で、洋上風車用モノパイル基礎補助構造物１００が海底に設置され、当該洋上風車用モノパイル基礎補助構造物１００の壁部１０の下端部から外方向に延出する底面部上に錘８０が載置される。【選択図】図１
2020190152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭と前記基礎杭に連続して上方に伸長するタワー部とを備える洋上風車用モノパイル基礎を補助する洋上風車用モノパイル基礎補助構造物であって、
前記基礎杭の周面に沿って配置可能な壁部と、
前記壁部に区画され前記基礎杭を貫通可能な貫通孔と、
前記壁部の下端部から外方向に延在する底面部と、
を備えることを特徴とする洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
【請求項２】
前記底面部の外縁部から上方に起立する側部を有し、
前記底面部および前記側部により構成された上部開口の錘収容部を備える請求項１に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造。
【請求項３】
前記壁部が上下方向に連続する円筒体であり、
前記円筒体の内径が、前記基礎杭の外径よりも大きい請求項１または２に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
【請求項４】
前記壁部の厚み方向に貫通し傾斜調整具を挿入するための傾斜調整用孔が、当該壁部の上端部において複数設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
【請求項５】
前記底面部の下面から下方向に向かって伸長するスパイクが設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物を備える補助構造であって、
前記貫通孔に前記基礎杭が貫通した状態で、前記洋上風車用モノパイル基礎補助構造物が海底に設置され、
当該補助構造物の壁部の下端部から外方向に延出する底面部上に錘が載置されていることを特徴とする洋上風車用モノパイル基礎補助構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上風車用の基礎を補助する構造物およびその構造に関し、より詳しくは、モノパイル形式で支持される洋上風車の基礎の傾斜を防止または抑制するための補助構造物および補助構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化をはじめとする地球環境問題に関心が高まっている。これに対し、風力発電は、二酸化炭素などの環境汚染物質を排出せず、かつ無尽蔵な自然エネルギーを産生可能なため、開発および実施に対する期待が高まっている。
【０００３】
洋上風車は、洋上に浮かせアンカーで係留する浮体式と、海底に固定する着床式に大別される。いずれの形式にするかは、主として、洋上風車が設置される水深との関係で決定される。即ち、水深が０ｍを超えて１００ｍ程度であれば着床式の洋上風車が好ましく選択され、水深１００ｍから２００ｍ程度であれば浮体式の洋上風車が好ましく選択される。
【０００４】
浮体式の例としては、例えば特許文献１に示すよう浮体物の上部において風車のタワー部が支持されるとともに、当該浮体物がアンカーで所定域に係留されるタイプが知られる。浮体式の洋上風車は、アンカーで所定域に洋上風車を係留することができるものの、完全に設置姿勢が固定されるものではない。したがって、洋上風車に強風や波等が当たると、浮体物である洋上風車が揺れて設置姿勢が変動し、洋上風車に設けられたブレードは風を完全には受け止められなくなる。その結果、浮体式の洋上風車は、風量に対する発電量が理論値と比較して低下し発電効率が低いという問題があった。
【０００５】
これに対し、着床式の基礎形状は、海底に固定された基礎構造を有するため、上述する浮体式のように強風や波などによる洋上風車の揺れが抑制され、設置姿勢の変動が小さい。そのため、着床式の基礎形状を採用した洋上風車は、浮体式の洋上風車に比べて工事コストが安く、高い発電効率が得られ易い。
【０００６】
上述する着床式の基礎形状としては、モノパイル式、ジャケット式、トリポッド式、重量式等が知られる。中でも、モノパイル式は、水深が３０ｍ以浅の海域で好ましく用いられ、世界の洋上風力発電施設における基礎形状のシェアの約８０％を占めると言われている。
【０００７】
モノパイル式の基礎形状は、特許文献２に例示されるように、一本の基礎杭の上部に洋上風車のタワー部が連続する構成が採用されている。かかるモノパイル式の基礎形状によれば、洋上風車の設置姿勢が固定されるため、上述する設置姿勢が安定しないという課題は発生しない。またモノパイル形式は、構成が単純であり、かつ比較的浅い水深においても使用されるため、他の基礎形状に比べて設置コストを小さく抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２１６２７３号公報
【特許文献２】特表２０１６−５１９２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらモノパイル式の基礎形状（以下、モノパイル基礎ともいう）は、以下の課題があった。図５を用いて、従来のモノパイル基礎の問題点を説明する。図５は、モノパイル基礎を用いた従来の洋上風車９３０の側面図である。洋上風車９３０は、タワー部９３２、タワー部９３２の上端に設けられたヘッド９３４およびヘッド９３４に軸支されたブレード９３６を備える。タワー部９３２の下端は、モノパイル基礎を構成する基礎杭９４０の上部に連結されている。基礎杭９４０は、海面９００の下方に位置する堆積層９１０に埋設され、これによって洋上風車９３０を支持している。尚、堆積層９１０の下方には岩盤９２０が存在している。
【００１０】
モノパイル基礎が採用された洋上風車９３０は、上述のとおり基礎杭９４０の下端部が堆積層９１０に埋設される。そのため、洋上風車９３０は、浮体式の洋上風車と比較して、設置姿勢が大きく変更するということは防止される。しかしながら、洋上風車９３０は、一本の基礎杭９４０で支持されているため、波や強風の影響を受けて、洋上風車９３０自体または基礎杭９４０が断続的に揺れやすい。基礎杭９４０が連続的に振動し、また揺れることで、基礎杭９４０の周囲の堆積層９１０の状態が悪くなり（つまり軟弱になり）、その結果として基礎杭９４０と堆積層９１０との間に隙間９１２が形成される。隙間９１２の発生により、基礎杭９４０と堆積層９１０との摩擦力が低減し基礎杭９１０およびこれに支持された洋上風車９３０が傾斜する虞がある。また隙間９１２が形成されないまでも基礎杭９４０が連続的に揺れたり振動したりすることで堆積層９１０が軟弱化し水平方向の抵抗が弱くなることがある。これにより洋上風車９３０が傾斜する虞がある。
そのため、隙間９１２にコンクリート材またはグラウト材などを充填するメンテナンスが行われる。しかしながら、メンテナンス後も連続的に洋上風車９３０や基礎杭９４０が振動し、あるいは揺れるため、充填されたコンクリート等と基礎杭９４０との間に新しい隙間が形成されやすく、頻繁なメンテナンスを余技なくされるという問題がある。また従来の洋上風車では、傾斜角度が２度以上となった場合、傾斜の修正が困難であり使用不可能となると言われている。したがって、洋上風車の傾斜の問題は非常に深刻であり、洋上風車が一定の以上の角度で傾斜した場合の経済損失は甚大である。
【００１１】
またモノパイル基礎は、上述のとおり一本の基礎杭９４０で洋上風車９３０を支持するため、基礎杭９４０の下端を埋設可能な堆積層９１０の深度が３０ｍ程度は必要と言われている。欧米では水深２０ｍ〜３０ｍの沿岸海域において、３０ｍ以下の堆積層９１０が多く存在するのに対し、日本等の沿岸海域は従来のモノパイル式の基礎杭９４０を埋設するために十分な深さの堆積層９１０が少ない。そのような海域では、水深が３０ｍ以浅でも、実質的にモノパイル基礎を用いた洋上風車を実施することが困難である場合があった。
【００１２】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、モノパイル基礎を用いて洋上風車を安定に支持することが可能であり、かつ堆積層が３０ｍ未満であってもモノパイル基礎を実施可能とする洋上風車用モノパイル基礎補助構造物および洋上風車用モノパイル基礎補助構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物は、基礎杭と上記基礎杭に連続して上方に伸長するタワー部とを備える洋上風車用モノパイル基礎を補助する洋上風車用モノパイル基礎補助構造物であって、上記基礎杭の周面に沿って配置可能な壁部と、上記壁部に区画され上記基礎杭を貫通可能な貫通孔と、上記壁部の下端部から外方向に延在する底面部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の洋上風車用モノパイル基礎補助構造は、洋上風車用モノパイル基礎補助構造物を備える補助構造であって、上記貫通孔に上記基礎杭が貫通した状態で、上記洋上風車用モノパイル基礎補助構造物が海底に設置され、当該補助構造物の壁部の下端部から外方向に延出する底面部上に錘が載置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物および洋上風車用モノパイル基礎補助構造によれば、洋上風車を安定して支持することができるので、日本の沿岸のように堆積層の深度が比較的浅い海域であって、モノパイル基礎で洋上風車を支持することが可能である。
また、本発明の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物は、基礎杭の傾斜を防止することができるので、基礎杭に対するメンテナンスの頻度を下げることができる。さらに、本発明の実施により、洋上風車の傾斜を防止することから、当該洋上風車の耐久性を実質的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる洋上風車用モノパイル基礎補助構造を示す側面図である。
【図２】図１に示す洋上風車用モノパイル基礎補助構造の部分縦断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる洋上風車用モノパイル基礎補助構造を示す側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ第二実施形態に用いられた洋上風車用モノパイル基礎補助構造物の態様例を示すＩＶ−ＩＶ端面図である。
【図５】モノパイル基礎を用いた従来の洋上風車の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略する。
本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、１つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること等を許容する。図示する本発明の実施態様は、理解容易のために、特定の部材を全体において比較的大きく図示する場合、または小さく図示する場合などがあるが、いずれも本発明の各構成の寸法比率を何ら限定するものではない。
【００１８】
本発明または本明細書の記載に関し、特段の断りなく上下という場合には、任意の地点から天方向を上方向とし、上記天方向に対し相対的に下向きの方向を下方という。洋上風車用モノパイル基礎補助構造物に関し、特段の断りなく上下方向を述べる場合には、当該洋上風車用モノパイル基礎補助構造物が、海底に設置された状態における上下方向を意味する。また本明細書の記載に関し、上端部とは、上端を含む所定の長さ領域であり、下端部とは、下端を含む所定の長さ領域である。
また本発明に関連して説明する基礎杭は、洋上風車の基礎として用いられるモノパイル基礎に使用可能な杭を指す。基礎杭の長さ、直径等は、支持する洋上風車の規模や設置される海域および堆積層の状態などを勘案して適宜決定することができる。
【００１９】
（第一実施形態）
以下に、本発明の第一実施形態について図１、図２を用いて説明する。第一実施形態は、洋上風車用モノパイル基礎補助構造物１００（以下、単に補助構造物１００ともいう）を備える洋上風車用モノパイル基礎補助構造１２０（以下、単に補助構造１２０ともいう）を例に説明する。
図１は、第一実施形態にかかる補助構造１２０を示す側面図である。図２は、図１に示す補助構造１２０の部分縦断面図である。
【００２０】
補助構造１２０は、補助構造物１００を備える。補助構造物１００に設けられた貫通孔２０に基礎杭９４０が貫通した状態で、補助構造物１００が海底に設置され、補助構造物１００の壁部１０の下端部から外方向に延出する底面部３０（図２参照）上に錘８０が載置されて補助構造１２０が構成される。
【００２１】
補助構造物１００は、基礎杭９４０と基礎杭９４０に連続して上方に伸長するタワー部９３２とを備える洋上風車用モノパイル基礎を補助する。補助構造物１００は、基礎杭９４０の周面に沿って配置可能な壁部１０と、壁部１０に区画され基礎杭９４０を貫通可能な貫通孔２０と、壁部１０の下端部から外方向に延在する底面部３０と、を備える。
尚、基礎杭９４の周面に沿って配置可能な壁部１０とは、壁部１０の内側面が、基礎杭９４の周面に略平行に構成されていることを意味し、基礎杭９４の周面と、壁部１０の外周面との間に、有意な空間を有する場合、および有意な空間を実質的に有しない場合のいずれも包含する。また、壁部１０の下端部から外方向とは、貫通孔２０を中心として放射方向を指す。
【００２２】
かかる構成を備える補助構造物１００は、モノパイル基礎を構成する基礎杭９４０の傾斜を防止し、洋上風車９３０を持続的に安定して支持することを可能とする。より具体的には、補助構造物１００は、基礎杭９４０の周面に沿って配置される壁部１０を有することにより、基礎杭９４０が任意の方向に僅かに傾斜した場合、傾斜方向の力に対する反力を与える反力壁となり得る。そのため、基礎杭９４０の有意な傾斜を良好に防止することができる。
【００２３】
貫通孔２０の内部において基礎杭９４０が傾斜した場合、壁部１０の上端部と傾斜した基礎杭９４０とが当接する。かかる場合、壁部の下端に負荷がかかる。そこで、図１、２に示すとおり、壁部１０の下端部を支える支え部材６６を複数設けることが好ましい。このように壁部１０の下端部の安定性をさらに良好にすることで、傾斜する基礎杭９４０に対する壁部１０の反力壁としての作用がより十分に発揮される。
支え部材６６としては、鉄製または鉄鋼製の棒状体、又はＨ形鋼若しくはＬ形鋼などの形鋼などが好ましく選択される。支え部材６６の上端は、壁部１０の下端部外周面に固定され、下端は、底面部３０の上面に固定される。壁部１０の外周面に対し支え部材６６の上端は固定される高さは特に限定されないが、たとえば壁部１０の下端から海面９００までにおいて、下から２分の１以下の高さ、さらに下から３分の１以下の高さであることが妥当である。
【００２４】
上述する補助構造物１００を用いた補助構造１２０は、洋上風車用モノパイル基礎を安定して支持することができる。そのため、基礎杭９４０の下端部を堆積層９１０に埋設する長さを従来と比較して短く設定することが可能である。即ち、従来の洋上風車用モノパイル基礎では、水深３０ｍ以浅の海域において、基礎杭９４０の下端部を堆積層９１０に少なくとも３０ｍ程度埋設する必要があった。しかし、補助構造物１００を用いた補助構造１２０では、同海域において、堆積層９１０に対する基礎杭９４０の埋設長さを３０ｍ未満、例えば２５ｍ以下、さらには２０ｍ以下でも、十分にモノパイル式の洋上風車を安定に設置し得る。
【００２５】
補助構造物１００を構成する部材は、基礎杭９４０が傾斜した際に、反力を与え得る程度の強度を有するものであることが好ましい。たとえば、壁部１０および底面部３０は、鉄製の材料などで構成することができる。壁部１０および底面部３０の厚みは特に限定されず、基礎杭９４０に支持される洋上風車の規模や海域の特徴などを踏まえ適宜設計することができる。
【００２６】
補助構造物１００に設けられた底面部３０は、これ自体が、補助構造物１００の起立姿勢を安定に維持させるための作用を発揮する。さらに、図１に示すとおり、底面部３０の上面側に錘８０を載置することによって、補助構造物１００の安定性を増大させることができ、結果として補助構造１２０によって良好に洋上風車用モノパイル基礎を補助することができる。
また一般に、基礎杭９４０は、洋上風車９３０から伝搬する振動により連続的に振動する傾向にあり、基礎杭９４０の周囲の堆積層９１０が軟弱化し易い。これに対し、錘８０が載置された底面部８０は、基礎杭９４０の周囲の堆積層９１０に対し上方から面で外圧をかけることができるため、堆積層９１０を締め固めることで軟弱化を抑制することができる。
【００２７】
錘８０は、適度な重量がある物体であればよく、たとえば、自然石、若しくはコンクリートなどの人工物、鉄などの金属または砂利などが挙げられる。錘８０は、一種であってもよいし、複数の材料が混合されていてもよい。
【００２８】
また、底面部３０の上面に石等の錘８０が積み上げられた補助構造１２０は、海底において良好な漁礁となり得る。そのため、洋上風車が設置された海域における漁業の発展にも貢献することができる。
【００２９】
本実施形態にかかる補助構造物１００は、底面部３０の外縁部から上方に起立する側部４０が設けられている。これによって補助構造物１００は、底面部３０および側部４０により構成された上部開口の錘収容部５０を備える。尚、上記外縁部とは、底面部３０の外縁およびその近傍を指す。
側部４０を備える錘収容部５０が設けられることによって、底面部３０の上面に載置された錘８０が、海流などで流され難く、錘８０の補充を頻繁に行わなくても、継続的に補助構造物１００の設置姿勢を安定に維持させることができる。尚、図２では、錘収容部５０に収容される錘８０の図示を省略している。
【００３０】
本実施形態における壁部１０は、上下方向に連続する円筒体であり、図２に示すとおり円筒体の内径２２が、基礎杭９４０の外径９４２よりも大きくなるよう構成されている。内径２２と外径９４２との差異は特に限定されないが、円筒体の軸中心と基礎杭９４０の軸中心を重ねた場合に、円筒体である壁部１０の内壁面と基礎杭９４０の外周との距離は、たとえば、１０ｃｍ以上５０ｃｍ以下であることが好ましく、１５ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることがより好ましく、２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下であることがさらに好ましい。上記距離が１０ｃｍ未満であると、貫通孔２０に基礎杭９４０を貫通させる作業が難しくなる場合があり、上記距離が５０ｃｍを超えると、貫通孔２０の内部における基礎杭９４０の傾斜を有意に許容してしまう虞がある。
また、補助構造１２０において、上記距離が１０ｃｍ以上である場合には、図２に示すとおり、基礎杭９４０と壁部１０との間に任意の充填物９５０を充填することができる。これによって、円筒体である壁部１０の貫通孔２０内において基礎杭９４０の起立姿勢を安定させることができる。充填物９５０は、特に限定されないが、たとえば砂嚢や土嚢などが好適に用いられる。砂嚢および土嚢は、形状が不定形であり、かつ外力により変形可能であるため、基礎杭９４０と壁部１０との間における充填物９５０として好適である。また、基礎杭９４０がブレードの回転、風、波、または海流などの影響によって揺れた場合に、当該揺れを吸収可能である。基礎杭９４０の揺れを防止、抑制することによって、基礎杭９４０の振動により周囲の堆積層９１０の状態が軟弱化することを防止することができる。
【００３１】
また、図示省略するが、円筒体の内径２２が、基礎杭９４０の外径９４２よりも大きくなるよう構成された補助構造１２０において、壁部１０の上端部の内側面と基礎杭９４０の周面との間において、水平方向にジャッキアップ可能な位置にジャッキを設けることもできる。当該ジャッキは、壁部１０の上方から操作可能な位置に設けられることが好ましい。上記ジャッキは、１つでもよいが好ましくは、２つ以上である。水平方向に押圧可能な上記ジャッキを設けることで、基礎杭９４０の傾斜を調整することが可能である。上記ジャッキは、基礎杭９４０が傾斜する前の段階から、予め設置しておき、傾斜防止に役立ててもよいし、傾斜が確認された後に、適切な位置にジャッキを配置し、水平方向にジャッキアップすることで基礎杭９４０の傾斜を調整することもできる。尚、ジャッキアップの際に、壁部１０に対する負荷が大きくなるため、ジャッキの配置が予定される領域は、補強しておいてもよい。壁部１０の上記補強は、たとえば、所定領域において鉄製の部材等で保護層を設け厚みを大きくするなどの手段が挙げられるが、これに限定されない。
【００３２】
本実施形態の補助構造物１００は、図示省略するジャッキを設置するためのジャッキ設置台６８が壁部１０の内側面に設けられている。ジャッキ設置台６８が設けられる位置は特に限定されないが、たとえば、作業者が壁部１０の上方からジャッキアップの操作をし易いという観点からは、壁部１０の上端部に設けられることが好ましい。ジャッキ設置台６８は、例えば、壁部１０の内側面から略水平方向に延出する台であって、当該内側面において周方向に連続的または断続的に設けられる。
ただしジャッキを設置する態様の本発明において、ジャッキの設置の方法はジャッキ設置台６８を利用する態様に限定されない。たとえば、永久磁石または電磁石を備える磁石部を有するジャッキ装置を用い、当該磁石部と、磁性体よりなる壁部１０の内側面とを磁力で引き合わせて上記ジャッキ装置を内側面に固定させることもできる。壁部１０自体が磁性体でない場合には、壁部１０の内側面の所定の領域に磁性体層を設けて、当該磁性体層にジャッキ装置に設けられた磁石部を当接させ磁力により当該ジャッキ装置を固定してもよい。
【００３３】
壁部１０は、貫通孔２０に貫通された基礎杭９４０の外周に対し連続的または断続的に対向する壁面を備える。本実施形態における壁部１０は、海底近傍から所定高さまで、基礎杭９４０の外周を被覆する円筒体である。当該円筒体は、実質的に連続的な面から構成されていてもよいし、厚み方向に貫通する水通しのための孔など、部分的に開口部分があってもよい。
壁部１０の高さは、特に限定されない。基礎杭９４０の反力壁となり得る壁部１０の高さを十分に確保して、基礎杭９４０の傾斜を最小限に抑えるという観点からは、壁部１０の上端は、海面９００近傍、特には海面９００より上方に位置していることが好ましい。
【００３４】
図２に示すとおり、本実施形態では壁部１０の上方に作業スペース１１６が設けられている。作業スペース１１６は、壁部１０の内径２２に対し拡径したスペースであって、壁部１０の上端から外方向に延在する床部１１２および床部１１２の外縁から上方に延在する側壁１１４より構成されている。
換言すると、床部１１２は、壁部１０の上端から基礎杭９４０に対し離れる方向に延在する略水平の段差である。作業スペース１１６は、床部１１２上で作業者が基礎杭９４０のメンテナンス作業などを実施可能にするスペースであり、作業性を勘案すると、壁部１０の上端から側壁１１４の内側面までの距離１１８は、３０ｃｍ以上であることが好ましく４０ｃｍ以上であることがより好ましく、５０ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、補助構造物１００の安定性やバランスを勘案すると、距離１１８は、３００ｃｍ以下であることが好ましく、２５０ｃｍ以下であることがより好ましく、２００ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３５】
壁部１０の上端と、基礎杭９４０の上端との上下方向の位置関係は特に限定されないが、メンテナンス作業を容易にするという観点から、壁部１０の上端よりも基礎杭９４０の上端が上方に位置することが好ましい。また作業スペース１１６を設ける場合には、床部１１２に立った作業者が作業し易いという観点から、側部４０の上端以上の高さに基礎杭９４０の上端が存在することが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、補助構造物１００をより安定させるためにさらに以下の構成が付加されている。
【００３７】
補助構造物１００は、底面部３０の下面から下方向に向かって伸長するスパイク７０が設けられている。本実施形態では、スパイク７０は複数本設けられている。スパイク７０が堆積層９１０に突き刺さることにより、補助構造物１００の設置安定性を向上させることができる。スパイク７０は、鉄製の材料などで構成された長尺の部材であって、適宜、先端を鋭利に形成しておくことで、堆積層９１０に刺さり易く好ましい。
底面部３０の下面に設けられるスパイク７０の本数は特に限定されず、また複数のスパイク７０は、所定方向に整然配列されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
【００３８】
また補助構造物１００は、任意の箇所に取り付けられた錨９０を備える。図１、２では、錨９０としてアンカーチェーンが用いられた例を示している。錘収容部５０を構成する側部４０の上端部にアンカーチェーン（錨９０）の一方の端部が固定されており、他端には爪部９２が設けられ海底に係止されやすい構成となっている。補助構造物１００において、錨９０であるアンカーチェーンは、一本または二本以上設置されてよいが、たとえば、二本の錨９０を一対とし、貫通孔２０を中心として、互いに１８０度対向する位置に設けられることが好ましい。
尚、図示省略するが、錨９０は、アンカーチェーン以外のものを用いてもよい。例えば錨９０の他の例としては、それ自体の重量に錘の効果を発揮するシンカーを用いるこのもできる。
【００３９】
以上に述べるスパイク７０や錨９０を設けることにより、壁部１０に対し、基礎杭９４０の傾斜の圧力、または基礎杭９４０の傾斜を後述する上述するジャッキ若しくは後述する傾斜調整具などで調整する際の圧力がかかった際に、補助構造物１００の設置位置がずれ、あるいは補助構造物１００が傾斜することが良好に防止される。このように上述する圧力がかかった場合であっても補助構造物１００の設置姿勢が安定していることで、壁部１０が傾斜する基礎杭９４０に対し反力壁としての作用を良好に発揮し得る。
【００４０】
補助構造物１００を設置する方法は特に限定されないが、たとえば、基礎杭９４０を所定の海域の堆積層９１０に打設し、その後、大型クレーン船などを用い、基礎杭９４０の上方から補助構造物１００を被せ、貫通孔２０に基礎杭９４０を貫通させることで設置することができる。その後に、底面部の上面に錘８０を積み上げるよい。
【００４１】
（第二実施形態）
以下に、本発明の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物２００（以下、単に補助構造物２００ともいう）を備える本発明の洋上風車用モノパイル基礎補助構造２２０（以下、単に補助構造２２０ともいう）の第二実施形態について図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の第二実施形態にかかる補助構造２２０を示す側面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、それぞれ第二実施形態に用いられた補助構造物２００の態様例を示すＩＶ−ＩＶ端面図である。
【００４２】
第二実施形態における補助構造物２００は、作業スペース１１６を有さず傾斜調整孔６０が設けられている点、底面部３０に連続する側部４０および錨９０を有さない点において、上述する補助構造物１００と相違し、その他の構成は、同様である。したがって以下の説明では、主として、補助構造物２００に特有の構成について説明し、その他の構成については適宜第一実施形態に関する説明を参照するものとする。
【００４３】
補助構造物２００は、補助構造物１００と同様に、貫通孔２０を備える円筒体であり、下端に底面部３０を備える。補助構造物２００を備える補助構造２２０は、基礎杭９４０が貫通孔２０に貫通されており、これによって、安定かつ継続的に洋上風車９３０を支持することが可能である。
【００４４】
補助構造物２００は、壁部１０の上端部において、厚み方向に貫通し傾斜調整具６２（図４参照）を挿入するための傾斜調整孔６０が複数設けられている。図３では、傾斜調整具６２の図示を省略している。図４に示す２つの態様ではいずれも傾斜調整孔６０が４つ設けられた例を示しているが、傾斜調整孔６０の数はこれに限定されず、４つよりも少なくてもよいし多くてもよい。
尚、ここでいう壁部１０の上端部とは、特に限定された高さ位置を示すものではないが、角度調整の作業のしやすさから、傾斜調整孔６０は、壁部１０の上下方向２分の１よりも上方に設けられていることが好ましく、海面９００近傍に設けられていることがより好ましく、海面９００より上方に設けられていることがさらに好ましい。
【００４５】
また、図３、４には、同一の高さ位置に複数の傾斜調整孔６０を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、高さ位置の異なる複数の傾斜調整孔６０を設けてもよい。より具体な例としては、図示省略するが、壁部１０における任意の高さ位置Ａにおいて周方向に複数の傾斜調整孔６０を設けるとともに、高さ位置Ａに対し相対的に低い位置である高さ位置Ｂにおいて周方向に複数の傾斜調整孔６０を設けてもよい。換言すると、傾斜調整孔６０は、壁部１０の上端部に設けられるとともに、これよりも下位（当該上端部と、壁部１０の下端との間の任意の位置）にさらに設けられてもよい。
このように、高さ位置の異なる傾斜調整孔６０を用いて傾斜調整することで、傾斜調整のために基礎杭９４０を押したり、あるいは引っ張ったりする力を分散させることができ、基礎杭９４０に対する負荷を軽減することができる。
【００４６】
傾斜調整具６２は、補助構造物２００の貫通孔２０の内部において基礎杭９４０が傾斜した場合に、その傾斜角度が小さくなるよう調整し、望ましくは、傾斜角度が０度となるよう調整するための部材である。傾斜調整具６２は、壁部１０の外側から傾斜調整孔６０を通じて基礎杭９４０に物理的に作用し得る部材である。ここで物理的な作用とは、傾斜した基礎杭９４０を、所定方向に押したり、引っ張ったりする力を付与することを意味する。
【００４７】
たとえば傾斜調整具６２として、図４（ａ）に示すとおり、雄ねじが切られた軸部と頭部を有するボルト６２ａを用いることができる。かかる場合には、傾斜調整孔６０には上記雄ねじに対応する雌ねじが切られる。
ボルト６２ａは、図４（ａ）に示すとおり、基礎杭９４０が傾く前から予め設置されていてもよい。望ましい角度で起立して設置された基礎杭９４０の周面に対し、予め設置された複数のボルト６２ａの軸部先端を当接させておくことで、基礎杭９４０の傾斜を防止することができる。そして基礎杭９４０が傾斜してしまった場合には、複数のボルト６２ａをそれぞれ締めたり緩めたりして、基礎杭９４０が望ましい角度になるように調整することができる。
【００４８】
また図示省略するが、平常時は、傾斜調整孔６０にボルト６２ａを設置せず、基礎杭９４０が傾斜してしまった場合に、１つまたは２つ以上の傾斜調整孔６０にボルト６２ａを挿入し、ボルト６２ａの先端でその基礎杭９４０を傾斜方向とは反対方向に押し戻すとよい。
【００４９】
傾斜調整具６２の異なる例として図４（ｂ）を示す。図４（ｂ）に示す傾斜調整具６２は、ワイヤ６２ｂである。ワイヤ６２ｂは、１つの傾斜調整孔６０から挿入され、基礎杭９４０の外周を周回し、他の傾斜調整孔６０から外部に導出されている。かかるワイヤ６２ｂの両端を引っ張ることで、基礎杭６４０の断面中心６３からワイヤ６２ｂの交点６４に向かう方向６５に基礎杭９４０を引っ張ることができる。一本または二本以上のワイヤ６２ｂを、予め上述のとおり配置しておき、基礎杭９４０が傾斜した際には、適当なワイヤ６２ｂの両端を引っ張ることで基礎杭９４０の角度を調整してもよいし、あるいは、基礎杭９４０の傾斜が確認された後に、ワイヤ６２ｂを適当な傾斜調整孔６０に挿入して、同様に基礎杭９４０の角度を調整してもよい。
【００５０】
尚、本実施形態では傾斜調整孔６０の実施態様として、上述する傾斜調整具６２を使用した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、壁部１０の任意の箇所に、ジャッキが出し入れ可能な程度の大きさの傾斜調整孔６０（図示省略）を形成してもよい。かかる傾斜調整孔６０は海面９００付近ではなく海中に存在してもよい。ジャッキ出し入れ可能な傾斜調整孔６０を複数設けておき、基礎杭９４０が傾斜した場合に、適宜選択された傾斜調整性孔６０から壁部１０と基礎杭９４０との間にジャッキを挿入し、基礎杭９４０をジャッキアップして傾斜を調整することもできる。ジャッキ出し入れ可能な傾斜調整孔６０の近傍に、第一実施形態において説明したジャッキ設置台６８（図２参照）を設けてもよい。
【００５１】
ワイヤ６２ｂの端部を引っ張る方法は特に限定されない。機械的に巻き取るように引っ張ってもよいし、適宜、図示省略する滑車を用いてワイヤ６２ｂを引っ張ってもよい。
【００５２】
ところで、図４（ｂ）では、ワイヤ６２ｂの両端部は、フリーな状態になっているが、予め図４（ｂ）のように設置されたワイヤ６２ｂの両端部を弛みがない状態で壁部１０の任意の箇所等に固定しておいてもよい。このように、基礎杭９４０に撒きつけられたワイヤ６２ｂを弛みがない状態で固定しておくことで、基礎杭９４０の振動吸収効果が発揮され得るとともに、基礎杭９４０の傾斜防止効果も発揮し得る。
尚、図４（ｂ）では、一本のワイヤ６２ｂを設置した態様を示しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図４（ｃ）のように、２本のワイヤ６２ｂを予め設置してもよい。これにより基礎杭９４０に対し、異なる方向（たとえば１８０度反対方向）にテンションをかけることで、基礎杭９４０の傾斜をさらに良好に防止することができるとともに、傾斜調整も容易になる。もちろん、傾斜調整孔６０を６つ設けて、基礎杭９４０に対し３方向にテンションをかけてもよい。
【００５３】
ところで、壁部１０は、一体形成された円筒体から構成されていてもよいし、いくつかのパーツを互いに固定して１つの円筒体をなしてもよい。例えば、図示省略するが、２以上の短い小円筒体を準備し、これらを上下方向に繋いで所望の長さの円筒体を構成することもできる。あるいは壁部１０は、図４（ａ）に示すように横断面半円の弧をなす長尺物を２以上用い、それらを組み合わせて横断面円形の円筒体を構成してもよい。具体的には、たとえば図４（ａ）では、横断面において２つに分割されたパーツを用いた態様を示している。横断面略半円の第一壁部１０ａと、同様に横断面略半円の第二壁部１０ｂとを断面円形となる向きで互いに対向させ、第一壁部１０ａの横断面の端部に設けられた第一突出部１２ａと、第二壁部１０ｂの横断面の端部に設けられた第二突出部１２ｂとを当接させ、第一突出部１２ａと第二突出部１２ｂとを連結する連結部材１４により互いに固定し、これによって円筒形の壁部１０を構成することもできる。
【００５４】
本実施形態にかかる補助構造物２００は、底面部３０を有し、側部４０を有しない。第一実施形態に示すように器状の錘収容部５０を有さない態様を本発明は包含する。
例えば本実施形態における底面部３０は、円筒体である壁部１０の下端から放射方向に延在する円盤状の部材である。錘８０を当該円盤状の底面部３０全体を覆うように載置することによって、十分に補助構造部２００を安定化させることができる。洋上風車の規模によって円盤の径は調整されるとよい。この点に関しては、第一実施形態における底面部３０も同様である。
【００５５】
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
たとえば、第一実施形態では作業スペース１１６を備える補助構造物１００を説明し、第二実施形態では、傾斜調整孔６０を備える補助構造物１００を説明したが、本発明は、作業スペース１１６および傾斜調整孔６０を両方備える態様を包含する。
第一実施形態において説明した錨９０は、錘収容部５０の側部４０に固定される態様に限定されず、たとえば壁部１０の外周の任意の位置に一端が固定されてもよい。
また本発明において、海面９００近傍または海面９００より上方に配置される壁部１０または作業スペース１１６は、補助構造物１００に貫通される基礎杭９４０を保護する保護構造ともなり得る。例えば、基礎杭９４０または洋上風車９３０のメンテナンスなどのために作業船または通船などが基礎杭９４０の周囲を行き交うことがあり、これらの船が基礎杭９４０に衝突して基礎杭９４０にダメージを与える事故が起こる場合がある。これに対し、本発明は、基礎杭９４０を覆う位置に壁部１０または作業スペース１１６に存在するため、船の衝突による衝撃は、これらによって吸収され得るので、基礎杭９４０は保護される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上に説明する本発明は、モノパイル基礎により支持される洋上風車の傾斜を防止し、また傾斜した場合であっても傾斜を調整可能とする。そのため本発明は、洋上風車の耐久性を大きく向上させ当該洋上風車の寿命を延ばすことに大きく貢献し、ひいては洋上風車の実用化に貢献する。
また、本発明を用いることによりモノパイル基礎の支持力を実質的に向上させることができる。そのため、堆積層が浅い海域においてもモノパイル基礎を用いた洋上風車の実施が可能となる。したがって本発明は、洋上風車の汎用性を高めることにも貢献する。
さらに、本発明の補助構造物には錘を載置するための底面部を有する。底面部に石などの錘が山積みされることで、新たな漁礁が形成される。そのため、本発明は、洋上風車によるクリーンエネルギーの生成に貢献するのみならず、漁業の反映にも寄与するものであり、産業上の利用性が非常に高い。
【００５７】
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）基礎杭と上記基礎杭に連続して上方に伸長するタワー部とを備える洋上風車用モノパイル基礎を補助する洋上風車用モノパイル基礎補助構造物であって、
上記基礎杭の周面に沿って配置可能な壁部と、
上記壁部に区画され上記基礎杭を貫通可能な貫通孔と、
上記壁部の下端部から外方向に延在する底面部と、
を備えることを特徴とする洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
（２）上記底面部の外縁部から上方に起立する側部を有し、
上記底面部および上記側部により構成された上部開口の錘収容部を備える上記（１）に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造。
（３）上記壁部が上下方向に連続する円筒体であり、
上記円筒体の内径が、上記基礎杭の外径よりも大きい上記（１）または（２）に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
（４）上記壁部の厚み方向に貫通し傾斜調整具を挿入するための傾斜調整用孔が、当該壁部の上端部において複数設けられている上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
（５）上記底面部の下面から下方向に向かって伸長するスパイクが設けられている上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の洋上風車用モノパイル基礎補助構造物を備える補助構造であって、
上記貫通孔に上記基礎杭が貫通した状態で、上記洋上風車用モノパイル基礎補助構造物が海底に設置され、
当該補助構造物の壁部の下端部から外方向に延出する底面部上に錘が載置されていることを特徴とする洋上風車用モノパイル基礎補助構造。
【符号の説明】
【００５８】
１０・・・壁部
１０ａ・・・第一壁部
１０ｂ・・・第二壁部
１２ａ・・・第一突出部
１２ｂ・・・第二突出部
１４・・・連結部材
２０・・・貫通孔
２２・・・内径
３０・・・底面部
４０・・・側部
５０・・・錘収容部
６０・・・傾斜調整孔
６２・・・傾斜調整具
６２ａ・・・ボルト
６２ｂ・・・ワイヤ
６３・・・断面中心
６４・・・交点
６５・・・方向
６６・・・支え部材
６８・・・ジャッキ設置台
７０・・・スパイク
８０・・・錘
９０・・・錨
１００、２００・・・洋上風車用モノパイル基礎補助構造物
１２０、２２０・・・洋上風車用モノパイル基礎補助構造
１１２・・・床部
１１４・・・側壁
１１６・・・作業スペース
１１８・・・距離
９００・・・海面
９１０・・・堆積層
９１２・・・隙間
９２０・・・岩盤
９３０・・・洋上風車
９３２・・・タワー部
９３４・・・ヘッド
９３６・・・ブレード
９４０・・・基礎杭
９４２・・・外径
９５０・・・充填物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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