(57)【要約】  複数のコンクリート製中空体と、部分または梁と、ポンプシステムとを備える、オフショア設備における、タービンタワーおよびサブステーションまたは類似の要素のための潜水可能なアクティブ支持構造。上記中空体は、一方の中空体から他方の中空体へ移動する水が通る上記部分または梁によって結合されている。上記ポンプシステムは、上記構造の作動位置で、上記構造の重心が上記構造の浮心よりも低い位置にあり、水位線の位置での断面の面積が上記中空体の水中にある断面の面積の合計よりも小さくなるように、上記中空体内にある水の量を調整する浸水調整手段を備えて、転倒モーメントに基づき構造の傾斜を調整する。さらに、アセンブリは、従来の係留システムまたはアセンブリが自ら風に向かう位置につくことを可能にする一点係留システムを用いて作動してもよい。最後に、上記構造を浅瀬の場所に設置するために、上記アセンブリが海底に着座することを可能にし、これにより海底にかかる荷重を軽減および均等化する特別な設計を用いてもよい。
2016520167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（３）タワーおよびサブステーション（３０）または類似の要素のための、オフショア設備における水中型のアクティブ支持構造であって、内部に水を保持できる少なくとも２つの中空体（４、４’、４０、４００）を備えており、上記中空体は、一方の中空体から他方の中空体に水が通る少なくとも１つの部分または中空の梁（５、５０、５００）によって互いに接続されており、要素（３）に対する風によって引き起こされる転倒モーメントに基づく上記中空体の間における水の動きを、制御するポンプシステムが上記中空体の少なくとも１つにあり、
上記中空体（４、４’、４０、４００）はコンクリート製であり、上記構造の重心が上記構造の浮心より低く、上記構造の水位線における断面積が上記中空体の水中にある断面の合計より小さいことを特徴とする、構造。
【請求項２】
複数の上記中空体（４’）のうちの１つまたは主中空体（４’）の上に配置されているマストまたは柱（２、２０）を少なくとも１つ備えており、当該マストまたは柱の上端に支持するための要素（３、３０）が組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項３】
上記中空体（４、４’、４０、４００）は、上部の断面である水位線における断面および下部における断面の少なくとも２つの断面を有しており、上部の断面は、水中にある断面より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の構造。
【請求項４】
少なくとも１つのマストまたは柱（２、２０）は、水位線における断面を決めており、上記マストの断面は、上記主中空体の水中にある断面より小さく、複数の上記中空体（４、４’、４０’、４００）が完全に水中にあり、これによって上記マストまたは柱（２）のみが水位線上に突出していることを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項５】
上記構造のかさの少なくとも６０％が水中にあることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項６】
上記構造の６０％から９５％が水中にあることを特徴とする請求項５に記載の構造。
【請求項７】
上記中空体（４、４’、４０’、４００）または上記構造の他の位置に、アセンブリの深度を制御するために配置されている取水口（６）を通って内部に入る、上記中空体（４、４’、４０’、４００）の内部に収納されている水の総量を調整する、プラットフォームの浸水を調整する手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項８】
上記プラットフォームの浸水を調整する上記手段は、上記部分または梁（５、５０、５００）の中を通る上記中空体（４、４’、４０、４００）の間の水の、転倒モーメントに基づく動きを調整するポンプシステム自体によって構成されていることを特徴とする請求項７に記載の構造。
【請求項９】
上記プラットフォームの浸水を調整する上記手段が、上記部分または梁（５、５０、５００）を通る上記中空体（４、４’、４０、４００）の間の水の、転倒モーメントに基づく動きを調整するポンプシステムに補完されるポンプシステムによって構成されることを特徴とする請求項７に記載の構造。
【請求項１０】
上記マスト（２、２０）がコンクリート製であることを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項１１】
上記構造（１）が固定手段（９）を用いて取り付けられている、係留手段（８）を用いて海底（ＦＭ）に係留されている係留ブイ（７）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の構造。
【請求項１２】
上記固定手段（９）が、風力によって引き起こされる転倒モーメントに抗するための補助に加えて、上記構造（１）および上記ブイ（７）の間に一定の間隔を維持するための、剛性要素であることを特徴とする請求項１１に記載の構造。
【請求項１３】
上記固定手段（９）が、風力によって引き起される転倒モーメントによってもたらされる引張応力に抗する可撓性の要素をさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載の構造。
【請求項１４】
上記固定要素（９）は、風の方向によって上記構造が自由に回転することを可能にするスイベルジョイント要素（１０）によって、上記ブイ（７）に結合されていることを特徴とする請求項１１に記載の構造。
【請求項１５】
支持される上記要素（３）が風力タービンであることを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項１６】
上記風力タービンが、各風力タービンによって生成されたエネルギーを伝達する接続ケーブル（１１）によって上記ブイ（７）に接続されており、上記ブイ（７）の外に出ている給電線を捩じれさせることなく上記エネルギーを伝達することを可能にするスイベル式送電システムを、上記ブイ（７）が備え得ることを特徴とする請求項１１および１５に記載の構造。
【請求項１７】
上記中空体が円筒であることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項１８】
上記中空体（４０）および上記部分または梁（５０）が、コンクリート製の外被（４５）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項１９】
固着手段（８０、８００）によって、海底（ＦＭ）に直接取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
オフショア設備における、タービンタワーおよびサブステーションまたは類似の要素のための潜水可能なアクティブ支持構造である本発明は、海に設置される風力タービンおよびサブステーションまたはこれらに類似する他種の類似の要素を固定するための、ある種の支持構造に関する。上記の支持構造は、この構造がさらされる変化する応力に対して、この構造の耐性を修正することを可能にする手段を備えており、「アクティブ」と呼ばれることが多いタイプのものである。上記支持構造は、一方では、作動位置で部分的に潜水して波による抵抗を避けるように浸水の調整が可能であるという特別な革新的な特徴を有し、他方では、コンクリートで実現されるという利点があるため、フレキシブルな製造によるコストの低減、および海洋環境に対する耐性により上記支持構造の耐用寿命の延長を実現する。 
【０００２】
本発明の適用分野は、海洋支持構造を製造する産業部門に含まれ、主に、風力タービンおよびサブステーションまたは類似の要素を支持するための構造の領域に焦点を合わせている。
【背景技術】
【０００３】
周知のように、特徴を最大限に活かすために、陸上ではなく陸から離れた場所に設置される風力エネルギータービンなどの技術的な要素がある。しかし、これらの陸から離れた場所は、選択された場所の海底で存在し得る不均一な深さと、さらに上記要素が耐えなければならない波の衝撃および風の両方からの応力と、に起因して固定に関する問題を突きつける。
【０００４】
本技術の現在の状態に関していえば、この問題の解決法がいくつか知られてはいるものの、経済面で実際に効果的なものがほとんどないことは言及に値する。
【０００５】
上記に関連して、最も類似している公知の文献が、「水捕捉プレートと 非対称係留システムとを備える、オフショア風力タービンを支持するための、柱によって安定化されたオフショア・プラットフォーム」に関する米国出願第２０１１００３７２６４Ａ１号であることは指摘に値する。上記出願は、各々バラスト液を含むための内部容積を有する３つの安定化柱と、上記プラットフォームに連結したタワーと、発電機に連結され、上記タワーの上端付近に取り付けられたタービン・ローターと、３つの安定化柱に相互連結した主梁と、上記安定化柱の下端に位置するプレートと、上記タワーの鉛直方向の位置を調整するために上記バラスト液を上記３つの柱の内部容積の間で移動させるバラスト制御システムとを少なくとも備える、浮体式風力タービン・プラットフォームを記載する。上記文献は、浮体式プラットフォーム、半潜水型プラットフォームの配置方法、および浮体式風力タービン・プラットフォームの運転方法について権利を主張する。
【０００６】
上述の文書に記載される上記プラットフォームは「半潜水型」と呼ばれるが、その体積の大半が水面上に浮いている、すなわち、その構成の柱の多くの部分が水上に出る一方で他の部分が潜水しているため、上記プラットフォームは、実際には浮体式プラットフォームである。そのため、水位線が構造全体、すなわち、柱体を横断し、この構造全体が波の動きに影響される。上記水位線とは、水の表面、すなわち、海水面で形成される平面と、構造物（例えば、船など）とが交差することにより形成され、水中にある部分とそうでない部分を分ける線である。上記水位線は、荷重または水の状態によって変化し得る。このタイプの構造は、船（重心が浮心の上にある）のように機能するため、この構造を安定させてタワーを直立状態に保つためのポンプシステムは、波の衝撃と風との両方に対して、転倒モーメントを補正しなければならない。上記プラットフォームは、転倒を防止し、縦揺れ（すなわち、縦方向の上下の動き）を抑えるために柱の基部にプレートを備える。そして、上記プラットフォームは、陸上で完全に組み立てられ、その後、配置場所まで浮かせなければならない。
【０００７】
最後に、上記出願の対象のもう一つの短所は、直径が等しい複数の管状部を溶接することにより、上記柱を建造してもよいと上記出願が言及するため、鋼で作られることを意図した構造であるものと推察され得ることである。これは、製造とメンテナンスとの両者の経済的コスト面において制約を課すだけなく、海洋環境の影響に起因する耐用寿命の面においての制約をも課してしまう。
【０００８】
したがって、このような短所を解消し、建設中および設置中に、より高い柔軟性をもつことを可能にするという効果があるプラットフォームの実現が望ましい。既述の通り、これが本発明の目的である。
【発明の概要】
【０００９】
本発明が提案する、オフショア設備における、タービンタワーおよびサブステーションまたは類似の要素のための潜水可能なアクティブ支持構造は、タービンタワーおよびサブステーションまたは類似の要素を海に設置するための構造である。この構造は、好ましくは円筒である、一セットのコンクリート製中空体で構成される（上記中空体の数は支持する要素の寸法および重量により変わってもよく、また、断面の形も円形である必要はなく変わってもよい）。また、上記中空体は、互いに応力を伝え合う、コンクリート製の耐性中空部材、すなわち部分または梁により互いに結合される。タービンタワー用に上記構造を応用する場合、上記構造はタービンマストが上に位置する主中空体を有する。本発明の目的である上記潜水構造がサブステーションまたはプラットフォームを支持するように応用する場合、上記サブステーションまたはプラットフォームが各種マストまたは柱の上に配置されていてもよい。上記主中空体の上部は、水位線での表面積を最小限にするために、作動位置では水中に滞留する下部の断面よりも小さな面積を有する断面を有してもよい。
【００１０】
コンクリート製の構造は海水中での腐食に対してより具合がよい。このことは、本ケースの場合、上記構造の体積の大部分（少なくとも６０％）が潜水するので、重要である。同様に、安定した水中構造を実現するために、上記構造の重心を浮心（安定のために押力の加力が考慮される所定の条件において、浮体要素によって置換された水の体積の重心）よりも低い位置にすることで安定性が得られる。これにより、上記構造は、自動復元するものとなる。
【００１１】
従って、その 作動位置で、すなわち上記プラットフォームがその最終的な用地に位置したときに、上記主中空体のより小さな断面を有する部分の一部；または上記主中空体の上に位置し、支持される上記タービンもしくは類似の要素が上端に取り付けられたマスト；または、最大でも主中空体の一部のみ；が海面上に突き出る全ての部分となるような、上記アセンブリが波による影響を避けるのに十分な深度で水中に滞留する程度まで、上記構造を構成する上記の中空体（好ましくは円筒形である）のうちのいくつか（設計によっては全部）は、部分的に水で満たされる。上記プラットフォームは、設置場所の気象・海象の特徴および海底の特徴にもよるが、２０〜３５メートル以上の深度用、そして特にモノパイル式基礎の使用が最適の解決法ではないとされる深度用に設計されている。
【００１２】
さらに、上記の中空体（好ましくは円筒形のコンクリート体）のうちの少なくとも一つ（場合によっては複数）は、ポンプシステムを備えている。このポンプシステムは円筒内の総水量の調整を可能にし、その結果、上述の要素一式の全体の浸水の調整を確実に可能にする。また、好ましくは同時に、上記ポンプシステムは、上記風力タービンまたはそれを支持する要素に対する風と、係留システムによるが係留線が一または複数の係留点に与える応力とに起因する、上記構造全体の転倒モーメントに応じて、円筒内の水を複数の円筒間で移動させることを可能にして、上記転倒モーメントに基づいて上記構造の傾斜の調整を助ける。
【００１３】
任意に、各調整に対しておよび／または各中空体もしくは円筒に対して別のポンプシステムを有していてもよい。
【００１４】
上記構造の体積の大半（６０％以上）が水面下にあるという事実によって、上記構造の直立性に対する波の影響の軽減が可能になる。同様に、かさの大半が可能な限り深く水に沈められるという事実は、重心を浮心よりも低い位置に置くことによって上記構造に安定性を与える。これにより、海の動きが引き起こす風力タービンの加速は風力タービンの製造会社が定めた許容限度内にとどまる。
【００１５】
上で指摘の通り、上記構造は、この構造の対象とされるタービンまたは類似の要素のためにコンクリート製のマストを有していてもよい。これにより、上記構造は、上記アセンブリにより高い耐性を与え、製造および物流の面でより高い柔軟性を提供する。上記マストは、上記主中空体の上に配置されるものである。また、上記マストは、水中に滞留する上記主中空体の断面より小さな断面を有する。
【００１６】
波による上記構造の安定性への影響を最小限にするために、運転場所に設置した上記構造の作動位置では、水位線を決定する 、海面の位置での断面を極力小さくすることが望ましい。このため、上記構造の設計によって、主中空体が少なくとも二つの異なる断面を有し、大きい方の断面が水中にある場合には、海面の位置での断面は上記主中空体の上部の断面である。あるいは、マストが上記主中空体の上に直接配置された場合には、海面の位置での断面は上記マストの断面となる。
【００１７】
可能な応用法のうちのいずれであっても、上記水位線の位置での断面は、可能な限り小さな面積 にすべきである。そして、いかなる場合であっても、上記の水位線の位置での断面は、上記構造を構成する複数の上記中空体の水中の断面の合計面積よりも小さな面積となるべきである。従って、上記潜水構造は、例えば、以下の種々の構成であってもよい。
【００１８】
−上記構造を構成する中空体のうちの１つが一定の断面積を有し、この中空体の上端の部分は海面上にある状態が保たれ、残りの中空体は水中にある、または
−上記構造を構成する中空体のうちの１つが変化する断面積を有し、その水中にある断面がより大きく、かつ水位線の位置でのより上方の断面がより小さく、さらに、残りの中空体は水中にある、または
−上記構造を構成する複数の中空体は変化する断面積を有し、水中にある断面がより大きく、かつ水位線の位置でのより上方の断面がより小さい、または、
−一定の断面積または変化する断面積を有する、上記構造を構成する複数の中空体が水中にあり、断面が水位線の位置にあるマストが 中空体のうちの少なくとも１つの上に位置する、または
−一定の断面積または変化する断面積を有する、上記構造を構成する複数の中空体が水中にあり、水位線での断面を決定する マストが各中空体の上に位置する。このような場合、マストが上に位置する上記中空体の各々が主中空体となる。
【００１９】
全ての場合において、上述の通り、上記の水位線での断面積は、上記構造を構成する上記中空体の水中にある断面の面積の合計よりも小さい。
【００２０】
したがって、本発明の主な目的は請求項１に記載の潜水可能なアクティブ支持構造である。
【００２１】
使用される上記係留システムに関しては、「一点係留システム」であってもよい。「一点係留システム」においては、ステンレス鋼もしくはコンクリートなどで作られた梁などの剛性要素であってもよい固定手段によって、または、連結作業を効率化するように上記プラットフォームに接続された、 鋼製ブレース、ケーブル、合成材料のコード、もしくはチェーンなどの可撓性要素と組み合わせられた剛性要素であってもよい固定手段によって、上記構造が、（水面にあるか、事前に水に沈められて海底に係留された）ブイに結合されている。そして、このタイプの係留は、上記構造が風に向かう位置に自らつくことを可能にする。このため、上記風力タービンのナセルが回転できなくなる可能性があり、上記構造の設計を最適化する可能性を任意に検討してもよい。例えば、それにより、上記構造が非対称になる（つまり、非円形のタワー設計）。同様に、他の従来式の係留システムを使用し得る。
【００２２】
さらに、上記ブイは海底に固定されるように係留手段を有する。上記係留手段はケーブル、チェーンまたは合成材料からなるコードなどであってもよい。
【００２３】
上記の「一点係留」システムを使用する場合は、給電線の捩じれを防止するために、上記タービンと上記ブイとの間の接続を確立するスイベル式送電システムを追加することが望ましい。
【００２４】
従って、本発明の上記構造の最も重要な革新的な側面は、以下のとおりである。
【００２５】
−上記構造が潜水可能な構造であり、浮心が重心よりも高い位置にあり、かつ、水位線の位置での上記構造の断面の面積が、複数の上記中空体の水中にある断面の面積の合計より小さい、潜水可能な構造であること。
【００２６】
−上記構造が、潜水可能なアクティブ構造であり、風の方向と強さとによって、上記構造を構成するコンクリート製の各中空体の中にあるバラスト水量を変えることにより、転倒モーメントの補正ができる、潜水可能なアクティブ構造であること。今まではこの種の構造は全て受動式であり、前述の米国特許出願第２０１１００３７２６４Ａ１号に記載される、今までの唯一のアクティブ構造は、海面上に浮きながら作動するため、この構造のシステムは風により発生する転倒モーメントに加えて波に対しても補正を行わなければならない。これには、より大きなポンプとより多くのエネルギーの消費とが必要となる。
【００２７】
−上記構造の上記中空体（好ましくは円筒形の中空体）、および、上記マストまたは柱の建造に、コンクリートを使用すること。今までは、このようなコンクリート製構造は全て受動式であり、上に引用した米国文書のアクティブ構造は鋼製である。上記したコンクリート製の円筒形状は、海洋環境では非常に重要である、上記構造の耐用寿命の延長とメンテナンス（塗装、被覆加工）のコストの低減とを可能にすると共に、製造過程が高度に工業化されていることにより製造コストの低減をも可能にする。
【００２８】
− 上記システムは、上記構造の深度を調整することが可能なため、任意に浮き易さと浸水とを増減出来る点を必要に応じて利用し、試運転を含め、全ての設備を港にて組み立て、その後にアセンブリを海にある最終的な用地に移動させることを可能にする。
【００２９】
本発明の対象である上記構造は、下記の利点により、類似する既存の支持構造が有している現在の制約を、実質的に改善する。
【００３０】
−鋼鉄の限られた寿命とメンテナンスや再塗装の必要性とは対照的な、海洋環境におけるコンクリートの非常に長い寿命、その構造的性質の維持。
【００３１】
−残りの既知 の装置と比較して水位線の位置での断面積が小さいため、波にさらされることがより少ないこと。
【００３２】
−鋼製支持構造のコストが高いのとは対照的に、型枠、スリップフォーム、港ケーソン、打設、ポストストレスなどの実証済み建設技術の使用を可能にする、好ましくは円筒形のコンクリート製中空体に基づく設計の結果、製造コストが低いこと。
【００３３】
−上記構造は、海に上記構造を設置するために特大海洋機械類および／または非常に大きな吊り上げ手段を使用する必要性をなくす。
【００３４】
−上記プラットフォームを海底に設置することが望ましい浅い深度では、上記構造は海底に伝わる荷重を軽減することができるので、これにより固着システム（杭、錨、チェーン等）を簡略化しそのコストを低減する。
【００３５】
−作業の一部を海上で行う必要性を低減する。
【００３６】
−特に主要部の故障の場合、上記構造の水中での深度を任意に変えることが可能なため、タービンナセルまたはその他の要素の取り換えまたは修理のために、港湾の中に上記構造を牽引することを可能にし、メンテナンスを容易にする。
【００３７】
−上記構造は耐用寿命が５０年となるように設計されているため、発電機の耐用寿命（１５〜２５年）の経過後に新しい発電機を備えることを可能にする。
【００３８】
−上記構造は、設置中の環境影響を大幅に低減し、かつ、プロジェクトの耐用寿命後の解体を容易にし、解体コストを低減し、上記構造全体がリサイクルできうる。
【００３９】
−空力マストを使用する場合、マストの風圧抵抗を低減して、風下の風力タービンの性能を低下させる応力と、転倒モーメントと、後流効果とを軽減する。
【００４０】
「一点係留」と呼ばれる係留システムを使用する場合、上記構造は風に向かう位置に自らつくことが出来る。これは連結操作の効率化に加えて、構造の最適化の面での重要な利点をもたらし得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明に関する記載を補足し、本発明の特徴をより理解しやすくすることを補助する目的で、本明細書の不可欠な部分を構成する一式の図を本明細書に添付する。この図は、限定の目的ではなく説明の目的で以下のことを表す。
【図１】本発明の対象である、オフショア設備における、タービンタワーおよびサブステーションまたは類似の要素のための潜水アクティブ支持構造の正面図であり、本発明の例示的な実施形態において、浮いているブイに剛性梁によって一か所で固定された、４つの円筒と１つの軸対称なマストとを有する、浅瀬に適用可能な潜水アクティブ支持構造を示す。
【図２】図１に示される本発明に係る上記構造の例示的な実施形態の平面図である。
【図３】同様にブイに固定されているが円筒数がより少ない場合における、本発明の潜水アクティブ支持構造の他の例示的な実施形態を正面図および平面図にそれぞれ示す。
【図４】同様にブイに固定されているが円筒数がより少ない場合における、本発明の潜水アクティブ支持構造の他の例示的な実施形態を正面図および平面図にそれぞれ示す。
【図５】水中の構成要素が１つの外被内に配置された、本発明の対象である、上記潜水構造の他の例示的な実施形態を正面図および平面図にそれぞれ示す。
【図６】水中の構成要素が１つの外被内に配置された、本発明の対象である、上記潜水構造の他の例示的な実施形態を正面図および平面図にそれぞれ示す。
【図７】上記水中構造の中空体が異なって構成されている他の例を正面図および平面図にそれぞれ示す。
【図８】上記水中構造の中空体が異なって構成されている他の例を正面図および平面図にそれぞれ示す。
【図９ａ】上記構造が杭によって海底に固定された、浅瀬用の本発明の例の正面図である。
【図９ｂ】上記構造が杭によって海底に固定された、浅瀬用の本発明の例の平面図である。
【図１０ａ】チェーンと錨とによって海底に固定された、浅瀬用の本発明の他の例の正面図である。
【図１０ｂ】チェーンと錨とによって海底に固定された、浅瀬用の本発明の他の例の平面図である。
【図１１ａ】変化する断面を有する主中空体を備える構造の例を示す図である。
【図１１ｂ】変化する断面を有する主中空体を備える構造の例を示す図である。
【図１２】本発明の対象である構造によって支持される、サブステーションまたはプラットフォームの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
上記の図に照らし、また、上記の図で使用された番号付けに基づくと、上端に風力タービンまたはその他の類似の要素のような支持される要素（３）を備える、マスト（２）の支持体として適用可能な議論の対象の構造（１）が、水を内部に保持できる２つ以上の中空円筒体（４’、４）でどのように構成されているかが上記の図において見られる。上記中空円筒体（４，４’）は、一方の中空円筒体から他方の中空円筒体へ移動する水が通る部分（５）または中空の好ましくは三角柱状の梁により互いに結合されている。そして、上記マスト（２）およびそれに支持される要素（３）に対する風に起因する転倒モーメントに基づき、上記２つ以上の円筒の間の水の移動を調整するポンプシステム（図示せず）が存在する。上記構造（１）は、上記ポンプシステムまたは別の補完的なポンプシステムが、プラットフォームの浸水を調整する手段を構成するという特徴を有する。これは、上記構造の作動位置で、上記の中空体または円筒（４’、４）が波による影響を避けるのに十分な深度で水中に滞留するような状態となるように上記構造の場所を定めるように、かつ、上記マスト（２）のみ、または、最大でも上記のマストを支持する上記主中空体（４’）の一部のみが水面から突き出るように、上記アセンブリの深度を制御するために、上記の中空体または円筒（４’，４）に含まれる水であって、上記の中空体（４’，４）の１つ以上の吸入口（６）を通り抜ける水の総量をも上記ポンプシステムまたは別の補完的なポンプシステムが調整するためである。輸送位置でも、上記中空体または円筒（４’，４）が、より浅い深度で水中に滞留することが好ましいが、上記中空体または円筒（４’，４）が半潜水して水面上に浮かんだ状態を維持することも可能である。
【００４３】
上記中空体または円筒（４，４’）と、望ましくは上記マスト（２）も、コンクリート製であることと、上記吸入口（６）が上記中空体または円筒（４’、４）の一部または上記構造の他の部分に配置されることも注目に値する。
【００４４】
本例では、上記構造における事実として、主中空体（４’）の水位線の位置での断面の面積が上記主中空体（４’）の水中にある断面の面積よりも小さくなるように、上記主中空体（４’）の水中にある断面が上記主中空体（４’）の上部に沿って海面上に出るまでわずかに減少する。これにより、上記マスト（２）の場所は、上記のより小さな水上断面を有するこの上部の上に定められる。この構造物に対する代替的な構造物としては、水位線の位置での断面積が上記マスト（２）の海面位置での断面積により決定されるように、上記マスト（２）が直接に水中の主中空体の上に位置付けられたものがある。
【００４５】
図１１ａと図１１ｂは、上記主中空体が異なる面積の少なくとも２つ以上の断面を有する構造の例を示す。
【００４６】
随意に、縦揺れを抑えるために、上記中空体または円筒（４’、４）のいくつかまたは全てにプレート（図示せず）を備えることも可能としている。上記中空体または円筒は完全な水中で作動するため、上記プレートは、上記中空体または円筒において最適な部分に備えてもよい。
【００４７】
上記構造（１）は、係留ブイ（７）に上記の構造（１）を固定する、鋼または別の材料で作られた剛性梁、鋼製ブレース、チェーン、または合成材料のコードなどの剛性または剛性かつ可撓性の固定手段（９）を備える。上記係留ブイ（７）は、水中にあってもなくてもよく、好ましくはケーブル、チェーンまたは合成材料のコードといった係留手段（８）によって海底（ＦＭ）に固定されている。上記の固定手段（９）があるため、上記の構造（１）は吹く風の方向によってブイ（７）の周りを回転（Ｒ）する。
【００４８】
図１および図２において、一つの例示的な実施形態で、上記構造（１）が、上記マスト（２）の周りに放射状に配置された３つのコンクリート製中空体または円筒（４）をどのように備えているかが見られる。そして、上記マスト（２）の下部は、中空の放射状の部分または梁（５）によって残りの中空体に結合された４つ目の主中空円筒または主中空体（４’）であることが見られる。本例では、上記マスト（２）は円形断面を有するが、別種の断面を使用することも可能である。また、本例では、上記構造（１）は浮体ブイ（７）を備えており、この浮体ブイ（７）は、さらに、ケーブル、チェーン、または合成材料のコードのような対応する係留手段（８）により海底（ＦＭ）に係留されている。上記構造は上記ブイ（７）に結合され、上記ブイ（７）は剛性梁（９）によって上記構造が上記ブイの周りを自由に回転することを可能にするスイベルコネクタ（１０）を備えていてもよい。上記剛性梁(９)をケーブルなどの他の可撓性固定要素で補完することも可能である。上記風力タービン（３）によって生み出されたエネルギーを伝達する接続ケーブル（１１）も上記ブイ（７）に接続されており、随意にケーブルの捩れを防止するスイベル式送電要素によって接続されてもよい。給電線および／またはアレイ間ケーブルも場合によっては上記ブイ（７）にも接続される。
【００４９】
図３および図４が示す別の例示的な実施形態では、本発明の上記構造（１）は２つのコンクリート製円筒（４’、４）のみ、すなわち、風力タービンである支持される要素(３)を有する上記マスト（２）の下に位置する１方の主円筒（４’）と、水が２つの円筒の間を渡ることを可能にする部分または梁（５）によって上記主円筒（４’）に結合されている他方の円筒（４）のみを備えている。この例では、水位線の位置での断面は上記主中空円筒（４’）の上部のより小さな断面によって決定されるが、上記水位線の位置での断面は、上記マストの断面でもありえる。先の例と同様に、上記構造（１）はブイ（７）に結合される。この場合の上記ブイ（７）は水中にあり、上記構造（１）が風の方向によって自由に回転することを可能にするスイベルジョイント（１０）と、ケーブル、チェーン、もしくは合成コード（８）とによって、または、剛性梁もしくは他の固定要素(９)、または、剛性要素と可撓性要素との組み合わせとによって、の組み合わせによって海底（ＦＭ）に係留される。この例では、ケーブルまたはコードなどの可撓性要素によって補完してもよい剛性梁（９）は、上記ブイ（７）と上記構造（１）との間の傾斜面にある。具体的には、剛性である梁または鋼製ブレース、ケーブルもしくはコードなどの可撓性要素を伴う剛性である上記梁が、上記構造（１）が転倒する可能性を最小限に抑えるのを助けるように、上記剛性梁（９）は、上記マスト（２）に固着される。上記例のいずれにおいても、上記ブイは立地条件および耐性と先行投資とのバランスに応じて、鋼またはコンクリートで製造してもよい。上記可撓性固定要素は上記構造が吹く風の方向に転倒することを防止し、これにより、張力を受けた状態で機能してブレースの役割を果たす。また、上記剛性固定要素は、風力による転倒モーメントに対抗することを助けるだけでなく、上記構造（１）と上記ブイ（７）との間に一定の距離を維持することを可能にする。
【００５０】
上の２つの例では、円形断面を有するマストが備えられていたが、上記マストは風に対する抵抗を少なくする他の断面を有していてもよい。代替的なマスト断面の一例が図６および図８に見られる。この例では上記マストは円形ではなく、わずかに長円形である。いかなる場合でも、マストに空力的特徴を与えるために、上記構造の設置場所の気象条件および海洋条件に適した非円形断面をマストが有してもよい。
【００５１】
同様に、上に言及したように好ましくは円筒形である、上記構造の中空体も非円形の横断面を有していてもよい。
【００５２】
図５および図６の例では、上端に風力タービン（３）を備える、非円形の横断面を有するマスト（２０）と、中空部分（５０）によって連結された、前述の円筒と同じ特徴を有する２つの中空体（４０）で構成される水中構造とを有する代替的な構造が見られる。これらの代替的な構造の要素、すなわち上記中空体（４０）および上記部分（５０）は、同じくコンクリート製であるケーシンク（４５）の内部に組み込まれている。この構造の目的は、上記構造の立地での海洋条件によって、計算が許す限り、ケーソン内で滑動型枠の使用を容易にすることによって、基礎の建設コストの低減を図ることである。この例では水位線の位置での断面は上記マスト（２）のより小さな断面により決定される。
【００５３】
図７および図８の例では、別の代替的な構造が見られる。この代替的な構造は、非円形横断面を有するマストの下に位置する水中中空円筒（４００）を備える。上記マストの上には、風力タービン（３）が設置される。上記円筒（４００）は、中空の部分または梁（５００）によって、上記円筒（４００）より大きな、同様に水中にある中空体（４１０）に結合されている。この構造は、横応力に対する横方向の安定性を改善するので、特に、強い波が風方向に対して横方向の角度からよく来る場所で適用できる。先の例と同様に、水位線の位置での断面は、上記マスト（２）のより小さな断面により決定される。
【００５４】
図９ａ、図９ｂ、図１０ａおよび図１０ｂに示される浅瀬の場所における別の応用例では、可変浮き度、波の影響緩和、縦揺れの低減および自動転倒モーメント補正という上記構造の特徴が、海底（ＦＭ）に伝わる荷重の軽減と均等化に用いられる。これは特に設置／撤去操作中や特に海底があまり硬くない物質（ゆるい砂、泥）または不均等な抵抗を示す物質から出来ている場所では有益である。これらの例ではブイ（７）の使用は不要であり、上記構造は固着手段（８、８０）により海底（ＦＭ）に直接固定される。このようにして上記アセンブリを海底に着座してもよい。そうすることによって海底にかかる荷重が軽減され均等化される。上記構造は、完全に海底（ＦＭ）に着座せず、より大きな度合で着座する可能性をもって部分的に浮いている。これにより、風力に起因する転倒モーメントに対抗するアクティブシステムが補完される。
【００５５】
このために、図９ａおよび図９ｂは図１および図２に示すもののような構造を示す。この構造は、Ｙ型配置の好ましくは三角柱状の部分または梁（５）によって結合された４つの中空体（４、４’）で形成され、メインの中央円筒体（４’）に位置しており、上端に風力タービン（３）を有するマスト（２）を備える。この構造は３つの周囲中空体（４）上に位置する杭で構成される固着手段（８０）によって海底（ＦＭ）に固着される。
【００５６】
図１０ａおよび図１０ｂは図９ａおよび図９ｂに示したもののような構造を示す。この構造において、海底（ＦＭ）に固着する固着手段（８００）が部分的に海底（ＦＭ）に着座するチェーンを有する錨である構造を示す。上記異なる構造物の目的は、容易に大量生産が可能である、コンクリートなどの耐久性材料で作られた構造を実現することと、外洋に位置してブイに固定される場合に、上記構造が転倒する傾向を極力低減することである。
【００５７】
従来の係留具または図９および図１０に示すような係留具が用いられる場合、上記風力タービン（３）またはナセルはマスト上で回転可能なものである必要がある。
【００５８】
図１２は本発明が目的である構造の上に配置されたサブステーションまたはプラットフォーム（３０）を示す。この場合の構造は変断面を有する４つの円筒型中空体（４’）を備える。各円筒型中空体（４’）の下部のより大きな面積の断面は水中にあり、上部の断面はこの水中にある断面より小さく、これらのより小さな断面の面積の合計が水位線の位置での断面積を決定する。上記水位線の位置での断面積は、上記構造を構成する上記中空体の水中にある断面の面積の合計よりも小さい。さらに、水位線の位置での断面を決定するのが上記マストまたは柱（２）の断面となるように、上記構造を構成する上記中空体上に様々なマストまたは柱（２）が配置されていてもよい。
【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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月8日(2016.1.8)
【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】
タービンタワー（３）の場合はマスト（２）とタービン（３）と共に、サブステーション（３０）の場合は他の構成要素と共に、港において組み立てることが可能であり、組み立てた状態で最終的なオフショア用地へ牽引することが可能な、タービンタワー（３）およびサブステーション（３０）または類似の要素のための、オフショア設備における水中型のアクティブ支持構造であって、上記支持構造は、少なくとも１つのセグメントまたは梁（５、５０、５００）によって結合されている、内部に水を保持できる少なくとも２つの中空体（４、４’、４０、４００）を備えており、
各中空体内に位置するバラスト水の量を変えることによって上記構造の深度を調整するために、上記要素（３）に対する風に起因する転倒モーメントに基づいて上記少なくとも２つの中空体の間の水の移動を調整するポンプシステムを、上記中空体（４、４’、４０、４００）のうちの少なくとも１つの中に備え、
上記少なくとも１つのセグメントまたは梁（５、５０、５００）が中空であり、上記少なくとも１つのセグメントまたは梁（５、５０、５００）を通して、一方の中空体（４、４’、４０、４００）から他方の中空体（４、４’、４０、４００）へ水が流れるものであり、
上記中空体（４、４’、４０、４００）はコンクリート製であり、
作動位置では上記構造の重心が上記構造の浮心より低く、上記構造の水位線における断面積が上記中空体の水中にある断面の合計より小さく、
輸送位置では、上記中空体（４’、４）は半潜水状態または潜水状態に保たれることを特徴とする、構造。
【請求項２】
複数の上記中空体（４’）のうちの１つまたは主中空体（４’）の上に配置されているマストまたは柱（２、２０）を少なくとも１つ備えており、当該マストまたは柱の上端に支持するための要素（３、３０）が組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項３】
上記中空体（４、４’、４０、４００）は、上部の断面である水位線における断面および下部における断面の少なくとも２つの断面を有しており、上部の断面は、水中にある断面より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の構造。
【請求項４】
少なくとも１つのマストまたは柱（２、２０）は、水位線における断面を決めており、上記マストの断面は、上記主中空体の水中にある断面より小さく、複数の上記中空体（４、４’、４０’、４００）が完全に水中にあり、これによって上記マストまたは柱（２）のみが水位線上に突出していることを特徴とする請求項２に記載の構造。
【請求項５】
上記中空体（４、４’、４０’、４００）または上記構造の他の位置に、アセンブリの深度を制御するために配置されている取水口（６）を通って内部に入る、上記中空体（４、４’、４０’、４００）の内部に収納されている水の総量を調整する、プラットフォームの浸水を調整する手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項６】
上記プラットフォームの浸水を調整する上記手段は、上記部分または梁（５、５０、５００）の中を通る上記中空体（４、４’、４０、４００）の間の水の、転倒モーメントに基づく動きを調整するポンプシステム自体によって構成されていることを特徴とする請求項５に記載の構造。
【請求項７】
上記プラットフォームの浸水を調整する上記手段が、上記部分または梁（５、５０、５００）を通る上記中空体（４、４’、４０、４００）の間の水の、転倒モーメントに基づく動きを調整するポンプシステムに補完されるポンプシステムによって構成されることを特徴とする請求項５に記載の構造。
【請求項８】
上記構造（１）が固定手段（９）を用いて取り付けられている、係留手段（８）を用いて海底（ＦＭ）に係留されている係留ブイ（７）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の構造。
【請求項９】
上記固定手段（９）が、風力によって引き起こされる転倒モーメントに抗するための補助に加えて、上記構造（１）および上記ブイ（７）の間に一定の間隔を維持するための、剛性要素であることを特徴とする請求項８に記載の構造。
【請求項１０】
上記固定手段（９）が、風力によって引き起される転倒モーメントによってもたらされる引張応力に抗する可撓性の要素をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の構造。
【請求項１１】
上記固定要素（９）は、風の方向によって上記構造が自由に回転することを可能にするスイベルジョイント要素（１０）によって、上記ブイ（７）に結合されていることを特徴とする請求項８に記載の構造。
【請求項１２】
支持される上記要素は、各風力タービンによって生成されたエネルギーを伝達する接続ケーブル（１１）によって上記ブイ（７）に接続される風力タービンであり、上記ブイ（７）の外に出ている給電線を捩じれさせることなく上記エネルギーを伝達することを可能にするスイベル式送電システムを、上記ブイ（７）が備え得ることを特徴とする請求項８に記載の構造。
【請求項１３】
上記中空体が円筒であることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項１４】
上記中空体（４０）および上記部分または梁（５０）が、コンクリート製の外被（４５）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【請求項１５】
固着手段（８０、８００）によって、海底（ＦＭ）に直接取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の構造。
【国際調査報告】
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