(57)【要約】  洋上に配備する風力タービンである。風力タービンは、ナセル１３ａやロータ１３ｂを支持するタワー３、及びタワーの少なくとも一部を水面より上に維持するよう配置されたフロート５を具備するタワー・フロート組立体と、少なくとも１つのキール・モジュール２５、及びキール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッド９を具備するキール組立体７とを備え、ここで少なくとも１つのロッドは、キール・モジュールを展開するために、タワー・フロート組立体に対して移動するよう配置され、キール・モジュールは、少なくとも１つのロッドの移動に応答して、タワー・フロート組立体の近位の非展開位置とタワー・フロート組立体から遠位の展開位置との間を下方へ、タワー・フロート組立体に対して移動可能であり、それによって風力タービンの有効長を増やし、且つ少なくとも１つのロッドは、曲げモーメントを、タワー・フロート組立体へ伝達するよう配置される。
2021531434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沖合に配備するための風力タービンであって、
ナセル及びロータを支持するタワー、並びに前記タワーの少なくとも一部を水域の上に維持するよう配置されたフロートを有するタワー・フロート組立体と、
少なくとも１つのキール・モジュール、及び前記キール・モジュールを前記タワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッドを含むキール組立体と
を有し、
前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールを配備するために前記タワー・フロート組立体に対して移動するよう配置され、前記キール・モジュールは、前記少なくとも１つのロッドの移動に応答して、前記タワー・フロート組立体に近位の非展開位置と、前記タワー・フロート組立体から下方へ遠位の展開位置であって、それにより前記風力タービンの有効長を増やす展開位置との間で、前記タワー・フロート組立体に対して移動可能であり、また前記少なくとも１つのロッドは、展開状態において、前記キール・モジュールと前記タワー・フロート組立体との間で曲げモーメントを伝達するように配置される、風力タービン。
【請求項２】
前記少なくとも１つのロッドは、前記展開状態で、前記キール・モジュールと前記タワー・フロート組立体との間で圧縮力及び剪断力のうちの少なくとも一方を伝達するように配置される、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
前記少なくとも１つのロッドは、前記タワー・フロート組立体に対して、直線経路に沿って並進移動するように配置され、また前記キール・モジュールは、前記非展開位置から前記展開位置へ直線経路に沿って移動可能である、請求項１又は２に記載の風力タービン。
【請求項４】
前記直線経路は、概ね垂直な経路である、請求項３に記載の風力タービン。
【請求項５】
前記少なくとも１つのロッドは、前記タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、且つ前記タワー・フロート組立体に対して枢動するよう配置され、また前記キール・モジュールは、前記非展開位置から前記展開位置へ湾曲経路に沿って移動可能である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項６】
前記少なくとも１つのロッドは、非展開状態から前記展開状態まで約９０度の角度にわたって枢動するよう配置される、請求項５に記載の風力タービン。
【請求項７】
前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールが前記非展開位置にあるとき概ね水平に配置され、また前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールが前記展開位置にあるとき概ね垂直に配置される、請求項５又は６に記載の風力タービン。
【請求項８】
前記キール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する複数のロッドを有する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項９】
複数のキール・モジュールを有する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのロッドは、前記キール部材を前記タワー・フロート組立体に連結する第１のロッドを有し、前記第１のロッドは、第１の枢動軸で前記タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、また前記少なくとも１つのロッドは、第２のキール部材を前記タワー・フロート組立体に連結する第２のロッドを有し、前記第２のロッドは、第２の枢動軸で前記タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、前記第２のロッドは、前記キール・モジュール及び第２のキール・モジュールのそれぞれがそれぞれの非展開位置にあるとき、前記第１のロッドと重なるように配置される、請求項５に従属する場合に請求項９に記載の風力タービン。
【請求項１１】
前記キール・モジュールを前記非展開位置から前記展開位置に移動させるよう配置された少なくとも１つの駆動ユニットを含む駆動システムを有する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの駆動ユニットは、前記タワー・フロート組立体に取外し可能に取り付けることができ、且つ前記キールを前記展開位置に移動させた後で前記タワー・フロート組立体から取外し可能である、請求項１１に記載の風力タービン。
【請求項１３】
前記駆動システムは、複数の駆動ユニットを含む、請求項１１又は１２に記載の風力タービン。
【請求項１４】
前記駆動システムは、キール・モジュールごとに少なくとも１つの駆動ユニットを含み、且つ／又は前記駆動システムは、ロッドごとに少なくとも１つの駆動ユニットを含む、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
各駆動ユニットの動作を同期させるコントローラを有する、請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１６】
少なくとも１つの駆動ユニットは、油圧駆動ユニットを有し、且つ／又は前記少なくとも１つの駆動ユニットは、電気モータを有する、請求項１１から１５までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１７】
少なくとも１つの駆動ユニットが、また好ましくは各駆動ユニットが、ストランド・ジャッキを有する、請求項１１から１６までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１８】
前記駆動ユニットから前記少なくとも１つのロッドへ駆動力を伝達する駆動機構を有し、少なくとも１つのロッドは、駆動力形成部を有し、前記駆動機構は、前記駆動力形成部と選択的に係合して、少なくとも１つのロッドに駆動力を選択的に伝達するよう配置された少なくとも１つの駆動デバイスを有する、請求項１１から１７までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１９】
複数のロッドが駆動力形成部を備え、前記駆動機構は、それぞれのロッド上の駆動力形成部と選択的に係合するよう配置された複数の駆動デバイスを有する、請求項１８に記載の風力タービン。
【請求項２０】
前記駆動機構は、ラック・ピニオン式システムを有する、請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２１】
少なくとも１つのロッドが管状である、請求項１から２０までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２２】
補強部材によって互いに連結された複数のロッドを有し、環状部材によって互いに連結された複数のロッドを有する、請求項１から２１までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２３】
前記タワー・フロート組立体に対する前記少なくとも１つのロッドの移動を案内する複数のガイドを有する、請求項１から２２までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２４】
少なくとも１つのキール・モジュールは、筐体を含む、請求項１から２３までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２５】
前記筐体は、中空の内部を有し、前記中空の内部は、バラストで充填されるように配置される、請求項２４に記載の風力タービン。
【請求項２６】
少なくとも１つのキール・モジュールは、リンク装置によって別のキール・モジュールに連結される、請求項１から２５までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２７】
前記キール・モジュールは、平面内に配置される、請求項１から２６までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２８】
前記フロートは、浮力補助具の第１のセットを有し、各浮力補助具は、各浮力補助具と関連付けられたそれぞれのキール・モジュールを有し、前記それぞれのキール・モジュールは、少なくとも１つのそれぞれのロッドによって、それぞれの浮力補助具に移動可能に連結される、請求項１から２７までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２９】
前記フロートは、第１の浮力タンクを有し、前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールを前記第１の浮力タンクに連結する第１のロッドを有し、前記第１のロッドは、前記第１の浮力タンクに対して移動して、前記キール・モジュールを前記非展開位置から展開位置に配備するように配置され、前記フロートは、第２の浮力タンクを有し、また第２のキール・モジュールを前記第２の浮力タンクに連結する第２のロッドを有し、前記第２のロッドは、前記第２の浮力タンクに対して移動して、前記第２のキール部材を非展開位置から展開位置に配備するように配置される、請求項１から２８までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３０】
前記フロートは、第３の浮力タンクを有し、また第３のキール・モジュールを前記第３の浮力タンクに連結する第３のロッドを有し、前記第３のロッドは、前記第３の浮力タンクに対して移動して、前記第３のキール部材を非展開位置から展開位置に配備するように配置される、請求項２９に記載の風力タービン。
【請求項３１】
前記駆動システムは、それぞれの浮力タンクに対してそれぞれのキール・モジュールをそれぞれ移動させるよう配置される、請求項１１に従属する場合に請求項２８から３０までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３２】
前記フロートは、設置工程の際に前記フロートから取外し可能である、浮力カラーのセットなどの浮力補助具の第２のセットを有する、請求項１から３１までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３３】
前記キール部材が前記展開位置にあるとき、前記少なくとも１つのロッドの長手方向軸はそれぞれの浮力タンクの長手方向軸に対して傾斜しており、且つ／又は、前記キール部材が前記非展開位置にあるとき、前記少なくとも１つのロッドの長手方向軸はそれぞれの浮力タンクの長手方向軸に対して傾斜して配置される、請求項２８から３０までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３４】
前記キール部材が前記展開位置にあるとき、前記少なくとも１つのロッドの長手方向軸はそれぞれの浮力タンクの長手方向軸に対して平行に配置され、且つ／又は、前記キール部材が前記非展開位置にあるとき、前記少なくとも１つのロッドの長手方向軸はそれぞれの浮力タンクの長手方向軸に対して平行に配置される、請求項２８から３０までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３５】
前記キール部材が前記展開位置にあるとき、前記少なくともロッドの長手方向軸は前記タワーの長手方向軸に対して傾斜しており、且つ／又は、前記キール部材が前記非展開位置にあるとき、前記少なくともロッドの長手方向軸は前記タワーの長手方向軸に対して傾斜している、請求項１から３４までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３６】
前記キール部材が前記展開位置にあるとき、前記少なくともロッドの長手方向軸は前記タワーの長手方向軸と平行であり、且つ／又は、前記キール部材が前記非展開位置にあるとき、前記少なくともロッドの長手方向軸は前記タワーの長手方向軸と平行である、請求項１から３４までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３７】
前記少なくとも１つのロッドは、３０ｍ以上の長さを有する、請求項１から３６までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのロッドと前記キール・モジュールとの間がリジッドに連結される、請求項１から３７までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項３９】
少なくとも１つのロッドは固定長を有する、請求項１から３８までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項４０】
少なくとも１つのロッドは、同心に配置された第１及び第２の管状部材を有する、請求項１から３９までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン及び風力タービンを設置する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現世代の沖合風力タービンは、マスト及びタービン組立体の基礎を単一の打込み杭として海底に固定できるような水深に設置されている。かかる基礎の一般的な制限は、水深約４０ｍである。これを超える深度では、海底で支持された基礎を実現させるために、複数の打込み杭で固定された鋼製の格子構造体、又はかなりの質量の大重力基部構造体のいずれかが必要である。かかる設計は、沖合の炭化水素堆積物の回収に対して経済的であると証明されているが、単一の風力タービンの固定された海洋基礎は、約６０ｍを超えると、必要となる資本コストのために、商業販売用のタービンごとに生成されるエネルギーと比較して不経済になる。したがって、大陸棚の深度を超えた、又は大陸棚がない地理的な場所での風力発電所の開発では、浮体式基礎上に風力タービンを搭載することを検討する場合がある。
【０００３】
現在まで、実証試験での浮体式風力タービンのプラントは、僅かな利益で、又はテスト・プロジェクトを実行可能にするためにかなりの財政助成金を必要とする電力を生成する数量及び容量で配備されてきた。浮体式風力発電所への商業的関心は、現在、拡張性及び事業化、すなわち、需要者にとって魅力的な価格であるが、投資家にとって魅力的な収益率をもたらすＣＡＰＥＸ及びＯＰＥＸのレベルで、まとめて電力を生成する複数の浮体式風力タービン・ユニットの開発に焦点が当たっている。
【０００４】
洋上風力発電所、又は大規模プロジェクトの１つの段階の総容量は、現在５００から１０００ＭＷの間である。単一の風力タービン・ユニットの目標容量が１０〜１２ＭＷであることを前提とすると、洋上風力発電所の商業的提案では、風力発電所又は風力発電所の段階ごとに４２から１００ユニットの間を目標とする必要がある。かかる規模の開発には、適時に組み立てて設置できる浮体式の下部構造体が必要である。これにより、風力発電所の開発へ最初に資本を投じてから配電網への発電を開始するまでの遅延が短縮され、そのため、投資に対する収益が実現するであろう。
【０００５】
これまで、浮体式基礎技術は、以下の定義に広く基づいて、海洋の炭化水素産業で開発された設計を採用してきた。
【０００６】
半潜水型（図１）：垂直柱浮力タンク２で構成され、タンクは個々に比較的小さな水面領域４を有するが、水平管状体６に相互連結されると、分散配置された水面領域を有する単一の浮力構造体を作り出す。重心８（又は重力の中心）は、浮力の中心１０よりも概ね高くなるが、分散配置された水面領域により、構造体の水上での安定性が確保される。図２において、浮体式ユニットが縦揺れ及び横揺れ１２すると、浮力の中心１０が至るところに十分シフトし、転覆を防ぐ浮力重量レバー・アームＸ  １４を維持する。半潜水型は、縦揺れ及び横揺れ１２ばかりでなく、波の動きに応じて上下揺れ１６及び左右揺れ１８することになる。
【０００７】
スパー（図３）：スパーは、水面領域２２が管断面の領域であり、典型的には円形である、単一の浮体式垂直柱２０である。水面領域の安定性の低さを補うために、スパーは、浮力の中心２６より下に重心２４を維持する。スパーは、キール（２８）内に詰められた固体のバラストを使用して、半潜水型よりもかなり深い喫水によってこれを実現させる。したがって、図４において、浮力重量レバー・アームｘ  ３０は、スパーが決して転覆し得ないよう機能する。スパーはまた、波の動きと共に、上下揺れ１６、左右揺れ１８、及び横揺れ／縦揺れ１２することになる。
【０００８】
上記コンセプトの構成は、現在の製造手法を使用するいずれかの産業規模の開発を検討する場合、組立て及び複数ユニットの生産について、興味深い課題をもたらす。
【０００９】
国際公開第２００９／１３１８２６号で提案された半潜水型のコンセプトは、元のパイロット・テスト設計と比較して、大容量タービンの垂直柱間の分離が大きくなることを示している。タービンのサイズ及び重量が増加するにつれて、安定性を実現させるために、さらに任意に柱を分離することにより、基礎の設置面積がより大きくなり、組立てする好適な港へのアクセスが制限されるという結果をもたらし得る。
【００１０】
半潜水型の建設には、最終組立てのために造船所の乾ドックを使用することを、提案し続けている。これにより、組立現場の選択肢が制限されるが、既存の乾ドックが洋上風力発電所の現場に近いことは保証されていない。組立現場と納入現場との間の距離が長くなると、完成したユニットを過度な長距離にわたって曳航するときに、潜在的なスケジュール・リスク及び搬送コストが発生する。
【００１１】
乾ドック施設への制限はまた、確立された機械加工及び技術的専門知識をもつリソースがある風力タービン構成要素製造プラントの近くに、最終組立現場を配置するため、選択肢を制限する。タービンの設置をサポートする材料及びリソースを、乾ドックの現場に移動する必要がある。
【００１２】
さらに、乾ドックは、商業輸送船の幅対長さの比率に合うように寸法が決められており、半潜水型の基礎の提案された幅の寸法と適合しない可能性がある。
【００１３】
現実的なレベルでは、浮体式洋上風力タービンの１群の建造者は、乾ドックへのアクセスを必要とする他の商業企業と競争する必要があろう。その後の乾ドックの予約を遅らせることなく、１００台のかかるユニットの生産を完了することは、風力発電所プロジェクトの納品スケジュール及び乾ドックの両方に、かなりの生産上の課題及び商業的リスクをもたらす。生産期限に間に合わない場合、技術の生産能力に対する市場の信頼という観点から、浮体式風力発電所の商業的実行可能性に影響を及ぼすであろう。
【００１４】
半潜水型及びスパーの両方のコンセプトは、現場に曳航する前に、浮体式基礎、タービン・マスト、ナセル、及びロータ・ブレードを完全に組み立ててテストすることにより、建設リスクを最小限に抑えることである。これにより、外洋でリスクに晒されることは排除されるが、タービンの完全な事前組立てを可能にするために、スパーの基礎を保護された水中で垂直にする必要がある。かかる保護された水域は、スパーの基礎の喫水よりも深くなければならず、かかる組立方法に好適な領域に制約を課す。
【００１５】
さらに、設置現場までの曳航経路に沿った水深は、スパーのキールが、経路に沿ってどれほど隆起している可能性のある海底の形体とも衝突を避け得るよう、十分に深くなければならない。
【００１６】
さらに、埠頭に横づけで直立したスパーを係留するのに十分な水深のある港湾施設へのアクセスは、ほとんどない。したがって、スパーベースの浮体式風力発電所ソリューションは、組み立てられたタービンを、埠頭周辺から、一時的な深い保護された停泊現場にある各スパーまで移送させるため、組立段階の間のクレーン船の利用可能性に依存する。
【００１７】
国際公開第２０１７／１５７３９９号は、半潜水型及びスパーのコンセプトのいくつかの欠点に対処するための設計を考察している。このシステムの特徴は、ラグ及びシャックルによって浮動する船体から吊り下げられた別個の水バラストタンクであり、浸水すると釣合錘として機能する。この手法は、静的な状態での浮体式基礎ユニットの全体の排水量を、ひいては浸漬深度を増加させる。しかし、シャックル及びラグの連結は、ピン接合の性質から、固定端の連結と比較して、限られたモーメント荷重だけを取付箇所に伝達して戻す。提案された組立体の動的な移動の際に、釣合錘と浮体式構造体との間のモーメント伝達能力が低下すると、結果として、２つの物体が環境負荷に対して別々の応答関数の下で移動し得る。次いで、２つの物体は、シャックル及びラグの連結部を介して相互作用する。２重振り子と同様に、分析及び予測が困難であり得る、環境負荷に対する全体的な応答が、リスクとなる。
【００１８】
釣合錘を上下させるためのワイヤ／チェーン駆動歯車は、動作中に適切な乾舷を維持している場合、船体の浮力タンクの上部に搭載できる。しかし、運用ケースで浮力タンクを完全に水没させる必要がある場合は、駆動歯車を水中で動作可能にして、より高い仕様要件によってＣＡＰＥＸを増大させるか、又はさもなければ、タワー・トランジション・ピースの内部に位置変更して、システムを複雑にする必要があろう。
【００１９】
中国特許第２０４４３６７０５号は、浮体式基礎用に同様の吊下げ式釣合錘を提案しているが、剛性の錘ブロックを使用し、この剛性の錘ブロックを、錘ブロックより下の海底アンカ及び錘ブロックより上の浮体式ユニットに、ワイヤで固定している。提案された配置は、錘を係留システムに統合している。中国特許第２０４４３６７０５号は、２つの別々の物体間にケーブル連結を備えた、事実上２体のシステムとして作用する可能性があり、モーメント伝達機能がないので、結果として、２つの物体が環境負荷に対して別々の応答関数の下で移動し得る。
【００２０】
既存の風力タービンのさらなる問題は、海洋環境が、たとえば腐食によって、風力タービン上に搭載された機器に損傷を与え得ることである。
【００２１】
本発明は、前述の問題の少なくとも１つを軽減すること、又は少なくとも、代替の風力タービン及び風力タービンを設置する方法を提供することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３１８２６号
【特許文献２】国際公開第２０１７／１５７３９９号
【特許文献３】中国特許第２０４４３６７０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、風力タービンの重心の位置を調整するよう配置された移動可能なキールを備える、浮体式風力タービンを提供することである。本発明の別の目的は、キールが横方向に負荷を受けるときに、移動可能なキールをタワー・フロート組立体に連結するロッドが、キールからタワー・フロート組立体に曲げモーメントを伝達する、移動可能なキールを備える浮体式風力タービンを提供することである。本発明の別の目的は、キールが展開位置にあるときに、海水の動きに応答して単体のように作用するよう配置された風力タービンを提供することである。本発明の別の目的は、タワー・フロート組立体に一時的に設置された、キールを展開するために配置された、少なくとも１つの駆動ユニットを備える風力タービンを提供することである。本発明の別の目的は、風力タービンを、埠頭周辺の組立位置に隣接する比較的浅い水域から、比較的深い水域の設置位置に容易に移動させることを可能にする、設置方法を提供することである。別の目的は、埠頭で行われる従来の風力タービン組立工程と比較して、埠頭周辺の必要なスペースの量を削減する設置方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
諸目的のうちの少なくとも１つは、以下に記載される発明にしたがって達成される。
【００２５】
本発明の一態様によれば、請求項１に記載の風力タービンが提供される。
【００２６】
キールが非展開位置にある場合、風力タービンは、展開位置にある場合よりも長さが短く、それによって風力タービンの組立て及び設置が容易になる。キールが展開位置にあるとき、風力タービンは作動状態でより安定している。風力タービンには、重心がある。キールが非展開位置にあるとき、重心は第１の位置にある。キールが展開位置にあるとき、重心は第２の位置にある。第２の位置は、第１の位置とは異なる。キールの展開位置は、非展開位置よりも水中深くにある。したがって、キールを展開位置に移動させると、風力タービンの長さが長くなる。キールを展開位置の方に移動させると、風力タービンの重心が第１の位置から第２の位置に調整される。第２の位置は第１の位置より下にあり、これにより、使用中により安定した風力タービンが実現される。
【００２７】
少なくとも１つのロッドが、キールとタワー・フロート組立体との間の、リジッドな連結を可能にする。キールが展開されたときにキールにかかるモーメント荷重は、少なくとも１つのロッドを介してタワー・フロート組立体に伝達される。したがって、キール及びタワー・フロート組立体は、キールが展開位置にあるときに、海水の動きに応答して単体のように作用する。この配置は、チェーン及びテザーなどの非剛性コネクタとは異なる。ロッドを使用することにより、輸送中にキール・モジュールを支持し、キール・モジュールを展開し、展開位置でキール・モジュールを支持できる。
【００２８】
キール・モジュールは水中に吊り下げられるよう配置されており、展開時に海底と係合しない。
【００２９】
本発明の別の態様によれば、洋上に配備する風力タービンが提供される。
【００３０】
風力タービンは、タワー・フロート組立体を備え得る。タワー・フロート組立体は、ナセル及びロータを支持するタワーを備え得る。タワー・フロート組立体は、タワーの少なくとも一部を水面より上に維持するよう配置されたフロートを備え得る。
【００３１】
風力タービンは、少なくとも１つのキール・モジュールと、キール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッドとを具備する、キール組立体を備え得る。少なくとも１つのロッドは、キール・モジュールを展開するために、タワー・フロート組立体に対して移動するよう配置でき、キール・モジュールは、少なくとも１つのロッドの移動に応答して、タワー・フロート組立体に対して、タワー・フロート組立体の近位の非展開位置と、タワー・フロート組立体から遠位の展開位置との間を移動可能である。タワー・フロート組立体から遠位に、下方向にあり、それによって、風力タービンの有効長を長くすることができる、展開位置。
【００３２】
少なくとも１つのロッドは、展開状態で、曲げモーメントをタワー・フロート組立体に伝達するよう配置され得る。少なくとも１つのロッドは、展開状態で、圧縮力及び剪断力のうちの少なくとも一方をタワー・フロート組立体に伝達するよう配置され得る。
【００３３】
少なくとも１つのロッドは、タワー・フロート組立体に対して直線経路に沿って並進移動するよう配置され得る。キール・モジュールは、直線経路に沿って、非展開位置から展開位置に移動可能であり得る。直線経路は、概ね垂直の経路であり得る。少なくとも１つのロッドは、直線経路に沿ってしか移動しないよう制約され得る。したがって、キール・モジュールは、展開及び引込み動作の際にのみ、海が穏やかな場合、垂直方向上下に移動するよう配置され得る。風力タービンの通常運転中で、キール・モジュールが展開位置にあるとき、キール・モジュールの位置はフロートに対して固定されている。
【００３４】
少なくとも１つのロッドは、タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けることができ、タワー・フロート組立体に対して枢動するよう配置されている。キール・モジュールは、湾曲経路、たとえば弧状経路に沿って、非展開位置から展開位置に移動可能であり得る。したがって、少なくとも１つのロッドの枢動は、キール・モジュールを円弧に沿って展開位置にスイングさせる。
【００３５】
少なくとも１つのロッドは、非展開位置から展開位置まで約９０度の角度にわたって枢動するよう配置され得る。風力タービンは、少なくとも１つのロッドが垂直面を超えて外方へ回転するのを防ぐ阻止手段を備え得る。風力タービンは、たとえばキール・モジュールが展開位置にあるとき、少なくとも１つのロッドのタワー・フロート組立体に対する位置及び／又は向きを固定する、係止機構を備え得る。
【００３６】
少なくとも１つのロッドは、キール・モジュールが非展開位置にあるときには、概ね水平に配置され得る。また、少なくとも１つのロッドは、キール・モジュールが展開位置にあるときには、概ね垂直に配置される。キール・モジュールを展開位置から非展開位置に移動させるとき、少なくとも１つのロッドは内方へ枢動できる。キール・モジュールを非展開位置から展開位置に移動させるとき、少なくとも１つのロッドは外方へ枢動できる。
【００３７】
風力タービンは、キール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する複数のロッドを備え得る。これにより、より安定した配置が実現される。たとえば、各キール・モジュールは、ｎ本のロッドによってタワー・フロート組立体に連結され得る。ここでｎは、２から１０の範囲、好ましくは２から６の範囲にある。各ロッドは、キール・モジュールを展開するために、タワー・フロート組立体に対して移動するよう配置され得る。いくつかの実施例では、各キール・モジュールは、少なくとも１対のロッドによって、タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられている。それぞれのキール・モジュールに結合されたロッドは、互いに平行に配置され得る。
【００３８】
風力タービンは、複数のキール・モジュールを備え得る。各キール・モジュールは、少なくとも１つのそれぞれのロッド、好ましくは複数のそれぞれのロッドによって、タワー・フロート組立体に連結され得る。キール・モジュールは、一体として移動するよう配置され得る。いくつかの実施例では、キール・モジュールは、互いに無関係に移動するよう配置されている。相異なるキール・モジュールに結合されたロッドは、互いに平行に配置され得る。
【００３９】
一実施例では、第１のロッドは、第１のキール部材をタワー・フロート組立体に連結する。第１のロッドは、第１の枢動軸で、タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられている。第２のロッドは、第２のキール部材をタワー・フロート組立体に連結する。第２のロッドは、第２の枢動軸で、タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられている。第１及び第２のキール・モジュールがそれぞれ非展開位置にあるとき、第２のロッドは、第１のロッドと重なるように配置される。これにより、非常に小型の配置が実現される。第１の枢動軸は、第２の枢動軸から垂直方向にずれ得る。これにより、第２のロッドが第１のロッドと容易に重なる。一実施例では、第３のロッドは、第３のキール部材をタワー・フロート組立体に連結する。第３のロッドは、第３の枢動軸で、タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられている。第１、第２、及び第３のキール・モジュールがそれぞれの非展開位置にあるとき、第３のロッドは、第１及び第２のロッドのうち少なくとも一方と重なるように配置される。第３の枢動軸は、第１及び第２の枢動軸から垂直方向にずれ得る。これにより、第２のロッドが第１及び／又は第２のロッドと容易に重なる。
【００４０】
風力タービンは、キール・モジュールを非展開位置から展開位置に移動させるよう配置された、少なくとも１つの駆動ユニットを具備する駆動システムを備え得る。少なくとも１つの駆動ユニットは、キール・モジュールを展開位置から非展開位置に移動させるよう配置され得る。
【００４１】
少なくとも１つの駆動ユニットは、タワー・フロート組立体に取外し可能に取り付けることができ、キールが展開位置に移動した後、タワー・フロート組立体から取外し可能である。取外し可能な駆動ユニットを使用することにより、駆動システムを、他の風力タービンで設置段階の際に再利用できる。たとえば、遅延及び修理を考慮して、すべての風力タービンを設置するための典型的な風力発電所の設置活動中に、６つの駆動システムが回し使い（ｃｙｃｌｅ）され得る。すべての風力タービンが設置され、それぞれのキールがそれぞれの展開位置に移動されたとき、駆動システムを岸に戻すことができる。最初の展開後、駆動システムは、保守目的又は設置が撤去される場合にのみ必要となろう。これにより、設置の全体的なコストが削減され、海の状況に長期間晒されることによる駆動システムの損傷が防止される。駆動システムは、将来のフィールド開発に使用できる。
【００４２】
駆動システムは、複数の駆動ユニットを備え得る。たとえば、駆動システムは、キール・モジュールごとに少なくとも１つの駆動ユニットを備え得る。これは、キールが確実に、均等に昇降されるのを助ける。駆動ユニットの少なくともいくつかは、タワー・フロート組立体に取外し可能に取付けできる。好ましくは、各駆動ユニットは、それぞれの浮力タンクなどの、それぞれの浮力補助具に取外し可能に取付けできる。
【００４３】
風力タービンは、ロッドごとに少なくとも１つの駆動ユニットを備え得る。これは、キールの昇降に必要な駆動負荷を分散させる助けとなる。駆動負荷の分散により、よりバランスの取れた駆動システムが実現される。いくつかの実施例は、ロッドごとに複数の駆動ユニットを備える。
【００４４】
風力タービンは、駆動ユニットの動作を同期させるコントローラを備え得る。これにより、キール・モジュールを一体として移動させることができる。たとえば、キールが昇降するときに、キール・モジュールが水平に保持されるのを助ける。
【００４５】
少なくとも１つの駆動ユニットは、油圧（液圧）駆動ユニットを有し得る。たとえば、少なくとも１つの駆動ユニットは、油圧ジャッキを有し得る。
【００４６】
少なくとも１つの駆動ユニットは、電気モータを有し得る。各駆動ユニットは、電気モータを有し得る。
【００４７】
少なくとも１つの駆動ユニットは、ストランド・ジャッキを有し得る。各駆動ユニットは、ストランド・ジャッキを有し得る。
【００４８】
風力タービンは、駆動ユニットからロッドに駆動力（ｄｒｉｖｅ）を伝達する駆動機構を備え得る。
【００４９】
少なくとも１つのロッドは、駆動力形成部を備え得る。駆動機構は、駆動力形成部と選択的に係合して、少なくとも１つのロッドに駆動力を選択的に伝達するよう配置された、少なくとも１つの駆動デバイスを備え得る。複数のロッドが、駆動力形成部を備え得る。駆動機構は、複数の駆動デバイスを備えることができ、それぞれの駆動デバイスは、それぞれのロッド上の駆動力形成部に選択的に係合するよう、それぞれ配置される。いくつかの実施例では、各ロッドは駆動力形成部を備え、駆動機構は、それぞれのロッド上の駆動力形成部に選択的に係合するよう配置された駆動デバイスを、ロッドごとに少なくとも１つ備える。駆動デバイスは、フレームに装着できる。駆動デバイスの動作は、コントローラによって同期し得る。
【００５０】
駆動機構は、ラック・ピニオン式システムを備え得る。ラックは、各ロッドに適用され得る。ピニオンは、各駆動ユニットに連結され得る。駆動ユニットは、ラック・ピニオン式システムによって、ロッドを駆動するよう配置されている。
【００５１】
ロッドの少なくとも１つは、固定長であり得る。それぞれのロッドは、固定長であり得る。つまり、少なくとも１つのロッドは伸縮式ではない。ロッドの少なくとも数本は、鋼で作製できる。ロッドの少なくとも数本は、直線状である。いくつかの実施例では、ロッドはそれぞれ、３０ｍ以上、好ましくは４０ｍ以上、より好ましくは５０ｍ以上の長さである。いくつかの実施例では、ロッドの長さは、９０ｍ以下、好ましくは８０ｍ以下、より好ましくは７０ｍ以下である。いくつかの実施例では、ロッドは、約６０ｍの長さである。使用されるロッドの長さは、風力タービンのサイズによって少なくとも部分的に決定され、たとえば、フロートの垂直方向の長さによって少なくとも部分的に決定され得る。使用されるロッドの長さは、動作中に、ロッドの上端が、フロートの上部又は基部で制限されるかどうかによって変わり得る。
【００５２】
ロッドの少なくとも１つは、剛性である。キール・モジュールごとに少なくとも１つのロッドが、剛性である。好ましくは、各ロッドは剛性である。
【００５３】
少なくとも１つのロッドは、管状であり得る。好ましくは、各ロッドは管状である。いくつかの実施例では、少なくとも１つのロッドは、同心に配置された第１及び第２の管状部材を有し得る。これは、ロッドの寿命に関して、動的負荷及び疲労に対するマージンを十分に取った引張り能力を実現するのに役立つ。第２の管状部材は、第１の管状部材内に配置され得る。第２の管状部材は、第１の管状部材に固定され得る。いくつかの配置では、ロッドは、中実の非管状のロッドを有し得る。
【００５４】
複数のロッドは、補強部材（又は筋かい材）によって互いに連結できる。これにより、ロッドが一緒に固定され、ロッドが一体として一緒に移動する。たとえば、複数のコネクタ部材は、補強部材によってその上端で互いに連結され得る。
【００５５】
複数のロッドは、環状部材によって互いに連結できる。これにより、ロッドが一緒に固定され、ロッドが一体として一緒に移動する。環状部材は、浮力タンクの周囲にぴったり合い、浮力タンクに対して移動するよう配置され得る。
【００５６】
風力タービンは、タワー・フロート組立体に対する少なくとも１つのロッドの移動を誘導する、複数のガイドを備え得る。好ましくは、各ロッドは、複数のガイドによって、タワー・フロート組立体に移動可能に連結されている。
【００５７】
ロッドは、長手方向軸を有し得る。少なくとも１つのロッドは、ロッドの長手方向軸と同軸及び／又は平行な軸に沿って移動するよう制約され得る。各ロッドは、それぞれの長手方向軸を有し得る。各ロッドは、ロッドのそれぞれの長手方向軸と同軸及び／又は平行であり得るそれぞれの軸に沿って、移動するよう制約され得る。
【００５８】
各キール・モジュールは、筐体を備え得る。筐体は、プレート状の外部構造を有することができ、すなわち、筐体は、ディスクのように、比較的平坦な全体構造を有することができる。筐体構造体は、ビーム、好ましくは鋼製のビームを備え得る。ビームは、Ｉ字形、Ｈ字形、及び溝形断面などのビーム断面を有し得る。ビームは、筐体の内部及び／又は外部垂直壁を形成するために使用され得る。鋼板などのプレートは、筐体の上部壁及び下部壁用に設けられ得る。筐体は、鉄筋の有無にかかわらず、コンクリートで作製され得る。筐体は、中空の内部を有し得る。中空の内部は、バラストで充填されるよう配置され得る。筐体は、バラストを受容する複数のセルを備え得る。好ましくは、バラストは固体材料を含み得る。好ましくは、バラストは泥漿の形態であり得る。キール・モジュールは、泥漿内に含まれる流体がキール・モジュールから漏れ出ることを可能にする、外壁に形成された複数の穴を有し得る。
【００５９】
少なくとも１つのロッドは、キール・モジュールとリジッドに連結できる。これは、構造体が全体的に単体として作用する助けとなる。たとえば、各ロッドの端部は、キール・モジュールの筐体に形成された、それぞれのソケット内に配置され得る。
【００６０】
少なくとも１つのロッドが、それぞれのキール・モジュールの筐体に連結され得る。少なくとも１つのロッドが、それぞれのキール・モジュールの筐体の内部に連結され得る。
【００６１】
少なくとも１つのロッドが、上面及び／又は下面など、それぞれのキール・モジュールの外面に連結され得る。少なくとも１つのロッドが、外面及び／又は下面から、垂直に上方へ突き出ることができる。好ましくは、複数のロッドが、キール・モジュールの外面及び／又は上面から、垂直に上方へ突き出ることができる。上面及び下面の少なくとも一方は、平面であり得る。
【００６２】
少なくとも１つのキール・モジュールは、リンク装置（リンケージ）によって別のキール・モジュールに連結され得る。好ましくは、各キール・モジュールは、それぞれのリンク装置によって複数の他のキール・モジュールに連結され得る。この配置では、キール・モジュールは一体として移動する。リンク装置は、リジッドな連結を可能にし得る。リンク装置は、キール・モジュール間の若干の移動を可能にし得る。たとえば、各リンク装置は、ピン連結によってそれぞれのキール・モジュールに連結され得る。いくつかの実施例では、駆動システムは、少なくとも１つのキール・モジュールを、他の少なくとも１つのキール・モジュールとは無関係に移動させるよう配置され得る。
【００６３】
使用中、キール・モジュールは共通の平面に配置され得る。キールは、３つのキール・モジュールを備え得る。キールは、平面図で見ると、三角形の配置、好ましくは正三角形の配置を有し得る。モジュールは、平面内の三角形の頂点に位置している。いくつかの実施例では、各キール・モジュールは、平面図で見ると、六角形の形状を有し得る。しかし、キール・モジュールは、平面図で見ると、長方形などの他の形状を有し得る。他のより複雑な形状を使用できる。
【００６４】
フロートは、少なくとも１つの浮力タンクなどの、少なくとも１つの浮力補助具を備えることができ、少なくとも１つのロッドは、たとえば少なくとも１つのガイドによって、浮力補助具に対して移動するよう配置され得る。これにより、キール・モジュールが、浮力補助具に対して移動できるようになる。好ましくは、複数のロッドはそれぞれ、複数のガイドによって浮力補助具に移動可能に連結されている。
【００６５】
フロートは、浮力タンクの第１のセットなど、浮力補助具の第１のセットを備え得る。各浮力補助具は、それに結合されたそれぞれのキール・モジュールを備えることができる。それぞれのキール・モジュールは、少なくとも１つのそれぞれのロッドによって、それぞれの浮力補助具に移動可能に連結され得る。各浮力補助具は、タワーから隔置され得る。たとえば、各浮力補助具は、タワーから突き出ている少なくとも１つのそれぞれのアームによって、タワーに連結され得る。各キール・モジュールは、それぞれの浮力補助具より下に位置し得る。したがって、キール・モジュールは、展開状態のとき、タワーの長手方向の中心線から分散配置される。これは、安定した配置をもたらす。少なくとも１つのロッドは、それぞれの浮力補助具に対して並進移動するよう配置され得る。少なくとも１つのロッドは、それぞれの浮力補助具に枢動可能に取り付けることができ、それぞれの浮力補助具に対して枢動するよう配置され得る。各キール・モジュールは、複数のロッドによって、それぞれの浮力補助具に連結され得る。典型的には、フロートはｎ個の浮力タンクを備え、ここでｎは、２から６の範囲である。
【００６６】
一実施例は、第１のキール・モジュールを第１の浮力タンクに連結する第１のロッドを備えることができ、第１のロッドは、第１の浮力タンクに対して移動し、第１のキール部材を非展開位置から展開位置に展開するよう配置されている。一実施例は、第２のキール・モジュールを第２の浮力タンクに連結する第２のロッドを備えることができ、第２のロッドは、第２の浮力タンクに対して移動し、第２のキール部材を非展開位置から展開位置に展開するよう配置されている。一実施例は、第３のキール・モジュールを第３の浮力タンクに連結する第３のロッドを備えることができ、第３のロッドは、第３の浮力タンクに対して移動し、第３のキール部材を非展開位置から展開位置に展開するよう配置されている。一実施例は、第４のキール・モジュールを第４の浮力タンクに連結する第４のロッドを備えることができ、第４のロッドは、第４の浮力タンクに対して移動し、第４のキール部材を非展開位置から展開位置に展開するよう配置されている。第１、第２、第３、及び第４のロッドはそれぞれ、それぞれの浮力タンクに対して並進移動するよう配置され得る。第１、第２、第３、及び第４のロッドはそれぞれ、それぞれの浮力タンクに枢動可能に取り付けることができ、それぞれの浮力タンクに対して枢動するよう配置され得る。
【００６７】
一実施例では、複数のロッドが、それぞれのキール・モジュールをそれぞれの浮力タンクに連結できる。たとえば、２から８つのロッドを使用でき、好ましくは、約４から６つのロッドを使用できる。ロッドは、浮力タンクの周りに分散配置され、浮力タンクに対して並進移動できる、緩いフィッティング・ケージを形成できる。ロッドは、浮力タンクの周りに均等に分散配置され得る。ロッドは、互いに平行に配置され得る。別法として、ロッドは、互いに傾けられ得る。典型的には、ロッドは、同じ角度で傾けられる。典型的には、各ロッドは、垂直軸から１０度以下、好ましくは５度以下、好ましくは約３度の角度だけ傾けられる。傾斜したロッドを使用することにより、キール構造体の曲げ荷重を最小限に抑えるやり方で、ロッドを、それぞれのキール・モジュールに取り付けることができる。また、ストランド・ジャッキをそれぞれの浮力タンクの端にできるだけ近づけて配置し、ストランド・ジャッキにかかる曲げ荷重を低減できるという利点もある。ロッドを、縦揺れの円の周りに分散配置でき、典型的には、縦揺れの円の周りに均等に分散配置する。ロッドは、少なくとも１つの環状部材によって互いに連結され得る。
【００６８】
それぞれのキール・モジュールは、非展開状態及び展開状態のうちの少なくとも一方において、それぞれの浮力補助具と整列されているという意味で、それぞれの浮力補助具の真下に位置し得る。それぞれのキール・モジュールの主な外面は、それぞれの浮力補助具の下端面とほぼ平行に配置され得る。キール・モジュールの平面は、それぞれの浮力補助具の長手方向軸を横切る。それぞれのロッドは、それぞれの浮力補助具に対して移動するよう配置され得る。いくつかの実施例では、それぞれのロッドは、それぞれの浮力補助具に枢動可能に取り付けられ得る。
【００６９】
駆動システムは、それぞれの浮力補助具に対して、それぞれのキール・モジュールを移動させるよう配置され得る。少なくとも１つの駆動ユニットは、典型的には、各外側浮力補助具上に搭載され、浮力補助具のそれぞれのキール・モジュールを移動させる。
【００７０】
フロートは、中央浮力タンクなどの中央浮力補助具を備え得る。好ましくは、タワーは、中央浮力補助具上に搭載されている。中央浮力補助具は、中央浮力補助具の下端の方に位置する、上下揺れ対策プレート（ｈｅａｖｅ  ｐｌａｔｅ）を備え得る。いくつかの実施例では、中央浮力補助具に結合されたキール・モジュールはない。中央浮力補助具は、稼働開始時にいくらかのバラスト水を入れるように配置され得る。設置の際にこのバラスト水を使用して、係留システムに張力をかけるのを補助できる。さらにバラスト水は、水中の浮力補助具にかかる、海洋で増大する重量の増加を相殺するために、経時的に徐々に排出され得る。中央浮力補助具は、補助具内に含まれる水バラストの量を調整するために、補助具内への水の流入及び補助具からの水の排出を制御するシステムを備え得る。
【００７１】
少なくとも１つのロッドの長手方向軸は、タワーの長手方向軸と平行に配置できる。少なくともロッドの長手方向軸は、それぞれの浮力補助具の長手方向軸と平行に配置され得る。別法として、少なくとも１つのロッドの長手方向軸は、タワーの長手方向軸に対して傾斜して配置され得る。少なくとも１つのロッドの長手方向軸は、長手方向のそれぞれの浮力補助具の長手方向軸に対して、傾斜して配置され得る。
【００７２】
フロートは、浮力カラーのセットなど、浮力補助具の第２のセットを備え得る。浮力補助具の第２のセットは、設置工程の際に、フロートから取り外され得る。たとえば、それぞれの第２の浮力補助具は、それぞれの第１の浮力補助具に取外し可能に取り付けられ得る。浮力補助具の第２のセットは、キールが展開される前に、風力タービンに追加の安定性をもたらし得る。浮力補助具の第２のセットは、キールが風力タービンを安定させるのに十分な深度まで展開された後、フロートから取り外され得る。浮揚補助具の第２のセットを使用することにより、使用されるべき浮揚補助具の第１のセットを、より小型に配置できる。
【００７３】
風力タービンによって生成された電力を、変電所に移送する動力ケーブルが備えられ得る。ケーブルは、風力タービンを変電所に直接、又は相互接続された複数の浮体式ユニットを通して、接続できる。
【００７４】
本発明の別の態様によれば、洋上に配備する風力タービンが提供され、該風力タービンは、ナセルやロータを支持するタワー、及びタワーの少なくとも一部を水面より上に維持するよう配置されたフロートを具備するタワー・フロート組立体と、少なくとも１つのキール・モジュール、及びキール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッドを具備するキール組立体とを備え、ここで少なくとも１つのロッドは、キール・モジュールを展開するために、タワー・フロート組立体に対して、直線経路に沿って並進移動するよう配置され、且つキール・モジュールは、少なくとも１つのロッドの移動に応答して、タワー・フロート組立体の近位の非展開位置とタワー・フロート組立体から遠位の展開位置との間を下方へ、タワー・フロート組立体に対して移動可能であり、それによって風力タービンの有効長を増やす。
【００７５】
本発明の別の態様によれば、洋上に配備する風力タービンが提供され、該風力タービンは、ナセルやロータを支持するタワー、及びタワーの少なくとも一部を水面より上に維持するよう配置されたフロートを具備するタワー・フロート組立体と、少なくとも１つのキール・モジュール、及びキール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッドを具備するキール組立体とを備え、ここで少なくとも１つのロッドは、タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、キール・モジュールを展開するために、タワー・フロート組立体に対して枢動するよう配置され、且つキール・モジュールは、少なくとも１つのロッドの移動に応答して、タワー・フロート組立体の近位の非展開位置とタワー・フロート組立体から遠位の展開位置との間を下方へ、タワー・フロート組立体に対して移動可能であり、それによって風力タービンの有効長を増やし、ここでキール・モジュールは、展開位置へ湾曲経路に沿って移動する。たとえば、キール・モジュールは円弧に沿って移動できる。
【００７６】
本発明の別の態様によれば、風力タービンを洋上に設置する方法が提供される。該方法は、ナセルやロータを支持するタワー、及びタワーの少なくとも一部を水面より上に維持するよう配置されたフロートを具備するタワー・フロート組立体と、少なくとも１つのキール・モジュールを具備する移動可能なキールと、キール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッドとを備える、風力タービンを提供するステップを含む。
【００７７】
該方法は、甲板を備える潜水型の艀を提供するステップと、潜水型の艀の甲板上に風力タービンを搭載するステップと、潜水型の艀が、甲板が水面より上に位置し得る形で、風力タービンを設置現場に搬送するステップと、進水現場で、甲板が水面下に沈み得るように、潜水型の艀を水中に沈めるステップと、風力タービンを水没された甲板から離して浮かべるステップとを含み得る。
【００７８】
該方法は、キール・モジュールを、タワー・フロート組立体の近位の非展開位置からタワー・フロート組立体から遠位の展開位置に移動させるステップを含み得る。
【００７９】
該方法は、キールを移動させるよう配置された少なくとも１つの駆動ユニットを具備する駆動システムであって、キールをタワー・フロート組立体の近位の非展開位置からタワー・フロート組立体から遠位の展開位置に移動させる駆動システムを備えるステップを含み得る。
【００８０】
該方法は、キールが展開位置に移動された後、風力タービンから少なくとも１つの駆動ユニットを取り外すステップを含み得る。該方法は、キールが展開位置に移動された後、風力タービンから複数の駆動ユニットを取り外すステップを含み得る。好ましくは、すべての駆動ユニットが取り外される。これは、駆動ユニットの再利用を可能にし、且つ環境条件によってもたらされる損傷から、駆動ユニットを保護する。たとえば、駆動ユニットを腐食から保護できる。
【００８１】
風力タービンは、本明細書に記載のどの構成によっても配置され得る。
【００８２】
該方法は、風力タービンが艀から離れた後、艀を埠頭周辺に戻すステップを含み得る。艀が埠頭周辺に戻ると、新しい風力タービンを設置するために艀を再び使用できる。
【００８３】
該方法は、キール・モジュールを展開位置まで垂直に下方へ移動させるステップを含み得る。キールは、垂直下方にしか移動しないように制約され得る。
【００８４】
該方法は、キール・モジュールを、弧状経路などの湾曲経路に沿って、非展開位置から展開位置に移動させるステップを含み得る。
【００８５】
該方法は、潜水型の艀の甲板上で、風力タービンを少なくとも部分的に組み立てるステップを含み得る。艀は埠頭周辺に係留でき、構成部品は、クレーンなどの揚重装置によって甲板上に持ち上げられる。艀の上で風力タービンを組み立てることにより、埠頭周辺のスペースが解放される。
【００８６】
風力タービンを組み立てるステップは、キール又はその構成部品を、艀の甲板上に搭載するステップを含み得る。キールの構成部品が甲板上に搭載される場合、キールの構成部品は、甲板上に一体に固定され得る。
【００８７】
風力タービンを組み立てるステップは、浮力タンクなどの少なくとも１つの浮力補助具を、キール・モジュール及び甲板の少なくとも一方の上に搭載するステップを含み得る。たとえば、少なくとも１つの浮力補助具を、少なくとも１つのキール・モジュール上に搭載できる。
【００８８】
風力タービンを組み立てるステップは、フロートを形成するために、複数の浮力タンクなどの複数の浮力補助具を、互いに連結するステップを含み得る。浮力補助具を互いに連結するステップは、好ましくは、艀の上で実行される。浮力補助具は、補強部材によって互いに連結できる。
【００８９】
フロートは、浮力補助具の第１のセットを互いに連結し、且つ浮力補助具の第２のセットを、浮力補助具の第１のセットに取外し可能に取り付けることによって形成できる。浮力補助具の第１のセットは、浮力タンクのセットを有し得る。浮力補助具の第２のセットは、浮力カラーのセットを有し得る。
【００９０】
風力タービンを組み立てるステップは、ロッドの第１のセットを第１の浮力タンクなどの第１の浮力補助具に移動可能に取り付けるステップと、ロッドの第１のセットを第１のキール・モジュールに連結するステップとを含み得る。
【００９１】
風力タービンを組み立てるステップは、ロッドの第２のセットを第２の浮力タンクなどの第２の浮力補助具に移動可能に取り付けるステップと、ロッドの第２のセットを第２のキール・モジュールに連結するステップとを含み得る。ロッドの第２のセットは、第２の浮力補助具に移動可能に連結される。
【００９２】
風力タービンを組み立てるステップは、ロッドの第３のセットを第３の浮力タンクなどの第３の浮力補助具に移動可能に取り付けるステップと、ロッドの第３のセットを第３のキール・モジュールに連結するステップとを含み得る。ロッドの第３のセットは、第３の浮力補助具に移動可能に連結される。
【００９３】
風力タービンを組み立てるステップは、少なくとも１つの駆動ユニット、好ましくは駆動ユニットの第１のセットを、第１の浮力補助具に取外し可能に取り付けるステップを含み得る。
【００９４】
風力タービンを組み立てるステップは、少なくとも１つの駆動ユニット、好ましくは駆動ユニットの第２のセットを、第２の浮力補助具に取外し可能に取り付けるステップを含み得る。
【００９５】
風力タービンを組み立てるステップは、少なくとも１つの駆動ユニット、好ましくは駆動ユニットの第３のセットを、第３の浮力補助具に取外し可能に取り付けるステップを含み得る。
【００９６】
風力タービンを組み立てるステップは、タワーをフロート上に、好ましくは中央浮力タンクなどの中央浮力補助具の上に搭載するステップを含み得る。
【００９７】
風力タービンを組み立てるステップは、ナセル及びロータをタワー上に搭載するステップを含み得る。
【００９８】
艀は、組立工程の際に埠頭周辺に係留され得る。艀が埠頭周辺から離れて進水現場に向かって移動すると、別の潜水型艀が、別の風力タービンを組み立てるために、埠頭周辺に移動できる。たとえば、最近進水現場から戻ってきた艀。これにより、風力タービンの生産性及び埠頭周辺の利用率が向上する。
【００９９】
キールは、複数のキール・モジュールを有し、該方法は、少なくとも１つのキール・モジュールにバラストを充填するステップを含み得る。バラストは、好ましくは、固体材料、たとえば、鉄鉱石などの鉱石を含む。バラストは、泥漿の形態で提供され得る。バラストは、キール・モジュールの筐体内の中空スペース内にポンプ移送できる。筐体は、泥漿中の液体が漏れ出し、筐体内に固体材料を残すことができるよう配置された穴を有し得る。バラストは、船からポンプ移送でき、船は、艀の傍に停泊できる。
【０１００】
該方法は、キール・モジュールに鉄鉱石などの固体バラストを充填するステップを含み得る。キール・モジュールは、設置現場で、たとえば船から、バラストで充填され得る。
【０１０１】
該方法は、係留テザーによって風力タービンの位置を固定するステップを含み得る。風力タービンは、テザー展開デバイス及び張力付与デバイスのうちの少なくとも一方を備え得る。該方法は、張力付与デバイスによってテザーに張力をかけるステップを含み得る。いくつかの実施例では、張力付与デバイスは、係留テザーに必須の部分として備えられ得る。張力付与デバイスは、水中で動作できる。いくつかの実施例では、利用可能な駆動ユニットの少なくとも１つを使用して、張力付与デバイスに給電できる。これにより、別個の駆動ユニットが不要になる。別法として、駆動ユニットへ供給する電源が、張力付与デバイス駆動システムにも電力供給できる。通常の動作では、張力付与デバイス及びキール駆動ユニットは別々に働く。
【０１０２】
該方法は、駆動ユニットを再取付けするステップと、キールを引き上げるステップとを含み得る。
【０１０３】
本発明の別の態様によれば、風力タービンを設置する方法が提供され、該方法は、風力タービンを潜水型艀の甲板上に搭載するステップと、艀を設置現場に移動させるステップと、甲板が水面下になるように艀を沈めるステップと、風力タービンを艀から離すステップとを含む。風力タービンは、本明細書に記載のどの構成によっても配置され得る。
【０１０４】
本発明の別の態様によれば、洋上に配備する風力タービンが提供され、該風力タービンは、ナセルやロータを支持するタワー、及びタワーの少なくとも一部を水面より上に維持するよう配置されたフロートを具備するタワー・フロート組立体と、キール及びキールをタワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つの剛性コネクタ部材を具備するキール組立体とを備える。少なくとも１つの剛性コネクタ部材は、ロッドを有し得る。少なくとも１つの剛性コネクタ部材は、タワー・フロート組立体に移動可能に取り付けることができ、キールは、タワー・フロート組立体の近位の非展開位置とタワー・フロート組立体から遠位の展開位置との間で移動可能であり得る。風力タービンは、キールを非展開位置と展開位置との間で移動させるよう配置された、少なくとも１つの駆動ユニットを具備する駆動システムを備え得る。好ましい実施例では、少なくとも１つの駆動ユニットは、タワー・フロート組立体に取外し可能に取り付けることができ、キールが展開位置に移動できた後、タワー・フロート組立体から取外し可能であり得る。
【０１０５】
次に、本発明の実施例を、以下の添付図面を参照して、ただ単に実例として説明することにする。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】第１の従来技術の浮体式風力タービンの、第１の動作状態における図である。
【図２】図１の風力タービンの、第２の動作状態における図である。
【図３】第２の従来技術の浮体式風力タービンの、第１の動作状態における図である。
【図４】図３の風力タービンの、第２の動作状態における図である。
【図５】本発明の第１の実施例による、タワー、フロート、及びフロートに対して移動可能なキールを備える、風力タービンの等角図である。
【図６】図５の風力タービンの、下部の拡大等角図である。
【図７ａ】キールを展開するために使用される駆動システムを示す図である。
【図７ｂ】キールを展開するために使用される駆動システムを示す図である。
【図７ｃ】キールを展開するために使用される駆動システムを示す図である。
【図８】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図９】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１０】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１１】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１２】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１３】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１４】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１５】風力タービンの設置工程を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施例で使用する、駆動システムを示す図である。
【図１７】フロートの浮力を向上させるため、フロートに一時的に取り付けられた浮力カラーの配置を有する、本発明の第３の実施例による風力タービンを示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施例による、キール構造体が展開状態にある、風力タービンのフロート及びキール構造体を示す図である。
【図１９】キール構造体が非展開状態にあるときの、図１８に示されるフロート構造体の一部の詳細な上端を、駆動システムと共に示す図である。
【図２０】キール構造体が展開状態にあるときの、図１８に示されるフロート構造体の一部の詳細な下端を示す図である。
【図２１】本発明の第５の実施例による、キール構造体が非展開状態にある、風力タービンのフロート及びキール構造体を示す図である。
【図２２】キール構造体が展開状態にある、図２１のフロート及びキール構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０７】
図５から図７ｃは、本発明の第１の実施例による風力タービン１を示している。風力タービン１は、タワー３、フロート５、キール７、コネクタ部材９、及びキール７を動かすための駆動システム１１を備える。風力タービンはまた、タワー３に搭載されたナセル１３ａ及びロータ１３ｂを備える。
【０１０８】
タワー３及びフロート５を一体で、タワー・フロート組立体と呼ぶ。キール７及びコネクタ部材９を一体で、キール組立体と呼ぶ。
【０１０９】
フロート５の目的は、タワー３を海面１０より上に、正しい向き（ほぼ垂直）に維持し、ロータ１３ｂ及びナセル１３ａが確実に、適切に作動できるようにすることである。フロート５は、タワー３、ナセル１３ａ、及びロータ１３ｂのための浮動する船体を、効果的に提供する。フロート５は、好ましくは浮力タンク１５の形態の、複数の浮力補助具を有する。各浮力タンク１５は、両端が閉じられた円筒形ドラムを有する。各浮力タンク１５は、鋼、並びに／又はコンクリート、炭素繊維、及びガラス強化プラスチック（ＧＲＰ：ｇｌａｓｓ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃ）などの他の材料から作製できる。各浮力タンク１５は、中心の長手方向軸Ｚ−Ｚを有する。各浮力タンク１５は、中心の長手方向軸がほぼ垂直に配置されるように向けられており、したがって、タンクは浮き柱として配置されている。図５に示される配置では、３つの外側浮力タンク１５がある。各外側浮力タンク１５は、平面図で見ると、三角形、好ましくは正三角形の頂点に配置されている。中央浮力タンク１５ｂは、３つの外側浮力タンク１５間の中央に配置されている。中央浮力タンク１５ｂは、外側浮力タンク１５の長手方向軸と平行に配置された中心の長手方向軸Ｙ−Ｙを有する。各外側浮力タンク１５は、ブレース１７、１９などの上部及び下部補強部材によって中央浮力タンク１５に連結されている。上部及び下部ブレース１７、１９は、それぞれ中央浮力タンク１５の上部及び下部から径方向外側に突出している。上部及び下部ブレース１７、１９は、それぞれ、外側浮力タンク１５の上部及び下部に連結する。ブレース１７、１９は、外側浮力タンク１５を中央の浮力タンク１５ｂに固定する。
【０１１０】
任意選択で、上下揺れ対策プレート２１が、中央浮力タンク１５ｂの下端に取り付けられ得る。上下揺れ対策プレート２１は、中央浮力タンク１５ｂの長手方向軸Ｙ−Ｙに対して横方向に配置されている。補強部材２３を使用して、上下揺れ対策プレート２１をさらに支持できる。上下揺れ対策プレート２１は、中央浮力タンク１５ｂの下側よりも広い幅（又は直径）を有する。図５に示されるように、上下揺れ対策プレート２１は、平面図で見ると、六角形の形状を有し得る。
【０１１１】
タワー３は、中央浮力タンク１５の上部に搭載されている。タワー３は、中央浮力タンク１５ｂの中心の長手方向軸Ｙ−Ｙと同軸に配置された中心の長手方向軸Ｘ−Ｘを有する。
【０１１２】
キール７は、上下に揺れる動きに対する抵抗力をもたらし、風力タービンを安定させるのに役立つ。キール７は、フロート・タワー組立体に移動可能に取り付けられ、浮力タンク１５、１５ｂの下部に隣接する非展開位置から、浮力タンク１５、１５ｂの下部から遠位にある展開位置に移動するよう配置される。すなわち、キール７は、水中の比較的浅い非展開位置から、水中のより深くに配置される展開位置へ移動可能である。キール７は、垂直方向上下に移動する。キール７の位置を調整することにより、風力タービンの重心の位置が調整される。キール７を展開すると、風力タービンの長さが効果的に長くなり、重心が下方へ移動する効果がある。重心がより低いほど、一層安定した風力タービンが得られる。
【０１１３】
キール７は、複数のキール・モジュール２５を有するモジュール構造である。図５に示される配置では、キール７は、３つのキール・モジュール２５を備える。各キール・モジュール２５は、筐体を有する。各筐体は、キール７を重みで圧するためのバラストで充填されている。典型的には、固体バラストが使用される。一部の用途では、各筐体に泥漿が充填され得る。各筐体は、典型的には、プレート状の全体構造を有する。すなわち、筐体は、ディスクのように、比較的平坦な全体構造を有し得る。筐体は、上部平面壁３２及び下部平面壁、垂直側壁３４、及び中空内部を有し得る（図８参照）。中空内部は、セル構造３６をもたらす格子枠を有する。各キール・モジュール２５は、平面図で見ると、六角形の形状を有し得る。筐体構造体は、鋼などのビームを備え得る。ビームは、Ｉ字形、Ｈ字形、及び溝形断面などのビーム断面を有し得る。ビームは、筐体の外部垂直壁３４及び／又は内部垂直壁に使用され得る。鋼板などのプレートは、筐体の上部壁３２及び下部壁用に設けられ得る。筐体は、鉄骨鉄筋コンクリートで作製され得る。
【０１１４】
典型的には、各キール・モジュール２５は、それぞれの外側浮力タンク１５と結合され、浮力タンク１５に対して移動するように配置されている。各キール・モジュール２５は、それぞれの外側浮力タンク１５より下に配置され、それぞれの浮力タンクの長手方向軸Ｚ−Ｚとほぼ同軸の方向に移動するよう配置されている。
【０１１５】
図５に示されるように、キール７の好ましい配置では、キール・モジュール２５が平面内に位置し、各キール・モジュール２５は、上下揺れ対策プレートとして機能する。該平面は、外側浮力タンク１５の長手方向軸Ｚ−Ｚに対して横方向である。各キール・モジュール２５は、平面図で見ると、平面内の、三角形、好ましくは正三角形の頂点に配置されている。各キール・モジュール２５は、好ましくは、補強部材２７を介して少なくとも１つの他のキール・モジュール２５に連結され、好ましくは、複数の他のキール・モジュール２５に連結されている。補強部材２７は、キール７に剛性構造をもたらし、ロッド９の屈曲を防ぐ助けとなる。任意選択で、補強部材２７は、調整可能な種類のものであり得る。たとえば、補強部材２７の長さは、設置後にキール構造体に張力をかけるように調整できる。キール７は、キール７の展開及び引込みの際に、タワー・フロート組立体に対して一体として移動する。キール７が展開位置にあるとき、キール７の位置は、フロート５に対して固定されている。開口２９は、キール・モジュール２５及び補強部材２７で形成される。開口２９は、中央に位置している。開口２９は、上下揺れ対策プレート２１と整列されている。
【０１１６】
コネクタ部材は、ロッド９の形態である。ロッド９は、キール７をタワー・フロート組立体に連結する。キール７は、タワー・フロート組立体に移動可能に連結されている。各ロッド９は、固定長を有し、好ましくは管状である。少なくとも１つのロッド９、好ましくは複数のロッド９が、キール７を各外側浮力タンク１５に連結する。図５では、キール・モジュールと浮力タンクとの対ごとに、３本のロッド９のセットが設けられている。各セットのそれぞれのロッド９は、それぞれのキール・モジュール２５の上面３２から垂直に上方へ突出している。追加で又は別法として、ロッド９は、キール・モジュール２５の内面に連結され得る。ロッド９の下（遠位）端は、それぞれのキール・モジュール２５に固定されている。ロッド９の上（近位）端は、補強部材３３によって一体に固定されている。ロッドの各セットの中のロッド９は、互いにほぼ平行に配置されている。ロッドの各セットの中のロッド９は、それぞれの浮力タンク１５の外面の周囲に均等に分散配置されている。これにより、バランスの取れた配置が実現される。ロッド９は、少なくとも１つのガイド３１によって、外側浮力タンク１５に移動可能に連結されている。ロッド９ごとに、複数のガイド３１が設けられている。図５では、ロッドごとに４つのガイド３１が示されている。ガイド３１の数は、部分的に、外側浮力タンク１５の高さによって決まる。ガイド３１は、各ロッド９が直線経路に沿って滑動できるよう配置されている。たとえば、ガイド３１は、浮力タンク１５の外面に、好ましくは湾曲した外面に、セットで搭載され得る。ガイド３１の各セットは、ロッド９の１つに結合されている。ガイドのセットの中のガイド３１は、外面上の直線に沿って配置され、浮力タンク１５の長手方向に沿って隔置されている。したがって、各ロッド９は、単一の軸に沿って移動するよう制約されている。したがって、各キール・モジュール２５は、垂直方向に上下に移動するよう制約されている。これにより、キール７は、展開時に、垂直下方へ移動できる。
【０１１７】
ロッド９の長さ、ひいてはキール７の展開深度は、風力タービンのサイズ及び環境条件によって選択される。ロッド９は、キール７の展開位置への展開を可能にするのに十分な長さを有する。その結果として、ロッド９は、浮力タンク１５の高さよりもはるかに長い長さを有しがちである。一部の風力タービンは、より深い又はより浅い展開を必要とする場合があることが、理解されよう。展開位置は、風力タービンの設計にしたがって決定される。
【０１１８】
ロッド９の少なくとも一部、好ましくは、各ロッド９は、駆動システム１１と相互作用する、駆動力形成部３５のセットを備える。各駆動力形成部３５は、たとえば、ロッド９から径方向外向きに突出する歯のようなごく薄いプレートであり得る。好ましい配置では、駆動力形成部３５は、ロッドの長さの少なくとも一部に沿って隔置され、少なくとも１つの直線に配置される。好ましくは、駆動力形成部３５の少なくとも一部は、第１の径方向に、外向きに突出している。好ましくは、駆動力形成部３５の少なくとも一部は、第２の方向に、径方向外向きに突出している。典型的には、第２の方向は、第１の方向と反対側である。第１及び第２の方向のうちの一方は、それぞれの浮力タンク１５に向かい得る。
【０１１９】
駆動システム１１は、キール７を海中のより深くに下げることによって、キール７を展開するよう配置されている。駆動システム１１はまた、キール７をより浅い深度まで上げることによって、キール７を引き込むよう配置されている。駆動システム１１は、駆動力形成部３５と相互作用して、ロッド９を必要に応じて上下に移動させ、キール７の動きを駆動することによってこれを実現させる。駆動システム１１の少なくとも一部は、タワー・フロート組立体から取外し可能であり、これにより、駆動システム１１を再利用できる。遅延及び修理を考慮して、６つの駆動システム１１が、典型的な風力発電所の設置活動中に回し使いされ得る。これにより、設置コストが削減される。また、設置が完了した後、駆動システム１１を岸に戻すことができる。駆動システム１１は、保守又は撤去のために風力タービンに再設置できる。駆動システム１１は、将来のフィールド開発で使用するために、陸上で保管及び維持できる。一配置では、駆動システム１１は、たとえば油圧シリンダ３７の形態の駆動ユニットのセットを含む。駆動システム１１は、好ましくは、剛性のフレーム３９を備える。典型的には、少なくとも１つの油圧シリンダ３７が、ロッド９ごとに設けられる。各油圧シリンダ３７は、それぞれのロッド９に隣接するそれぞれの浮力タンク１５に取外し可能に取り付けることができ、たとえば、各シリンダ３７は、タンク１５にボルトで止められ得るか、又は締め金具若しくはトグルなどの迅速取外し機構を利用できる。浮力タンク１５に取外し可能に取り付けできる油圧シリンダ３７を使用することにより、キール７が展開された後、シリンダ３７をタワー・フロート組立体から取り外すことができる。これにより、油圧シリンダ３７を設置中の他の風力タービンで使用することが可能になり、したがって、必要な駆動システム１１は、設置中の風力タービンの総数よりも少なくなる。
【０１２０】
各浮力タンク１５の油圧シリンダ３７は、フレーム３９によって互いに連結されている。フレーム３９は、駆動力形成部３５と係合及び解放するよう配置された、係合形成部４１を備える。フレーム３９は、シリンダ３７によって駆動される。フレームは、シリンダ３７の作用する方向に応じて、上下に移動できる。フレーム３９は、駆動力形成部３５と選択的に相互作用することによってキール７を下降及び上昇させる。これは、係合形成部４１が駆動力形成部３５を選択的に係合及び係合解除することによって実現する。したがって、駆動システム１１は、ロッド９を上向き及び下向きの方向に選択的に駆動できる。キールが確実に、均等に展開されるようにするために、油圧シリンダ３７の動作は同期している。たとえば、油圧シリンダ３７の動作を制御するために、好適な制御システムが設けられ得る。キール７を展開するとき、油圧シリンダ３７は、同時に流体を排出するように同期され、それにより、フレーム３９をほぼ水平の向きに維持する。油圧シリンダ３７がストロークの終わりに達すると、浮力タンク１５に搭載された停止部４３は、たとえば、各停止部４３が駆動力形成部３５の１つと係合することによってロッド９の位置を一時的に固定し、油圧シリンダ３７への負荷を軽減する。係合形成部４１は、それぞれの駆動力形成部を解放し、次いで、油圧シリンダ３７は上方へ延出され、フレーム３９を上部位置に上昇させ、ここで係合形成部４１は、ロッド９のさらに上方の新しい駆動力形成部３５と係合する。停止部４３はロッド９と係合解除し、キール７が展開位置に到達するまでサイクルが繰り返される。
【０１２１】
キール７の展開位置には、各ロッド９の上端の方に配置された永久剪断停止部４５が、それぞれの浮力タンク１５の上面４６に接触したときに達する（図７ｂ参照）。油圧シリンダ３７は完全に閉じられ、剛性のフレーム３９は支柱４７の上に載っている。油圧シリンダ３７は、風力タービンの通常動作には必要とされないので、現場から分離して取り外し、後に続く浮体式基礎で再利用できる。図７ｃは、駆動ユニット３７を取り外した後の外側浮力タンク１５の上部を示している。
【０１２２】
キール７を上昇させるために、たとえば、撤去又は保守の目的で、油圧シリンダ３７がタワー・フロート組立体に再度搭載され、上記の工程が逆に実行される。たとえば、係合形成部４１は、シリンダ３７のストロークの低い部分で駆動力形成部３５と駆動係合し、ロッド９を上方に駆動し、次いで、シリンダストロークの上部で駆動力形成部３５を解放する。
【０１２３】
風力タービンは、係留索４９を使用して所定の位置に保持され、係留索４９は、フロート５の下部に搭載された綱車５３を介して、甲板の高さにあるケーブル／チェーン張力付与ユニット５１に連結する。追加で又は別法として、係留索４９の一体部分として取り付けられ、水中で動作する張力付与ユニットを使用できる。風力タービンは、上部ブレース１７の高さのほぼ下にある作動喫水線で浮いている。
【０１２４】
ロッド９は剛性なので、キール７は、曲げモーメントをタワー・フロート組立体に伝達することによって、動的な横方向、縦揺れ、及び横揺れ負荷に反応する。これにより、フロート５は、キール７の動きに対してより敏感に応答し、キール７は、フロート５の動きに対してより敏感に応答する。したがって、フロート５、ロッド９、及びキール７は、単体として動作し、これにより風力タービンの動作が、より予測可能になる。剛性のロッド９ではなくケーブルで、フロート５からキール７を支持しなければならない場合、ケーブルは典型的には、キール７からタワー・フロート組立体へも、タワー・フロート組立体からキール７へも、曲げモーメントを伝達しないであろう。フロート５の動きは、キール７の動きに対してそれほど敏感に応答しないであろう。同様に、キール７の動きは、フロート５の動きに対してそれほど敏感に応答しないであろう。典型的には、ケーブルでの連結により、フロート５及びキール７は、２つの別個の物体として、より独立して動くことができるであろう。具体的には、単体システムの質量慣性モーメントは、２体のシステムの場合より大きくなる。したがって、剛性ロッドシステムは、回転時に、動的負荷に対するより大きい抵抗力を引き起こし、風力タービンの発電性能が向上する。
【０１２５】
調整可能なキール７を使用すると、キール７が展開されたときに、風力タービンの重心を確実に、浮力の中心より下に位置させる助けとなる。これにより、最終組立体の設置面積を削減できる。したがって、組立現場で必要なスペースがより小さくなり、艀組立技法が実行可能になる。風力タービンの幾何形状及びその質量分布が、風力タービンの重心が動作中に浮力の中心より下になるようなものである場合、単体は動作中にスパーの基礎として機能する。安定性を実現させるために必要な水面領域は、単体が、重心が浮力の中心より上にある半潜水型の基礎として機能する場合より小さくなる。
【０１２６】
さらに、単体は、組立て、搬送、及び進水段階にキール７が引き込まれた状態で、十分な静的安定性を保持する。
【０１２７】
浮力タンク１５、１５ｂの下端に加えて、キール７の幾何形状は、平らな上面及び平らな底面を有し、これらは、上下揺れの方向に対して横方向に向けられている。これにより、追加の質量及び減衰効果が生じ、風力タービンの上下揺れが低減される。したがって、どんな所与の地理的場所での波動スペクトルに対するタワー・フロート組立体の応答でも、キールの表面積、質量、及び深度を好適に選択することにより、最適な追加質量、減衰係数、及び質量慣性モーメントを実現させるように設計できる。
【０１２８】
ここで、図８から図１５を参照して、風力タービンの設置方法について説明することにする。
【０１２９】
キール組立体及びタワー・フロート組立体の構成部品が製造され、組立てを行う埠頭の近隣に、一緒に集められる。典型的には、構成要素の重量は、利用可能な岸側のクレーン容量で限定される。
【０１３０】
潜水型設置用艀５５は、組立てを行う埠頭に横づけで停泊する。艀５５は、貨物艀の制御された沈下を可能にするため、浮力タンク５９が取り付けられた甲板５７を備える。
【０１３１】
製造された構成部品は、艀５５上に順次積み込まれ、組立時間を最小にする順序で組み立てられる。
【０１３２】
キール・モジュール２５は、甲板５７上に平らに置かれる（図８参照）。必要に応じて、キール・モジュール２５は、補強部材２７によって互いに連結される。キール・モジュール２５は、艀５５に上げる前又は甲板５７上に搭載した後に、固体バラストが充填された内部セル３６を備える。固体バラストは、好ましくは粉砕された鉱物鉱石であり、好ましくは泥漿の形態でキール・モジュール２５に供給される。泥漿は、たとえば、好ましくは水ポンプ式泥漿システムによって、貨物船からポンプ移送できる。貨物船は、艀５５と並んで停泊し、各キール・モジュール２７の空のセル３６を泥漿で満たすことができる。キール・モジュールの壁に形成された穴を通して水が排出され、セル３６を満たす固体バラスト材料は残す。
【０１３３】
中央浮力タンク１５ｂは中央に搭載され、任意選択で、上下揺れ対策プレート２１は、タンクの下端に事前に取り付けられている（図９参照）。中央浮力タンク１５ｂは、たとえば溶接又は機械的連結によって外側浮力タンク１５に連結するための準備ができた状態で、配置される。一時的なアクセス・プラットフォーム６１及びプラント６３が、必要な場合、作業を補助するために、中央浮力タンク１５の上部に設置され得る。
【０１３４】
第１の外側浮力タンク１５が、キール・モジュール２５のうちの１つの上に配置される（図１０参照）。好ましくは、ロッド９は、ガイド３１によって第１の外側浮力タンクに事前に取り付けられる。上部ブレース１７は、中央タンク１５ｂから外方へ突出する第１の部分１７ａと、外側タンク１５から外方へ突出する第２の部分１７ｂとを有する。第１及び第２の部分１７ａ、１７ｂは、端と端とが当接され、たとえば、溶接又は他の機械的連結手段によって互いに連結される。下部ブレース１９は、中央タンク１５ｂから外方へ突出する第１の部分１９ａと、外側タンク１５から外方へ突出する第２の部分１９ｂとを有する。第１及び第２の部分１９ａ、１９ｂは、端と端とが当接され、たとえば、溶接又は他の機械的連結手段によって互いに連結される。各ロッド９の下端は、溶接、ピン及びクレビスの配置、又は他の好適な連結手段のいずれかによって、それぞれのキール・モジュール２５に固定される。
【０１３５】
好ましくは、駆動システム１１は、浮力タンク１５を艀５５上に搭載する前に、タワー・フロート組立体、典型的には外側浮力タンク１５の上面に事前に設置される。典型的には、油圧駆動装置又は電気モータを備える駆動システム１１の少なくとも一部は、たとえば、ボルト、締め金具、及び／又はトグルを使用して、タワー・フロート組立体に取外し可能に取り付けられる。
【０１３６】
次いで、残りの外側浮力タンク１５のそれぞれが、第１の外側浮力タンクと同様のやり方で設置される（図１１参照）。
【０１３７】
タワー３、ナセル１３ａ、及びロータ１３ｂは、中央浮力タンク１５ｂ上に、典型的には中央浮力タンクの上面に、搭載される（図１２参照）。これで風力タービンの組立ては完了である。
【０１３８】
風力タービン１は、フィールドに出発する前に、艀５５上で可能な限り完全にテストされ、試運転される。
【０１３９】
風力タービンがその上に搭載された艀５５は、進水場所まで曳航されるか、動力付きの場合は、それ自体の作動の下で移動する。艀５５が埠頭を通過すると、任意選択の第２の艀が埠頭に横づけで停泊し、別の風力タービンの組立工程を開始できる。この段階では、キール７が非展開位置にあることは明らかであろう。
【０１４０】
進水場所にいるとき、艀５５の船体のバラストタンクは、制御された順序で浸水する。艀５５は水没し、浮力タンク５９は水面領域を維持し、ひいては安定性をそのまま維持する（図１３参照）。艀５５が水没すると、風力タービン１はそれ自体が浮揚性になり、艀の甲板５７から離れる。艀５５と風力タービン１は、互いに分離する。風力タービン１は、艀５５から離れて曳航され、風力タービンの目標設置位置に運ばれる。図１４は、風力タービン１から離れて移動した水中の艀を示している。
【０１４１】
艀５５は再浮上し（図１５参照）、港に戻って組立て及び積出し作業を繰り返す。
【０１４２】
キール・モジュール２５は、駆動システム１１によって展開位置まで下げられる。展開位置は、非展開位置よりも深くなる。駆動システム１１は、ロッド９を下方へ下げ、それにより、キール・モジュール２５が配置される深度を増加させる。駆動システム１１は、ロッド９を駆動する。ロッド９の移動は、ガイド３１によって制約される。各ロッド９、ひいてはキール・モジュール２５は、軸に沿って移動するよう制約される。穏やかな海では、各軸はほぼ垂直である。展開位置には、典型的には、ロッド９がそのストロークの最大範囲を終えたときに達する。
【０１４３】
係留索４９は、風力タービン１の場所を固定するために海底に取り付けられる。
【０１４４】
該設置方法は、以下の利点を有する。
・  風力タービン１の組立ては、艀５５の甲板５７上で行われるので、組立工程の間に必要とされる埠頭周辺の面積が最小限に抑えられる。
・  組立工程に艀５５を使用すると、艀５５の移動を可能にすることにより、それぞれがフロート組立体又はタービン組立体のいずれかに最適化された、作業場を分離する生産ラインのように、浮体式タービン組立体が港内で過ごす時間が最小限に抑えられる。これにより、単一の作業場に材料、工具、及び人員が集中することが回避され、別々の組立作業を同時に行うことができる。
・  継続的な設置工程を維持するために、フロート組立作業場と、タービン組立作業場と、設置現場の場所との間で次々に、３つの別々の艀を使用する、連続組立工程を設定できる。
・  利用可能な艀を使用することにより、必要に応じて、設置した風力タービンを移動できる。たとえば、風力タービンは、利用可能な艀の１つを使用して、設置現場から新しい設置現場へ、又は乾いた船体（ｄｒｙ  ｈｕｌｌ）として保守又は撤去するために海洋港へ、移動できる。
【０１４５】
本発明の第２の実施例による風力タービンの一部が、図１６に示されている。第２の実施例による風力タービンは、駆動システム１１１が駆動システム１１とは異なる配置を有すること以外は、第１の実施例と同様である。
【０１４６】
第２の実施例では、好ましくは１対の油圧シリンダ１３７の形態の１対の駆動ユニットが、ロッド１０９ごとに設けられる。駆動ユニット１３７は、外側浮力タンク１１５上に搭載されている。各シリンダは、ロッド１０９上に形成された駆動力形成部１３５と選択的に係合する、駆動デバイス１４１を備える。これにより、より小型で剛性の設計が可能になる。
【０１４７】
第３の実施例による風力タービン２０１が、図１７に示されている。第３の実施例による風力タービンは、フロート２０５が、外側浮力タンク２１５などの外側浮力補助具（図１７参照）に取り付けられた浮力カラー２００を備え得ること以外は、第１の実施例又は第２の実施例と同様である。浮力カラー２００は、設置工程の間に、フロート２０５に追加の浮力を与える。好ましくは、浮力カラー２００は、外側浮力タンク２１５に取外し可能に取り付けられている。浮力カラーは典型的には、風力タービンの通常運転の前に取り外される。浮力カラー２００は、ロッド２０９が浮力カラー２００に対して移動することを可能にする開口及び／又は凹部を有し得る。たとえば、浮力カラー２００は、組立段階の間、外側浮力タンク２１５に一時的に取り付けられ得る。カラーは、キール２０７が少なくとも部分的に展開される前に、フロート２０５に追加の浮力及び安定性をもたらす。浮力カラーは、典型的には、風力タービンが艀２５５を離れて浮揚した後、且つキール・モジュール２２５が、浮力カラーを必要とせずに風力タービンの静的安定性を確保するのに十分な深度まで下げられた後に、取り外される。これにより、より小型のフロート２０５の形状が可能になる。
【０１４８】
図１８は、本発明の第４の実施例による、風力タービン３０１の浮力タンク３１５及びキール３０７を示している。キール３０７は、複数のキール・モジュール３２５を有する。実施例は、キール３０７を非展開状態から展開状態に移動させるために使用される駆動システム３１１が異なること以外は、第１、第２、又は第３の実施例と同様に配置され得る。第４の実施例では、駆動システム３１１は、キール３０７を非展開状態から展開状態に移動させるためのストランド・ジャッキ３１２の配置を含む。図１８及び図１９に示されるように、複数のストランド・ジャッキ３１２が、各浮力タンク３１５の上端３１６に搭載されている。典型的には、ストランド・ジャッキ３１２がロッド３０９ごとに設けられる（６つが、図１８及び図１９に示されている）。各ストランド・ジャッキ３１２は、送込み可能な駆動要素３１２ａを備え、鋼ケーブル・ストランドと呼ばれることもある。各ストランド・ジャッキ３１２は、それぞれのロッド３０９を軸方向に駆動するために使用される。ロッド３０９はそれぞれ、概ね垂直方向のそれぞれの直線経路に沿って移動するよう制約されている。これにより、それぞれのキール・モジュール３２５は、概ね垂直方向の直線経路に沿って駆動される。ストランド・ジャッキは、ロッド３０９を展開する目的に好適である、確立された技術である。
【０１４９】
個々の浮力タンク３１５、及び個々のキール・モジュール３２５と結合されたロッド３０９は、環状部材３１４によって互いに連結されている。環状部材３１４は、ロッド３０９の上端の方に位置する。
【０１５０】
図２０は、キール３０７が展開状態であるときの浮力タンク３１５の下端３１８を示している。ブラケット３２０は、各浮力タンクの下端３１８の方に配置されている。ブラケット３２０は、ロッド３０９の移動を制限し、したがって、キール３０７の展開位置を画定する。環状部材３１４は、ブラケット３２０と係合し、ロッド３０９の移動を拘束する。
【０１５１】
キール３０７が展開された後、ストランド・ジャッキ３１２は、たとえば、別の風力タービンで使用できるように、各浮力タンク３１５から取り外され得る。
【０１５２】
この実施例では、キール３０７は、複数のキール・モジュール３２５を有し、浮力タンクごとに１つのキール・モジュールを有する。各キール・モジュール３２５は、それぞれのロッド３０９にしっかりと取り付けられており、たとえば、ロッド３０９は、キール・モジュールの筐体に位置するソケット内に嵌め込むことができる。キール・モジュール３２５は、互いに連結されている。駆動システム３１２は、たとえば、ストランド・ジャッキ３１２の動作を同期させることによって、キール・モジュール３２５を同時に移動させるよう配置され得る。いくつかの配置では、キール・モジュール３２５は互いに連結されておらず、駆動システム３１２は、キール・モジュール３２５を互いに無関係に移動させるよう配置され得る。
【０１５３】
図２１は、本発明の第５の実施例による、風力タービン４０１の浮力タンク４１５及びキール４０７を示している。この実施例は、ロッド４０９が枢動ピン４２０によってそれぞれの浮力タンク４１５に枢動可能に取り付けられているという点で、前述の実施例とは異なる。図２１では、ロッド９の対は、それぞれの浮力タンク４１５に、典型的には浮力タンクの下端の方に、枢動可能に取り付けられている。ロッド４０９は、それぞれの浮力タンク４１５の両側に位置し、典型的には、互いに径方向に反対側にある。
【０１５４】
キール４０７は、複数のキール・モジュール４２５を、典型的には、浮力タンク４１５ごとに１つ有する。各キール・モジュール４２５は、ロッド４０９の対のうちの１つに連結されている。好ましくは、キール・モジュールは円筒形であり、円筒の長手方向軸は、ロッド４０９の長手方向軸と垂直に配置されている。これは、キール・モジュール４２５が搬送中に、フロートとして使用できることを意味する。キール・モジュール４２５は、典型的には、ロッド４０９のそれぞれの対の遠位端に取り付けられている。
【０１５５】
ロッド４０９の各対は、約９０度の角度にわたって枢動するよう配置され、それぞれのキール・モジュール４２５を、非展開位置から展開位置に移動させる。ロッド４０９の各対は、非展開状態での概ね水平方向から展開状態での概ね垂直方向まで枢動するよう、配置されている。ロッド４０９の対は、内側に折り重ねるよう配置されている。ロッド４０９の各対が概ね水平方向にあるとき、ロッド４０９の少なくとも１対がロッド４０９の他の少なくとも１対の上に重なるような配置である（折り重ねられた配置を示す図２１参照）。これを容易にするために、ロッド４０９の各対の枢動軸は、互いに垂直方向にずれており、ロッド４０９の対は非展開状態で、くっついて収まることができる。
【０１５６】
ロッド４０９の対は、適切な阻止部材又は好適な機構によって、９０度にわたる枢動に制限され得る。典型的には、阻止部材は、ロッド４０９の対が垂直方向を超えて枢動するのを防止するよう配置されている。
【０１５７】
システムは、浮力タンク４１５に対するロッドのそれぞれの対の向きを係止するよう配置された、係止機構を備える。たとえば、係止機構は、ロッドのそれぞれの対を展開方向に、すなわち、概ね垂直方向に係止するよう配置され得る。係止機構により、ロッド４０９は確実に浮力タンク４１５に係止され、それにより、全体の配置が単体として機能する。
【０１５８】
この実施例では、キール・モジュール４２５を非展開位置から展開位置に移動させるために、駆動システムは必要ない。輸送中、キール・モジュール４２５は空気で満たされ得る。組立体の進水での排水量及び輸送条件が下がるため、風力タービンは、より深い沿岸海域への進水を補助するための潜水型の艀を必要とせずに、港湾施設の浅瀬で進水できる。各キール・モジュール４２５は、使用現場に配置されるときに、バラストで充填され得る。好ましいバラストは、浚渫ポンプ船によって供給され得る、鉄鉱石などの固体の鉱石である。これにより、風力タービン４０１の陸上での組立ての際に、クリティカル・パスからバラスト充填作業がなくなる。キール・モジュール４２５内のバラストの重量により、キール・モジュール４２５は重力の作用下で沈み、それにより、キール・モジュール４２５が展開位置に達するまで、ロッド４０９のそれぞれの対は、それぞれの枢動軸を中心にして回転する。したがって、キール・モジュール４２５を展開するのに駆動システムは必要とされない。
【０１５９】
もちろん、必要に応じて、駆動システムを使用して、キール・モジュール４２５の制御された展開を補助できる。
【０１６０】
本発明は、特定の好ましい実施例に関連して説明されてきたが、特許請求される発明は、かかる特定の実施例にあまり限定されるべきではないことを理解されたい。さらに、本発明の範囲内にある上記の実施例に修正を加え得ることは、当業者には明らかであろう。
【０１６１】
たとえば、駆動システムは、電気モータの形態の少なくとも１つの駆動ユニットと、各ロッド９を駆動する好適な駆動機構とを備え得る。好適な駆動機構は、環境及び動作モードに適したラック・ピニオン式駆動歯車システム又は他の駆動機構を有し得る。１つの駆動モータ及びラック及び駆動機構が、ロッド９ごとに設けられ得る。別の配置では、１つの駆動モータ及び駆動機構が、キール・モジュール２５ごとに設けられ得る。
【０１６２】
複数の種類の駆動システム１１が、風力タービンに備えられ得る。たとえば、いくつかの浮力タンク１５は、第１の実施例による駆動システム１１を備えてもよく、一方他の浮力タンクは、第２の実施例による駆動システム１１を備えてもよい。
【０１６３】
異なる数の浮力補助具を使用できる。
【０１６４】
異なる数のキール・モジュール２５を使用できる。キール・モジュール２５の数は、典型的には、外側浮力タンクの数と一致する。
【０１６５】
キール７は、図示されているものとは異なる配置を有し得る。たとえば、キール７は三角形の配置を有する必要はない。キール・モジュール２５は、六角形とは異なる形状を有し得る。
【０１６６】
キール・モジュール２５は、覆われていないコンクリート・ボックスを有し得る。
【０１６７】
駆動装置４１、１４１は、油圧クランプの形態であり得る。
【０１６８】
いくつかの実施例では、少なくとも１つのロッドは、同心に配置された第１及び第２の管状部材を有し得る。これは、ロッドの寿命に関して、動的負荷及び疲労に対するマージンを十分に取った引張り能力を実現するのに役立つ。第２の管状部材は、第１の管状部材内に位置し得る。第２の管状部材は、第１の管状部材に固定され得る。
【０１６９】
中央浮力タンクは、稼働開始時にいくらかのバラスト水を入れるように配置され得る。設置の際にこのバラスト水を使用して、係留システムに張力をかけるのを補助できる。さらにバラスト水は、水中の浮力タンクにかかる、海洋で増大する重量の増加を相殺するために、経時的に徐々に排出され得る。中央浮力タンクは、タンク内に含まれる水バラストの量を調整するために、タンク内への水の流入及びタンクからの水の排出を制御するシステムを備え得る。
【０１７０】
浮力カラー２００は、固体の浮力ブロック又は膨張可能な浮力ユニットを有し得る。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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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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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月21日(2021.1.21)
【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】
沖合に配備するための風力タービンであって、
ナセル及びロータを支持するタワー、並びに前記タワーの少なくとも一部を水域の上に維持するよう配置されたフロートを有するタワー・フロート組立体と、
少なくとも１つのキール・モジュール、及び前記キール・モジュールを前記タワー・フロート組立体に連結する少なくとも１つのロッドを含むキール組立体と
を有し、
前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールを配備するために前記タワー・フロート組立体に対して移動するよう配置され、前記キール・モジュールは、前記少なくとも１つのロッドの移動に応答して、前記タワー・フロート組立体に近位の非展開位置と、前記タワー・フロート組立体から下方へ遠位の展開位置であって、それにより前記風力タービンの有効長を増やす展開位置との間で、前記タワー・フロート組立体に対して移動可能であり、前記少なくとも１つのロッドは、前記タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、且つ前記キール・モジュールが前記非展開位置から前記展開位置へ湾曲経路に沿って移動可能であるように前記タワー・フロート組立体に対して枢動するように配置され、また前記少なくとも１つのロッドは、展開状態において、前記キール・モジュールと前記タワー・フロート組立体との間で曲げモーメントを伝達するように配置される、風力タービン。
【請求項２】
前記少なくとも１つのロッドは、前記展開状態で、前記キール・モジュールと前記タワー・フロート組立体との間で圧縮力及び剪断力のうちの少なくとも一方を伝達するように配置される、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
前記少なくとも１つのロッドは、非展開状態から前記展開状態まで約９０度の角度にわたって枢動するよう配置される、請求項１又は２に記載の風力タービン。
【請求項４】
前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールが前記非展開位置にあるとき概ね水平に配置され、また前記少なくとも１つのロッドは、前記キール・モジュールが前記展開位置にあるとき概ね垂直に配置される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項５】
前記キール・モジュールをタワー・フロート組立体に連結する複数のロッドを有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項６】
複数のキール・モジュールを有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項７】
前記少なくとも１つのロッドは、前記キール部材を前記タワー・フロート組立体に連結する第１のロッドを有し、前記第１のロッドは、第１の枢動軸で前記タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、また前記少なくとも１つのロッドは、第２のキール部材を前記タワー・フロート組立体に連結する第２のロッドを有し、前記第２のロッドは、第２の枢動軸で前記タワー・フロート組立体に枢動可能に取り付けられ、前記第２のロッドは、前記キール・モジュール及び第２のキール・モジュールのそれぞれがそれぞれの非展開位置にあるとき、前記第１のロッドと重なるように配置される、請求項６に記載の風力タービン。
【請求項８】
少なくとも１つのロッドが管状である、請求項１から７までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項９】
前記複数のロッドは、補強部材によって互いに連結される、請求項５に記載の風力タービン。
【請求項１０】
少なくとも１つのキール・モジュールは、筐体を含む、請求項１から９までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１１】
前記筐体は、中空の内部を有し、前記中空の内部は、バラストで充填されるように配置される、請求項１０に記載の風力タービン。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのロッドは、３０ｍ以上の長さを有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのロッドと前記キール・モジュールとの間がリジッドに連結される、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１４】
少なくとも１つのロッドは固定長を有する、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の風力タービン。
【国際調査報告】
2021531434.tif 000027
2021531434.tif 000028