(57)【要約】浮体に作用する漂流力や回転モーメントに対して安定して浮体を係留することができる浮体式風力発電装置を提供することを目的とする、風力発電機１０と、主風向Ｗの風上側に位置し、風力発電機が設置された第１のコラム２２ａと、第１のコラムより主風向Ｗの風下側に位置した第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃと、第１のコラムおよび第２のコラム間、並びに、第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する２つのロワーハル２４と、を含む浮体２０と、浮体とアンカー３２とを接続する複数の係留索３４と、を備えた浮体式風力発電装置１であって、複数の係留索のうちの少なくとも２つは第１のコラムに接続され、少なくとも１つずつは第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続され、複数の係留索の夫々は、平面視において互いに交差しないように浮体から放射状に延在して配置されている。
2013084545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機と、
主風向の風上側に位置し、前記風力発電機が設置された第１のコラムと、該第１のコラムより主風向の風下側に位置した第２のコラムおよび第３のコラムと、前記第１のコラムおよび第２のコラム間、並びに、前記第１のコラムおよび第３のコラム間をそれぞれ接続する２つのロワーハルと、を含んで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとをカテナリ状に接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置であって、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つは前記第１のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第２のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第３のコラムに接続されるとともに、
前記複数の係留索の夫々は、平面視において互いに交差しないように前記浮体から放射状に延在して配置されていることを特徴とする浮体式風力発電装置。
【請求項２】
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含むことを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項３】
前記第２のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第２のコラム間を接続する第１のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在し、
前記第３のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在していることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項４】
前記第２のコラムおよび前記第３のコラムには、それぞれ複数の係留索が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項５】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの夫々の側面には、接続される係留索を該コラムの側面に沿って鉛直方向に案内するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項６】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの夫々の側面には、前記ガイド部より上方に設けられ、前記ガイド部によって案内された係留索が下方に落下するのを防止するストッパを備え、
前記ストッパは、
前記コラムの側面から張り出すように設けられ、前記係留索が挿通可能な孔部が上方に向かって次第に開口が大きくなるように形成された張り出し部材と、
前記孔部に係留索が挿通された状態で前記孔部に上方から嵌め込み可能な楔部材と、を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項７】
前記ガイド部は、前記コラムの側面との間で前記係留索を挟むように配置されるフェアリードであることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項８】
前記係留索は、複数の環状材が繋げられた鎖形状をなし、
前記フェアリードは、
前記コラムの側面から張り出すように設けられた一対の支持部材と、
前記一対の支持部材の間に回転可能に支持され、該回転体の外周上に回転方向に沿って前記環状材の長さに対応するピッチで複数の凸部が形成されている回転体と、を含み、
前記回転体の凸部には前記環状材が介挿可能なスリットが設けられ、該スリットに        前記環状材が介挿されることにより、前記係留索が前記コラムの側面に沿って鉛直方向に案内されることを特徴とする請求項７に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項９】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの上面には、前記係留索を該上面に押し付けて固定する押付部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１０】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの内部には、該コラムの上面に開口を有する前記係留索を収納するための収納スペースが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１１】
前記浮体の内部には、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１２】
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームは各々がバラスト水を注入および排出可能に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１３】
前記コラムに接続される側の係留索の端部にはロープが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１４】
風力発電機と、
前記風力発電機が設置された第１のコラムが２つのロワーハルを介して第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続されることで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとを接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置の係留方法であって、
前記第１のコラムを主風向の風上側に、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムを前記第１のコラムより主風向の風下側に位置するように前記浮体を配向し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つを前記第１のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第２のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第３のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索を互いに交差しないように放射状に配置することを特徴とする浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１５】
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在するように接続される回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含むことを特徴とする請求項１４に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１６】
前記第２のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第２のコラム間を接続する第１のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続され、
前記第３のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続されることを特徴とする請求項１５に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１７】
前記第２のコラムおよび前記第３のコラムに、それぞれ複数の係留索を接続することを特徴とする請求項１６に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１８】
前記浮体に前記複数の係留索を接続する前に、
前記浮体とは別の船舶によって、前記複数の係留索に夫々接続された複数のアンカーを水底の所定位置に沈降させる沈降工程と、前記複数の係留索をそれぞれ牽引することにより、前記沈降させたアンカーを水底に固定する牽引工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１９】
前記牽引工程において、前記複数の係留索を互いに連結し、該連結した複数の係留索をまとめて牽引することで、前記沈降させた複数のアンカーをまとめて水底に固定することを特徴とする請求項１８に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項２０】
前記牽引工程において、前記係留索を牽引する動力源の出力トルク、又は、前記牽引されている係留索の張力に基づいて、前記係留索の把駐力を測定することを特徴とする請求項１８に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水面に浮かぶ浮体と風力発電機とを備え、係留索によって海上等に係留される浮体式風力発電装置および該浮体式風力発電装置の係留方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海上等に風力発電装置を設置する場合、一般に水深が浅い領域では、水底に基礎を設置し、その上に風力発電機を設置する着底式の風力発電装置が採用される。しかしながら、水深が深い領域では、かかる着底式の風力発電装置は不経済となるため、浮体式の風力発電装置が採用される。【０００３】
かかる浮体式風力発電装置は、水面に浮かぶ浮体と、該浮体に設置された風力発電機とを備えている。そして、例えば特許文献１、２に記載されているように、水底に設置したアンカーと浮体とを係留索によって接続することで、風力発電機が設置された浮体を海上等に係留する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５２１８２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、海上等に浮体を係留する場合、風力発電機に作用する風荷重や、浮体に作用する波浪や潮流などの影響により、浮体に漂流力や旋回モーメントが作用するが、かかる漂流力や旋回モーメントに対して浮体を安定的に係留する必要がある。漂流力や旋回モーメントに対して浮体を安定的に係留するためには、係留索の構造や配置だけでなく、潮流や風向きなどの周辺環境との関係についても考慮する必要があるが、上述した従来技術ではその点において十分に考慮されていない。【０００６】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述したような課題に鑑みなされたものであって、浮体に作用する漂流力や回転モーメントに対して安定して浮体を係留することができる浮体式風力発電装置および該浮体式風力発電装置の係留方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
風力発電機と、
主風向の風上側に位置し、前記風力発電機が設置された第１のコラムと、該第１のコラムより主風向の風下側に位置した第２のコラムおよび第３のコラムと、前記第１のコラムおよび第２のコラム間、並びに、前記第１のコラムおよび第３のコラム間をそれぞれ接続する２つのロワーハルと、を含んで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとをカテナリ状に接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置であって、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つは前記第１のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第２のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第３のコラムに接続されるとともに、
前記複数の係留索の夫々は、平面視において互いに交差しないように前記浮体から放射状に延在して配置されていることを特徴とする。【０００８】
このように構成される浮体式風力発電装置では、主風向の風上側に位置する第１のコラムに少なくとも２つの係留索を接続し、主風向の風下側に位置する第２のコラムおよび第３のコラムには夫々少なくとも１つの係留索を接続している。このため、第１のコラムに接続される少なくとも２つの係留索が、浮体に作用する主風向方向の漂流力に抵抗するとともに、第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続する少なくとも１つの係留索が、浮体に作用するその他の方向の漂流力および第１のコラムを中心とする回転モーメントに対して抵抗する構成となり、浮体に作用する漂流力や回転モーメントに対して安定して浮体を係留することができる。【０００９】
なお、本明細書において「主風向」とは、当該地点における主たる風向のことである。風向きは季節や天候によっても変化し、一日の中でも朝と夜とで風向きが異なる場合があるが、特に風力発電装置が設置されるような場所では、年間を通して見た場合に、主たる風向きと言える特定の風向がある。本明細書では、この特定の風向を「主風向」と呼んでいる。【００１０】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも一つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも一つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含んでいる。【００１１】
このように、第２のコラムおよび第３のコラムに接続される少なくとも一つの係留索が、上述した領域に向かって延在する回転防止係留索を含んでいれば、第１のコラムを中心とする回転モーメントに対して、安定した状態で浮体を係留することができる。【００１２】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第２のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第２のコラム間を接続する第１のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在し、
前記第３のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在している。【００１３】
このように、第２のコラムおよび第３のコラムに接続される回転防止係留索が、それぞれ第１のロワーハルおよび第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在していれば、第１のコラムを中心とする回転モーメントに対して、より安定した状態で浮体を係留することができる。【００１４】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第２のコラムおよび前記第３のコラムに、それぞれ複数の係留索が接続されている。【００１５】
このように、第２のコラムおよび第３のコラムに、それぞれ複数の係留索が接続されていれば、浮体に作用する漂流力や回転モーメントに対してより安定して浮体を係留することができるとともに、これら複数の係留索の一つが切断した場合であっても、直ちに浮体が漂流力や回転モーメントによって不安定とはならずに、切断リスクを低減できる。【００１６】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの夫々の側面には、接続される係留索を該コラムの側面に沿って鉛直方向に案内するガイド部が設けられている。【００１７】
浮体とアンカーとをカテナリ状に接続する係留索は、コラムの側面に対して斜めに接続されるが、このようなガイド部がコラムの側面に設けられていれば、係留索をコラムの側面に沿って案内することができる。【００１８】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの夫々の側面には、前記ガイド部より上方に設けられ、前記ガイド部によって案内された係留索が下方に落下するのを防止するストッパを備え、
前記ストッパは、
前記コラムの側面から張り出すように設けられ、前記係留索が挿通可能な孔部が上方に向かって次第に開口が大きくなるように形成された張り出し部材と、
前記孔部に係留索が挿通された状態で前記孔部に上方から嵌め込み可能な楔部材と、を含んでいる。【００１９】
このようなストッパがコラムの側面に設けられていれば、張り出し部材に形成されている孔部に楔部材を嵌め込むだけの簡単な構成で、係留索が下方へ落下するのを防止することができる。【００２０】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記ガイド部は、前記コラムの側面との間で前記係留索を挟むように配置されるフェアリードである。【００２１】
上述したガイド部としてフェアリードを用いることで、アンカーからコラムの側面に向かってカテナリ状に斜めに延在している係留索を、コラムの側面に沿って鉛直方向に滑らかに案内することができる。【００２２】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記係留索は、複数の環状材が繋げられた鎖形状をなし、
前記フェアリードは、
前記コラムの側面から張り出すように設けられた一対の支持部材と、
前記一対の支持部材の間に回転可能に支持され、該回転体の外周上に回転方向に沿って前記環状材の長さに対応するピッチで複数の凸部が形成されている回転体と、を含み、
前記凸部には前記環状材が介挿可能なスリットが設けられ、該スリットに前記環状材が介挿されることにより、前記係留索が前記コラムの側面に沿って鉛直方向に案内される。【００２３】
上述したフェアリードがこのように構成されていれば、回転体の外周上に形成されている凸部のスリットに環状材が介挿されることにより、係留索がズレたりすることなく、係留索を確実に案内することができる。【００２４】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの上面に、前記係留索を該上面に押し付けて固定する押付部が設けられている。【００２５】
このような押付部が設けられていれば、ガイド部によってコラムの側面に沿って案内された係留索をコラムの上面に押し付けて固定することができる。【００２６】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの内部には、該コラムの上面に開口を有する前記係留索を収納するための収納スペースが設けられている。【００２７】
このような収納スペースがコラムの内部に設けられていれば、押付部によって固定された係留索の端部側の余剰部分を収納することができる。【００２８】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記浮体の内部に、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられている。【００２９】
このような貯水スペースが浮体の内部に設けられていれば、貯水スペースのバラスト水量を調整することによって浮体の沈み具合を変更することができる。このため、浮体式風力発電装置が係留される場所の周辺環境等に応じて、漂流力や回転モーメントに対して浮体が安定する好適な浮体の沈み具合に調整することが可能となる。【００３０】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームは各々がバラスト水を注入および排出可能に構成されている。【００３１】
このように構成することで、ロワーハルの長手方向に分割されている各サブルームにおいてバラスト水の貯留量を適当に調整することができるため、浮体の重心位置を制御することができる。【００３２】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置では、
前記コラムに接続される側の係留索の端部にはロープが接続されている。【００３３】
このように、係留索の端部にロープが接続されていれば、ガイド部を介して係留索をコラムの側面に沿って配置する場合などにおいて、係留索の取り扱いが容易になる。【００３４】
また、本発明の少なくとも一つの実施形態は、
風力発電機と、
前記風力発電機が設置された第１のコラムが２つのロワーハルを介して第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続されることで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとを接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置の係留方法であって、
前記第１のコラムを主風向の風上側に、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムを前記第１のコラムより主風向の風下側に位置するように前記浮体を配向し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つを前記第１のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第２のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第３のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索を互いに交差しないように放射状に配置することを特徴とする。【００３５】
このような浮体式風力発電装置の係留方法では、第１のコラムを主風向の風上側に第２のコラムおよび第３のコラムを第１のコラムより主風向の風下側に位置するように浮体を配向し、該第１のコラムに少なくとも２つの係留索を接続し、該第２のコラムおよび第３のコラムに、夫々少なくとも１つの係留索を接続する。このような方法によって係留された浮体式風力発電装置は、第１のコラムに接続する少なくとも２つの係留索によって浮体に作用する漂流力に抵抗するとともに、第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続する少なくとも１つの係留索によって浮体に作用する回転モーメントに抵抗する構成となり、漂流力および回転モーメントに対して安定して浮体が係留される。【００３６】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置の係留方法では、
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在するように接続される回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含んでいる。【００３７】
このように、第２のコラムおよび第３のコラムに接続される少なくとも一つの係留索が、上述した領域に向かって延在する回転防止係留索を含んでいれば、第１のコラムを中心とする回転モーメントに対して、安定した状態で浮体を係留することができる。【００３８】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置の係留方法では、
前記第２のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第２のコラム間を接続する第１のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続され、
前記第３のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続される。【００３９】
このように、第２のコラムおよび第３のコラムに接続される回転防止係留索を、それぞれ第１のロワーハルおよび第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続すれば、第１のコラムを中心とする回転モーメントに対して、より安定した状態で浮体を係留することができる。【００４０】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置の係留方法では、
前記第２のコラムおよび前記第３のコラムに、それぞれ複数の係留索を接続する。【００４１】
このように、第２のコラムおよび第３のコラムに、それぞれ複数の係留索を接続することで、これら複数の係留索の一つが切断した場合であっても、直ちに浮体が漂流力や回転モーメントによって不安定とはならずに、切断リスクが低減される。【００４２】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置の係留方法では、
前記浮体に前記複数の係留索を接続する前に、
前記浮体とは別の船舶によって、前記複数の係留索に夫々接続された複数のアンカーを水底の所定位置に沈降させる沈降工程と、前記複数の係留索をそれぞれ牽引することにより、前記沈降させたアンカーを水底に固定する牽引工程と、
を備えている。【００４３】
このように、浮体に係留索を接続する前に、係留索に接続されたアンカーを浮体とは別の船舶によって水底の所定位置に沈降させ、該係留索を牽引することで沈降させたアンカーを水底に固定する。こうすることで、浮体自体にクレーンを搭載せずとも、アンカーを水底の所定位置に固定し、浮体とアンカーとを係留索によって接続することが可能となり、係留作業の効率化が図れるとともに、係留作業にかかるコストを削減することができる。【００４４】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置の係留方法では、
前記牽引工程において、前記複数の係留索を互いに連結し、該連結した複数の係留索をまとめて牽引することで、前記沈降させた複数のアンカーをまとめて水底に固定する。【００４５】
このように、沈降させた複数のアンカーをまとめて水底に固定することで、牽引作業の回数を減らし、係留作業の効率化とコストダウンを図ることができる。【００４６】
また、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置の係留方法では、
前記牽引工程において、前記係留索を牽引する動力源の出力トルク、又は、前記牽引されている係留索の張力に基づいて、前記係留索の把駐力を測定する。【００４７】
このような方法によれば、係留索の把駐力を簡単に測定することができるため、アンカーが水底に適切に固定されているか否かを容易に確認することができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、浮体に作用する漂流力や回転モーメントに対して安定して浮体を係留することができる浮体式風力発電装置および該浮体式風力発電装置の係留方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置が海上に係留されている状態を示した斜視図である。
【図２】図１の浮体式風力発電装置を側方から視認した側面図である。
【図３】本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置の係留索の配置を示した平面図である。
【図４】本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置の浮体を示した平面図である。
【図５】図４をＡ−Ａ方向から視認した断面図である。
【図６】図５のａ部を拡大して示した断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における連絡通路を示した断面図である。
【図８】本発明の一実施形態における一対の突起部を示した斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態における防波壁の配置を示した平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態における格納ルームを示した断面図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態におけるガイド部を示した側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態におけるガイド部を示した正面図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態におけるガイド部を示した上面図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態におけるストッパを示した断面図である。
【図１２Ｂ】楔部材の一実施形態を示した斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態におけるコラム上面の一部を示した断面図である。
【図１４】浮体式風力発電装置を曳航する状態を示した図である。
【図１５】アンカーを水底の所定位置に固定する工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置が海上に係留されている状態を示した斜視図である。図２は、図１の浮体式風力発電装置を側方から視認した側面図である。
図１および図２に示したように、本発明の一実施形態の浮体式風力発電装置１は、水面に浮かぶ浮体２０と、浮体２０に設置された風力発電機１０とを備えている。
【００５２】
風力発電機１０は、図１および図２に示したように、ナセル１０ａ、第１のコラム２２ａの上面に立設されているタワー１０ｂ、およびナセル１０ａに対して回転可能に取り付けられたブレード１０ｃと、を備えている。ナセル１０ａは、タワー１０ｂによってタワー１０ｂの軸方向を中心として旋回可能に支持されており、風向きに応じてブレード１０ｃを風上側へと配向する。そして、風を受けたブレード１０ｃの回転することで、不図示の発電機によって発電が行われる。
【００５３】
浮体２０は、図１に示したように、平面視において仮想三角形の頂点位置に配置された四角柱状の３つのコラム２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）を備えるとともに、第１のコラム２２ａと第２のコラム２２ｂとを接続する長尺状の第１のロワーハル２４ａ、および第１のコラム２２ａと第３のコラム２２ｃとを接続する長尺状の第２のロワーハル２４ｂとを備えている。そして、これら３つのコラム２２と２つのロワーハル２４によって、平面視において略Ｖ字状に形成されている。そして、平面視略Ｖ字状の真ん中に位置する第１のコラム２２ａの上面には、上述した風力発電機１０が設置されている。
【００５４】
本発明の一実施形態では、第１のロワーハル２４ａと第２のロワーハル２４ｂとが直角に交わるとともに、第１のロワーハル２４ａと第２のロワーハル２４ｂとの交角の二等分線に対して左右対称をなす仮想直角二等辺三角形の頂点位置に、上述した３つのコラム２２が配置される。
【００５５】
また、特に図示しないが、本発明の一実施形態において、第２のコラム２２ｂと第３のコラム２２ｃとを接続する第３のロワーハルが更に備えられても良い。また、第１のロワーハル２４ａと第２のロワーハル２４ｂとが、補強用の梁部材によって連結されても良い。
【００５６】
また、浮体２０は、後述するように、その内部にバラスト水を貯留する貯水スペースが形成されている。そして、該貯水スペースにバラスト水が注水されることで、図２に示したように、ロワーハル２４の上面よりも上方に喫水面ＷＬが位置した状態で水面に係留される。
【００５７】
また、浮体２０は、図１および図２に示したように、その上面に風力発電機１０が設置されている第１のコラム２２ａが主風向Ｗに対して風上側に位置するように配置される。一方、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃは、第１のコラム２２ａよりも主風向Ｗの風下側に位置するように配置される。このように、風力発電機１０が設置されている第１のコラム２２ａを主風向Ｗの風上側に位置するように配置することで、風荷重を受けて背面側に傾倒しようとする風力発電機１０の安定性を高めることが出来る。
【００５８】
また、浮体２０には、図２に示したように、水底Ｅに固定されたアンカー３２に連結された複数の係留索３４が、懸垂曲線を描くようにカテナリ状に接続されている。浮体２０は、これらアンカー３２および係留索３４によって、浮体２０に作用する漂流力や回転モーメントに抵抗して海上に係留される。
【００５９】
図３は、本発明の一実施形態にかかる浮体式風力発電装置の係留索の配置を示した平面図である。
図３に示したように、本発明の一実施形態では、第１のコラム２２ａには２つの係留索３４ａ、３４ｂが接続される。該２つの係留索３４ａ、３４ｂは、それぞれ第１のロワーハル２４ａおよび第２のロワーハル２４ｂの軸方向に沿った方向に延在している。また、第２のコラム２２ｂ、第３のコラム２２ｃには、それぞれ３つの係留索３４ｃ、３４ｄ、３４ｅおよび係留索３４ｆ、３４ｇ、３４ｈが接続される。そして、浮体２０全体では合計８本の係留索３４ａ〜３４ｈが接続されている。これら８つの係留索３４の各々は、平面視において互いに交差しないように浮体２０から放射状に延在して配置される。
【００６０】
本発明の一実施形態では、主風向Ｗの風上側に配置されている第１のコラム２２ａには、少なくとも２つの係留索３４が接続され、主風向Ｗの風下側に位置する第２のコラム２２ｂ、および第３のコラム２２ｃには、夫々少なくとも１つの係留索３４が接続される。このようにすれば、第１のコラム２２ａに接続される少なくとも２つの係留索３４が、浮体２０に作用する主風向Ｗの方向の漂流力Ｆに抵抗するとともに、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに夫々接続する少なくとも１つの係留索３４が、浮体２０に作用するその他の方向の漂流力Ｆ´および第１のコラム２２ａを中心とする回転モーメントＭ、Ｍ´に対して抵抗する構成となり、浮体２０に作用する漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´に対して浮体２０が安定して係留される。
【００６１】
また、本発明の一実施形態において、図３に示したように、上述した第２のコラム２２ｂに接続される少なくとも一つの係留索３４は、第１のロワーハル２４ａおよび第２のロワーハル２４ｂの交点における二等分線ａと、該二等分線ａと直交し、且つ第２のコラム２２ｂの中心を通過する直線ｂと、で画定された第１のコラム２２ａ側の領域αに向かって延在する係留索３４ｃ（回転防止係留索）を含んでいる。同様に、上述した第３のコラム２２ｃに接続される少なくとも一つの係留索３４は、二等分線ａと直交し、且つ第３のコラム２２ｃの中心を通過する直線ｃと、で画定された第１のコラム２２ａ側の領域βに向かって延在する係留索３４ｈ（回転防止係留索）を含んでいる。このようにすれば、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに接続される係留索３４（回転防止係留索）が、第１のコラム２２ａを中心とする回転モーメントＭ、Ｍ´に対して効果的に抵抗する方向に延在することから、浮体２０が安定して係留される。
【００６２】
またこの際、図３に示した係留索３４ｃおよび係留索３４ｈのように、上述した領域αおよび領域βに向かって延在する係留索３４（回転防止係留索）が、ロワーハル２４ａおよびロワーハル２４ｂの軸方向に対して直交する方向に延在していれば、浮体２０が第１のコラム２２ａを中心として回転しようとした場合に、その回転力の接線方向に対して１８０度反対の方向に係留索３４が延在することから、回転モーメントＭ、Ｍ´に対してより効果的に抵抗することができ、浮体２０がより安定した状態で係留される。
【００６３】
またこの際、図３に示したように、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに、それぞれ複数の係留索３４が接続することで、浮体２０に作用する漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´に対してより安定して浮体２０を係留することができるとともに、これら複数の係留索３４の一つが切断した場合であっても、直ちに浮体２０が漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´によって不安定な状態とはならない。
【００６４】
またこの際、上述したように、第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに、それぞれ複数の係留索３４を接続する場合は、ロワーハル２４の軸方向に対して直交する方向に延在する係留索３４（３４ｃ、３４ｈ）の他に、ロワーハル２４の軸方向に沿って、第１のコラム２２ａとは反対側の領域α´、β´に向かって延在する係留索３４（３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ）を接続すると良い。このような係留索３４（３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ）を第２のコラム２２ｂおよび第３のコラム２２ｃに接続すれば、特に主風向Ｗとは反対方向の漂流力Ｆ´に対して、浮体２０が安定して係留される。
【００６５】
図４は、本発明の一実施形態における浮体式風力発電装置の浮体を示した平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。図６は、図５のａ部を拡大して示した断面図である。図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
上述したコラム２２およびロワーハル２４は、その断面形状が中空状に形成されており、図４および図５に示したように、コラム２２およびロワーハル２４の内部には、バラスト水を貯留する貯水スペースが形成されている。
【００６６】
本発明の一実施形態において、ロワーハル２４の内部に形成されている貯水スペースは、ロワーハル２４の長手方向において複数のサブルーム（貯水ルーム）２６に分割される。例えば、図４および図５に示したように、第１のロワーハル２４ａおよび第２のロワーハル２４ｂの内部には、それぞれ長手方向に３つのサブルーム（２６ａ〜２６ｃおよび２６ｄ〜２６ｆ）が形成されている。
【００６７】
また、図５に示したように、第３のコラム２２ｃの内部には、上下方向に分割された２つのサブルーム２６ｉ、２６ｈが形成されている。なお、図示しないが、第２のコラム２２ｂの内部にも同様に上下方向に分割された２つのサブルームが形成されている。
【００６８】
また、第１のコラム２２ａの内部には、貯水ルーム２６ｇの他に、ポンプ室２８が形成されている。そして、図６に示したように、ポンプ室２８にはポンプ５０が配置されている。ポンプ５０は、吐出管５０ａを介して貯水ルーム２６の各サブルーム２６と接続されている。そして、ポンプ５０を駆動することで、各サブルーム２６に貯留されているバラスト水をそれぞれ浮体２０の外部に排出するとともに、各サブルーム２６に貯留されているバラスト水を他のサブルーム２６に移動することができるようになっている。
【００６９】
また、図６に示したように、各サブルーム２６には、サブルーム２６と外部とを連通または閉止するゲート５２が設けられている。ゲート５２は、外部からバラスト水を容易に注水できるように、浮体２０が沈降する前の喫水面よりも下側の位置に設けられる。また、各サブルーム２６には、その上方の位置に空気弁５３が設けられている。そして、ゲート５２を開放すると、サブルーム２６内の空気が空気弁５３から排出されるとともに、サブルーム２６の内部にバラスト水が注水されるようになっている。
【００７０】
このように、本発明の一実施形態では、上述したポンプ５０、吐出管５０ａ、ゲート５２、および空気弁５３によって、貯水ルーム２６全体だけでなく、複数のサブルーム２６に対しても、夫々バラスト水を注入および排出可能に構成される。
【００７１】
このように、バラスト水の貯留量を調整可能な貯水ルーム２６が浮体２０の内部に設けられているため、バラスト水量を調整することによって浮体２０の沈み具合を変更し、漂流力Ｆ、Ｆ´や回転モーメントＭ、Ｍ´に対して浮体２０が安定するように適宜浮体２０の沈み具合を調整することが可能となる。
【００７２】
また、貯水スペース２６がロワーハル２４の長手方向において複数のサブルーム２６に分割されているため、浮体２０の内部においてバラスト水が一方向に大きく偏ってしまい、浮体２０の重心バランスが崩れて浮体２０が大きく傾いてしまうのを防ぐことが出来る。また、複数のサブルーム２６に対して夫々バラスト水を注入および排出可能に構成したことから、各サブルーム２６のバラスト水量を適宜調整することで、浮体の重心位置を制御することも可能となる。
【００７３】
ロワーハル２４が完全に水没した状態の浮体２０は、波浪等の外力が作用して一旦姿勢が傾くと、自然に元に戻るのが難しい。このため、ロワーハル２４内部の貯水ルーム２６を長手方向に複数のサブルーム２６に分割した本構成は、浮体２０の安定性を確保する上で効果的である。
【００７４】
また、本発明の一実施形態では、図６に示したように、タワー１０ｂの基部に設けられている電気室６０に、浮体２０の傾きを検知する姿勢検知センサ５６、および上述したポンプ５０の作動を制御する制御装置５８が配置されている。そして、姿勢検知センサ５６において浮体２０に所定以上の傾きを検知すると、ポンプ５０が作動し、浮体２０が水平に戻るように各サブルーム２６のバラスト水量が自動的に制御されるようになっている。
【００７５】
また、本発明の一実施形態では、図７に示したように、ロワーハル２４の内部に、バラスト水が貯留されるサブルーム２６と水密に仕切られた連絡通路５４が形成されている。該連絡通路５４は、パイプによって構成することができる。この連絡通路５４によって、サブルーム２６にバラスト水が貯留されている場合にも、コラム２２の間を人や物が移動できるようになっている。
【００７６】
また、図４および図５に示したように、コラム２２の上面には標識灯２３が設けられており、近くを通過する船舶等に対して、本施設の存在を知らしめる役割を果たしている。
【００７７】
また、本発明の一実施形態では、図４および図５に示したように、３つのコラム２２の側面に、コラム２２の内部にアクセスするためのエントランス４４が設けられている。海上等に係留されている浮体式風力発電装置１に人や物を搬送する場合は、例えば船舶４０ａや潜水艇４０ｂなどによって陸から浮体式風力発電装置１まで移動し、エントランス４４からコラム２２の内部へとアクセスする。
【００７８】
このエントランス４４は、コラム２２とロワーハル２４との接続箇所の上方の位置に設けられる。ロワーハル２４の上方は、他の箇所と比べて水面までの水深が浅く、波の影響を受けにくい。このため、コラム２２の側面におけるロワーハル２４との接続箇所の上方にエントランス４４を設けることで、船舶４０ａや潜水艇４０ｂによる浮体式風力発電装置１へのアクセスが容易となる。
【００７９】
また、上述した係留索３４は、図４に示したように、ロワーハル２４と交差せず、且つ、ロワーハル２４から遠ざかる方向に延在しているため、浮体式風力発電装置１のエントランス４４にアクセスする船舶４０ａや潜水艇４０ｂにとって、アクセス上の障害とはならない。
【００８０】
また、図５および図６に示したように、エントランス４４の上方位置におけるコラム２２の上面には、クレーン等の吊上げ装置４２が設けられている。このような吊り上げ装置４２がエントランス４４の上方に設けられていれば、船舶４０ａに積載した荷物をコラム２２の内部に運び込む搬入作業を容易に行うことが出来る。
【００８１】
また、本発明の一実施形態では、図５および図６に示したように、ロワーハル２４が完全に水没した状態の喫水面ＷＬよりも上方の位置に、エントランス４４ａが設けられている。このように、喫水面ＷＬよりも上方の位置にエントランス４４ａを設けることで、船舶４０ａによるコラム２２の内部へのアクセスが容易となる。
【００８２】
また、本発明の一実施形態では、図８に示したように、エントランス４４ａが設けられているコラム２２の側面から、鉛直方向に延びる一対の突起部６２、６２が突設している。この一対の突起部６２、６２は、その間にコラム２２の側面に船首先端部が当接した状態の船舶４０ａの船首部分が収容されるように、互いに間隔を空けて配置されている。船舶４０ａの船首部分には、例えばゴムなどの弾性部材４１が取り付けられ、船首部分を保護している。
【００８３】
このような一対の突起部６２がコラム２２の側面に設けられていれば、船舶４０ａを推進させた状態で突起部６２の間に船首部分を突っ込んで接岸させることができるため、波浪等による船舶４０ａへの影響が軽減され、エントランス４４ａへのアクセスが容易となる。
【００８４】
また、本発明の一実施形態では、図９に示したように、浮体２０のエントランス４４ａの周囲に、防波壁６４が配置される。防波壁６４は、船舶４０ａのアクセスの障害にならないように可動式に構成される。防波壁６４は、通常時は船舶４０ａのアクセスの障害とならない位置、例えばコラム２２の側面に沿って配置されており、船舶４０ａがコラム２２の側面に接岸した時に、エントランス４４ａを取り囲むように移動する。そして、波によって船舶４０ａが搖動するのを抑える役目を果たす。
【００８５】
また、本発明の一実施形態では、図５および図６に示したように、ロワーハル２４が完全に水没した状態の喫水面ＷＬよりも下方の位置に、エントランス４４ｂが設けられている。一実施形態において、エントランス４４ｂは、図６に示したように、潜水艇４０ｂが水密な状態で接続可能なハッチとして構成される。
【００８６】
このようなエントランス４４ｂがコラム２２の側面に設けられていれば、潜水艇４０ｂが潜航した状態のままエントランス４４ｂにアクセスすることができる。水中を潜行する潜水艇４０ｂは波浪の影響等をあまり受けないため、荒天時に浮体式風力発電装置１にアクセスする場合において有利である。
【００８７】
また、本発明の一実施形態では、図１０に示したように、エントランス４４ｂが、係留時の喫水面ＷＬより下方に位置するように設けられるとともに、潜水艇４０ｂが通過可能な大きさに形成されている。そして、コラム２２の内部には、エントランス４４ｂを通過した潜水艇４０ｂを格納可能な格納ルーム７０が形成されている。
【００８８】
格納ルーム７０は、エントランス４４ｂによって外部と仕切られる第１ルーム７２と、第１ルーム７２と止水ゲート７６によって仕切られる第２ルーム７４とから構成されている。潜水艇４０ｂがエントランス４４ｂを通過して第１ルーム７２に入ると、エントランス４４ｂが閉止される。そして、エントランス４４ｂを閉止した状態で止水ゲート７６が開放されることで、第２ルーム７４に形成されているプールに潜水艇４０ｂが進入することが出来るようになっている。
【００８９】
このような格納ルーム７０がコラム２２の内部に形成されていれば、潜水艇４０ｂが潜航した状態のままエントランス４４ｂにアクセスすることができるため、荒天時において有利であるとともに、格納ルーム７０に潜水艇４０ｂの全体を格納できるので、多くの人員や貨物等を簡単にコラム２２の内部に搬入することができる。
【００９０】
また、本発明の一実施形態では、図６に示したように、第１のコラム２２ａの側面に、係留索３４ａ、３４ｂを第１のコラム２２ａの側面に沿って鉛直方向に案内するガイド部８０が設けられる。また、ガイド部８０の上方には、ガイド部８０によって案内された係留索３４ａ、３４ｂが下方に落下するのを防止するストッパ９０が設けられる。そして、第１のコラム２２ａの上面には、係留索３４ａ、３４ｂを押し付けて固定する押付部６６が設けられる。これらガイド部８０、ストッパ９０、および押付部は、３つのコラム２２に夫々接続される各係留索３４に対応してそれぞれ一つずつ設けられている。
【００９１】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、本発明の一実施形態におけるガイド部を示した図であり、図１１Ａは側面図、図１１Ｂは正面図、図１１Ｃは上面図である。
図１１Ａ〜図１１Ｃに示したように、本発明の一実施形態におけるガイド部８０は、コラム２２の側面との間で係留索３４を挟むように配置されるフェアリード８０ａである。また、係留索３４は、複数の環状材３５が縦横順番に繋げられた鎖形状をなしている。
【００９２】
フェアリード８０ａは、コラム２２の側面から張り出すように設けられた一対の支持部材８２と、一対の支持部材８２の間に回転可能に支持される回転体８４を備えている。また、回転体８４の外周上には、環状材３５の長さに対応するピッチ、例えば図１１に示したように１つ分離れた環状材３５の中心間距離Ｐに対応するピッチで、複数の凸部８６が形成されている。この凸部８６には、図１１Ｂに示したように、正面視における中央部分にスリット８６ａが設けられており、該スリット８６ａに回転体８４に対して縦方向に配向される環状材３５が介挿される。また、図１１Ｃに示したように、回転体８４の外周上において隣接する凸部８６の間の平坦部８７には、回転体８４に対して横向きに配向される環状体３５が収容される。そして、凸部８６のスリット８６ａに環状材３５が介挿されることにより、係留索３４がコラム２２の側面に沿って鉛直方向に案内されるようになっている。
【００９３】
このように、上述したガイド部８０としてフェアリード８０ａを用いることで、アンカー３２からコラム２２の側面に向かってカテナリ状に斜めに延在している係留索３４が、コラム２２の側面に沿って鉛直方向に滑らかに案内される。また、フェアリード８０ａの回転体８４の外周上に形成される凸部８６のスリット８６ａに環状材３５が介挿されることにより、係留索３４がズレたりすることなく、係留索３４が確実に案内される。
【００９４】
図１２Ａは、本発明の一実施形態におけるストッパを示した断面図である。
図１２Ａに示したように、ストッパ９０は、コラム２２の側面から張り出すように設けられた張り出し部材９２と、楔形状をなした楔部材９６ａ、９６ｂとを含んでいる。
【００９５】
また、図１２Ａに示したように、張り出し部材９２には、上方に向かって次第に開口が大きくなる孔部９４が形成されており、孔部９４には係留索３４が挿通されている。そして、孔部９４に係留索３４が挿通された状態で、楔部材９６ａ、９６ｂを孔部９４の上方から嵌め込むことで、所謂くさび効果により、楔部材９６ａ、９６ｂと係留索３４との摩擦力によって係留索３４が固定され、係留索３４の下方への落下が防止されるようになっている。
【００９６】
本発明の一実施形態では、楔部材９６として、図１２Ｂに示したように、孔部９４に対して上方から嵌め込み可能に形成された形状を有する碗状部材を２分割した楔部材９６ａ、９６ｂが好適に用いられる。
【００９７】
図１３は、本発明の一実施形態におけるコラム上面の一部を示した断面図である。
図１３に示したように、コラム２２の上面には、コラム２２の上面との間で係留索３４を挟んだ状態で、ボルト６６ａによってコラム２２の上面に締結される押付部６６が設けられている。そして、該押付部６６によって、係留索３４がコラム２２の上面に対して所定の押付力Ｆで押し付けられる。このような押付部６６が設けられていれば、コラム２２の側面に沿って案内された係留索３４をコラム２２の上面に固定されるため、係留索３４の端部が自由に遊んでしまうのを防ぐことができる。
【００９８】
また、図１３に示したように、コラム２２の内部には、係留索３４を収納するための収納スペース６８が設けられている。収納スペース６８は、その開口がコラム２２の上面に形成されており、押付部６６で固定された係留索３４の端部側の余剰部分を収納する。
【００９９】
また、係留索３４のコラムに接続される側の端部にはロープ６７が接続されている。  このように、係留索３４の端部にロープ６７が接続されていれば、ガイド部８０を介して係留索３４をコラム２２の側面に沿って配置する場合などにおいて、係留索３４の取り扱いが容易となる。
【０１００】
次に、このように構成される浮体式風力発電装置１の係留方法について、図１４〜図１６を基に説明する。図１４は、浮体式風力発電装置を曳航する状態を示した図である。図１５は、アンカーを水底の所定位置に固定する工程を示した図である。図１６は、係留索と浮体とを接続する工程を示した図である。
【０１０１】
本発明の少なくとも一実施形態における浮体式風力発電装置１の係留方法では、陸上または接岸した状態で浮体２０が組み立てられ、その上に風力発電機１０が設置される。そして、図１４に示したように、例えば４隻の曳航船１５によって、海上の係留予定箇所まで曳航される。
【０１０２】
また、図１５（ａ）に示したように、浮体２０とは別の船舶、例えばクレーン船１６によって、上述した係留索３４に接続されたアンカー３２を水底の所定位置に沈降させる（沈降工程）。そして、図１５（ｂ）に示したように、クレーン船１６によって係留索３４を牽引し、沈降させたアンカー３２を水底に固定する（牽引工程）。
【０１０３】
この牽引工程において、係留索３４を牽引する動力源の出力トルク、又は、牽引されている係留索３４の張力に基づいて、係留索３４の把駐力を測定することで、係留索３４の把駐力を簡単に測定することができ、アンカー３２が水底に適切に固定されているか否かを容易に確認することができる。
【０１０４】
そして、上述した沈降工程および牽引工程を、複数の係留索３４に対して夫々繰り返すことで、複数の係留索３４のアンカー３２を水底の所定位置に固定する。この際、複数の係留索３４を互いに連結し、連結した複数の係留索３４をクレーン船１６でまとめて牽引することで、沈降させた複数のアンカー３２をまとめて水底に固定することができるため、牽引作業の回数を減らし、係留作業の効率化とコストダウンを図ることができる。
【０１０５】
そして、クレーン船１６によってアンカー３２を水底に固定した後は、係留索３４の端部に接続されているロープ６７をブイに連結し、該ブイを係留予定箇所に浮かべておく。そして、係留予定箇所まで曳航した浮体２０からブイに連結されている係留索３４を回収し、回収した係留索３４をコラム２２に上述した図３に示したように接続する。そして最後に、浮体２０の内部の貯水スペースにバラスト水を注水することで、ロワーハル２４の上面よりも上方に喫水面ＷＬが位置した状態で、浮体式風力発電装置１が海上等に係留される。
【０１０６】
このような浮体式風力発電装置１の係留方法によれば、浮体２０自体にクレーンを搭載せずとも、アンカー３２を水底の所定位置に固定し、浮体２０とアンカー３２とを係留索３４によって接続することが可能となり、係留作業の効率化が図れるとともに、係留作業にかかるコストを削減することができる。
【０１０７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、海上等に設置される浮体式風力発電装置および浮体式風力発電装置の係留方法に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１          浮体式風力発電装置
１０        風力発電機
１０ａ      ナセル
１０ｂ      タワー
１０ｃ      ブレード
１５        曳航船
１６        クレーン船
２０        浮体
２２        コラム
２３        標識灯
２４        ロワーハル
２６        貯水ルーム
２８        ポンプ室
３２        アンカー
３４        係留索
３５        環状材
４０ａ      船舶
４０ｂ      潜水艇
４１        弾性部材
４２        吊り上げ装置
４４        エントランス
５０        ポンプ
５０ａ      吐出管
５２        ゲート
５３        空気弁
５４        連絡通路
５６        姿勢検知センサ
５８        制御装置
６０        電気室
６２        突起部
６４        防波壁
６６        押付部
６７        ロープ
６８        収納スペース
７０        格納ルーム
７２        第１ルーム
７４        第２ルーム
７６        止水ゲート
８０        ガイド部
８０ａ      フェアリード
８２        支持部材
８４        回転体
８６        凸部
８６ａ      スリット
８７        平坦部
９０        ストッパ
９２        張り出し部材
９４        孔部
９６        楔部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月19日(2014.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機と、
主風向の風上側に位置し、前記風力発電機が設置された第１のコラムと、該第１のコラムより主風向の風下側に位置した、前記風力発電機が設置されていない第２のコラムおよび第３のコラムと、前記第１のコラムおよび第２のコラム間、並びに、前記第１のコラムおよび第３のコラム間をそれぞれ接続する２つのロワーハルと、を含んで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとをカテナリ状に接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置であって、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つは前記第１のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第２のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第３のコラムに接続されるとともに、
前記複数の係留索の夫々は、平面視において互いに交差しないように前記浮体から放射状に延在して配置されるとともに、前記第１のコラムに接続される少なくとも２つの係留索は、前記第１のコラムから前記主風向の風上側に向かって延在していることを特徴とする浮体式風力発電装置。
【請求項２】
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含むことを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項３】
前記第２のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第２のコラム間を接続する第１のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在し、
前記第３のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在していることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項４】
前記第２のコラムおよび前記第３のコラムには、それぞれ複数の係留索が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項５】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの夫々の側面には、接続される係留索を該コラムの側面に沿って鉛直方向に案内するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項６】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの夫々の側面には、前記ガイド部より上方に設けられ、前記ガイド部によって案内された係留索が下方に落下するのを防止するストッパを備え、
前記ストッパは、
前記コラムの側面から張り出すように設けられ、前記係留索が挿通可能な孔部が上方に向かって次第に開口が大きくなるように形成された張り出し部材と、
前記孔部に係留索が挿通された状態で前記孔部に上方から嵌め込み可能な楔部材と、を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項７】
前記ガイド部は、前記コラムの側面との間で前記係留索を挟むように配置されるフェアリードであることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項８】
前記係留索は、複数の環状材が繋げられた鎖形状をなし、
前記フェアリードは、
前記コラムの側面から張り出すように設けられた一対の支持部材と、
前記一対の支持部材の間に回転可能に支持され、該回転体の外周上に回転方向に沿って前記環状材の長さに対応するピッチで複数の凸部が形成されている回転体と、を含み、
前記回転体の凸部には前記環状材が介挿可能なスリットが設けられ、該スリットに前記環状材が介挿されることにより、前記係留索が前記コラムの側面に沿って鉛直方向に案内されることを特徴とする請求項７に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項９】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの上面には、前記係留索を該上面に押し付けて固定する押付部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１０】
前記第１のコラム、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムの内部には、該コラムの上面に開口を有する前記係留索を収納するための収納スペースが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１１】
前記浮体の内部には、バラスト水の貯留量を調整可能に構成された貯水スペースが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１２】
前記浮体内部に設けられた貯水スペースは、前記ロワーハルの長手方向において複数のサブルームに分割されており、該複数のサブルームは各々がバラスト水を注入および排出可能に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１３】
前記コラムに接続される側の係留索の端部にはロープが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の浮体式風力発電装置。
【請求項１４】
風力発電機と、
主風向の風上側に位置し、前記風力発電機が設置された第１のコラムと、該第１のコラムより主風向の風下側に位置した第２のコラムおよび第３のコラムと、前記第１のコラムおよび第２のコラム間、並びに、前記第１のコラムおよび第３のコラム間をそれぞれ接続する２つのロワーハルと、を含んで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとをカテナリ状に接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置であって、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つは前記第１のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第２のコラムに接続され、前記複数の係留索のうちの少なくとも１つは前記第３のコラムに接続されるとともに、
前記複数の係留索の夫々は、平面視において互いに交差しないように前記浮体から放射状に延在して配置されているとともに、
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含むことを特徴とする浮体式風力発電装置。
【請求項１５】
風力発電機と、
前記風力発電機が設置された第１のコラムが２つのロワーハルを介して、前記風力発電機が設置されていない第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続されることで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとを接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置の係留方法であって、
前記第１のコラムを主風向の風上側に、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムを前記第１のコラムより主風向の風下側に位置するように前記浮体を配向し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つを前記第１のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第２のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第３のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索を互いに交差しないように放射状に配置するとともに、前記第１のコラムに接続される少なくとも２つの係留索を、前記第１のコラムから前記主風向の風上側に向かって延在するように配置することを特徴とする浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１６】
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在するように接続される回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含むことを特徴とする請求項１５に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１７】
前記第２のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第２のコラム間を接続する第１のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続され、
前記第３のコラムに接続された前記回転防止係留索は、前記第１のコラムおよび第３のコラム間を接続する第２のロワーハルの軸方向に対して直交する方向に延在するように接続されることを特徴とする請求項１６に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１８】
前記第２のコラムおよび前記第３のコラムに、それぞれ複数の係留索を接続することを特徴とする請求項１７に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項１９】
前記浮体に前記複数の係留索を接続する前に、
前記浮体とは別の船舶によって、前記複数の係留索に夫々接続された複数のアンカーを水底の所定位置に沈降させる沈降工程と、前記複数の係留索をそれぞれ牽引することにより、前記沈降させたアンカーを水底に固定する牽引工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項２０】
前記牽引工程において、前記複数の係留索を互いに連結し、該連結した複数の係留索をまとめて牽引することで、前記沈降させた複数のアンカーをまとめて水底に固定することを特徴とする請求項１９に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項２１】
前記牽引工程において、前記係留索を牽引する動力源の出力トルク、又は、前記牽引されている係留索の張力に基づいて、前記係留索の把駐力を測定することを特徴とする請求項１９に記載の浮体式風力発電装置の係留方法。
【請求項２２】
風力発電機と、
前記風力発電機が設置された第１のコラムが２つのロワーハルを介して第２のコラムおよび第３のコラムに夫々接続されることで形成された浮体と、
前記浮体と水底に固定されたアンカーとを接続する複数の係留索と、を備えた浮体式風力発電装置の係留方法であって、
前記第１のコラムを主風向の風上側に、前記第２のコラムおよび前記第３のコラムを前記第１のコラムより主風向の風下側に位置するように前記浮体を配向し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも２つを前記第１のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第２のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索のうちの少なくとも１つを前記第３のコラムにカテナリ状に接続し、
前記複数の係留索を互いに交差しないように放射状に配置するとともに、
前記第２のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第２のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在するように接続される回転防止係留索を含み、
前記第３のコラムに接続された前記少なくとも１つの係留索は、前記２つのロワーハルの交点における二等分線と、該二等分線と直交し、且つ前記第３のコラムの中心を通過する直線とで画定された第１のコラム側の領域に向かって延在する回転防止係留索を含むことを特徴とする浮体式風力発電装置の係留方法。
【国際調査報告】
2013084545.tif 000021
2013084545.tif 000022
2013084545.tif 000023
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