TWI661125B - 浮體式海上風力發電設備 - Google Patents

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Abstract

本發明的帶型的浮體式海上風力發電設備，控制因塔架的傾動所導致發電效率的降低，且抑制鉛直軸周圍的旋轉運動(偏擺運動)，並防止船舶與繫泊索接觸的同時，可適應性保持塔架的傾動姿勢狀態。
其解決手段是由浮體(2)、繫泊索(3)、塔架(4)、配置在塔架(4)頂部的艙(6)及複數個葉片(7)形成之風車(5)所構成的浮體式海上風力發電設備(1)中，上述風車(5)為避免上述葉片(7)與塔架(4)的接觸而賦予風車(5)的轉軸之預定角度的上揚角，並將上述葉片(7)安裝在艙(6)的順風面，使葉片(7)的背面朝著逆風設置的順風型式，上述繫泊索(3)對浮體(2)的繫泊點是在海面下且設定比浮體(2)的重心高的位置。

Description

浮體式海上風力發電設備
本發明是有關設置在比較水深的深海上的帶型的浮體式海上風力發電設備。
自以往，主要是專門採用水力、火力及核能發電廠等的發電方式，但是近年來從環境或自然能源的有效運用的點著眼於利用自然風進行發電的風力發電。該風力發電設備雖有陸上設置型與水上(主要為海上)設置型，但是從沿岸區域到後背為山越地帶的日本的場合，會有沿岸區域不具有穩定風之平野較少的狀況。另一方面，日本四面被海所包圍著，海上可容易獲得適合發電的風，並具有設置上的限制較少等的優點。因此，近年來多次提出有浮體式海上風力發電設備。
例如，下述專利文獻1中，提出一種組合中空四角柱型的構造物來構成平面三角型浮出水面的浮體，在此上設置發電用風車的風力發電裝置。由於該浮體浮出水面稱之為「浮箱型」。
又，下述專利文獻2中，提出一種浮體構 造，具備：上部載放著物品的複數個浮體部；在預定中心連結內端並在朝水平放射方向延伸外端連結上述各浮體部的長形狀剛體所成的連結部；及在上述浮體部之間產生拉伸力的拉伸部。
下述專利文獻3中，提出一種浮體構造，具備：浮游在水上的複數個浮體部；將上述浮體部成環狀連結的剛體所成的連結部；使環狀的大致中央部繫留於水底的繫留手段；檢測上述浮體部的位置的位置檢測手段；檢測潮流的潮流檢測手段；以相對於潮流角度可變的樣態安裝於複數個浮體部的舵；及相對於潮流調整各舵的角度藉以使環狀的大致中央部為中心的各浮體部的位置為可變的位置控制部。上述專利文獻2、3有關的浮體構造是由於浮體沉入於水面下而稱為「半潛型」。
另外，下述專利文獻4中，提出一種海上風力發電的浮體構造，係由：上下的蓋體；以PC鋼材一體接合連續設置在該等之間的筒狀預鑄混凝土塊的下部浮體；及以PC鋼材一體接合在該下部浮體的較上述預鑄混凝體塊小徑的預鑄混凝土塊與上蓋所成的上部浮體所構成，在下部浮體的下部內側藉間隔壁形成複數個穩流槽，並在上部浮體的內部藉間隔壁形成複數個水密區隔部。該專利文獻4是以如浮標的豎立狀態浮起而稱為「帶型」。
上述帶型浮體在一個浮體僅能安裝一基，但與其他的浮箱型或半潛型比較，經濟性佳，並具有浮體穩定性佳的優點。
為此，本案申請人也在下述專利文獻5中，如第25圖表示，提出一種海上風力發電設備50，係由：浮體51；設置在該浮體51上部的甲板52；連結於該甲板52的繫泊索53；豎立設置在上述甲板52之上的塔架54；及裝備於該塔架54頂部的艙55與複數個風車葉片56、56...所構成，上述浮體51是在高度方向將混凝土製的預鑄筒狀體堆疊成複數段堆疊，並以PC鋼材緊固各預鑄筒狀體謀求一體化的下側混凝體製浮體構造部51A，及連設在此下側混凝體浮體構造部51A上側的上側鋼製浮體構造部所成，並具有上端部開口的有底中空部的帶型的浮體構造，至少在施工時上述塔架可藉著設置在上述甲板52上的塔架升降設備而自由升降，可收納於上述浮體51內部。
[先前專利文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-165032號公報
[專利文獻2]日本特開2007-160965號公報
[專利文獻3]日本特開2007-331414號公報
[專利文獻4]日本特開2009-18671號公報
[專利文獻5]日本特開2010-223113號公報
但是，風車型式中，存有：在艙的迎風面安裝葉片，設置使葉片朝迎風面成正對，接受來自正面的風的逆風型式，及在艙的順風面安裝葉片，設置使葉片的背面朝著逆風接受來自後側的風的順風型式，但是一般在葉片的逆風面具有障礙物時會使效率降低，因而採用逆風型式。此時，由於葉片彎曲可防止該葉片與塔架的接觸，因此如第26(A)圖表示，風車的轉軸相對於水平線賦予預定角度(θ=5~10°左右)的上揚角θ。
但是，風力發電設備為浮體式的場合，塔架的下端並未固定在地面，會因風壓傾動而朝著順風面傾斜，所以如第26(B)圖表示，葉片的旋轉面S會進一步向上傾斜(θ+β)，因受風面積的降低而有發電效率降低的問題點。
又，浮體式的海上發電設備的場合，風車一旦接觸風時，會因降低風的阻力而在浮體產生鉛直軸周圍的旋轉力(偏擺)使發電效率降低，並在暴風時浮體的傾動變大而有作用於繫泊索的負載增大的問題點。
另外，上述專利文獻5中，雖在海面上設置繫泊點，使繫泊的作用點上升來增加浮體運動的抑制力，但是繫泊點設於海面上時接近的船舶接觸到繫泊的可能性變高而有危險等的問題。
另一方面，如上述專利文獻5，具備將混凝土製的預鑄筒狀體在高度方向成複數段堆疊獲得一體化之混凝土浮體構造部51A的海上風力發電設備50的場合，在 上述混凝土浮體構造部51A的組裝或搬運時及海上風力發電設備50的開始建設時等，對混凝土浮體構造部51A有大的彎曲應力作用。在此，混凝土構造部51A在設置後兩端是大致成自由端的支撐構造，因此成為主要是軸力作用，大的彎曲應力不作用的構造。尤其是作為預鑄筒狀體而接合在周圍方向成複數分割的分割預柱統狀體的構造時，對於彎曲的強度較弱而會有組裝或搬運中及開始建設時產生變形或破損的危險性。因此，對於組裝等之時產生的彎曲，必須另外準備暫時性補強用的框架，會造成作業費時，並有成本增大的缺點。
因此，本發明的主要課題為提供一種浮體式海上風力發電設備，在帶型的浮體式海上風力發電設備中，控制因塔架的傾動所導致發電效率的降低，且抑制鉛直軸周圍的旋轉運動(偏擺運動)，並防止船舶與繫泊索接觸的同時，可適應性保持塔架的傾動姿勢狀態。
第二課題是尤其在暴風時，可獲得鉛直軸周圍的旋轉運動(偏擺運動)進一步的抑制。
第三課題為組裝等的作業容易，並可降低成本。
作為解決上述課題用的請求項1有關的本發明，提供一種浮體式海上風力發電設備，係由：浮體、繫泊索、塔架、配置在塔架頂部的艙及複數個葉片形成的風 車所構成的浮體式海上風力發電設備，其特徵為：上述風車，對轉軸賦予預定角度的上揚角，並將上述葉片安裝在艙的順風面，使葉片的背面朝著逆風設置的順風型式，上述繫泊索對浮體的繫泊點是在海面下且設定在比浮體的重心高的位置，上述浮體是以下部側在高度方向將混凝土製的預鑄筒狀體堆疊成複數段的混凝土製浮體構造，上部側為鋼構件所成的鋼製浮體構造，上述混凝土製浮體構造是接合在周圍方向將上述預鑄筒狀體分割成複數個分割預鑄筒狀體所構成，至少在組裝時，在各個預鑄筒狀體的外圍面，沿周圍方向捲繞導入有張緊力的外拉張鋼索。
上述請求項1記載的本發明中，風車是為避免葉片與塔架的接觸而對風車的轉軸賦予預定角度的揚角，並將上述葉片安裝在艙的順風面，使葉片的背面朝著逆風設置的順風型式。因此，在無風狀態時，如第7(A)圖表示，葉片的旋轉面雖是成為朝著逆風向下的狀態(-θ)，但是受到風時則如第7(B)圖表示，因朝著順風面傾斜相反地會使得受風面積增大，可防止發電效率的降低。再者，以往的逆風型式的場合，相對於初始狀態的葉片旋轉面的傾斜角(θ)加上風產生的傾動角(β)，本發明的順風型式的場合，由於是對初始狀態的葉片旋轉面的傾斜角(-θ)加上風產生的傾動角(β)，因此與上述逆風型式比較可期待有經常相當於上述傾斜角θ量之發電效率的提升。
又，逆風型式的場合，相對於從後側支撐葉片的構造容易產生偏擺力矩，如本發明以順風型式的場合，在艙的順風面安裝葉片，以前側拉伸地支撐著葉片的構造所以偏擺力矩的作用困難。
另外，上述繫泊索對浮體的繫泊點是在海面下且設定在比浮體的重心高的位置，可防止船舶與繫泊索的接觸。又由於繫泊點是位在比浮體重心的上側而可抑制浮體的過度傾倒地在繫泊點產生以浮體的重心為中心的阻力矩，因此可適應性保持塔架的傾動姿勢狀態。
上述浮體是以下部側在高度方向將混凝土製的預鑄筒狀體堆疊成複數段的混凝土製浮體構造，上部側為鋼構件所成的鋼製浮體構造。
浮體構造採用下部側在高度方向將混凝土製的預鑄筒狀體堆疊成複數段的混凝土製浮體構造，上部側為鋼構件所成的鋼製浮體構造的浮體構造。藉此複合構造的採用，可降低重心，並藉著臂長的增大而可增大上述阻力矩。
進而，於本發明中，上述混凝土製浮體構造是接合在周圍方向將上述預鑄筒狀體分割成複數個分割預鑄筒狀體所構成，至少在組裝時，在各個預鑄筒狀體的外圍面，沿周圍方向捲繞導入有張緊力的外拉張鋼索。
即使是成複數分割後的預鑄筒狀體，由於是沿周圍方向捲繞導入有預應力的外拉張鋼索而將預鑄筒狀體加以緊固，所以增加相對預鑄筒狀體之彎曲的強度，在 組裝作業或搬運作業、浮體式海上風力發電設備的開始建設時等，即使彎曲應力作用於混凝土製浮體構造的場合，仍可防止混凝土製浮體構造的變形及破損，且無須設置臨時設立的框架等也可降低成本。
作為請求項2有關的本發明，提供請求項1記載的浮體式海上風力發電設備，上述浮體的下部側在周圍方向隔著間隔設有複數個從周圍面突出的偏擺抑制翼。
上述請求項2記載的發明是在上述浮體的下部側於周圍方向隔著間隔設有複數個從周圍面突出的偏擺抑制翼。藉順風型式的採用與逆風型式比較雖可降低偏擺力矩的產生，但浮體式的場合則僅能期待繫泊索的拉伸力，所以一旦偏擺力矩產生時會有偏擺控制困難的缺點。為此，在浮體的下部側，以在水深30m以下的範圍設置偏擺翼為佳，賦予浮體的旋轉阻力，抑制偏擺運動。
作為請求項3有關的本發明，提供請求項1或請求項2記載的浮體式海上風力發電設備，上述外拉張鋼索是在上述預鑄筒狀體的軸向隔著間隔設有複數條。
上述請求項3記載的發明是在上述預鑄筒狀體的軸向隔著間隔設置複數條上述外拉張鋼索，藉此，可均勻地強化混凝土製浮體構造的軸向。
作為請求項4有關的本發明，提供請求項1或請求項2記載的浮體式海上風力發電設備，上述外拉張鋼索的錨定件是設置在與上述預鑄筒狀體的直徑方向相對的兩處，在上述錨定件具備吊掛上述預鑄筒狀體時的吊掛 金屬件。
上述請求項4記載的發明是將上述外拉張鋼索的錨定件設置在與上述預鑄筒狀體的直徑方向相對的兩處，由於在該錨定件具備上述預鑄筒狀體吊掛時的吊掛金屬件，所以可進一步抑制預鑄筒狀體的彎曲應力負荷。
作為請求項5有關的本發明，提供請求項1或請求項2記載的浮體式海上風力發電設備，上述外拉張鋼索為臨時設立，設上述浮體式海上風力發電設備的設置時為可拆裝。
上述請求項5記載的發明在浮體式海上風力發電設備的設置後為大的彎曲應力不作用的構造，所以上述錨定件及非結合線材為臨時設立，在上述浮體式海上風力發電設備的設置後可拆裝。
如以上詳細說明根據本發明，在帶型的浮體式海上風力發電設備中，可藉塔架的傾動控制發電效率的降低，且抑制鉛直軸周圍的旋轉運動(偏擺運動)，並防止船舶與繫泊索接觸的同時，可適應性保持塔架的傾動姿勢狀態。
又，尤其在暴風時，可獲得鉛直軸周圍的旋轉運動(偏擺運動)進一步的抑制。
此外，容易進行組裝等的作業，可降低成本。
1‧‧‧浮體式海上風力發電設備
2‧‧‧浮體
2A‧‧‧下側混凝土浮體構造部
2B‧‧‧上側鋼製浮體構造部
3‧‧‧繫泊索
4‧‧‧塔架
5‧‧‧風車
6‧‧‧艙
7‧‧‧葉片
8‧‧‧偏擺抑制翼
12‧‧‧預鑄筒狀體
30，31‧‧‧錨定件
36‧‧‧吊掛金屬件
第1圖為本發明相關之浮體式海上風力發電設備1的側視圖。
第2圖為浮體2的縱剖視圖。
第3圖表示預鑄筒狀體12(13)，(A)為縱剖視圖、(B)為上視圖(B-B線箭頭圖)、(C)為底視圖(C-C線箭頭圖)。
第4圖為預鑄筒狀體12(13)彼此的緊固連結要領圖(A)(B)。
第5圖表示下側混凝土製浮體構造部2A與上側鋼製浮體構造部2B的邊界部的縱剖視圖。
第6圖為表示偏擺抑制翼8的下側混凝土製浮體構造部2A的橫剖面圖。
第7圖表示風對塔架4產生的傾動狀態，(A)表示無風時(直立時)、(B)表示受風時(傾動時)的側視圖。
第8圖表示藉阻力矩產生的傾動控制狀態的整體側視圖。
第9圖為發電輸出相對於塔架4之傾斜角的變化圖。
第10圖表示下側混凝土製浮體構造部2A的(A)為橫剖面圖、(B)為左右以另外視點的側視圖。
第11圖是將主要部放大的(A)為前視圖、(B)為上視圖。
第12圖表示錨定件30的(A)為上視圖、(B)為前視 圖、(C)為側視圖。
第13圖為外拉張鋼索31的前視圖。
第14圖表示浮體式海上風力發電設備1的施工要領的流程圖。
第15圖為表示施工要領(之一)的(A)為上視圖、(B)為前視圖。
第16圖為表示施工要領(之二)的(A)為上視圖、(B)為前視圖。
第17圖為表示施工要領(之三)的(A)為上視圖、(B)為前視圖。
第18圖為表示施工要領(之四)的(A)為上視圖、(B)為前視圖。
第19圖為表示施工要領(之五)的(A)為前視圖、(B)為預鑄筒狀體12部份的上視圖。
第20圖為表示施工要領(之六)的上視圖。
第21圖為表示施工要領(之七)的前視圖。
第22圖為表示施工要領(之八)的前視圖。
第23圖為表示施工要領(之九)的前視圖。
第24圖為表示施工要領(之十)的前視圖。
第25圖表示習知的浮體式海上風力發電設備(專利文獻5)的整體圖。
第26圖表示逆風型式的場合風對塔架所產生傾動狀態之(A)為無風時(豎立時)、(B)為受風時(傾動時)的側視圖。
以下，針對本發明的實施形態一邊參閱圖示一邊詳述如下。
如第1圖所示，本發明的海上風力發電設備1是由：浮體2、繫泊索3、塔架4、配置在塔架4頂部的艙6及複數個葉片7、7...而成的風車5所構成。
上述浮體2是如第2圖表示，係由在高度方向成複數段堆疊著混凝土製的預鑄筒狀體12~13，將各預鑄筒狀體12~13藉PC鋼材19緊固獲得一體化的下側混凝土製浮體構造部2A，及連設於該下側混凝土製浮體構造部2A上側的上側鋼製浮體構造部2B所成。上述浮體2的吃水L在2MW級發電設備的場合，大概設定在60m以上。
以下，進一步具體地詳述。
上述下側混凝土製浮體構造部2A是以混凝土製的預鑄筒狀體12、12...及合成預鑄構件13的下半部所構成。上述預鑄筒狀體12是如第3圖表示，為軸向成相同剖面的圓形筒狀的預鑄構件，分別使用相同的框架所製作，或使用以離心成形所製造的中空預鑄構件。
壁面內，除了鋼筋20之外，在周圍方向以適當的間隔埋設有PC鋼棒19插穿用的鞘21、21...。在該鞘21、21...的下端部形成有用於連結PC鋼棒19彼此的聯結器可***用的鞘擴徑部21a，並在上部形成有錨定用 錨定板嵌設用的脫箱部22。又，在上面設有複數個金屬吊件23。
預鑄筒狀體12彼此的緊固是如第4(A)圖表示，一邊將從下段側預鑄筒狀體12向上方延長的PC鋼棒19、19...插穿於鞘21、21...並重疊預鑄筒狀體12、12時，將錨定板24嵌設於脫箱部22，藉螺帽部25將張力導入PC鋼棒19獲得一體化。並從基底注入孔27將基底材注入鞘21內。再者，形成於上述錨定板24的孔24a為基底注入確認孔，以從該確認孔吐出基底材來結束基底材的填充。
接著，如第4(B)圖表示，對PC鋼棒19的突出部栓鎖聯結器26，一旦連結上段側的PC鋼棒19、19...時，一邊將PC鋼棒19、19...插穿於成為上段的預鑄筒狀體12的鞘21、21...並重疊，根據上述要領，依序重複進行獲得PC鋼棒19的錨定順序藉此堆疊在高度方向。此時，在下段側預鑄筒狀體12與上段側預鑄筒狀體12的接合面上，塗抹環氧樹脂系等的接著劑以確保阻水性及對接面的接合。
其次，上述合成預鑄構件13也如第5圖表示，為混凝土製的預鑄筒狀體16與鋼製筒狀體17的合成構造。該等是成一體製作。設上述預鑄筒狀體16為減去上述鋼製筒狀17的壁厚量的厚度的外徑尺寸，在該外圍外嵌著上述鋼製筒狀體17的下半部份的構造，上述預鑄筒狀體16的上端面為PC鋼棒19的緊固面。
上述上側鋼製浮體構造部2B是以上述合成預鑄構件13的上半部份與鋼製筒狀體14、15所構成。下段側的鋼製筒狀體14為下側部份設成與合成預鑄構件13相同的外徑尺寸，藉著螺栓或焊接等(圖示例為螺栓緊固)與合成預鑄構件13連結。鋼製筒狀體14的上部成為使直徑逐漸變窄的截錐體形。
上段側的鋼製筒狀體15是成為連接上述下段側的鋼製筒狀體14的上部外徑之外徑尺寸的筒狀體，藉螺栓或焊接等(圖示例為螺栓緊固)連結下段側的鋼製筒狀體14。
另一方面，上述塔架4雖使用鋼材、混凝土或PRC(預應力鋼筋混凝土)所構成的材料，但以使用鋼材所製作之總重量小的為佳。塔架4的外徑與上述上段側鋼製筒狀體15的外徑為大約一致，外形狀為無階差地上下方向連續。圖示例是在上段側鋼製筒狀體15的上部設有梯子9，塔架4與上段側鋼製筒狀體15的大致邊界部在周圍方向設有走道鷹架10。
上述繫泊索3對於浮體2的繫泊點P是如第1圖表示，在海面下並設定在比浮體2的重心G高的位置。因此，可防止船舶與繫泊索3的接觸。又，為抑制浮體2的過度傾倒地在繫泊點P產生以浮體2的重心G為中心的阻力矩M，因此可適應性保持塔架4的傾動姿勢狀態。
另一方面，上述艙6是搭載著可將風車5的旋轉轉換成電的發電機或自動改變葉片的角度的控制器等 的裝置。
上述葉片7、7...是如第7(A)圖表示，為避免與塔接4的接觸，賦予轉軸預定角度的上揚角θ。因此，設定使得葉片旋轉面S僅傾斜上揚角θ。如同圖表示，本發明中，風車型式是將上述葉片7、7...安裝在艙6的順風面，將葉片7、7...的背面朝著逆風設置的順風型式。上述上揚角θ為大概5~10°的範圍。因此，在無風狀態時，如第7(A)圖表示，葉片7的旋轉面S雖是成為朝著逆風向下的狀態(-θ)，但是受到風時則如第7(B)圖表示，因朝著順風面傾斜相反地會使得受風面積增大，可防止發電效率的降低。
根據以往的文獻(第4次 演講會演講集「(5)浮體式海上風力發電的開發」獨立行政法人 海上技術安全研究所)，如第9圖表示，以上揚角10°的發電效率會降低約5%得到證實。因此，在風車5的旋轉狀態使塔架4與朝著順風面傾斜的風正對的狀態(葉片旋轉面S為鉛直)的場合，可期待有5%的發電效率的提升。
另一方面，本發明中，上述繫泊索3對於浮體2的繫泊點P是如第1圖表示，在海面下且被設定在比浮體2的重心G高的位置。因此，如第8圖表示，因風壓而使得塔架4朝向順風面過度傾倒時，在繫泊點P產生以浮體2的重心G為中心的阻力矩M來抑制浮體2的過度傾倒，因此可適應性保持塔架4的傾動姿勢狀態。本浮體構造是以下部側在高度方向將混凝土製的預鑄筒狀體成複 數段堆疊的混凝土製浮體構造，上部側為鋼構件所成的鋼製浮體構造，因此可將重心G設定在比繫泊點相當的下側，藉著阻力矩M的臂長的增大而可產生大的阻力矩M。
但是，在上述浮體2的中空部內，雖投入有水、礫石、細骨料或粗骨料、金屬粒等的渣材，但此渣材投入量在平均風速作用時以調整渣材重量使上述葉片7的旋轉面S大致成鉛直面為佳。
另一方面，本發明是如第1圖表示，上述浮體2的下部側在周圍方向隔著間隔設置複數個從周圍面突出的偏擺抑制翼8、8...。具體是如第6圖表示，在預鑄筒狀體12、13的周圍面於周圍方向以等間隔，圖示例是以8等份間隔設置朝半徑方向突出的偏擺抑制翼8、8...。一般在帶型的海上風力發電設備的場合，一般是為增大水的阻力而不設置翼，但是僅在浮體2的下部側設置翼時，暴風時可有效防止浮體2的偏擺運動。上述偏擺抑制翼8、8...的設置範圍為水深25m以上的範圍，並以水深30m的範圍為佳。又，上述偏擺抑制翼8的突出長為浮體2下部側的外徑的0.10~0.15倍，並以0.11~0.13倍左右為佳。
但是，上述下側混凝土浮體構造部2A為上述預鑄筒狀體12~13可在周圍方向成一體的構造，但是大型的海上風力發電設備的場合是如第10圖及第11圖表示，上述預鑄筒狀體12~13是將周圍方向分割成複數個 分割預鑄筒狀體12a~12d接合其周圍方向所構成。如上述在周圍方向接合分割預鑄筒狀體12a~12d的上述預鑄筒狀體12~13的外圍，沿著周圍方向捲繞有導入張緊力的外拉張鋼索31。上述預鑄筒狀體12是使用周圍方向分割成二以上的筒狀體，第10圖表示的例為分割成四個。
上述預鑄筒狀體12~13的接合構造雖可使用習知物，但是以日本專利特開2009-235850號公報所揭示的預鑄混凝土構件的接合構造為佳。上述預鑄混凝土構件的接合構造是在一方的預鑄混凝土構件的接合端面，埋設接合於上下方向成複數段配置之各鋼筋的錨定用埋入構件，在上述錨定用埋入構件形成有開口與外部相鄰的袋狀缺口溝槽，並且以和上述缺口溝槽的形狀相同的形狀沿著上下方向在混凝土上形成缺口溝槽，藉此形成上下方向連續的縱溝槽，在另一方的預鑄混凝土構件的接合端面，設有突出至外部為止的複數段配置在上下方向的各鋼筋，並在該突出鋼筋的前端部固定嵌合於上述袋狀缺口溝槽的錨定構件，將突出於上述另一方的預鑄混凝土構件的接合端部所設置的鋼筋的錨定構件，沿著上述一方的預鑄混凝土構件的縱溝槽***來連結預鑄混凝土構件彼此，並在上述另一方的預鑄混凝土構件的錨定構件定位於上述一方預鑄混凝土構件的錨定用埋入構件的袋狀缺口溝槽部份的狀態，將基底材填充於間隙部份所構成。根據此一接合構造，不需進行現場的焊接作業，並可降低使用基底材的量，可藉此獲得作業時間的縮短及施工成本的刪減，並可 減小接合部的寬度藉此獲得良好的外觀。
上述外拉張鋼索31是藉導入張緊力時成為張緊端的錨定件30來錨定兩端。上述錨定件30是如第11(A)圖表示，設置在設於預鑄筒狀體12外圍的台座混凝土32，如第10(A)圖表示設置在和預鑄筒狀體12直徑方向相對的兩處。上述錨定件30詳細是如第12圖表示，主要是由：設置在上述台座混凝土32的座板33；從上述座板33的兩側分別以預定的向內的角度豎立設置的側板34、34；及上述側板34、34間在長方向以預定的間隔豎立設置的複數個承壓板35、35...所構成。並在一方的側板34，具備向外方突出，吊掛上述預鑄筒狀體12時的吊掛金屬件36。
如第12圖及第13圖表示，在一方的側板34設有開孔34a、34a...，用於從內側***在長方向以預定的間隔固定於上述外拉張鋼索31端部的套鞘43。在從上述開孔34a突出的套鞘43安裝有錨定板37及螺帽38，鎖入上述螺帽38，可藉此導入以此側板34為張緊端的張緊力。又，在與此相對的另一方的側板34，在其豎立基端部設有上述外拉張鋼索31插穿用的開口34b。
上述承壓板35是分別以將上述外拉張鋼索31插穿於設置在各側板34、34的開孔34a及開口34b的狀態，在上述外拉張鋼索31的兩側以平行的一對設置。在對應於鄰接的外拉張鋼索31、31之鄰接的承壓板35、35間，豎立設置與該等承壓板35、35垂直的兩片支撐壁 39、39。
上述錨定件30是以設置在與預鑄筒狀體12的直徑方向相對的兩處為佳，藉此配設張設在兩側的錨定件30、30間的一條外拉張鋼索31以緊固預鑄筒狀體12的大約半周圍量。
兩側的上述錨定件30、30分別具備有吊掛預鑄筒狀體12時的吊掛金屬件36。因此，不需組裝另外吊掛用的架台等，可以起重機吊起預鑄筒狀體12。
上述外拉張鋼索31相對於上述錨定件30，配置有以預鑄筒狀體12的一方側為半周，而以另一方側為另半周的大致彼此不同物。圖示例是如第10(B)圖表示，除了軸向兩端的外拉張鋼索31之外，中間的外拉張鋼索31是以兩條為一組，以一方側(左半量)為半周，並以另外方側(右半量)為另外半周彼此交替設置。再者，設以一方側為半周的外拉張鋼索31的條數和以另一方側為另外半周的外拉張鋼索31的條數相同。
上述外拉張鋼索31雖可使用PC鋼棒或PC鋼絞線，但如第13圖表示，以在PC鋼絞線40的外圍塗抹作為防鏽暨潤滑劑的潤滑油41為佳，尤其以使用有聚乙烯等的合成樹脂42包覆加工的非結合線材為佳。使用非結合線材31作為外拉張鋼索31，由於潤滑性優異而可均勻地緊固預鑄筒狀體12，並且防鏽性、施工性及作業性變得優異。在上述PC鋼絞線的兩端分別固定有錨定用的套鞘43，並在其套鞘43基部的外圍固定有止動鞘44。 上述止動鞘44的外徑形成大於設置在上述側板34的開孔34a的內徑，防止因外拉張鋼索31導致的過緊固。
接著，針對上述下側混凝土浮體構造部2A的組裝順序說明。如第14圖表示，首先開始第1步驟為進行施工資材搬入與其組裝，並設置鐵板與H鋼、角材進行鋪設準備。
其次，第2步驟是如第15圖表示，將分割預鑄混凝土筒狀體12a~12d在周圍方向接合設置構築成環狀的預鑄筒狀體12用的環構築架台45，並且在該環構築架台45設置抵接上述預鑄筒狀體12的內面用於加工成預定環狀的成為引導用的內面直規緣46。
第3步驟是如第16圖表示，分割成1/4的分割預鑄筒狀體12a~12d之中，將兩個分割預鑄筒狀體12a、12b配合上述內面直規緣46設置在環構築架台45上，構築成1/2環狀的分割預鑄筒狀體。具體而言，在該等分割預鑄筒狀體12a、12b的接合端面塗抹接著劑，將一方的分割預鑄筒狀體12a配合上述內面直規緣46設定後，藉懸掛於兩者的接合端面間的起重器等的拉近治具拉近另一方的分割預鑄筒狀體12b後設定。次日，待接著劑乾燥時，注入襯套砂漿之後，中間以兩天的期間固化。
之後，如第17圖表示，另外同樣將製作後的1/2環狀的分割預鑄筒狀體，配合設定先前已製作的1/2環狀的分割預鑄筒狀體的上述內面直規緣46而設置在環構築架台45上，藉兩者的接合構築成環狀的預鑄筒狀體 12。該等端面彼此的接合要領是與前述相同。
第4步驟為進行環狀的預鑄筒狀體12的外面及內面的防水塗裝。
第5步驟是如第18圖表示，設置錨定件30的外拉張鋼索31，緊固螺栓38並將預應力導入外拉張鋼索31將預鑄筒狀體12緊固。設置上述外拉張鋼索31時，以在錨定件30、30之間以預定間隔預先設置引導構件，沿此安裝為佳。
第6步驟是如第19圖表示，以起重機吊起橫向構築於環構築架台45上的預鑄筒狀體12，如第20圖表示，在橫向的狀態移動到旋轉架台47。旋轉架台45是如第21圖表示，以起重機將架台的一端吊起而和預鑄筒狀體12一起建構。
第7步驟是如第22圖表示，拆除旋轉架台47的固定，將治具裝設在上述錨定件30的吊掛金屬件36並以起重機吊起預鑄筒狀體12之後，如第23圖表示，設置在擱置架台48上。此時，已設置暨連結完成的預鑄筒狀體12是隔著500mm左右的間隔設置。
並且，第8步驟是在已設置連結完成的預鑄筒狀體12，及此次新連結的預鑄筒狀體12的接合端面塗抹接著劑，如上述連結於軸向。具體是如第24圖表示，以起重機將預鑄筒狀體12稍為吊起的狀態，藉起重器等拉近，一邊將PC鋼棒19、19...插穿於鞘21、21...並連結預鑄筒狀體12。之後，如上述，如第4圖表示，將張力 導入PC鋼棒19，在鞘21內注入基底材，加以緊固。
藉著從第2步驟重複至第8步驟，完成混凝土製浮體構造2A。
本發明有關的浮體式海上風力發電設備1中，作為下側混凝土製浮體構造2A，即使藉著接合在周圍方向將預鑄筒狀體12成複數個分割的分割預鑄筒狀體構成的場合，仍可在預鑄筒狀體12的外圍，沿著周圍方向捲繞導入有張緊力的外拉張鋼索31，將預鑄筒狀體12緊固於圓周方向，增加彎曲強度，預鑄筒狀體12的連結作業或浮體式海上風力發電設備1的建構作業等，即使對下側混凝土浮體構造2A有彎曲應力作用的場合，仍可防止混凝土浮體構造2A的變形及破損。
上述外拉張鋼索31也可以在浮體式海上風力發電設備1的設置後仍持續地設置，但是在浮體式海上風力發電設備1的設置後不會有大彎曲應力的作用，因此也可以僅在上述浮體式海上風力發電設備1的組裝時臨時設立，在浮體式海上風力發電設備1的設置後為可拆卸。

Claims (5)

  1. 一種浮體式海上風力發電設備，係由：浮體、繫泊索、塔架、配置在塔架頂部的艙及複數個葉片形成的風車所構成的浮體式海上風力發電設備，其特徵為：上述風車，對轉軸賦予預定角度的上揚角，並將上述葉片安裝在艙的順風面，使葉片的背面朝著逆風設置的順風型式，上述繫泊索對浮體的繫泊點是在海面下且設定在比浮體的重心高的位置，上述浮體是以下部側在高度方向將混凝土製的預鑄筒狀體堆疊成複數段的混凝土製浮體構造，上部側為鋼構件所成的鋼製浮體構造，上述混凝土製浮體構造是接合在周圍方向將上述預鑄筒狀體分割成複數個分割預鑄筒狀體所構成，至少在組裝時，在各個預鑄筒狀體的外圍面，沿周圍方向捲繞導入有張緊力的外拉張鋼索。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的浮體式海上風力發電設備，其中，上述浮體的下部側在周圍方向隔著間隔設有複數個從周圍面突出的偏擺抑制翼。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載的浮體式海上風力發電設備，其中，上述外拉張鋼索是在上述預鑄筒狀體的軸向隔著間隔設有複數條。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載的浮體式海上風力發電設備，其中，上述外拉張鋼索的錨定件是設置在與上述預鑄筒狀體的直徑方向相對的兩處，在上述錨定件具備吊掛上述預鑄筒狀體時的吊掛金屬件。
  5. 如申請專利範圍第1或2項記載的浮體式海上風力發電設備，其中，上述外拉張鋼索為臨時設立，設上述浮體式海上風力發電設備的設置時為可拆卸。
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