(57)【要約】  少なくとも１つの風力タービンを支持するための半潜水型浮体式プラットフォーム（１）であって、各々がリングポンツーン（２）に取り付けられた４つの浮力支柱（３）と、浮力支柱（３）上に配置された１つの風力タービンを支持するように構成されたトランジションピース（４）と、リングポンツーン（２）の内周に組み付けられたヒーブ板（５）とを備える、半潜水型浮体式プラットフォーム。リングポンツーン（２）は、四辺形リングポンツーン（２）を形成する４つのポンツーン部分を備え、各支柱（３）の第１の端部は、四辺形リングポンツーン（２）のそれぞれの角部に取り付けられる。ヒーブ板（５）は、リングポンツーン（２）の内周に配置され、両方とも中空を画定する。ポンツーン（２）は、コンクリートなどの固定バラストで充填することができる複数の区画又は構造体ブロックに分割されることが好ましい。トランジションピース（４）は、星形に配置され、風力タービンが配置される中心点から突出する４本のアームを有し、トランジションピース（４）と支柱（３）との間の接続は、海飛沫ゾーンの上方に位置するように設計される。各浮力支柱（３）は、海水を配分して、ドラフトを調整するよう、及びプラットフォーム（１）の傾斜を補償するように構成された少なくとも１つのバラストタンクを備え、各支柱（３）の中の前記少なくとも１つのバラストタンクは、別の支柱（３）の少なくとも１つのバラストタンクとは独立している。
2020514181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの風力タービンを支持するための半潜水型浮体式プラットフォーム（１）であって、４本の浮力支柱（３）と、星形に配置され、前記プラットフォームの使用中に前記風力タービンが位置する中心点から突出した４本のアームを有し、第１の端部とは反対側の支柱（３）の端部において、前記浮力支柱（３）上に配置され、４本の支柱（３）の上端との間の接続は、海飛沫ゾーンの上方に配置されるように設計されたトランジションピース（４）を有するデッキと、ヒーブ板（５）と、を備え、
半潜水型浮体式プラットフォーム（１）は、四辺形リングポンツーン（２）を形成する４つのポンツーン部分を有するリングポンツーン（２）をさらに備え、各支柱（３）の前記第１の端部は、前記四辺形リングポンツーン（２）の各角部に取り付けられており、前記ヒーブ板（５）は、前記リングポンツーン（２）、前記ポンツーン（２）及び中空を画定する前記ヒーブ板（５）の内周に組み付けられ、
各浮力支柱（３）は、前記プラットフォーム（１）の使用時に、海水を配分して、ドラフトを調整するよう、及び前記プラットフォーム（１）の傾斜を補償するように構成された少なくとも１つのバラストタンクを備え、各支柱（３）の中の前記少なくとも１つのバラストタンクは、別の支柱（３）の前記少なくとも１つのバラストタンクとは独立しているプラットフォーム（１）。
【請求項２】
前記ヒーブ板（５）は、前記リングポンツーン（２）の内周に配置された４つの部分によって形成され、前記ヒーブ板（５）が形成された前記４つの部分は、三角形の部分又は長方形の部分となるように形成される請求項１に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項３】
前記支柱（３）の各バラストタンクへ海水をポンプイン／オフするように構成されたアクティブバラストシステムをさらに備え、海水の前記ポンプ輸送は、海水の別のバラストタンクへのポンプ輸送とは独立して各バラストタンクへと行われる請求項１又は２に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項４】
各支柱（３）は、桁及びストリンガと直交するように内部に補強されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項５】
各支柱（３）が複数の部分に内部で分割されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項６】
前記４本の支柱（３）が同じ直径（Ｄ）を有し、２つの隣接する支柱間の距離（Ｌ）と前記支柱直径（Ｄ）との間の比は、ヒーブにおける前記プラットフォームの自然周期と、ピッチ／ロール、従って、メタセンター高におけるプラットフォームの自然周期が２０秒以上に維持されるように選択され、前記比は、風力タービン電力によって変化する請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項７】
前記ポンツーン（２）とヒーブ板（５）によって画定された中空の表面（Ｓ３）と、
前記ポンツーン（２）が占める表面（Ｓ１）及び前記ヒーブ板（５）が占める表面（Ｓ２）及び前記ポンツーン（２）とヒーブ板（５）によって画定された前記中空の表面（Ｓ３）の合計と、の間の比は、
前記追加した質量が、前記典型的な波周期のうちのヒーブ／ロール／ピッチにおける前記プラットフォームの前記自然周期を維持するのに十分となるように選択する請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項８】
前記ポンツーン（２）は、固定バラストで充填されるように構成された複数の区画に分割されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項９】
前記ポンツーン（２）が、桁及びストリンガを含む補強構造物を内部に備える請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項１０】
前記ヒーブ板（５）は、桁及びストリンガを含む補強構造物を内部に備える請求項１〜９のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項１１】
前記ヒーブ板（５）は、前記支柱及びポンツーン補強材の構造物的連続性を保証する片持ち梁によって支持されている請求項４、９又は１０に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項１２】
前記トランジションピース（４）の前記中心点上に配置された風力タービン発電機をさらに備える請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項１３】
前記プラットフォームの使用中、前記トランジションピース（４）はウェーブゾーンの上方に留まる請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項１４】
前記プラットフォームを海底に固定するように構成された複数のカテナリ係留ラインを備えるカテナリ係留システムをさらに備える請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【請求項１５】
前記四辺形リングポンツーン（２）が正方形リングポンツーン（２）である請求項１〜１４のいずれか１項に記載のプラットフォーム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体式海洋構造物に関する。より詳細には、本発明は、風力タービンを支持するための半潜水型浮体式海洋構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な海洋構造物が存在する。それらは、通常、その用途に応じて異なる設備を収容する上面構造物を有する。このような設備としては、配管設備、掘削装置、貯蔵装置及びエネルギ発生装置が挙げられる。構造物全体の設計は、通常、それが意図される用途によって調整される。
【０００３】
石油及びガス抽出のための半潜水型海洋プラットフォームの実施例が、特許文献１に開示されている。このタイプの海洋構造物の別の例は、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５に開示されている。例として、特許文献５は、海洋で石油及びガスを調査及び生産するための半潜水型浮体式プラットフォーム上の垂直運動を減少させるための方法及びシステムを開示する。開示されたプラットフォームは、海洋プラットフォームの設備、施設及び操作を支持するための中実の正方形デッキと、船体開口を形成するポンツーンに結合された４本の支柱によって形成された船体とを有する。１つ以上の延長プレートをポンツーンに連結することができる。
【０００４】
風力タービンを支持するように構成された半潜水型浮体式海洋構造物も存在する。石油及びガス分野用に設計された構造物は、設計上の考慮／制限が著しく異なるため、海洋の風力用に設計された構造物よりも大きく且つ重くなる。石油及びガスの構造物は、より大きく且つ重い設備を支持し、有人構造物であり、そしてそれらの用途の性質により、安全性レベルがより高くなり、石油漏出を回避することができる。従って、安定性基準は、設計安全係数、追加の補強要素、及び浮揚性を提供するためのより大きな要素によって保証され、プラットフォームの移動を最小限に抑えなければならない。設計は、安全性を考慮して決定される。例えば、通常、双胴船体が考慮され、デッキ空間は最大化される。
【０００５】
一方、海洋風力構造物は、漏出の危険性がなく、環境への影響を受けない無人のものである。設計は、コスト低減によって決定されるので、構造物は、サイズを小さくする必要があるが、適切な風力タービン動作の安定性を確保する必要がある。
【０００６】
加えて、石油及びガス構造物は、用途の性質から、海洋風力構造物の場合であるピッチ及びロールの自然周期に関して制限がない。
【０００７】
風力タービンを支持するように構成された半潜水型浮体式海洋構造物の例は、特許文献６に記載されており、これは、星形に配置されたポンツーン構造物を有するそのような構造物の１つを開示する。海洋構造物は、４本の垂直な支柱を有し、そのうちの３本がポンツーン構造物の各端部に配置され、第４の支柱はポンツーン構造物の中央に配置される。この中央の支柱は、風力タービンを支持する。この構成は、支柱間の距離がより大きい設計となるため、それらを接合するポンツーンが、より大きく、且つ、より高価になることを暗示するものである。同様の設計が特許文献７に開示されており、そこでは、３本の外側支柱と１本の内側支柱とを有する海洋浮体式構造物が示されている。デッキは、３本の外側支柱の上端部に配置される。デッキは、内部支柱の上端が接続される中心点から突出する星形の形状を有する。支柱の下方には、ヒーブ板が配置されている。しかしながら、ヒーブ板の寸法が大きいために、大量の水を移動させ、これにより、疲労問題を引き起こす支柱との接続部において非常に大きなモーメントが発生する。このため、トラス部材が配置され、モーメントを分配するように構成されている。しかしながら、トラス部材は推奨されない。何故なら、船舶と同様に厳しい環境におけるこれらの要素の溶接は、疲労問題のために回避されるべきであるからである。これらの問題は、より厚い構造物を使用することによって克服することができるが、これは、より重く、大量の鋼を使用することを意味する。
【０００８】
次に、特許文献８は、風力タービンを支持するための海洋構造物を開示している。それは、風力タービンを支持するように設計された４本の外側支柱と第５の内側支柱とを有する。この場合、構造物材料はコンクリートであり、よって、水変位が大きくなり、プラットフォーム重量が非常に大きくなる。５本の支柱構成は、安定性の点では利点をもたらすが、構造物の浮遊面積がより大きくなるため、電流に対してより敏感になり、係留システムの複雑度及びコストを増大させる。
【０００９】
風力タービンを支持するための別の海洋プラットフォームは、特許文献９に開示されている。このプラットフォームは、バラスト流体を収容するための内部容積を有する３本の安定化支柱を有する。バラスト制御システムによって、バラスト流体は支柱の内部容積の間を移動し、支柱の垂直方向の位置合わせを調節する。３本の支柱構成では、安定性を確保するために支柱間の距離がより大きくなる。一方の支柱の上に風力タービンを有するという事実は、非対称な構成となり、安定性をより複雑にする。支柱間のバラストの移動は、風力タービンの垂直性を維持するために必要であるため、システムがより複雑となり、故障又は緊急事態の場合に、その動作を保証するために冗長性が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第８４１８６４０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７２２４０００号明細書
【特許文献３】米国特許第７９６３２４１号明細書
【特許文献４】米国特許第８８０７８７４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１４／３０５３５９号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１４／０３１００９号明細書
【特許文献７】中国特許第１０２７５８４４７号明細書
【特許文献８】国際公開第２０１４０１３０９８号明細書
【特許文献９】欧州特許第２２７１５４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、コストを最小限に抑えながら上述した欠点を克服する新規な半潜水型浮体式海洋プラットフォームを開発する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、風力エネルギ設備を支持するための新たな浮体式海洋プラットフォームを用いて上述の欠点を解決しようとするものである。プラットフォームは、４本の支柱の底部に配置されたポンツーンと、支柱の頂部に配置されたデッキ又はトランジションピースとともに、プラットフォームの主要構造物を形成する４本の垂直浮揚性支柱を有する。浮体式プラットフォームは、係留システムを用いて海底に固定される。作動中、風力タービン及び風力エネルギを生成するために必要な任意の補助設備は、トランジションピースの頂部に配置される。プラットフォームは、高価な海洋の統合及び保守手順を制限しながら、大型風力タービン（例えば、５〜１０ＭＷ）のエネルギ生成を最大にする最適化された技術的解決法を提供することによって、浮体式海洋風力設備を支持することを目的とする。
【００１３】
本発明の第１の態様では、少なくとも１つの風力タービンを支持するための半潜水型浮体式プラットフォームが提供される。プラットフォームは、各々が第１の端部でリングポンツーンに取り付けられた４本の浮力支柱と、少なくとも１つの風力タービンを支持するように構成され、前記第１の端部とは反対側の前記支柱の端部において前記浮力支柱上に配置されるトランジションピースを有するデッキと、リングポンツーンの内周部に配置されたヒーブ板を備える。リングポンツーンは、四辺形リングポンツーンを形成する４つのポンツーン部分を備え、各支柱の前記第１の端部は、前記四辺形リングポンツーンのそれぞれの角部に取り付けられる。前記ヒーブ板は、前記リングポンツーンの内周部に配置され、前記ポンツーン及びヒーブ板は、中空を画定する。トランジションピースは、星形に配置され、プラットフォームの使用中に風力タービンが位置する中心点から突出した４本のアームを有し、トランジションピースと４本の支柱の上端との間の接続は、海飛沫ゾーンの上方に位置するように設計されている。各浮力支柱は、プラットフォームの使用時に、海水を配分して、ドラフトを調整するよう、及びプラットフォームの傾斜を補償するように構成された少なくとも１つのバラストタンクを備え、各支柱の中の前記少なくとも１つのバラストタンクは、別の支柱の少なくとも１つのバラストタンクとは独立している。
【００１４】
当業者には理解できるであろうが、ポンツーンは、半潜水型プラットフォームなどのような支柱安定化ユニットの側方の支柱を接続し、バラストのために十分なスペースを提供するように設計された閉鎖構造物である。半潜水型プラットフォームでは、支柱は浮力構造物であり、従って、ポンツーンの変位寄与は、重心を下げる目的でバラストによって平衡を保たれ、これは、メタセンター高が増加すること、ひいては、ヒーリング角が減少することを意味する。
【００１５】
長方形断面を有する本発明のポンツーンの形状によって、ポンツーンの別の固有機能は、海水塊を垂直運動及び回転で移動させることであり、これは、これらの自由度で追加質量を増加させ、従って、ヒーブ／ピッチ／ロールの自然周期が増加することを意味する。
【００１６】
ポンツーンの長さは、ポンツーンの体積に影響し、これは変位に影響し、その結果、質量（また、追加された質量）がより増え、ひいてはヒーブの自然周期が長くなる。ポンツーンの長さが変化すると、レベルアームの変化に起因する水領域慣性が大きく変化し、これが静的なヒーリング角に大きく影響する。なお、静的なヒーリング角への影響は異なる符号を有する、つまり、ポンツーンの長さが増加すると、静的なヒーリング角度が減少することを意味する。ポンツーンの体積は、ポンツーンの幅の変化に影響され、水面積及び水面積慣性は同値に維持される。これはまた、追加された質量係数ならびに抗力係数に対して何らかの影響を有する。変位はポンツーンの幅と同じ速度で変化するが、半質量及びヒーブの自然周期は、速度の半分で変化する。静的なヒーリング角は、垂直重心のわずかな変化により少し変化する。ポンツーンの高さは、別のポンツーンの寸法よりも、ポンツーンの体積に影響され、及び垂直重心及び浮力に対して比較的効果が大きい。ポンツーンの高さの影響は、ポンツーンの幅の影響と同様である。
【００１７】
本発明の実施形態では、ポンツーンは、隔壁を使用して複数の区画に分割される。本発明の実施形態では、それは、等間隔に配置されたリング桁及び水平ストリンガを直交するように強化されている。
【００１８】
本発明の実施形態では、ポンツーンは、固定バラスト（除去可能でない）で完全に又は部分的に充填される。
【００１９】
プラットフォームのビーム／長さが支柱と支柱直径との間の距離として画定される場合、ポンツーンは、この寸法から突出しない（ポンツーンの外部垂直シェルは、支柱に接する）。
【００２０】
当業者に知られているように、ヒーブ板（減衰板とも呼ばれる、何故なら、その機能は、ヒーブ用に限定されるものではないからである）は、平板を包含し、浮体構造物ではないが、海面下で水平に配向されて、表面波の通過に呼応して動く構造物部材に取り付けられる。板は、移動に抵抗する傾向があり、構造物に質量を加え、粘性減衰を加える効果を有する。
【００２１】
本発明のヒーブ板は、三角形又は長方形であってよく、構造物のキールに配置され、ポンツーンの最下端に取り付けられている。
【００２２】
本発明の実施形態では、桁及びストリンガによって形成される垂直方向に延びる構造物が、ヒーブ板の表面に追加され、板によって移動せしめられる水の体積を増加させる。ヒーブ板の表面が大きいほど、添加される質量は大きくなる。さらに、垂直構造物は、さらなる粘性減衰を生じさせて、ヒーブ／ピッチ／ロールの自由度に取り込み（海洋の風では重要である）、水の閉じ込めを改善し、そしてヒーブ板の剛性及び構造物強度に寄与する。これらの補強材の数及び位置は、支柱及びポンツーンの一次構造物の構造物的連続性を有するように選択される。
【００２３】
本発明の実施形態では、ヒーブ板は、リングポンツーンの内周部に配置された４つの部分によって形成され、そのヒーブ板の前記４つの部分は、三角形の部分又は長方形の部分となるように形成される。
【００２４】
本発明の実施形態では、プラットフォームは、前記支柱の各バラストタンクへ海水をポンプイン／オフするように構成されたアクティブバラストシステムをさらに備え、海水のポンプ輸送は、海水の別のバラストタンクへの前記ポンプ輸送とは独立して各バラストタンクへと行われる。
【００２５】
本発明の実施形態では、各支柱は、桁及びストリンガと直交するように内部的に強化されている。
【００２６】
本発明の実施形態では、各支柱は、内部的に複数の部分に分割される。
【００２７】
本発明の実施形態では、４本の支柱は、同じ直径を有し、２本の隣接する支柱間の距離と前記支柱直径との間の比は、前記プラットフォームのヒーブの自然周期と、前記プラットフォームのピッチ／ロール（従って、メタセンター高）の自然周期が２０秒以上に維持されるように選択され、前記比は、風力タービン力によって変化する。本発明の実施形態では、ポンツーン及びヒーブ板によって画定される中空の表面と、ポンツーンが占める表面及びヒーブ板が占める表面及びポンツーンとヒーブ板によって画定される中空の表面を加えた合計との比は、追加質量が、典型的な波周期（２０秒を超える）のうちヒーブ／ロール／ピッチにおいてプラットフォームの自然周期を維持するのに十分となるように選択される。
【００２８】
本発明の実施形態では、ポンツーンは、固定バラスト（コンクリート又は水）で充填されるように構成された複数の区画に分割される。
【００２９】
本発明の実施形態では、ポンツーンは、桁及びストリンガを含む補強構造物を内部に備える。
【００３０】
本発明の実施形態では、ヒーブ板は、桁及びストリンガを含む補強構造物を内部に備える。
【００３１】
本発明の実施形態では、ヒーブ板は、支柱及びポンツーン補強材の構造物的連続性を保証する片持ち梁によって支持される。
【００３２】
本発明の実施形態では、プラットフォームは、トランジションピースの前記中心点上に配置された風力タービン発電機をさらに備える。
【００３３】
本発明の実施形態では、プラットフォームの使用中、トランジションピースは、ウェーブゾーンの上方に留まる。
【００３４】
本発明の実施形態では、プラットフォームは、プラットフォームを海底に固定するように構成された複数のカテナリ係留ラインを備えるカテナリ係留システムをさらに備える。
【００３５】
本発明の実施形態では、四辺形リングポンツーンは、正方形リングポンツーンである。
【００３６】
本発明のヒーブ板及びポンツーンでは、外縁だけでなく、ヒーブ板及びポンツーンの両方の縁を含め、補強材の全縁の周りに渦が生成される。これにより、従来の開示で達成されたものよりもはるかに高い減衰が生成される。そして、水は、シート及びヒーブ板の長手方向及び横方向の補強材並びにポンツーンによって形成されたセットによって形成された異なるキャビティ内に捕捉される。これにより、追加された質量を増加するため、「ヒーブ」及び「ピッチ／ロール」における自然周期を増加させる。
【００３７】
別の従来技術の構造物とは異なり、浮体式海洋プラットフォームは、疲労問題を回避するためのトラス部材を有していない。
【００３８】
本発明のさらなる利点及び特徴は、以下の詳細な説明から明らかになり、添付の特許請求の範囲において特に指摘されるであろう。
【００３９】
説明を完全にするため、及び本発明をより良く理解するために、一組の図面を提供する。前記図面は、説明の一部を形成し、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明をどのように実施することができるかを例示するものである。図面は、以下の図を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明の実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォーム１の側面図を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォーム１の側面図を示す図である。
【図２Ａ】各支柱の内部構造物の２つのスキームを示す図である。
【図２Ｂ】各支柱の内部構造物の２つのスキームを示す図である。
【図３】デッキ又はトランジションピースをより詳細に見ることができる図１Ａ及び図１Ｂのプラットフォームの上面図である。
【図４Ａ】ポンツーンを形成する２つの隣接する部分の内部構造物を詳細に示す図であり、ポンツーンの一部（構成ブロック）の断面を示す図である。
【図４Ｂ】ポンツーンを形成する２つの隣接する部分の内部構造物を詳細に示す図であり、ポンツーンの内部構造物を詳細に示す図であり、４本の支柱のうちの１本の最下端への接続方法、及びヒーブ板の一部（図４Ｂの三角形部分及び図４Ｃの長方形部分）の内部構造物を示す。
【図４Ｃ】ポンツーンを形成する２つの隣接する部分の内部構造物を詳細に示す図であり、ポンツーンの内部構造物を詳細に示す図であり、４本の支柱のうちの１本の最下端への接続方法、及びヒーブ板の一部（図４Ｂの三角形部分及び図４Ｃの長方形部分）の内部構造物を示す。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるプラットフォームのヒーブ板の可能な実装方法のうちの１つの内部構造物を示す異なる図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態によるプラットフォームのヒーブ板の可能な実装方法のうちの１つの内部構造物を示す異なる図である。
【図６Ａ】ポンツーン、ヒーブ板及び４本の支柱を含む本発明の一実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォームの上面図である。トランジションピースは図示されていない。
【図６Ｂ】本発明の代替的な実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォームの上面図であり、ここで実装されるヒーブ板は、図６Ａのものとは異なる。
【図７】２つの異なるタイプの風力タービンについて、ヒーブ板及びポンツーンによって画定されるポンツーン、ヒーブ板及び中空の表面の異なる比について、ヒーブ内の自然周期の異なる値を表すチャートである。
【図８Ａ】トランジションピース、ポンツーン、ヒーブ板及び４本の支柱を含む、本発明の実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォームの上面図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォームの側面図である。
【図８Ｃ】本発明の一実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォームの等角図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態によるプラットフォームの直立浮動位置及びヒーリング位置をそれぞれ示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態によるプラットフォームの直立浮動位置及びヒーリング位置をそれぞれ示す図である。
【図１０】支柱／支柱直径間の距離の比が異なる５ＭＷ風力タービンについての、ヒーブの自然周期と回転（ピッチ、ロール）の自然周期の値の変化を表すチャートである。
【図１１】支柱／支柱直径間の距離の比が異なる１０ＭＷ風力タービンについての、ヒーブの自然周期と回転（ピッチ、ロール）の自然周期の値を変化を表すチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本文書では、用語「備える」及びその派生（例えば、「備えている」等）は、排除する意味で理解されるべきではなく、すなわち、これらの用語は、記載及び定義されたものがさらなる要素、ステップなどを含む可能性を排除するものとして解釈されるべきではない。
【００４２】
本発明の文脈において、用語「およそ」及びその同族の用語（例えば、「近似」等）は、前述の用語に付随するものに非常に近い値を示すものとして理解されるべきである。すなわち、当業者は、測定不正確さ等のために、示された値から逸脱することは避けられないことを理解するであろうから、正確な値から妥当な範囲内の偏差は許容されるべきである。同じことは、用語「約」及び「前後」及び「略」についても同様である。
【００４３】
以下の説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の広範な原理を説明する目的のためにのみ与えられる。以下、本発明の実施形態を、本発明による装置及び結果を示す上述の図面を参照して、実施例として説明する。
【００４４】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施形態による半潜水型浮体式海洋プラットフォーム１の側面図を示す図である。これは、海洋風力タービンを支持することを目的とした、支柱安定化された浮体式プラットフォームである。半潜水型浮体式海洋プラットフォーム１は、概ね、ポンツーン２と、４本の浮力支柱３と、トランジションピース４を含むデッキと、ヒーブ板５から構成される。デッキはＸ字形である。トランジションピースは、風力タービンが配置されているデッキ４の中央部分に埋め込まれている。トランジションピース４の頂部には、通常は海洋構造物上に設けられた標準的な上側設備が配置されている。この場合、風力タービンと、任意選択で風力タービン用の補助設備が、トランジションピース４上に設置される。本発明の文脈では、「風力タービン」という表現を使用することにより、風力タービン発電機、ブレード、タワー、ナセル等のような海洋風力エネルギを得るために必要な風力タービン及び任意の関連設備を表す。各浮力支柱３は、風力タービンのタワーによって画定される長手方向軸に略平行な垂直長手方向軸を有する。ポンツーン２はリングポンツーンである。本明細書において、「リング」という用語は、採用される形状とは無関係に、中空部分を画定する構造物を指す。これは、本発明によるリングポンツーンが、必ずしも円形の形状を有するわけではないことを意味する。実際、本発明のリングポンツーン２は、好ましくは、正方形リングポンツーンである。言い換えれば、ポンツーン２は、中心に置かれた空間又は中心に置かれたウェルを画定する。図１Ａ及び１Ｂに示すように、リングポンツーン２の各角は、４本の支柱３のうちの１つの底部を受け入れる。言い換えれば、各支柱３の底部は、リングポンツーン２の４つの角部のうちの１つに接続されるか、又は一体化される。従って、支柱３はポンツーン２に堅固に取り付けられている。
【００４５】
ヒーブ板５は、ポンツーン２に組み付けられる、もしくは埋め込まれる。それは略平坦である。ヒーブ板５は、リングポンツーン２の内周に配置されている。図１Ａ及び図１Ｂに示される実施形態では、ヒーブ板５は、略直角三角形の４つの部分から形成される。各部分について、直角を形成する２つの側部は、１つの角部にポンツーン２によって形成された中空空間を部分的に埋めるように配置されている。すなわち、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、ポンツーン２の内部角当たり１つの部分（ヒーブ板４の部分）が存在する。言い換えれば、各三角形プレートは、浮体式支柱３のベースの前方に位置する。図６Ａは、上述したもの（略直角三角形の４つの部分から作られたもの）のようなヒーブ板を有する浮体式プラットフォームの上面図を示す。図６Ｂは、本発明の別の実施形態による浮体式プラットフォームの上面図を示し、ここでは、ヒーブ板は、４つの略等しい部分から作られた正方形のリング状のヒーブ板である。各部分は、直角を画定する２枚の平らなシートから作られる。これら４つの部分は一緒になって、ポンツーン２によって画定される中央に配置された間隔の外側領域に配置された正方形形状のリングを形成する。両方の実施形態において、ヒーブ板５は、プラットフォームの中央孔を画定する。このように、このヒーブ板５は、詳細に後述するように、略正方形の中空部を画定する。ヒーブ板５の表面は、桁及び補強材を有することができ、剛性を提供しながら水を保持するように設計される。プラットフォーム１はまた、カテナリ係留システム６を有する。図からわかるように、プラットフォーム１は、それらの長さに沿って支柱３の対を接続する補強ブレース、クロスバー又はストリンガを有していない。支柱をポンツーンに連結するか、又はヒーブ板（又はヒーブ板を形成する部分）をポンツーン若しくは支柱に連結するブレースも存在しない。
【００４６】
支柱３は、断面が円形であることが好ましいが、断面の別の形状は、長方形断面等、代わりに使用されてもよい。ポンツーン２、ヒーブ板５及び支柱３の組合せが浮揚体を画定する。４本の支柱は、風力タービンを支持するための浮力と、安定性のための十分な水面慣性とを提供する。図２Ａ及び図２Ｂは、円形断面を有する支柱が使用される本発明の実施形態による支柱３の内部構造物の２つのスキームを示す。言い換えれば、図示された実施形態では、支柱３は円筒形状を有している。支柱３は、少なくとも部分的に中空である。観察され得るように、各支柱は、支柱に剛性を提供する内部補強構造物３１を有し得る。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、支柱のシェル３２は、好ましくは、垂直桁３４（例えば、Ｔ字形又はバルブプレート）と、リングフレーム３３（例えば、平板等）とで補強され、十分な局所的及び全体的な歩留まり及び座屈強度を提供する。桁及びフレームは、好ましくは、規則的に間隔を置いて配置される。プラットフォームの使用中に各支柱が受ける圧力は、支柱の頂部から底部へと増加する。言い換えれば、各支柱の下部は、各支柱の上部よりも高い圧力を受ける。シェル３２のより深い（より低い）部分は、プラットフォームの使用中に、より大きな圧力負荷を受けるため、各支柱は、好ましくは、水の最大ヘッドに応じてサイズ決めされた強化デッキ３５によって分割された複数の部分又は構造物ブロックに水平に分割される。図２Ａは、デッキの部分３６も示している。これは、同じタイプの全ての部材が同じ寸法を有することを意味する。各支柱が作られるシェル３２は、金属であることが好ましい。特定の実施形態では、それは鋼製である。金属シートの厚さは、これらのシートが配置される支柱の高さ（高さが低ければ低いほど、最も厚くなる）に依存して変形する。
【００４７】
４本の支柱３は、風力タービンを支持するための浮力を提供し、安定性のために十分な水面慣性を提供する。リングポンツーン２は、浮力及び安定性も提供する。このため、プラットフォーム１は、安定性を確保するための２種類のバラストを含む。即ち、固定バラスト、好ましくはコンクリートバラスト、すなわち受動バラストと、各支柱に対して取外し可能かつ独立した活性水バラストである。従って、この水バラストは可変であり、即ち、各支柱においてバラストとして作用する水の量は固定されておらず、概ね各支柱に対して異なっている。受動又は固定バラストに関して、リングポンツーン２は、固定コンクリートバラストで区画され、部分的に充填されてもよい。従って、この固定バラストは、プラットフォームの動作寿命の間、適所にある。活性水バラストに関する限り、バラストタンクは各支柱の底部に配置される。１支柱当たり１つのバラストタンクが存在することが好ましい。各支柱の１つのバラストタンクは、別の支柱のバラストタンクとは独立していることが好ましい。プラットフォームの使用中、アクティブバラストシステムは、海水を各バラストタンクにポンプで送り、ドラフトを調整し、タービン上の風力負荷によって生成される平均傾斜を補償する。各水バラストタンクは、別のバラストタンクとは独立しているので、支柱間の水バラストの移動はない。バラストタンクは区画され、各区画は、スロッシング効果を回避するために作動中に水で完全に充填される。特定の実施形態では、各タンクは、好ましくは２と８の間、より好ましくは２と５の間で変化する多数の区画に分割される。言い換えれば、各バラストタンクに充填される水は、１本の支柱から別の支柱へと移動することはない。実施例として、各支柱において、ポンツーン２の高さに略一致する第１の（最も低い）区画は、固定バラスト、好ましくはコンクリートバラストで充填され、第２の区画は海水（可変バラスト）で充填される。支柱の残りの部分は、好ましくは２〜６の間で変化する追加の区画に分割される。支柱は、好ましくは金属で作られ、より好ましくは鋼で作られる。
【００４８】
図３は、４本の支柱３の頂部に配置され、風力タービンを支持するように設計されたデッキ又はトランジションピース４を示す。特に、トランジションピース４の内部構造物を可視化する分解図が示されている。トランジションピース４は、略平坦なピースであることが好ましい。トランジションピース４は、４つの接続部、好ましくは長方形の接続部からなり、４本の支柱３の各々の上端を、タービンタワーの最下端を受けるように意図された部分４の中央領域と接続する。従って、４本の支柱３の上端は、トランジションピース４の各アームの遠位端に位置する。言い換えれば、トランジションピース４は、星形に配置され、中心点から突出する４本のアームを有する。４本のアームは、同じ（同じ長さ、幅及び厚さ）であることが好ましい。中心点は、タービンタワーの下端が接続される点である。好ましくは、トランジションピース４を形成する４本のアームの隣接するアームの各対は９０°の角度で分離され、即ち、２つの隣接するアームは９０°の角度を形成する。トランジションピース４と４本の支柱３の端部との間の接続は、飛沫ゾーンの上方に位置するように設計され、最大波山より上にクリアランスを有し、１００年の戻り周期を有する（すなわち、１年に最大波山を受ける可能性がある確率は１％）。風力タービンは、支柱に対して中心に配置されるように設計されている。トランジションピース４は、好ましくは、金属製であり、より好ましくは、鋼製である。
【００４９】
図１Ａ及び図１Ｂに戻って参照すると、プラットフォーム１はリング状のポンツーン２、すなわち、その内側部分に中空を画定するポンツーンを有し、それらの下端で支柱を相互連結する。１つ以上の風力タービンを支持するための海洋構造物としてプラットフォームを使用する際には、ポンツーン２は沈められる。ポンツーン２は、好ましくは、正方形のリング形状である。ポンツーン２の内部構造物を示す図４Ａに示すように、ポンツーン２は、好ましくは、隔壁２３によって、コンクリートなどの固定バラストで充填することができる複数の区画又は構造物ブロックに分割される。ポンツーン船体は、好ましくは、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、リングフレーム又はストリンガ２２及び桁２１（水平桁）で補強されている。フレーム２２及び桁２１は、好ましくは規則的に間隔を置いて配置される。ポンツーン２の外側構造物及びそのフレーム２２及び桁２１は、鋼等の金属製である。固定バラストは、ポンツーン２の内部容積を部分的に又は完全に充填することができる。ポンツーン２は、４つの略平坦な部分から構成されてもよい。部分の対は、２対２で整列され、隣接する部分は、互いに９０°の角度をなし、それらのうちの４つが、内部中空を有する略平坦な部分を形成する。従って、各ポンツーン部分は、隣接する支柱の対のベースに取り付けられる。各ポンツーン部分は、隣接する支柱の対のベースの間に延びる。ポンツーン２の外側輪郭は、支柱３の輪郭を超えない。図４Ｂは、２つの隣接する部分の内部構造物の別の図を詳細に示し、それらは、プラットフォームの４本の支柱３のうちの１つの最下端にどのように接続するかを示している。ポンツーン２を形成する部分に沿った桁２１と、桁２１に対して横方向に配置されたストリンガ２２も示されている。図示された支柱３の最下端は、ポンツーン２の補強強化材（桁及びストリンガ）に溶接されていてもよい。好ましくは、ポンツーンの補強強化材は、各支柱の補強強化材と整合させ、力の伝達をより良好とする。
【００５０】
図４Ｂはまた、この場合も三角形の部分を有するヒーブ板である、ヒーブ板５の一部の内部構造物を示している。図４Ｂは、三角形の部分を有するヒーブ板５を指すが、ヒーブ板の内部構造物は、（図４Ｃ及び図６Ｂに関連して説明したように）４つの長方形からなるヒーブ板にも同様に適用されることに留意されたい。ヒーブ板５（より正確には、ヒーブ板を形成する４つの部分の各々）は、桁５１及びストリンガ５２を桁５１に対して横方向に配置することによって、長手方向に内部に剛性を持たせることができる。桁５１及び／又はストリンガ５２は、規則的に間隔を置いて配置されることが好ましい。好ましくは、ポンツーン（桁２１及びストリンガ２２）の補強強化材は、ヒーブ板（桁５１及びストリンガ５２）の各部分の補強強化材と整合させて、力の伝達をより良好とする。図４Ｂ及び図４Ｃに示す実施形態では、外側構造物の高さ及びストリンガ５２の高さによって画定されるヒーブ板５の高さは、その外側構造物の高さ及びそのストリンガ２２の高さによって画定されるポンツーン２の高さと略同じである。言い換えれば、台形を形成する。垂直平板を使用することは、水の捕獲に寄与し、そのエッジで発生する渦に起因する粘性減衰を生成する。図４Ｂ及び図４Ｃから分かるように、ヒーブ板５は、好ましくは単一部品であり、すなわち各部分（三角形又は長方形部分等）は隣接部分に接続され、それらの内部構造物も接続される。桁５１及びストリンガ５２を含むヒーブ板５は、好ましくは金属で形成され、より好ましくは鋼で形成される。図５Ａ及び図５Ｂはまた、本発明の実施形態による、ヒーブ板５の内部構造と、ポンツーン２及びプラットフォームの支柱３に対するヒーブ板の位置を示している。この実施形態では、ヒーブ板５は４つの三角形で作られているが、代替的な実施形態では、それは長方形で作られてもよい。ヒーブ板すなわち、ヒーブ板５を形成する４つの部分は、構造物の底部に位置すると共に、ポンツーン２の内周に取り付けられた支柱３の間に位置する。ヒーブ板は、好ましくは、支柱及びポンツーン補強材の構造物的連続性を保証する片持ち梁によって支持される。片持ち梁の一端は構造物（ポンツーン）に固定され、他端は自由（中空）である。構造物的連続性は、要求の転送を保証する２つの構造物要素、この場合ストリンガ５２を有するストリンガ２２の間に結合が存在する場合に作用する。ブレース（トラス部材とも呼ばれる）は、ヒーブ板を形成する部分を支持するために使用されるものではない。ヒーブ板を形成する部分は、ポンツーンによって画定される外周の内部にある。図５Ａ及び図５Ｂ並びに図６Ａ及び図６Ｂから分かるように、各支柱（正確には各支柱のベース）は、ポンツーンの各角部の外径に対して閉じた状態で配置されている。ヒーブ板５は、ポンツーン２の内周からポンツーン２によって画定される中空の内側部分に向かって（言い換えれば、プラットフォームの内側部分に向かって）延びている。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の２つの可能な実施形態による浮揚体のそれぞれの上面図を示す。トランジションピースは図示されていない（動作中には沈められていない）。この図では、プラットフォームの３つの重要な設計領域又は表面が特定されており、すなわち、ポンツーン２が占める表面を表す第１の表面Ｓ１と、４本の支柱３と、ヒーブ板５が占有する表面を表す第２の表面Ｓ２と、構造物の中央に配置され、ヒーブ板とポンツーンとによって制限される開口面Ｓ３とで構成されている。本発明の好ましい実施形態では、開口面積Ｓ３と総面積（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）との比は、次に説明するように、ヒーブにおけるプラットフォームの自然周期が２０秒以上に維持されるように設計される。この比は、以下に説明するように、少なくとも風力タービン定格電力に依存して変化することができる。それはまた、展開現場の条件に依存して変化し得る。
【００５２】
プラットフォーム全体の固有周波数は、共振を避けるために、海域期間から外れていなければならない。これは、浮体式プラットフォーム、風力タービン及び係留システムによって構成されるセットの剛体固有周期が、（海周期に相当する）５ｓから１９ｓの間で変化する範囲から外れていなければならないことを意味する。
【００５３】
半潜水型プラットフォームの場合、ＤＮＶ−ＲＰ−Ｃ２０５（２０１４年４月）表７．１によれば、ヒーブの自由度（上下）の自然周期は２０秒前後である。従って、ヒーブにおける励振力は、共振に入る危険性を意味するプラットフォームの典型的な自然周期に近い周期となる。この現象を回避するために、ヒーブ動作（垂直動作）に面する表面は、以下に説明されるようにキーパラメータである。
【００５４】
ヒーブにおける自然周期は、
【数１】
2020514181.tif 000003
によって得られる。
但し、
Ｍ    全体構造物（鋼構造物、バラスト、風力タービン、係留システム等）の質量
Ａ３３    追加質量。これは、垂直運動中のプラットフォームに加えられる慣性である。何故なら、ヒーブが加速又は減速するとき、プラットフォームは、周囲流体がそれを通って移動するときに、その周囲の流体の体積を移動（又は偏向）するからである。ヒーブにおけるこの付加された質量は、Ｓ１＋Ｓ２に直接比例するか、又は、言い換えれば、表面Ｓ３に反比例する。
ｐ    海水密度。
ｇ    重力加速度
Ｓ    水平面面積。水ラインにおける４本の支柱に囲まれた領域である。
【００５５】
別の穴開口、ヒーブ板のタイプ、及び別の風力タービン力の特性を考慮して、現在のプラットフォーム設計に対して先の式を適用することにより、図７に示されるチャートが得られる。図７は、２つの異なる風力タービン、すなわち、５ＭＷ風力タービンと１０ＭＷ風力タービンに対するＳ３／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）の異なる比について、ヒーブＴ３における自然周期を示す。第２のものは大型で重量も大きく、その結果、浮体式プラットフォームは、より大きな負荷を支持しなければならない。５ＭＷ風力タービンでは、２０ｓよりも高い（すなわち、典型的には５から１９ｓの間で変化する海周期から）ヒーブに自然周期を有することを目的として、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）の比は、多くとも１２％でなければならない。パーセンテージが低ければ低いほど、コストは高い。何故なら、より多くの金属（すなわち、鋼）構造物が必要とされるからである。１０ＭＷ風力タービンでは、２０ｓよりも高い（すなわち、海周期から）ヒーブに自然周波数周期を有することを目的として、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）の比は、多くとも４５％でなければならない。パーセンテージが低ければ低いほどコストは高くなる。何故なら、より多くの鋼構造物が必要とされるからである。図７には示されていないが、５ＭＷと１０ＭＷの間（例えば、６ＭＷ、７ＭＷ、８ＭＷ又は９ＭＷ）の風力タービンの電力が使用される場合、ヒーブＴ３曲線における自然周期は、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）の比が１２％から４５％の間でなければならないことを示すであろう。従って、プラットフォームは、好ましくは、ヒーブＴ３におけるプラットフォームの自然周期が、２０秒以上に維持されるように設計される。ヒーブＴ３におけるプラットフォームの自然周期が２０秒以上となるようにすることができる比Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）の特定値は、風力タービンの種類（特に、その大きさ及び重量に影響を及ぼす電力）に依存する。最も好ましい実施形態では、構造物最小コストに付随して、ヒーブＴ３におけるプラットフォームの自然周期は、典型的には５から１９ｓの間で変化する海周期から外れるように、２０秒を下回ることなく２０秒にできるだけ近いように維持される。
【００５６】
本発明の特定の実施形態では、５ＭＷから１０ＭＷの間で変化する風力タービンを考慮すると、開口面積Ｓ３と総面積（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）との比は、１２％から４５％の間に維持される。
【００５７】
ここで、プラットフォームの支柱を参照すると、本発明のいくつかの実施形態では、比「支柱直径Ｄ／支柱中心Ｌの間の距離」が、
３＜Ｌ／Ｄ＜６．７５
のように維持される。
【００５８】
これは、図８Ｂに示されており、支柱中心Ｌと支柱直径Ｄとの間の距離が示されている。図８Ａには、支柱高さＨ、ドラフトＴ、及び平均海面レベルＭＳＬも示されている。次に、この選択３＜Ｌ／Ｄ＜６．７５の理由について説明する。
【００５９】
本発明の好ましい実施形態では、支柱中心Ｌと支柱直径Ｄとの間の距離の比は、次に説明するように、ヒーブにおけるプラットフォームの自然周期とピッチ／ロール（回転）におけるプラットフォームの自然周期とが２０秒以上に保たれるように設計される。この比は、少なくとも風力タービン定格電力に依存して変化してもよい。
【００６０】
風力タービン負荷による転倒に対するヒーリング／トリミング角を減少させながら安定性を向上させる目的で、プラットフォームは、メタセンター高（ＧＭ）常に６ｍより大きくなるように設計されるのが好ましい。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施形態によるプラットフォームの直立浮動位置及びヒーリング位置をそれぞれ示す図である。
【００６１】
メタセンター高（ＧＭ）は、次のように計算することができる。
ＧＭ＝ＫＢ＋ＢＭ−ＫＧ                                （式１）
但し、
ＫＢ    浮力の中心（キールより高く、キールは、プラットフォームの最も低い点であると考えられる）、ここでＫ及びＢは図９Ａ及び図９Ｂに示す。Ｂは、傾きによる可動点である。
ＧＭ    浮力の中心とメタ中心との間の距離は、小さなヒーリング／トリミング角に対して固定されているとみなすことができる。Ｍ及びＧは、図９Ａ及び図９Ｂにも示す。
ＧＭ＝Ｉ／∇                                              （式２）
ここで、Ｉは水平面の領域の第２のモーメントであり、∇は変位された容積である。
【００６２】
現在のプラットフォームでは、安定性が主に支柱によって提供されると仮定すると、それは、以下のものと考えることができる。
【数２】
2020514181.tif 000004
【数３】
2020514181.tif 000005
但し、図８Ａ及び図８Ｂによると、支柱直径である場合、Ｔは、ドラフトであり、Ｌは支柱中心間の距離である。
ＫＧ    図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、重心とキールとの間の距離である。
式３及び式４を式２に代入する。
【数４】
2020514181.tif 000006
現在のプラットフォーム、ＫＢ≒ＫＧ，ＧＭ＞６を考慮して式５を式１に代入すると、次のような式が得られる。
【数５】
2020514181.tif 000007
【００６３】
式１２で表される支柱中心、ドラフト及び直径の関係は、風力タービン負荷による転倒に対するヒーリング／トリミング角を低減するための確立された、ＧＭ＞６の前提から差し引かれている。しかしながら、この値は、海の励振力と共振するのを避けるために、回転運動、ピッチ及びロールの自然周期によって決定される最大値を有する。
【００６４】
回転運動の自然周期（Ｔ０）は式１３によって定義され、海の励振力（５〜１９ｓ）から外れていなければならない。現在のプラットフォーム設計では、横方向及び縦方向の対称性のため、ピッチ及びロールの自然周期は等しいことに留意されたい。
【数６】
2020514181.tif 000008
但し、
Ｉ    ロール／ピッチ自由度における全体構造物（鋼、バラスト、風力タービン、係留システム等）の慣性。
Ａ０    ロール／ピッチ付加慣性。これは、回転運動中のプラットフォームに加えられる慣性である。何故なら、ロール／ピッチが加速又は減速するとき、プラットフォームは、周囲の流体がそれを通って移動するときに、その周囲の流体の体積を移動（又は偏向）するからである。
ρ    海水密度。
ｇ    重力の加速。
Ｓ    水平面面積。水ラインにおける４本の支柱の囲まれた領域である。
∇    変位容積。
ＧＭ    メタセンター高。
【００６５】
式１３から分かるように、ＧＭの増加は、回転（ピッチ及びロール）期間を減少させ、その結果、海周期範囲内になる危険性が生じる。上述の式（式１３）を現在のプラットフォーム設計に適用して回転（ピッチ／ロール）自然周期を計算することにより、ヒーブ内の共振を回避するために既に議論された表面Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）の比を考慮し、異なる風力タービン電力特性を分析し、図１０及び図１１を得る。
【００６６】
図１０は、５ＭＷ風力タービンの場合、海周期（５〜１９ｓ）からのヒーブ（Ｔ３）及びピッチ／ロール（Ｔ４）の自然周波数を有することを目的として、支柱間の距離と支柱直径との比は３より大きく４．７５より小さくなければならないが、図１１では、１０ＭＷの風力タービンでは、海周期（５〜１９ｓ）からのヒーブ（Ｔ３）及びピッチ／ロール（Ｔ４）の自然周波数を有することを目的として、支柱間の距離と支柱直径との比は４．７５より大きく、６．７５より小さくなければならないことを示している。
【００６７】
従って、共振を回避するための特定の実施形態では、支柱間の距離と支柱直径との比は、３より大きく、６．７５より小さい必要がある。この比は、好ましくは、特定の風力タービンごとに狭くする（調整する）。従って、５ＭＷ風力タービン３  ＜  Ｌ／Ｄ  ＜  ４．７５、及び１０ＭＷ風力タービン４．７５  ＜  Ｌ／Ｄ  ＜  ６．７５の場合、風力タービンの別の値（例えば、６ＭＷ、７ＭＷ、８ＭＷ…）の場合には、この比は異なっていてもよい。
【００６８】
要するに、現在の浮体式プラットフォームが設計される用途（海洋の風力エネルギ）の性質により、プラットフォームは、例えば石油及びガス構造物が有さない、ヒーブ、ピッチ及びロールの自然周期に関する制限を考慮して設計されなければならない。その結果、現在の浮体式プラットフォームに対して提案された特定の幾何学的関係は、石油とガスの用途に使用することができるものとは全く異なる。
【００６９】
図１Ａ及び図１Ｂに戻ると、浮体式プラットフォーム１は、カテナリ係留システム６を有する。プラットフォーム１は、従来の係留ラインを使用して海底に固定され、埋め込まれたアンカを引く。係留ライン６は、フェアリードを使用して作動水ラインの下で支柱に取り付けられてもよい。好ましくは、係留ラインの数は、全ての支柱３に対して同じである。プラットフォーム（特に、トランジションピース上に配置された風力タービン及び補助設備）によって発生されたエネルギは、ウィンドファームの構成に依存して、一方の端では、浮体式プラットフォームを接続するダイナミックケーブルによって、別の端では、別の浮体式プラットフォーム又は別のケーブルによって、排除される。
【００７０】
次に、図１Ａ〜図８を参照して説明したようなプラットフォームの製造及び設置手順を説明する。
【００７１】
まず、ブロック（支柱、ポンツーン及びトランジションピース）によって構造物を製造することができる。
【００７２】
ブロックは、次に組み立てられる。組立工程は、（ｉ）船室、（ｉｉ）ドライドック、（ｉｉｉ）港ドック、又は（ｉｖ）半潜水型ポンツーン等の異なる場所で実施することができる。
【００７３】
その完了後、構造物（プラットフォーム）は水中に装填される。製造設備に依存して、ロードアウト動作は、（ｉ）スリップウェイ、（ｉｉ）ドライドックフラッディング、（ｉｉｉ）クレーン、半潜水型ポンツーン、若しくはシンクロリフト、又は（ｉｖ）ポンツーンフラッディングを必要とすることがある。全ての場合において、負荷のための必要なドラフトは、６ｍ前後である。
【００７４】
次いで、プラットフォームは、１５ｍ前後のドラフトを必要とする風力タービン組立体領域〜ポートドックに牽引される。
【００７５】
この段階では、受動コンクリートバラストはポンツーン内に注がれる。
【００７６】
受動コンクリートバラストが追加された後、風力タービンは陸上クレーンを使用して浮体式構造物の上に組み立てられる。
【００７７】
ドライドック（ｉｉ）における組立の場合、最後の２つの工程（受動コンクリートバラストをポンツーンに注ぎ、陸上クレーンを使用して浮体式構造物の上に風力タービンを組み立てる）をドライドック内で実施することができる。
【００７８】
全体構造物は深水（＞５０ｍ）の展開現場まで牽引され、そこで係留ライン及びアンビリカルケーブルは予め設置される。
【００７９】
アクティブバラストシステムを使用して、海水をタンクに充填することによって、構造物の作動ドラフトに到達する。
【００８０】
構造物は係留装置に対してフックアップされ、アンビリカルケーブルは構造物に取り付けられる。
【００８１】
必要であれば、構造物全体を係留ライン及びアンビリカルケーブルから切り離して、主要な修理のためにポートに牽引することができる。
【００８２】
同じ手順は、廃棄措置：係留ライン及びアンビリカルケーブルの切断、及び風力タービンを含む浮体式構造物を解体領域に牽引することに適用可能である。
【００８３】
まとめると、風力エネルギ設備を支持するための新たな浮体式海洋プラットフォームを開示してきた。プラットフォームは、高価な海洋の統合及び保守手順を制限されつつ、大型風力タービン（例えば、５〜１０ＭＷ）のエネルギ生成を最大にする最適化された技術的解決法を提供することによって、浮体式海洋風力設備を支持することを目的とする。プラットフォームの製造とその海での風力タービン、発電機、及び別の補助設備を伴う展開が非常に簡単だからである。
【００８４】
他方、本発明は、本明細書で説明する特定の実施形態に明らかに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の一般的な範囲内で、当業者が考える任意の変形（例えば、材料、寸法、構成要素、構成等の選択に関して）を包含することができる。
【図１Ａ】
2020514181.tif 000009
【図１Ｂ】
2020514181.tif 000010
【図２Ａ】
2020514181.tif 000011
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ−９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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