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公開番号2025095371
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211321
出願日2023-12-14
発明の名称緊張係留浮体用係留索
出願人三井海洋開発株式会社,神鋼鋼線工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B63B 21/20 20060101AFI20250619BHJP(船舶またはその他の水上浮揚構造物;関連艤装品)
要約【課題】緊張係留浮体を係留支持する各係留索束の各緊張係留索の長さを調整せずに、各緊張係留索に発生する張力を均等にすることができ、洋上の波周期との共振が防止された緊張係留浮体用の緊張係留索を提供すること。
【解決手段】本発明は、緊張係留浮体に形成された接続部5bと、海底103に固定された海底係留部9との間を連結する緊張係留浮体用係留索であって、緊張係留索7によって連結されることにより、緊張係留浮体5に生じる浮力により、緊張係留索7に張力が生じ、緊張係留浮体5が緊張係留状態で保持可能に構成され、緊張係留索7は、索材料の縦弾性係数と断面積を乗じた伸び剛性が低い低剛性係留索7bと、低剛性係留索7bに比べて伸び剛性が高い高剛性係留索7aとが連結具を介して連結されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
風力発電設備を洋上に支持する緊張係留浮体に形成された接続部と、海底に固定された海底係留部との間を連結する緊張係留浮体用係留索であって、
前記接続部と、前記海底係留部とが、前記緊張係留索によって連結されることにより、前記緊張係留浮体に生じる浮力により、前記緊張係留索に張力が生じ、前記緊張係留浮体が緊張係留状態で保持可能に構成され、
前記緊張係留索は、索材料の縦弾性係数と断面積を乗じた伸び剛性が低い低剛性係留索と、前記低剛性係留索に比べて伸び剛性が高い高剛性係留索とが連結具を介して連結されており、
前記低剛性係留索の前記索材料は、樹脂製ロープであり、前記高剛性係留索は、鋼製の素線を複数本束ねて構成される鋼製ワイヤケーブルであり、
前記緊張係留索は、前記樹脂製ロープの伸び剛性を１とした場合、前記鋼製ワイヤケーブルの伸び剛性が、前記樹脂製ロープの伸び剛性の２倍～５倍であることを特徴とする緊張係留浮体用係留索。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
風力発電設備を洋上に支持する緊張係留浮体に形成された接続部と、海底に固定された海底係留部との間を連結する緊張係留浮体用係留索であって、
前記接続部と、前記海底係留部とが、前記緊張係留索によって連結されることにより、前記緊張係留浮体に生じる浮力により、前記緊張係留索に張力が生じ、前記緊張係留浮体が緊張係留状態で保持可能に構成され、
前記緊張係留索は、低剛性係留索と、前記低剛性係留索に比べて伸び剛性が高い高剛性係留索とが連結具を介して連結されており、
前記低剛性係留索は、樹脂製ロープであり、前記高剛性係留索は、鋼製の素線を複数本、並列に束ねて構成される鋼製ワイヤケーブルであり、
前記緊張係留索は、全長のうち５０％以上の長さが、前記高剛性係留索であることを特徴とする緊張係留浮体用係留索。
【請求項３】
前記樹脂製ロープは、ポリエステル製の素線を複数本撚って構成されたサブロープを、複数本用意し、複数本の該サブロープを並列に束ねて構成されたポリエステルロープであることを特徴とする請求項１又は２記載の緊張係留浮体用係留索。
【請求項４】
前記緊張係留浮体は、平面上で三角形状になるように配置された鉛直方向に延在する中空の柱状のカラムを少なくとも３本備え、前記３本のカラムのそれぞれの間を海面より上で連結される３本の上梁と、海面下で連結される３本の下梁とを備え、前記カラムのうち１本に前記風力発電設備が支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の緊張係留浮体用係留索。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、緊張係留浮体用係留索に関し、詳しくは、緊張係留浮体を係留支持する各係留索束の各係留索の長さを調整せずに、各係留索に発生する張力を均等にすることができ、また、洋上の波周期、風車から生じる振動周期による共振が防止された緊張係留浮体用係留索に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電設備は、陸上に設置されるものが多かった。しかし、陸上では、山林や建築物のような風を遮る障害物があり、乱気流が生じ易く、風力が安定しない場合があった。
そこで、風力発電設備を洋上に設置することが提案された。洋上では、山林や建築物のような風を遮る障害物がなく、陸上と比べて乱気流が生じ難く、安定して大きな風力が生じている場合が多い。そのため、洋上に風力発電設備を設置すれば、陸上よりも安定して風力発電を行うことができ、大きな電力を供給できると考えられる。
【０００３】
風力発電設備を洋上に設置する場合には、発電設備（風車及び発電機）を保持する構造物が必要である。このような構造物としては、海底に固定されて洋上に達し、洋上において風車及び発電機が搭載される着床式と、係留索で海底に係留される浮体からなり、この浮体上に風車及び発電機が搭載される浮体式とがある。
浮体式の方が、着床式よりも、深い海域に設置できるという利点がある。深い海域は、一般に沖合の海域であるから、風況が良く、安定して風力発電を行うことができる点で有利である。特に、日本においては、周辺海域が他国に比較して深いので、浮体式が有利である。
【０００４】
浮体式の構造物としては、海底の係留設備と、浮体とを、係留索で緩やかに連結して位置保持を行うカテナリ係留式の構造物がある。
また、特許文献１のように、浮体を係留索により強制的に引き下げて一部を潜水させ、浮体の浮力によって係留索に張力を発生させ、位置保持を行う緊張係留浮体（Tension Leg Platform(TLP)）もある。
緊張係留浮体は、浮体の位置を係留索の張力で保持するため、カテナリ係留式に比べて浮体の小型化が容易であり、かつ、係留索の緊張状態により高い安定性が得られる点でも有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－１２４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
緊張係留浮体は、該浮体を構成するカラムのそれぞれに、複数本の係留索からなる係留索束を複数組設けることにより係留支持される。各係留索束の各係留索は、伸び剛性が高く伸び難い材料からなる鋼製ワイヤケーブルが用いられる場合がある。
一つのカラム各係留索束において、各係留索には、均等に張力が発生する必要がある。張力が均等でないと、ある係留索には張力が発生しないか、弱い張力しか発生しない状態となり、他の係留索に過剰に強い張力が発生してしまい、各係留索で偏荷重が生じ、偏荷重が生じた係留索や支持構造物が損傷する虞があり、耐久性にも問題が生ずるからである。
各係留索に発生する張力を均等にするためには、大型のウィンチ設備等を用いて、各係留索の長さを調整する必要がある。
しかし、大型のウィンチ設備等を用いることは、浮体上の設置物の重量増加を招き、浮体そのものを大型化しなければならず、製造コストの高騰も招くことになる。
【０００７】
係留索の長さを調整する設備を不要とする構成としては、係留索の下端を海底に固定する杭基礎頂部までの深さを予め現地計測し、浮体側で係留索の上端を固定する係留索取付け部から、杭基礎頂部までの距離を、係留索の必要長さとして予め把握しておくことが考えられる。係留索は、陸上において、必要長さに製作しておき、浮体側の係留索の接続部により上端を固定し、杭基礎頂部により下端を固定する。
しかし、係留索の長さには、杭基礎頂部までの深さの計測における計測誤差、係留索の製作における製作誤差、温度変化による熱膨張、熱収縮など、各種誤差が含まれる。したがって、係留索を予め必要長さに製作しておくことでは、各係留索に発生する張力を均等にすることはできない。
【０００８】
一方、ポリエステルロープ等のような伸び剛性が低い（柔らかい）材料を用いて係留索を製作し、ロープ自身の伸長によって誤差を吸収させることが考えられる。
しかし、剛性が低い材料を用いて係留索を製作すると、係留索のバネ定数ｋが小さくなり、緊張係留浮体に特有の鉛直及びロール－ピッチ方向の系の固有振動数が低くなり、風車による振動周期による鉛直方向の共振、及び洋上の波周によるロール－ピッチ方向の共振が生ずる虞がある。
【０００９】
洋上の波周期及び風車による振動周期との共振が生ずると、係留索や支持構造物が損傷する虞があり、耐久性にも問題が生ずる。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、緊張係留浮体を係留支持する各係留索束の各係留索の長さを調整せずに、各係留索に発生する張力を均等にすることができ、また、洋上の波周期、風車による振動周期との共振が防止された緊張係留浮体用係留索を提供することにある。
さらに本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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