JP6937627B2 - Offshore wind power generation equipment and its construction method - Google Patents
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Description
本発明は、浮体内部にタワーが収容され、海上での施工時にタワー昇降設備によってタワーを引上げ、固定するようにしたスパー型の洋上風力発電設備及びその施工方法に関する。 The present invention relates to a spar-type offshore wind power generation facility in which a tower is housed inside a floating body and the tower is pulled up and fixed by a tower elevating facility during construction at sea, and a construction method thereof.
従来より、主として水力、火力及び原子力発電等の発電方式が採用されてきたが、近年は環境や自然エネルギーの有効活用の点から自然風を利用して発電を行う風力発電が注目されている。この風力発電設備には、陸上設置式と、水上(主として海上)設置式とがあるが、沿岸域から後背に山岳地形をかかえる我が国の場合は、沿岸域に安定した風が見込める平野が少ない状況にある。一方、日本は四方を海で囲まれており、海上は発電に適した風が容易に得られるとともに、設置の制約が少ないなどの利点を有する。そこで、近年は洋上風力発電設備が多く提案されている。 Conventionally, power generation methods such as hydropower, thermal power, and nuclear power generation have been mainly adopted, but in recent years, wind power generation that uses natural wind to generate power has attracted attention from the viewpoint of effective utilization of the environment and natural energy. There are two types of wind power generation facilities, one is installed on land and the other is installed on water (mainly on the sea). In Japan, which has mountainous terrain behind the coastal area, there are few plains where stable wind can be expected in the coastal area. It is in. On the other hand, Japan is surrounded on all sides by the sea, and has the advantages of being able to easily obtain wind suitable for power generation on the sea and having few restrictions on installation. Therefore, in recent years, many offshore wind power generation facilities have been proposed.
本出願人においても、下記特許文献１において、スパー型の洋上風力発電設備及びその施工方法を提案した。具体的には、浮体はコンクリート製のプレキャスト筒状体を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体をＰＣ鋼材により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部と、この下側コンクリート浮体構造部の上側に連設された上側鋼製浮体構造部とからなるとともに、上端部を開口させた有底中空部を有するスパー型の浮体構造とし、少なくとも施工時に前記タワーは前記デッキ上に設けたタワー昇降設備によって昇降自在とされ、前記浮体内部に収容可能とされる洋上風力発電設備を提案した。また、その施工方法として、浮体内部にタワーを収容させた状態で海上に横向きで浮かべ、洋上設置場所まで曳航する第１手順と、洋上設置場所において、バラストを投入することによって浮体を直立状態に起立させる第２手順と、前記タワー昇降設備によってタワーを任意の高さ位置まで引き上げた状態で、前記ナセルを設置するとともに、風車ブレードを設置する第３手順と、タワーを正規の高さ位置まで引き上げ固定する第４手順とからなる洋上風力発電設備の施工方法を提案した。 The applicant also proposed a spar-type offshore wind power generation facility and a construction method thereof in Patent Document 1 below. Specifically, the floating body is a lower concrete floating body structure part in which concrete precast tubular bodies are stacked in multiple stages in the height direction, and each precast tubular body is tied together with a PC steel material to integrate them, and below this. A spar-type floating structure consisting of an upper steel floating structure connected to the upper side of the side concrete floating structure and having a bottomed hollow portion with an open upper end, and the tower is at least during construction. We have proposed an offshore wind power generation facility that can be lifted and lowered by the tower lifting facility provided above and can be accommodated inside the floating body. In addition, as the construction method, the first procedure of floating the tower sideways on the sea with the tower housed inside the floating body and towing it to the offshore installation location, and at the offshore installation location, the floating body is put upright by throwing a ballast. The second step of standing up, the third step of installing the nacelle and the wind turbine blade while the tower is pulled up to an arbitrary height position by the tower lifting equipment, and the tower to the regular height position. We proposed a construction method for offshore wind power generation facilities, which consists of the fourth procedure of pulling up and fixing.
前記特許文献１に係る洋上風力発電設備では、タワーを下降させた状態でナセルや風車ブレードの取付けができるようになり高所作業が減って安全に施工できるようになる。また、供用後のメンテナンス時にタワーを下降させることにより安全に作業が行えるようになるとともに、強風や波浪時にも、タワーを下降させることにより安定性が増し損傷のおそれも少なくなるなどの効果が期待できるようになる。 In the offshore wind power generation facility according to Patent Document 1, nacelles and wind turbine blades can be attached in a state where the tower is lowered, so that work at heights can be reduced and safe construction can be performed. In addition, it will be possible to work safely by lowering the tower during maintenance after operation, and it is expected that lowering the tower will increase stability and reduce the risk of damage even in strong winds and waves. become able to.
しかしながら、前記特許文献１記載の発明では、タワーの下端に直接ＰＣ鋼材を取付け、浮体上部までジャッキアップする機構であるため、タワーの引上げが不安定になり易いなどの問題があるとともに、タワーを浮体から完全に引き上げた状態で、タワーを浮体に固定用金具を用いて固定するものであるため、波で揺れる浮体上でのタワーの固定作業が危険を伴う作業となるなどの問題があった。更に、大規模修繕や強風・波浪時などにタワーを下降させる際にも、波で揺れる浮体上でのタワーの固定解除や下降作業が危険を伴う作業となるなどの問題もあった。 However, in the invention described in Patent Document 1, since the PC steel material is directly attached to the lower end of the tower and the mechanism is jacked up to the upper part of the floating body, there is a problem that the pulling up of the tower tends to be unstable, and the tower is raised. Since the tower is fixed to the floating body by using fixing brackets while it is completely pulled up from the floating body, there is a problem that the work of fixing the tower on the floating body swaying by waves becomes a dangerous work. .. Further, when lowering the tower during large-scale repairs or strong winds or waves, there is a problem that the defixation and lowering work of the tower on the floating body swaying by the waves becomes a dangerous work.
そこで本発明の主たる課題は、浮体内部にタワーが収容され、海上での施工時にタワー昇降設備によってタワーを引上げ、固定するようにしたスパー型洋上風力発電設備において、前記タワーの引上げ及び固定作業や前記タワーの固定解除及び下降作業を容易かつ安全に行えるようにしたスパー型洋上風力発電設備及びその施工方法を提供することにある。 Therefore, the main problem of the present invention is to lift and fix the tower in a spar-type offshore wind power generation facility in which the tower is housed inside the floating body and the tower is pulled up and fixed by the tower elevating facility at the time of construction at sea. It is an object of the present invention to provide a spar-type offshore wind power generation facility capable of easily and safely performing defixation and lowering work of the tower, and a construction method thereof.
上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、浮体と、係留索と、タワーと、タワーの頂部に設備されるナセル及び複数の風車ブレードとからなり、前記浮体は、上端部を開口させた有底中空部を有するスパー型の浮体構造とし、前記タワーは全部又は下端側の大部分が前記浮体内部に収容可能とされるとともに、前記タワーがタワー昇降設備によって昇降自在とされた洋上風力発電設備において、
前記タワーの下端に連続してシャフト構造体を一体的に備えるとともに、前記シャフト構造体は、浮体内部に設けられたガイド部材によって鉛直方向の移動が案内され、
前記タワーの下端と前記浮体の上端との接合部は、周方向に分割可能とされたリング状部材によって接合されていることを特徴とする洋上風力発電設備が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 1 comprises a floating body, a mooring line, a tower, a nacelle installed at the top of the tower, and a plurality of wind turbine blades. It has a spar-type floating structure having an open bottomed hollow portion, and the tower can be accommodated in all or most of the lower end side inside the floating body, and the tower can be raised and lowered by a tower elevating facility. In offshore wind power generation equipment
A shaft structure is integrally provided at the lower end of the tower, and the shaft structure is guided to move in the vertical direction by a guide member provided inside the floating body .
An offshore wind power generation facility is provided in which the lower end of the tower and the upper end of the floating body are joined by a ring-shaped member that can be divided in the circumferential direction.
上記請求項１記載の発明では、前記タワーの下端に連続してシャフト構造体を一体的に備えるとともに、前記シャフト構造体は、浮体内部に設けられたガイド部材によって鉛直方向の移動が案内されている構造としている。 In the invention according to claim 1, the shaft structure is integrally provided at the lower end of the tower, and the shaft structure is guided to move in the vertical direction by a guide member provided inside the floating body. It has a structure that is
従って、タワーの下端から連続して設けられたシャフト構造体の鉛直方向の移動がガイド部材によってしっかりと案内されていることにより、タワーを昇降設備によって引き上げる際、安定的に引き上げることができる。また、引上げ後に、タワーの下端を浮体の上部と連結する際にも、タワー下端から延びたシャフト構造体の鉛直方向の移動が浮体の内部に安定的に案内されていることにより、波に揺れる洋上であっても、タワーの挙動と浮体の挙動とが一体的となるため、タワーの固定作業が容易かつ安全に行えるようになる。更に、大規模修繕や強風・波浪時等にタワーを下降させる場合も、タワー下端から延びたシャフト構造体の鉛直方向の移動が浮体の内部に安定的に案内されていることにより、タワーの固定解除及び下降作業を容易かつ安全に行えるようになる。 Therefore, since the vertical movement of the shaft structure continuously provided from the lower end of the tower is firmly guided by the guide member, the tower can be stably pulled up when it is pulled up by the elevating equipment. Also, when connecting the lower end of the tower to the upper part of the floating body after pulling up, the vertical movement of the shaft structure extending from the lower end of the tower is stably guided inside the floating body, so that it sways in the waves. Even at sea, the behavior of the tower and the behavior of the floating body are integrated, so the tower fixing work can be performed easily and safely. Furthermore, even when the tower is lowered during large-scale repairs, strong winds, waves, etc., the vertical movement of the shaft structure extending from the lower end of the tower is stably guided inside the floating body, so that the tower is fixed. The release and descent work can be performed easily and safely.
本発明では、タワーは浮体内に収納可能とされるため、タワーの下端外径は前記浮体の上端内径よりも小さくなる。従って、タワーの下端と前記浮体の上端との間にリング状部材を介在させることによって両者を接合するようにしている。前記リング状部材を設けることにより、タワーに作用した外力は前記シャフト構造体に伝達されるのではなく、前記浮体に直接的に伝達されるようになる。 In the present invention, since the tower can be housed in the floating body, the outer diameter of the lower end of the tower is smaller than the inner diameter of the upper end of the floating body. Therefore, a ring-shaped member is interposed between the lower end of the tower and the upper end of the floating body to join the two. By providing the ring-shaped member, the external force acting on the tower is not transmitted to the shaft structure, but is directly transmitted to the floating body.
前記リング状部材としては、周方向に分割可能としたものを用いるようにしている。前記タワーの下端から連続してシャフト構造体が設けられているため、前記リング状部材を周方向に分割可能とした部材を用いることによりシャフト構造体があっても支障なくリング状部材をタワーと浮体との間に設置することが可能となる。 As the ring-shaped member, a member that can be divided in the circumferential direction is used. Since the shaft structure is continuously provided from the lower end of the tower, by using a member capable of dividing the ring-shaped member in the circumferential direction, the ring-shaped member can be used as the tower without any problem even if there is a shaft structure. It can be installed between the floating body.
請求項２に係る本発明として、前記シャフト構造体は、骨組構造体又は管状構造体からなる請求項１記載の洋上風力発電設備が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the offshore wind power generation facility according to claim 1, wherein the shaft structure is composed of a skeleton structure or a tubular structure.
上記請求項２記載の発明は、前記シャフト構造体の具体的構造例を示したものである。前記シャフト構造体としては、骨組構造体又は管状構造体とするのが望ましい。重量を軽減できる点では、骨組構造体とするのが望ましい。
The invention according to
請求項３に係る本発明として、前記浮体内部に電気設備を備えるとともに、前記電気設備は前記タワー及びシャフト構造体が配置される中央部を避けて周囲に配置されている請求項１、２いずれかに記載の洋上風力発電設備が提供される。
As the present invention according to
上記請求項３記載の発明では、通常、浮体内部に配設される電気設備をタワーとシャフト構造体が中央部を通過できるように、中央部を避けて周囲に配置するようにしている。また、従来は浮体の上部に電気設備を設置していたが、浮体内部に配置することにより、浮体の重心を下げることができ、浮体の安定度は増すようになる。
In the invention according to
請求項４に係る本発明として、前記タワー昇降設備は、浮体上部に設けられたデッキ上に、周方向に均等配置された複数のジャッキと、前記シャフト構造体の下端に一端が連結され、他端が前記ジャッキに接続されたＰＣケーブルとからなる請求項１〜３いずれかに記載の洋上風力発電設備が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, the tower elevating equipment has a plurality of jacks evenly arranged in the circumferential direction on a deck provided on the upper part of the floating body, and one end thereof is connected to the lower end of the shaft structure. The offshore wind power generation facility according to any one of claims 1 to 3 is provided, which comprises a PC cable whose end is connected to the jack.
上記請求項４記載の発明は、タワー昇降設備の具体的構造例を示したものである。タワー昇降設備としては、浮体上部に設けられたデッキ上に、周方向に均等配置された複数のジャッキと、前記シャフト構造体の下端に一端が連結され、他端が前記ジャッキに接続されたＰＣケーブルとから構成するのが望ましい。前記ＰＣケーブルの一端をシャフト構造体の下端に連結することにより、タワーの構造をシンプルにできる。
The invention according to
請求項５に係る本発明として、請求項１〜４いずれかに記載の洋上風力発電設備を洋上に設置するための施工方法であって、
洋上にて、浮体を直立に起立させた状態とし、浮体内部に前記シャフト構造体を収容するとともに、このシャフト構造体の上部に前記タワーを連結し、かつ該タワーの上部を前記浮体の上端よりも突出させた状態とする第１手順と、
起重機船により前記タワーの頂部に少なくともナセルを設置する第２手順と、
前記タワー昇降設備によって前記タワーを正規の高さ位置まで引き上げ、タワーの下端と前記浮体の上端とを結合する第３手順とを含むことを特徴とする洋上風力発電設備の施工方法が提供される。
The present invention according to
At sea, the floating body is set to stand upright, the shaft structure is housed inside the floating body, the tower is connected to the upper part of the shaft structure, and the upper part of the tower is connected to the upper end of the floating body. The first step to make it protrude
The second step of installing at least a nacelle on the top of the tower by a crane vessel, and
Provided is a method for constructing an offshore wind power generation facility, which comprises a third step of pulling the tower up to a regular height position by the tower elevating facility and connecting the lower end of the tower and the upper end of the floating body. ..
上記請求項５記載の発明は、本洋上風力発電設備の施工方法を示したものである。タワーを下降させた状態でナセルや風車ブレードの取付けができるようになり、高所作業が減って安全に作業ができるようになる。
The invention according to
請求項６に係る本発明として、風車ブレードの取付けは、前記第２手順から前記第３手順を終えた後までの期間内に段階的又は一括で行うようにする請求項５記載の洋上風力発電設備の施工方法が提供される。
According to the sixth aspect of the present invention, the offshore wind power generation according to
上記請求項６記載の発明は、風車ブレードの取付け時期について規定したものである。風車ブレードは、具体的には前記第２手順から前記第３手順を終えた後までの期間内に段階的又は一括で行うようすることができる。すなわち、施工手順や施工条件などに合わせて、風車ブレードの取付けは所定の期間内に段階的又は一括で行うようにすればよい。
The invention according to
以上詳説のとおり本発明によれば、浮体内部にタワーが収容され、海上での施工時にタワー昇降設備によってタワーを引上げ、固定するようにしたスパー型洋上風力発電設備において、前記タワーの引上げ作業及び固定作業や前記タワーの固定解除及び下降作業を容易かつ安全に設置が行えるようになる。 As described in detail above, according to the present invention, in a spar-type offshore wind power generation facility in which a tower is housed inside a floating body and the tower is pulled up and fixed by a tower elevating facility during construction at sea, the tower pulling work and It will be possible to easily and safely install the fixing work, the fixing release of the tower, and the lowering work.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１に示されるように、洋上風力発電設備１は、浮体２と、この浮体２の上部に設置されたデッキ３と、前記浮体２に繋がれた係留索４、４…と、前記浮体２の上端部に立設されたタワー５と、このタワー５の頂部に設備されたナセル６及び複数の風車ブレード７，７…とからなるものであり、本発明では特に、前記タワー５の下端に連続してシャフト構造体８を一体的に備えるとともに、前記シャフト構造体８は、浮体２内部に設けられたガイド部材によって鉛直方向の移動が案内されているものである。
As shown in FIG. 1, the offshore wind power generation facility 1 includes a floating
以下、更に具体的に詳述する。 Hereinafter, the details will be described in more detail.
前記浮体２は、上端部を開口させた有底中空部を有するスパー型の浮体構造とし、コンクリート製のプレキャスト筒状体１２〜１３を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体１２〜１３をＰＣ鋼材により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部２Ａと、この下側コンクリート浮体構造部２Ａの上側に連設された上側鋼製浮体構造部２Ｂとからなるとともに、下側コンクリート浮体構造部２Ａと上側鋼製浮体構造部２Ｂとの境界部に合成プレキャスト部材１３が介在され、両者が接合されている。前記上側鋼製浮体構造部２Ｂは、高さ方向に段階的に外径寸法が縮小される変断面形状としてある。
The floating
前記下側コンクリート浮体構造部２Ａは、コンクリート製のプレキャスト筒状体１２…と、前記合成プレキャスト部材１３の下半部分とで構成されている。前記プレキャスト筒状体１２は、図２に示されるように、軸方向に同一断面とされる円形筒状のプレキャスト部材であり、それぞれが同一の型枠を用いて製作されるか、遠心成形により製造された中空プレキャスト部材が用いられる。
The lower concrete floating
壁面内には鉄筋２０の他、周方向に適宜の間隔でＰＣ鋼棒１９を挿通するためのシース２１、２１…が埋設されている。このシース２１、２１…の下端部にはＰＣ鋼棒１９同士を連結するためのカップラーを挿入可能とするためにシース拡径部２１ａが形成されているとともに、上部には定着用アンカープレートを嵌設するための箱抜き部２２が形成されている。また、上面には吊り金具２３が複数設けられている。
In addition to the reinforcing
プレキャスト筒状体１２同士の緊結は、図３(A)に示されるように、下段側プレキャスト筒状体１２から上方に延長されたＰＣ鋼棒１９、１９…をシース２１、２１…に挿通させながらプレキャスト筒状体１２，１２を積み重ねたならば、アンカープレート２４を箱抜き部２２に嵌設し、ナット部材２５によりＰＣ鋼棒１９に張力を導入し一体化を図る。また、グラウト注入孔２７からグラウト材をシース２１内に注入する。なお、前記アンカープレート２４に形成された孔２４ａはグラウト注入確認孔であり、該確認孔からグラウト材が吐出されたことをもってグラウト材の充填を終了する。
As shown in FIG. 3A, the precast
次に、図３(B)に示されるように、ＰＣ鋼棒１９の突出部に対してカップラー２６を螺合し、上段側のＰＣ鋼棒１９、１９…を連結したならば、上段となるプレキャスト筒状体１２のシース２１、２１…に前記ＰＣ鋼棒１９、１９…を挿通させながら積み重ね、前記要領によりＰＣ鋼棒１９の定着を図る手順を順次繰り返すことにより高さ方向に積み上げられる。この際、下段側プレキャスト筒状体１２と上段側プレキャスト筒状体１２との接合面には止水性確保及び合わせ面の接合のためにエポキシ樹脂系などの接着剤２８やシール材が塗布される。
Next, as shown in FIG. 3B, if the
次いで、前記合成プレキャスト部材１３は、図４に示されるように、コンクリート製のプレキャスト筒状体１６と鋼製筒状体１７との合成構造である。これらは一体的に製作される。前記プレキャスト筒状体１６は、前記鋼製筒状体１７の肉厚分の厚さを減じた外径寸法とされ、この外周に前記鋼製筒状体１７の下半部分が外嵌された構造とし、前記プレキャスト筒状体１６の上端面がＰＣ鋼棒１９の締結面とされる。
Next, as shown in FIG. 4, the
前記上側鋼製浮体構造部２Ｂは、同図４に示されるように、前記合成プレキャスト部材１３の上半部分と、鋼製筒状体１４，１５とで構成されている。下段側の鋼製筒状体１４は、合成プレキャスト部材１３と同一の外径寸法とされ、合成プレキャスト部材１３に対して、ボルト又は溶接等（図示例はボルト締結）によって連結される。上段側の鋼製筒状体１５は、前記下段側の鋼製筒状体１４よりも外径寸法が縮小され、変断面形状とされ、下段側の鋼製筒状体１４に対してボルト又は溶接等によって連結される。前記上段側鋼製筒状体１５の上端は開口のままとされるとともに、前記上段側鋼製筒状体１５及び下段側鋼製筒状体１４との境界部及び下段側鋼製筒状体１４と鋼製筒状体１７との境界部は空間が仕切られておらず、浮体２内部にはタワー５を収容するための中空部が形成されている。
As shown in FIG. 4, the upper steel floating
一方、前記タワー５は少なくとも施工時（洋上での組立時）に前記デッキ３上に設けたタワー昇降設備９，９…によって昇降自在とされ、全部又は下端側の大部分が前記浮体２内部に収容可能となっている。前記浮体２の吃水Ｌは、例えば２ＭＷ級発電設備の場合、概ね６０ｍ以上に設定される。
On the other hand, the
前記タワー５の全部が浮体２内部に収容可能とは、予め浮体２の内部にタワー５を収容して曳航する場合を想定するものであり、前記タワー５の下端側の大部分が浮体２内部に収容可能とは、後述のように、浮体２の起立場所でタワー５を浮体２の上端開口から挿入設置する場合を想定するものである。
The fact that all of the
前記タワー５は、鋼材、コンクリート又はＰＲＣ（プレストレスト鉄筋コンクリート）から構成されるものが使用されるが、好ましいのは総重量が小さくなるように鋼材によって製作されたものを用いるのが望ましい。また、前記ナセル６は、風車の回転を電気に変換する発電機やブレードの角度を自動的に変えることができる制御器などが搭載された装置である。
The
前記シャフト構造体８は、詳細には図５及び図６に示されるように、軽量化を図るために、Ｈ形鋼や角型形鋼などの形材を組み合わせて構成された骨組構造体とされている。図示例のシャフト構造体８は、図８の横断面図に示されるように、平面視が正六角形状を成す複数のフレーム体８Ａ、８Ａ…を、各隅部に配設された鉛直方向材８Ｂ、８Ｂ…によって鉛直方向に所定の間隔で連結した構造とされている。前記シャフト構造体８は、供用後も残置されるものであり、かつタワー５の下端位置、すなわち水面近傍ないしそれから数十ｍの範囲に存在するものであり、浮体２を合わせた全体構造の中では中間乃至それよりも上部側に位置するため、浮体２とタワー５と合わせた構造体の重心を上側に移行させるため、出来る限り軽量化を図り、重心が上側に移動するのを防止するのが望ましい。
As shown in FIGS. 5 and 6 in detail, the
前記タワー５との連結は、図６に示されるように、タワー５の本体５Ａの下端に連続して鋼製リング状のタワー側接続部材５ａが設けられ、前記シャフト構造体８の最上部のフレーム体８Ａ及び上端に設けられた延出部材８ａが前記継手部材５ａの内面に溶接又はボルト・ナットなどの連結手段により連結され一体化されている。
In connection with the
前記シャフト構造体８は、浮体２の内部に設けられたガイド部材によって鉛直方向の移動が案内されている。具体的には、図６に示されるように、浮体２内部に鉛直方向に沿って複数本の、図示例では３本のガイドレール３０が配設されている。これらのガイドレール３０、３０…は、タワー５の内面に高さ方向に適宜の間隔で周方向に沿って設けられた横Ｔ字断面の周方向補強材３９によって支持されている。
The
そして、前記シャフト構造体８の角部から水平方向に突出して設けられたブラケット３１の先端部が前記ガイドレール３０に沿って摺動することにより、シャフト構造体８の鉛直方向の移動が横ブレすることなく円滑に行われるように案内されている。
Then, the tip of the
なお、本形態例では、前記シャフト構造体８を骨組構造により構成したが、鋼管などによって構成された管状構造体とすることも可能である。
In the example of this embodiment, the
前記タワー昇降設備９は、図７に示されるように、前記デッキ３上に、周方向に均等配置された複数のセンターホールジャッキ３２，３２と、前記シャフト構造体８の下端に一端が連結され、他端が前記センターホールジャッキ３２に接続されたＰＣケーブル３３とからなる。前記デッキ３上には、センターホールジャッキを駆動するための電動ポンプユニット３４が複数配置されている。なお、前記センターホールジャッキに代えてダブルツインジャッキ等を用いてもよい。
As shown in FIG. 7, the
本洋上風力発電設備１では、前記ＰＣケーブル３３の一端をタワー５に連結するのではなく、前記シャフト構造体８に連結するため、タワー構造をシンプルな構造とすることができる。
In the offshore wind power generation facility 1, one end of the
また、浮体２には、種々の電気設備３５が配設されるが、本発明では、浮体２内部にタワー５及びシャフト構造体８が収容され、鉛直方向に移動可能とされているため、前記電気設備３５は、図５に示されるように、前記タワー５及びシャフト構造体８が配置される中央部を避けて周囲に配置されている。すなわち、前記上側鋼製浮体構造部２Ｂは、高さ方向に段階的に外径寸法が縮小される変断面形状としてあり、前記電気設備３５は、相対的に外径寸法の大きな部位であって、前記シャフト構造体８が通過する中央範囲を避けた空間内に収まる寸法とし、周方向に分散して配置されている。
Further, various
一方、前記タワー５の下端と、浮体２の上部との接合部は、図６に示されるように、上端部の直径が下端部の直径よりも小さい截頭円錐形状のリング状部材であって周方向に分割可能とされた接合部材３６によって接合されている。すなわち、タワー５の下端に設けられたタワー側接続部材５ａの外径は、浮体２の内部に収容されるため、浮体２の上端部の内径よりも小さく構成されている。そのため、前記接合部材３６は、上端部の直径が下端部の直径よりも小さい截頭円錐形状のリング状部材とされている。また、タワー５を引き上げた状態で、浮体２の上部との接合を可能とするため、前記接合部材３６は、周方向に分割可能、好ましくは図示例のように、周方向に２分割構造とされている。従って、後述するように、タワー５を引き上げた状態とし、側方から２分割構造の接合部材３６をそれぞれ嵌め込んで、周方向に連結するとともに、タワー５の下端とボルト接合し、かつ浮体２の上端とボルト接合する構造となっている。図示例では、前記接合部材３６と、タワー５及び浮体２との接続は、内側に向けたフランジ継手が採用されている。前記接合部材３６を設けることにより、タワー５に作用した外力は前記シャフト構造体８に伝達されるのではなく、前記浮体２に直接的に伝達されるようになる。
On the other hand, the joint portion between the lower end of the
また、浮体２の海面上には、接舷施設３７及び通路デッキ３８が設けられ、施工時やメンテナンス時に作業員等が洋上風力発電設備１へ乗り入れできるようになっている。
Further, a
〔施工手順〕
以下、図９〜図１５に基づいて、前記洋上風力発電設備１の施工手順について詳述する。
[Construction procedure]
Hereinafter, the construction procedure of the offshore wind power generation facility 1 will be described in detail based on FIGS. 9 to 15.
（第１手順）
製作ヤードに隣接した洋上において、図９に示されるように、浮体２を海上に横向きで浮かべ、曳航船１８により起立場所まで曳航する。前記浮体２の内部には予め、前記シャフト構造体８が収納されている。
(First step)
On the ocean adjacent to the production yard, as shown in FIG. 9, the floating
浮体２の下側コンクリート浮体構造部２Ａと、上側鋼製浮体構造部２Ｂとでは、下側コンクリート浮体構造部２Ａ側の方が重いため、バランス調整用浮体４２を浮かべるとともに、この浮体上に設置したウインチ４３から繰り出されたワイヤの一端を下側コンクリート浮体構造部２Ａの端部に連結し、浮体２が水平になるように調整することが望ましい。前記上段側鋼製筒状体１５の上端開口は塞がれている。また、浮体２は、海上に横向きで浮かべた状態でバラスト水（水又は海水）を注水し、吃水を調整するようにしてもよい。前記起立場所とは、所定のバラストを投入し浮体２を起立状態とする洋上場所のことである。
Since the lower
前記曳航船１８により曳航する方法に代えて、図示しないが、浮体２を台船に搭載して洋上設置場所まで運搬し、洋上設置場所にてクレーンで洋上に浮かべるようにしてもよい。この場合、浮体２内にはバラスト水やバラスト材を投入しないことが好ましい。
Instead of the method of towing by the towing
図１０に示されるように、起立場所に到着したならば、浮体２の内部にバラスト４１（水又は海水、バラスト材）を投入するとともに、前記バランス調整用浮体４２上のウインチ４３からワイヤを徐々に繰り出すことにより、ゆっくりと浮体２を直立状態に起立させる。
As shown in FIG. 10, when arriving at the standing place, the ballast 41 (water or seawater, ballast material) is put into the floating
前記バラスト材としては、水より高比重である粉粒状のものが使用され、具体的には、砂、砂利、重晶石を含む鉱物類及び鉄、鉛等の金属粉、金属粒を含む金属類のうち一種または複数種の組み合わせからなるものとすることが好ましい。また、適宜モルタルを混合することもできる。 As the ballast material, a powder or granular material having a higher specific gravity than water is used. Specifically, minerals including sand, gravel and heavy crystal stone, metal powder such as iron and lead, and metal containing metal particles are used. It is preferable that it is composed of one or a combination of a plurality of types. In addition, mortar can be mixed as appropriate.
図１１に示されるように、バラスト４１を注入することによって浮体２を海底に着底させる。
As shown in FIG. 11, the floating
前記デッキ３上にタワー昇降設備９を設置し、さらに起重機船４４によってタワー５を浮体２内部に吊り降ろし、予め浮体２内部に収納されている前記シャフト構造体８と連結し、一体化を図る。この状態で、タワー５の上部は浮体２の上端より突出させた状態となっている。なお、前記タワー５の突出量は、前記デッキ３上にタワー昇降設備９等が設けられるため、後段の第２手順において、ナセル６の設置作業に支障が出ない程度とする。
The
以上、第１手順についての代表的例を示したが、種々の変更が可能である。具体的に述べると、
(1)上記第１手順では、浮体２を海上に横向きで浮かべ、曳航船１８により起立場所まで曳航する際、前記浮体２の内部には前記シャフト構造体８のみを収納するようにしたが、タワー５も浮体２内部に収納して、曳航するようにしてもよい。
The typical example of the first procedure has been shown above, but various changes can be made. Specifically,
(1) In the first procedure, when the floating
この場合、施工場所において、タワー昇降設備９によりタワー５の上部が浮体２の上端より突出させた状態となるまで引き上げるようにする。
(2)上記第１手順では、前記浮体２の内部に前記シャフト構造体８を収容した状態で起立場所まで曳航したが、シャフト構造体８は収容しない状態で前記浮体２のみを起立場所まで曳航し、起立させた後、別途輸送したシャフト構造体８を前記浮体２内部に挿入するとともに、このシャフト構造体８の上端部に前記タワー５の下端を連結するようにしてもよい。
(3)上記第１手順では、浮体２を着底させるようにしたが、洋上に浮かべたままで作業するようにすることも可能である。この場合は、前記浮体２に係留索４、４…を繋ぎ、浮体２の安定化を図るようにするのが望ましい。
In this case, at the construction site, the
(2) In the first procedure, the
(3) In the first procedure described above, the floating
いずれにしても、第１手順では、洋上にて、着底の有無を問わず、浮体２を直立に起立させた状態とし、浮体２内部に前記シャフト構造体８を収容するとともに、このシャフト構造体８の上部に前記タワー５を連結し、かつ該タワー５の上部を前記浮体２の上端よりも突出させた状態とするまでの作業を行う。
In any case, in the first procedure, the floating
（第２手順）
次いで、図１２に示されるように、起重機船により前記タワー５の頂部に少なくともナセル６を設置する。「少なくともナセル６を設置する」とは、風車ブレード７、７…の内の一部を同時に設置してもよいことを意味する。好ましくは、同図１２に示したように、ナセル６とともに、ナセル６よりも上部側に位置させた状態の風車ブレード７（２枚）を含んで設置することが望ましい。
(Second step)
Then, as shown in FIG. 12, at least the
次に、図１３に示されるように、タワー昇降設備９により、所定の高さまで引き上げた後、起重機船４４により残りの下側に位置させた状態の風車ブレード７を設置し、ナセル６及び風車ブレード７，７…の設置まで作業を完了させる。前記タワー昇降設備９によりタワー５を引き上げる際、本発明ではタワー５の下端から連続して設けられたシャフト構造体８の鉛直方向の移動がガイド部材によってしっかりと案内されていることにより、タワー５を安定的に引き上げることができる。
Next, as shown in FIG. 13, after being pulled up to a predetermined height by the
（第３手順）
図１４に示されるように、前記タワー昇降設備９によって前記タワー５を正規の高さ位置まで引き上げ、タワー５の下端と前記浮体２の上端とを結合する。結合は、前述した接合部材３６をタワー５の下端と前記浮体２の上端との間に介在させることにより、両者の結合を図る。具体的には、図１５に示されるように、タワー５の下端と前記浮体２の上端との間に、接合部材３６の高さ分の空間を空けた状態でタワー５を保持し、側方から２分割構造の接合部材３６Ａ、３６Ｂをぞれぞれ嵌め込んで、周方向に連結するとともに、タワー５の下端とボルト接合し、かつ浮体２の上端とボルト接合する。本発明では、前記タワー５を浮体２に連結する際にも、前記タワー５の下端から延びたシャフト構造体８が浮体２の内部に安定的に支持されていることにより、波に揺れる洋上であっても、タワー５の挙動と浮体２の挙動とが一体的となるため、タワー５の固定作業が容易かつ安全に行えるようになる。
(Third step)
As shown in FIG. 14, the
（第４手順）
バラスト水を浮体から抜いて、浮体２を浮かべたならば、浮体２に係留索４，４…を設置する（図１参照）。
(4th step)
After the ballast water is drained from the floating body and the floating
なお、浮体２を浮かべた状態とした後、設置場所まで曳航し、設置場所で浮体に係留索４，４…を設置するようにしてもよい。
After the floating
前記タワー昇降設備９は、そのまま残置しても良いし、撤去してもよい。残置した場合は、将来のメンテナンス補修時等に、残置したタワー昇降設備９によってタワー５を下降させることにより、大規模修繕をより低コストで行うことが可能となる。この際、浮体２内部にはシャフト構造体８が存在しているため、タワー５の下降・上昇を容易かつ安全に行うことが可能である。なお、前記タワー昇降設備９を撤去した場合は、大規模修繕時に再度、前記タワー昇降設備９を設置するようにすればよい。
The
〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、前記浮体２の構造を、下側コンクリート製浮体構造部２Ａと上側鋼製浮体構造部２Ｂとからなるハイブリッド構造としたが、すべてがコンクリート製の浮体構造としても良いし、すべてが鋼製の浮体構造としてもよい。
[Other form examples]
(1) In the above embodiment, the structure of the floating
(2)上記形態例では、ナセル６及び風車ブレード７，７…の設置をタワー５の引上げる前と引き上げた後で段階的に行うようにしたが、最初にナセル６のみを取付け、タワー５を引き上げた後に３枚の風車ブレードを順に取り付けるようにしてもよいし、タワー５を引き上げた後に、ナセル６と風車ブレード７，７…とを一括で取り付けるようにしてもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記形態例では、タワー５の下端と前記浮体２の上端とを結合する第３手順の前に、残りの１枚の風車ブレード７，７…を取付け、すべての風車ブレード７の取付けを完了させるようにしたが、タワー５の下端と前記浮体２の上端とを結合する第３手順の後に、残りの１枚の風車ブレード７を取り付けるようにしてもよい。
(3) In the above embodiment, the remaining one
(4)前記形態例では、前記タワー５の下端と、浮体２の上部との接合部は、図６に示されるように、上端部の直径が下端部の直径よりも小さい截頭円錐形状のリング状部材であって周方向に分割可能とされた接合部材３６によって接合するようにしたが、平板状のリング状部材によって両者を接合するようにしてもよい。これらのリング状部材は、シャフト構造体８を取り付けた状態のまま、接合部材３６の取付けが出来るように周方向に分割可能な構造としたが、タワー５とシャフト構造体８とを分離させるとともに、両者を一旦仮受け支持した状態とし、タワー５と浮体２との間に周方向に連続したリング状部材を挿入し、タワー５と浮体２とを前記周方向に連続したリング状部材を介して接合するようにしてもよい。
(4) In the above embodiment, the joint portion between the lower end of the
１…洋上風力発電設備、２…浮体、３…デッキ、４…係留索、５…タワー、６…ナセル、７…風車ブレード、８…シャフト構造体、９…タワー昇降設備、３０…ガイドレール、３１…ブラケット、３２…センターホールジャッキ、３３…ＰＣケーブル、３４…電動ポンプユニット 1 ... Offshore wind power generation equipment, 2 ... Floating body, 3 ... Deck, 4 ... Mooring line, 5 ... Tower, 6 ... Nacelle, 7 ... Wind turbine blade, 8 ... Shaft structure, 9 ... Tower lifting equipment, 30 ... Guide rail, 31 ... Bracket, 32 ... Center hole jack, 33 ... PC cable, 34 ... Electric pump unit
Claims (6)
前記タワーの下端に連続してシャフト構造体を一体的に備えるとともに、前記シャフト構造体は、浮体内部に設けられたガイド部材によって鉛直方向の移動が案内され、
前記タワーの下端と前記浮体の上端との接合部は、周方向に分割可能とされたリング状部材によって接合されていることを特徴とする洋上風力発電設備。 It consists of a floating body, a mooring line, a tower, a nacelle installed at the top of the tower, and a plurality of wind turbine blades. In an offshore wind power generation facility in which all or most of the lower end side of the tower can be accommodated inside the floating body and the tower can be raised and lowered by the tower raising and lowering facility.
A shaft structure is integrally provided at the lower end of the tower, and the shaft structure is guided to move in the vertical direction by a guide member provided inside the floating body .
An offshore wind power generation facility characterized in that a joint portion between the lower end of the tower and the upper end of the floating body is joined by a ring-shaped member that can be divided in the circumferential direction.
洋上にて、浮体を直立に起立させた状態とし、浮体内部に前記シャフト構造体を収容するとともに、このシャフト構造体の上部に前記タワーを連結し、かつ該タワーの上部を前記浮体の上端よりも突出させた状態とする第１手順と、
起重機船により前記タワーの頂部に少なくともナセルを設置する第２手順と、
前記タワー昇降設備によって前記タワーを正規の高さ位置まで引き上げ、タワーの下端と前記浮体の上端とを結合する第３手順とを含むことを特徴とする洋上風力発電設備の施工方法。 A construction method for installing the offshore wind power generation facility according to any one of claims 1 to 4 at sea.
At sea, the floating body is set to stand upright, the shaft structure is housed inside the floating body, the tower is connected to the upper part of the shaft structure, and the upper part of the tower is connected to the upper end of the floating body. The first step to make it protrude
The second step of installing at least a nacelle on the top of the tower by a crane vessel, and
A method for constructing an offshore wind power generation facility, which comprises a third step of pulling the tower up to a regular height position by the tower elevating facility and connecting the lower end of the tower and the upper end of the floating body.
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