(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体式構造物の設置方法であって、前記浮体式構造物は、
少なくとも１つの中空な本体（２５）を含む浮体式基礎（２）であって、前記浮体式基礎（２）の最大水平寸法は前記浮体式基礎（２）の最大垂直寸法よりも大きい、浮体式基礎（２）と、
前記浮体式基礎（２）に支持された少なくとも１つのシャフト（３）であって、前記シャフト（３）の頂部（３２）において、装置又は設備（７）を支持することが意図されており、前記浮体式基礎（２）、前記シャフト（３）、及び前記装置又は設備（７）が輸送ユニット（９）を形成する、少なくとも１つのシャフト（３）と、
下方向推進手段（１３）と、
少なくとも３つの保持ケーブル（８）であって、前記保持ケーブル（８）が、張力をかけられ、浮体式構造物の安定性を増加させる下方向の力を前記浮体式基礎（２）に付加するように、前記保持ケーブル（８）の対応する上端部が、前記浮体式基礎（２）に取り付けられている、少なくとも３つの保持ケーブル（８）と
を備えることを特徴とする浮体式構造物であって、
前記下方向推進手段（１３）は、少なくとも１つの質量要素を備え、前記質量要素が、前記保持ケーブル（８）から吊され完全に水中に沈んでいる、すなわち前記浮体式基礎（２）より下方かつ海底より上方に位置しており、前記下方向推進手段（１３）の前記質量要素は、バラスト材（１４）を用いて全部又は一部充填される少なくとも１つの中空な函体を備えており、
上端で前記浮体式基礎（２）に取り付けられ、下端で前記下方向推進手段（１３）の吊り下げられた前記質量要素に取り付けられている前記保持ケーブル（８）が、垂直に対して傾斜するように配置されており、
前記浮体式構造物の動作状態において、前記シャフト（３）が半分浮上し前記浮体式基礎（２）は水中に沈んでいるか、又は、前記シャフト（３）が浮上し前記浮体式基礎（２）は半分水中に沈んでいるかのどちらか一方であり、
前記輸送ユニット（９）は、自己浮揚性及び自立式であり、前記浮体式基礎（２）は、バラスト材（１４）を用いて選択的に充填可能であり、
前記質量要素は、バラスト材を充填していない状態又は少なくとも一部にバラスト材を充填した状態で自己浮揚性であり、
前記浮体式構造物の設置方法は、以下のステップ：
ａ）前記浮体式基礎（２）を陸上又は沿海で製造するステップと、
ｂ）ドライ状態で（複数の）シャフト（３）を製造するステップと、
ｃ）浮揚性であり自立式の前記輸送ユニットを陸上又は沿海で形成し、前記輸送ユニットは、前記浮体式基礎（２）と（複数の）前記シャフト（３）とを備えており、前記（複数の）シャフト（３）と、前記複数のシャフトが支持する前記装置又は設備（７）とを前記浮体式基礎（２）上に配置するステップと、
ｄ）複数の曳航船（２８）を使用して、浮揚性であり自立式の前記輸送ユニット（９）を自己浮揚方式で設置場所まで輸送するステップであって、輸送中において、前記浮体式基礎（２）は半分浮上した状態を維持し、前記（複数の）シャフト（３）は完全に浮上している、前記輸送ユニットを自己浮揚方式で前記設置場所まで輸送するステップと、
を備えることを特徴とし、ステップａ）の後でどのような順序であっても、以下のステップ：
ｅ）前記浮体式基礎（２）に前記保持ケーブル（８）の上端を取り付けるステップと、
ｆ）前記下方向推進手段（１３）に前記保持ケーブル（８）の下端を取り付けるステップと、
を備えることを特徴とし、
本方法は、ステップｄ）の前に、以下のステップ：
ｇ）前記設置場所が位置する水域上に前記浮体式基礎（２）を配置するステップ
を更に備え、
本発明に係る設置方法は、ステップｅ）及びステップｆ）の後に、ステップ：
ｈ）前記下方向推進手段（１３）によって発生させられた下方向の力を前記保持ケーブル（８）によって前記浮体式基礎（２）に付加するステップ
を備えることを特徴とし、
ステップｄ）の後に、ステップ：
ｊ）適用可能ならば、側方位置を維持するための手段（１６）を前記浮体式構造物に取り付けるステップ
を備え、
ステップｈ）の前に、ステップ：
ｎ１）前記下方向推進手段（１３）の少なくとも１つの前記質量要素を陸上又は沿海で製造し、前記質量要素を前記設置場所の前記水域に配置するステップと、
ｎ２）複数の曳航船（２６）を使用して、前記設置場所に自己浮揚方式で前記下方向推進手段（１３）の前記質量要素を輸送するステップと、
ｎ３）前記質量要素が最終的に前記保持ケーブル（８）から吊り下げられるまで、徐々に沈むことで、作業深度まで前記質量要素が水中に沈むように前記下方向推進手段（１３）の前記質量要素にバラスト材を充填するステップと、
を備えることを特徴とする、浮体式構造物の設置方法。
【請求項２】
前記下方向推進手段（１３）の少なくとも１つは、前記輸送ユニット（９）の一部を形成し、前記浮体式基礎（２）及び前記シャフト（３）と共に輸送される少なくとも１つの当接可能な前記質量要素を備え、一度前記設置場所に到着すると、前記質量要素は、前記浮体式構造物の設置状態に要求される重量と位置に到達するまで、バラスト材を充填され前記浮体式基礎（２）から降下させられることを特徴とする、請求項１に記載の設置方法。
【請求項３】
前記設置方法は、ステップｄ）の後に、ステップ：
ｌ）前記浮体式基礎（２）の垂直位置を調整するために前記浮体式基礎（２）にバラスト材を充填するステップ
を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の設置方法。
【請求項４】
ステップｄ）は、２つのステップ：
前記設置場所とは異なる第１の作業領域に輸送する、ステップｈ）より前の第１の輸送ステップと、
前記第１の作業領域から前記設置場所まで輸送する、ステップｈ）より後の第２の輸送ステップと
に分割されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の設置方法。
【請求項５】
（複数の）前記シャフト（３）は、伸縮式であり、基礎セグメント（４）及び頂部セグメント（３２）を含む少なくとも２つのセグメント（４，３２）を備え、
ステップ：
ｉ）前記（複数の）伸縮式シャフト（３）を伸ばすステップ
を更に備えることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖等の水域上の設置位置に適宜設置されるように意図された浮体式構造物、及びこの浮体式構造物の設置方法に関する。
【０００２】
本発明の構造物は、本質的にコンクリートからなる風力タービン用の浮体式下部構造物であってもよい。前記浮体式下部構造物は、設置状態において、半浮上シャフト（semi-emerged shaft）及び水中浮体式基礎（submerged floatation base）か、又は浮上シャフト（emerged shaft）及び半水中浮体式基礎（semi-submerged floatation base）かのいずれか一方を備える。これに関連して、用語「下部構造物（substructure）」は、風力タワーを支持することを意図された風力タワーの部分のことを指し、したがって、タワー自体又はシャフトを包含する。
【０００３】
記載の明確性のために、本明細書は、概して、本発明に係る構造物の海での使用に言及するが、これは、本発明に係る設置位置のための水域に関して本発明を制限するものではない。同様に、記載の明確性のために、本明細書は、具体的には、風力タービン用の浮体式下部構造物を説明するが、これは、本発明の範囲を制限するものではない。
【０００４】
上記したように、本発明は、本質的にコンクリートからなる浮体式下部構造物に特に適用可能であるが、このことは、本明細書又は特許請求の範囲をこのタイプの構造物における主題の適用に制限されるものと理解されるべきではなく、また、本質的にコンクリートからなる下部構造物に制限されると理解されるべきでもない。なぜならば、本発明は、設置状態において水位より上の所定の高さまで主としてコンクリートからなる下部セグメントを備える下部構造物における使用についても、その所定の高さまで主として別の材料（例えば鋼）からなる下部セグメントを備える下部構造物における使用についても、同等に有利であり、また、好ましくはないが、垂直方向全体がコンクリート以外（鋼等）の材料からなる下部構造物にも適用可能であるからである。
【０００５】
したがって、本発明の主な適用分野は、再生可能エネルギ又はグリーンエネルギ（具体的には、風力）産業と組み合わさった大型構造物（特に、コンクリートを用いるもの）の建設業である。
【背景技術】
【０００６】
近年、スペイン、ヨーロッパ及び世界のその他の国において風力が非常に大きな重要性を得てきていることはよく知られている。全ての予測が、世界的に風力発電の持続的な成長を指摘している。最も先進的で最も豊かな国のエネルギ政策は、風力エネルギの存在感を高めることを、その目標に含めている。
【０００７】
この状況の中で、洋上（offshore)風力発電所が出現し始めており、今後数年間でこの技術の使用の大きな成長の期待をますます強くさせる。洋上風力発電所は、当然、その設置位置の水深によっては、明らかにより費用がかかるが、風の質はより良質で、風速はより大きく、乱流は少ないので、生産時間が長くなり、したがって、海面での空気の高密度化に加えて、陸上の風力発電所よりも多くの収益を上げることができるので、高い初期投資コストを補償できる。事実、特に、ドイツ、英本国、北欧三国では、洋上風力発電所を奨励し建造することが今や一般的であり、特定再生可能エネルギ生産量の割り当て量に達するために政府によって設定された戦略的目標と密接に関連しているこの種の発電所の成長予測に即して、多数のそのような発電所が研究されている。据え付け発電所の単位コストを低減するためにより大きな出力とサイズを有するタービンを用いる傾向は、風力タービンの開発においては恒常的なものとなっており、特に洋上風力発電所についてはそうである。殆ど全ての主要な風力タービンの製造会社は、特に厳しい海洋条件に適合した３メガワット以上の高出力モデルを研究するかまたはその開発段階の後期にある。
【０００８】
この電力増大の激化及び特に厳しい海洋条件は、タービンを支えなければならない下部構造物への要求が相当大きくなることを意味しており、それは、大容量、最適な強度、及びコスト競争力のある下部構造に対する新規な概念の開発を必要とする。特に、下部構造が、特定の状況においては望ましい大深度の設置位置で使用される場合には、そうである。これらのサイトのために浮体式ソリューションが提案されてきたが、建造されたものは全てこれまでのところ金属製下部構造を使用している。
【０００９】
既知の浮体式ソリューションの主たる欠点と制限の中には次のものがある。
・下部構造物の設置は、基礎、シャフト及びタービン要素の輸送、取り扱い、及び昇降のための希少でコストのかかる海上手段関連のコストが高くなることを意味する。
・特に潮流領域においては、湿度と塩分の厳しい条件のせいで、鋼は、海洋媒体においての持続期間に限りがある。したがって、メンテナンス要件は高くかつ費用がかかる。これは、疲労荷重に対する金属構造物の高い感受性と相まって、下部構造物の金属部品の使用寿命が限られることを意味する。
・鋼製下部構造は、船舶、氷山、及び一般の漂流物体からの衝撃に対しての感受性が高い。
・鋼のコストの変動（これはコンクリートと比べて相当大きい）から生じる不確実性がある。
・一部の既存のソリューションでは、下部構造物のシャフトの剛性が限られたものであるので、下部構造物のより大きい高さとタービンのサイズに対するキャパシティが制限される。これは、限られた剛性しかない基礎ソリューションについて特に言えることで、洋上での設置では最も一般的な状況である。
・供給が限られる昇降と輸送のための特定の海上手段への多大な依存。
【００１０】
製造材料に関しては、構造コンクリートは水上構造物、特に海洋上構造物に対して最適な材料であることがわかった。実際、金属構造の使用は、航海実務の延長として可動浮体式要素においては優勢であるが、継続的メンテナンスに常に関連しており、コンクリートがそれに代わって有利な代替物であり、それ故全てのタイプの固定海洋構造物（港、ドック、桟橋、突堤、プラットフォーム、灯台等）においてより一般的である。これは、主に、構造コンクリートの耐久性、頑強性、構造強度、海洋腐食に対する低い感受性、実務的にメンテナンスフリーのサービスによる。適切な設計により、疲労感受性も非常に低い。その使用寿命は通常５０年を超える。
【００１１】
さらに、コンクリートは衝撃または衝突の場合の耐久力のお陰で有利であり、例えば、漂流氷によって生じた力または小型船舶からの衝撃に耐えるように設計することができ、また、如何なる必要な修理も簡単に経済的に行えることによっても有利である。
【００１２】
構造コンクリートは、普遍的な建築材料でもあり、原材料及び建設手段は世界中で利用可能であり、適度なコストを有する。
【００１３】
このようなわけで、コンクリートは、洋上下部構造物を建造するために段々と多く使用されるようになった。但し、今日までは、それは一般的には、海底上に基礎を備える下部構造物、したがって深度の浅いまたは複合の造物に対して使用されてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの目的は、浮体式構造物に関し、前記浮体式構造物は、
選択的にバラスト材を充填可能である少なくとも１つの本質的に中空な本体を含む浮体式基礎であって、前記浮体式基礎の最大水平寸法は、前記浮体式基礎の最大垂直寸法よりも大きい浮体式基礎と、
前記浮体式基礎に支持された建造物と、
下方向推進手段と、
少なくとも３つの保持ケーブルであって、前記保持ケーブルが、張られると共に、前記浮体式構造物の安定性を増大させる下方向の力を前記浮体式基礎に付加するように、前記保持ケーブルの対応する上端は、前記浮体式基礎に、好ましくは前記浮体式基の周縁位置に、取り付けられており、前記保持ケーブルの対応する下端は、前記下方向推進手段に取り付けられている、少なくとも３つの保持ケーブルと
を備える。
【００１５】
前記浮体式構造物は、設置状態において、半浮上型建造物及び水中型浮体式基礎か、浮上型建造物及び半水中型浮体式基礎のどちらか一方を備えていてもよい。この点について、浮体式構造物が風力タービンを支持するために使用される特定の場合には、本発明において、浮体式基礎のいずれかの構成部材の最大高さよりも低い高さにおける風力タワーの部分は、前記浮体式基礎の部分を形成しているとみなされる。
【００１６】
前記浮体式構造物は、風力タービン用浮体式下部構造物、具体的には、実質的にコンクリートからなる浮体式下部構造物であってもよく、前記建造物は、基礎セグメントと風力タービン手段を支持する頂部セグメントとを含む少なくとも２つのセグメントを備えるシャフト又はタワーを備えていてもよい。前記シャフトは、好ましくは伸縮式であってもよい。
【００１７】
前記シャフトは、予定された高さに達するまで互いに同軸に配置され、あるいは軸方向に部分的に重なった少なくとも２つの管状セグメントから形成される。そしてこれらのうちの少なくとも１つは、下部構造物の設置状態において上方向にテーパ形状としてもよい。したがって、２つの連続するセグメントの間には対応する水平結合部がある。これらのシャフトセグメントのうち、下部構造物の設置状態において前記浮体式基礎に直接配置されることが意図されているシャフトセグメントを、以下、「基礎セグメント」と称す。そして、この基礎セグメント以外のセグメントを、以下、「重畳セグメント」と称す。また、下部構造物の設置状態においてシャフトの一番上に配置される重畳セグメントを、以下、「頂部セグメント」と称す。
【００１８】
これらのセグメントの各々は一体形成（以下、「一体式セグメント」と称す）であってもよい。代替的には、これらのセグメントの少なくとも１つは、少なくとも２つの弧状セグメントで形成されてもよく、これら弧状セグメントは結合して対応するセグメントの周囲を完成する。したがって、連続する２つの弧状セグメントの間には、対応する垂直方向の結合部がある。
【００１９】
さらに、下部構造物のシャフトの基礎セグメント及び前記下部構造物の浮体式基礎は、連続して接合してもよく、あるいは、単一の部品から形成されてもよいが、これによって発明の範囲から逸脱することはない。
【００２０】
前記浮体式構造物は、従って、風力タービン用の浮体式下部構造物、具体的には、主にコンクリートからなる浮体式下部構造物であってもよく、前記浮体式下部構造物は、設置状態で、半浮上シャフト及び水中浮体式基礎か、浮上シャフト及び半水中浮体式基礎かどちらか一方を備え、風力タービン用前記浮体式下部構造物は、
選択的にバラスト材を充填可能である少なくとも１つの本質的に中空の本体を含む浮体式基礎であって、前記浮体式基礎の最大水平寸法は、前記浮体式基礎の最大垂直寸法よりも大きい浮体式基礎と、
前記浮体式基礎に支持され、少なくとも２つのセグメント、すなわち基礎セグメント及び頂部セグメントを備え、好ましくは伸縮式である、シャフトと、
下方向推進手段と、
少なくとも３つの保持ケーブルであって、前記保持ケーブルが、張られると共に、前記浮体式構造物の安定性を増大させる下方向の力を前記浮体式基礎に付加するように、前記保持ケーブルの対応する上端は、前記浮体式基礎に、好ましくは前記浮体式基の周縁位置に、取り付けられており、前記保持ケーブルの対応する下端は、前記下方向推進手段に取り付けられている、少なくとも３つの保持ケーブルと
を備える。
【００２１】
本発明に係る浮体式構造物は、上端が建造物、好ましくはシャフトと結合され、下端が浮体式基礎に結合された少なくとも１つの支柱を備えていてもよい。これらの支柱の少なくとも１つは、その下端がその上端よりも前記建造物の中心垂直軸から離れるように傾斜している。前記支柱の少なくとも１つは、対応する保持ケーブルの延長部で形成されていてもよく、その場合には浮体式基礎は、保持ケーブルのアライメントに屈曲部を形成することを許容する撓み要素を備え、保持ケーブルの上端が最後に建造物に結合される。
【００２２】
前記浮体式基礎は、本質的に閉じた、封止されかつ中空の、箱形状の、好ましくはコンクリート製の、単一の本体を備えた構造物であってもよいし、あるいは、本質的に閉じた、封止されかつ中空の、箱形状の、少なくとも２つの本体を備え、それらのうちの少なくとも１つは好ましくはコンクリート製であり、前記少なくとも２つの本体は直接に、または格子構造またはバー構造等の構造を介して互いに結合してもよい。各本体は１つ又は複数の内部区画を有していてもよく、前記内部区画は封止又は互いに連通していてもよい。
【００２３】
本発明に係る浮体式構造物は、水上を曳航又は自走によって最終設置位置まで輸送され得る。この目的のために、前記浮体式基礎と、前記建造物の少なくとも一部とが、浮体式であり自立した輸送ユニットを形成してもよい。浮体式構造物が本発明に係る伸縮式シャフトを備えた風力タービン用浮体式下部構造物である場合には、浮体式基礎と、退避状態（つまり、基礎セグメントが浮体式基礎に一体的に結合し、重畳セグメントが互いの中かつ基礎セグメントの中に一時的に収容された状態）の伸縮式シャフトと、前記伸縮式シャフトの頂部セグメントに結合したタービン手段の少なくとも一部とが、浮体式であり自立した輸送ユニットを形成しても。退避状態にある伸縮式シャフトは、輸送ユニットの重心を低く下げることを可能とし、それによりその安定性を向上する。
【００２４】
好ましくは、輸送中、前記浮体式基礎は半水中（semi-submerged）状態に維持され、前記建造物（適用可能であれば退避状態の伸縮式シャフトを含む）は、完全に浮上した状態に維持される。しかし、下部構造物の設置状態においては、浮体式基礎は、好ましくは完全に水中に沈んでおり、前記建造物は部分的に水中に沈んでいる。
【００２５】
前記構造物の設置状態においては、建造物の中心垂直軸は浮体式基礎の中心垂直軸と一致する。
【００２６】
前述の下方向推進手段は、前記浮体式基礎に、下方向の力を付加してもよく、又はバラスト材として働いてもよい。前記下方向推進手段は、保持ケーブルから吊り下げられ、完全に水中の少なくとも１つの質量要素を備えていてもよく、前記質量要素は、浮体式基礎より下方かつ海底より上方に配置されている。この場合、前記保持ケーブルの少なくとも一部は、垂直ではなく、その代わりに、垂直線に対して傾斜している、つまり、保持ケーブルの上端は、保持ケーブルの下端よりも浮体式基礎の中心軸から離間している。好ましくは、質量要素は、本質的に浮体式基礎の中心垂直軸に配置されている。好ましくは、質量要素は、コンクリート函体を備えており、当該コンクリート函体は、本質的に中空である。前記コンクリート函体の内部は、設置状態において、完全に又は部分的にバラスト材で充填されている。前記バラスト材は、液体又は固体材料であってもよい。前記吊下げ式質量要素は、前記バラスト材の体積及び／又は重量を調整するための手段を更に備えている。前記調整手段は、浮体式構造物を、特に風又は波の状況を考慮して適合させるために、前記吊下げ式質量の水中重量を調整することを許容し、この方法で浮体式構造物が位置する深度又は水位を調整する。
【００２７】
前記コンクリート函体が設置位置に曳航され、浮体式基礎に対する最終設置位置に到達するまで前記コンクリート函体を沈めるために前記コンクリート函体がサイトでバラスト材を充填されるように、前記コンクリート函体は、バラスト材が部分的に充填されるか又は充填されていない状態において、自己浮揚性であり自立式である。
【００２８】
好ましくは、前記重量又は前記吊下げ式質量要素のバラスト材は、浮体式基礎の全体の重心が、前記浮体式構造物の浮力中心よりも低い高さに降下するのに十分であり、そのため、浮体式構造物の安定性は改善する。
【００２９】
本発明に係る構造物は、位置を維持するための側方手段を更に備えていてもよく、前記側方手段は、浮体式構造物を海底に係合し、それによって、特に下方向推進手段が海底への取付手段を含んでいないときに、前記浮体式構造物が漂流することを防止する。前記側方位置を維持するための手段は、一端で海底に、他端で、浮体式基礎、吊下げ式質量要素、又は前記建造物に備えられた要素のいずれかのような、浮体式構造物のいずれかの要素に取り付けられている少なくとも１つの係留索具を備えていてもよい。前記係留索具の海底のへの取り付けは、前記係留索具が海底への取り付けを許容する質量要素に取り付けられるように、錨、一点係留索具、駆動又は吸引杭のような技術的に既知の様々なシステム、又は単純に重力によって実行され得る。
【００３０】
前記質量要素の少なくとも１つは、海底への取付手段の質量要素であっても吊下げ式質量要素であっても、浮体式基礎に対して一時的に当接していてもよい。従って、前記当接している質量要素の少なくとも１つは、前記輸送ユニットの一部を形成してもよく、浮体式基礎及び前記建造物と共に輸送されてもよく、その後、構造物の設置状態における質量要素の位置に到達するまで、浮体式基礎から解放され、分離されてもよい。
【００３１】
本発明に係る浮体式構造物は、保持ケーブルを巻回状態またはリールで巻き取られた状態で輸送するために保持ケーブルを一時的に収集する手段を備えることができる。この手段は輸送ユニットの一部及び／又は少なくとも１つの質量要素の一部を形成している。前記質量要素は、保持ケーブルの効率的輸送を可能とし、保持ケーブルの設置中に保持ケーブルを徐々に巻き又は巻きを解くことができ、特に、浮体式構造物の設置状態に達するまで徐々に下降するようにバラスト材料を充填される質量要素を下方向推進手段が備える場合には、それらの質量要素は設置プロセスの効率と単純性を向上する。
【００３２】
さらに、本発明に係る浮体式構造物の浮体式基礎は、浮体式基礎の本体または本体群の周縁から外側へと側方に延びる少なくとも１つの延長アームを備えてもよい。この場合には、前記保持ケーブルの少なくとも１つを、その上端で、対応する延長アーム、好ましくは、対応する延長アームの自由端に取り付けることができる。この場合、前記支柱の少なくとも１つを、その下端で、対応する延長アームに取り付けることができる。また、この場合には、前記支柱の少なくとも１つは、対応する保持ケーブルの延長部で形成されてもよく、その場合には、前記延長アームは、好ましくはその自由端に、保持ケーブルのアライメントに屈曲部を形成することを許容する撓み部材を備え、保持ケーブルの上端が最後に建造物に結合される。また、この場合には、前記位置維持用の側方手段は、一端が海底に取り付けられ、他端が前記延長手段の少なくとも１つに取り付けられてもよい。
【００３３】
本発明に係る浮体式構造物は、浮体式基礎の下に、浮体式基礎によって置き換えられる水の体積を増やし、したがって浮体式基礎にかかる上向きの浮力を増大させる加圧ガス（例えば、加圧空気）を含んだ少なくとも１つのチャンバを備えてもよい。前記加圧ガスチャンバを入れたエンクロージャは、現場の水域に接続されるように、底部が開いている。さらに、加圧ガスチャンバに格納された気体の体積及び／又は圧力を制御及び調整するための手段を備えていてもよく、それによって、特に風又は波の状態を考慮して適合するために、浮体式基礎の上方向の浮力を調整し、この方法によって浮体式構造物が配置されている深度又は高さを調整することを許容する。浮体式基礎及び／又は少なくとも１つの吊下げ式質量要素でのバラスト材の量を変更することで、浮体式構造物の深度を調整することが可能である。
【００３４】
さらに、この場合には、本発明に係る浮体式構造は、浮体式基礎に、波のエネルギを利用するための手段を含むことができる。この手段は、浮体式基礎の底側を通る空気流路に少なくとも１つのウェルズタイプのタービンを含み、前記浮体式基礎の実質的に封止された内部のエンクロージャ及び／又は前記建造物を前記加圧ガスチャンバに連通させる。さらに、本発明に係る浮体式構造物は、少なくとも１つの加圧ガスチャンバに格納された空気の体積及び／又は圧力を調整することにより前記少なくとも１つの加圧ガスチャンバのサイズを制御するためのシステムを備えることができ、これにより前記加圧ガスチャンバ内の共鳴周波数（共振周波数）を入射波における卓越周期範囲に調整することにより、波によって生じる前記加圧ガスチャンバ内の水位の振動とそのエネルギ利用を増加させることが可能となる。
【００３５】
前記ウェルズタイプのタービンは、振動水柱として知られている方法によって波からのエネルギを利用することを可能とする。波は前記加圧ガスチャンバを含むエンクロージャの内部の水膜を上下させ、これによって、浮体式基礎の下のガスチャンバと、浮体式基礎またはシャフトの内部との間の流路内に空気を流れさせる。ウェルズタイプのタービンは前記流路をいずれの方向にも流れる空気流によってエネルギを生じさせることができる。
【００３６】
ウェルズタイプのタービンは好ましいタイプではあるが、本発明の範囲を逸脱することなく、流動流体からのエネルギを利用するために当該技術分野で知られている他のタイプを使用してもよい。
【００３７】
本発明の別の目的は、上述の浮体式構造物の設置方法に関する。
【００３８】
本発明に係る設置方法は、技術的に実現可能な順番で、以下のステップ：
Ａ）浮体式基礎を陸上又は沿海で製造するステップと、
Ｂ）前記建造物を乾式製造するステップと、
Ｃ）輸送ユニットを陸上又は沿海で形成するステップと、
Ｄ）曳航船を使用して、輸送ユニットをサイトまで自己浮動式に輸送するステップと、
Ｅ）保持ケーブルの一端を浮体式基礎に取り付け、保持ケーブルの他端を下方向推進手段に取り付けるステップと、
Ｆ）適用可能であれば、側方位置を維持するための手段を前記構造物に取り付けるステップと
を備える。
【００３９】
浮体式構造物が伸縮式タワーを備える風力タービン用浮体式下部構造物であるならば、本発明に係る設置方法は、技術的に実現可能な順番で、以下のステップ：
Ａ）陸上又は沿海で浮体式基礎を製造するステップと、
Ｂ）少なくとも１つの基礎セグメントと１つの頂部セグメントとを含む伸縮式シャフトを乾式製造するステップと、
Ｃ）以下のサブステップ：
Ｃ１）退避状態の伸縮式シャフトを浮体式基礎に取り付けるステップと、
Ｃ２）風力タービン手段の少なくとも一部を前記頂部セグメントに取り付けるステップと、
Ｃ３）延長アームを、適用可能であれば、浮体式基礎に取り付けるステップと、
Ｃ４）支柱を、適用可能であれば、浮体式基礎に取り付けるステップと、
Ｃ５）波力エネルギ利用手段を、適用可能であれば、浮体式基礎に取り付けるステップと
を備え、陸上又は沿海で輸送ユニットを形成するステップと、
Ｄ）曳航船を使用するか自己推進力のいずれかによって、輸送ユニットをサイトまで浮動式に輸送するステップと、
Ｅ）保持ケーブルの一端を浮体式基礎に取り付け、保持ケーブルの他端を下方向推進手段に取り付けるステップと、
Ｆ）下部構造物に、適用可能であれば、側方位置を維持するための手段を取り付けるステップと、
Ｇ）伸縮式シャフトを伸長するステップと
を備える。
【００４０】
前記風力タービン手段（ステップＣ２）は、自己浮揚方式で輸送するステップＤ）及び伸縮式シャフトを延ばすステップＧ）の前に取り付けるのが好ましいが、本発明の範囲から逸脱することなく、それとは異なるタイミングで取り付けてもよい。
【００４１】
本発明に係る設置方法は、ステップＤ）の前に、以下のステップ：
Ｈ）サイトで前記浮体式基礎を水域上に配置するステップ
を更に備える。
【００４２】
本発明に係る設置方法は、ステップＤ）の後に、以下ステップ：
Ｉ）設置状態に望ましい深度まで浮体式基礎を沈めるために浮体式基礎にバラスト材を充填するステップ
を更に備えてもよい。
【００４３】
本発明に係る設置方法は、ステップＣ）の後に、以下のステップ：
Ｊ１）浮き安定器を浮体式構造物に一時的に取り付けるステップ
を更に備えてもよく、この場合、本発明に係る設置方法は、ステップＪ１）の後に、以下のステップ：
Ｊ２）浮き安定器を浮体式構造物から取り外すステップ
を更に備えていてもよい。
【００４４】
前記浮き安定化手段は、フロータ、バージ等のような、技術的に知られているいかなる手段をも含み得る。前記浮き安定化手段は、取り付けケーブル、発射ケーブル、滑動又は案内要素等のような、技術的に知られた様々なシステムによって、浮体式基礎及び／又はシャフトに連結されてもよい。
【００４５】
本発明に係る設置方法は、ステップＥ）の後に、以下のステップ：
Ｋ１）下方向推進手段を備える少なくとも１つのコンクリート函体を陸上又は沿海で製造し、サイトの水域にコンクリート函体を配置するステップと、
Ｋ２）曳航船を使用して、サイトまで前記コンクリート函体を浮動式に輸送するステップと、
Ｋ３）前記コンクリート函体の総重量が増加し、前記コンクリート函体が作業深度まで水中に沈むように、前記コンクリート函体にバラスト材料を充填するステップと
を更に備えてもよい。
【００４６】
本発明に係る設置方法は、ステップＥ）の前に、以下のステップ：
Ｍ）浮体式基礎上に保持ケーブル用の牽引手段を配置するステップ
を更に備えていてもよく、本発明に係る設置方法は、セクションＥ）において、浮体式基礎と下方向推進手段との間の距離を調整するために保持ケーブル用の牽引手段を作動させることを更に備えていてもよい。
【００４７】
本発明に係る設置方法の前記ステップのうちの少なくとも１つのステップにおいて、１つ又は複数の曳航船が浮体式下部構造物の表面位置を制御するために使用されてもよい。
【００４８】
選択的に、本発明に係る設置方法のステップＧ）は、２つ又は複数のステップに分割されてもよく、それらのステップは、本方法の他のステップの間に挿入されるか又は本方法の他のステップと同時に実行される。例えば、ステップＤ）の後かつステップＩ）の前に１つ又は複数のステップを含んでいてもよく、ステップＩ）の後に複数のステップを含んでいてもよい。
【００４９】
同様に、本発明に係る設置方法のステップＤ）は、
ステップＥ）の前に、サイトとは異なる作業エリアへの推進手段を伴わない輸送段階と、
ステップＥ）の後に、前記作業エリアからサイトへの推進手段を伴う輸送段階と
を含む２つ又は複数のステップに、好ましくは、分割される。
【００５０】
前記したように、前記のステップの順番は、技術的に実現可能ないかなる順番であってもよく、本発明の範囲を逸脱しない。保持ケーブルの全ての連結を入港中に又は沿海で確立するために、例えば、ステップＤは、ステップＥ）の後に実行されてもよい。
【００５１】
最後に、ステップＣ２）が風力タービン手段の一部のみを頂部セグメントの設置を含むならば、この設置方法はステップＤ）の後に、
Ｎ）頂部セグメント上で風力タービン手段全体を組み立てるステップ
をさらに備える。
【００５２】
注目しなければならないことは、大容量タービンのための支持下部構造に対する解決手段を提供するように設計された特別なタイプの下部構造物を用いることにより、本発明は、再動力供給可能な下部構造物の提供を可能とするものであるということである。すなわち、それは、同一の下部構造物を用いての再動力供給（元のタービンをより大きなパワーと、効率性と、収益性とを有する新しいタービンに交換）を可能とする、大容量・高適合性を持つように独創的に設計された構造物である。
【００５３】
上述の本発明に係る設置方法は可逆であることにも注意されなければならない。すなわち、実行されたステップ群は、前記構造物を完全に取り外し、又は、入港中にその構造物上で任意のタイプの作業を行った後その構造物を再設置すべく、前記構造を解体するために逆の順番に実行可能である。さらに、浮体式構造物が風力タービ用の浮体式下部構造物である場合には、伸縮式シャフトはその下部構造物の使用寿命中の如何なるときでも、たとえばメンテナンス動作又は再動力供給のために、退避状態に戻るように構成されてもよい。
【００５４】
したがって、本発明が提供する浮体式構造物及びその設置方法は、大深度にとって有利であり、特に、本質的にコンクリートからなる構造物に適用可能であり、構造要素の輸送、取り扱い及び昇降のための大型海上手段に殆どまたは全く依存せず、したがって前記手段に付随する費用は小さいか皆無であることを示している。
【００５５】
本発明に係る浮体式基礎は、海底上に静止している重力基礎ソリューションの基礎ブロックに類似していると考えられ得る。しかしながら、本発明に係る浮体式基礎は、バラスト材を充填しなければ、より複雑でない設計とすることが可能である。なぜならば、バラスト材充填目的の弁の搭載を防止できるからである。バラスト材が充填される場合でさえも、浮体式基礎の壁にかかる内圧と外圧との差は、海底までバラスト材を充填された場合に耐えなければならない圧力差よりも小さい。さらに、安定性に関する重力基礎の効果は、それらの重量に密接に関連しており、これは、通常は、海底への大きな力の伝達に耐えることが可能であるべき大量のバラスト充填された大容積を用いることにより解決されているから、本発明に係る浮体式基礎は、より小さい構造しか必要としない。これらの特徴はコストを比較的低く押さえることを可能とする。
【００５６】
つまり、本発明は、大深度に対して有利であり、かつ、設置及びメンテナンスにおいて、そして風力タービン用の浮体式下部構造の場合には再動力供給において、比較的単純で、効率的で、安全かつ経済的である浮体式構造及び洋上でのその設置方法を提供する。
【００５７】
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して行う以下の実施形態の非制限的説明を考慮すると明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】風力タービン手段を備えた退避状態のシャフトを備えた輸送ユニットの部分断面を伴う模式的な平面図。
【図２】単一の吊下げ式質量体及び浮体式下部構造物の位置を維持するための側方手段としての複数のチェーンを有する安定化手段と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物の部分断面を伴う模式的な平面図。
【図３】単一の吊下げ式質量体及び浮体式下部構造物の位置を維持するための側方手段としてのケーブル−杭アセンブリを有する安定化手段と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物の部分断面を伴う模式的な平面図。
【図４】単一の吊下げ式質量体及び浮体式下部構造物の位置を維持するための側方手段としての複数のチェーンを有する安定化手段と、延長アーム及び支柱と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物の部分断面を伴う模式的な平面図。
【図５】単一の吊下げ式質量体と浮体式下部構造物の位置を維持するための側方手段としてのケーブル−杭アセンブリとを有する安定化手段と、延長アーム及び支柱と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物の部分断面を伴う模式的な平面図。
【図６】単一の吊下げ式質量体と浮体式下部構造物の位置を維持するための側方手段とを有する安定化手段と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物用の設置方法における対応する段階の部分断面を伴う３つの模式的な平面図。
【図７】単一の吊下げ式質量体を有する安定化手段と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物用の設置方法における対応する段階の部分断面を伴う６つの模式的な平面図。
【図８】単一の吊下げ式質量体と複数の本体を備える浮体式基礎とを有する安定化手段と、非伸縮式シャフトと、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物の模式的な斜視図。
【図９】単一の吊下げ式質量体を有する安定化手段と、複数の本体及び支柱を備えるその他の浮体式基礎と、風力タービン手段とを備える浮体式下部構造物の模式的な斜視図。
【図１０】浮体式下部構造物の部分（具体的には、加圧ガスチャンバと、ウェルズタイプタービンと、延長アームとを含む浮体式基礎）の模式図。
【図１１】単一の吊下げ式質量体と、３つのシャフトを支持する単一の本体を備える浮体式基礎とを有する安定化手段と、３つのシャフト上の矩形六面体プラットフォームとを備える浮体式構造物の模式的な斜視図。
【図１２】流体減衰手段と協働する吊下げ式質量要素の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
添付図面を参照すると、すべての図面は、本発明に係る設置状態の浮体式構造物を示しており、浮体式構造物は、浮体式基礎２と、浮体式基礎２に支持された建造物と、下方向推進手段と、少なくとも３つの保持ケーブル８とを備えている。浮体式基礎２は、本質的に中空のエンクロージャ２５を備える少なくとも１つの本体を含み、浮体式基礎２の最大水平寸法は、浮体式基礎２の最大垂直寸法よりも大きい。前記保持ケーブル８の対応する上端は、前記浮体式基礎２に接合し、対応する下端は、前記下方向推進手段に接合している。更に、図８及び図１１を除くすべての図において、前記浮体式構造物の一部を形成する前記建造物は、伸縮式シャフト３を備えている。伸縮式シャフト３において、図示された風力タービン手段７は、浮体式構造物の用途に応じて選択的な及び／又は他の付属品と相互転換可能である付属品であり、本発明の実施形態を説明するための例としてのみ示されている。図８において、シャフトは伸縮式ではない。図１１において、前記浮体式構造物の一部を形成する前記建造物は、浮体式基礎２に直接支持されている３つのシャフト３６と、当該３つのシャフト３６に支持され、矩形の六面体プラットフォームによって表されている変電設備４１とを備えている。前記シャフトは、１つ又は複数のセグメントを有していてもよい。図示されたシャフト３６は、伸縮式ではないが、伸縮式シャフトはアセンブリの重心を一時的に下げるために使用されてもよい。いずれにせよ、浮体式基礎２は、浮体式基礎２自体と、対応する前記建造物とを備えるアセンブリの安定した自己浮揚性（self-buoyancy）を保証するために十分なほど大きい。図１，図６及び図７の場合において、浮体式基礎２は、浮体式基礎２自体と、退避状態の伸縮式シャフト３と、前記シャフトの頂部に配置された風力タービン手段７の少なくとも一部とを備えるアセンブリの安定的な自己浮揚性を保証することを許容する寸法を有する。
【００６０】
しかしながら、図１が、浮体式構造物１の設置方法の設置状態より前の段階を示しているため、図１は、浮体式下部構造物を示しているが、前記下方向推進手段及び前記保持ケーブル８は、本発明に係る完全な浮体式構造物１を形成するために取り付けられていない。
【００６１】
具体的には、図１は、本発明に係る設置方法の一実施形態の輸送段階における輸送ユニット９を示しており、自己浮揚性及び自立式の輸送ユニット９は、浮体式基礎２と、前記浮体式基礎２によって支持された折り畳まれた状態の伸縮式シャフト３と、前記伸縮式シャフト３の頂部セグメント３２に接合された風力タービン手段７とによって形成されており、曳航船２８によって曳航されている。図１に示された輸送段階において、前記下方向推進手段及び保持ケーブル８は、前記輸送ユニット９と分離して輸送され、その後輸送ユニット９に取り付けられる。
【００６２】
図２から５を参照すると、各図は、本発明に係る浮体式下部構造物１の異なる実施形態を示している。
【００６３】
図２は、伸長した伸縮式シャフト３によって支持された風力タービン手段７を示しており、伸縮式シャフト３は、３つの管状セグメント、すなわち、基礎セグメント４及び２つの重畳セグメント５，３２から形成されている。この場合、下方の２つのセグメントは、コンクリート製であり、頂部セグメント３２は、金属製である。次に、伸縮式シャフト３は、基礎セグメント４によって浮体式基礎２に静止している。この実施形態では、シャフトは半分浮上しており、浮体式基礎２は水中に沈んでおり、風力タービン用の浮体式下部構造物１の一部を共に形成している。前記浮体式基礎２の周縁領域から、３つの保持ケーブル８（図示の視界に起因して２つのみが視認可能である）が出現する。これらの保持ケーブル８は、浮体式基礎２に接合されている端部と反対の端部において、下方向推進手段に取り付けられている。下方向推進手段は、コンクリート製の中空の函体１３の形状である吊下げ式質量要素から構成され、すべてのケーブルに共通である。共通函体１３の内部は、浮体式基礎２が運用深度にあるように、バラスト材で完全に充填されている。前記ケーブルは、各ケーブルの上部が、同一のケーブルの下部よりも中心垂直軸１０から離れているように、垂直に展開している。本実施形態において、浮体式基礎２は、異なるようにバラスト材を充填され得る種々の区画を有しており、それにより、波、海流等のような外部作用を、少なくとも部分的に中和するバラスト材の不均一な分布を発生させることを許容する。具体的には、平均的な風力によって引き起こされた傾きを中和する、様々な区画の異なるバラスト材の充填が、重要である。バラスト材１４は、液体材料、固体材料、又はそれら２つの混合物であってもよい。
【００６４】
本実施形態において、浮体式構造物１は、位置を維持するための側方手段１６を更に備え、側方手段１６によって浮体式下部構造物１は海底に取り付けられる。位置を維持するための前記側方手段１６は、３つの係留索具を備えており、各係留索具は、前記浮体式基礎２の周縁領域から出発し、海底に到達し静止するまで、浮体式基礎２から離れて垂れ下がる。本実施形態では、それらの係留索具のそれぞれは、長く太いチェーンによって形成されており、複数のチェーンのアセンブリ、又は係留索具は、浮体式下部構造物１の側方の運動を防止するか少なくとも制限する。代替的には、前記係留索具は、金属又はファイバケーブルから構成されてもよく、そうでなければ、先行技術において知られている他のタイプから構成されてもよく、それによって本発明の範囲から逸脱することはない。
【００６５】
吊下げ式質量要素の重量は、保持ケーブルを張られた状態で維持する。この緊張状態と、実質的に三角形の配置とによって、質量要素が、浮体式基礎を実質的に伴って動くことを許容し、安定化効果を改善する。
【００６６】
本実施形態では、前記保持ケーブルは、前記保持ケーブルの軸が前記吊下げ式質量要素の重心を概ね通過するように設計されており、それによって、力の中心が前記ケーブルのアライメントの近傍に位置しているとき、アセンブリの挙動を改善する。更に、この実施形態において、前記保持ケーブルは、動作中に前記浮体式構造物が経験するだろう制限された傾斜が、保持ケーブルを垂直にしないように、１度より大きく十分な傾斜を採用しており、これは、前記保持ケーブルが張力を失う弛み現象を防止するのに適している。
【００６７】
図３は、２つの管状セグメントから形成された伸長した伸縮式シャフト３によって支持された風力タービン手段７を表しており、前記２つの管状セグメントは、この場合コンクリート製である基礎セグメント４と、この場合金属製である頂部セグメントである。次に、伸縮式シャフト３は、基礎セグメント４によって、浮体式基礎２に静止している。この実施形態において、前記シャフトは浮上し、浮体式基礎２は水中に半分沈んでおり、風力タービン用の浮体式下部構造物１の一部を共に形成する。浮体式基礎２の周縁領域から３つの保持ケーブル８（図示した視野に起因して２つのみが視認可能である）が出現している。これらの保持ケーブル８は、浮体式基礎２に接合されている端部と反対の端部において、吊下げ式質量要素に取り付けられており、前記吊下げ式質量要素は、コンクリート製の中空の函体１３の形状であり、すべてのケーブルに共通である。共通函体１３は、浮体式基礎２が運用深度にあるように、液体材料及び気体材料を含む複数のバラスト材の特殊な混合物によって充填されている。前記ケーブルは、各ケーブルの上端が同一のケーブルの下端よりも前記シャフトの中央垂直軸１０から離れるように、垂直に対して所定の角度で展開している。この実施形態において浮体式基礎２は、バラスト材で充填されていない。
【００６８】
本実施形態において、浮体式下部構造物１は、位置を維持するための側方手段１６を更に備え、側方手段１６によって浮体式下部構造物１は海底に取り付けられる。側方位置を維持するための前記手段１６は、海底に係留された杭と、一端で共通函体１３に、他端で前記杭に取り付けられた単一の係留索具とを更に備える。浮体式基礎２が運用深度に配置されるように、及び位置を維持するための側方手段１６が、浮体式下部構造物１の深度を決定するために、下方向推進手段を提供するように意図及び設計されないように、前述したように、共通函体１３は、バラスト材の特殊な混合物によって完全に満たされている。その代わりに、側方手段は、波や海流等の様な外的作用によって浮体式下部構造物１に付加された力によって引き起こされた張力に抵抗するのみである。いずれにしても、側方位置を維持するための手段は、安定性に寄与する特定の下方向への力を、下方向推進手段によって付加された力と共に働かせることができ、それによって本発明の範囲を逸脱することはない。
【００６９】
図４は、３つの管状セグメント、すなわち、基礎セグメント４と２つの重畳セグメント５，３２から形成された伸長した伸縮式シャフト３によって支持されている風力タービン手段７を示している。同様に、伸縮式シャフト３は、その基礎セグメント４によって浮体式基礎２に静止している。本実施形態では、前記シャフトは半分浮上しており、浮体式基礎２は水中に沈んでおり、共に風力タービン用の浮体式下部構造物１を形成している。前記浮体式基礎２の周縁領域から３つの保持ケーブル８（図示の視野に起因して２つのみが視認可能である）が出現している。具体的には、本実施形態において、浮体式基礎２は、浮体式基礎２から側方外側に延出する３つの延長アーム１９を備えており、前記延長アーム１９のそれぞれから対応するケーブルが出発する。これらの保持ケーブル８は、浮体式基礎２に接合されている端部とは反対側の端部において、吊下げ式質量要素に取り付けられている。前記吊下げ式質量要素は、コンクリート製の中空の函体１３の形状であり、すべてのケーブルに共通である。共通函体１３の内部は、浮体式基礎２が運用深度にあるように、バラスト材の特殊な混合物によって完全に満たされている。前記ケーブルは、各ケーブルの上端が同一のケーブルの下端よりもシャフトの中央垂直軸から離間するように、垂直に対してある角度で展開している、本実施形態において、浮体式基礎２は、バラスト材で充填されていない。
【００７０】
本実施形態では、浮体式下部構造物１は、位置を維持するための側方手段１６を更に備えており、側方手段１６によって浮体式下部構造物１は海底に取り付けられる。位置を維持するための側方手段１６は、３つの係留索具（図示した視野によって２つのみが視認可能である）を備えており、各係留索具は、対応する延長アーム１９から出発し、海底で静止するまで浮体式基礎２から離れながら垂れ下がる。本実施形態において、３つの係留索具のそれぞれは、長く太いチェーンから形成されており、複数のチェーンのアセンブリは、その重さに起因して、浮体式下部構造物１の側方の運動を防止するか少なくとも制限する。
【００７１】
更に、浮体式下部構造物１は、３つの支柱２０を含み、３つの支柱２０のそれぞれは、対応する延長アーム１９において出発し、他端で浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上部に接合する。実際、本実施形態では、３つのストランドを備え、３つのストランドのそれぞれは、一端で共通函体１３に、他端で浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上部に取り付けられる。前記ストランドのそれぞれは、各ストランドが延長アーム１９から共通函体１３まで到達する底部セグメントと、延長アーム１９から浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上端まで延在している上部セグメントとに分割されるように、それぞれの延長アーム１９の自由端に配置された撓み要素２１を通過する。その後、前記下方セグメントのそれぞれは、前記保持ケーブルのそれぞれを形成し、上部セグメントのそれぞれは前記支柱２０のそれぞれを形成する。本実施形態における前記撓み要素２１は、ケーブルが撓むことを許容する曲面を有するプラスチック要素であり、適切な曲げ半径を有する。
【００７２】
図５は、４つのセグメント、すなわち、基礎セグメント４と３つの重畳セグメントから形成される伸長した伸縮式シャフト３によって支持されている風力タービン手段７を示している。次に、伸縮式シャフト３は、その基礎セグメント４によって浮体式基礎２に静止している。前記浮体式基礎２の周縁領域から、３つの保持ケーブル８が出現している。具体的には、本実施形態では、浮体式基礎２は、浮体式基礎２の外側に側方に延伸し空間配置を形成する３つの延長アーム１９を備えており、各延長アーム１９から対応するケーブルが出発している。これらの保持ケーブル８は、すべてのケーブルに共通して、浮体式基礎２に接合されている端部と反対の端部において、吊下げ式質量要素に取り付けられている。前記吊下げ式質量要素は、コンクリート製の中空の函体１３の形状であり、すべてのケーブルに共通である。一般的な函体１３の内部は、浮体式基礎２が運用深度にあるように、バラスト材で完全に満たされている。前記ケーブルは、各ケーブルの上部が、同一のケーブルの下部よりも中心垂直軸１０から離れているように、垂直に展開している。
【００７３】
本実施形態では、浮体式構造物１は、位置を維持するための側方手段１６を更に備え、それにより浮体式下部構造物１を海底に取り付ける。側方位置を維持するための前記手段１６は、海底に係留された杭と、一端で共通函体１３に、他端で前記杭に取り付けられた単一の係留索具とを更に備える。前述したように、共通函体１３の内部は、浮体式基礎２が運用深度に配置されるように、及び位置を維持するための側方手段１６が、浮体式下部構造物１の深度を決定するために、下方向推進手段を提供するように意図又は設計されないように、バラスト材１４によって完全に充填されている。その代わりに、側方手段１６は、波や海流等といった外的要因によって浮体式下部構造物１に付加された力によって引き起こされた張力に抵抗するのみである。
【００７４】
更に、浮体式下部構造物１は、３つの支柱２０を含み、３つの支柱２０のそれぞれは、対応する延長アーム１９において出発し、他端で浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上部に接合される。好ましくは、支柱２０は、事前に導入されている、すなわち、各支柱２０の一端は、輸送ステップの前に前記浮体式基礎又は浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上端のいずれかに取り付けられ、その一方で、支柱２０の残りは、折りたたまれて浮体式下部構造物に取り付けられている。輸送ステップの後、各支柱２０は、反対側において、浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上端又は浮体式基礎のいずれかに延在し取り付けられる。
【００７５】
次に、図６及び図７を参照する。図６及び図７は、本発明に係る導入方法の３つの対応する実施形態を模式的に示す。
【００７６】
具体的に図６を参照すると、図６（ａ）は、輸送ステップにおける輸送ユニット９を示している。輸送ステップにおいて、自己浮揚性及び自立式の輸送ユニット９は、浮体式基礎２、前記浮体式基礎２によって支持された退避状態の伸縮自在のシャフト３、及び前記伸縮式シャフト３の頂部セグメント３２に接合された風力タービン手段７により形成されており、曳航船２８によって牽引されている。前記浮体式基礎の周縁領域から、３つの保持ケーブル８（図示の視野によって２つのみが視認可能である）が出現する。それらの保持ケーブル８は、浮体式基礎２に接合された端部とは反対の端部において、海底から所定の距離離れて吊り下げられることが意図された質量要素に取り付けられており、それによって、前記質量要素は、すべてのケーブルに対して共通の中空コンクリート函体１３の形状で、下方向推進手段として働く。コンクリート函体１３の形状は、浮体式基礎２の中央底部凹部と同一の形状である必要がある。輸送ステップにおいて、前記共通函体１３は、従って、浮体式基礎２に当接しており、前記凹部に収容されており、前記基礎と共に輸送される。共通函体１３が中空で空であるとき、共通函体１３は、水に浮くため、共通函体１３は、輸送ステップにおいて、浮体式基礎２への当接が維持されており、従って浮体式基礎２によって運ばれる。
【００７７】
実際、図６（ａ）に示す輸送ステップが一度終了し、図６（ｂ）に示す平衡状態に到達する前に、共通函体１３は、前記ケーブルが十分に伸長するまで、第１バラスト材１４によって部分的に充填させられる。
【００７８】
図６（ｂ）は、十分に伸長しており、本質的に無負荷状態のケーブルと、浮力点に対応する海底からの所定距離に吊り下げられた共通函体１３と、水面に本質的に浮いている浮体式基礎２とを備える、前記平衡状態における輸送ユニット９を示す。
【００７９】
図６（ｃ）に示す設置状態の前に、位置を維持するための側方手段１６は、浮体式下部構造物１に取り付けられ、側方手段１６によって、浮体式下部構造物１は、海底に係留される。位置を維持するための側方手段１６は、２つの係留索具を備えており、係留索具のそれぞれは、前記共通函体１３の周縁領域から始まり、海底に静止するまで、共通函体１３から離れながら垂れ下がる。本実施形態において、これらの係留索具のそれぞれは、海底において杭に取り付けられる長く太いチェーンによって形成されており、複数のチェーンのアセンブリは、浮体式下部構造物１の側方の運動を防止するか少なくとも制限する。代替的には、位置を維持するための前記手段１６は、吊下げ式質量要素にバラスト材を充填する前に浮体式下部構造物１に連結されてもよく、そうでなければ、浮体式基礎２のような浮体式下部構造物１の異なる部分に連結されても良い。
【００８０】
共通函体１３は、その後、浮体式基礎２が運用深度まで降下するように、第２バラスト材１４を使用して十分にバラスト材を充填され、それによって浮体式基礎２の中央底部凹部に捕集された空気を圧縮する。
【００８１】
図６（ｃ）は、設置状態での本発明に係る浮体式下部構造物１を示し、前記設置状態では、ケーブルは十分に伸長すると共に張力が負荷されており、共通函体１３は、浮体式基礎２が運用深度にあるように十分にバラスト材を充填されており、浮体式基礎２の中央底部凹部は、浮体式基礎２にかかる浮力を増加させることができる圧縮空気チャンバ２２を含む。前記チャンバに含まれる空気を調整することによって、浮力を調整し、従って浮体式下部構造物１の深度を調整することを許容する。この実施形態は、波によって引き起こされる前記チャンバ２２の水深の変動が発電のために使用され得るように、ウェルズタイプタービン２３を、前記圧縮空気チャンバ２２とシャフトの内部エンクロージャとの間の空気流路に組み込む。
【００８２】
この場合、浮体式下部構造物１のシャフトは、浮上し、浮体式基礎２は、水中に半分沈んでいる。
【００８３】
具体的に図７を参照すると、図７（ａ）は、浮体式基礎２のドライドック構造物を示している。図７（ｂ）は、輸送ステップにおける輸送ユニット９を示しており、輸送ステップでは、輸送ユニット９は、自己浮揚性及び自立式であり、浮体式基礎２、前記浮体式基礎２によって支持されている退避状態の伸縮式シャフト、及び前記伸縮式シャフト３の頂部セグメント３２に接続されている風力タービン手段７から形成されている。同一の図７（ｂ）は、コンクリート函体１３の形状であり自己浮揚性及び自立式である質量要素の、同時又はそうではない、独立した輸送を示しており、前記質量要素は、サイトに向けて曳航されている。前記函体１３は、保持ケーブル用の仮収集手段３０が予め取り付けられた保持ケーブル８を有している。前記函体１３は、安定的な自己浮揚性を損なうことなく、最終的な洋上サイトにおいて供給されるべきバラスト材の量を減らすように、輸送の初期から、部分的にバラスト材を充填されている。
【００８４】
選択的には、輸送ユニット９及びコンクリート函体１３の形状である質量要素は、共に、及び／又は保持ケーブル８の少なくとも一部の２つの端部の既に確立されている連結を伴って搬送される。
【００８５】
図７（ｃ）は、設置プロセスの次のステップを示しており、当該ステップにおいて、質量要素上に輸送された保持ケーブル８は、全部又は一部において、様々な長さに延在し、浮体式基礎２の周縁点に連結されている。
【００８６】
図７（ｄ）は、コンクリート函体１３のバラスト材を充填するプロセスを示しており、最終的に保持ケーブル８から吊下げられるまで、段階的な降下に通じる。函体１３及び函体１３を保持する保持ケーブル８の重量は、浮体式基礎２に対する最終位置へ、函体１３自身を向かわせる。この場合、前記最終位置は、シャフト及び浮体式基礎２の中央垂直軸１０と一致する。しかしながら、当該プロセスは、１つ又は複数の曳航船２８によって、促進され得る。
【００８７】
一度函体１３が、傾いた保持ケーブル８によって浮体式基礎２から吊り下げられると、前記構造物は、非常に安定し、図７（ｅ）に示すように、伸縮式シャフト３は、風力タービン手段７と共に上昇する。最終的に、図７（ｆ）は、完全にバラスト材を充填された函体１３を伴う浮体式下部構造物１の設置状態と側方位置を維持するための手段１６の協働を示す。この場合、浮体式基礎２は、前記構造物の深度を調整するために部分的にバラスト材が充填されている。バラスト材１４は、好ましくは、液体であり、体積を調整可能であり、具体的には風及び波といった環境に応じてアセンブリの深度を要求されるように調整することを許容する。
【００８８】
図６及び７の本発明に係る実施形態において、前記質量要素は、当接するか又は独立に輸送されており、浮体式基礎２にバラスト材を充填するプロセスの間、仮に浮体式基礎２が完全に水中に沈んでいるときでさえも、保持ケーブル８によって、所望の安定性を提供する。このため、設置プロセスは、浮き安定化手段２７を使用する必要なしに、実行され得る。
【００８９】
図８及び図９は、本発明に係る風力タービン用の浮体式下部構造物１の対応する実施形態を示し、浮体式基礎２は、多数の中空な本体で形成されている。具体的には、図８は、本発明に係る風力タービン用の浮体式下部構造物１の一実施形態を示しており、浮体式基礎２は、１つの主要な中空な本体と、２つの追加的な中空な本体から形成されており、すべての中空な本体は、格子タイプ構造により互いに接続されている。図９は、本発明に係る風力タービン用の浮体式下部構造物１の一実施形態を示しており、浮体式基礎２は、１つの主要な中空な本体と３つの追加的な中空な本体から形成されており、追加的な中空な本体のそれぞれは、主要な中空な本体に棒タイプ構造によって接続されており、この場合、バー型フレームは、角柱状中空な本体によって形成されている。
【００９０】
図８の実施形態において、主要な中空な本体は、円盤形状であり、当該中空な本体上で非伸縮式管状シャフト４０を支持しており、非伸縮式管状シャフト４０は、同様に風力タービン手段７を支持している。追加的な中空な本体は、主要な中空な本体と三角形の空間配置を形成するように配置されている。本実施形態において、保持ケーブル８のそれぞれは、異なる中空な本体から出発し、下方向推進手段として動作する質量要素において出会う。更に、保持ケーブル８は、前記質量要素が、シャフトの中央垂直軸１０に対して動かされ、３つの本体を備える浮体式基礎の前記シャフトの中央垂直軸１０に対して動かされた中央垂直軸１１に実質的に一致するように、すべて同一の長さを有している。
【００９１】
次に、図９の実施形態において、主要な中空な本体は円盤形状であり、浮体式下部構造物１の前記シャフトを支持しており、追加の中空な本体は、前記主要な中空な本体の周囲に、互いに等距離かつ前記主要な中空な本体に等距離な位置に配置されている。この実施形態において、保持ケーブル８は、異なる中空な本体のそれぞれから出発し、下方向推進手段として動作する質量要素において出会う。更に、保持ケーブル８は、前記質量手段が、シャフトの中央垂直軸１０において実質的に動かされ、浮体式基礎２の中央垂直軸１１と実質的に一致するように、すべて同一の長さを有している。
【００９２】
この実施形態の浮体式下部構造物１は、３つの支柱２０を更に備え、支柱２０のそれぞれは、追加の中空な本体のそれぞれから生じ、浮体式下部構造物１のシャフトの基礎セグメント４の上部に接合される。好ましくは、本発明に係る浮体式構造物の支柱２０の下端は、保持ケーブル８の１つの上端の浮体式基礎２への結合点に近い位置又は整列する位置において、浮体式構造物の浮体式基礎２に接合している。
【００９３】
本実施形態において、伸縮式シャフト３のセグメントは、組み立て式の半分のセグメントによって形成され、当該半分のセグメントは、垂直継手３８に接合し、シャフトのほぼ円筒状のセグメントを形成する。同様に、前記円筒状のセグメント間において、水平継手３７がシャフトに沿って形成される。
【００９４】
半分のセグメントによって形成されたタワーセグメントは、本発明において説明したような伸縮式タワーを使用した他の洋上下部構造物に適用可能な中間ステップにおいて、完全なセグメントを形成するためにドライドック及び／又は港において事前に組み立てられ、その後、前記完全なセグメントは、浮体式基礎２に取り付けられる。
【００９５】
最後に、図１０は、本発明に係る浮体式下部構造物１の実施形態の詳細な図を示しており、具体的には、加圧ガスチャンバ２２と、波の力を動力化するウェルズタイプタービン２３とを含む、延長アーム１９を伴う浮体式基礎２を示す。
【００９６】
より具体的には、浮体式基礎２の周縁壁は、下向きの空洞を画定するように、下方へ延在する。この空洞は、最初は、浮体式基礎２がサイトの水域に配置されているときに、捕集された空気を含んでいる。更に、浮体式基礎２が水中に沈んでいるとき、前記捕集された空気は圧縮され、前記加圧ガスチャンバが形成される。代替的又は追加的には、空気又はいかなる加圧気体も前記加圧ガスチャンバ２２に導入され得る。更に、浮体式基礎２は、区画に分けられている。各区画は、末端壁に開口を有しており、各開口に対応して、ウェルズタイプタービン２３を有している。更に、区画は、区画間の各仕切りにおいて開口を有している。区画間の仕切りは、前記加圧ガスチャンバ２２も区画に分けられるように、下方に延在している。
【００９７】
ウェルズタイプタービン２３の発電システムは、ＯＷＣ（oscillating water column, 振動水柱）技術に基づいており、波によって空気チャンバ２２に発生し、ウェルズタイプタービン２３を通して空気を駆動する圧力変動による。
【００９８】
前記浮体式構造物が、浮体式下部構造物１であり、波から出力を発生させる本発明の本実施形態におけるウェルズタイプタービン２３の存在は、風力タービンによって生じた出力を空にするために備えられたすべてのインフラが既に存在するとき、特に適している。
【００９９】
更に、加圧ガスチャンバ２２は、浮体式下部構造物１の深度を制御するか又は制御を手伝うために、及び、振動水柱システムの効率を改善する目的でガスチャンバ２２の共振周波数を調整するか又は調整を手伝うために、前記加圧されたガスチャンバ２２に格納される気体の体積及び／又は圧力を制御及び調整する手段を備えていてもよい。
【０１００】
図１及び図２を再度参照すると、本発明に係る風力タービン用の浮体式下部構造物１の設置方法の実施形態は、以下のステップ
中空円盤形状の浮体式基礎２を製造するステップと、
サイトにおいて水域上に浮体式基礎２を配置するステップと、
基礎セグメント４及び頂部セグメント３２を含む伸縮式シャフトの３つのセグメントをドライドックにおいて製造するステップと、
浮力及び自立式の輸送ユニット９を形成するステップであって、前記輸送ユニット９は、浮体式基礎２と、前記浮体式基礎２上に中央に支持された退避状態の伸縮式シャフト３と、前記伸縮式シャフト３の頂部セグメント３２上に支持された風力タービン手段７とを備える、輸送ユニット９を形成するステップと
前記輸送ユニット９を最終サイトとは異なる第１の作業サイトに浮動式に曳航するステップであって、前記浮体式基礎２は半分水柱に沈んで維持されており、伸縮式シャフト３は、退避位置にあり完全に浮上している、輸送ユニット９を曳航するステップと、
保持ケーブル８の上端を浮体式基礎２に固定するステップと、
保持ケーブル８の下端を、すべてのケーブルに共通の中空函体１３の下方向推進手段に固定するステップと、
前記輸送ユニット９、前記保持ケーブル８及び前記共通函体１３によって形成されたアセンブリを前記作業サイトからサイトへと浮動式に曳航するステップであって、前記浮体式基礎２は、半分水中に沈んだまま維持されており、伸縮式シャフト３は、退避位置にあり、完全に浮上している、前記アセンブリを曳航するステップと、
浮体式基礎２が運用深度まで降下するように、バラスト材を充填されたとき共通函体１３によって発生する下方向への力を、保持ケーブル８を使用して、浮体式基礎２に付加するステップと、
伸縮式シャフト３を風力タービン手段７と共に延伸させるステップと、
位置を維持するためのチェーン形状の下部構造物側方手段１６を取り付けるステップ、具体的には、
第１の長く太いチェーンを、その一方の端部をチェーンが、海底に静止するまで浮体式基礎２から離れて動きながら延伸するように、浮体式基礎２の第１周縁点に接合するステップと、
第２の長く太いチェーンを、その一方の端部をチェーンが、海底に静止するまで浮体式基礎２から離れて動きながら延伸するように、浮体式基礎２の第２周縁点に接合するステップと、
を備え、前記第１及び第２周縁点は、浮体式基礎２に関して互いにまったくの反対に配置されており、
前記チェーンを浮体式基礎２に取り付けた後に、浮体式基礎２が運用深度を維持するように、前記共通函体１３のバラスト材の充填を制御するステップと、
を備える。
【０１０１】
図１及び図２に示すように、位置を維持するための側方手段１６は、２つの長く太いチェーンを備えており、前記チェーンは、浮体式基礎２のまったくの反対の点から出発する。しかしながら、当業者は、チェーンの数と、浮体式基礎２の対応する出発点の数は、特別な要求に合わせて異なっても良いことを理解するであろう。
【０１０２】
前記第１の作業領域は、非常に深い遮蔽区域である。
【０１０３】
図１２は、浮体式構造物の運動を低減させることを意図されている流体力学的減衰手段３９を具体化する質量要素を示している。具体的には、図１２は、水平板形状の流体力学的減衰手段を示しており、質量要素の底部に配置され側方に突出したヒーブ板としてしばしば言及される。前記ヒーブ板は、垂直方向の運動を減少させる。この特殊な場合において、必要ではないのだが、前記ヒーブ板は、多数の開口部４０を有する。前記開口部４０は、水流が１つの方向に許容されるがその他の方向には防止される（例えば、本実施形態において、下方への運動というより上方への運動に対抗するように）ように水流を制御する手段を具体化する。
【０１０４】
この実施形態は、流体力学的減衰手段を、質量要素の側面に側方に取り付けられた実質的に垂直な要素の形状で具体化している。前記要素は、質量要素を取り囲む水と相互に作用し、その結果、浮体式構造物の安定性に対する貢献を増加させる。前記実質的に垂直な要素は、好ましくはコンクリート又は金属製の、板状又は中実壁の形状を有していてもよく、若しくは、繊維材、布地、又は当該技術分野で既知のその他の材料製の帆のような層状要素の形状であってもよい。
【０１０５】
流体力学的減衰手段の他のタイプは、本発明の範囲を逸脱することなく使用されうる。
藻類又は他の有機体の吊下げ式質量要素における成長に基づいたタイプ、及び／又は、吊下げ式質量要素を取り囲む水の摩擦及び／又は流動を強化する当該技術分野において既知の手段が使用され得る。
【０１０６】
この実施形態は、異なる保持ケーブルの２つの端部が、概ね同一の点から出発することで、前記ケーブルの完全な三角分割を許容し、従って、浮体式基礎と前記質量要素との間の連結のより硬い振る舞いを許容するように、保持ケーブル８は設計されることを示す。前記複数の三角分割は、２つの要素の間の結合を捻りに対して（すなわち、浮体式構造物の垂直シャフトに関する回転）硬くするために、（図に示すように）水平の意味と垂直の意味で発生させられ得る。
【０１０７】
当然、本発明の原理が同一に保たれている限りは、実施形態及び構造詳細は、説明の目的のために、非制限的な意味で説明し図示したものから広範に変更可能であり、それによって、添付の請求項に定義した本発明の範囲から逸脱しない。
【０１０８】
例えば、実例として、本文書の技術を考慮して、タービン手段は、風上の又は風下のタービンを備えていてもよく、説明のために示した３枚の羽根に制限されず、何枚の羽根を有していてもよいことは、当業者にとって明らかである。
【０１０９】
更に説明の目的のために、本文書は、下方向推進手段と浮体式基礎を接続するために使用した「ケーブル（cables）」について言及したが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、ケーブルの代わりに、チェーン、ロッド、スリング又はその他の類似物であってもよいことが理解される。
【０１１０】
更に説明のために、ここで「腕部（arms）」と言及した複数の側方の伸長部分が、連続冠（continuous crown）の形状で又は冠弧（crown arcs）として、又はその他のいかなる構造のタイプにおいて側方の伸長部分と結合又は統合されてもよく、それによって本発明の範囲を逸脱しないことは、本文書の教示を考慮すると当業者にとって明らかである。同様に、シャフト、中空な本体又は函体のような本発明に備えられた多くの要素にとって、本質的に円形形状が好適ではあるが、正方形又は矩形又は規則的及び不規則的な多角形のような、多くのその他の形状が、本発明の範囲を逸脱することなく可能であることは、本文書の教示を考慮すれば当業者にとって明らかである。
【０１１１】
既知の技術が深度を制御するために水中で使用されるように、既知の技術は、質量要素のバラスト材の体積及び／又は重量を制御するために使用されてもよい。
【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（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図７（ｄ）】
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【図７（ｅ）】
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【図７（ｆ）】
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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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