JP2017065291A - 洋上浮体構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】多種類の生産設備に対応でき、生産設備の種類等に応じて新たに補強する必要がなく、ＦＰＳＯの建造期間を短縮することができる洋上浮体構造物を提供する。
【解決手段】洋上浮体構造物において、浮体の上甲板１２に生産設備を搭載することができる。上甲板１２の下面に、浮体の幅方向に延びる横方向強度部材４０を設ける。上甲板１２の下面に、浮体の長手方向に延びる縦方向強度部材４１を設ける。上甲板１２の上面であって、横方向強度部材４０と縦方向強度部材４１が交差する複数の点の少なくとも一部は、生産設備２０を支持するためのスツール３０を設置可能なスツール設置部４３である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＦＰＳＯ（浮体式生産貯蔵積出設備）の船体部分である洋上浮体構造物に関する。

ＦＰＳＯは、洋上で海底からライザー管を通して石油・ガスを生産するとともに、生産した原油をタンクに貯蔵してタンカーへ積み出すことのできる設備で、タンカーとは異なり、原油を貯留するタンクが設けられるだけでなく、上甲板上には生産設備が搭載される。この生産設備は、ガス分離設備、脱水設備、計量設備、発電設備等の種々の機器を備え、油井の特性に合わせて設計され、船体が製造されたあとに搭載されるので、船体の設計時には詳細が決まっていないことが多い。したがって、プロジェクトごとの生産設備の要件が確定するのを待って船体の設計を行うと、結果的に船体の製造が生産設備の搭載に間に合わずに、ＦＰＳＯの全体の建造期間が長くなるという問題が生じる。

生産設備は架台の上に固定された状態で上甲板上のスツールの上に設置されるが、スツールの構成と設置位置は、生産設備の種類、配置、大きさだけでなく、波浪荷重等による浮体構造物の変形が架台に及ぼす影響も考慮しなければならず、上述のように、設計が完了するまでに時間がかかりＦＰＳＯの建造期間が長くなっていた。また、生産設備の種類や配置、およびスツールの種類に応じて浮体構造物に伝達される荷重が異なり、上甲板を補強しなければならないことがあるが、スツール同士を上甲板上において桁材で連結することが必要になる場合、このような桁材は上甲板上の配管等に干渉しないよう考慮しなければならないという問題もあった。

本発明は、多種類の生産設備に対応でき、生産設備の種類等に応じて新たに補強する必要がなく、ＦＰＳＯの建造期間を短縮することができる洋上浮体構造物を提供することを目的としている。

本発明は、タンクが形成された浮体の上甲板に生産設備を搭載することができる洋上浮体構造物であって、上甲板の下面に設けられ、浮体の幅方向に延びる横方向強度部材と、上甲板の下面に設けられ、浮体の長手方向に延びる縦方向強度部材とを備え、上甲板の上面であって、横方向強度部材と縦方向強度部材が交差する複数の点の少なくとも一部は、生産設備を支持するためのスツールを設置可能なスツール設置部であることを特徴としている。

１つの生産設備を支持するためのスツール設置部は碁盤の目状に配置されていることが好ましい。１つのスツール設置部において、縦方向強度部材が複数本設けられていてもよい。横方向強度部材は、例えば横桁または横隔壁を含む。縦方向強度部材は、例えば縦桁または縦通隔壁を含む。洋上浮体構造物は、スツール設置部に設けられ、隣り合う２つのスツール同士を水平方向に接続する補強部材を備えていてもよい。好ましくはスツール設置部にスツール台が設けられ、スツールはスツール台の上面に取付け可能である。

横桁または横隔壁が、スツール設置部を含むスツール支持構造体と、本体構造体とに分割されて製造されてもよい。浮体の横断面において、スツール支持構造体の両端部が本体構造体に接続され、両端部が下方に向かって窄まるように傾斜していることが好ましい。また、スツール支持構造体が、本体構造体に隣接する第１の支持構造体と、本体構造体から離間した第２の支持構造体とを備えていてもよい。スツール支持構造体は例えば、本体構造体に対して上方から組み付けられる。

本発明によれば、多種類の生産設備に対応でき、生産設備の種類等によって新たに補強する必要がなく、ＦＰＳＯの建造期間を短縮することができる洋上浮体構造物を得ることができる。

本発明の第１の実施形態を適用したＦＰＳＯの上甲板上の概略の構成を示す正面図である。 図１に示す構成のうち架台とスツールを拡大して示す側面図である。 上甲板の下面に設けられる横方向強度部材および縦方向強度部材と、スツールとの位置関係を示す平面図である。 縦方向強度部材（縦桁）の第１の配置例を示す断面図である。 縦方向強度部材（縦桁）の第２の配置例を示す断面図である。 縦方向強度部材（縦桁）の第３の配置例を示す断面図である。 第２の実施形態において、補強部材が浮体の幅方向に延びる場合を示す図である。 第２の実施形態において、補強部材が浮体の長手方向に延びる場合を示す図である。 第２の実施形態におけるスツールと補強部材を拡大して示す斜視図である。 図９のスツールと補強部材を分解して示す斜視図である。 第３の実施形態におけるスツールを示す図である。 第４の実施形態を示す断面図である。 第５の実施形態を示す断面図である。 第６の実施形態を示す断面図である。

以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を適用したＦＰＳＯの上甲板上の概略の構成を示している。浮体１０にはタンク１１が形成され、上甲板１２の上には複数の生産設備２０が設けられる。生産設備２０は例えばガス分離設備、脱水設備、計量設備、発電設備等であり、架台２１の上に固定された状態で、上甲板１２上に設けられたスツール３０の上に設置される。スツール３０は後述するように碁盤の目状に配置されている。

図２は図１に示す構成のうち架台２１とスツール３０を拡大して側面から見た図である。スツール３０は上方ほど幅が狭くなる山形の本体３１を有し、本体３１の上面には、架台２１の下面から突出する脚部２２が載置される。架台２１の脚部２２は本体３１の上面に対して、一体的に固定されるか、あるいは浮体１０の長手方向（図１において紙面に垂直な方向）および／または幅方向（図１において左右方向）に相対的に変位可能に支持される。これは、波浪荷重等による浮体１０の変形が架台２１に及ぼす影響を抑えるためである。

本体３１において、架台２１の脚部２２が載置される部位には頂板（図示せず）が設けられる。この頂板と、１つの生産設備２０における架台２１との具体的な接続例として、例えば浮体１０の後端側に位置する本体３１の頂板に対して架台２１は一体的に固定され、その他の本体３１の頂板に対して架台２１は相対変位可能に支持される。後者の頂板は例えばフッ素樹脂等から成り、架台２１は頂板上に摺動自在に載置され、浮体１０の変形は頂板と架台２１の相対変位によって吸収される。なお、架台２１を相対変位可能に支持する頂板として、フッ素樹脂に代えて、ゴムなどのせん断弾性係数の小さい材料を採用してもよい。

図３は、上甲板１２の下面に設けられる横方向強度部材４０および縦方向強度部材４１と、スツール３０との位置関係を示している。横方向強度部材４０は浮体１０の幅方向に延びる横桁（図４参照）または横隔壁である。縦方向強度部材４１は浮体１０の長手方向に延びる縦桁（図４参照）または縦通隔壁である。なお、隣り合う２本の縦方向強度部材４１の間には複数本（図３の例では５本）の防撓材４２が設けられている。

上甲板１２の上面において、横方向強度部材４０と縦方向強度部材４１が交差して碁盤の目状を成す複数の点によりスツール設置部４３が定められる。スツール設置部４３は２つの強度部材４０、４１が交差する箇所であるので強度性能が他の箇所よりも高く、生産設備２０を支持するためのスツール３０を設置するのに適している。スツール設置部４３は、横方向強度部材４０と縦方向強度部材４１が交差する複数の位置のうちの少なくとも一部であるが、その交差位置の全てであってもよい。図３では２つの例の生産設備２０が示され、各生産設備２０を支持するためのスツール設置部４３は碁盤の目状に配置されており、各生産設備２０の下方に位置する全てのスツール設置部４３にスツール３０が設けられている。

図４〜６は縦方向強度部材（縦桁）４１の配置例を示している。横方向強度部材（横桁）４０は３つの例において同じ構成を有し、横桁４０の高さは縦桁４１の高さよりも高い。縦桁４１に平行に延びる防撓材４２の高さは縦桁４１の高さよりも低い。図４は第１の配置例を示し、各スツール設置部４３（図３参照）における縦桁４１の本数は１であり、スツール設置部４３は、その縦桁４１と横桁４０の交差する点を中心とし、その縦桁４１に隣接する２本の防撓材４２の間の距離を１辺の長さとする略正方形の領域である。すなわちスツール３０の基部は、その縦桁４１に隣接する２本の防撓材４２が設けられた部分までにわたっている。なおスツール３０の基部を図４の例よりも拡大して、例えば、スツール設置部４３において防撓材４２が４以上設けられるようにしてもよい。

図５は第２の配置例を示し、各スツール設置部４３における縦桁４１の本数は２である。スツール設置部４３の２本の縦桁４１の間には１本の防撓材４２が設けられており、これらの２本の縦桁４１と横桁４０とによって、スツール設置部４３が定められる。このスツール設置部４３の中心は、２本の縦桁４１の間に位置する防撓材４２と横桁４０の交差する点にあり、スツール設置部４３は、これらの２本の縦桁４１の間の距離を１辺の長さとする略正方形の領域である。すなわちスツール３０の基部は、スツール設置部４３を通る防撓材４２に隣接する２本の縦桁４１が設けられた部分までにわたっている。なおスツール３０の基部を図５の例よりも拡大して、例えば、スツール設置部４３において縦桁４１の外側に防撓材４２が１以上設けられるようにしてもよい。

図６は第３の配置例を示し、各スツール設置部４３における縦桁４１の本数は３である。隣り合う２つのスツール設置部４３の間には２本または３本の防撓材４２が設けられる。スツール設置部４３は、その３本の縦桁４１のうちの中央に位置するものと横桁４０の交差する点を中心とし、両側に位置する２本の縦桁４１の間の距離を１辺の長さとする略正方形の領域である。すなわちスツール３０の基部は、スツール設置部４３における両側の２本の縦桁４１が設けられた部分までにわたっている。なおスツール３０の基部を図６の例よりも拡大して、例えば、スツール設置部４３において縦桁４１の外側に防撓材４２が１以上設けられるようにしてもよい。

以上のように第１の実施形態では、浮体１０の上甲板１２の下面において、横桁４０に交差する方向に縦桁４１を設け、これらが交差する点のうち生産設備２０が配置される可能性のある場所をスツール設置部４３としてスツール３０を設置することができる。したがって、生産設備の種類、配置、大きさ等の仕様が決定しない状態であっても浮体１０を設計、製造し、浮体１０の建造がある程度進んだ後に生産設備２０を設けることができるので、ＦＰＳＯの建造期間を短縮することが可能となる。

図７〜１０は第２の実施形態を示し、この実施形態では、第１の実施形態のようにして設けられたスツール３０に対する補強を、浮体１０の建造中に実施可能とするものである。補強部材５０は、隣り合う２つのスツール３０同士を水平方向に接続するもので、その他の構成は第１の実施形態と共通である。補強部材５０が設けられる向きは浮体１０の長手方向、幅方向のいずれであってもよく、図７は補強部材５０が浮体１０の幅方向に延びる場合を示し、図８は補強部材５０が浮体１０の長手方向に延びる場合を示している。

図９、１０はスツール３０と補強部材５０を拡大して示している。スツール３０の本体３１は、１枚の台形状の板部材の両面に、垂直部を有する台形状の板部材２枚を、隣り合う板部材同士が直交するように配置して構成され、斜辺にはフランジ３３が接着される。隣り合う２枚の板部材にはＬ字状の補強板３４が固定され、これにより本体３１自体が補強される。補強板３４は補強部材５０の上縁と下縁に対応した高さ位置に設けられる。補強部材５０の断面はＨ型を有し、その端部５１はフランジ３３に密着するように傾斜している。補強部材５０の下面は、図７、８に示されるように上甲板１２から離間し、補強部材５０と上甲板１２の間には配管のためのスペースが形成される。

第２の実施形態によれば、スツール３０に対する補強を浮体１０が完成して生産設備２０を設置する前に実施することができる。図２に関連して説明したように、生産設備２０の架台２１とスツール３０が一体的に固定される箇所と、相対的に変位可能に支持される箇所とがある。スツール３０のうち架台２１が固定されるものに関しては、作用する荷重が他のスツール３０よりも大きいので、生産設備２０の仕様が決定した後に補強が必要になる場合が考えられる。第２の実施形態では浮体１０の完成後に補強部材５０を取付けることができるので、生産設備２０の仕様が決まる前に浮体１０の設計、建造を進めることができ、ＦＰＳＯの建造期間をさらに短縮することが可能となる。また、補強部材５０はスツール３０の上部のみを接続する構成であるので、配管と干渉することなく、効果的にスツール３０を補強することができる。

図１１は第３の実施形態を示している。この実施形態では、上甲板１２上において、横桁４０と縦桁４１の交点であるスツール設置部４３にスツール台４４が設けられている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。スツール台４４は扁平な台形状の断面を有する台状構造であり、上甲板１２の面に溶接等により固着される。スツール台４４の上面はスツール３０を取付けるのに十分な大きさを有している。

スツール設置部４３は、第１および第２の実施形態と同様に、横桁４０（または横隔壁）と縦桁４１（または縦通隔壁）が交差する、強度性能が高い箇所である。第３の実施形態では、このスツール設置部４３に予めスツール台４４を設け、搭載される生産設備２０が決定した後にスツール３０を設置することができるので、スツール３０の数を必要最小限に抑えることができる。

図１２は第４の実施形態を示している。この実施形態では、横桁４０が、上甲板１２に固定されスツール設置部４３を含むスツール支持構造体４５と、本体構造体４６とに分割されて製造される。スツール支持構造体４５は上甲板１２と縦桁４１と防撓材４２とスツール３０と横桁４０を有し、本体構造体４６は上甲板１２と防撓材４２と縦通隔壁４７と横桁４０を有する。横桁４０がスツール支持構造体４５と本体構造体４６に分割される境界４８は、浮体１０の横断面において、縦通隔壁４７の上甲板１２側の端部付近から斜め下方に延びる直線である。すなわちスツール支持構造体４５は両端部において本体構造体４６に接続されており、両端部は下方に向かって窄まるように傾斜している。スツール支持構造体４５は浮体１０の長手方向に可能な限り長い構造体であり、例えば２０ｍ程度の長さを有する。

本体構造体４６は搭載される生産設備２０の仕様等に依存しない標準構造を有し、想定される最大荷重を考慮した強度性能を有するように設計され、１つだけ設計される。これに対してスツール支持構造体４５は、搭載される生産設備２０から受ける荷重に応じた個別化構造を有し、搭載される生産設備２０の重量、数、組合せ等を考慮して、予め複数種類設計される。複数種類の設計の例として、１つのスツール設置部４３における縦桁４１の数を１〜３の範囲で変化させ、あるいは横桁４０のタンク側の外形線を実線Ａまたは一点鎖線Ｂのように変えたものを予め用意することが可能である。

本実施形態によれば、複数種類のスツール支持構造体４５を予め用意しておき、生産設備２０が決定したときに、複数種類のスツール支持構造体４５から最適なものを選定するだけでよいので、浮体１０の設計、建造を迅速に行うことができ、ＦＰＳＯの建造期間を短縮することができる。

図１３は第５の実施形態を示している。この実施形態は、第４の実施形態におけるスツール支持構造体４５を３分割した構成を有し、本体構造体４６の構成は第４の実施形態と共通である。スツール支持構造体４５は、本体構造体４６に隣接する２つの第１の支持構造体４５ａと、これらの第１の支持構造体４５ａの間に位置する第２の支持構造体４５ｂとに分割される。すなわち第２の支持構造体４５ｂは本体構造体４６から離間している。第１および第２の支持構造体４５ａ、４５ｂの境界４９は水平面に対して垂直に延びる直線であり、これらの支持構造体４５ａ、４５ｂの浮体幅方向の長さは略同じである。

１つの横断面において、３つの支持構造体４５ａ、４５ｂには、それぞれ１つのスツール３０が設けられる。これらの支持構造体４５ａ、４５ｂの上甲板１２の近傍の構成は類似しており、各スツール設置部４３は横桁４０と縦桁４１の交差した位置であり、縦桁４１の両側には防撓材４２が設けられる。一方、横桁４０の構成は支持構造体４５ａ、４５ｂにおいて異なる。すなわち第１の支持構造体４５ａは、搭載される生産設備２０の仕様等に応じて、横桁４０のタンク側の外形線が実線Ａまたは一点鎖線Ｂで示されるように種々の形状に定められるが、第２の支持構造体４５ｂの基本的な形状は標準化され、横桁４０等の外形は一定である。また第２の支持構造体４５ｂにおいて、搭載される生産設備２０によって変化する項目は第１の支持構造体４５ａよりも少なく、板厚のみが変更可能である。

このように第５の実施形態では、スツール支持構造体４５を第１および第２の支持構造体４５ａ、４５ｂに分割したので、これらを組合せることにより、第４の実施形態よりも多種類のスツール支持構造体４５を容易に構成することができる。

図１４は第６の実施形態を示している。この実施形態では、スツール支持構造体４５は本体構造体４６に対して上方から組み付けられる。スツール支持構造体４５としては、第４および第５の実施形態のいずれも採用することができる。上述したようにスツール支持構造体４５は、搭載される生産設備２０の重量、数、組合せ等に応じて設計され、本体構造体４６とは別個に製造されるが、本体構造体４６との境界４８であるスツール支持構造体４５の両端部の構成は共通である。例えば、図示されるように２つのスツール支持構造体４５１、４５２があった場合、これらの横桁４０のタンク側の外形線形状は実線ＡまたはＢで示されるように相互に異なるが、スツール支持構造体４５１、４５２の両端部の構成は共通であり、下方に向かって窄まるように傾斜しているので、本体構造体４６に簡単に組み付けることができる。

１０ 浮体
１１ タンク
１２ 上甲板
３０ スツール
４０ 横方向強度部材（横桁）
４１ 縦方向強度部材（縦桁）
４３ スツール設置部

Claims (11)

1. タンクが形成された浮体の上甲板に生産設備を搭載することができる洋上浮体構造物であって、
   前記上甲板の下面に設けられ、前記浮体の幅方向に延びる横方向強度部材と、
   前記上甲板の下面に設けられ、前記浮体の長手方向に延びる縦方向強度部材とを備え、
   前記上甲板の上面であって、前記横方向強度部材と前記縦方向強度部材が交差する複数の点の少なくとも一部は、前記生産設備を支持するためのスツールを設置可能なスツール設置部であることを特徴とする洋上浮体構造物。
2. １つの生産設備を支持するための前記スツール設置部は、碁盤の目状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の洋上浮体構造物。
3. １つの前記スツール設置部において、前記縦方向強度部材が複数本設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の洋上浮体構造物。
4. 前記横方向強度部材が横桁または横隔壁を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洋上浮体構造物。
5. 前記縦方向強度部材が縦桁または縦通隔壁を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洋上浮体構造物。
6. 前記スツール設置部に設けられ、隣り合う２つのスツール同士を水平方向に接続する補強部材を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の洋上浮体構造物。
7. 前記スツール設置部にスツール台が設けられ、前記スツールが前記スツール台の上面に取付け可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の洋上浮体構造物。
8. 前記横桁または横隔壁が、前記スツール設置部を含むスツール支持構造体と、本体構造体とに分割されて製造されることを特徴とする請求項４に記載の洋上浮体構造物。
9. 前記浮体の横断面において、前記スツール支持構造体の両端部が前記本体構造体に接続され、前記両端部が下方に向かって窄まるように傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の洋上浮体構造物。
10. 前記スツール支持構造体が、前記本体構造体に隣接する第１の支持構造体と、前記本体構造体から離間した第２の支持構造体とを備えることを特徴とする請求項９に記載の洋上浮体構造物。
11. 前記スツール支持構造体が、前記本体構造体に対して上方から組み付けられることを特徴とする請求項９または１０に記載の洋上浮体構造物。

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