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公開番号2024175954
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094086
出願日2023-06-07
発明の名称浮体式洋上風力発電設備における係留力計測方法
出願人戸田建設株式会社
代理人個人
主分類B63B 21/04 20060101AFI20241212BHJP(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】係留索にセンサを設置して張力を計測する従来の方法の問題を一挙に解決でき、水中で長期間に亘って係留力が計測できるようにする。
【解決手段】浮体式洋上風力発電設備1の浮体4と海底との間に延びる係留索5と、前記係留索5の形状を計測する形状計測手段20とを備え、前記形状計測手段20によって前記係留索5の形状を計測し、この係留索5の形状から前記係留索5に作用する張力を推定する。前記形状計測手段20として、前記係留索5に沿って間隔を空けて固定された複数のトランスポンダ21と、前記トランスポンダ21との間で音波の送受信を行う前記浮体4に固定されたトランシーバ22とからなる水中測位装置、又は音波により水中構造物の形状を把握する水中音響探査装置を用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
浮体式洋上風力発電設備の浮体と海底との間に延びる係留索と、前記係留索の形状を計測する形状計測手段とを備え、
前記形状計測手段によって前記係留索の形状を計測し、この係留索の形状から前記係留索に作用する張力を推定することを特徴とする浮体式洋上風力発電設備における係留力計測方法。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記係留索の形状を、
(1)前記係留索にたるみがあり、カテナリーとしてきかない状態、
(2)前記係留索の浮体側の一部がカテナリーとなり、その他の部分が海底面に着地しているスラック状態、
(3)前記係留索の海底側先端の固定着鎖点が海底面に対し接線方向に接する状態、
(4)前記係留索の海底側先端の固定着鎖点が海底面とある角度をなす緊張状態、
(5)前記係留索が完全に一直線となった破断状態、
の５つの状態に分類し、前記形状計測手段によって計測した前記係留索の形状が５つの状態のいずれであるかを推測し、その状態に適合した算出式から前記係留索に作用する張力を推定する請求項１記載の浮体式洋上風力発電設備における係留力計測方法。
【請求項３】
前記形状計測手段として、前記係留索に沿って間隔を空けて固定された複数のトランスポンダと、前記トランスポンダとの間で音波の送受信を行うトランシーバとからなる水中測位装置を用いるか、音波により水中構造物の形状を把握する水中音響探査装置を用いる請求項１記載の浮体式洋上風力発電設備における係留力計測方法。
【請求項４】
前記形状計測手段として、前記トランスポンダと前記トランシーバとからなる水中測位装置を用いた場合において、前記トランスポンダを、ダイバーが通常潜れる水深までの範囲に設け、この範囲の前記係留索の形状から、前記係留索全体の形状を推定する請求項３記載の浮体式洋上風力発電設備における係留力計測方法。
【請求項５】
前記形状計測手段として、前記トランスポンダと前記トランシーバとからなる水中測位装置を用いた場合において、各係留索毎に、その係留索に取り付けられた前記トランスポンダとの間で音波の送受信を行う前記トランシーバを設けている請求項３記載の浮体式洋上風力発電設備における係留力計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮体式洋上風力発電設備の浮体と海底との間に延びる係留索にかかる係留力を計測する方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、主として水力、火力及び原子力発電等の発電方式が採用されてきたが、近年は環境や自然エネルギーの有効活用の点から自然風を利用して発電を行う風力発電が注目されている。この風力発電設備には、陸上設置式と、水上（主として海上）設置式とがあるが、沿岸域から後背に山岳地形をかかえる我が国の場合は、沿岸域に安定した風が見込める平野が少ない状況にある。一方、日本は四方を海で囲まれており、海上は発電に適した風が容易に得られるとともに、設置の制約が少ないなどの利点を有する。そこで、近年は洋上風力発電設備又は浮体構造が多く提案されている。
【０００３】
洋上風力発電設備は、基礎構造の設置方式によって、ジャケット基礎やケーソン基礎などのように海底面に設置する着床式と、浮体を水面に浮かばせるポンツーン型、浮体を水面下に沈めた状態で浮かばせるセミサブ型、釣浮きのように起立状態で浮かせるスパー型、緊張係留で固定する半潜水タイプのＴＬＰ型などの海面又は海中に浮かせる浮体式とがある。
【０００４】
前記着床式の洋上風力発電設備は、水深が概ね６０ｍ以下の遠浅の海が広がる地形での設置に適しており、それを超える水深では浮体式の方がコスト優位性があるとされている。このため、遠浅の海域が狭い我が国では前記浮体式の洋上風力発電設備の技術開発が必要不可欠である。
【０００５】
浮体式洋上風力発電設備の浮体は、海底まで延びるチェーンなどの係留索によって係留される。浮体は長期間に亘って洋上に係留され、その間、波浪、潮流、風環境などによって係留索に常時繰り返し大きな張力が発生する。この張力によって、リンクの摩耗や腐食、疲労などの耐久性が低下する問題が生じる。したがって、係留索にかかる張力（係留力）を適切に把握することは、係留索の交換時期の把握や交換部品の事前の準備などの予防保全を図る上で、運転停止期間の削減などメンテナンスコストの低減につなげることができるため、極めて重要である。
【０００６】
係留索の張力を計測する方法としては、下記特許文献１に開示されるように、歪ゲージが付設された荷重計を係留設備と係船鎖又は係船索との間に挿入して係留力を監視するものや、下記特許文献２に開示されるように、浮体の前端付近左右両側を係留する係留ラインの張力を張力センサにより計測するものなどが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開昭６３－１５５７９６号公報
特開２００１－１９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載されるように、係留索に歪ゲージを設置したものは次の問題があった。すなわち、係留索は海中にあるため腐食などによって長期間の計測が困難になる。防水対策を施せば長期間の計測も可能になるが、海水でなおかつ常時水圧がかかる環境下では耐久性が問題となる。なお、出願人が歪ゲージを実機に取り付けて検証した結果、数ヶ月で使用できなくなった経緯がある。
【０００９】
また、スパー型の浮体を横倒しにして現地に曳航する場合、係留索を浮体から切り離した状態で曳航し、洋上で浮体に係留索を取り付ける工事が行われる。このとき、歪ゲージ等の取付けも洋上での作業となるため、揺れなどによって取付工事が技術的に難しくなる。
【００１０】
更に、歪ゲージが故障したとき、係留索が海中にあるため、新しい歪ゲージを係留索に固定する接着や溶接が困難であるという問題もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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