(57)【要約】      （修正有）【課題】緊張係留浮体システムの浮体の復原力を増加できて、この浮体の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業等を行う場合に、十分に支援できる支援用浮体、支援用浮体を用いた浮体の曳航方法、及び、支援用浮体を用いた浮体の設置方法を提供する。【解決手段】上部構造物を支持するための浮体１２と、複数本の緊張係留索１３と、固定用沈底部材１４とを備え、前記浮体１２が中央柱状体１２ａと水没浮力体１２ｂと水面上連結体１２ｃと水面上係留部１２ｄを有して構成された緊張係留浮体システムにおける、前記浮体１２の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業等を支援するための支援用浮体２０を、自重以上の浮力と鉛直方向からの傾斜に対する復原力とを持つと共に、前記浮体１２の一部に一時的に係合され、前記作業後に分離されるように構成する。【選択図】図８
2011207446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造物を支持するための浮体と、この浮体を係留するための複数本の緊張係留索と、この緊張係留索を水底に固定するための固定用沈底部材とを備えて構成され、前記浮体を、前記上部構造物を水面より上に支持するための中央柱状体と、この中央柱状体の下部に設けられた水没浮力体と、前記中央柱状体から周囲方向に放射状に延びて配置される水面上連結体と、この水面上連結体の端部に配置され、前記緊張係留索の上側端部が固定される水面上係留部を有して構成された緊張係留浮体システムにおける、前記浮体の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業の少なくとも一つの作業を支援するための支援用浮体であって、自重以上の浮力と鉛直方向からの傾斜に対する復原力とを持つと共に、前記浮体の前記中央柱状体と前記水没浮力体の少なくとも一方の構造体に一時的に係合され、前記作業後に分離されることを特徴とする支援用浮体。
【請求項２】
少なくとも設置作業時に、前記構造体に対して上下方向に相対的な移動ができるように係合することを特徴とする請求項１記載の支援用浮体。
【請求項３】
２つ以上に分割可能で、前記構造体に一時的に係合する際には、一体化され、係合を解除する際には、分割されることを特徴とする請求項１又は２に記載の支援用浮体。
【請求項４】
前記浮体の設置後に、前記水面上係留部に上端が固定された前記緊張係留索の間から引き抜き可能な大きさに分割可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の支援用浮体。
【請求項５】
前記構造体が入り込む凹部を有して構成され、前記作業の支援時には、前記構造体に係合されると共に、前記作業の支援の終了後には、前記構造体から分離されることを特徴とする請求項１、又は２に記載の支援用浮体。
【請求項６】
前記浮体のバラスト調整用システム、前記浮体用の電源システム、前記浮体を緊張係留するための緊張係留索の巻取りシステム、該支援用浮体を仮係留するための仮係留システム、該支援用浮体のバラスト調整用システム、該支援用浮体用の電源システムの少なくとも一つ、又は、いくかの組み合わせで構成される作業支援システムを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の支援用浮体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の支援用浮体を前記構造体に係合した状態で、前記浮体を曳航することを特徴とする支援用浮体を用いた浮体の曳航方法。
【請求項８】
前記緊張係留浮体システムの前記浮体の設置において、請求項１〜６のいずれか１項に記載の支援用浮体を用いることを特徴とする支援用浮体を用いた浮体の設置方法。
【請求項９】
前記支援用浮体を、前記浮体を仮係留するための仮係留システムを備えて形成し、該仮係留システムで前記浮体の設置に際して、前記浮体の設置水域において、前記仮係留システムにより前記緊張係留索の下端が係留される前記固定用沈底部材を水底まで沈下させて、前記支援用浮体を仮係留した後に、前記緊張係留索による係留を行い、この前記緊張係留索による係留をした後に、前記仮係留を解除することを特徴とする請求項８記載の支援用浮体を用いた浮体の設置方法。
【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を緊張係留した緊張係留浮体システムの浮体の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業の少なくとも一つの作業を支援できる支援用浮体、支援用浮体を用いた浮体の曳航方法及び支援用浮体を用いた浮体の設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電に関して、海岸の大陸棚の比較的水深の大きい水域に、緊張係留浮体（ＴＬＰ：テンション・レグ・プラットホーム）を設けて、この緊張係留浮体に風力発電装置等の機器を搭載する提案がなされ始めている。例えば、図３６に示すように、この風力発電装置の台座１１を搭載する浮体１２は、この浮体１２に取り付けられた１本又は複数本（図３６では４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等の固定用沈底部材１４に係留されている。
【０００３】
風力発電装置に限らず、一般的に、図３６に示すような緊張係留浮体１Ｘ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、バラストを積んだりして、浮体１２の喫水を設置状態の時よりも深くして沈めた状態で、予め設定水域に設置された固定用沈底部材１４の上に移動する。移動後、緊張係留索１３の上端を浮体１２の上側係留部１５ｃに接合し、緊張係留索１３の下端を固定用沈底部材１４の下側係留部１４ｃに接合する。
【０００４】
接合後、上部構造物１１を搭載している浮体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する。更に、緊張係留索１３の長さを変更して上部構造物１１の傾斜と各々の緊張係留索１３の張力Ｔ１〜Ｔ４の大きさを調整する。この設置では、緊張係留浮体１Ｘが波浪中においても上下動揺や横傾斜や縦傾斜をしないように、また、水平方向に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Ｔ１〜Ｔ４を付与して係留する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、上部構造物の搭載に広い面積を必要としない、風力発電装置を搭載するような場合には、図３７に示すような、水面を貫通する柱状体（センターコラム）１２ａと、この柱状体１２ａの下部に接続する水没浮力体（ポンツーン）１２ｂとを有する浮体１２に、複数本の緊張係留索１３の上端側を固定し、この緊張係留索１３の下端側を水底２に設置された固定用沈底部材１４の下側係留部１４ｃに連結して、緊張係留索１３に張力を作用させて緊張係留浮体１Ｙを位置保持することが提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００６】
水面を貫通する柱状体１２ａと、この柱状体１２ａに接続する水没浮力体１２ｂとを有する浮体１２で構成される「ミニ・テンション・レグ・プラットホーム（ミニＴＬＰ）」と呼ばれる緊張係留浮体１Ｙでは、緊張係留索１３は水深Ｄの水没浮力体１２ｂの上側係留部１５ｃに係留されている。この緊張係留浮体１Ｙは、設置後は、水面を貫通する部分は柱状体１２ａのみとなるので、潮位変動や波による水面の上下による緊張係留索１３の張力への影響が少なくなる。
【０００７】
しかしながら、この図３６に示すような緊張係留浮体１Ｘでは、緊張係留索１３の上端を固定するための浮体１２の下部部分１２ｂや台座１１を支持する柱状体（コラム）１２ａ等の没水部分が非常に大きい。また、図３７に示すような緊張係留浮体１Ｙでは、緊張係留索１３の上端を固定するための浮体１２の下部の水没浮力体１２ｂや柱状体１２ａ等の没水部分が非常に大きい。そのため、没水面積が大きい上に、広い範囲に広がっているので、この没水面積における耐水性の塗装面が広くなり、塗装作業量や塗料が多くなるという問題や、緊張係留後の経年変化に対するメンテナンス面積が広くなり、保守管理のための作業量が多くなるという問題がある。また、没水面積が大きいので、鋼材重量も増える可能性が高い。
【０００８】
また、従来技術の「ミニＴＬＰ」では、緊張係留索１３の上側係留部１５ｃが水中にあるため、緊張係留索１３の取り付け作業や張力調整作業及び保守点検作業等が水中での作業となる。そのため、作業性が悪く作業時間が長くなるので、これらの作業におけるコストが嵩む。また、設置後に下側係留部が地震等より不等沈下した場合に、この不等沈下に対して緊張係留索１３の長さを調整する必要が生じるが、この場合にも上側係留部１５ｃが没水しているので、水中での作業が必要になるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するために、上部構造物を支持するための浮体と、この浮体を係留するための複数本の緊張係留索と、この緊張係留索を水底に固定するための固定用沈底部材とを備えて構成される緊張係留浮体システムにおいて、浮体を、上部構造物を水面より上に支持するための中央柱状体と、この中央柱状体の下部に設けられた水没浮力体と、中央柱状体から周囲方向に放射状に延びて配置される水面上連結体と、この水面上連結体の端部に配置され、緊張係留索の上側端部が固定される水面上係留部を有して構成することが考えられている。
【００１０】
この緊張係留浮体システムでは、水面上連結体の表面積の全部又は半分以上が静水時に水面より上にあり、また、水面上係留部が静水時に水面より上にあるように構成する。
【００１１】
この緊張係留浮体システムによれば、水没浮力体を、復原力を考慮しない単に浮力発生のための浮力体とすることができ、水没面積を小さくすることができる。また、水面上係留部と、この水面上係留部と中央柱状体とを連結する水面上連結体の全部又は一部を、水面上に配置するように構成することで、没水部分を非常に小さくすることができる。
【００１２】
これにより、この没水部分における耐水性、耐蝕性を有する特殊な塗料を塗装する面を小さくすることができ、特殊な塗料の量や塗装作業量を少なくできる。また、水中作業が必要となる面積が狭くなるので、緊張係留後の保守管理のための作業量が少なくなる。
【００１３】
また、水面上係留部が、静水時において、水面より上にあって水没しないように構成することにより、緊張係留索の上側端部を固定する上側係留部を水面上に維持できるため、緊張係留索の取り付け作業や張力調整作業及び保守点検作業等を水中作業ではなく、作業性が良く、作業時間も短縮できる空中での作業とすることができ、作業コストを低減できる。また、浮体の設置後に下側係留部が地震等より不等沈下した場合における緊張係留索の長さを調整する際にも、水中での作業が不要になり、効率よく調整作業を行うことができる。
【００１４】
また、例えば、水没浮力体の上部を円錐台形状に、中間部を円柱形状に、下部を逆円錐台形状に形成する等して、波による影響を受け難い形状に容易にすることができる。
【００１５】
しかしながら、この緊張係留浮体システムでは、浮体の曳航時や設置時等の緊張係留索が取り付けられていない状態では、水面を貫通する部分が中央柱状体しかないため、浮体の鉛直方向からの傾斜に対する静的復原力が著しく小さく、緊張係留浮体の安定性能が非常に悪いという問題がある。そのため、曳航時及び設置時には緊張係留浮体の姿勢を保持するために、洋上クレーンの使用が不可欠となる。
【００１６】
この場合に、風力発電装置を搭載するような「ミニＴＬＰ」でも、発電容量が大きなものでは重量で千トンを越えるものもあるので、使用するクレーンは、大型洋上クレーンとならざるを得ない。この大型洋上クレーンは、市場での保有隻数が少ない上に、曳航時から設置完了時まで必要になるため、大型洋上クレーンの使用期間が長くなる。そのため、曳航及び設置工事の日程調整が難しい上に、コストが嵩むという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１−１４５２９２号公報
【特許文献２】特開平４−１９７８８７号公報
【特許文献３】実開昭６４−２６９２号公報
【特許文献４】特開２００５−６９０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
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、緊張係留浮体システムの浮体の鉛直方向の傾斜に対する復原力を増加できて、この浮体の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業の少なくとも一つの作業を行う場合に、これらの作業を十分に支援できる支援用浮体、支援用浮体を用いた浮体の曳航方法、及び、支援用浮体を用いた浮体の設置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するための支援用浮体は、上部構造物を支持するための浮体と、この浮体を係留するための複数本の緊張係留索と、この緊張係留索を水底に固定するための固定用沈底部材とを備えて構成され、前記浮体を、前記上部構造物を水面より上に支持するための中央柱状体と、この中央柱状体の下部に設けられた水没浮力体と、前記中央柱状体から周囲方向に放射状に延びて配置される水面上連結体と、この水面上連結体の端部に配置され、前記緊張係留索の上側端部が固定される水面上係留部を有して構成された緊張係留浮体システムにおける、前記浮体の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業の少なくとも一つの作業を支援するための支援用浮体であって、自重以上の浮力と鉛直方向からの傾斜に対する復原力とを持つと共に、前記浮体の前記中央柱状体と前記水没浮力体の少なくとも一方の構造体に一時的に係合され、前記作業後に分離されるように構成される。
【００２０】
この構成によれば、支援用浮体が自重以上の浮力を持つことにより、曳航時に浮体及び固定用沈底部材を浮かせる浮力の一部とすることができ、また、支援用浮体を前記構造体から取り外す時の作業が行い易くなる。また、鉛直方向からの傾斜に対する復原力を持たせることは、支援用浮体の水面貫通部分の面積をある程度広くして水位変動による浮力変化を生じるように構成することで容易に実現できる。この水面貫通部分は中央柱状体の中心から遠い方が浮体の傾斜を抑制する復原力への寄与が大きい。また、この支援用浮体は、曳航と設置等の作業時における浮力調整の役割を持たせるために、バラストタンクを備えて浮力調整できるように構成することが好ましい。
【００２１】
この支援用浮体によれば、浮体を構成する中央柱状体と水没浮力体の少なくとも一方の構造体に一時的に係合される。この自重以上の浮力と復原力とを持つ支援用浮体により、浮体の傾斜を抑制でき復原力を確保できるので、浮体の姿勢を安定化できる。言い換えれば、この支援用浮体により、浮体のヒール（横傾斜）、トリム（縦傾斜）を抑制することができる。
【００２２】
従って、この支援用浮体により、鉛直方向からの傾斜（言い換えれば、水面に対する傾斜）に関する復原力を著しく高めることができるので、浮体の曳航及び設置等の作業において、浮体の姿勢を安定化でき、転倒を防止できる。その結果、浮体の曳航及び設置等の作業を十分に支援できて、大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができる。
【００２３】
その上、この支援用浮体は緊張係留後には浮体から取り外すので、この緊張係留浮体システムの浮体を多数設置する場合には、この支援用浮体を繰り返し使用できる。その結果、浮体の１基あたりの曳航、設置、保守点検、撤去等の作業の費用を低減することができる。
【００２４】
上記の支援用浮体において、少なくとも設置作業時に、前記構造体に対して上下方向に相対的な移動ができるように係合するように構成すると、つまり、この構造体に対して、完全に固定させずに、この構造体に沿って上下方向にスライド可能にして、水面付近に浮かばせる構成とすると、浮体設置後の支援用浮体を取り外す際に、深い水深の水中作業における係合の解除作業を無くすことができる。従って、水面上の作業で、支援用浮体の姿勢を調整して、浮体の設置後の支援用浮体の分離に伴う解体作業、及び、一旦設置した浮体を再度移動させるための支援用浮体の取付け時の再組立て作業を、容易に行えるようになる。
【００２５】
上記の支援用浮体において、２つ以上に分割可能で、前記構造体に一時的に係合する際には、一体化され、係合を解除する際には分割されるように構成すると、洋上においても支援用浮体を係合したり、係合を解除したりすることが容易にできるようになる。
【００２６】
上記の支援用浮体において、前記浮体の設置後に、前記水面上係留部に上端が固定された前記緊張係留索の間から引き抜き可能な大きさに分割可能であるように構成すると、洋上における支援用浮体の係合作業と係合の解除作業を、緊張係留を行ったままの状態で行うことができるようになる。つまり、係合の解除の時には、分解されて構造体から分離された支援用浮体の一部を、水面上係留部及び緊張係留索の間から外側に引き出すことが、比較的容易にできるようになる。また、逆に、係合時には、分解された支援用浮体の一部を、外側から水面上係留部及び緊張係留索の間を通して、構造体に接近させることができる。
【００２７】
上記の支援用浮体において、前記構造体が入り込む凹部を有して構成され、前記作業の支援時には、前記構造体に係合されると共に、前記作業の支援の終了後には、前記構造体から分離されるように構成すると、支援用浮体自体の分解作業や一体化作業が不要になるので、比較的波浪条件の厳しい海象が予期される場合においても、係合作業及び係合の解除作業を容易に行うことができるようになる。
【００２８】
この構成によれば、構造体が入り込む凹部を有して支援用浮体が構成されているので、支援用浮体がこの構造体に沿う部分が多くなり、支援用浮体がこの構造体から外れ難くなると共にこの構造体の傾斜を抑制し易くなり、その結果、浮体の復原力をより効率よく増加できる。
【００２９】
上記の支援用浮体において、前記浮体のバラスト調整用システム、前記浮体用の電源システム、前記浮体を緊張係留するための緊張係留索の巻取りシステム、該支援用浮体を仮係留するための仮係留システム、該支援用浮体のバラスト調整用システム、該支援用浮体用の電源システムの少なくとも一つ、又は、いくかの組み合わせで構成される作業支援システムを備えて構成すると、浮体及び上部構造には、設置時のみ使用する電力供給源等の付帯装置を搭載せずに済むので、緊張係留浮体システムの全体的なコストを低減できる。
【００３０】
また、一時的に使用する一時係留用のウィンチ、緊張係留索（テンドン）巻き取りドラム、浮体に搭載のバラストポンプ等への電源も供給できるようになり、浮体設置時の作業台として機能させることができる。これにより、設置時における作業船等の支援を減少又は不要にできる。
【００３１】
つまり、曳航、設置、保守点検、撤去等の作業時のみに浮体側で使用する付帯設備の一部又は全部を、支援用浮体に備えることにより、これらの作業を十分に支援できるようになる。その結果、浮体の付帯設備の一部又は全部を省略することができ、緊張係留浮体システムの全体としてのコストを低減することができる。
【００３２】
また、上記の目的を達成するための支援用浮体を用いた浮体の曳航方法は、上記の支援用浮体を前記浮体に係合した状態で、前記浮体を曳航する方法である。この方法によれば、浮体は、半没水型浮体構造などで形成されるため、設置前の状態では、水面に対する傾斜に関して元来不安定な状態となるが、この支援用浮体の係合により、支援用浮体で浮体の構造体を取り囲むことで、全体として復原力を大きくして安定化させることができ、浮体の曳航時の転倒を防止できる。
【００３３】
つまり、この曳航方法によれば、浮体の曳航時に、支援用浮体を一時的に浮体に係合した状態で曳航するので、この支援用浮体により浮体の傾斜を抑制でき、復原力を確保できて浮体の姿勢を安定化できる。その結果、浮体の曳航時において、浮体の姿勢を安定化でき、転倒を防止できるので、大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができる。これにより、浮体の曳航作業を十分に支援することができる。
【００３４】
上記の目的と達成するための支援用浮体を用いた浮体の設置方法は、前記緊張係留浮体システムの前記浮体の設置において、上記の支援用浮体を用いる方法である。この方法によれば、支援用浮体の係合により、支援用浮体で浮体の中央柱状体又は水没浮力体の少なくとも一方の構造体を取り囲むことで、全体として復原力を大きくして安定化させることができ、浮体の設置時の転倒を防止できる。これにより、少なくとも設置海域では洋上大型クレーン船等の支援を不要にすることができる。
【００３５】
この設置方法によれば、浮体の設置時に一時的に中央柱状体と水没浮力体の少なくとも一方の構造体に係合した状態で設置作業を行うので、この支援用浮体により、浮体の傾斜に対する復原力を確保して浮体の姿勢を安定化した状態で設置作業を行うことができる。その結果、浮体の設置作業時において、浮体の姿勢を安定化し、転倒を防止するための大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができる。これにより、浮体の設置作業を十分に支援することができる。また、支援用浮体を作業台としても使用できるので、水面上係留部における作業用面積を小さくすることができる。
【００３６】
また、上記の支援用浮体を用いた浮体の設置方法において、前記支援用浮体を、前記浮体を仮係留するための仮係留システムを備えて形成し、該仮係留システムで前記浮体の設置に際して、前記浮体の設置水域において、前記仮係留システムにより前記緊張係留索の下端が係留される前記固定用沈底部材を水底まで沈下させて、前記支援用浮体を仮係留した後に、前記緊張係留索による係留を行い、この前記緊張係留索による係留をした後に、前記仮係留を解除すると、比較的容易に浮体を緊張係留することができる。
【００３７】
この設置方法によれば、支援用浮体の仮係留は支援用浮体による転倒防止効果の元で行うので、転倒の恐れがなく容易に仮係留することができる。また、支援用浮体側に設けた仮係留システムにより、アンカー等の固定用沈底部材をその重量を支えながら降ろしていくため、固定用沈底部材を水底に降下させるためのウィンチ等の設備が、浮体側や作業船側に不要となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の支援用浮体、支援用浮体を用いた浮体の曳航方法、及び、支援用浮体を用いた浮体の設置方法によれば、浮体の曳航、設置、保守点検、撤去等の作業時において、一時的に配置される支援用浮体により、浮体の曳航及び設置等の作業を十分に支援できる。
【００３９】
特に、曳航、設置、保守点検、撤去等の作業用に、支援用浮体を、浮体の中央柱状体と水没浮力体の少なくとも一方の構造体に一時的に固定することにより、鉛直方向からの傾斜に対する復原力を発生することができる。これにより、浮体の傾斜を抑制して姿勢を安定化でき、転覆の危険性を著しく減少できる。その結果、浮体の曳航及び設置等の作業において、大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができ、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る実施の形態の支援用浮体が係合される緊張係留浮体システムの構成を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における水面上係留部を示した図である。
【図３】水面上係留部の他の構成を示した図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態の支援用浮体の形状を示した平面図である。
【図５】図４の支援用浮体の側面図である。
【図６】図４の支援用浮体を示した図４のＡ−Ａ矢視図である。
【図７】図４の支援用浮体を示した図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図８】図４の支援用浮体を緊張係留浮体システムの浮体に係合した状態を示す図９及び図１０のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】図４の支援用浮体を緊張係留浮体システムの浮体に係合した状態を示す図８のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１０】図４の支援用浮体を緊張係留浮体システムの浮体に係合した状態を示す図８のＤ−Ｄ矢視図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態の支援用浮体を緊張係留浮体システムの浮体に係合した状態を示す側面図である。
【図１２】図１１の支援用浮体を緊張係留浮体システムの浮体に係合した状態を示す図１１のＦ−Ｆ矢視図である。
【図１３】図１１の支援用浮体を緊張係留浮体システムの浮体に係合した状態を示す図１１のＧ−Ｇ矢視図である。
【図１４】図１１の支援用浮体に拡張甲板を係合した状態を示す側面図である。
【図１５】洋上クレーンを使用して、図１１の支援用浮体と係合した浮体を固定用沈底部材上に吊り下ろす状態を示した図である。
【図１６】洋上クレーンを使用して、図１１の支援用浮体と固定用沈底部材に係合した浮体に、上部構造を載置する状態を示した図である。
【図１７】図１１の支援用浮体と固定用沈底部材を係合した浮体の曳航状態を示した図である。
【図１８】図１１の支援用浮体から固定用沈底部材を沈める状態を示した図である。
【図１９】図１１の支援用浮体を仮係留索で固定用沈底部材に係留した状態を示した図である。
【図２０】図１１の支援用浮体を仮係留索で固定用沈底部材に係留すると共に、浮体を緊張係留索で固定用沈底部材に係留した状態を示した図である。
【図２１】浮体の緊張係留状態と、浮体から分離された図１１の支援用浮体を示した図である。
【図２２】本発明に係る第３の実施の形態の支援用浮体の形状を示した、浮体の水面上係留部より上側から下方を見下ろした矢視図である。
【図２３】図２２の支援用浮体の形状を示した、浮体の水面上係留部より下側から下方を見下ろした矢視図である。
【図２４】図２２の支援用浮体の嵌合部を浮体から分離する様子を示した、浮体の水面上係留部より上側から下方を見下ろした矢視図である。
【図２５】図２２の支援用浮体の主要部を浮体から分離する様子を示した、浮体の水面上係留部より上側から下方を見下ろした矢視図である。
【図２６】図２２の支援用浮体と固定用沈底部材と係合した浮体の曳航状態を示した図である。
【図２７】図２２の支援用浮体を仮係留索で固定用沈底部材に係留した状態を示した図である。
【図２８】図２２の浮体を緊張係留索のみで固定用沈底部材に係留した状態を示した図である。
【図２９】図２２の浮体の緊張係留状態と、浮体から分離された支援用浮体を示した図である。
【図３０】本発明に係る第４の実施の形態の支援用浮体の形状を示した、浮体の水面上係留部より上側から下方を見下ろした矢視図である。
【図３１】図３０の支援用浮体の形状を示した、浮体の水面上係留部より下側から下方を見下ろした矢視図である。
【図３２】図３０の支援用浮体と固定用沈底部材と係合した浮体の曳航状態を示した図である。
【図３３】図３０の支援用浮体を仮係留索で固定用沈底部材に係留した状態を示した図である。
【図３４】図３０の浮体を緊張係留索のみで固定用沈底部材に係留した状態を示した図である。
【図３５】図３０の浮体の緊張係留状態と、浮体から分離された支援用浮体を示した図である。
【図３６】従来技術の緊張係留浮体システムの構成を示した図である。
【図３７】従来技術のミニＴＬＰと呼ばれる緊張係留浮体システムの状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明に係る支援用浮体、支援用浮体を用いた浮体の曳航方法、及び、支援用浮体を用いた浮体の設置方法について説明する。ここでは、特に浮体が支持する上部構造物に風力発電装置を搭載した緊張係留浮体システムを例にして説明するが、本発明は風力発電装置に限定されず、上部構造物に、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システムにも適用することができる。
【００４２】
最初に、本発明に係る実施の形態の支援用浮体が用いられる緊張係留浮体システム１について説明する。この緊張係留浮体システム１は、緊張係留浮体（テンション・レグ・プラットホーム）のためのシステムであり、図１に示すように、風力発電装置１０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１２と、この浮体１２を係留するための複数本（図１では１本ずつ３ヶ所で計３本）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に固定するための固定用沈底部材１４とを備えて構成される。
【００４３】
この浮体１２は、風力発電装置１０及び上部構造物１１の重量を浮力で支持して、風力発電装置１０及び上部構造物１１を水面上の予め設定した高さに維持するものである。この浮体１２は、風力発電装置１０及び上部構造物１１を支持するための円柱や多角柱で形成される中央柱状体１２ａと、この中央柱状体１２ａの下部に設けられた水没浮力体１２ｂと、中央柱状体１２ａから周囲に放射状に延びて配置される水面上連結体１２ｃと、この水面上連結体１２ｃの端部に配置される水面上係留部１２ｄを有して構成される。
【００４４】
この中央柱状体１２ａはセンターコラムと呼ばれ、この中央柱状体１２ａの下部に水没浮力体１２ｂを設ける。この中央柱状体１２ａと水没浮力体１２ｂは、例えば、中空構造とし、鋼やプレストレストコンクリート（ＰＣ）等で浮力を生じるように構成される。
【００４５】
また、水没浮力体１２ｂは、上部構造物を水面上の所定の高さで支持するための主要な浮力を発生する部分であり、波による影響を受け難い形状、例えば、中央柱状体１２ａよりも大径の円柱形状にして形成したり、上部側の円錐台形状と、中間部の円柱形状と、下部側の逆円錐台形状とで形成したりする。この下部を逆円錐形にしたりすることにより、単に円柱下部を平面で形成する場合よりも波による影響を少なくすることができる。また、この水没浮力体１２ｂは曳航と係留時における浮力変化を発生させるために、必要に応じてバラストタンク、バラストポンプ、バラスト調整装置等が設けられる。
【００４６】
そして、水面上連結体１２ｃの一端が中央柱状体１２ａの上側の部分に接続され、他端が水面上係留部１２ｄに接続される。この水面上連結体１２ｃは、緊張係留後の静水時、即ち、静止水面状態において、表面積の全部又は半分以上が水面３より上にあるように構成されることが好ましい。また、水面上係留部１２ｄも、緊張係留後の静水時において、全部が水面３より上にあって水没しないように構成される。この水面上係留部１２ｄの水面より上方に設けた上側係留部１５ｃに浮体１２を緊張係留するための緊張係留索１３の上側端部を固定する。
【００４７】
この水面上連結体１２ｃは、例えば、鋼材を使用したブレース構造、トラス構造、ラーメン構造などの鉄骨構造とし、十分な強度は有するが、比較的鋼材重量や表面積が小さい構造とする。
【００４８】
また、水面上係留部１２ｄを、中央に緊張係留索１３が挿通する中空部１２ｈを持つ中空柱状体で構成し、この水面上係留部１２ｄの上部に上側係留部１５ｃを配設し、側面において水面上連結体１２ｃと接続する。なお、この水面上係留部１２ｄの水平断面形状としては、図２に示す円形の他、四角形等の多角形、及び角をアールで丸めた多角形等が考えられる。また、図３に示すように、緊張係留索１３のための保護カバー１２ｅを設ける場合もある。
【００４９】
この構成によれば、水面上係留部１２ｄを水面３上に設け、緊張係留索１３のための保護カバー１２ｅ等の一部を除いて水面３を殆ど貫通させていないので、静的復原力は殆ど発生しない。そのため、設置後の緊張係留浮体１における復原力に関しては、緊張係留索１３に拠ることになる。図１に示す構成では、上側係留部１５を、平面視で中央柱状体１２ａから離間するように設ける。この離間距離が大きい程、モーメントレバーが大きくなるので、同じ緊張係留索１３の小さな張力変化で大きな復原力が得られる。そのため、水面上係留部１２ｄを水面上連結体１２ｃの端部に接続して、中央柱状体１２ａから大きく離れた位置に水面上係留部１２ｄを設ける。この構成により、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の張力の変化量が少なくなる。
【００５０】
緊張係留浮体１を固定用沈底部材１４に緊張係留するための緊張係留索（テンドン）１３は、鋼製の鎖（チェーン）やケーブルおよびロープ等で形成され、その上端部は水面上係留部１２ｄの上側係留部１５ｃに、その下端部は固定用沈底部材１４の下側係留部１４ｃに取り付けられる。緊張係留時には、緊張係留索１３の長さを調整して、この緊張係留索１３に常時張力（テンション）が加わっている状態にして、浮体１２の浮力に抗して、浮体１２を水中に引き込む。
【００５１】
固定用沈底部材１４は、テンプレートとも呼ばれる、スチールや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のアンカーとして使用される。なお、水底２の地盤に固定されるパイリング（杭）を固定用沈底部材として使用してもよい。図１に示す固定用沈底部材１４は、沈錘部１４ａと連結部１４ｂと下側係留部１４ｃとから形成され、緊張係留索１３と上側係留部１５ｃ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の下端部が下側係留部１４ｃに固定される。
【００５２】
この緊張係留浮体１の大きさは、例えば、発電量が２ＭＷを想定した場合で、かつ、大陸棚の水深１００ｍから２００ｍ程度の所に設置される場合には、図１に示すような、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の上が７５ｍ程度となり、浮体１２の中央柱状体１２ａの直径は６ｍ程度で高さは３５ｍ程度であり、水没浮力体１２ｂの最大直径は１５ｍ程度で、３つの固定用沈底部材１４の中心を通る円の直径は６０ｍ程度である。
【００５３】
この緊張係留浮体システム１では、設置後における浮体１の静的復原力を緊張係留索１３で確保して安定性を確保でき、設置時及び設置後において、緊張係留索１３の取り付け作業及び長さ調整作業を水面３より上方の水面上係留部で行うことができる。
【００５４】
また、この緊張係留浮体システム１によれば、上部構造物１１を水面３上の所定の高さで支持するための浮体１２の中央柱状体１２ａの下部部分の水没浮力体１２ｂを、復原力を考慮しない単に浮力発生のための浮力体とすることができるので、波の影響を受け難い形状にすることができる。
【００５５】
これにより、没水部分及び没水面積が小さくなるので、没水面積における耐水性の塗装面を小さくすることができ、塗装作業量や塗料を少なくできる。従って、緊張係留後の経年変化に対するメンテナンス面積が狭くなり、保守管理のための作業量が少なくなる。また、没水面積が小さいので、鋼材重量も減少できる。
【００５６】
また、この緊張係留浮体システム１では、水面上連結体１２ｃを、静水時において、表面積の全部、又は、半分以上、好ましくは２／３以上が水面３より上にあるように構成することにより、没水面積をゼロ、又は、小さくして、没水面積における耐水性や耐蝕性の特殊な塗料による塗装面を少なくして、塗装作業量や特殊な塗料の量を少なくすることができる。それと共に、緊張係留後の経年変化に対する保守点検時において、水中作業を必要とする面積を少なくしているので、保守管理が容易となる。
【００５７】
また、水面上係留部１２ｄを全体が、静水時において、水面３より上にあって水没しないように構成することにより、緊張係留索１３の上側係留部１５ｃを水面上に維持できるため、緊張係留索１３の取り付け作業、張力調整作業及び保守点検作業等を、水中作業では無く、空中での作業とすることができる。
【００５８】
そのため、作業性が良くなり作業時間も短くなるので、これらの作業におけるコストを低減できる。また、設置後に下側係留部１４ｃが地震等より不等沈下した場合に、この不等沈下に対して緊張係留索１３の長さを調整する必要が生じるが、この場合にも上側係留部１５ｃが水面３上にあるので、水中作業が不要になり、効率よく調整作業を行うことができる。
【００５９】
特に、水面上連結体１２ｃと水面上係留部１２ｄを静水時において、完全に水面３上にあるようにすることにより、水中作業領域を中央柱状体１２ａと水没浮力体１２ｂに集中させることができるので、水中作業の効率を向上することができる。
【００６０】
しかしながら、この図１に示す緊張係留浮体システム１の浮体１２は、重心が比較的高い位置にあり、浮力の主要な部分を発生する水没浮力体１２ｂが中央柱状体１２ａの直下にあり、復原力を考慮していないため、緊張係留していない状況においては不安定な状態となる。
【００６１】
そこで、本発明では、浮体１２の曳航作業や設置作業や保守点検作業や撤去作業等を支援するために、浮体１２の曳航及び設置等の作業で、この浮体１２の中央柱状体１２ａ又は水没浮力体１２ｂの少なくとも一方の構造体に一時的に係合され、前記作業後に分離される支援用浮体２０、３０を有する支援用システムを用いる。なお、ここの説明では、支援用浮体２０、３０は、中央柱状体１２ａに係合するものとして説明しているが、水没浮力体１２ｂに係合してもよく、中央柱状体１２ａと水没浮力体１２ｂの両方に係合してもよい。
【００６２】
次に、本発明に掛かる第１及び第２の実施の形態の支援用浮体２０、３０について図４〜図２１を参照しながら説明する。この支援用浮体２０、３０は、自重以上の浮力と、鉛直方向からの傾斜に対する復原力とを持って形成される。
【００６３】
最初に、第１の実施の形態の支援用浮体２０について説明する。この支援用浮体２０は、図４〜図１０に示すように、浮体１２の曳航、設置、保守点検、撤去等の作業用に一時的に係合される中央柱状体１２ａが入り込む凹部２１を有して形成されて、浮体１２の中央柱状体１２ａに取り外し可能に係合される。
【００６４】
この凹部２１は、中央柱状体１２ａの水平断面形状と、支援用浮体２０の分割個数Ｎとで決まるが、例えば、中央柱状体１２ａの水平断面が円形の場合は、Ｎ分割（図４〜図１０ではＮ＝３）の円弧形状に形成されるが、中央柱状体１２ａの水平断面が四角形等の多角形の場合には、それに係合し易い形状に形成される。
【００６５】
この係合は、Ｎ個の支援用浮体２０を図９及び図１０に示すように、結合支援用ウィンチ２５で、結合支援索２５ａを引き絞ることで、支援用浮体２０を中央柱状体１２ａの周囲に引き寄せて、支援用浮体２０に設けられたスライディング部材２２を中央柱状体１２ａに当接する。それと共に、支援用浮体２０を隣接する支援用浮体２０の係合凸部２３と係合凹部２４とを係合させ、これらの貫通孔に係合ピンを挿入して係合する。これにより、Ｎ個の支援用浮体２０を一体化する。このスライディング部材２２は、例えば、中央柱状体１２ａと支援用浮体２０の相対的な上下運動に伴って回転するような回転体等で形成され、相対上下運動を円滑にする。
【００６６】
この支援用浮体２０は、中央柱状体１２ａを囲んで設けられると共に、水面３を貫通する部分に面積を持たせて形成し、この部分の水位変動による浮力変化を生じさせて、浮力と浮体１２の鉛直方向からの傾斜に対する復原力を持たせる。
【００６７】
この第１の実施の形態の支援用浮体２０は、緊張係留浮体システム１の設置場所が、比較的波浪条件の緩い海象用であり、一体化された時には、図８、図９、図１０に示すような、浅い喫水のドーナツ型の浮体となり、中央柱状体１２ａから離れた位置にある水面貫通部分が、浮体の中央柱状体１２ａとの間に大きなモーメントレバーを持つので、これにより、傾斜に対する復原力が大きくなる。なお、この支援用浮体２０は、曳航、設置、保守点検、撤去等の作業時における浮力調整の役割を持たせるために、バラストタンクを備えて浮力調整できるように構成することが好ましい。
【００６８】
この支援用浮体２０は、浮体１２の中央柱状体１２ａに曳航及び設置等の作業用に一時的に係合されるので、浮体１２と共に傾斜する。そのため、支援用浮体２０により、浮体１２の傾斜に対する復原力を確保できて浮体１２の姿勢を安定化できる。言い換えれば、この支援用浮体２０により、浮体１２のヒール（横傾斜）、トリム（縦傾斜）を抑制することができ、これにより、浮体１２の復原力が増強される。
【００６９】
この支援用浮体２０により、浮体１２の水面に対する傾斜に関する復原力を著しく増強することができるので、浮体１２の姿勢を安定化させることができ、転倒を防止できる。その結果、浮体１２の曳航及び設置等の作業において十分に支援できて、大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができる。
【００７０】
また、支援用浮体２０を中央柱状体１２ａに係合させることにより、支援用浮体２０の分解及び取り外し作業に必要な部分を常に水面３近傍に維持することができる。そのため、例えば、浮体１２の設置後、即ち、緊張係留後における支援用浮体２０の取り外しに際して、作業が困難となるような深い水深における取り外し用の水中作業を無くすことができる。
【００７１】
その上、この支援用浮体２０は緊張係留後には中央柱状体１２ａから分離するので、この緊張係留浮体システム１の浮体１２を多数設置する場合には、この支援用浮体２０を繰り返し使用できる。その結果、浮体１２の１基あたりの曳航及び設置等の費用を低減することができる。
【００７２】
更に、緊張係留浮体システム１のために、支援用浮体２０に作業支援システムを備えて構成する。この作業支援システムは、浮体１２のバラスト調整用システム、浮体１２用の電源システム、浮体１２を緊張係留するための緊張係留索１３の巻取りシステム、支援用浮体２０を仮係留するための仮係留システム、支援用浮体２０のバラスト調整用システム、支援用浮体２０用の電源システムの少なくとも一つ、又は、いくかの組み合わせで構成される。
【００７３】
浮体１２のバラスト調整は、水没浮力体１２ｂの浮力を調整して行う。また、水没浮力体１２ｂの浮力調整システムは、例えば、図示しないが、水没浮力体１２ｂの下部に配置したバラストポンプとバラストタンクとシーチェストと配管と制御弁等を有して構成される。
【００７４】
浮体１２の喫水を深める必要があるときには、水没浮力体１２ｂにおいて、それぞれのバラストタンクに海水を注入する。また、浮体１２の喫水を浅くする必要があったり、緊張係留索１３の張力を高めるためにより浮体全体重量を小さくする必要があったりするときには、バラストタンクからバラスト水を排出する。この水没浮力体１２ｂのバラスト量を調整することにより浮体１２の喫水と姿勢の調整を行う。
【００７５】
また、バラスト調整用システムは、特に図示しないが、バラストポンプとバラストタンクと、海水の取り入れ口であるシーチェストとこれらを連結する配管及び制御弁等から構成される。支援用浮体２０の喫水を深める必要があるときには、バラストポンプにより、海水を導入してバラストタンクに注入する。また、支援用浮体２０の喫水を浅くする必要があるときにはバラスト水を排出する。これらのバラストタンクのバラスト量の調整により、支援用浮体２０自身の沈下量と姿勢の制御を行う。
【００７６】
電源システムとしては、緊張係留浮体用と支援用浮体用があるが、特に別に設ける必要もなく共通としてよい。この電源システムは、特に図示しないが、燃料タンク、発電用エンジン、発電装置、配電盤、制御装置、充電装置等を有して構成され、浮体１２への給電のための電源、又は、支援用浮体２０自身の各装置への給電のための電源として使用する。
【００７７】
巻取りシステムは、図４〜図１０に示すような、緊張係留索１３を巻き取る巻取りドラム２６と緊張係留索１３の向きを変更するプーリー（図８の１５ｄ）を有して構成され、浮体１２の曳航時には、固定用沈底部材１４の沈錘部１４ａの下部係留部１４ｃにその先端側が固定された緊張係留索１３を巻取りドラム２６に巻き取った状態で曳航し、設置水域では、この巻取りドラム２６からプーリー１５ｄ経由で緊張係留索１３を繰り出して、上側係留部１５ｃに緊張係留索１３の上端を固定した後、バラスト水を排水して緊張係留する。この緊張係留後のプーリー１５ｄの取り外し支援のために、支援用浮体２０に小型クレーン（図示していない）等の吊り揚げ装置を搭載しておくと便利である。
【００７８】
また、仮係留システムは、図４〜図１０に示すような、仮係留用のウィンチ２７と仮係留索２８を備えて構成され、設置水域で、浮体１２を緊張係留する前に、固定用沈底部材１４の沈錘部１４ａの仮係留部１４ｄに係留索２８の先端を固定して仮係留する。この仮係留システムは、水底２に設置する固定用沈底部材１４の重量を支えつつ、水底２へと吊りながら降ろして行くことができるように構成する。
【００７９】
図４〜図１０に示す例では、支援用浮体２０の甲板上に、結合支援用ウィンチ２５と、緊張係留索巻取りドラム２６と、仮係留用のウィンチ２７と、仮係留索プーリー支柱２７ａと、仮係留索２８と、固定用沈底部材１４にエアを供給して曳航時に浮力を持たせるためのエア供給用のコンプレッサ２９とエア供給ライン２９ａを図示している。
【００８０】
この作業支援システムを有する構成によれば、曳航、設置、保守点検、撤去等の作業時のみに浮体側で使用する付帯設備の一部又は全部を、支援用浮体２０に備えるので、これらの作業を十分に支援できる。これにより、浮体１２の付帯設備の一部又は全部を省略することができ、浮体１２の装置全体としてのコストを低減することができる。
【００８１】
また、支援用浮体２０のスペースを曳航及び設置時等の作業台として機能させることができる。これにより、設置時における作業船等の支援を減少又は不要にできる。また、従来技術では、電源供給等の支援を行っていた作業船を、移動のための曳航のみに限定して使用することができるようになるので、作業船側に作業支援システムが不要となり、使用できる作業船の選択範囲が広がることになる。更に、浮体１２を多数設置する場合には、この支援用浮体２０を繰り返し使用して、浮体１２の１基あたりの曳航及び設置等の作業用の費用を低減することができる。従って、緊張係留浮体システム１の全体としてのコストを低減することができる。
【００８２】
次に、第２の実施の形態の支援用浮体３０について説明する。この支援用浮体３０は、図１１〜図１４に示すように、Ｕ字形状柱状部３１と、下部浮力部３２と、上甲板部３３とを有して形成される。それと共に、浮体１２の曳航、設置、保守点検、撤去等の作業用に一時的に係合される中央柱状体１２ａが入り込む凹部３４を有して形成されて、固縛装置３５により、中央柱状体１２ａに取り外し可能に係合される。
【００８３】
この係合は、例えば、支援用浮体３０を中央柱状体１２ａに当接し、固縛装置３５で係合して行う。固縛装置３５の簡単な構成の例としては、例えば、固縛装置３５を、取り外し可能なパイプ構造（断面は円に限らない）などで形成し、ボルトや仮溶接等で支援用浮体３０に接合する。
【００８４】
このＵ字形状柱状部３１は、浮力と水面に対する傾斜を妨げる方向の復原力を有して、水面３に浮かぶように構成する。下部浮力部３２は十分な浮力を有すると共に、波の影響を受け難い形状に形成する。上甲板部３３は、支援用浮体３０が沈んで、甲板部３３が水面を貫通するようになった状態では、十分な復原力を発揮できるように形成されると共に、各種の作業用システム（図示しない）も搭載される。この甲板部３３により、支援用浮体３０は水面３の上に広い水面上の部分を有することになるので、中央柱状体１２ａへの配置作業や固縛装置３５による係合作業が容易となる。
【００８５】
また、凹部３４は、例えば、中央柱状体１２ａの水平断面が円形の場合はそれを取り囲むＵ字型の切り欠きで形成され、中央柱状体１２ａの水平断面が四角形や多角形に近い場合はそれに係合するような形状を持つ切り欠きで形成される。この凹部３４により支援用浮体３０が中央柱状体１２ａに沿う部分が多くなり、各種作業が行い易くなる。
【００８６】
この第２の実施の形態の支援用浮体３０は、緊張係留浮体システム１の設置場所が、比較的波浪条件の厳しい海象用であり、深い喫水のセンターカラム型の浮体に形成され、中央柱状体１２ａから離れた位置にある上甲板部３３の水面貫通部分により傾斜に対する復原力を容易に大きくできる。
【００８７】
なお、第２の実施の形態の支援用浮体３０を示す図１１〜１３には、第１の実施の形態の支援用浮体２０で示した作業システム等は省いてあるが、この第２の実施の形態の支援用浮体３０においても、第１の実施の形態の支援用浮体２０と同様に各種の作業システムを搭載して構成され、第１の実施の形態の支援用浮体２０と同様な作用効果を発揮する。
【００８８】
図１４は、支援用浮体３０に、更に拡張甲板３６、３７を設ける例を示している。この拡張甲板３６、３７は、上甲板部３３を載置させた状態で移動可能になるように構成したものであり、拡張甲板３７を岸壁クレーンや洋上クレーン等を用いて折り畳み可能に形成してある。
【００８９】
浮体１２の曳航時や設置時には、拡張甲板３７を広げて、傾斜に対する復原力を大きくして、各種作業を行い易くし、緊張係留が完了した後は、拡張甲板３７が緊張係留索１３と干渉しないように折り畳み、緊張係留索１３の隙間から、支援用浮体３０を引き出せるように構成している。
【００９０】
次に、上記の構成の支援用浮体２０、３０を用いた浮体１２の曳航方法について説明する。この曳航方法では、第１の実施の形態の支援用浮体２０は、図８、図９、図１０に示すように、支援用浮体２０を浮体１２の中央柱状体１２ａに係合した状態で曳航する。また、第２の実施の形態の支援用浮体３０は、図１１、図１７に示すように、支援用浮体３０を浮体１２の中央柱状体１２ａに係合した状態で曳航する。
【００９１】
第１の実施の形態の浅喫水の支援用浮体２０と浮体１２の中央柱状体１２ａの係合は、ドック内の建造において、固定用沈底部材１４の上部に浮体１２を組み上げ、仮係留索２８と緊張係留索１３の下端を取り付ける。支援用浮体２０の配置は、ドック内で固定用沈底部材１４の上部に必要に応じて架台等を介して浮体１２に対して、Ｎ個に分割された支援用浮体２０をその凹部２１に中央柱状体１２ａが入り込むように配置した後、中央柱状体１２ａを取り囲んで一体化された支援用浮体２０を中央柱状体１２ａに係合する。その後、ドックに注水し、ドック出しを行う。
【００９２】
この状態で、浮体１２、支援用浮体２０、固定用沈底部材１４のバラスト調整をし、曳航状態とする。この曳航状態では、浮体１２と支援用浮体２０との相対運動を避けたいので、水没浮力体１２ｂの上に支援用浮体２０を載置した状態にすることが望ましく、必要に応じて仮ロック部材１４ｅ等を用いて、固定用沈底部材１４を支援用浮体２０に一時的に固定する。
【００９３】
また、第２の実施の形態の深喫水の支援用浮体３０と浮体１２の係合は、ドック内の建造において、浮体１２を組み上げ、必要に応じて架台等を介して浮体１２に対して、支援用浮体３０をその凹部３４に中央柱状体１２ａが入り込むように配置した後、固縛装置３５により支援用浮体３０を中央柱状体１２ａに係合する。
【００９４】
その後、比較的穏やかな海象でなおかつある程度の水深が確保できる海域まで浮体１２及び支援用浮体３０並びに風力発電装置１０、上部構造物１１、固定用沈底部材１４等をバージ等で運搬する。次に、図１５に示すように、建造された固定用沈底部材１４を洋上に配置すると共に、この支援用浮体３０が一体化した浮体１２を洋上クレーン４０のクレーン４１の吊下索４２で吊り上げて、固定用沈底部材１４の上側に載置する。
【００９５】
その後、図１６に示すように、洋上に配置した浮体１２の上に上部構造物１１及び風力発電装置１０を搭載する。この状態で、浮体１２、支援用浮体３０、固定用沈底部材１４のバラスト調整をし、図１７に示す曳航状態とする。この曳航状態では、浮体１２と支援用浮体３０との相対運動を避けたいので、中央柱状体１２ａに支援用浮体３０を固定した状態にすることが望ましく、必要に応じて、浮体１２に支援用浮体３０を一時的に固定する。
【００９６】
図８、図９、図１０及び図１７は、浮体１２を曳航するときの状態であり、浮体１２のバラストタンクにある程度バラスト水を積んで浮上させた状態で、支援用浮体２０、又は、３０を浮体１２に係合している。それと共に、支援用浮体２０、又は３０の下部に、仮係留索２８により固定用沈底部材１４を吊り下げている。この固定用沈底部材１４にはバラスト水を半分程注入して浮体１２の中央柱状体１２ａが水面３にある状態としている。
【００９７】
この状態では、中央柱状体１２ａが水面３を貫通しているが、それ単独では傾斜に対する復原力への寄与は著しく小さい上に、水面３からの浮体１２の重心の高さが大きく不安定で転倒し易いので、支援用浮体２０又は３０により大きな復原力を発生し、転倒を防止する。この状態で設置水域まで曳船等の作業船５０により曳航する。
【００９８】
この曳航方法によれば、浮体１２の曳航時に、支援用浮体２０又は３０を係合した状態で曳航するので、この支援用浮体２０又は３０により浮体１２の傾斜を抑制でき、復原力を確保できて浮体１２の姿勢を安定化できる。従って、曳航作業を十分に支援でき、大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができる。
【００９９】
次に、上記の構成の支援用浮体２０、３０を用いた浮体１２の設置方法について説明する。この設置作業では、図８、図９、図１０及び図１７の曳航状態から、図１８の係留開始状態にした後に、緊張係留を行って、図２１の設置状態にする。なお、図１８〜図２１においては、第２の実施の形態の支援用浮体３０を用いて説明するが、第１の実施の形態の支援用浮体２０においても一体化と分離の仕方が異なるだけで同様な設定方法となる。
【０１００】
図１８は、図１７の状態から、固定用沈底部材１４への更なるバラスト水の注入により、固定用沈底部材１４を水面下に沈下させたものであり、水面上係留部１２ｄの全体が水面３上に出ている状態である。
【０１０１】
この図１８の状態では、図１７の状態と比較し、水面３を貫通する部分としては固定用沈底部材１４の部分がなくなっており、傾斜に対する復原力への寄与は小さくなっている。この状態では浮体１２だけでは不安定で転倒し易いので、図１７の固定用沈底部材１４の浮上状態から図１８の没水状態まで支援用浮体３０により大きな復原力を発生し、転倒を防止する。
【０１０２】
この図１８の状態で、吊り下げていた固定用沈底部材１４を仮係留索２８ｂで支持しながら、仮係留索２８と緊張係留索１３を延ばして、図１９に示すように、水底２に降ろす。その後、固定用沈底部材１４に追加のバラスト水やコンクリート等を注入し、固定用沈底部材１４を水底２に固定する。この固定後、固縛装置３５を解除して支援用浮体３０の上下方向は自由にし、図２０に示すように、緊張係留索１３の長さと緊張係留浮体１の沈下量を調整し、緊張係留索１３の上端側を水面上係留部１２ｄの上側係留部１５ｃに固定し、係留を行う。
【０１０３】
緊張係留索１３による係留ができたら、図２０に示すように、水没浮力体１２ｂのバラストタンクのバラスト水を排水し、浮体全体重量を軽くして、浮体１２の浮力により緊張係留索１３に所定の張力を発生させる。
【０１０４】
所定の張力を発生させて、浮体１２が緊張係留されたら、仮係留索２８を緩めて、仮係留部１４ｄから取り外し、仮係留索２８を仮係留用ウィンチ２７で巻き上げて収納して、支援用浮体３０を浮体１２から分離する。この支援用浮体３０の分離はできるだけ水面上の分離作業が行い易い位置で行うことが好ましい。また、拡張甲板３７は折りたたんで小さくする。支援用浮体３０を分離し、その後、支援用浮体３０を作業船などにより移動させて、中央柱状体１２ａから支援用浮体３０を分離する。この緊張係留索１３による緊張係留と、支援用浮体３０の分離により、図２１に示すような設置状態となる。
【０１０５】
この設置方法によれば、浮体１２の設置時に、支援用浮体２０、３０を中央柱状体１２ａに係合した状態で設置作業を行うので、この支援用浮体２０、３０により浮体１２の傾斜を抑制しつつ、復原力を確保して浮体１２の姿勢を安定化した状態で設置作業を行うことができる。従って、浮体１２の姿勢を安定化し、転倒を防止するための大型洋上クレーンによる支援を不要とすることができる。
【０１０６】
更に、この設置方法によれば、支援用浮体２０、３０側に設けた仮係留システムにより、固定用沈底部材１４をその重量を支えながら降ろしていくため、浮体１２側や作業船側に固定用沈底部材１４を水底に降下させるためのウィンチ等の設備が不要となる。
【０１０７】
従って、上記の緊張係留浮体システム１のための支援用システム及びこの支援用システムを用いた浮体１２の曳航方法と設置方法によれば、浮体１２を設置水域に曳航する曳航作業においては、復原力を増大させて浮体１２の姿勢をより安定化できるとともに、浮体１２の洋上設置においては、緊張係留を行う前の固定用沈底部材１４の浮上状態から没水状態に移行するときにも、支援用浮体２０、３０により十分な復原力を付加して、浮体１２の転倒を防止できる。
【０１０８】
また、浮体１２の緊張係留索１３を固定するための固定用沈底部材１４の水底２への沈降作業や緊張係留索１３の緊張力調整等の設置作業において、電源システムを稼動させて、仮係留用ウィンチ２７、姿勢調整用のバラストポンプ等を作動させる等、作業台として機能させることができる。これらにより、浮体１２の曳航時や設置時において、曳航時又は設置作業時の少なくとも一方で一時的に配置される支援用浮体２０、３０により、浮体１２の曳航及び設置作業を支援することができる。
【０１０９】
その上、この支援用浮体２０、３０は緊張係留後には緊張係留浮体１から取り外すので、浮体１２を多数設置する場合には、この支援用浮体２０、３０を繰り返し使用できる。その結果、浮体１２の１基あたりの曳航及び設置の費用を低減することができる。
【０１１０】
更に、この支援用浮体２０、３０は、保守点検作業や浮体１２の撤去作業の際にも用いることができ、これらの保守点検作業や撤去作業を支援することができるので、その結果、浮体１２の１基あたりの保守点検作業や撤去の費用も低減することができる。
【０１１１】
最後に、第１及び第２の実施の形態の支援用浮体２０、３０の変形である第３及第４の実施の形態の支援用浮体２０Ａ、３０Ａについて説明する。
【０１１２】
第３の実施の形態の支援用浮体２０Ａは、図２２〜図２９に示すように、第１の実施の形態の支援用浮体２０と同様に、上下方向に対してスライド機構を有している点と、浅喫水型である点は同じであるが、第１の実施の形態の支援用浮体２０が３分割であるのに対して、２分割である点が異なる。その他の構成は、第１の実施の形態の支援用浮体２０の構成と同じである。
【０１１３】
また、第２の実施の形態の支援用浮体３０との比較では、第２の実施の形態の支援用浮体３０が、浮体１２の中央柱状体１２ａに係合する際に固縛装置３５を用いるのに対して、第３の実施の形態の支援用浮体２０Ａでは、主要部２０Ａaに嵌合部２０Ａｂを挿入及び係合することにより、浮体１２の中央柱状体１２ａに係合するように構成されていて、嵌合部２０Ａｂの上甲板も作業台として利用できるようになっている点が異なる。また、第２の実施の形態の支援用浮体３０が深喫水型であるのに、第３の実施の形態の支援用浮体２０Ａが浅喫水型である点が異なる。その他の構成は、第２の実施の形態の支援用浮体３０の構成と同じである。
【０１１４】
この支援用浮体２０Ａの主要部２０Ａａと嵌合部２０Ａｂを、中央柱状体１２ａから分離するときには、図２４に示すように、主要部２０Ａａから嵌合部２０Ａｂを分離して、緊張係留索１３の間から引き出す。その後、図２５に示すように、主要部２０Ａを浮体１２に対して矢印Ｒに示すように、相対的に６０度程度回転し、その後、中央柱状体１２ａから主要部２０Ａａを分離して、緊張係留索１３の間から引き出す。
【０１１５】
第３の実施の形態の支援用浮体２０Ａの曳航方法も、図２６に示すように、第１及び第２の実施の形態の支援用浮体２０、３０と略同じである。
【０１１６】
また、設置方法を図２７〜図２９に示す。図２７に示すように、主要部２０Ａａと嵌合部２０Ａｂを一体化した支援用浮体２０Ａを仮係留索２８で固定用沈底部材１４に係留した後に、この支援用浮体２０Ａを仮係留索２８で固定用沈底部材１４に係留した状態で、浮体１２を緊張係留索１３で固定用沈底部材１４に係留し、その後、浮体１２のバラスト調整等により緊張係留索１３による緊張係留を完了したら、図２８に示すように、浮体１２の係留を緊張係留索１３のみで係留し、仮係留索２８を回収する。
【０１１７】
その後、図２９に示すように、支援用浮体２０Ａの主要部２０Ａａから嵌合部２０Ａｂを分離して、緊張係留索１３の間を通し浮体１２から分離する。更に、支援用浮体２０Ａの主要部２０Ａａを中央柱状態１２ａから分離して、緊張係留索１３の間を通し浮体１２から分離する。このように、第３の実施の形態の支援用浮体２０Ａの設置方法も、第１及び第２の実施の形態の支援用浮体２０、３０と略同じである。
【０１１８】
この第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａは、図３０〜図３５に示すように、第２の実施の形態と同様に、上下方向に対してスライド機構を有していない点と、深喫水型である点は同じであるが、第２の実施の形態では中央柱状体１２ａに係合するのに対して、水没浮力体１２ｂに係合する点が異なる。その他の構成は、第２の実施の形態の支援用浮体３０の構成と同じである。
【０１１９】
なお、第１の実施の形態との比較では、第１の実施の形態の支援用浮体２０が、浮体１２の中央柱状体１２ａに係合するのに対して、第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａでは、浮体１２の水没浮力体１２ｂに係合する点と、第１の実施の形態では３つの支援用浮体２０が一体化するのに対して、第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａでは３つの支援用浮体３０Ａが一体化しない点が異なっている。また、第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａでは、水没浮力体１２ｂに係合し易いように、また、支援用浮体３０Ａの内径が大きくなって減少する浮力を補うために、支援用浮体３０Ａの喫水を深く形成している。その他の構成は、第１の実施の形態の支援用浮体２０の構成と同じである。
【０１２０】
第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａの曳航方法も図３２に示すように、第１〜第３の実施の形態の支援用浮体２０、３０、２０Ａと同じである。
【０１２１】
また、第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａの設置方法を図３３〜図３５に示す。図３３に示すように、支援用浮体３０Ａを仮係留索２８で固定用沈底部材１４に係留した後に、支援用浮体３０Ａを仮係留索２８で固定用沈底部材１４に係留した状態で、浮体１２を緊張係留索１３で固定用沈底部材１４に係留し、その後、浮体１２のバラスト調整等により緊張係留索１３による緊張係留を完了したら、図３４に示すように、浮体１２の係留を緊張係留索１３のみで係留し、仮係留索２８を回収する。
【０１２２】
その後、図３５に示すように、支援用浮体３０Ａを３分割して、緊張係留索１３の間を通り浮体１２から分離する。このように、第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａの設置方法も、第１〜第３の実施の形態の支援用浮体２０、３０、２０Ａと略同じである。
【０１２３】
この第４の実施の形態の支援用浮体３０Ａでは、水没浮力体１２ｂに支援用浮体３０Ａを係合することにより、中央柱状体１２ａに支援用浮体３０Ａを嵌め込む必要がなくなり、また、水没浮力体１２ｂに支援用浮体３０Ａを載せる必要もなくなり、従って、架台等の必要もなくなるので、ドックでの支援用浮体３０Ａの設置が容易となるという効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の支援用浮体及び支援用浮体を用いた浮体の曳航方法及び支援用浮体を用いた浮体の設置方法は、緊張係留浮体システムの浮体の曳航作業、設置作業、保守点検作業、撤去作業の少なくとも一つの作業を行う場合に、緊張係留浮体の曳航及び設置作業を十分に支援できるので、各種の緊張係留浮体のための、支援用浮体及び支援用浮体を用いた浮体の曳航方法及び支援用浮体を用いた浮体の設置方法として利用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１Ｘ、１Ｙ  緊張係留浮体システム
２  水底
３  水面
１０  風力発電装置
１１  上部構造物
１２  浮体
１２ａ  中央柱状体（センターコラム）
１２ｂ  水没浮力体
１２ｃ  水面上連結体
１２ｄ  水面上係留部
１３  緊張係留索（テンドン）
１４  固定用沈底部材
１４ｃ  下側係留部
１４ｄ  仮係留部
１４ｅ  仮ロック部材
１５ｃ  上側係留部
２０、２０Ａ、３０、３０Ａ  支援用浮体
２０Ａａ  主要部
２０Ａｂ  嵌合部
２１、３４  凹部
２２  スライディング部材
２３  係合凸部
２４  係合凹部
２５  係合支援用ウィンチ
２５ａ  係合支援索
２６  巻取りドラム
２７  仮係留用のウィンチ
２８  仮係留索
３１  Ｕ字形状柱状部
３２  下部浮力部
３３  上甲板部
３４  凹部
３５  固縛装置
３６、３７  拡張甲板
４０  洋上クレーン
５０  作業船
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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