(57)【要約】  半潜水式風車プラットフォームの外殻は、水域に浮かび、キーストーンと該キーストーンの径方向外側に延びる少なくとも３つの底梁とを備える風車を支えることが可能である。底梁は、それぞれ主梁部及びコラム基部を有するものであって、該コラム基部は、その上に外殻のアウターコラムを支持するように構成され、主梁部は、その内部に第１のバラストスペースを画定する。第１のバラストスペースは、外殻が浮かぶ水域内の水と流体連通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域に浮かび、風車を支持することが可能であり、
キーストーンと、
前記キーストーンの径方向外側に延びる少なくとも３つの底梁とを備える半潜水式風車プラットフォームの外殻において、
該底梁がそれぞれ、主梁部とコラム基部とを有し、前記コラム基部が、その上に前記外殻のアウターコラムを支持するように構成され、前記主梁部が、その内部に第１のバラストスペースを画定し、
前記第１のバラストスペースが、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水と流体連通することを特徴とする、半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項２】
前記キーストーンと前記底梁のそれぞれとのうちの少なくとも一方に取り付けられる配水系をさらに備え、前記第１のバラストスペースが、前記配水系を介して、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水と流体連通する、請求項１記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項３】
前記配水系の部分は、前記キーストーンの内部及び前記底梁のそれぞれの内部に取り付けられる、請求項２記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項４】
前記配水系が、
前記キーストーン及び底梁の一方に形成されるものであって、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水に開放される海水箱と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペースのそれぞれとの間に延びる第１のバラストフィル管と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペースのそれぞれとの間の前記第１のバラストフィル管に取り付けられるものであって、前記第１のバラストスペースに水を出し入れするように構成されたウォーターポンプとを備える、請求項３記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項５】
前記キーストーンがその内部に画定される防水ポンプ室を有し、その内部に前記ウォーターポンプと、前記配水系の一部とが取り付けられる、請求項４記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項６】
前記底梁のそれぞれの前記コラム基部は、防水隔壁により前記主梁部と分離されて、前記コラム基部が、その内部にトリムバラストスペースを画定する、請求項１記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項７】
前記キーストーンと前記底梁のそれぞれとのうちの少なくとも一方に取り付けられる配水系をさらに備え、前記第１のバラストスペース及び前記トリムバラストスペースが、前記配水系を介して、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水と流体連通する、請求項６記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項８】
前記配水系の部分は、前記キーストーンの内部及び前記底梁のそれぞれの内部に取り付けられる、請求項７記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項９】
前記配水系が、
前記キーストーン及び底梁の一方に形成されるものであって、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水に開放される海水箱と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペースのそれぞれとの間に延びる第１のバラストフィル管と、
前記海水箱と前記トリムバラストスペースのそれぞれとの間に延びる第２のバラストフィル管と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペース及び前記トリムバラストスペースのそれぞれとの間の前記第１のバラストフィル管及び前記第２のバラストフィル管に取り付けられるものであって、前記第１のバラストスペース及び前記トリムバラストスペースに水を出し入れするように構成されたウォーターポンプとを備える、請求項８記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１０】
前記キーストーンがその内部に画定される防水ポンプ室を有し、その内部に前記ウォーターポンプと、前記配水系の一部とが取り付けられる、請求項８記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１１】
前記配水系は、前記トリムバラストスペースのいずれか１つに選択的に水を出し入れして、前記トリムバラストスペースのうちの１つ目のトリムバラストスペースと、前記トリムバラストスペースのうちの２つ目及び３つ目のトリムバラストスペースの少なくとも一方との間で選択的に水を入れるように構成される、請求項９記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１２】
前記底梁のそれぞれの前記コラム基部の上面から垂直に延びるアウターコラムをさらに備え、前記コラム基部内の前記トリムバラストスペースは、それに取り付けられる前記アウターコラムより下に位置する、請求項６記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１３】
水域に浮かび、風車を支持することが可能であり、
キーストーンと、
前記キーストーンの径方向外側に延びる少なくとも３つの底梁と、を備える半潜水式風車プラットフォームの外殻において、
該底梁がそれぞれ、実質的に円筒形状であり、実質的に円形の横断面を有することを特徴とする、半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１４】
前記底梁がそれぞれ、主梁部とコラム基部とを有し、前記コラム基部が、その上に前記外殻のアウターコラムを支持するように構成され、前記主梁部が、その内部に第１のバラストスペースを画定し、
前記第１のバラストスペースが、前記外殻が浮かぶ水域内の水と流体連通する、請求項１３記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１５】
配水系をさらに備えるものであって、
前記第１のバラストスペースは、前記配水系を介して、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水と流体連通し、前記配水系の部分は、前記キーストーン内部及び前記底梁のそれぞれの内部に取り付けられる、請求項１４記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１６】
前記配水系が、
前記キーストーン及び底梁の一方に形成されるものであって、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水に開放される海水箱と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペースのそれぞれとの間に延びる第１のバラストフィル管と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペースのそれぞれとの間の前記第１のバラストフィル管に取り付けられるものであって、前記第１のバラストスペースに水を出し入れするように構成されたウォーターポンプと、
その内部に前記ウォーターポンプ及び前記配水系の一部が取り付けられる前記キーストーン内に画定される防水ポンプ室とを備える、請求項１５記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１７】
前記底梁のそれぞれの前記コラム基部は、防水隔壁により前記主梁部と分離されて、前記コラム基部が、その内部にトリムバラストスペースを画定する、請求項１４記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１８】
前記キーストーンと前記底梁のそれぞれとのうちの少なくとも一方に取り付けられる配水系をさらに備え、前記第１のバラストスペース及び前記トリムバラストスペースは、前記配水系を介して、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水と流体連通し、前記配水系の部分は、前記キーストーン内部及び前記底梁のそれぞれの内部に取り付けられるものであって、前記配水系は、
前記キーストーン及び底梁の一方に形成されるものであって、前記外殻が浮かぶ前記水域内の水に開放される海水箱と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペースのそれぞれとの間に延びる第１のバラストフィル管と、
前記海水箱と前記トリムバラストスペースのそれぞれとの間に延びる第２のバラストフィル管と、
前記海水箱と前記第１のバラストスペース及び前記トリムバラストスペースのそれぞれとの間の前記第１のバラストフィル管及び前記第２のバラストフィル管に取り付けられるものであって、前記第１のバラストスペース及び前記トリムバラストスペースに水を出し入れするように構成されたウォーターポンプとを備える、請求項１７記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項１９】
前記キーストーンの上面から垂直に延びるセンターコラムであって、前記センターコラムの第１の軸方向端部が前記キーストーンに取り付けられ、その第２の軸方向端部に取り付けられるタワーを有するように構成された前記センターコラムと、
それぞれが前記底梁のそれぞれの前記コラム基部の上面から垂直に延びるアウターコラムであって、前記アウターコラムの第１の軸方向端部がコラム基部に取り付けられる前記アウターコラムとをさらに備える、請求項１４記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【請求項２０】
前記センターコラム及び前記アウターコラムのそれぞれは、実質的に円筒形状であり、実質的に円形の横断面である、請求項１９記載の半潜水式風車プラットフォームの外殻。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年４月２０日に出願した米国特許仮出願第６２／１４９，９４７号に基づく利益を主張するものであり、この仮出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は概して、風車プラットフォームに関する。特に、本発明は、改良した浮体式風車プラットフォームの外殻に関する。
【０００３】
風力エネルギーを電力に変換する風車が知られており、代替エネルギー源が電力会社に提供される。地上では、１つの地理的区域に、大量の風車群（風車の数は数百基に及ぶことが多い）をまとめて配置することがある。これらの大量の風車は、望ましくないことに、高レベルのノイズを発生させることがあり、景観的にも不愉快とみなされる場合がある。丘、森、及び建築物などの障害物が原因で、これらの陸上風車にとって最適な気流を得られないこともある。
【０００４】
風車群は、沖に配置されることもあるが、沿岸の近くにおいて、風車を海底の基礎に固定して取り付けられる水深の場所に配置される。洋上では、風車に当たる気流が、様々な障害物（すなわち、丘、森、及び建築物）の存在によって妨げられる可能性が低く、その結果、平均風速が速くなり、電力が大きくなる。これら沿岸に近い場所では、風車を海底に取り付けるのに必要とされる基礎が比較的高価となり、また例えば水深最大約４５メートルなどの比較的浅い水深でしか実現できない。
【０００５】
水深３０メートル以上の米国沖の洋上における風力エネルギー容量は約３，２００ＴＷｈ／年であると米国国立再生可能エネルギー研究所が割り出している。これは、米国の総エネルギー使用量、約３，５００ＴＷｈ／年の約９０パーセントに相当する。洋上風力資源の大半は、３７〜９３キロメートル沖に存在し、この海域では、水深は６０メートルを超える。このような深い海域では、着床式の風車用基礎は、経済上、実現不能な可能性が高い。この制限が、風車用の浮体式プラットフォームの開発につながっている。公知の浮体式風車プラットフォームは、鋼から形成されており、海洋油ガス田産業で開発された技術をベースとしている。しかしながら、本技術分野では、改善された浮力をもつ浮体式風車プラットフォームの外殻に対する要望が残されたままである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は概して、浮体式風車プラットフォームに関する。特に、本発明は、その外殻が改善された浮力を有する、改良した浮体式風車プラットフォームの外殻に関する。
【０００７】
一実施形態では、半潜水式風車プラットフォームの外殻は、水域に浮かび、キーストーンと上記キーストーンの径方向外側に延びる少なくとも３つの底梁とを備える風車を支持することが可能である。上記底梁がそれぞれ、主梁部とコラム基部とを有し、上記コラム基部が、その上に上記外殻のアウターコラムを支持するように構成され、上記主梁部が、その内部に第１のバラストスペースを画定する。上記第１のバラストスペースは、上記外殻が浮かぶ上記水域内の水と流体連通する。
【０００８】
別の実施形態では、水域に浮かび、風車を支持することが可能である半潜水式風車プラットフォームの外殻が、キーストーンと上記キーストーンの径方向外側に延びる少なくとも３つの底梁とを備える。上記底梁はそれぞれ、実質的に円筒形状であり、実質的に円形の横断面を有する。
【０００９】
当業者であれば、添付の図面に照らして読めば、好ましい実施形態についての下記の詳細な説明から本発明の様々な態様が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明による改良した外殻を備えた浮体式風車プラットフォームの立面図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１に示す浮体式風車プラットフォームの代替的実施形態の部分拡大立面図であり、垂直軸風車を示している。
【図２】図２は、図１に示す改良した浮体式風車プラットフォームの斜視図である。
【図３】図３は、図１及び２に示す改良した浮体式風車プラットフォームの分解斜視図である。
【図４】図４は、図１及び２に示す外殻の第２の実施形態の斜視図である。
【図５】図５は、図４に示す底面の斜視図である。
【図６】図６は、図１の６−６線に沿った断面図である。
【図７】図７は、図１及び２に示す改良した外殻の一部の断面図である。
【図８】図８は、図６の８−８線に沿った断面図である。
【図９】図９は、図８に示す底梁の代替的実施形態の断面図である。
【図１０】図１０は、図７の１０−１０線に沿った断面図である。
【図１１】図１１は、図７の１１−１１線に沿った断面図であり、底梁を示す。
【図１２】図１２は、図６に示すキーストーンの拡大断面図である。
【図１３】図１３は、図１及び２に示す外殻の第３の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の具体的な実施形態を時折参照しながら、本発明について説明していく。しかしながら、本発明は、違う形態で具現化してもよく、本明細書に示されている実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示を更に綿密で完全なものにするように、かつ本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
【００１２】
図面、特に図１を参照すると、第１の実施形態の、水域ＢＷの底に係留されている浮体式風車システムすなわち浮体式風車プラットフォーム１０を示している。図示した実施形態では、海底Ｓに係留した浮体式風車プラットフォーム１０を示している。上記海底は、浮体式風車プラットフォーム１０を稼働させることになる任意の水域の底であってよいということが分かるであろう。
【００１３】
図示した浮体式風車プラットフォーム１０は、以下に詳述するタワー１４を支える改良した基礎、すなわち外殻１２を備える。タワー１４は、風車１６を支える。外殻１２は半潜水式（セミサブ式）であり、半分が沈んだ状態で水域に浮かぶように構造化及び構成されている。典型的には、外殻１２の下方部は、約３０フィートから約１００フィート（約９．１ｍから約３０．５ｍ）の範囲の深さに沈めてよい。したがって、外殻１２が半潜水で水に浮かんでいるとき、外殻１２の一部は水面上にあることとなり、また外殻１２の一部は水位線ＷＬより下にもある。本明細書で使用する場合、水位線ＷＬは、水面が浮体式風車プラットフォーム１０と接する略直線として規定する。浮体式風車プラットフォーム１０に、係留ライン１８を取り付けてよく、更に、その水域での浮体式風車プラットフォーム１０の移動を制限するように、海底Ｓのアンカー２０のようなアンカーを取り付けてよい。
【００１４】
以下で更に詳細に説明するように、また、図２に最も明確に示されているように、図示した外殻１２は、キーストーン２４から径方向外側に延びるとともに、浮力をもたらす３つの底梁２２から形成されてよい。ともに組み立てると、底梁２２及びキーストーン２４が底部２５を画定する。内側コラム、すなわちセンターコラム２６がキーストーン２４に取り付けられており、３つのアウターコラム２８が、底梁２２の遠位端に、又は底梁２２の遠位端の近くに取り付けられている。センターコラム２６とアウターコラム２８は、外向きに（図１及び２で見る場合上方側に）、かつ底梁２２に対して垂直に延びるとともに、浮力ももたらす。センターコラム２６とアウターコラム２８の長手方向軸はまた、実質的に平行である。加えて、センターコラム２６はタワー１４を支える。支持部材、すなわち上部梁３０は、センターコラム２６から径方向に延びて、かつ、センターコラム２６と連結し、アウターコラム２８のそれぞれとも連結する。タワー１４は、センターコラム２６に取り付けられている。
【００１５】
所望に応じて、通路、すなわちキャットウォーク３２を各上部梁３０に取り付けてよい。各キャットウォーク３２は、タワー１４の底面の全体又は一部の周囲に取り付けられたキャットウォーク連結、すなわちタワー連絡プラットフォーム３２ａによって連結できる。連絡梯子３３を、１つまたは複数のセンターコラム２６とアウターコラム２８に取り付けてもよい。
【００１６】
本明細書に示す実施形態では、風車１６は水平軸風車である。あるいは、風車は、図１Ａの符号１６’で示すような垂直軸風車であってもよい。風車１６のサイズは、浮体式風車プラットフォーム１０が係留される場所の風況と所望の発電出力に基づいて変更することになる。例えば、風車１６の出力は、約５ＭＷであってよい。あるいは、風車１６の出力は、約１ＭＷ〜約１０ＭＷの範囲内であってもよい。
【００１７】
風車１６は、回転可能なハブ３４を備える。少なくとも１つの回転翼３６がハブ３４に結合されているとともに、ハブ３４から外側に延びている。ハブ３４は、発電機（図示せず）に回転可能に結合されている。発電機は、変圧器（図示せず）と、図１に示されているような水中電力ケーブル２１とを介して、電力系統（図示せず）に連結できる。図示した実施形態では、ローターが３つの回転翼３６を有する。別の実施形態では、ローターは、３つ超又は３つ未満の回転翼３６を有してもよい。風車１６には、ハブ３４の向かい側にナセル３７が取り付けられている。
【００１８】
図３に示すように、キーストーン２４は、上壁２４ａと、下壁２４ｃと、径方向外側に延びる３つの脚部３８を備える。各脚部３８は、底梁２２が取り付けられることとなる実質的に垂直な連結面を画定する端壁３８ａと、対向し合う側壁３８ｃとを備える。
【００１９】
図示した実施形態では、キーストーン２４が３つの脚部３８を備える。あるいは、キーストーン２４は、４つ以上の底梁２２に取り付けるために、４つ以上の脚部を備えてもよい。
【００２０】
図示したキーストーン２４は、プレストレスト補強コンクリートから形成されており、内部中央の空洞（図示せず）を備えることができる。各脚部３８もまた、内部脚部空洞（図示せず）を備えることができる。例えば遠心力コンクリートプロセスなどであるいずれかの望ましいプロセスにより、従来の型枠又はプレキャストコンクリート産業で用いるような半自動化工程における再利用可能な型枠により、キーストーン２４を製造してよい。キーストーン２４のコンクリートは、高張力鋼ケーブル及び高張力鋼補強筋又は鉄筋など、いずれかの従来の補強材で補強してよい。あるいは、キーストーン２４を、ＦＲＰ、鋼、又はプレストレスト補強コンクリートとＦＲＰと鋼とを組み合わせたものから形成してよい。
【００２１】
また、図３に示すように、各底梁２２が、上壁２２ａと、下壁２２ｃと、対向し合う側壁２２ｄと、キーストーン２４の脚部３８の端壁３８ａに連結されることとなる第１の端壁２２ｅと、半筒状の第２の端壁２２ｆとを備える。キーストーン２４のように、図示されている底梁２２は、上記のようなプレストレスト補強コンクリートから形成されている。あるいは、底梁２２は、ＦＲＰ、鋼、又はプレストレスト補強コンクリートとＦＲＰと鋼を組み合わせたものから形成されていてもよい。
【００２２】
所望される場合、各底梁２２に、以下に説明するような第１のバラスト室を１つ以上、形成してもよい。また、各アウターコラム２８に、第２のバラスト室４８を１つ以上、形成してもよい。
【００２３】
形成と固化を行ったら、キーストーン２４と底梁２２を組み立て、長手方向にポストテンショニングして、底部２５を画定できる。さらに、各底梁２２を、その長手方向軸に対して直角方向にポストテンショニングしてよい。キーストーン２４と底梁２２は、いずれかの所望のポストテンショニング方法によってポストテンショニングして、キーストーン２４と底梁２２との間に圧縮力を付与してよい。例えば、テンドン（図示せず）を、以下に説明するように底梁２２のダクト１２０及びキーストーン２４のダクト（図示せず）を介して延ばすようにしてよい。こうしたテンドンは、長手方向にポストテンショニングされてよいものであって、該テンドンは引っ張られ、キーストーン２４及び底梁２２に好適に係留される。これらテンドンは永続的に引っ張られた状態、すなわち引き伸ばされた状態を維持することから、テンドンが、キーストーン２４及び底梁２２のコンクリートに圧縮力を与える。同様に、形成と固化を行ったら、センターコラム２６をキーストーン２４に対してポストテンショニングし、３つのアウターコラム２８を、上記で説明したように底梁２２に対してポストテンショニングして外殻１２を画定することができる。
【００２４】
再び図３を参照すると、センターコラム２６は、外面５６ａと、第１の軸方向端部５６ｂと、第２の軸方向端壁５６ｃとを有する円筒形の側壁５６を備え、中空の内部空間（図示せず）を画定する。同様に、アウターコラム２８は、外面６０ａと、第１の軸方向端部６０ｂと、第２の軸方向端壁６０ｃとを有する円筒形の側壁６０を備え、中空の内部空間（図示せず）を画定する。キーストーン２４と底梁２２のように、図示したセンターコラム２６とアウターコラム２８は、上記のようなプレストレスト補強コンクリートから形成されている。あるいは、センターコラム２６とアウターコラム２８は、ＦＲＰ、鋼、又はプレストレスト補強コンクリートとＦＲＰと鋼を組み合わせたものから形成されていてもよい。センターコラム２６とアウターコラム２８は、下に詳述するように、複数の断片で形成されていてもよい。
【００２５】
図示した浮体式風車プラットフォーム１０は、３つの底梁２２と３つのアウターコラム２８を備える。しかしながら、改良した浮体式風車プラットフォーム１０は、４つ以上の底梁２２とアウターコラム２８を有するように構築してもよいことが分かるであろう。
【００２６】
図３を参照すると、上部梁３０は、実質的に軸方向に負荷される部材として構成されており、センターコラム２６の上端と、各アウターコラム２８の上端との間に、実質的に水平に延びている。図示した実施形態では、上部梁３０は、外径が約４フィート（１．２ｍ）の管状の鋼で形成されている。あるいは、上部梁３０は、ＦＲＰ、プレストレスト補強コンクリート、又はプレストレスト補強コンクリートとＦＲＰと鋼を組み合わせたものから形成されていてよい。各上部梁３０は、各端部に取り付けブラケット３０ａを備える。取り付けブラケット３０ａは、ねじ式固定具などのように、センターコラム２６と各アウターコラム２８上の鋼プレートなどの取り付け部材３０ｂに取り付けるように構成されている。
【００２７】
また、上部梁３０は、タワー１４の底面の曲げモーメントに実質的に抵抗しないように設計及び構成されており、曲げ荷重を担わない。むしろ、上部梁３０は、センターコラム２６とアウターコラム２８との間で引張力を受けたり圧縮力を付与したりする。
【００２８】
図示した上部梁３０は、直径約３フィートから約４フィートの鋼で形成されており、補強コンクリートから形成した類似の梁よりも軽くて薄い。浮体式風車プラットフォーム１０の上部に、比較的軽くて薄い上部梁３０、すなわち、軸方向に負荷される部材を用いることにより、浮体式風車プラットフォーム１０の底部（重量が最も必要とされるプラットフォーム構造体である）の方に、より多く相対重量を配分可能になる。重量の減少はかなりのものにできる。例えば、重量が約８００，０００ポンドのコンクリート部材を、重量が約７０，０００ポンドの鋼製の梁に交換できるので、材料コストと建設コストの節約という利点も得られる。
【００２９】
図示した実施形態では、タワー１４は、中空の内部空間１４ｂを画定する外壁１４ａを有する管状をしており、いずれかの好適な外径と高さを有してよい。図示した実施形態では、タワー１４の外径は、その底面における第１の直径から、その上端における第２の直径であって、第１の直径よりも小さい第２の直径に向かって先細りになっている。図示したタワー１４は、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）複合材から形成されている。他の好適な複合材の非限定例としては、ガラス及び炭素ＦＲＰが挙げられる。タワーはまた、複合ラミネート材料から形成されてよい。あるいは、タワー１４は、上で詳述したように、外殻１２の構成部品と同様に、コンクリート又は鋼から形成されていてもよい。タワー１４は、任意の数の断片１４ｃで形成されていてもよい。
【００３０】
有益なことに、上記のような複合材から形成したタワー１４は、水位線ＷＬよりも上の質量が、従来の鋼タワーと比べて低減される。ＦＲＰ複合タワー１４の質量が低減されているので、浮体式風車プラットフォーム１０の安定性を保つために水線ＷＬよりも下に位置しなければならない外殻１２の質量（いずれのバラストも含む）も、低減することができる。これにより、風力発生装置全体のコストを低減することとなる。
【００３１】
図４には、符号７０として第２の実施形態の外殻を示している。図４に示すように、外殻７０は、図５にも示す底部７２を備えるものであって、キーストーン７６から径方向外側に延びる浮力をもつ３つの底梁７４を備える。センターコラム７８がキーストーン７６に取り付けられており、３つのアウターコラム８０が、底梁７４の遠位端に、又は底梁７４の遠位端の近くに取り付けられている。浮力をもつ３つの底梁７４を図４に示しているが、外殻７０は、浮力をもつ底梁７４を３つよりも多く備えてよいということが分かるであろう。
【００３２】
以下に詳細に説明するように、底梁７４は複数の梁断片８２と、上にアウターコラム８０が取り付けられるコラム基部断片８４とから形成されてよい。底梁７４は、図４に図示するような６つの梁断片８２や、６つより少ない梁断片８２又は６つより多い梁断片８２などのいずれの所望の数の梁断片８２より形成されてよい。所望される場合、キーストーン７６もまた、いずれの所望の数の断片（図示せず）で形成されてよい。
【００３３】
また以下に詳細に説明するように、センターコラム７８及びアウターコラム８０は、同様に、複数のコラム断片８６から形成されてよい。センターコラム７８及びアウターコラム８０は、図４に図示するような６つのコラム断片８６や、６つより少ないコラム断片８６又は６つより多いコラム断片８６などのいずれの所望の数のコラム断片８６より形成されてよい。センターコラム７８は、アウターコラム８０を形成するコラム断片８６とは異なるサイズを有するコラム断片８６から形成されてよいということが分かるであろう。
【００３４】
形成と固化を行ったら、上述したように、キーストーン７６及び底梁７４を組み立て、長手方向にポストテンショニングして、底部７２を画定できる。同様に、形成と固化を行ったら、コラム断片８６をキーストーン７６及び各底梁７４のコラム基部断片８４上に組み立て、それぞれセンターコラム７８及びアウターコラム８０を形成できる。センターコラム７８とアウターコラム８０のコラム断片８６を上記のようにポストテンショニングして外殻７０を画定できる。
【００３５】
浮体式風車プラットフォーム１０のサイズ及び寸法は、その上に取り付ける風車１６のサイズによって決定してよい。例えば、図５に最良に示すように、６ＭＷの風車１６の場合、底部７２の脚部又は羽の長さＬは、キーストーン７６の中心から底梁７４の遠位端までを測定した場合、約１４０フィートから約１６０フィートであり、完全に組み立てた浮体式風車プラットフォーム１０は、７，２００トン以上の重量になりうる。
【００３６】
ここで図６を参照すると、外殻１２の底部２５の断面図を示している。上述したように、底部２５は、キーストーン２４及び径方向に延びる３つの底梁２２を備え、そのそれぞれは補強コンクリートから形成されてよい。キーストーン２４は、実質的に円筒形状の内壁１００を備え、その内側は、以下に詳細に説明するようにポンプ室１０２を画定する。脚部３８の端壁３８ａはそれぞれ、第１の防水隔壁を画定する。各脚部３８において、防水スペース１０４が、内壁１００と各隔壁３８ａとの間に画定される。
【００３７】
各底梁２２が、第１の梁部、すなわち主梁部２３と、実質的に円筒形状の壁部１０７を有するコラム基部１０６とを備える。第２の防水隔壁１０８が、主梁部２３の内側をコラム基部１０６の内側と分離し、底梁２２を主バラストスペース１１０と、トリムバラストスペース１１２とに更に分離する。
【００３８】
第１の防水隔壁３８ａは、図３に示すようにキーストーン２４の各脚部３８の端壁として形成されてよく、又は、図１１に図示する底梁１３６内に示すような各底梁の端壁として形成されてよいということが分かるであろう。あるいは、第１の防水隔壁３８ａなどの防水隔壁は、キーストーン２４の両脚部３８及び底梁２２、１３６における端壁として形成されてよい。
【００３９】
図６に示すように、脚部３８の端壁３８ａは、第１の防水隔壁を画定する。あるいは、図３に示すように、第１の端壁２２ｅが、第１の防水隔壁を画定してよい。
【００４０】
図６及び８を参照すると、主バラストスペース１１０は、長手方向に延びる複数の第１の梁内壁１１４と、長手方向に延びる少なくとも１つの第２の梁内壁１１６とを備えることができる。第１の梁内壁１１４及び第２の梁内壁１１６が、主バラストスペース１１０を主バラスト室１１８に分割する。図８に示すように、第１の梁内壁１１４は側壁２２ｄと実質的に平行であり、第２の梁内壁１１６は下壁２２ｃと実質的に平行である。底梁２２の外壁２２ａ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｆは、約１．０フィートから約２．５フィート（約０．３０５ｍから約０．７６２ｍ）の範囲の厚さＴ１を有することができる。あるいは、外壁２２ａ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｆの厚さＴ１は、約１．０フィート（０．３０５ｍ）より薄い又は約２．５フィート（０．７６２ｍ）より厚くてもよい。梁内壁１１４及び１１６は、約６．０インチから約１０．０（約１５２ｍｍから約２５４ｍｍ）の範囲の厚さＴ２を有してよい。あるいは、内壁１１４及び１１６の厚さＴ２は、約６．０インチ（１５２ｍｍ）より薄い又は約１０．０インチ（２５４ｍｍ）より厚くてもよい。
【００４１】
梁内壁１１４及び１１６はまた、トリムバラストスペース１１２内に形成されて、それによってトリムバラストスペース１１２はトリムバラスト室１２６に分割することができる。実質的に円筒形状の壁部１０７の内側もまた、トリムバラストスペース１１３を画定する。流体路（図示せず）により、トリムバラストスペース１１２をトリムバラストスペース１１３と連結できる。
【００４２】
複数のダクト１２０を、底梁２２の外壁２２ａ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｆを介して長手方向に延ばすことができる。
【００４３】
第２の防水隔壁１０８は、以下に記載する、それを通って送水管１７０及び１７２などの管が延びうる１つ又は複数の開口１２２を備えることができる。第２の防水隔壁１０８はまた、それを介して人が隔壁１０８を通って巡回できる防水門１２４を備えてよい。
【００４４】
底梁２２は、約２０．０フィートから約２４．０フィート（約６．１ｍから約７．３ｍ）の範囲の高さＨを有することができる。あるいは、高さＨは、約２０．０フィート（６．１ｍ）より低くてもよく、又は約２４．０フィート（７．３ｍ）より高くてもよい。底梁２２は、約２９．０フィートから約３３．０フィート（約８．８ｍから約１０．０ｍ）の範囲の幅Ｗを有することができる。あるいは、幅Ｗは、約２９．０フィート（８．８ｍ）より狭くてもよく、又は約３３．０フィート（１０．０ｍ）より広くてもよい。
【００４５】
梁内壁１１４は、内部に梁内壁１１４が形成又は取り付けられるものである主バラストスペース１１０の長さよりわずかに短い長さであってよい。例えば内壁１１４は、主バラストスペース１１０の長さより短い約３．０インチ（約７６．２ｍｍ）の長さを有してよい。この梁内壁１１４の長さを短くすることにより、梁内壁１１４と、隔壁３８ａ及び１０８の一方又は両方との間に間隙が生じ、それによって、梁内壁１１４の端部周辺に水を通じさせる。さらに、梁内壁１１４及び１１６は、貫通して形成される排水孔１２８を備えて、主バラスト室１１８の間で水を移動させることができる。梁内壁１１４及び１１６は、いずれの所望の数及びサイズの排水孔１２８を有してよい。
【００４６】
底梁２２は、図２、３及び６に示すように単一の構造体として形成することができる。あるいは、底梁は、図４に示すように断片で形成されてよく、底梁７４が、複数の梁断片８２とコラム基部断片８４とから形成される。
【００４７】
図９は、代替的実施形態である底梁１３０を示している。底梁１３０は、底梁２２と同様で、外壁２２ａ、２２ｃ及び２２ｄ、第２の防水隔壁１０８ならびに主バラストスペース１１０を備える。しかしながら、底梁１３０の主バラストスペース１１０は、長手方向に延びる第１の梁内壁１３２と第２の梁内壁１１６とを１つのみ備える。第１の梁内壁１３２及び第２の梁内壁１１６が、主バラストスペース１１０を４つの主バラスト室１３４に分割する。梁内壁１３２及び１１６はまた、貫通して形成される排水孔１２８を備えて、主バラスト室１３４間で水を移動させることができる。
【００４８】
図７は、浮体式風車プラットフォーム１０の一部の断面立面図である。図示した浮体式風車プラットフォーム１０は、代替的実施形態の底梁１３６を備える。底梁１３６は、代替的実施形態の主バラストスペース１３８と、代替的実施形態のトリムバラストスペース１４０とを備える。
【００４９】
図７、１０及び１１を参照すると、長手方向に離間し、かつ、その間に主バラスト室１３９を画定する複数の内壁、すなわち複数の仕切板１４２を、主バラストスペース１３８が備える。仕切板１４２は、隔壁３８ａと実質的に平行である。各仕切板１４２は、貫通して形成される流体が流れる複数の開口１４４を備え、かつ、それを介して排水管１７０及び１７２を延ばすことができる１つ又は複数の開口１２２を備えることができる。同様に、実質的に円筒形状の壁部１０７は、貫通して形成される流体が流れる１つ又は複数の開口１４６を備えることができる。
【００５０】
アウターコラム２８が、その間にコラムスペース１５０を画定するフロア１４８を備えることができる。それを介して人が巡回できる防水門１５２を、各フロア１４８に設けてよい。梯子３３と同様の梯子（図示せず）を、隣接するフロア１４８の門１５２間に延ばすことができる。
【００５１】
複数の支持管１５４が、各アウターコラム２８の遠位上端から、アウターコラム２８が取り付けられる底梁２２のコラム基部１０６に延びる。図６から１１に最良に示すように、４本の支持管１５４が設けられる。支持管１５４は、鋼及び銅ニッケルなどの金属又はファイバーグラス及びガラス繊維強化エポキシ樹脂（ＧＲＥ）ファイバーグラスなどの非金属により形成され、直径約８．０インチ（約２０３ｍｍ）を有する。あるいは、支持管１５４は、約６．０インチから約１０．０インチ（約１５２ｍｍから約２５４ｍｍ）の範囲の直径であってよい。所望される場合、該管は、約６．０インチ（１５２ｍｍ）より細く又は約１０．０インチ（２５４ｍｍ）より太い直径であってもよい。
【００５２】
支持管１５４は、アウターコラム２８の支持部材、すなわち支持コラムとしての機能と、通気孔用及び音用の連絡導管としての機能との２つの機能を有する。支持コラムとして、支持管１５４は、補強コンクリート製のアウターコラムに付加的な強度をもたらす。連絡導管として、各管１５４は、１つ又は複数のコラムスペース１５０内に開口を有することができる。不要な水でコラムスペース１５０のいずれか、又は、コラムスペース１５０のいずれかの一部が溢れた場合、不要な水をそこから押し出せるように、従来のポンプ（図示せず）を、水が溢れたコラムスペース１５０まで、管１５４を通して挿入することができる。
【００５３】
図１２は、ポンプ室１０２、各脚部３８内の防水スペース１０４及びその内部に取り付けられる配水系１５９を示すキーストーン２４の拡大断面図である。図１２に示すように、各隔壁３８ａ及び各防水スペース１０４内の内壁１００の一部は、それを介して人が巡回できる防水門１６０の門を備えることができる。さらに、各隔壁３８ａ及び各防水スペース１０４内の内壁１００の一部はまた、それを介して以下に説明する排水管１７０及び１７２を延ばすことができる、１つ又は複数の管開口１６２を備えることができる。
【００５４】
配水系１５９は、キーストーン２４の脚部３８の側壁３８ｃ内に形成される海水箱１６４と、複数のバラストフィル管とを備える。例えば、バラストフィル管１６６は、海水箱からポンプ室１０２内のバラストマニホールド１６８まで延びる。バラストフィル管１６６は、海水箱１６４においてバラストフィル管１６６を開閉する海水箱バルブ１６５を備えてよい。バラストフィル管１６６は、直径約１２．０インチ（約３０４ｍｍ）である。あるいは、バラストフィル管１６６は、約１０．０インチから約１４．０インチ（約２５４ｍｍから約３５５ｍｍ）の範囲の直径であってよい。所望される場合、バラストフィル管１６６は、約１０．０インチ（２５４ｍｍ）より細く又は約１４．０インチ（３５５ｍｍ）より太い直径であってもよい。
【００５５】
主バラストフィル管１７０は、マニホールド１６８から、各脚部３８を通り、管開口１６２を通り、各脚部３８の隔壁３８ａに延びる。同様に、トリムバラストフィル管１７２もまた、マニホールド１６８から、各脚部３８を通り、管開口１６２を通り、各脚部３８の隔壁３８ａに延びる。トリムバラストフィル管１７２はまた、トリムバラストフィル連結管１７４により互いに連結される。
【００５６】
バラストポンプ１７６及びウォーターフィルタ１７８を、マニホールド１６８及びトリムバラストフィル連結管１７４間に延びるポンプ管１８０内に設けることができる。
【００５７】
図１１に示すように、主バラストフィル管１７０及びトリムバラストフィル管１７２は、隔壁３８ａを通って底梁１３６まで続く。主バラストフィル管１７０は、主バラストスペース１３８に延びて、それを介して水が流れうる開口端１７０ａが末端となる。同様に、トリムバラストフィル管１７２は、主バラストスペース１３８を介してトリムバラストスペース１４０に延びて、それを介して水が流れうる開口端１７２ａが末端となる。
【００５８】
典型的に、浮体式風車プラットフォームは、海岸において又は海岸付近で製造及び／又は組み立てられて、その後水域ＢＷ内のある場所まで引かれていくこととなるものであって、浮体式風車プラットフォーム及びそれに取り付けた風車は、ウィンドファーム（図示せず）などで稼働させることになる。あるいは、浮体式風車プラットフォームは、半潜水式バージ（図示せず）などの浮体式バージ上の所望の場所に移動してよい。
【００５９】
改良した浮体式風車プラットフォーム１０を水域ＢＷ内に引くとき、又は、改良した浮体式風車プラットフォーム１０をバージ上に移動させるとき、主バラストスペース１３８及びトリムバラストスペース１４０は空であってよい。空の主バラストスペース１３８及び空のトリムバラストスペース１４０により、改良した浮体式風車プラットフォーム１０を最小限の喫水で備え付けられる。これは、改良した浮体式風車プラットフォーム１０を、港付近などの浅瀬から移動及び浅瀬内を移動させる場合に有利である。
【００６０】
改良した浮体式風車プラットフォーム１０が、深さ約３０フィート（９．１ｍ）より深い水域ＢＷ内のある場所に到達すると、水が、水域から海水箱１６４を通って主バラストスペース１３８に取り込まれうる。主バラストスペース１３８が水で満たされるか又はほぼ満たされて、改良した浮体式風車プラットフォーム１０が、例えば約３０フィートから約１００フィート（約９．１ｍから約３０．５ｍ）の範囲であるその稼働喫水（operating draft）に達するまでは、主バラストスペース１３８に水が取り込まれる。
【００６１】
海水箱バルブ１６５は、開閉位置間で動かすことができ、外殻１２及び７０上又は外殻１２及び７０内に配置される制御手段によって機械的に又は電気的に制御することができ、キーストーン２４及び７６内に含まれる。ポンプ室１０２内のバラストポンプ１７６ならびに管１６６、１６８及び１７０を介して、主バラストスペース１３８から水を排出する、又は主バラストスペース１３８に水を満たすことができる。
【００６２】
上記したように、改良した浮体式風車プラットフォーム１０を水域ＢＷ内に引くとき、又は、改良した浮体式風車プラットフォーム１０をバージ上に移動させるとき、トリムバラストスペース１４０もまた空であってよい。
【００６３】
しかしながら、改良した浮体式風車プラットフォーム１０を引いているとき、改良した浮体式風車プラットフォーム１０が略垂直の向きに達するように、そのつり合い（trim）の補助に移行する前に又は移行しながら、トリムバラストスペース１４０を水で満たしても、又は部分的に水で満たしてもよい。
【００６４】
改良した浮体式風車プラットフォーム１０がその稼働喫水、例えば約３０フィートから約１００フィート（約９．１ｍから約３０．５ｍ）の範囲に達すると、トリムバラストスペース１４０は、ポンプ室１０２内のバラストポンプ１７６ならびに管１６６、１６８、１７２及び１７４を介してその容量の約１／３まで満たされうる。水を、トリムバラストスペース１４０のうちのいずれか１つから、トリムバラストスペース１４０のうちの別の１つに押し出すこともできる。トリムバラストスペース１４０は約１／３でいっぱいであるため、トリムバラストスペース１４０のうちの２つを空にさせて、３つ目のトリムバラストスペース１４０を満たすことができる。例えば、改良した浮体式風車プラットフォーム１０がその他の理由により損傷するか又はつり合いを保てなくなった場合に、この工程を風車１６の稼働中に用いて、改良した浮体式風車プラットフォーム１０のつり合いを取ることができる。
【００６５】
図１３を参照すると、第３の実施形態の浮体式風車プラットフォームの外殻を符号２００で示している。図示した外殻２００は、キーストーン２０６から径方向外側に延びる、浮力をもつ４つの底梁２０４を備える基部２０２を含む。底梁２０４は、複数の外殻断片２０８とコラム基部断片２１０とから形成できる。底梁２０４は、図１３に図示するような４つの外殻断片２０８や、４つより少ない外殻断片２０８又は４つより多い外殻断片２０８などのいずれの所望の数の外殻断片２０８より形成してよい。所望される場合、キーストーン２０６もまた、いずれの所望の数の断片（図示せず）で形成してよい。浮力をもつ４つの底梁２０４を図１３に示しているが、外殻２００は、３つの浮力をもつ底梁２０４又は４つより多い浮力をもつ底梁２０４を備えてよいということが分かるであろう。
【００６６】
キーストーン２０６は、４つの底梁２０４を受け入れ、かつそれを装着するように構成されている。キーストーン２０６は、３つの浮力をもつ底梁２０４又は４つより多い浮力をもつ底梁２０４を受け入れ、かつそれを装着するように構成されてよい。
【００６７】
センターコラム２１２がキーストーン２０６に取り付けられており、４つのアウターコラム２１４が、底梁２０４の遠位端においてコラム基部断片２１０に取り付けられている。底梁２０４のように、センターコラム２１２及びアウターコラム２１４が、複数の外殻断片２０８より形成されてもよい。
【００６８】
図示するように、底梁２０４、センターコラム２１２及びアウターコラム２１４は、実質的に円筒形状であり、実質的に円形の断面形状を有する。重要なこととしては、底梁２０４、センターコラム２１２及びアウターコラム２１４は、同一の直径を有することができ、それにより同じ外殻断片２０８から組み立てることができる。各底梁２０４、センターコラム２１２及びアウターコラム２１４に共通の外殻断片２０８を用いることにより、製造コストが軽減され、製造効率が増す。しかしながら、底梁２０４、センターコラム２１２及びアウターコラム２１４は異なる直径を有してもよいことが分かるであろう。
【００６９】
底梁２０４のように、センターコラム２１２及びアウターコラム２１４も、図１３に図示するような４つの外殻断片２０８や、４つより少ない外殻断片２０８又は４つより多い外殻断片２０８などのいずれの所望の数の外殻断片２０８より形成してよい。
【００７０】
キーストーン２０６ならびに取り付けられた底梁２０４の内部構造及び機能、すなわち主バラストスペース、トリムバラストスペース、管、バルブ及びポンプは、図６から１２に開示した外殻を参照しながら上記で説明したものと実質的に同一であってよく、さらなる説明はしないものとする。
【００７１】
上記したように、改良した浮体式風車プラットフォーム１０は、約３０フィートから約１００フィート（約９．１ｍから約３０．５ｍ）の範囲の稼働喫水とすることができる。同様に、外殻２００を有する浮体式風車プラットフォームもまた、約３０フィートから約１００フィート（約９．１ｍから約３０．５ｍ）の範囲の稼働喫水であることができる。
【００７２】
本発明の動作の原理及び形態について、その好ましい実施形態において説明及び図示してきた。しかしながら、本発明は、その範囲又は趣旨から逸脱しなければ、具体的に説明及び図示されているものとは別の形で実施してよいことを理解されたい。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【国際調査報告】
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