(57)【要約】【課題】緊張係留浮体において、緊張係留索及び緊張係留浮体の構造物を大型化させることなく、暴風時の厳しい海象条件下においても、波浪、風、潮流等による外力及び外力による転倒モーメントによって、緊張係留索の張力が完全に失われるスラック現象の発生を防止して、このスラック現象による緊張係留索の損傷を回避できる緊張係留索の張力調整方法及び緊張係留浮体を提供する。【解決手段】浮体１２を複数本の緊張係留索１３で水底２に設置されたアンカー１４に係留すると共に、前記緊張係留索１３に張力を作用させて位置固定した緊張係留浮体１の設置後の緊張係留索１３の張力調整方法において、前記緊張係留索１３の前記浮体１２側の係留部１２ｃにおける浮力を増減することにより、前記緊張係留索１３の張力を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体を複数本の緊張係留索で水底に設置されたアンカーに係留すると共に、前記緊張係留索に張力を作用させて位置固定した緊張係留浮体の設置後の緊張係留索の張力調整方法において、前記緊張係留索の前記浮体側の係留部における浮力を増減することにより、前記緊張係留索の張力を調整することを特徴とする緊張係留索の張力調整方法。
【請求項２】
前記係留部における浮力の増減を、気体を出入することにより収縮と膨張を行う気体膨脹式袋の水中での膨張度合いによって行うことを特徴とする請求項１に記載の緊緊張係留索の張力調整方法。
【請求項３】
前記係留部における浮力の増減を、浮力体を水中に出入することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の緊張係留索の張力調整方法。
【請求項４】
前記係留部における浮力の増減を、上下方向に移動可能な浮力体の水没の程度を変化することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の緊張係留索の張力調整方法。
【請求項５】
浮体を複数本の緊張係留索で水底に設置されたアンカーに係留すると共に、前記緊張係留索に張力を作用させて位置固定した緊張係留浮体において、該緊張係留浮体の設置後に前記緊張係留索の張力を調整するために、前記緊張係留索の前記浮体側の係留部における浮力を増減する浮力増減装置を備えたことを特徴とする緊張係留浮体。
【請求項６】
前記浮力増減装置を、気体の出入により収縮と膨張をする気体膨脹式袋、浮力体を水中に出入する浮力体出入装置、浮力体を移動して浮力体の没水容積を変化させる浮力体移動装置のうちのいずれか一つ又は幾つかの組み合わせで構成することを特徴とする請求項５に記載の緊張係留浮体。
【請求項７】
前記浮力増減装置による浮力の増減を、前記緊張係留索の張力の検出値に基づいて行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の緊張係留浮体。
【請求項８】
前記浮力増減装置による浮力の増減を、該緊張係留浮体が遭遇している波と風の検出値、又は、該緊張係留浮体が遭遇すると予想される波と風の予測値に基づいて行うことを特徴とする請求項５、６、又は７に記載の緊張係留浮体。
【請求項９】
前記浮体が風力発電装置を直接又は間接に支持することを特徴とする請求項５、６、７、又は８に記載の緊張係留浮体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置等の台座として使用される緊張係留浮体（ＴＬＰ：テンションレグプラットホーム）における緊張係留索（テンドン）の張力を簡便かつ容易に調整できる緊張係留索の張力調整方法及び緊張係留浮体に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電に関して海岸の大陸棚に緊張係留浮体を設けて、この浮体で風力発電装置の台座（プラットホーム）を支持する提案がなされ始めている。図１に示すように、この風力発電装置の台座１１を支持する浮体１２は、この浮体１２に取り付けられた１本又は複数本のテンドンと呼ばれる緊張係留索１３で海底や湖底や川底等の水底２に設けられたアンカー１４に係留されている。
【０００３】
風力発電装置に限らず、一般的に、緊張係留浮体１の設置は、浮体１２のバラストタンクにバラスト水を注入したり、バラストを積んで、浮体１２の浮力を設置状態の時よりも小さくしたりして沈めた状態で、予め設定水域に設置されたアンカー１４の上に移動する。移動後、緊張係留索１３の下端をアンカー１４に結合し、緊張係留索１３の上端を浮体１２の係留部１２ｃに結合する。結合後、上部構造物１１とこれを支持する浮体１２の傾斜に注意しながら、バラスト水を排出したり、バラストを取り除いたりして、浮体１２の浮力を予め設定された浮力とし、上部構造物１１の傾斜と各々の緊張係留索１３の張力を、緊張係留索１３の長さを変更して調整する。この設置では、緊張係留浮体１が波浪中においても上下動揺や回転運動をしないように、また、横移動可能な範囲も許容範囲に入るように、緊張係留索１３に予め設定した初期張力を付与して係留する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
この初期張力の和は浮力と重量の差となるが、想定される海象条件下では各々の緊張係留索１３の張力がスラック状態になることがないように、浮力と緊張係留索１３の長さを調整して設定される。このスラック現象とは、緊張係留索の張力が緩んで完全に張力が失われる現象であり、このスラック現象が生じると、この緊張係留索の緩みが無くなって再度張力が発生する時に衝撃的な荷重が発生するので、緊張係留索が損傷してしまう可能性が生じる。
【０００５】
そのため、暴風時などの操業時に想定される最も厳しい海象条件においても、波浪、風、潮流等の外力及び外力によって生じる転倒モーメントにより、いずれの緊張係留索の張力も完全に失われないように十分な張力を初期張力として確保する必要がある。これに対応するために、従来技術においては、緊張係留浮体の水面下の没水容積を増大させ、緊張係留浮体に加わる静的浮力を増加させることにより、初期張力を増加させている。また、緊張係留索の位置と構造物中心との水平距離を長く確保して、モーメントレバーを大きくして、外力によって生じる転倒モーメントによる張力変動を小さくすることも行われている。
【０００６】
しかしながら、初期張力を最も厳しい海象条件に合わせて設定すると、初期張力の増加に伴って、実際に発生する最大張力も増加するため、緊張係留索の強度を増加する必要が生じる。また、それと共に、浮力増加のために、緊張係留浮体の容積を大きくする必要が生じ、緊張係留浮体が大型化する。また、モーメントレバーを大きくすると、浮体を幅広に形成したり、主たる浮体から伸びる水面下ポンツーン（水平桁）を長く形成したりする必要が生じる。そのため、材料、建造、輸送及び設置のためのコストが増加してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開平４−１９７８８７号公報
【特許文献２】特表２００６−５０７９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、緊張係留浮体において、緊張係留索及び緊張係留浮体の構造物を大型化させることなく、暴風時の厳しい海象条件下においても、波浪、風、潮流等による外力及び外力による転倒モーメントによって、緊張係留索の張力が完全に失われるスラック現象の発生を防止して、このスラック現象による緊張係留索の損傷を回避できる緊張係留索の張力調整方法及び緊張係留浮体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の緊張係留索の張力調整方法は、浮体を複数本の緊張係留索で水底に設置されたアンカーに係留すると共に、前記緊張係留索に張力を作用させて位置固定した緊張係留浮体の設置後の緊張係留索の張力調整方法において、前記緊張係留索の前記浮体側の係留部における浮力を増減することにより、前記緊張係留索の張力を調整する。
【０００９】
この方法によれば、浮力の調整により増加した浮力分を、張力減少を引き起こす方向の外力のモーメントを打ち消すように作用させることができると共に、係留部の浮力の増加により緊張係留索の張力を増加させて、この緊張係留索におけるスラック現象の発生を防止できる。
【００１０】
これにより、厳しい海象条件の水域に緊張係留浮体を設置する場合においても、緊張係留索の強度の増加及び緊張係留浮体の構造物の大型化の必要がなくなり、材料、建造、輸送及び設置のコストの増加を抑制できる。更に、船舶の衝突等で緊張係留浮体の構造物が損傷し、浸水が生じたような場合にも、浮力を増加することで、緊張係留浮体の構造物本体の損傷に伴うスラック現象の発生を防止できる。
【００１１】
なお、通常は、緊張係留索の全体に対して同じ浮力の増減を行うが、予め予測により、あるいは計測により緊張係留索によって必要とされる浮力が異なることが分かっている場合等では、それぞれの緊張係留索に関係する浮力の増分の大きさを変化させる。
【００１２】
上記の緊張係留索の張力調整方法において、前記係留部における浮力の増減を、気体を出入することにより収縮と膨張を行う気体膨脹式袋の水中での膨張度合いによって行う。
【００１３】
この方法によれば、緊張係留索の上端近傍や緊張係留索の係留部の近傍の水面下の構造物に気体膨脹式袋を設置して、コンプレッサーや圧縮気体タンクやボンベ等の加圧気体供給装置から配管を経由して、圧縮空気や窒素ガス等を気体膨脹式袋に入れることにより、気体膨張式袋を水面下で膨張させて、浮力を発生させる。また、気体膨脹袋から気体を出して浮力を減少又は喪失させる。この場合は、動力源として圧縮気体や液化気体等も使用することができる。そのため、停電時でも使用することができる。また、既存の緊張係留浮体にも取り付けやすい。
【００１４】
この気体膨脹式袋は、通常時は収縮した状態にして置き、暴風時等の緊張係留索の張力が減少して消失する可能性がある場合に膨張させて浮力を発生させる。そして、暴風時が過ぎて、通常時に戻った場合には、収縮した状態に戻す。
【００１５】
あるいは、上記の緊張係留索の張力調整方法において、前記係留部における浮力の増減を、浮力体を水中に出入することによって行う。この浮力体の水中への出入は、例えば、シリンダからピストンを水中に出入することで容易に行うことができる。このピストンは電気式でも油圧式でも空気式でもよい。浮力体の出入量、例えば、ピストンの伸縮量によって浮力を調整する場合は、動力源として多様なものを使用することができる。
【００１６】
あるいは、上記の緊張係留索の張力調整方法において、前記係留部における浮力の増減を、上下方向に移動可能な浮力体の水没の程度を変化することによって行う。この方法では、浮力体自体の形状や容積は変化しないが、浮力体をレール等の案内ガイドに沿って、その上下方向の位置を移動することにより、没水容積を変化させて浮力を変化させる。この移動のための動力源としては、ピストン方式と同様に多様なものを使用することができる。張力が増加する状況においては、水没の程度を浮力を減じる方向に調整することにより、スラック状態のみならず、最大張力の増加の頻度を著しく減少させることができる。
【００１７】
そして、上記の目的を達成するための緊張係留浮体は、浮体を複数本の緊張係留索で水底に設置されたアンカーに係留すると共に、前記緊張係留索に張力を作用させて位置固定した緊張係留浮体において、該緊張係留浮体の設置後に前記緊張係留索の張力を調整するために、前記緊張係留索の前記浮体側の係留部における浮力を増減する浮力増減装置を備えて構成される。
【００１８】
この構成によれば、浮力増減装置による浮力の調整により増加した浮力分で、張力減少を引き起こす方向の外力のモーメントを打ち消すように作用させることができ、それと共に、係留部の浮力の増加により緊張係留索の張力を増加させて、この緊張係留索におけるスラック現象の発生を防止できる。
【００１９】
また、上記の緊張係留浮体において、前記浮力増減装置を、気体の出入により収縮と膨張をする気体膨脹式袋、浮力体を水中に出入する浮力体出入装置、浮力体を移動して浮力体の没水容積を変化させる浮力体移動装置のうちのいずれか一つ又は幾つかの組み合わせで構成する。これらの構成によれば、比較的簡単な装置で、浮力を増減できる。また、これらの装置は、既存の設置後の緊張係留浮体にも、後から取り付け易い。
【００２０】
また、上記の緊張係留浮体において、前記浮力増減装置による浮力の増減を、前記緊張係留索の張力の検出値に基づいて行うように構成される。この構成によれば、緊張係留索に配設されたロードセル（荷重計）等による緊張係留索の張力の検出値に基づいて浮力を調整するので、きめ細かく緊張係留索の最小張力がゼロにならないように緊張係留索の張力を調整できる。張力が増加する状況においては、水没の程度を浮力を減じる方向に調整することにより、スラック状態のみならず、最大張力の増加の頻度を著しく減少させることができる。但し、浮力増減装置の応答性によっては、浮力の増減に関して時間遅れが生じるので、緊張係留索の張力の検出値を基にした浮力の増減制御は複雑化し易い。
【００２１】
また、上記の緊張係留浮体において、前記浮力増減装置による浮力の増減を、該緊張係留浮体が遭遇している波と風の検出値、又は、該緊張係留浮体が遭遇すると予想される波と風の予測値に基づいて行うように構成する。この構成によれば、波と風の検出値又は予測値によって、浮力の増減を制御するので、比較的や単純な制御になる。
【００２２】
前記浮体が風力発電装置を直接又は間接に支持する場合には、風力発電装置では、風による荷重が大きい上に、風荷重の中心が水面から高くなるので転倒モーメントが大きくなり易く、緊張係留索にスラック現象が発生し易くなるので、本発明の効果がより大きくなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の緊張係留索の張力調整方法及び緊張係留浮体によれば、緊張係留浮体において、緊張係留索（テンドン）の強度の増加及び緊張係留浮体の構造物の大型化を行うことなく、暴風時の厳しい海象条件下においても、波浪、風、潮流等による外力及び外力による転倒モーメントによって、緊張係留索の張力が完全に失われるスラック現象が発生するのを防止して、このスラック現象による緊張係留索の損傷を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係る緊張係留索の張力調整方法及び緊張係留浮体の実施の形態について説明する。ここでは、特に浮体が支持する上部構造物に搭載する風力発電装置やその他のプラント等に関しては省略して、一般的な緊張係留浮体を例にして説明する。本発明は、この上部構造物に、風力発電装置、油井掘削装置その他のプラントや計測装置等を搭載する緊張係留浮体に適用できる。
【００２５】
図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の緊張係留浮体（テンションレグプラットホーム）１は、風力発電システム等（図示しない）を搭載した上部構造物１１と、この上部構造物１１を支持するための浮体（フローティング）１２と、この浮体１２を係留するためのテンドンと呼ばれる緊張係留索１３と、この緊張係留索１３を海底や湖底や河底などの水底２に固定するためのアンカー１４とを備えて構成される。
【００２６】
浮体１２は、台座となる上部構造物１１の重量を浮力で支持して、水上の予め設定した高さに維持するものであり、図１では、上部構造物１１を支持するための円柱や多角柱で形成される筒状体１２ａと、その下側の水平方向に向けた柱状体を四角に組んだ下部浮体１２ｂとからなる。この筒状体１２ａと下部浮体１２ｂは中空構造とし、浮力を生じるように構成される。この筒状体１２ａはその上部の一部が水面３の上に突出し、上部構造物１１を支持している。これらの浮体１２は、鋼やプレストレスコンクリート（ＰＣ）等で形成される。
【００２７】
また、下部浮体１２ｂの４隅の係留部１２ｃに緊張係留索１３の上端部が固定される。この下部浮体１２ｂの先端側の係留部１２ｃが、下部浮体１２ｂの中心から離れることにより、上部構造１１の傾斜に関するモーメントレバーが大きくなるので、浮体１２と上部構造物１１に作用する転倒モーメントによって生じる緊張係留索１３の張力変動が少なくなる。
【００２８】
緊張係留索１３は、鋼製の鎖（チェーン）やケーブル等で形成され、常時張力（テンション）が加わっている状態にして、その下端部をアンカー１４に係留されて設置され、浮体１２の浮力に抗して、浮体１２を水中に引き込んでいる。
【００２９】
アンカー１４はコンクリート等で形成される錘であり、水底２に沈められ自重により固定される重力式アンカーが使用される。なお、杭により水底２の地盤に固定されるアンカーを使用してもよい。このアンカー１４は緊張係留索１３を介して浮体１２を予め設定された位置に係留するためのものであり、緊張係留索１３の下端部が固定される。
【００３０】
この緊張係留浮体１の大きさは、例えば、図２に示すような風力発電装置１０を搭載して、大陸棚の水深１００ｍから２００ｍ程度の所に設置される場合には、風車１０ａの回転直径が８０ｍ程度で、風車１０ａの回転軸１０ｂは水面３の上方７５ｍ程度となり、上部構造物１１の大きさは２５ｍ×２５ｍで深さ２ｍ程度であり、浮体１２の筒状体１２ａの直径は５ｍ程度で高さは２０ｍ程度であり、下部浮体１２ｂの大きさは外側が２５ｍ×２５ｍで内側が２０ｍ×２０ｍで、深さが２ｍ程度である。
【００３１】
この緊張係留浮体１の設置は、浮体１２のバラストタンクにバラスト水を注入したり、バラストを積んで、浮体１２を設置状態の時よりも、浮体１２の浮力を小さくしたりして沈めた状態で、予め設定水域に設置されたアンカー１４の上に移動する。移動後、緊張係留索１３の下端をアンカー１４に結合し、上端を浮体１２の下部浮体１２ｂの係留部１２ｃに結合する。結合後、上部構造物１１とこれを支持する浮体１２の傾斜に注意しながら、バラスト水を排出したり、バラストを取り除いたりして、浮体１２の浮力を予め設定された浮力とし、上部構造物１１の傾斜と各々の緊張係留索１３の張力を、緊張係留索１３の長さを変更して調整する。
【００３２】
この設置では、緊張係留浮体１は波浪中においても上下動揺や回転運動をしないように緊張係留索１３に予め設定した初期張力を付与して係留する。この初期張力は浮力Ｆと重量Ｗの差となるが、緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４は予め設定された張力になるように、浮力と緊張係留索１３の長さを調整して設定される。また、横移動可能な範囲も許容範囲に入るように初期張力は設定される。
【００３３】
そして、本発明では、緊張係留浮体１の設置後に緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４を調整するために、図１に示すような緊張係留索１３の浮体１２側の係留部１２ｃにおける浮力を増減する浮力増減装置１５を備えて構成される。
【００３４】
この浮力増減装置１５は、緊張係留索１３の係留部１２ｃの近傍の水面３より下の構造物となる筒状体１２ａの水面下部分に取り付けた気体膨脹式袋１５ａと、この気体膨脹式袋１５ａに配管１５ｂを経由して圧縮空気を入れたり出したりする加圧気体供給装置１５ｃとで構成する。
【００３５】
この気体膨脹式袋１５ａはゴム製等の波浪に耐え得る丈夫な袋状のもので形成され、気体が挿入された状態では膨張して浮力を発生し、気体が抜かれた状態では収縮して浮力を発生しないもので形成される。
【００３６】
配管１５ｂは加圧気体供給装置１５ｃと気体膨脹式袋１５ａとを接続するもので、途中に加圧気体の供給を制御するための開閉弁や圧力計等（図示しない）を設けて、各気体膨脹式袋１５ａの個々、又は、各係留部１２ｃに関係する一群の気体膨脹式袋１５ａを選択して、圧縮空気や窒素ガス等の加圧気体を供給できるように構成する。また、気体膨脹式袋１５ａに過大な圧力が作用しないように予め設定した圧力で大気中に開放する逃し弁（図示しない）と、気圧膨張式袋１５ａ内の加圧気体を出すための配管と大気開放用の空気排出用弁を設ける。なお、気圧膨張式袋１５ａ内の加圧気体を出す時は、水圧が気圧膨張式袋１５ａに加わっているので、大気開放にすれば、加圧気体が放出され、気体膨脹式袋１５ａは収縮する。
【００３７】
この加圧気体供給装置１５ｃは、コンプレッサーや圧縮気体タンクやボンベ等で形成することができる。圧縮気体タンクやボンベ等を加圧気体の供給源とし、弁をこの加圧気体で操作可能に構成すると、停電等の非常時でも弁操作を行って気体膨脹式袋１５ａに加圧気体を供給して膨張させることができるようになる。
【００３８】
この構成によれば、緊張係留索１３の係留部１２ｃの浮力を変化させる気体膨脹式袋１５ａに、配管１５ｂを経由して、加圧気体供給装置１５ｃから加圧気体を供給することにより、気体膨張式袋１５ａを水面下で膨張させて、浮力を発生させる。また、気体膨脹式袋１５ａから気体を出して浮力を減少又は喪失させる。この場合は、動力源として圧縮気体や液化気体等も使用することができる。そのため、停電時でも使用することができる。また、既存の緊張係留浮体にも取り付けやすい。
【００３９】
この浮力増減装置１５の制御は、緊張係留索１３に配設されたロードセル（図示しない）等による緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４の検出値に基づいて行う。この制御の構成によれば、きめ細かく緊張係留索１３の最小張力がゼロにならないように、緊張係留索１３の張力を調整できるので、スラック現象のみならず、張力が増加する際の最大張力の不要な増加の頻度を少なくすることができるようになる。
【００４０】
例えば、常時ロードセルの検出値により緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４をモニタリングして、張力Ｔ１〜Ｔ４のいずれかがゼロに近くなると推定される場合に、自動的に、その緊張係留索１３の係留部１２ｃの近傍の気体膨脹式袋１５ａに加圧気体を供給してその浮力を増加させるように制御する。
【００４１】
更には、気体膨脹式袋１５ａ内の加圧気体量を調整できるように弁構成を行い、緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４の時々刻々の変化に応じて、気体膨脹式袋１５ａ内の加圧気体量を調整し、海象及び気象等の外的条件が変化しても、緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４のいずれも各緊張係留索１３の最大許容張力を超過しないように構成する。
【００４２】
また、この制御の場合には、緊張係留浮体１の構造物の一部が損傷し、一部区画に浸水が生じ、緊張係留索１３の張力が減少するような場合に対して、張力減少が生じた係留索１３の係留部１２ｃの近傍の気体膨脹式袋１５ａを膨張させて、緊張係留索１５ａの張力を増加させることもできる。
【００４３】
また、上記のような波の周期に基づくような短期的な張力変動に対して行ってもよいが、波の周期に対応させるとなると浮力増減装置１５の制御の時間遅れが問題となり、制御が難しくなる。そのため、波の周期ではなく、暴風等のスラック現象の発生を警戒すべき時間単位で、即ち、例えば、１時間〜２４時間の範囲内の予め設定した時間単位で、浮力を増減するような制御を行ってもよい。
【００４４】
この場合は、この浮力増減装置１５の制御は、上部構造物１１に風向風力計、波高計、潮位計、潮流計等の波浪、風、潮流を計測する計測機器を設けて、これらの計測機器で検出された波と風の検出値、即ち、緊張係留浮体１が遭遇している波と風の検出値に基づいて行う。この制御の構成によれば、波と風の検出値によって、浮力の増減を制御するので、比較的や単純な制御になる。
【００４５】
例えば、常時風波をモニタリングして、緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４のいずれかがゼロに近くなる海象及び気象条件（外的条件）となるか、なったと推定される場合に、その張力がゼロ近傍になると推定される緊張係留索１３の係留部１２ｃの近傍の気体膨脹式袋１５ａに加圧気体を供給してその浮力を増加させるように制御する。
【００４６】
あるいは、海象・気象データの提供者から得られる海象・気象予測のデータに基づいて、即ち、緊張係留浮体１が遭遇すると予想される波浪と風の予測値に基づいて、浮力増減装置１５による浮力の増減を行う。この構成によれば、波浪と風の予測値によって、浮力の増減を制御するので、比較的や単純な制御になる。
【００４７】
また、この浮力増減装置１５の張力調整機能を用いて、季節的な風と潮流の向きや大きさの変化によって生じる長期的な張力変動に対して浮力を調整したりしてもよい。このような張力変動は波周期よりも長い期間における張力の平均値などから容易に検出することができる。
【００４８】
上記の説明では、浮力増減装置１５として、気体膨脹式袋１５ａを用いた構成を例にして説明したが、浮力増減装置１５は、浮力を増減できるものであれば良く、ピストン等の浮力体を水中に出入する浮力体出入装置、又は、水中に浮力体を移動して浮力体の没水容積を変化させる浮力体移動装置で構成することもできる。
【００４９】
また、浮体１２が支持する上部構造物１１に風力発電装置を搭載する場合には、風力発電装置では、風による荷重が大きい上に、風荷重の中心が水面から高くなるので転倒モーメントが大きくなり易く、緊張係留索１３にスラック現象が発生し易いので、浮力増減装置１５による浮力増減効果がより大きくなる。
【００５０】
係留部１２ｃにおける浮力の増減を、シリンダからピストンを水中に出し入れすることによって行う場合には、ピストンを電気式、油圧式、空気式等で簡単に移動させることができ、水密状態のピストンを水中に出し入れすることにより、この出し入れされるピストンが浮力体となるため、その出し入れ量、即ち、ピストンの伸縮量によって浮力を調整することができる。この場合は、動力源として多様なものを使用することができる。
【００５１】
また、係留部１２ｃにおける浮力の増減を、上下方向に移動可能な浮力体を水中に没水させて没水容積を変化させることによって行う場合は、自体の形状は変化しない浮力体をレール等の案内ガイドに沿って、上下方向に移動することにより没水容積を変化させて浮力を変化させる。この移動のための動力源としては、ピストン方式と同様に多様なものを使用することができる。
【００５２】
次に、この浮力増減による張力の調整について説明する。ここでは、説明を簡単化するために、図３に示すように、緊張係留索１３が２本の場合について説明する。なお、ここでは、分かり易くするために、傾斜による浮体１２の局所的な浮き沈みによる局所的な浮力の変化や、浮体１２の水平方向の移動（水平オフセット）による緊張係留索１３の傾斜等は無視している。
【００５３】
図３の２つの緊張係留索１３を持つ場合において、浮体１２と上部構造物１１の構造物本体に加わる力（定常外力、浮力、自重、張力）の釣り合いと、これらによるのモーメントの釣り合いについて考える。ここで、浮力をＦｖ、自重をＷ、水平外力をＦｗ、水平外力Ｆｗによる転倒モーメント（原点Ｏ回り）をＭｗ、緊張係留索１３の張力をＴ１、Ｔ２、係留部１２ｃの距離を２Ｌとする。
【００５４】
初期張力Ｔ０はＴ０＝（Ｆｖ―Ｗ）／２となり、また、鉛直方向の力の釣り合いから、Ｆｖ−Ｗ−Ｔ１−Ｔ２＝０、また、モーメントの釣り合いから、Ｍｗ−Ｌ×Ｔ１＋Ｌ×Ｔ２＝０となる。従って、Ｔ１＝Ｍｗ／（２Ｌ）＋（Ｆｖ−Ｗ）／２＝Ｍｗ／（２Ｌ）＋Ｔ０、また、Ｔ２＝−Ｍｗ／（２Ｌ）＋（Ｆｖ−Ｗ）／２＝−Ｍｗ／（２Ｌ）＋Ｔ０となる。
【００５５】
この結果から分かるように、外力モーメントＭｗにより、水平外力Ｆｗの作用方向、即ち、風下側における緊張係留索１３の張力Ｔ２において、Ｍｗ／（２Ｌ）分だけ、張力Ｔ２が減少する。そのため、Ｔ２＝−Ｍｗ／（２Ｌ）＋Ｔ０＜０となると、張力損失であるスラック現象が発生することになる。
【００５６】
この場合に、張力Ｔ２を発生している緊張係留索１３の係留部１２ｃにおいて浮力をΔＶだけ増加すると、鉛直方向の力の釣り合いから、Ｆｖ−Ｗ＋ΔＶ−Ｔ１−Ｔ２＝０、また、モーメントの釣り合いから、Ｍｗ−Ｌ×ΔＶ−Ｌ×Ｔ１＋Ｌ×Ｔ２＝０となる。従って、Ｔ１＝Ｍｗ／（２Ｌ）＋Ｔ０、また、Ｔ２＝−Ｍｗ／（２Ｌ）＋ΔＶ＋Ｔ０となる。この計算結果から、浮力ΔＶが張力Ｔ２の増加分となり、スラック現象の発生防止に寄与することが分かる。
【００５７】
上記の実施の形態の緊張係留索の張力調整方法及び緊張係留浮体１によれば、風力発電装置等の設備を緊張係留された浮体１で支持される台座となる上部構造物１１上に設けた緊張係留浮体１において、緊張係留索（テンドン）１３及び緊張係留浮体１の構造物の寸法を増加させることなく、暴風時の厳しい海象条件下においても、波浪、風、潮流等による外力及び外力による転倒モーメントによって、緊張係留索１３の張力が完全に失われるスラック現象の発生を防止して、このスラック現象による緊張係留索１３の損傷を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態における緊張係留浮体の構成を示す図である。
【図２】風力発電装置を搭載した緊張係留浮体の一例を示す図である。
【図３】緊張係留浮体における係留部における浮力の増加と緊張係留索の張力の増加の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  緊張係留浮体
２  水底
３  水面
１０  風力発電装置
１０ａ  風車
１０ｂ  風車の回転軸
１１  上部構造物
１２  浮体
１２ａ  筒状体
１２ｂ  下部浮体
１２ｃ  係留部
１３  緊張係留索
１４  アンカー
１５  浮力増減装置
１５ａ  気体膨張式袋
１５ｂ  配管
１５ｃ  加圧気体供給装置
Ｆｖ  浮力
Ｆｗ  水平外力
Ｌ  緊張係留索の間隔の半分
Ｍｗ  水平外力による転倒モーメント
Ｔ０  緊張係留索１本分の初期張力
Ｔ１〜Ｔ４  緊張係留索の張力
Ｗ  重量
ΔＶ  浮力増加分
【図１】
2010030379.tif 000003
【図２】
2010030379.tif 000004
【図３】
2010030379.tif 000005