JP7569003B2 - Pillar-shaped float, pillar-shaped float erection system, and pillar-shaped float erection method - Google Patents

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Description

本願発明は、浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体に関するものであり、より具体的には、サイフォン作用を利用して内部に海水を注水することができる柱状型浮体と、その柱状型浮体を立起こすシステム、及び立起こす方法に関するものである。 The present invention relates to a columnar float that constitutes a floating offshore wind power generation facility, and more specifically, to a columnar float into which seawater can be poured using the siphon effect, and a system and method for erecting the columnar float.

我が国における電力消費量は、2008年の世界的金融危機の影響により一旦は減少に転じたものの、オイルショックがあった1973年以降継続的に増加しており、1973年度から2007年度の間には2.6倍にまで拡大している。その背景には、生活水準の向上に伴うエアコンや電気カーペットといったいわゆる家電製品の普及、あるいはオフィスビルの増加に伴うOA(Office Automation)機器や通信機器の普及などが挙げられる。 Although electricity consumption in Japan temporarily began to decline due to the impact of the global financial crisis in 2008, it has been increasing continuously since the oil shock of 1973, expanding 2.6-fold between fiscal 1973 and 2007. The reasons for this include the spread of so-called home appliances such as air conditioners and electric carpets as living standards improve, and the spread of office automation (OA) equipment and communication devices as the number of office buildings increases.

これまで、このように莫大な量の電力需要を主に支えてきたのは、石油、石炭等いわゆる化石燃料による発電であった。ところが近年、化石燃料の枯渇化問題や、地球温暖化に伴う環境問題が注目されるようになり、これに応じて発電方式も次第に変化してきた。その結果、先に説明した1973年頃には、石油、石炭による発電が全体の約90%を占めていたのに対し、2010年にその割合は66%まで減少している。代わりに増加したのが全体の約10%強(2010年)を占めている原子力発電である。原子力発電は、従来の発電方式に比べ温室効果ガスの削減効果が顕著であるうえ、低コストで電力を提供できることから、我が国の電力需要にも大きく貢献してきた。 Until now, this enormous demand for electricity has mainly been met by power generation using so-called fossil fuels such as oil and coal. However, in recent years, attention has been focused on the depletion of fossil fuels and environmental issues associated with global warming, and power generation methods have gradually changed in response. As a result, while around 1973, as mentioned above, power generation using oil and coal accounted for about 90% of all power generation, by 2010 this proportion had fallen to 66%. Instead, nuclear power generation has increased, accounting for just over 10% of the total (2010). Nuclear power generation has a significant effect on reducing greenhouse gas emissions compared to conventional power generation methods, and can provide electricity at low cost, making it a major contributor to Japan's electricity demand.

また、温室効果ガスの排出を抑制することができるという点において、再生可能エネルギーによる発電方式も採用されるようになっている。この再生可能エネルギーは、太陽光や風力、地熱、中小水力、木質バイオマスといった文字どおり再生することができるエネルギーであり、温室効果ガスの排出を抑え、また国内で生産できることから、有望な低炭素エネルギーとして期待されている。 Furthermore, power generation methods using renewable energy sources are being adopted because they can reduce greenhouse gas emissions. Renewable energy is literally energy that can be reproduced, such as solar, wind, geothermal, small and medium-sized hydroelectric power, and woody biomass. Since they reduce greenhouse gas emissions and can be produced domestically, they are seen as a promising source of low-carbon energy.

再生可能エネルギーのうち特に風力を利用した発電方式は、電気エネルギーの変換効率が高いという特長を備えている。一般に、太陽光発電の変換効率は約20%、木質バイオマス発電は約20%、地熱発電は10~20%とされているのに対して、風力発電は20~40%とされているように、他の発電方法よりも高効率でエネルギーを電気に変換できる。また、太陽光発電とは異なり昼夜問わず発電することができることも風力発電の特長である。このような特徴を備えていることもあって、風力発電は既にヨーロッパで主要な発電方法として多用され、我が国でも「エネルギーミックス」の取り組みにおいて2030年には電源構成のうち1.7%を担うことを目指している。 Among renewable energies, wind power generation has the advantage of high conversion efficiency of electrical energy. In general, the conversion efficiency of solar power generation is about 20%, woody biomass power generation is about 20%, and geothermal power generation is 10-20%, while wind power generation is said to be 20-40%, so it can convert energy into electricity more efficiently than other power generation methods. Another advantage of wind power generation is that, unlike solar power generation, it can generate electricity both day and night. Due to these characteristics, wind power generation is already widely used as a major power generation method in Europe, and in Japan, as part of the "energy mix" initiative, the goal is for wind power to account for 1.7% of the power source mix by 2030.

風力発電はその設置場所によって陸上風力発電と洋上風力発電に大別され、このうち陸上風力発電は洋上風力発電に比べ設置が容易であり、したがってそのコストも抑えることができるといった特長を備えている。一方、洋上風力発電は、陸上風力発電が抱える騒音問題が生ずることがなく、また転倒等による被害リスクも回避でき、なにより陸上に比して大きな風力を安定的に得ることができるという特長を備えている。世界第6位の排他的経済水域を持つ我が国は、洋上風力発電にとって適地であり、将来的には再生可能エネルギーの有望な産出地となり得ると考えられる。 Wind power generation can be broadly divided into onshore and offshore wind power generation depending on where it is installed, with onshore wind power generation being easier to install than offshore wind power generation, and therefore having the advantage of being able to keep costs down. On the other hand, offshore wind power generation does not have the noise problems that onshore wind power generation faces, and it also avoids the risk of damage from falling over, and above all has the advantage of being able to obtain greater wind power stably than on land. Japan, which has the sixth largest exclusive economic zone in the world, is an ideal location for offshore wind power generation, and is thought to have the potential to become a promising producer of renewable energy in the future.

また洋上風力発電は、その設置場所によって異なる形式が採用され、50m以浅の海域では着床式洋上風力発電が適しており、50m以深の海域では浮体式洋上風力発電が適しているとされている。このうち浮体式洋上風力発電は、海水に浮かべる浮体を利用するものであり、係留索で繋がれた浮体上に発電機構を設置し、この発電機構によって発電する方式である。なお浮体形式には、ポンツーン形式(バージ形式)、セミサブ形式、スパー形式(柱状型)、緊張係留形式(TLP:Tension Leg Platform)などが挙げられ、大きな風力が得られるとされる陸域から離れた沖合では、主に柱状形式が採用される傾向にある。 Different types of offshore wind turbines are used depending on the installation location, with fixed-bottom offshore wind turbines being suitable for sea areas shallower than 50 meters, and floating offshore wind turbines being suitable for sea areas deeper than 50 meters. Of these, floating offshore wind turbines use floats that float on seawater, and generate electricity by installing a power generation mechanism on the float connected by mooring lines. Floating types include pontoon types (barge type), semi-submersible types, spar types (column type), and tension leg platforms (TLPs), and in offshore areas far from land where large wind power is expected to be obtained, column types tend to be mainly used.

図9は、柱状形式の洋上風力発電施設を模式的に示す側面図である。この図に示すように柱状形式の洋上風力発電施設は、海中に浮かべる柱状型浮体(スパー型浮体)と、その上に設置されるタワーやローター、ナセルなどを含んで構成される。タワーはローターやナセルを支持する構造体であり、さらに柱状型浮体がタワーの基礎として機能している。そしてブレード(羽根)とハブからなるローターによって風を動力に変換し、増速機や発電機、変圧器などを含むナセルによって動力を電気に変換して、海底ケーブルを通じて陸域まで送電するわけである。なお柱状型浮体は、カテナリー(懸垂線)形状とされた係留索の自重によって係留されるのが一般的である。 Figure 9 is a side view showing a typical columnar offshore wind power generation facility. As shown in this figure, a columnar offshore wind power generation facility is composed of a columnar float (spar float) that is floated in the sea, and a tower, rotor, nacelle, etc. that are installed on top of it. The tower is a structure that supports the rotor and nacelle, and the columnar float functions as the foundation of the tower. The rotor, which is made up of blades and a hub, converts wind into power, and the nacelle, which includes a gearbox, generator, transformer, etc., converts the power into electricity, which is transmitted to land via an undersea cable. Note that columnar floats are generally moored by the weight of a catenary-shaped mooring rope.

柱状型浮体を構成する本体部分は、断面寸法に比して軸(以下、「柱軸」という。)方向寸法の方が大きい長尺体であって、内部が中空の管状を呈している。そして図9にも示すように、運用時における柱状型浮体はその柱軸方向が略鉛直(鉛直含む)となる状態(以下、「直立状態」という。)とされる。通常、この柱状型浮体はドライドックなど陸域で製作されることから、運用場所(ウィンドファーム:WF)まで海上輸送する必要があるが、北欧など一部では直立状態のまま柱状型浮体を輸送する例はあるものの、陸域周辺の水深が浅い我が国においては柱軸方向が略水平となる状態で柱状型浮体を輸送することとなる。 The main body of the columnar float is a long body whose axial dimension (hereinafter referred to as "column axis") is larger than its cross-sectional dimension, and has a hollow tubular shape. As shown in FIG. 9, the columnar float is in a state where its column axis direction is approximately vertical (including vertical) (hereinafter referred to as "upright state") during operation. Normally, this columnar float is manufactured on land, such as in a dry dock, and therefore needs to be transported by sea to the operation site (wind farm: WF). Although there are some examples of columnar floats being transported in an upright state in some places, such as Northern Europe, in Japan, where the water around land is shallow, the columnar float is transported with its column axis direction approximately horizontal.

したがって運用状態とするためには、柱状型浮体を略水平な状態から直立状態に回転させる(以下、「立起こす」という。)必要がある。なお、ウィンドファームでは相当の風力を受けることが予想されることから柱状型浮体を立起こす場所としては適切ではなく、あらかじめ選定された静穏域の海上で立起こされる。また、タワーやローター、ナセルなどは柱状型浮体とは別に製作されてウィンドファームまで輸送され、立起こした柱状型浮体に起重機船などを用いて設置される。そして洋上風力発電施設として概ね完成した構造体は、運用状態(つまり、柱状型浮体が直立状態)のままウィンドファームまで輸送される。 Therefore, to put the columnar float into an operational state, it is necessary to rotate the columnar float from a nearly horizontal state to an upright state (hereinafter referred to as "standing up"). Note that wind farms are not suitable locations for erecting columnar floats because they are expected to be subject to considerable wind force, and so they are erected in a pre-selected calm area of the ocean. In addition, the tower, rotor, nacelle, etc. are manufactured separately from the columnar float and transported to the wind farm, where they are installed on the erected columnar float using a crane ship or the like. The structure, which is largely completed as an offshore wind power generation facility, is then transported to the wind farm in the operational state (i.e., with the columnar float in an upright position).

従来、柱状型浮体を立起こすにあたっては、特許文献1に示すように柱状型浮体の本体部分内にポンプを用いてバラスト水(例えば、海水)を注水することによって立起こしていた。 Conventionally, to erect a columnar float, as shown in Patent Document 1, ballast water (e.g., seawater) is pumped into the main body of the columnar float to erect it.

特開2012-201217号公報JP 2012-201217 A

図10は、柱状型浮体を立起こすために行っていた従来の手順を示すステップ図である。この図を参照しながら、柱状型浮体を立起こす従来手順について説明する。まず図10(a)に示すように、ドライドック等で製作された柱状型浮体を、あらかじめ選定された静穏域の海上まで曳船によって輸送する。目的の静穏域まで柱状型浮体を輸送すると、図10(b)に示すようにポンプを使用して本体部分内に海水を注水していく。なお、柱状型浮体の底部にはコンクリート製等の重錘が設けられていることから、海水注水開始前から柱状型浮体は底部側がやや沈んだ傾斜状態となっている。そのため、海水の注水が進むと図10(c)に示すようにその傾斜角(水平面と柱状型浮体の柱軸方向との交差角)が大きくなり、最終的には図10(d)に示すように柱状型浮体は直立状態となる。そして、図10(d)の状態からさらに海水注水を進め、計画の吃水が得られるまで柱状型浮体を沈めていく。 Figure 10 is a step diagram showing the conventional procedure for erecting a columnar float. With reference to this figure, the conventional procedure for erecting a columnar float will be described. First, as shown in Figure 10(a), the columnar float manufactured in a dry dock or the like is transported by a tugboat to the sea in a preselected calm area. When the columnar float is transported to the target calm area, seawater is injected into the main body using a pump as shown in Figure 10(b). Since a concrete or other weight is provided at the bottom of the columnar float, the columnar float is in a slightly sunken inclined state before the start of seawater injection. Therefore, as the seawater injection progresses, the inclination angle (the intersection angle between the horizontal plane and the column axis direction of the columnar float) becomes larger as shown in Figure 10(c), and finally the columnar float becomes upright as shown in Figure 10(d). Then, seawater injection is further advanced from the state shown in Figure 10(d) to sink the columnar float until the planned draft is obtained.

ところで種々の海上施工を行うにあたっては、常に潮流や波浪に留意する必要があり、長期に亘って海面が安定することは期待できないため、できる限り1つの工程は短期間で完了させるよう努められる。もちろん、柱状型浮体を立起こす作業も短期間で完了させることが望ましく、その施工期間が数日(例えば、1~2日間)で計画されることも珍しくない。 When carrying out various offshore construction projects, attention must always be paid to tides and waves, and since it cannot be expected that the sea surface will remain stable for an extended period of time, efforts are made to complete each process as quickly as possible. Of course, it is also desirable to complete the work of erecting a columnar floating structure in a short period of time, and it is not uncommon for the construction period to be planned to be a few days (for example, 1-2 days).

しかしながら、浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体は、相当程度の径と軸長を有しており、したがって相当量の海水を注水しなければ柱状型浮体を計画吃水まで沈めることはできない。すなわち、短期間で大量の海水を注水するためには、相当数のポンプを必要とするわけである。さらに図10(d)からも分かるように、柱状型浮体が直立状態となった直後(計画吃水に至る前)には必要揚程が高くなっており、比較的大きな出力を持つポンプを用意しなければならない。 However, the columnar floats that make up the floating offshore wind power generation facility have a considerable diameter and axial length, and therefore a considerable amount of seawater must be pumped in to sink the columnar float down to the designed draft. In other words, a considerable number of pumps are required to pump a large amount of seawater in a short period of time. Furthermore, as can be seen from Figure 10(d), the required head is high immediately after the columnar float becomes upright (before it reaches the designed draft), and pumps with a relatively large output must be prepared.

例えば、径が10m程度で全長が120m程度の柱状型浮体を計画吃水まで沈める場合、17,000mの海水を注水することになる。そして、柱状型浮体が直立状態となった直後の吃水は60m程度であり、したがって60m(120m-60m)以上の高さで海水を汲み上げることができる大規模なポンプ(例えば、吐出量3m/min級)が必要となる。また注水施工が1日間で計画される場合、1日の施工可能時間を6時間とすると、吐出量3m/min級のポンプを17基用意しなければならない。 For example, when a columnar floater with a diameter of about 10 m and a total length of about 120 m is submerged to the designed draft, 17,000 m3 of seawater will be injected. The draft immediately after the columnar floater is upright is about 60 m, so a large-scale pump (for example, with a discharge rate of 3 m3/min) that can pump seawater to a height of 60 m (120 m - 60 m) or more is required. If the water injection construction is planned for one day, and the construction time per day is six hours, 17 pumps with a discharge rate of 3 m3 /min must be prepared.

このように、ポンプを使用して柱状型浮体の本体部分内に海水を注水する従来技術は、大規模のポンプを数多く用意しなければならない。しかもポンプを搭載するための台船やポンプが動作するための動力設備が大型化し、さらにポンプを制御するため相当数の作業者が必要となる。すなわち、ポンプや台船にかかる費用(損料や燃料代など)や人件費がかさみ、従来の注水施工には相当な予算を要していた。また、数多くのポンプを使用することから、当然ながら取り扱うホースの数も多くなり、ホースの配置や制御、撤去といった作業が極めて複雑かつ困難であり、また安全性の面においても問題視されていた。 Thus, the conventional technology of using pumps to inject seawater into the main body of a columnar floating structure requires the preparation of many large pumps. Moreover, the barges on which the pumps are mounted and the power equipment to operate the pumps are large, and a considerable number of workers are required to control the pumps. In other words, the costs of the pumps and barges (rent and fuel, etc.) and labor costs are high, and conventional water injection construction requires a considerable budget. In addition, the use of many pumps naturally requires a large number of hoses to be handled, making the tasks of arranging, controlling, and removing the hoses extremely complicated and difficult, and safety was also a concern.

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、従来に比して低コストかつ容易に立起こすことができる柱状型浮体と、その柱状型浮体を立起こすシステム、及び立起こす方法を提供することである。 The objective of the present invention is to solve the problems inherent in the prior art, namely to provide a columnar floating body that can be erected more easily and at lower cost than conventional methods, as well as a system and method for erecting the columnar floating body.

本願発明は、サイフォン作用を利用することによって柱状型浮体の柱状本体内に海水を注水する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。 The present invention was developed with a focus on the use of the siphon effect to inject seawater into the columnar body of a columnar float, and is based on a completely new idea.

本願発明の柱状型浮体は、浮体式洋上風力発電施設を構成するものであって、底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、取水口と注水口が設けられた連通管を備えたものである。なお、取水口は柱状本体の外側に配置され、注水口は柱状本体の内側であって底部近傍に配置され、柱状本体は底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜した横倒しの状態で海面に浮く。そして、取水口が海水内に位置し、連通管内が満水状態とされ、かつ注水口が海水面以下に位置すると、サイフォン作用によって取水口から流入した海水が注水口を通じて柱状本体内に注水される。 The columnar floating body of the present invention constitutes a floating offshore wind power generation facility, and comprises a hollow columnar body with a weight attached to the bottom, and a connecting pipe with a water intake and a water inlet. The water intake is located on the outside of the columnar body, and the water inlet is located on the inside of the columnar body near the bottom, and the columnar body floats on the sea surface in a tilted, sideways state with part of the bottom side submerged below the seawater level. When the water intake is located in seawater, the connecting pipe is filled with water, and the water inlet is located below the seawater level, seawater flowing in from the water intake is injected into the columnar body through the water inlet by a siphon effect.

本願発明の柱状型浮体は、連通管が取水管と注水管、上部中継管を含んで構成されるものとすることもできる。なお、取水管には取水口が設けられ、注水管には注水口が設けられ、取水管と注水管は上部中継管によって接続される。この場合、柱状本体の柱軸方向と略平行(平行含む)とされた取水管は、柱状本体の外側に配置され、取水口から流入した海水は、取水管内を上昇し上部中継管内を経由して注水管内を流下する。 The columnar floating body of the present invention may also be configured such that the connecting pipes include a water intake pipe, a water injection pipe, and an upper relay pipe. The water intake pipe is provided with a water intake port, the water injection pipe is provided with a water injection port, and the water intake pipe and the water injection pipe are connected by the upper relay pipe. In this case, the water intake pipe, which is approximately parallel (including parallel) to the column axis direction of the columnar body, is placed on the outside of the columnar body, and seawater flowing in from the water intake port rises inside the water intake pipe, passes through the upper relay pipe, and flows down inside the water injection pipe.

本願発明の柱状型浮体は、取水管が柱状本体の内側に配置されたものとすることもできる。この場合、取水管のうち取水口側の一部が曲管として形成されるとともに、この曲管が柱状本体を貫通することによって取水口が柱状本体の外側に配置される。 The columnar floating body of the present invention can also have the water intake pipe disposed inside the columnar body. In this case, a portion of the water intake pipe on the water intake side is formed as a curved pipe, and this curved pipe penetrates the columnar body, so that the water intake is disposed outside the columnar body.

本願発明の柱状型浮体は、連通管が中段迂回管を含んで構成されるものとすることもできる。なお、中段迂回管は取水管と注水管を接続するもので、所定量の海水が注水されて柱状本体が直立状態とされたときに上部中継管よりも下方となるように配置される。海水面からの上部中継管高さがサイフォン作用における限界高さ(例えば、10m)を超えたときは、取水管内を上昇した海水は中段迂回管内を経由して注水管内を流下する。 The columnar floating body of the present invention may also be configured such that the connecting pipe includes a middle bypass pipe. The middle bypass pipe connects the water intake pipe and the water injection pipe, and is positioned so that it is lower than the upper relay pipe when a predetermined amount of seawater is injected and the columnar body is in an upright position. When the height of the upper relay pipe from the seawater surface exceeds the limit height for siphon action (e.g., 10 m), the seawater that rises in the water intake pipe flows down the water injection pipe via the middle bypass pipe.

本願発明の柱状型浮体は、連通管のうち取水口の近傍に逆止弁が設けられたものとすることもできる。この逆止弁は、取水管内から取水口への海水の逆流を防止し得るものである。 The columnar floating body of the present invention may be provided with a check valve in the connecting pipe near the water intake. This check valve can prevent backflow of seawater from the water intake pipe to the water intake.

本願発明の柱状型浮体は、柱状本体が直立状態とされたときにも取水口が海水内に配置されるものとすることもできる。 The columnar floating body of the present invention can also be designed so that the water intake is positioned in seawater even when the columnar body is in an upright position.

本願発明の柱状型浮体は、連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓をさらに備えたものとすることもできる。この空気開閉栓は、所定量の海水が注水されて柱状本体が計画高さとなったときにも、柱状本体内における気中部に位置するように設けられる。 The columnar floating body of the present invention may further include an air valve that controls the flow of air into and out of the connecting pipe. This air valve is arranged so that it is located in the air inside the columnar body even when a predetermined amount of seawater is poured in and the columnar body reaches the planned height.

本願発明の柱状型浮体立起こしシステムは、本願発明の柱状型浮体を海水で直立状態となるように立起こすものであり、空気開閉栓制御手段と注水手段を備えたシステムである。この空気開閉栓制御手段は、オペレータの遠隔操作によって空気開閉栓を制御し得る手段であり、注水手段は、オペレータの遠隔操作によって連通管内に海水を注水し得る手段である。柱状本体を横倒しとした状態でオペレータが注水手段を操作すると、空連通管(気開閉栓が開栓された状態)内の空気を抜きながら連通管内に海水が注水される。また、連通管内が満水状態とされた状態でオペレータが空気開閉栓制御手段によって空気開閉栓を閉塞すると、サイフォン作用によって取水口から流入した海水が注水口を通じて柱状本体内に注水される。そしてオペレータが空気開閉栓制御手段によって空気開閉栓を開栓すると、サイフォン作用による柱状本体内への注水が停止される。 The columnar float erection system of the present invention erects the columnar float of the present invention in an upright state with seawater, and is a system equipped with an air valve control means and a water injection means. The air valve control means is a means for controlling the air valve by remote operation by an operator, and the water injection means is a means for injecting seawater into the connecting pipe by remote operation by the operator. When the operator operates the water injection means with the columnar body lying on its side, seawater is injected into the connecting pipe while removing the air from the air connecting pipe (when the air valve is open). When the operator closes the air valve by the air valve control means with the connecting pipe filled with water, seawater flowing in from the water intake is injected into the columnar body through the water injection port by the siphon action. When the operator opens the air valve by the air valve control means, the injection of water into the columnar body by the siphon action is stopped.

本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、本願発明の柱状型浮体を海水で直立状態となるように立起こす方法であり、管内注水工程と本体内注水工程を備えた方法である。この管内注水工程では、柱状本体を横倒しとした状態で連通管内の空気を抜きながら連通管内に海水を注水する。また本体内注水工程では、連通管内を満水状態とすることによってサイフォン作用を利用し、取水口から流入した海水を、注水口を通じて柱状本体内に注水する。 The method for erecting a columnar float of the present invention is a method for erecting the columnar float of the present invention in an upright state with seawater, and is a method including a process of injecting water into the pipe and a process of injecting water into the main body. In this process, seawater is injected into the connecting pipe while removing the air from the connecting pipe with the columnar body laid on its side. In the process of injecting water into the main body, the connecting pipe is filled with water to utilize the siphon effect, and seawater flowing in from the water intake is injected into the columnar body through the water inlet.

本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、注水停止工程をさらに備えた方法とすることもできる。この注水停止工程では、本体内注水工程によって直立状態の柱状本体が計画高さに配置されたときに空気開閉栓を開栓する。この場合、管内注水工程では、空気開閉栓を開栓することによって連通管内の空気を抜きながら連通管内に海水を注水するとともに、連通管内が満水状態となると空気開閉栓を閉塞する。なお注水停止工程では、空気開閉栓を開栓することによって連通管内に空気を送り、サイフォン作用による柱状本体内への注水を停止する。 The method for erecting a columnar floating body of the present invention can also be a method further comprising a water injection stopping step. In this water injection stopping step, the air valve is opened when the columnar body in an upright state is positioned at the planned height by the water injection step into the body. In this case, in the water injection step into the pipe, the air valve is opened to inject seawater into the connecting pipe while removing the air from the connecting pipe, and when the connecting pipe is filled with water, the air valve is closed. In the water injection stopping step, air is sent into the connecting pipe by opening the air valve, and the injection of water into the columnar body by the siphon effect is stopped.

本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、取水管撤去工程と開口部封鎖工程をさらに備えた方法とすることもできる。この取水管撤去工程では、本体内注水工程によって柱状本体が計画高さにされた後に、柱状本体の外側に配置された取水管を撤去する。また開口部封鎖工程では、取水管が撤去された後に生じた柱状本体の開口部を封鎖材によって封鎖する。 The columnar floating body erection method of the present invention can also be a method further comprising a water intake pipe removal process and an opening sealing process. In this water intake pipe removal process, the water intake pipe arranged on the outside of the columnar body is removed after the columnar body is brought to the planned height by the water injection process inside the body. In the opening sealing process, the opening of the columnar body that is created after the water intake pipe is removed is sealed with a sealing material.

本願発明の柱状型浮体、柱状型浮体立起こしシステム、及び柱状型浮体立起こし方法には、次のような効果がある。
(1)柱状型浮体の本体部分内に海水を注水するため大規模かつ大量のポンプを使用する必要がなく、ポンプや台船、その他設備にかかる費用や人件費を軽減することができ、すなわち注水にかかる施工費を従来技術に比して大幅に抑えることができる。
(2)サイフォン作用を利用して注水するため複雑な制御が不要であり、電気設備等の不具合やその他不測の事態による作業中断などを抑制することができ、すなわち一連の作業を円滑に行うことができる。
(3)多数のポンプやホースを取り扱う必要がないため、従来技術に比して施工性が向上するとともにその安全性も向上する。
The pillar-type floating body, the pillar-type floating body erection system, and the pillar-type floating body erection method of the present invention have the following effects.
(1) There is no need to use a large-scale, high-capacity pump to inject seawater into the main body of the columnar floating body, which reduces the costs and labor costs associated with pumps, barges, and other equipment. In other words, the construction costs for water injection can be significantly reduced compared to conventional technologies.
(2) Since water is injected using the siphon effect, complex control is not required, and work interruptions due to malfunctions in electrical equipment or other unforeseen circumstances can be reduced, meaning that the entire process can be carried out smoothly.
(3) Since there is no need to handle a large number of pumps and hoses, workability and safety are improved compared to conventional techniques.

本願発明の柱状型浮体を立起こすまでの各段階を示したステップ図。FIG. 2 is a step diagram showing each stage of erecting the column-shaped floating body of the present invention. 本願発明の柱状型浮体を模式的に示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a schematic diagram of the pillar-shaped floating body of the present invention. 連通管を模式的に示す側面図。FIG. 取水管が柱状本体の管内側に配置された本願発明の柱状型浮体を模式的に示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a schematic diagram of the columnar floating body of the present invention in which a water intake pipe is arranged on the inside of the columnar body. 中段迂回管が設けられた本願発明の柱状型浮体を模式的に示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a schematic diagram of a pillar-shaped floating body of the present invention provided with a middle-stage bypass pipe. (a)は横倒しとされた直接型柱状型浮体200を模式的に示す側面図、(b)は直立状態となった直接型柱状型浮体200を模式的に示す側面図。1A is a side view diagrammatically showing the direct-type column-type floating body 200 laid on its side, and FIG. 1B is a side view diagrammatically showing the direct-type column-type floating body 200 in an upright state. 本願発明の柱状型浮体立起こしシステムの主な構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the column-type floating body erection system of the present invention. 本願発明の柱状型浮体立起こし方法の主な工程を示すフロー図。FIG. 2 is a flow chart showing the main steps of the method for erecting a column-shaped floating body of the present invention. スパー形式の洋上風力発電施設を模式的に示す側面図。FIG. 1 is a side view showing a schematic diagram of a spar-type offshore wind power generation facility. 柱状型浮体を立起こすために行っていた従来の手順を示すステップ図。FIG. 1 is a step diagram showing the conventional procedure for erecting a column-shaped floating body.

本願発明の柱状型浮体(スパー型浮体)、柱状型浮体立起こしシステム、及び柱状型浮体立起こし方法の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。なお本願発明の柱状型浮体は、浮体式洋上風力発電施設を構成するものとして利用する場合に特に好適に実施することができ、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムと柱状型浮体立起こし方法は、本願発明の柱状型浮体を立起こす場合に特に好適に実施することができる。 An example of an embodiment of the columnar float (spar float), columnar float erection system, and columnar float erection method of the present invention will be described with reference to the drawings. The columnar float of the present invention can be particularly preferably implemented when used as part of a floating offshore wind power generation facility, and the columnar float erection system and columnar float erection method of the present invention can be particularly preferably implemented when erecting the columnar float of the present invention.

1.全体概要
はじめに図1を参照しながら本願発明の概要について説明する。図1は、本願発明の柱状型浮体100を立起こすまでの各段階を示したステップ図である。本願発明の柱状型浮体100は、柱状本体110と連通管120、重錘130を含んで構成され、図1(a)に示すように内部が空洞であれば(海水が注水されなければ)横倒しの状態で海上に浮く。ただし、柱状本体110の底部に重錘130が設けられているため、その柱軸方向が水平とはならず底部側が沈むように傾斜して海上に浮いている。
1. Overall Overview First, an overview of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a step diagram showing each step of erecting a columnar type floating body 100 of the present invention. The columnar type floating body 100 of the present invention is composed of a columnar body 110, a connecting pipe 120, and a weight 130, and if the inside is hollow (if seawater is not poured in) as shown in Fig. 1(a), it floats on the sea in a sideways state. However, since the weight 130 is provided at the bottom of the columnar body 110, the column axis direction is not horizontal, and the bottom side is inclined so that it floats on the sea.

また図1(a)では、連通管120の一端に設けられた取水口121Eが海水内(海水中)に位置しており、連通管120の他端に設けられた注水口122Eが海水面以下に位置している。この状態で連通管120内を満水にすると、サイフォンの原理によって海水が取水口121Eから流入して連通管120内を流れ、注水口122Eから柱状本体110内に注水される。 In FIG. 1(a), the water intake 121E at one end of the communicating pipe 120 is located in seawater (under seawater), and the water inlet 122E at the other end of the communicating pipe 120 is located below the seawater level. When the communicating pipe 120 is filled with water in this state, seawater flows in from the water intake 121E and through the communicating pipe 120 due to the siphon principle, and is injected into the columnar body 110 from the water inlet 122E.

上記したとおり内部が空洞の柱状本体110は底部側が沈むように傾斜していることから、海水の注水が進むと図1(b)に示すようにその傾斜角(水平面と柱状本体110の柱軸方向との交差角)が大きくなり、つまり柱状型浮体100は略鉛直(鉛直含む)平面上で回転(図では反時計回りに回転)していき、すなわち柱状型浮体100は徐々に立起こされていく。そして柱状本体110内に所定量の海水が注水されると、図1(c)に示すようにその柱軸方向が略鉛直(鉛直含む)である「直立状態」に立起こされる。なお便宜上ここでは、柱状本体110が回転を終えたときの状態(つまり、直立状態となった直後)のことを「当初直立状態」ということとする。また図1(c)や図1(d)に示すように、柱状型浮体100内のうち海水が溜まっていない(つまり、海水がない)空間(空洞部)のことを「気中部」ということとする。 As described above, the hollow columnar body 110 is inclined so that the bottom side sinks, and as seawater is poured in, the inclination angle (the intersection angle between the horizontal plane and the column axis direction of the columnar body 110) increases as shown in FIG. 1(b), meaning that the columnar float 100 rotates (counterclockwise in the figure) on a substantially vertical (including vertical) plane, meaning that the columnar float 100 gradually stands upright. Then, when a predetermined amount of seawater is poured into the columnar body 110, it stands upright in an "upright state" in which the column axis direction is substantially vertical (including vertical) as shown in FIG. 1(c). For convenience, the state when the columnar body 110 finishes rotating (i.e., immediately after it becomes upright) is referred to as the "initial upright state". As shown in Figures 1(c) and 1(d), the space (hollow portion) within the columnar floating body 100 where seawater does not accumulate (i.e., there is no seawater) is referred to as the "air space."

柱状本体110が当初直立状態とされた後もサイフォン作用による注水は継続されることから、直立状態のまま柱状型浮体100はさらに海中を沈んでいく。そして図1(d)に示すように、計画した吃水となる高さまで柱状型浮体を沈めると、連通管120内に送気することでサイフォン状態を解消し、すなわち柱状本体110内への海水注水を停止する。なお便宜上ここでは、計画吃水となった高さまで柱状型浮体100が沈んだ状態のことを「計画高さ状態」ということとする。 Even after the columnar body 110 is initially set in an upright state, water injection due to the siphon effect continues, so the columnar float 100 continues to sink in the sea while remaining in an upright state. Then, as shown in FIG. 1(d), when the columnar float is sunk to the height of the planned draft, air is sent into the connecting pipe 120 to eliminate the siphon state, i.e., seawater injection into the columnar body 110 is stopped. For convenience, the state in which the columnar float 100 is sunk to the height of the planned draft is referred to as the "planned height state."

2.柱状型浮体
次に本願発明の柱状型浮体100について図を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムは本願発明の柱状型浮体100を立起こすシステムであり、また本願発明の柱状型浮体立起こし方法は本願発明の柱状型浮体100を立起こす方法である。したがってまずは本願発明の柱状型浮体100について説明し、その後に本願発明の柱状型浮体立起こしシステムと本願発明の柱状型浮体立起こし方法について詳しく説明することとする。
2. Pillar-type float Next, the pillar-type float 100 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The pillar-type float erection system of the present invention is a system for erecting the pillar-type float 100 of the present invention, and the pillar-type float erection method of the present invention is a method for erecting the pillar-type float 100 of the present invention. Therefore, the pillar-type float 100 of the present invention will be described first, and then the pillar-type float erection system of the present invention and the pillar-type float erection method of the present invention will be described in detail.

図2は、本願発明の柱状型浮体100を模式的に示す側面図である。この図に示すように本願発明の柱状型浮体100は、柱状本体110と連通管120、重錘130を含んで構成され、さらに第1空気開閉栓140、逆止弁150、縮径体160、接続体170や第2空気開閉栓180を含んで構成することもできる。以下、柱状型浮体100を構成する主な要素ごとに説明する。 Figure 2 is a side view showing a schematic diagram of the columnar type floating body 100 of the present invention. As shown in this figure, the columnar type floating body 100 of the present invention is composed of a columnar body 110, a connecting pipe 120, and a weight 130, and can also be composed of a first air opening and closing valve 140, a check valve 150, a diameter reducing body 160, a connecting body 170, and a second air opening and closing valve 180. Below, each of the main elements that make up the columnar type floating body 100 will be explained.

(柱状本体)
柱本体110は、図2に示すように断面寸法に比して柱軸方向寸法の方が大きい長尺体であって内部は中空とされ、つまり外形は概ね管状を呈している。また柱本体110は、一端(図では下端)が閉鎖し、他端(図では上端)が開口した、いわゆる有底の開口管である。そして柱本体110の底部には重錘130が設置される。この重錘130は単位体積重量が大きい材料からなるものであり、例えばコンクリート製や鋼製のものとするとよい。重錘130が設置された区間は、柱本体110の他の区間(重錘130が設置されない区間)に比べて、柱軸方向における単位長さ当たりの重量が大きくなる。なお柱本体110は、断面が円形の円柱状とすることもできるし、断面が多角形上の角柱状とすることもできる。
(Columnar body)
As shown in FIG. 2, the column body 110 is an elongated body whose axial dimension is larger than its cross-sectional dimension, and is hollow inside, i.e., its external shape is generally tubular. The column body 110 is a so-called open-bottomed tube, with one end (the lower end in the figure) closed and the other end (the upper end in the figure) open. A weight 130 is installed at the bottom of the column body 110. This weight 130 is made of a material with a large unit weight, for example, concrete or steel. The weight per unit length in the column axial direction is larger in the section where the weight 130 is installed than in other sections of the column body 110 (sections where the weight 130 is not installed). The column body 110 can be a cylindrical column with a circular cross section, or a rectangular column with a polygonal cross section.

(連通管)
図3は、連通管120を模式的に示す側面図である。連通管120は、柱本体110外の海水を柱本体110内に流入させるパイプであり、その一端(図では右下端)には取水口121Eが設けられ、他端(図では左下端)には注水口122Eが設けられる。また連通管120は、取水口121Eが設けられた取水管121と、注水口122Eが設けられた注水管122、そして取水管121と注水管122を接続する上部中継管123によって構成することができる。この場合、図2に示すように取水管121と注水管122は概ね柱本体110の柱軸方向に沿って配置し、上部中継管123は概ね柱本体110の柱軸方向に対して垂直となるように配置するとよい。このように配置すると、例えば柱本体110が直立状態とされたとき、取水管121と注水管122は略鉛直(鉛直含む)方向とされ、上部中継管123は本体110の上方で略水平(水平含む)方向とされる。
(Communicating pipe)
3 is a side view showing the communication pipe 120. The communication pipe 120 is a pipe that allows seawater outside the column body 110 to flow into the column body 110, and has a water intake port 121E at one end (the lower right end in the figure) and a water inlet port 122E at the other end (the lower left end in the figure). The communication pipe 120 can be composed of a water intake pipe 121 provided with the water intake port 121E, a water inlet pipe 122 provided with the water inlet port 122E, and an upper relay pipe 123 that connects the water intake pipe 121 and the water inlet pipe 122. In this case, as shown in FIG. 2, the water intake pipe 121 and the water inlet pipe 122 are preferably arranged roughly along the column axis direction of the column body 110, and the upper relay pipe 123 is preferably arranged roughly perpendicular to the column axis direction of the column body 110. When arranged in this manner, for example, when the column main body 110 is in an upright position, the water intake pipe 121 and the water injection pipe 122 are oriented in an approximately vertical (including vertical) direction, and the upper relay pipe 123 is oriented in an approximately horizontal (including horizontal) direction above the main body 110.

既述したとおり、取水口121Eが海水内に位置するとともに注水口122Eが海水面以下に位置し、その状態で連通管120内が満水になるとサイフォン作用により海水が柱状本体110内に流入していく。つまり、図1(a)に示すように横倒しとされた状態から柱状本体110内に海水を注水するためには、注水口122Eは柱状本体110の管内側であって底部近傍(つまり、重錘130の近傍)に配置するとよい。重錘130の効果によって柱状本体110のうち底部側の一部が海水面よりも下方に沈み、これに伴って重錘130の近傍に配置された注水口122Eも海水面以下に位置することができるわけである。 As mentioned above, when the water intake 121E is located in the seawater and the water inlet 122E is located below the seawater level, and in this state the connecting pipe 120 is filled with water, seawater flows into the columnar body 110 by siphon action. In other words, in order to inject seawater into the columnar body 110 from a state in which it is laid down on its side as shown in FIG. 1(a), the water inlet 122E should be located on the inside of the pipe of the columnar body 110 near the bottom (i.e., near the weight 130). Due to the effect of the weight 130, a part of the bottom side of the columnar body 110 sinks below the seawater level, and as a result, the water inlet 122E located near the weight 130 can also be located below the seawater level.

海水が流入する取水口121Eは、海水に接するため当然ながら柱状本体110の管外側に配置される。また柱状型浮体100が計画高さ状態(図1(d))となるまでは継続して注水する必要があるため、換言すれば柱状型浮体100が計画高さ状態となっても取水口121Eは海水内に位置する必要があるため、取水口121Eはできるだけ柱状本体110のうち底部付近(直立状態における柱状本体110のうち比較的低い位置)に配置するとよい。例えば図2では、注水口122Eとほぼ同じ位置(高さ)であって、注水口122Eよりも底部から離れた位置(つまり、高い位置)に配置されている。もちろん取水口121Eは、柱状型浮体100が計画高さ状態となっても海水内に位置することができれば、注水口122Eの近傍に限らず、柱状本体110の中間付近(つまり、注水口122Eよりも大幅に高い位置)など、任意に配置することができる。 The water intake 121E through which seawater flows in is naturally arranged on the outside of the pipe of the columnar body 110 since it comes into contact with seawater. In addition, since water needs to be continuously injected until the columnar float 100 reaches the planned height state (FIG. 1(d)), in other words, the water intake 121E needs to be located in seawater even when the columnar float 100 reaches the planned height state, it is preferable to arrange the water intake 121E as close to the bottom of the columnar body 110 as possible (a relatively low position of the columnar body 110 in the upright state). For example, in FIG. 2, the water intake 121E is arranged at approximately the same position (height) as the water inlet 122E, but farther from the bottom than the water inlet 122E (i.e., a higher position). Of course, as long as the water intake 121E can be located in the seawater even when the columnar floating body 100 is at the planned height, it can be located anywhere, such as near the middle of the columnar body 110 (i.e., at a position significantly higher than the water inlet 122E), not limited to near the water inlet 122E.

図2や図3に示すように、取水管121のうち取水口121Eの近傍には逆止弁150を設置するとよい。この逆止弁150は、取水管121内から取水口121Eへの海水の逆流を防止し得るものである。特に、サイフォン作用が始まった初期には海水の逆流が生じやすく、逆止弁150を設けることでこの初期の逆流を防止し、円滑な注水を継続することができて好適となる。 As shown in Figures 2 and 3, a check valve 150 may be installed near the intake port 121E of the intake pipe 121. This check valve 150 can prevent backflow of seawater from inside the intake pipe 121 to the intake port 121E. In particular, backflow of seawater is likely to occur in the early stages of the siphoning process, and providing a check valve 150 is preferable because it prevents this initial backflow and allows smooth water injection to continue.

サイフォン作用による注水を行うには、連通管120内を強制的に満水にする必要がある。そのため、水(海水)を送り出す手段(例えば、ポンプなど)や、圧送される水(海水)を連通管120内に流入する流入口などが設けられる。なお、連通管120内に設けられる流入口は、サイフォン作用による注水を行う際には閉鎖しておく必要があるため、開栓状態と閉鎖状態を制御し得る開閉栓(開閉バルブ)を備えるとよい。 To inject water by siphon action, the inside of the communicating pipe 120 needs to be forcibly filled with water. For this purpose, a means for pumping water (seawater) (e.g., a pump) and an inlet for the pressurized water (seawater) to flow into the communicating pipe 120 are provided. Note that the inlet provided in the communicating pipe 120 needs to be closed when injecting water by siphon action, so it is advisable to provide an opening/closing valve (opening/closing valve) that can control the open and closed states.

また、連通管120内に水(海水)を流入している間は、連通管120内の空気を外部に送り出す必要があり、一方、サイフォン作用による注水を行う際には外部から連通管120への空気の流入を遮断する必要がある。そのため、連通管120の一部に第1空気開閉栓140(開閉バルブ)を設けるとよい。この第1空気開閉栓140は、開栓状態と閉鎖状態を制御することができるもので、開栓状態としたときは連通管120内の空気を外部に送り出し、閉鎖状態としたときは外部から連通管120への空気の流入を遮断することができる。 In addition, while water (seawater) is flowing into the communicating pipe 120, it is necessary to send the air inside the communicating pipe 120 to the outside, while when pouring water by siphon action, it is necessary to block the inflow of air into the communicating pipe 120 from the outside. For this reason, it is advisable to provide a first air on-off valve 140 (on-off valve) in part of the communicating pipe 120. This first air on-off valve 140 can control the open and closed states, and when in the open state, it can send the air inside the communicating pipe 120 to the outside, and when in the closed state, it can block the inflow of air into the communicating pipe 120 from the outside.

柱状型浮体100が計画高さ状態になると、サイフォン作用による注水は停止される。このとき、連通管120に第1空気開閉栓140が設けられていると、この第1空気開閉栓140を開栓状態とすることで連通管120内に外部から空気を送り、サイフォン状態を解消するとよい。第1空気開閉栓140は、オペレータの遠隔操作によって制御する仕様とすることもできるし、もちろん作業者が直接操作する仕様とすることもできる。なお、作業者が第1空気開閉栓140を直接操作するケースでは、柱状型浮体100が計画高さ状態になったときにおいても柱状本体110内における気中部に位置するように、第1空気開閉栓140を設けるとよい。これにより、ダイバー作業を要することなく、通常の気中作業によって第1空気開閉栓140を操作することができる。 When the columnar float 100 reaches the planned height, the water injection by the siphon action is stopped. At this time, if the first air valve 140 is provided on the communication pipe 120, the first air valve 140 can be opened to send air from the outside into the communication pipe 120 and eliminate the siphon state. The first air valve 140 can be controlled by remote control by an operator, or can be operated directly by an operator. In the case where the operator directly operates the first air valve 140, the first air valve 140 should be provided so that it is located in the air inside the columnar body 110 even when the columnar float 100 reaches the planned height. This allows the first air valve 140 to be operated by normal air work without the need for diver work.

連通管120を構成する取水管121は、図2に示すように柱状本体110の管外側に配置することもできるし、図4に示すように柱状本体110の管内側に配置することもできる。取水管121を柱状本体110の管外側に配置する場合(図2)は、上部中継管123を柱状本体110に貫通するとよい。これに対して取水管121を柱状本体110の管内側に配置する場合(図4)は、取水管121のうち取水口121E側の一部を曲管として形成し、この曲管部分を柱状本体110に貫通することによって、取水口121Eを管外側に配置するとよい。さらに、連通管120とともに注水管122も柱状本体110の管外側に配置することもできる。この場合、注水管122のうち注水口122E側の一部を曲管として形成し、この曲管部分を柱状本体110に貫通することによって、注水口122Eを管内側に配置するとよい。 The water intake pipe 121 constituting the communication pipe 120 can be arranged on the outside of the columnar body 110 as shown in FIG. 2, or on the inside of the columnar body 110 as shown in FIG. 4. When the water intake pipe 121 is arranged on the outside of the columnar body 110 (FIG. 2), the upper relay pipe 123 may be passed through the columnar body 110. On the other hand, when the water intake pipe 121 is arranged on the inside of the columnar body 110 (FIG. 4), a part of the water intake pipe 121 on the water intake port 121E side may be formed as a curved pipe, and this curved pipe part may be passed through the columnar body 110 to place the water intake port 121E on the outside of the pipe. Furthermore, the water injection pipe 122 may also be arranged on the outside of the columnar body 110 together with the communication pipe 120. In this case, a portion of the water injection pipe 122 on the water injection port 122E side can be formed as a curved pipe, and the curved pipe portion can be passed through the columnar body 110 to position the water injection port 122E on the inside of the pipe.

サイフォンの原理によれば、液体をいわば上昇させることができるが、大気圧が管内の液体を押し上げることができる高さ(以下、「限界高さ」という。)を超えて上昇させることはできない。この限界高さは、液体の比重によって異なり、水銀の場合は760mmであり、水の場合は10mである。ここで、柱状型浮体100の軸長(柱軸方向の長さ)によっては、当初直立状態(図1(c))とされたときに海水面と上部中継管123の高低差が限界高さを超えることもある。例えば図5では、上部中継管123が海水面からの限界高さを超えた位置にあるため一部の管内は真空状態とされ、柱状本体110内への注水が行われていない。 According to the siphon principle, the liquid can be raised, so to speak, but it cannot be raised beyond the height at which atmospheric pressure can push the liquid in the tube (hereinafter referred to as the "limit height"). This limit height varies depending on the specific gravity of the liquid, and is 760 mm for mercury and 10 m for water. Here, depending on the axial length (length in the column axis direction) of the columnar float 100, the height difference between the seawater level and the upper relay pipe 123 may exceed the limit height when it is initially in an upright state (Figure 1 (c)). For example, in Figure 5, the upper relay pipe 123 is located at a position beyond the limit height from the seawater level, so part of the pipe is in a vacuum state and water is not poured into the columnar body 110.

上部中継管123が海水面からの限界高さを超えることが予想されるケースでは、図5に示すように中段迂回管124を設けるとよい。この中段迂回管124は、いわば取水管121の途中と注水管122の途中を中継するパイプであり、柱状本体110が直立状態とされたときに上部中継管123よりも下方となるように配置され、しかも当初直立状態とされたときに海水面からの限界高さを下回るように配置される。これにより、上部中継管123の高さが海水面からの限界高さを超えたときに、取水管121内を上昇した海水は中段迂回管124内を経由して注水管122内を流下することができる。 In cases where the upper relay pipe 123 is expected to exceed the limit height above sea level, it is advisable to provide a middle bypass pipe 124 as shown in Figure 5. This middle bypass pipe 124 is a pipe that relays between the middle of the water intake pipe 121 and the middle of the water injection pipe 122, and is arranged so that it is lower than the upper relay pipe 123 when the columnar body 110 is in an upright state, and is also arranged so that it is below the limit height above sea level when it is initially in an upright state. In this way, when the height of the upper relay pipe 123 exceeds the limit height above sea level, the seawater that has risen inside the water intake pipe 121 can flow down inside the water injection pipe 122 via the middle bypass pipe 124.

(縮径体と接続体)
縮径体160は、ローターやナセルを支持するタワー(図9)と連結されるもので、柱本体110の太径からタワーの細径に変更するためのいわば調整区間である。そのため縮径体160は、図2や図4に示すように、直立状態における柱本体110の上端側に設けられ、また柱本体110から柱軸方向の外側(図では上側)に向かって断面積が縮小する錐台形状(つまりテーパー形状)とされる。また接続体170は、タワーと接続される部材であり、縮径体160によって調整された細径の柱状とされる。
(Reduced diameter body and connecting body)
The diameter reducing body 160 is connected to the tower (FIG. 9) that supports the rotor and the nacelle, and is, so to speak, an adjustment section for changing the diameter of the column body 110 from the large diameter to the small diameter of the tower. For this reason, as shown in FIG. 2 and FIG. 4, the diameter reducing body 160 is provided on the upper end side of the column body 110 in the upright state, and is made into a truncated cone shape (i.e., a tapered shape) whose cross-sectional area decreases from the column body 110 toward the outside in the column axis direction (upward in the figure). The connecting body 170 is a member that is connected to the tower, and is made into a columnar shape with a small diameter adjusted by the diameter reducing body 160.

ところで、柱状本体110内への注水施工を行っている間は、柱状本体110のうち接続体170側の開口部は蓋によって閉鎖されることがある。この場合、柱状本体110内に注水を行うときに、空気を外部に送り出すことができない。そこで、柱状本体110内の空気を外部に排気するための第2空気開閉栓180(開閉バルブ)を設けるとよい。この第2空気開閉栓180は、開栓状態と閉鎖状態を制御することができるもので、開栓状態としたときは柱状本体110内の空気を外部に送り出し、閉鎖状態としたときは外部と柱状本体110の空気の流出入を遮断することができる。なお第2空気開閉栓180は、図1(a)に示すように取水管121(取水口121E)が下方側となるように柱状型浮体100を横倒しの状態としたときに、その上方側となるように設置するとよい。 Meanwhile, while water is being poured into the columnar body 110, the opening of the columnar body 110 on the connector 170 side may be closed by a lid. In this case, air cannot be sent out when water is poured into the columnar body 110. Therefore, it is recommended to provide a second air valve 180 (opening and closing valve) for exhausting air from the columnar body 110 to the outside. This second air valve 180 can control the open and closed states, and when it is in the open state, it can send air from the columnar body 110 to the outside, and when it is in the closed state, it can block the inflow and outflow of air between the outside and the columnar body 110. The second air valve 180 should be installed so that it is on the upper side when the columnar floating body 100 is laid down on its side so that the water intake pipe 121 (water intake port 121E) is on the lower side as shown in FIG. 1(a).

(変形例)
ここまで、サイフォン作用を利用して柱状本体110内に海水を注水することができる柱状型浮体100について説明してきた。ここでは、サイフォン作用を利用することなく柱状本体110内に海水を直接注水することができる柱状型浮体(以下、便宜上「直接型柱状型浮体200」という。)について、図6を参照しながら説明する。図6(a)では横倒しとされた直接型柱状型浮体200を示しており、図6(b)では直立状態となった直接型柱状型浮体200を示している。
(Modification)
So far, we have described the pillar-type float 100 that can inject seawater into the pillar-shaped body 110 by utilizing the siphon action. Here, we will describe a pillar-type float that can directly inject seawater into the pillar-shaped body 110 without utilizing the siphon action (hereinafter, for convenience, referred to as a "direct type pillar-type float 200") with reference to Fig. 6. Fig. 6(a) shows the direct type pillar-type float 200 laid down on its side, and Fig. 6(b) shows the direct type pillar-type float 200 in an upright state.

図6に示すように直接型柱状型浮体200は、柱状型浮体100と同様、柱状本体210と重錘230を含んで構成され、さらに縮径体250、接続体260や第2空気開閉栓270を含んで構成することもできる。ただし柱状型浮体100とは異なり、連通管120を具備することなく、代わりに直接注水口220と開栓制御手段240を備えている。 As shown in FIG. 6, the direct columnar float 200, like the columnar float 100, is configured to include a columnar body 210 and a weight 230, and can also be configured to include a diameter reducing body 250, a connecting body 260, and a second air opening and closing valve 270. However, unlike the columnar float 100, it does not have a connecting pipe 120, but instead has a direct water inlet 220 and a valve opening control means 240.

直接注水口220は、開栓状態と閉鎖状態に変更することができる開口部であり、開栓状態としたときは柱状本体210内への海水流入が可能となり、閉鎖状態としたときは柱状本体210内への海水流入が遮断される。そして開栓制御手段240は、直接注水口220の開栓状態と閉鎖状態のいずれかに制御することができる手段である。例えば図6に示す開栓制御手段240は、操作稈241と伝達軸242によって構成され、オペレータが操作稈241を操作することによって伝達軸242が作動し、これにより直接注水口220が開栓状態とされ、あるいは閉鎖状態とされる。開栓制御手段240は、図6に示すようないわば機械的な制御形式に限らず、電気信号によって直接注水口220の状態を制御する形式とすることもできる。 The direct water inlet 220 is an opening that can be changed between an open state and a closed state. When in the open state, seawater can flow into the columnar body 210, and when in the closed state, seawater is blocked from flowing into the columnar body 210. The opening control means 240 is a means that can control the direct water inlet 220 to either an open state or a closed state. For example, the opening control means 240 shown in FIG. 6 is composed of an operating rod 241 and a transmission shaft 242, and the operator operates the operating rod 241 to operate the transmission shaft 242, thereby opening or closing the direct water inlet 220. The opening control means 240 is not limited to a mechanical control type as shown in FIG. 6, but can also be a type that controls the state of the direct water inlet 220 by an electrical signal.

図6(a)では直接注水口220が開栓状態とされており、海水が直接注水口220を通じて柱状本体210内に注水されている。柱状型浮体100と同様、内部が空洞の直接型柱状型浮体200は重錘230の効果で底部側が沈むように傾斜していることから、海水の注水が進むとその傾斜角が大きくなり、直接型柱状型浮体200は徐々に立起こされていく。そして柱状本体210内に所定量の海水が注水されると、図6(b)に示すように直接型柱状型浮体200は直立状態に立起こされる。直接型柱状型浮体200が当初直立状態とされた後も直接注水口220が開栓状態とされており、したがって海水の直接注水が継続されることから直立状態のまま直接型柱状型浮体200はさらに海中を沈んでいく。そして、直接型柱状型浮体200が計画高さ状態になると、オペレータが開栓制御手段240を操作することによって直接注水口220を閉鎖状態とし、柱状本体110内への海水注水を停止する。 In FIG. 6(a), the direct water inlet 220 is open, and seawater is injecting into the columnar body 210 through the direct water inlet 220. As with the columnar float 100, the direct columnar float 200, which is hollow inside, is inclined so that the bottom side sinks due to the effect of the weight 230, so as the injection of seawater progresses, the angle of inclination increases and the direct columnar float 200 gradually rises up. Then, when a predetermined amount of seawater is injected into the columnar body 210, the direct columnar float 200 rises upright as shown in FIG. 6(b). Even after the direct columnar float 200 is initially in an upright state, the direct water inlet 220 is open, and therefore the direct injection of seawater continues, so the direct columnar float 200 continues to sink in the sea while remaining in an upright state. Then, when the direct columnar floating body 200 reaches the planned height, the operator operates the opening control means 240 to close the direct water inlet 220 and stop the injection of seawater into the columnar body 110.

3.柱状型浮体立起こしシステム
続いて本願発明の柱状型浮体立起こしシステムについて図7を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムは、ここまで説明した柱状型浮体100を立起こすシステムであり、したがって柱状型浮体100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の柱状型浮体立起こしシステムに特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.柱状型浮体」で説明したものと同様である。
3. Pillar-type floating body erection system Next, the pillar-type floating body erection system of the present invention will be described in detail with reference to Fig. 7. The pillar-type floating body erection system of the present invention is a system for erecting the pillar-type floating body 100 described so far, and therefore, we will avoid overlapping explanations with those described for the pillar-type floating body 100 and only explain the contents unique to the pillar-type floating body erection system of the present invention. In other words, the contents not described here are the same as those described in "2. Pillar-type floating body".

図7は、本願発明の柱状型浮体立起こしシステム300の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように柱状型浮体立起こしシステム300は、注水手段310と第1空気開閉栓制御手段320を含んで構成され、さら第2空気開閉栓制御手段330を含んで構成することもできる。以下、柱状型浮体立起こしシステム300を構成する主な要素ごとに説明する。 Figure 7 is a block diagram showing the main components of the columnar floating body erection system 300 of the present invention. As shown in this figure, the columnar floating body erection system 300 is configured to include a water injection means 310 and a first air on/off valve control means 320, and can also be configured to include a second air on/off valve control means 330. Below, we will explain each of the main elements that make up the columnar floating body erection system 300.

(注水手段)
既述したとおりサイフォン作用による注水を行うには、連通管120内を強制的に満水にする必要がある。注水手段310は、連通管120内を強制的に満水にする手段であり、注水制御手段311と注水ポンプ312を含んで構成される。このうち注水ポンプ312は、連通管120内に水(海水)を圧送する手段であり、従来用いられている水中ポンプ等を利用することができる。一方の注水制御手段311は、注水ポンプ312による水の圧送を制御する手段であり、オペレータによる遠隔操作が可能とされる。すなわち注水制御手段311は注水ポンプ312から離れた場所に(例えば、海上など)に設置されており、オペレータがこの注水制御手段311を操作することによって、海中に配置された注水ポンプ312が連通管120内に水を圧送し、あるいは水の圧送を停止する。
(Water injection means)
As described above, in order to inject water by the siphon effect, it is necessary to forcibly fill the communicating pipe 120 with water. The water injection means 310 is a means for forcibly filling the communicating pipe 120 with water, and is configured to include a water injection control means 311 and a water injection pump 312. The water injection pump 312 is a means for pumping water (seawater) into the communicating pipe 120, and a conventionally used submersible pump or the like can be used. On the other hand, the water injection control means 311 is a means for controlling the pumping of water by the water injection pump 312, and can be remotely operated by an operator. That is, the water injection control means 311 is installed at a location away from the water injection pump 312 (for example, on the sea), and when an operator operates the water injection control means 311, the water injection pump 312 installed underwater pumps water into the communicating pipe 120 or stops pumping water.

(空気開閉栓制御手段)
第1空気開閉栓制御手段320は、連通管120の一部に設けられる第1空気開閉栓140を制御する手段であり、オペレータによる遠隔操作が可能とされる。すなわち第1空気開閉栓制御手段320は第1空気開閉栓140から離れた場所に(例えば、海上など)に設置されており、オペレータがこの第1空気開閉栓制御手段320を操作することによって、第1空気開閉栓140は開栓状態とされ、あるいは閉鎖状態とされる。なお、第1空気開閉栓140が開栓状態とされたときは、例えば連通管120内への水(海水)の流入中に管内の空気を外部に送り出すことができ、閉鎖状態としたときは外部から連通管120への空気の流入を遮断することができる。
(Air valve control means)
The first air valve control means 320 is a means for controlling the first air valve 140 provided in a part of the communication pipe 120, and can be remotely operated by an operator. That is, the first air valve control means 320 is installed in a place away from the first air valve 140 (for example, on the sea), and the first air valve 140 is opened or closed by the operator operating the first air valve control means 320. When the first air valve 140 is opened, air in the pipe can be sent out while water (seawater) is flowing into the communication pipe 120, and when the first air valve 140 is closed, the inflow of air from the outside into the communication pipe 120 can be blocked.

第2空気開閉栓制御手段330は、第2空気開閉栓180を制御する手段であり、オペレータによる遠隔操作が可能とされる。すなわち第2空気開閉栓制御手段330は第2空気開閉栓180から離れた場所に(例えば、海上など)に設置されており、オペレータがこの第2空気開閉栓制御手段330を操作することによって、第2空気開閉栓180は開栓状態とされ、あるいは閉鎖状態とされる。なお、第2空気開閉栓180が開栓状態とされたときは、例えば柱状本体110内への注水を行う際に内部の空気を外部に送り出し、閉鎖状態としたときは外部と柱状本体110の空気の流出入を遮断することができる。 The second air valve control means 330 is a means for controlling the second air valve 180, and can be remotely operated by an operator. That is, the second air valve control means 330 is installed in a location away from the second air valve 180 (e.g., at sea), and the operator operates the second air valve control means 330 to open or close the second air valve 180. When the second air valve 180 is in the open state, it can send air out from inside the valve to the outside, for example, when pouring water into the columnar body 110, and when it is in the closed state, it can block the flow of air in and out of the columnar body 110 with the outside.

4.柱状型浮体立起こし方法
続いて本願発明の柱状型浮体立起こし方法について図8を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の柱状型浮体立起こし方法は、ここまで説明した柱状型浮体100を立起こす方法であり、したがって柱状型浮体100や柱状型浮体立起こしシステム300で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の柱状型浮体立起こし方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.柱状型浮体」や「3.柱状型浮体立起こしシステム」で説明したものと同様である。
4. Column-shaped floating body erection method Next, the column-shaped floating body erection method of the present invention will be described in detail with reference to Fig. 8. Note that the column-shaped floating body erection method of the present invention is a method for erecting the column-shaped floating body 100 described so far, and therefore, explanations that overlap with the contents described in the column-shaped floating body 100 and the column-shaped floating body erection system 300 will be avoided, and only the contents unique to the column-shaped floating body erection method of the present invention will be described. In other words, the contents not described here are the same as those described in "2. Column-shaped floating body" and "3. Column-shaped floating body erection system".

図8は、本願発明の柱状型浮体立起こし方法の主な工程を示すフロー図である。なおこの図では、本願発明の柱状型浮体立起こし方法に直接関連する工程を実線枠で囲み、その他の工程に関しては破線枠で囲んでいる。この図に示すように、まずドライドック等で柱状型浮体100を製作する(図8のStep401)。そして潮位や潮流など環境の良い時期を狙って、横倒しとされた状態の柱状型浮体100を曳船によってあらかじめ選定された静穏域まで曳航し(図8のStep402)、その場で柱状型浮体100を仮係留する(図8のStep403)。このとき、柱状型浮体100は横倒しの状態のまま仮係留され、そして重錘130の効果によって柱状本体110のうち底部側の一部が海水面よりも下方に沈むように傾斜した状態で海面に浮いている。 Figure 8 is a flow diagram showing the main steps of the pillar-shaped float erection method of the present invention. In this figure, the steps directly related to the pillar-shaped float erection method of the present invention are surrounded by a solid line frame, and the other steps are surrounded by a dashed line frame. As shown in this figure, first, the pillar-shaped float 100 is manufactured in a dry dock or the like (Step 401 in Figure 8). Then, aiming for a time when the environment is good, such as the tide level and tidal current, the pillar-shaped float 100 in a horizontally laid state is towed by a tugboat to a calm area selected in advance (Step 402 in Figure 8), and the pillar-shaped float 100 is temporarily moored at the site (Step 403 in Figure 8). At this time, the pillar-shaped float 100 is temporarily moored in a horizontally laid state, and floats on the sea surface in a state inclined so that a part of the bottom side of the pillar-shaped body 110 sinks below the seawater surface due to the effect of the weight 130.

柱状型浮体100が静穏域で仮係留されると、第1空気開閉栓140を開栓状態としたうえで、連通管120内を強制的に満水にする(図8のStep404)。このとき、本願発明の柱状型浮体立起こしシステム300の第1空気開閉栓制御手段320を利用して第1空気開閉栓140を開栓状態とし、注水手段310を利用して連通管120内に水(海水)を圧送するとよい。 When the columnar float 100 is temporarily moored in a calm area, the first air valve 140 is opened and the connecting pipe 120 is forcibly filled with water (Step 404 in FIG. 8). At this time, the first air valve control means 320 of the columnar float erection system 300 of the present invention is used to open the first air valve 140, and the water injection means 310 is used to pump water (seawater) into the connecting pipe 120.

連通管120内が満水とされ、取水口121Eが海水内(海水中)に位置するとともに、注水口122Eが海水面以下に位置すると、サイフォンの原理による注水が開始される(図8のStep405)。より詳しくは、海水が取水口121Eから流入して連通管120内を流れ、注水口122Eから柱状本体110内に注水されていく。 When the communicating pipe 120 is filled with water, the water intake 121E is located in seawater (under seawater), and the water inlet 122E is located below the seawater level, water injection begins using the siphon principle (Step 405 in FIG. 8). More specifically, seawater flows in from the water intake 121E, through the communicating pipe 120, and is injected into the columnar body 110 from the water inlet 122E.

柱状本体110内に注水され、最終的に柱状型浮体100が計画高さ状態になると、サイフォン作用による注水を停止する(図8のStep406)。例えば、連通管120に設けられた第1空気開閉栓140を開栓状態とすることで連通管120内に外部から空気を送り、サイフォン状態を解消して注水を停止するとよい。このとき、作業者が第1空気開閉栓140を直接操作することもできるし、オペレータの遠隔操作によって第1空気開閉栓140を制御することもできる。オペレータの遠隔操作による場合は、本願発明の柱状型浮体立起こしシステム300の第1空気開閉栓制御手段320を利用して、第1空気開閉栓140を開栓状態にするとよい。 When water is poured into the columnar body 110 and the columnar floating body 100 finally reaches the planned height, the water injection by the siphon action is stopped (Step 406 in FIG. 8). For example, the first air valve 140 provided in the connecting pipe 120 may be opened to send air from the outside into the connecting pipe 120, thereby eliminating the siphon state and stopping the water injection. At this time, the first air valve 140 may be operated directly by the worker, or the first air valve 140 may be controlled by remote control by the operator. When remote control by the operator is used, the first air valve 140 may be opened using the first air valve control means 320 of the columnar floating body erection system 300 of the present invention.

また柱状型浮体100が計画高さ状態になると、取水管121を撤去するとよい(図8のStep407)。特に取水管121を柱状本体110の管外側に配置したケース(図2)では、取水管121が柱状型浮体100に不測の影響を与えることも予想されることから撤去することが望ましい。取水管121を撤去するにあたっては、ダイバー作業とすることもできるが、水深が相当程度深い場合は水中ロボットやROV船(Remotely Operated Vehicle)などを利用するとよい。また、取水管121を撤去した跡など柱状本体110に開口部が残る場合は、鋼製の閉止板などを用いて開口部を封鎖しておく(図8のStep408)。 When the columnar float 100 reaches the planned height, it is advisable to remove the water intake pipe 121 (Step 407 in FIG. 8). In particular, in the case where the water intake pipe 121 is arranged on the outside of the columnar body 110 (FIG. 2), it is desirable to remove the water intake pipe 121 because it is expected that the water intake pipe 121 may have an unexpected effect on the columnar float 100. The water intake pipe 121 can be removed by a diver, but if the water is considerably deep, it is advisable to use an underwater robot or an ROV (Remotely Operated Vehicle). In addition, if an opening remains in the columnar body 110 after the water intake pipe 121 is removed, the opening is sealed with a steel closing plate or the like (Step 408 in FIG. 8).

柱状型浮体100が計画高さ状態とした後、砕石といったバラスト材を柱状本体110内に投入するとともに余分な海水を柱状本体110から排出する(図8のStep409)。その後、タワーやローター、ナセル(図9)など(以下、これらを総じて「上部本体」という。)を、柱状型浮体100の上方に設置し、上部本体と柱状型浮体100からなる完成体を構築し(図8のStep410)、ひとまず静穏域で仮係留する(図8のStep411)。そして潮位や潮流など環境の良い時期を狙って、完成体を曳船によってWFまで曳航し(図8のStep412)、WFで柱状型浮体100完成体を本係留する(図8のStep413)とともに、完成体に海底ケーブル(図9)を設置する(図8のStep414)。 After the columnar float 100 is at the planned height, ballast material such as crushed stone is poured into the columnar body 110 and excess seawater is discharged from the columnar body 110 (Step 409 in Figure 8). After that, the tower, rotor, nacelle (Figure 9), etc. (hereinafter collectively referred to as the "upper body") are installed above the columnar float 100 to construct a completed body consisting of the upper body and the columnar float 100 (Step 410 in Figure 8), and temporarily moored in a calm area (Step 411 in Figure 8). Then, when the tide levels and currents are favorable, the completed structure is towed by a tugboat to the WF (Step 412 in Figure 8), where the completed columnar floating structure 100 is moored (Step 413 in Figure 8), and an undersea cable (Figure 9) is installed on the completed structure (Step 414 in Figure 8).

本願発明の柱状型浮体、柱状型浮体立起こしシステム、及び柱状型浮体立起こし方法は、50m以深の海域における浮体式洋上風力発電に特に好適に利用することができる。本願発明によれば低コストでしかも容易に浮体式洋上風力発電施設を設置することができることから、洋上風力発電に対するより積極的な動機を期待することができ、ひいては温室効果ガスの排出を抑えたうえで安定的にエネルギーを供給することを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。 The columnar float, columnar float erection system, and columnar float erection method of the present invention can be particularly suitable for use in floating offshore wind power generation in sea areas 50 meters or deeper. The present invention makes it possible to install floating offshore wind power generation facilities at low cost and easily, which is expected to provide a more positive motivation for offshore wind power generation, and ultimately, considering the need to provide a stable supply of energy while reducing greenhouse gas emissions, the present invention can be said to be an invention that can be expected to not only be used industrially, but also to make a significant contribution to society.

100 本願発明の柱状型浮体
110 (柱状型浮体の)柱状本体
120 (柱状型浮体の)連通管
121 (連通管の)取水管
121E (連通管の)取水口
122 (連通管の)注水管
122E (連通管の)注水口
123 (連通管の)上部中継管
124 (連通管の)中段迂回管
130 (柱状型浮体の)重錘
140 (柱状型浮体の)第1空気開閉栓
150 (柱状型浮体の)逆止弁
160 (柱状型浮体の)縮径体
170 (柱状型浮体の)接続体
180 (柱状型浮体の)第2空気開閉栓
200 本願発明の直接型柱状型浮体
210 (直接型柱状型浮体の)柱状本体
220 (直接型柱状型浮体の)直接注水口
230 (直接型柱状型浮体の)重錘
240 (直接型柱状型浮体の)開栓制御手段
241 (開栓制御手段の)操作稈
242 (開栓制御手段の)伝達軸
250 (直接型柱状型浮体の)縮径体
260 (直接型柱状型浮体の)接続体
270 (直接型柱状型浮体の)第2空気開閉栓
300 本願発明の柱状型浮体立起こしシステム
310 (柱状型浮体立起こしシステムの)注水手段
311 (注水手段の)注水制御手段
312 (注水手段の)注水ポンプ
320 (柱状型浮体立起こしシステムの)第1空気開閉栓制御手段
330 (柱状型浮体立起こしシステムの)第2空気開閉栓制御手段
100 Columnar type float of the present invention 110 Columnar body (of columnar type float) 120 Connecting pipe (of columnar type float) 121 Water intake pipe (of connecting pipe) 121E Water intake port (of connecting pipe) 122 Water injection pipe (of connecting pipe) 122E Water injection port (of connecting pipe) 123 Upper relay pipe (of connecting pipe) 124 Middle bypass pipe (of connecting pipe) 130 Weight (of columnar type float) 140 First air opening/closing valve (of columnar type float) 150 Check valve (of columnar type float) 160 Diameter reduction body (of columnar type float) 170 Connection body (of columnar type float) 180 Second air opening/closing valve (of columnar type float) 200 Direct type columnar type float of the present invention 210 Column body (of direct type column type float) 220 Direct water inlet (of direct type column type float) 230 Weight (of direct type column type float) 240 Opening control means (of direct type column type float) 241 Operating shaft (of opening control means) 242 Transmission shaft (of opening control means) 250 Diameter reduction body (of direct type column type float) 260 Connection body (of direct type column type float) 270 Second air opening/closing valve (of direct type column type float) 300 Column type float erection system of the present invention 310 Water injection means (of column type float erection system) 311 Water injection control means (of water injection means) 312 Water injection pump (of water injection means) 320 First air opening/closing valve control means (of column type float erection system) 330 Second air valve control means (for pillar-type floating body erection system)

Claims (10)

浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体において、
底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、
取水口と注水口が設けられた連通管と、
前記連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓と、を備え、
前記取水口は、前記柱状本体の外側に配置され、
前記注水口は、前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置され、
前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜した横倒しの状態で海面に浮き、
前記空気開閉栓は、所定量の海水が注水されて計画高さとなった前記柱状本体内における気中部に位置するように設けられ、
前記取水口が海水内に位置し、前記連通管内が満水状態とされ、前記空気開閉栓が閉鎖状態とされ、かつ前記注水口が海水面以下に位置すると、サイフォン作用によって該取水口から流入した海水が該注水口を通じて前記柱状本体内に注水される、
ことを特徴とする柱状型浮体。
In the columnar floating structure that constitutes the floating offshore wind power generation facility,
A hollow columnar body having a weight attached to the bottom thereof;
A communication pipe provided with a water intake port and a water inlet;
an air valve for controlling the inflow and outflow of air into the communication pipe,
The water intake is disposed on the outside of the columnar body;
The water inlet is disposed inside the columnar body and adjacent to the bottom,
The columnar body floats on the sea surface in a slanted, sideways state such that a portion of the bottom side is submerged below the seawater level,
The air valve is provided so as to be located in an air space inside the columnar body when a predetermined amount of seawater is poured into the columnar body to reach a planned height,
When the water intake is located in seawater, the inside of the communication pipe is filled with water, the air valve is closed, and the water inlet is located below the seawater level, seawater flowing in from the water intake is injected into the columnar body through the water inlet by a siphon effect.
A column-shaped floating structure characterized by:
前記連通管は、前記取水口が設けられた取水管と、前記注水口が設けられた注水管と、該取水管と該注水管を接続する上部中継管と、を含んで構成され、
前記柱状本体の柱軸方向と平行又は略平行とされた前記取水管は、該柱状本体の外側に配置され、
前記取水口から流入した海水は、前記取水管内を上昇し、前記上部中継管内を経由して、前記注水管内を流下する、
ことを特徴とする請求項1記載の柱状型浮体。
the communicating pipe includes a water intake pipe provided with the water intake port, a water injection pipe provided with the water injection port, and an upper relay pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe;
The water intake pipe is parallel or approximately parallel to the column axis direction of the columnar body, and is disposed outside the columnar body;
The seawater flowing in from the water intake rises in the water intake pipe, passes through the upper relay pipe, and flows down in the water injection pipe.
2. The pillar-type floating structure according to claim 1 .
浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体において、
底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、
取水口と注水口が設けられた連通管と、を備え、
前記取水口は、前記柱状本体の外側に配置され、
前記注水口は、前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置され、
前記連通管は、前記取水口が設けられた取水管と、前記注水口が設けられた注水管と、該取水管と該注水管を接続する上部中継管と、を含んで構成され、
前記柱状本体の柱軸方向と平行又は略平行とされた前記取水管は、該柱状本体の内側に配置され、
前記取水管のうち前記取水口側の一部が曲管として形成されるとともに、該曲管が前記柱状本体を貫通することによって前記取水口が該柱状本体の外側に配置され、
前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜した横倒しの状態で海面に浮き、
前記取水口が海水内に位置し、前記連通管内が満水状態とされ、かつ前記注水口が海水面以下に位置すると、サイフォン作用によって該取水口から流入した海水が該注水口を通じて前記柱状本体内に注水され、
前記取水口から流入した海水は、前記取水管内を上昇し、前記上部中継管内を経由して、前記注水管内を流下する、
ことを特徴とする柱状型浮体。
In the columnar floating structure that constitutes the floating offshore wind power generation facility,
A hollow columnar body having a weight attached to the bottom thereof;
A communication pipe provided with a water intake port and a water inlet,
The water intake is disposed on the outside of the columnar body;
The water inlet is disposed inside the columnar body and adjacent to the bottom,
the communicating pipe includes a water intake pipe provided with the water intake port, a water injection pipe provided with the water injection port, and an upper relay pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe;
The water intake pipe is parallel or approximately parallel to the column axis direction of the columnar body, and is disposed inside the columnar body;
A part of the water intake pipe on the water intake port side is formed as a curved pipe, and the curved pipe penetrates the columnar body, so that the water intake port is disposed outside the columnar body;
The columnar body floats on the sea surface in a slanted, sideways state such that a portion of the bottom side is submerged below the seawater level,
When the water intake is located in seawater, the inside of the communicating pipe is filled with water, and the water inlet is located below the seawater level, seawater flowing in from the water intake is injected into the columnar body through the water inlet by a siphon effect,
The seawater flowing in from the water intake rises in the water intake pipe, passes through the upper relay pipe, and flows down in the water injection pipe.
A column-shaped floating structure characterized by:
前記連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓を、さらに備え、
前記空気開閉栓は、所定量の海水が注水されて計画高さとなった前記柱状本体内における気中部に位置するように設けられ、
前記空気開閉栓が閉鎖状態とされると、サイフォン作用によって前記取水口から流入した海水が前記注水口を通じて前記柱状本体内に注水される、
ことを特徴とする請求項3記載の柱状型浮体
An air valve for controlling the inflow and outflow of air into the communication pipe is further provided,
The air valve is provided so as to be located in an air space inside the columnar body when a predetermined amount of seawater is poured into the columnar body to reach a planned height,
When the air valve is closed, seawater flowing in from the water intake port is injected into the columnar body through the water inlet by a siphon effect.
4. The pillar-type floating structure according to claim 3 .
前記連通管は、前記取水管と前記注水管を接続する中段迂回管を、さらに含み、
前記中段迂回管は、所定量の海水が注水されて前記柱状本体が直立状態とされたとき、前記上部中継管よりも下方となるように配置され、
海水面からの前記上部中継管高さが、サイフォン作用における限界高さを超えたとき、前記取水管内を上昇した海水は、前記中段迂回管内を経由して前記注水管内を流下する、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の柱状型浮体。
The communication pipe further includes a middle bypass pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe,
the middle bypass pipe is disposed so as to be lower than the upper relay pipe when a predetermined amount of seawater is poured and the columnar body is placed in an upright state;
When the height of the upper relay pipe from the seawater level exceeds the limit height for siphon action, the seawater rising in the water intake pipe flows down in the water injection pipe via the middle bypass pipe.
5. The pillar-type floating structure according to claim 2, wherein the pillar-type floating structure is a floating structure.
前記取水管のうち前記取水口の近傍に逆止弁が設けられ、
前記逆止弁は、前記取水管内から前記取水口への海水の逆流を防止し得る、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の柱状型浮体。
A check valve is provided in the intake pipe near the intake port,
The check valve can prevent backflow of seawater from the water intake pipe to the water intake port.
The pillar-type floating structure according to any one of claims 2 to 5 .
前記取水口は、所定量の海水が注水されて前記柱状本体が直立状態とされたときも、海水内となるよう配置された、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の柱状型浮体。
The water intake is arranged so as to be within the seawater even when a predetermined amount of seawater is poured and the columnar body is in an upright state.
7. The pillar-type floating structure according to claim 1,
浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体を、海水で直立状態となるように立起こすシステムにおいて、
前記柱状型浮体は、底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、前記柱状本体の外側に配置された取水口、及び前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置された注水口が設けられた連通管と、前記連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓と、を有し、
横倒しの状態で海面に浮いた前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜し、前記取水口が海水内に位置するとともに、前記注水口が海水面以下に位置し、
オペレータの遠隔操作によって、前記空気開閉栓を制御し得る空気開閉栓制御手段と、
オペレータの遠隔操作によって、前記連通管内に海水を注水し得る注水手段と、を備え、
前記柱状本体を横倒しとした状態で、オペレータが前記注水手段を操作することによって、前記空気開閉栓が開栓された前記連通管内の空気を抜きながら該連通管内に海水が注水され、
前記連通管内が満水状態とされた状態で、オペレータが前記空気開閉栓制御手段によって前記空気開閉栓を閉塞すると、サイフォン作用によって前記取水口から流入した海水が前記注水口を通じて前記柱状本体内に注水され、
オペレータが前記空気開閉栓制御手段によって前記空気開閉栓を開栓すると、サイフォン作用による前記柱状本体内への注水が停止される、
ことを特徴とする柱状型浮体立起こしシステム。
A system for erecting columnar floats that constitute a floating offshore wind power generation facility in an upright position in seawater,
The columnar floating body includes a hollow columnar body having a weight installed at its bottom, a communicating pipe provided with a water intake port disposed on the outside of the columnar body and a water inlet port disposed on the inside of the columnar body near the bottom, and an air valve for controlling the inflow and outflow of air into the communicating pipe,
The columnar body floating on the sea surface in a sideways state is inclined so that a part of the bottom side is submerged below the seawater level, the water intake is located in the seawater, and the water injection port is located below the seawater level,
an air valve control means for controlling the air valve by remote control by an operator;
and a water injection means for injecting seawater into the communication pipe by remote control by an operator.
With the columnar body laid on its side, an operator operates the water injection means to inject seawater into the communicating pipe while removing air from the communicating pipe whose air valve is opened.
When the operator closes the air valve using the air valve control means while the communication pipe is filled with water, seawater flowing in from the water intake port is injected into the columnar body through the water injection port by a siphon effect,
When an operator opens the air valve by the air valve control means, the injection of water into the columnar body by the siphon action is stopped.
A column-type floating structure erection system.
浮体式洋上風力発電施設を構成する柱状型浮体を、海水で直立状態となるように立起こす方法において、
前記柱状型浮体は、底部に重錘が設置された中空の柱状本体と、前記柱状本体の外側に配置される取水口、及び前記柱状本体の内側であって前記底部近傍に配置される注水口が設けられた連通管と、該連通管内への空気の流入出を制御する空気開閉栓と、を有し、
横倒しの状態で海面に浮いた前記柱状本体は、前記底部側の一部が海水面以下に沈むように傾斜し、前記取水口が海水内に位置するとともに、前記注水口が海水面以下に位置し、
前記柱状本体を横倒しとした状態で、前記空気開閉栓を開栓状態として前記連通管内の空気を抜きながら該連通管内に海水を注水する管内注水工程と、
前記連通管内を満水状態とするとともに前記空気開閉栓を閉鎖状態とすることによってサイフォン作用を利用し、前記取水口から流入した海水を、前記注水口を通じて前記柱状本体内に注水する本体内注水工程と、
前記本体内注水工程によって直立状態の前記柱状本体を計画高さに配置すると、前記空気開閉栓を開栓する注水停止工程と、を備え、
前記管内注水工程では、前記空気開閉栓を開栓することによって前記連通管内の空気を抜きながら該連通管内に海水を注水するとともに、該連通管内が満水状態となると該空気開閉栓を閉塞し、
前記注水停止工程では、前記空気開閉栓を開栓することによって前記連通管内に空気を送り、サイフォン作用による前記柱状本体内への注水を停止し、
所定量の海水を前記柱状本体内に注水することによって、横倒し状態の前記柱状本体を直立状態となるように立起こす、
ことを特徴とする柱状型浮体立起こし方法。
A method for erecting a columnar floating body constituting a floating offshore wind power generation facility so that the floating body is in an upright position in seawater, comprising the steps of:
The columnar floating body includes a hollow columnar body having a weight installed at its bottom, a communicating pipe provided with a water intake port disposed on the outside of the columnar body and a water inlet port disposed inside the columnar body near the bottom, and an air valve for controlling the inflow and outflow of air into the communicating pipe,
The columnar body floating on the sea surface in a sideways state is inclined so that a part of the bottom side is submerged below the seawater level, the water intake is located in the seawater, and the water injection port is located below the seawater level,
a pipe water injection process in which, with the columnar body laid on its side, the air valve is opened to inject seawater into the communicating pipe while removing air from the communicating pipe;
a water injection process in which the inside of the connecting pipe is filled with water and the air valve is closed to utilize a siphon effect, thereby injecting seawater flowing in from the water intake into the columnar main body through the water injection port;
and a water injection stopping step of opening the air valve when the upright columnar body is placed at a planned height by the water injection step.
In the pipe water injection step, the air valve is opened to inject seawater into the communicating pipe while removing air from the communicating pipe, and when the communicating pipe is filled with water, the air valve is closed.
In the water injection stopping step, the air valve is opened to send air into the communication pipe, thereby stopping the injection of water into the columnar body by a siphon effect;
By pouring a predetermined amount of seawater into the columnar body, the columnar body is raised from a lying state to an upright state.
A method for erecting a column-shaped floating structure.
前記連通管は、前記取水口が設けられた取水管と、前記注水口が設けられた注水管と、該取水管と該注水管を接続する上部中継管と、を含んで構成され、
前記柱状本体の柱軸方向と平行又は略平行とされた前記取水管は、該柱状本体の外側に配置され、
前記本体内注水工程によって直立状態の前記柱状本体を計画高さに配置した後、前記取水管を撤去する取水管撤去工程と、
前記取水管が撤去された後に生じた前記柱状本体の開口部を、封鎖材によって封鎖する開口部封鎖工程と、をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項9記載の柱状型浮体立起こし方法。
the communicating pipe includes a water intake pipe provided with the water intake port, a water injection pipe provided with the water injection port, and an upper relay pipe connecting the water intake pipe and the water injection pipe;
The water intake pipe is parallel or approximately parallel to the column axis direction of the columnar body, and is disposed outside the columnar body;
a water intake pipe removal process for removing the water intake pipe after the upright columnar body is arranged at a planned height by the water injection process;
The opening of the columnar body generated after the intake pipe is removed is sealed with a sealing material.
The method for erecting a pillar-shaped floating structure according to claim 9 .
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