(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つの係留索（３ａ）及び海底（９）に少なくとも２つのアンカー（３１）を有する係留システムと、フロート（２０）と、を備える浮力装置に関する。各係留索は、１つのアンカーに結合されており、各係留索が、第１端部を介してアンカーに接続される第１の金属チェーン及び／又はケーブルを有する第１の部分（３２）と、少なくとも１つの弾性ロープを含み、第１端部を介して第１の部分の第２端部に接続されるとともに、第２端部を介してフロート接続点（Ｃ）に接続されるような弾性部（３３）と称される第２の部分と、を含んでおり、弾性部（３３）の負荷条件（εｃ）の下での伸びが、４．０×１０−３〜１０．０×１０−３ｍ／ｋＮの間である。
2014510665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）及び海底に少なくとも２つのアンカーを有する係留システムと、フロートと、を備える浮力装置であって、各係留索は、１つのアンカーに結合されており、各係留索が、
第１端部を介してアンカーに接続される第１の金属チェーン及び／又はケーブルを有する第１の部分（３２）と、
少なくとも１つの弾性ロープを含み、第１端部を介して第１の部分の第２端部に接続されるとともに、第２端部を介してフロート接続点（Ｃ）に接続されるような弾性部（３３）と称される第２の部分と、を含んでおり、
前記弾性部の負荷条件（εｃ）の下での伸びが、４．０×１０−３〜１０．０×１０−３ｍ／ｋＮの間である、
浮力装置。
【請求項２】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、接続点（Ｃ）と海底への投影点（Ｐ）との間の距離（ｄ１）に相当するようなフロートの接続点（Ｃ）より下の水位の合計に対する、第１の部分（３２）の第１端部から前記投影点までの距離（ｄ２）に相当するような係留索の全長（ＬＴ）の比（Ｒ１）が、０．７５〜０．９０の間である、
請求項１に記載の浮力装置。
【請求項３】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、前記弾性部（３３）の長さに対する第１の部分（３２）の長さの比（Ｒ２）が、０．０５〜０．３０の間である、
請求項１又は２に記載の浮力装置。
【請求項４】
各係留索について、係留索における初期張力（ＦＰ）に対する第１の部分（３２）の質量の比（Ｒ３）が、１〜１０ｋｇ／ｋＮの間である、
請求項２又は３に記載の浮力装置。
【請求項５】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、前記接続点（Ｃ）と前記海底への投影点（Ｐ）との間の距離（ｄ１）に対する係留索の全長（ＬＴ）の比（Ｒ４）が、３．５〜６．５の間である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項６】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、係留索の全長（ＬＴ）に対する前記弾性部（３３）の長さ（Ｌ０）の比（Ｒ５）が、０．７〜０．８の間である、
請求項２乃至５のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項７】
各係留索について、前記弾性部（３３）の剛性（ｋ）が、３×１０４〜７×１０４ｋＮの間である、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項８】
各係留索について、第１の部分（３２）の線密度（Ｗ’）が、４００〜６５０ｋｇ／ｍの間である、
請求項２乃至７のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項９】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、前記弾性部（３３）を前記フロートに接続するための、金属接続チェーン及び／又は接続ケーブルを有する第３の部分（３４）をさらに含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１０】
前記弾性部（３３）は、少なくとも２本の弾性ロープを有する、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１１】
各弾性ロープは、ポリエステル繊維のロープで構成されている、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１２】
前記係留システムは、少なくとも３本の係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）を有する、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１３】
前記フロートは、少なくとも三つの円柱体（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）を有する半潜水型であり、各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、１つの円柱体に接続されている、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１４】
洋上風力タービン装置の浮力体として機能させるために、前記浮力装置は、前記フロートに取り付けられた少なくとも１つの風力タービン（１０）をさらに有する、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の浮力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロートと、海底にこのフロートを固定するための係留システムとを有する浮力装置に関するものである。本発明は、より具体的には、洋上風力タービン装置の浮力体として機能するような風力タービン用の浮力装置に関するものであり、少なくとも１つの風力タービンが、フロートに取り付けられている。
【背景技術】
【０００２】
先行技術の浮力装置は、フロートと、海底にこのフロートを固定するための係留システムとを有する。この浮力装置は、係留索を有しており、各係留索は、海底のアンカーに結合されるととともに、第１端部を介してアンカーに接続されるような第１のチェーンを含む第１の部分と、第１端部を介して第１の部分の第２端部に接続され且つその第２端部を介してフロート接続点に接続されるような少なくとも１つの弾性ロープを含む第２の弾性部とを有する。
【０００３】
合成繊維から一般的に製造される弾性ロープを含む係留索は、洋上の現場で使用され、それら係留索は、金属チェーン及び／又はケーブルから構成される従来の係留索に対して耐久性が有り且つ効果的な代替可能性を示している。従来の係留索に比べて、弾性ロープの使用によって、より可撓性を有するアンカー特性を得ることが可能になり、こうして、その基準位置との関係でフロートのドリフトによる係留索の張力を表す曲線に、過剰なドリフトが現れることを防止することができる。弾性ロープは、フロートの動きを緩和することができる。
【０００４】
このタイプのシステムでは、弾性ロープの摩擦による損傷を防止するために、ロープは、決して海底と接触しておらず、こうして常に張力が掛かった状態を維持する必要がある。この目的のために、弾性ロープは、接続ケーブル又はチェーンを介してフロートに接続されており、従来「クランプ重量」と称される調整用重量及び／又はばねやダンパー型要素を係留索に沿って設ける必要があった。例えば、重量が、係留索の張力を保持し続けるために、弾性ロープと接続チェーンとの接合部に配置される。この重量によって、弾性ロープが下方に引っ張られ、こうして、係留索と海底との間の角度が減少する。このような重量は、係留索のコストを大幅に増大させるとともに、システムを複雑にし、係留索の設置、保守点検コストを増大させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、シンプルな構成部品を使用して、低コストの係留システムを提供することあり、このシステムは、設置、保守点検の面でもシンプルである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、例えば、洋上風力タービン装置の浮力体の浮力装置に関するものであり、この浮力装置は、例えば、半潜水型のフロートと、このフロートを海底に固定するための係留システムと、を有する。この係留システムは、少なくとも２つの係留索と、海底に少なくとも２つのアンカーとを有しており、各係留索は、１つのアンカーに結合されており、各係留索が、
第１端部を介してアンカーに接続される第１の金属チェーン及び／又はケーブル、好ましくは第１の金属チェーンを有する第１の部分と、
少なくとも１つの弾性ロープを含み、第１端部を介して第１の部分の第２端部に接続されるとともに、第２端部を介してフロート接続点に直接的又は間接的に接続されるような弾性部と称される第２の部分と、を含んでおり、
弾性部の負荷条件（εｃ）の下での伸びが、４×１０−３〜１０×１０−３ｍ／ｋＮの間であり、好ましくは５×１０−３〜８×１０−３ｍ／ｋＮの間である。
【０００７】
本発明によれば、各係留索は、従来技術の弾性部の負荷よりも大きい負荷条件の下で特別な伸びを有する弾性部を有している。弾性部のこのような特殊な伸び特性は、張力が掛かった構成に係留索を維持するために、弾力部に初期張力を掛けることを可能にさせる一方、重量及び／又はばね又はダンパー型要素を使用せずに、フロートのドリフトによる係留索の張力の面で満足できる機能を保持する。係留索のこの「張力が掛かった状態」の構成は、フロートを適切な位置に保持することを非常に高めるのに適している。
【０００８】
容易な洋上設置性を有するシンプルな構成部品で製造された本発明に係るこのような係留索は、低コストの係留システムを提供することが可能になる。
【０００９】
所定の場所の所定のフロートについて予想される負荷について、本発明に係る新規な係留システムは、従来技術の係留システムに比べて軽量であることが分かる。実際に、そのモジュール性によって、係留システムは、係留索の弾性部の弾性ロープの数を増加させる／減少させることによって予想される負荷に対して調節することができる。
【００１０】
弾性部の弾性を調整することによって、係留索の最大張力が減少し、第１の部分のより短い長さによって、アンカーが上昇することを防止することができる。
【００１１】
弾性部の弾力性によって、フロートの動きを減衰させることができるが、フロートの一次運動又は制御不可能な動きを制限することはない。弾性部の弾力性を調整することによって、本発明に係る係留索は、フロートの動きを減衰させる点で優れた機能を提供し、例えば単にチェーンからなる従来技術に係る係留索の重量を持ち上げることによって得られるよりも優れたテンションドリフト機能を提供する。
【００１２】
本発明では、伸び（ε）、及びｍ／ｋＮで表される負荷条件（εｃ）の下での伸びは、次のように規定される：
ε＝ΔＬ／Ｌ０
ここで、Ｌ０は、静止時の弾性部の長さであり、ΔＬ＝（Ｌ−Ｌ０）は、弾性部の長さの変化量である。
εｃ＝ε×Ｌ０／Ｆ
ここで、Ｆは、弾性部に加えられる負荷に応答する、弾性部の反力や引張力である。
【００１３】
線形アプローチの場合には、ｋＮで表される弾性部の剛性（ｋ）は、以下の式で規定される。
ｋ＝Ｆ×Ｌ０／ΔＬ＝Ｆ／ε
及び、負荷条件（εｃ）の下での伸びは、次のように規定することができる。
εｃ＝Ｌ０／ｋ
【００１４】
本明細書において、範囲値は、包括的な境界として与えられており、この範囲値は、指定した境界を含む「・・・から・・・まで」又は「・・・〜・・・の間」という形式で説明される。
【００１５】
一実施形態では、各係留索について、接続点と海底への投影点との間の距離に相当するようなフロートの接続点より下の水位の合計に対する、第１の部分の第１端部から投影点までの距離に相当するような係留索の全長の比は、０．７５〜０．９０の間であり、好ましくは０．７８〜０．８８の間であり、より好ましくは０．８０〜０．８５の間である。このような比によって、係留索の弾性部の初期張力が規定される。係留索の初期張力が、フロートの想定される最大の動きに対して、弾性部が、海底に載置されないような方法で規定される。
【００１６】
一実施形態によれば、各係留索について、弾性部の長さに対する第１の部分の長さの比が、０．０５〜０．３０の間であり、好ましくは０．１０〜０．２５の間であり、より好ましくは０．１５〜０．２０の間である。
【００１７】
一実施形態によれば、各係留索について、係留索における初期張力に対する第１の部分の質量の比が、１〜１０ｋｇ／ｋＮの間であり、好ましくは１〜５ｋｇ／ｋＮの間であり、より好ましくは２〜３ｋｇ／ｋＮの間である。
【００１８】
一実施形態によれば、各係留索について、接続点と海底への投影点との間の距離に対する係留索の全長の比が、３．５〜６．５の間であり、好ましくは４．５〜５．５の間であり、より好ましくは４．８〜５．２の間である。
【００１９】
一実施形態によれば、各係留索について、係留索の全長に対する弾性部の長さの比が、０．７〜０．８の間である。
【００２０】
一実施形態によれば、各係留索について、弾性部の剛性が、３×１０４〜７×１０４ｋＮの間であり、好ましくは３．５×１０４〜６．０×１０４ｋＮの間である。
ここで、指定された剛性は、弾性部の最小破断強度の５０％の剛性である。
【００２１】
本発明に係る弾性部の剛性は、係留システムの従来使用されていた弾性ロープの剛性よりも著しく小さく、典型的に１０×１０５ｋＮ〜４０×１０５ｋＮの間にある。
【００２２】
一実施形態によれば、各係留索について、第１の部分の線密度が、４００〜６５０ｋｇ／ｍの間である。この第１の部分は、アンカーのいかなる上昇も防止する必要がある。好ましくは、この第１の部分は、金属製のチェーンで構成される。
【００２３】
一実施形態によれば、各係留索は、弾性部をフロートに接続するための、金属接続チェーン及び／又は接続ケーブルを有する第３の部分をさらに含む。フロートに接続するための金属製のチェーンやケーブルは、弾性ロープを損傷する恐れがあるようなこの領域で確認される非常に大きな流体力学的負荷に特に有利である。
【００２４】
一実施形態によれば、各係留索について、弾性部は、少なくとも２つの弾性ロープを有しており、各弾性ロープは、第１端部を介して第１の部分の第２端部に接続されるとともに、第２端部を介してフロートに直接的又間接的に接続され、好ましくは、第３の部分を介して間接的に接続される。弾性部当たりの弾性ロープの数は、運転中に浮力装置が遭遇する環境条件に依存する。
【００２５】
一実施形態によれば、各弾性ロープは、ポリエステル繊維のロープで構成される。
【００２６】
一実施形態によれば、係留システムは、少なくとも３本の係留索を有する。係留システムは、好ましくは３本の係留索を有するが、３本以上の係留索を有することができる。
【００２７】
一実施形態によれば、フロートは、少なくとも３つの円柱体を有する半潜水型であり、接続要素を介して互いに堅固に接続されている。各係留索は、好ましく円柱体に接続されており、係留索の接続点は、例えば、実質的に円柱体の下端において円柱体の水没部分に好ましくは配置されている。
【００２８】
一実施形態によれば、洋上風力タービン装置の浮力体として機能するために、浮力装置は、フロートに取り付けられた少なくとも１つの風力タービンをさらに有しており、この風力タービンは、ブレードと、好ましくは水平方向の回転軸を有するロータと、ナセルと、フロートに接続されるタワーと、を備える。
【００２９】
係留システムは、深さ３００ｍ未満の、わずか２５ｍの比較的浅い深さの場所に固定することを意図した浮力装置に特に適しており、１０〜３０ｍの範囲にドラフト(draught)を有する半潜水型フロートにおいて、３０〜２００ｍまで深さの場所の、好ましくは５０〜１５０ｍの深さの場所の風力タービンの浮力体の適用に特に適している。
【００３０】
本発明が、より明確に理解され、さらなる目的、詳細な説明、特徴及び利点は、添付の概略図面を参照しながら、本発明の今のところ好適な特定の実施形態である以下の詳細な説明の過程でより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る浮力装置の部分的な概略斜視図である。
【図２】係留システムの係留索を説明する、その基準位置にある図１の浮力装置の部分的な側面図である。
【図３】その基準位置とドリフトされた位置とにある、図１の浮力装置の側面図である。
【図４】係留索の引張力の関数として、本発明に係る浮力装置のドリフトを示す曲線である。
【図５】弾性ロープに加えられた負荷の関数として、伸びを、係留システムの弾性部の弾性ロープのパーセンテージ（％）として示す曲線であり、弾性ロープの最小破断強度のパーセンテージとして表される。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
例示される実施形態では、浮力装置１は、風力タービンを受容するように設計されており、風力タービン装置の浮力体を形成する。
【００３３】
風力タービン装置の浮力体１は、風力タービン１０と、半潜水型本体又はフロート２０とを備える。風力タービン１０は、公知の方法で、ブレード１１と、水平方向回転軸のハブ又はロータ１２と、ナセル１３と、タワー１４とを備える。風力タービンは、ブレードの回転運動から電力を生成するためにナセルに配置された発電機と、この発電機によって生成される電力を所定の周波数を有する電力に変換するための周波数変換手段と、この変換手段により出力された電力の位相同士の間の電圧をより高い電圧に昇圧させる、例えば、３３，０００ボルト域に昇圧させるための電力変圧手段とをさらに備える。
【００３４】
例示される本発明の実施形態では、フロート２０は、円筒形状であるような３つの外部垂直円柱体(columns)２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有しており、これらの円柱体は、フロートの中心垂直軸線の周りに等角度間隔で配置されており、且つ接続要素を介して相互接続されている。フロートは、例えば、２０１０年１１月２２日に出願人に代わって出願された、”Offshore wind turbine device with special semi-submersible float”という表題の仏国特許発明第１０５９６０３号明細書に説明されている。接続要素は、完全に水没された水平方向下部ビーム又はポンツーン(pontoons)２２と、歩道橋又は甲板とも称される上部ビーム２３と、中央接合部２４とを備える。例えば、矩形断面を有する下部ポンツーン２２は、より大きな断面を有するような下部断面において、具体的にはいわゆる安定化下部ポンツーン２１１においてペアで円柱体に接合される。例えば、矩形断面を有する上部ビーム２３は、円柱体の上部断面に配置される。各上部ビームは、フロートの中心軸から複数の円柱体のうちの１つに向けて半径方向に延びている。３つのビーム２３は、接合部２４を含む中心軸において接合される。垂直方向中間部２７は、風力タービンのタワー１４を支持するために、接合部２４に組み付けられる。強化された構造的強度と強化された剛性とによって、円柱体２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、ポンツーン２２と、ビーム２３と、中間部２７とが、第１の支柱２５と第２の支柱２６とを含むような格子状に相互接続される。あるいはまた、フロートは、３つ以上の外部円柱体を含み、及び／又は風力タービンのタワーがその上に載置されるような中央円柱体を備える。円柱体は、バラストタンクとして有利に機能する。好ましくは、円柱体の内容積は、別個のバラストタンク区画を形成するように区分される。各ポンツーンが、別個のバラストタンク室を形成してもよい。
【００３５】
電力生成現場では、風力タービン装置は、アンビリカル(umbilical)ケーブル又はダイナミックケーブルと称される電気ケーブル（図示せず）を介して、風力タービンによって生成された電力を配電網に送電するための海底電力ケーブルに接続される。
【００３６】
装置は、生成現場で風力タービン装置の浮力体を位置決めするための係留システムも備えている。
【００３７】
例示される実施形態では、係留システムは、３本の係留索３ａ，３ｂ，３ｃを備える。各係留索は、アンカー３１を介して海底９に固定されるとともに、円柱体に接続されており、各係留索の配置角度は約１２０°である。
【００３８】
図２を参照すると、各係留索が、海底９のアンカー３１に結合されており、第１の重金属（重量）チェーン３２から構成される第１の部分と、少なくとも１つの弾性ロープから構成される弾性部３３と、接続部３４とを含む。
【００３９】
アンカーは、例えば、設置場所で遭遇する土壌のタイプに応じて従来のアンカー又は穴の開いたパイル、又は重力アンカーから構成される。
【００４０】
第１の重量チェーン３２は、第１端部を介してアンカー３１に接続される。弾性部３３は、第１端部を介して第１の重量チェーンの第２端部に接続されており、この第２端部が、接続部３４の第１端部に接続されており、接続部の第２端部は、フロートの円柱体２１ａに取り付けられている。
【００４１】
係留システムは、その基準位置に対して浮力装置のドリフトが、ダイナミックケーブルの静的な及び動的な変位能力の点で許容されるように、且つ係留システムによって提供される耐風力剛性が、ナセルの良好な運用を可能にするのに十分であるように特に規定されている。ドリフトは、風力タービンによって誘発される静的平均負荷、タワーやフロートに作用する風によって誘発される静的平均負荷、フロートや係留索に作用する水の流れによって誘発される静的平均負荷、及びうねりによる静的平均ドリフト負荷を特に意味する平均変位である。更に、係留システムは、いかなる制約を受けることなく、極端な条件下でも、うねりや風力タービンよって誘発される一次元の運動や、二次元の運動の一部を許容する必要がある。従って、ドリフトは、静的負荷による平均変位や、風力タービンやうねりによって誘発される動的負荷に対応する。すべての構成部品は、風力タービンや、風力、水の流れ、うねりによるドリフトによって誘発される静的負荷に関して、及び風力タービンやうねりによって誘発される動的負荷に関して十分な抵抗力を有している。
【００４２】
係留システムは、４０〜３００ｍの深さの範囲用に設計されている。弾性部には、常に張力が加えられているが、第１のチェーンには、常に重量が適用されている。
【００４３】
アンカーに接続された第１のチェーンは、アンカーが上昇すること及び引きずられることを防止する。第１のチェーンの重量は、平均ドリフト負荷と、波の中でのフロートの運動とによって基本的に規定される。水平方向に対して係留索の角度は、アンカーにおいて６°を超えてはならない。
【００４４】
弾性部は、単一の弾性ロープ又は複数の弾性ロープから構成される。後者の場合に、弾性ロープは、その第１端部を介して第１のチェーンに接続されるとともに、その第２端部を介して接続部に接続されており、弾性ロープは、好ましくは同一であり、実質的に同じ長さである。弾性ロープは、例えば、互いにほぼ平行に隣接して配置される又は編み込まれている。弾性ロープは、合成繊維ロープであり、好ましくは、ポリエステル繊維から製造される。
【００４５】
このような合成繊維の弾性ロープは、一般的に二次の(quadratic)剛性特性を有している。弾性ロープは、最大静的負荷及び最大動的負荷を含む弾性ロープに予想される最大負荷が、弾性ロープの最小破断強度の５０％を超過しないように選択される。近似値として、剛性は、その線形成分に限定されると考えることができる。
ｋ＝Ｆ×Ｌ０／ΔＬ＝Ｆ／ε
【００４６】
例えば、弾性部は、約１２８ｍｍの直径及び約３８５０ｋＮの最小破断強度を有するようなポリエステル繊維から製造された２，３本のロープで構成されており、各弾性ロープは、ロープに加えられる負荷の関数としてパーセンテージ（％）で表されるような伸び曲線によって特徴付けされており、図５に示されるように、最小破断強度（ＭＢＳ）のパーセンテージ（％）として表されている。
【００４７】
各弾性ロープは、その最小破断強度の５０％において、約１．９×１０４ｋＮの剛性を有している。３本の弾性ロープから構成される弾性部の剛性は、約５．７×１０４ｋＮであり、２本のロープから構成される弾性部の剛性は、約３．８×１０４ｋＮである。
【００４８】
静止時に約３００メートル（ｍ）の長さＬ０を有する弾性部について、弾性部の負荷条件下での伸びは、剛体の線形近似の仮定に基づいて、次の式で規定される。
εｃ＝ε×Ｌ０／Ｆ＝Ｌ０／ｋ
【００４９】
３本の弾性ロープから構成される弾性部に対する負荷条件εｃの下での伸びは、約５．２×１０−３ｍ／ｋＮであり、２本の弾性ロープから構成される弾性部の負荷条件εｃの下での伸びは、約７．８×１０−３ｍ／ｋＮである。
【００５０】
例えば金属製のチェーン接続で構成される接続部３４は、係留索とフロートの金属構造体との間に強固な接続を提供する。この接続チェーンは、海面８の下に延びる円柱体の水没部分に配置され、例えば浮力装置の円柱体の下端に配置されたフェアリード(fairlead)に入る。接続チェーンの第１の部分は、フェアリードの下に延びるが、接続チェーンの第２の部分は、円柱体に沿って延びるとともに、フロートの上部甲板上に配置された固定装置に係留索を接続するように機能する。本実施形態では、フロートへの係留索の接続点Ｃが、フェアリードに対応しており、係留索の全長は、第１のチェーンの長さと、弾性部の長さと、フェアリードの下の接続チェーンの第１の部分の長さとの和に等しい。
【００５１】
図２を参照すると、ｄ１で示される距離が、接続点Ｃと投影点Ｐとの間の距離であり、この投影点Ｐは、海底９に対する接続点Ｃの垂直方向の投影である。例示される実施形態では、接続点は、円柱体の下端に配置されており、距離ｄ１は、フロートより下の水位に対応する。ｄ２で示される距離は、投影点Ｐと、アンカー３１に接続された第１のチェーン３２の第１端部との間の距離である。
【００５２】
浮力装置に加えられる静的負荷及び動的負荷が存在しない状況において、浮力装置は、基準位置にある。この基準位置では、係留索の弾性部には、初期張力が掛けられている。
【００５３】
図３には、浮力装置の３本の係留索のうちの２本、例えば係留索３ａ及び３ｂが示されている。点線で示された浮力装置は、例えば、実質的に係留索３ａの軸線方向に、水平方向負荷Ｆがフロートに適用される場合に、浮力装置のドリフトされた位置を表しており、これらの負荷は、係留索３ａによって実質的に完全に吸収される。係留索の初期張力のため、係留索の弾性部３３は、決して海底９に載置されることはない。特に、係留索は、図３の係留索３ｂのように、水平方向の負荷を受けることはない。初期張力が掛けられた係留索によって、海からの泥や海底の摩擦による弾性部の汚れが防止される。
【００５４】
例えば、係留システムは、約１５ｍの静的平均負荷に対して最大ドリフトを有し、且つ約２５ｍの静的及び動的平均負荷に対して最大ドリフトを有するように規定される。係留システムの２つの例が、下記の表１に規定されている。
【表１】
2014510665.tif 000003
【００５５】
図４の曲線は、負荷が係留索の軸線にあり、この負荷が完全に吸収されるときに、係留索の引張力の関数（ＦＴ）として、その基準位置に対する実施例２の浮力装置のドリフト（Ｄ）を示す。約２２５トンの予想される静的平均負荷に対して、ドリフト（Ｄ平均）は、約１３．５ｍであり、約４７５トンの耐久生存(survival)条件の下で予想される最大負荷（最大静的負荷＋最大動的負荷）に対して、ドリフト（Ｄ最大）は、約２２.５ｍである。なお、この曲線は、想定されるよりも厳しい環境条件が発生した場合の係留索の破断のリスクを軽減するような高勾配ゾーンを有していないことが分かる。
【００５６】
２本の弾性ロープから構成される弾性部を含む実施例１の係留索は、係留システムについて、現場に設置するためのフロートについて想定され、ここで、耐久生存条件下での最大負荷は、３００トンの域にある。
【００５７】
要求される所定のドリフトについて、係留索における張力の低下は、弾性部の長さを増加させることによって得ることができる。この長さの増加によって、単にチェーンを用いて製造された係留索の長さを増加させるよりもコストが１０〜２０倍低くすることができる。
【００５８】
本発明を様々な特定の実施形態を参照して説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではないことは明らかであり、本発明の特許請求の範囲内に含まれる限り、説明した手段及びこれらの組み合わせからなる全ての技術的均等物が含まれる。
【図１】
2014510665.tif 000004
【図２】
2014510665.tif 000005
【図３】
2014510665.tif 000006
【図４】
2014510665.tif 000007
【図５】
2014510665.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月5日(2014.2.5)
【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】
少なくとも２つの係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）及び海底に少なくとも２つのアンカーを有する係留システムと、フロートに取り付けられた風力タービンと、を備える浮力装置（１）であって、各係留索が、
重量を適用するとともに、第１端部を介してアンカーに接続される第１の金属チェーン及び／又はケーブルを有する第１の部分（３２）と、
少なくとも１つの弾性ロープを含み、第１端部を介して第１の部分の第２端部に接続されるとともに、第２端部を介してフロート接続点（Ｃ）に接続されるような弾性部（３３）と称される第２の部分と、を含んでおり、
張力が掛けられた前記弾性部の負荷条件（εｃ）の下での伸びが、４．０×１０−３〜１０．０×１０−３ｍ／ｋＮの間である、
浮力装置。
【請求項２】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、前記アンカーの深さが４０〜３００ｍの間にあり、前記接続点（Ｃ）と海底への投影点（Ｐ）との間の距離（ｄ１）に対する係留索の全長（ＬＴ）の比（Ｒ４）が、３．５〜６．５の間である、
請求項１に記載の浮力装置。
【請求項３】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、前記弾性部（３３）は、重量及び／又はばね又はダンパー型要素を用いることなく、初期張力が掛かった状態で前記フロートに取り付けられている、
請求項１又は２に記載の浮力装置。
【請求項４】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、前記フロートから前記投影点（Ｐ）までの接続点（Ｃ）より下の水位の合計に対する、第１の部分（３２）の第１端部から前記投影点（Ｐ）までの距離（ｄ２）に相当するような係留索の全長（ＬＴ）の比（Ｒ１）が、０．７５〜０．９０の間である、
請求項２に記載の浮力装置。
【請求項５】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、前記弾性部（３３）の長さに対する第１の部分（３２）の長さの比（Ｒ２）が、０．０５〜０．３０の間である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項６】
各係留索について、係留索における初期張力（ＦＰ）に対する第１の部分（３２）の質量の比（Ｒ３）が、１〜１０ｋｇ／ｋＮの間である、
請求項３に記載の浮力装置。
【請求項７】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）について、係留索の全長（ＬＴ）に対する前記弾性部（３３）の長さ（Ｌ０）の比（Ｒ５）が、０．７〜０．８の間である、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項８】
各係留索について、前記弾性部（３３）の剛性（ｋ）が、３×１０４〜７×１０４ｋＮの間である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項９】
各係留索について、第１の部分（３２）の線密度（Ｗ’）が、４００〜６５０ｋｇ／ｍの間である、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１０】
各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、前記弾性部（３３）を前記フロートに接続するための、金属接続チェーン及び／又は接続ケーブルを有する第３の部分（３４）をさらに含む、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１１】
前記弾性部（３３）は、少なくとも２本の弾性ロープを有する、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１２】
各弾性ロープは、ポリエステル繊維のロープで構成されている、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１３】
前記フロートは、少なくとも三つの円柱体（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）を有する半潜水型であり、各係留索（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、１つの円柱体に接続されている、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１４】
２００〜５００トンの間の張力（ＦＴ）に対して、浮力装置の通常位置に対する前記フロートのドリフト（Ｄ）の移動が、実質的に線形である、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の浮力装置。
【請求項１５】
前記ドリフトは、２２５トンの張力（ＦＴ）に対して約１３．５ｍであり、４７５トンの張力（ＦＴ）に対して約２２．５ｍである、
請求項１４に記載の浮力装置。
【国際調査報告】
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