特許 6872920 サクション基礎

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872920

(24)【登録日】2021年4月22日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】サクション基礎

(51)【国際特許分類】

   E02D 23/08 20060101AFI20210510BHJP

   E02D 27/18 20060101ALI20210510BHJP

   E02D 27/52 20060101ALI20210510BHJP

   F03D 13/25 20160101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   E02D23/08 F

   E02D27/18

   E02D27/52 Z

   F03D13/25

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-19493(P2017-19493)

(22)【出願日】2017年2月6日

(65)【公開番号】特開2018-127773(P2018-127773A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2020年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100131200

【弁理士】

【氏名又は名称】河部 大輔

(72)【発明者】

【氏名】新里 英幸

(72)【発明者】

【氏名】矢幡 武人

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１３−００３７３８４（ＫＲ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１０８１４０１（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２００１−３１１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１７６４１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２３／０８

Ｅ０２Ｄ ２７／１８

Ｅ０２Ｄ ２７／５２

Ｆ０３Ｄ １３／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造体が設置又は連結され、第１天井部と前記第１天井部に接続された第１周壁部とを有して底が開放された第１隔壁と、
前記第１隔壁の内側に前記第１隔壁と離隔して配置され、第２天井部と前記第２天井部に接続された第２周壁部とを有して底が開放された第２隔壁と、
前記第１隔壁と前記第２隔壁とを連結する連結部とを備え、
前記第１隔壁及び前記第２隔壁は、サクション荷重によって水底地盤に貫入されることを特徴とするサクション基礎。

【請求項2】

請求項１に記載のサクション基礎において、
前記連結部は、防振材で形成されていることを特徴とするサクション基礎。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のサクション基礎において、
前記第１隔壁には、前記第１隔壁の内側の水を排水するための第１排水部が設けられ、
前記第２隔壁には、前記第２隔壁の内側の水を排水するための、前記第１排水部とは別系統の第２排水部が設けられていることを特徴とするサクション基礎。

【請求項4】

請求項３に記載のサクション基礎において、
前記第２排水部は、前記第２隔壁の内側の空間と連通し且つ前記第１隔壁を貫通する排水管を有していることを特徴とするサクション基礎。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか１つに記載のサクション基礎において、
前記構造体は、風車であることを特徴とするサクション基礎。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、サクション基礎に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、洋上又は海中に構造物を設置するための基礎として、サクション基礎が知られている。例えば、特許文献１には、天井部と周壁部とを有し且つ底が開放された隔壁を備えたサクション基礎が開示されている。隔壁は、水底地盤中に沈設されることにより把駐力を発揮する。サクション基礎は、この把駐力によって水底地盤に強固に固定される。隔壁には、躯体等の構造体が設置又は連結される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２３７３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述の如く、サクション基礎には、躯体等の構造体が設置又は連結されている。この構造体の振動が隔壁に伝達すると、サクション基礎の把駐力が徐々に減少する虞がある。さらには、構造体に波や風等による衝撃力が作用した場合にも、その衝撃力が隔壁に伝達して、サクション基礎の把駐力が減少する虞がある。

【0005】

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サクション基礎の把駐力の減少を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示されたサクション基礎は、構造体が設置又は連結され、第１天井部と前記第１天井部に接続された第１周壁部とを有して底が開放された第１隔壁と、前記第１隔壁の内側に前記第１隔壁と離隔して配置され、第２天井部と前記第２天井部に接続された第２周壁部とを有して底が開放された第２隔壁と、前記第１隔壁と前記第２隔壁とを連結する連結部とを備えている。

【発明の効果】

【0007】

前記サクション基礎によれば、サクション基礎の把駐力の減少を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、サクション基礎の模式図である。

【図2】図２は、図３のII−II線におけるサクション基礎の断面図である。

【図3】図３は、サクション基礎の平面図である。

【図4】図４は、その他の実施形態に係るサクション基礎の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

図１は、サクション基礎１００の模式図である。図２は、図３のII−II線におけるサクション基礎１００の断面図である。図３は、サクション基礎１００の平面図である。尚、図２，３においては、後述の風車４０の図示が省略されている。

【0011】

サクション基礎１００は、水上又は水中に構造体を設置するための基礎であり、水底地盤Ｇに沈設される。図１の例では、サクション基礎１００は、風車４０を洋上に設置するための基礎である。サクション基礎１００は、風車４０が設置される第１隔壁１０と、第１隔壁１０の内側に配置された第２隔壁２０と、第１隔壁１０と第２隔壁２０とを連結する連結部３０とを備えている。

【0012】

第１隔壁１０は、天井が閉塞され且つ底が開放された容器状に形成されている。具体的には、第１隔壁１０は、図２に示すように、略円盤状の第１天井部１１と、第１天井部１１の周縁に接続された略円筒状の第１周壁部１２とを有している。第１天井部１１に風車４０が設置されている（図１参照）。

【0013】

第２隔壁２０は、天井が閉塞され且つ底が開放された容器状に形成されている。すなわち、第２隔壁２０は、第１隔壁１０よりは小さいものの、第１隔壁１０と同じような形状をしている。具体的には、第２隔壁２０は、第１天井部１１よりも小さい、略円盤状の第２天井部２１と、第２天井部２１の周縁に接続された略円筒状の第２周壁部２２とを有している。第２隔壁２０は、第１隔壁１０と離隔して配置されている。すなわち、第１天井部１１と第２天井部２１との間には隙間が形成され、第１周壁部１２と第２周壁部２２との間には隙間が形成されている。

【0014】

連結部３０は、第１天井部１１と第２天井部２１とを連結している。連結部３０は、第１隔壁１０と第２隔壁２０とを物理的に連結する機能に加えて、第１隔壁１０から第２隔壁２０に伝達する振動又は衝撃力を低減する機能を有する。連結部３０は、防振ゴムで形成されている。すなわち、連結部３０は、弾性要素と粘性要素とを含んでいる。防振ゴムは、防振材の一例である。

【0015】

第１隔壁１０には、第１隔壁１０の内側（厳密には、第１隔壁１０の内側であって且つ第２隔壁２０の外側）の水を排水するための第１排水口１３が設けられている。第１排水口１３は、第１天井部１１に貫通形成されている。例えば、排水ポンプを含む排水装置によって、第１隔壁１０の内側の空間の水が第１排水口１３を介して吸引され、排出される。第１排水口１３は、第１排水部の一例である。

【0016】

また、第１隔壁１０には、第２隔壁２０の内側の水を排水するための第２排水口１４が設けられている。第２排水口１４は、第１天井部１１に貫通形成されている。さらに、第２隔壁２０には、第２隔壁２０の内側の水を排水するための第３排水口２３が設けられている。第３排水口２３は、第２天井部２１に貫通形成されている。第２排水口１４と第３排水口２３とは、排水管２４を介して接続されている。すなわち、第２排水口１４は、第２隔壁２０の内側の空間と連通している。排水管２４は、フレキシブル管で形成され、可撓性を有している。例えば、排水ポンプを含む排水装置（第１排出口１３の排水装置とは別の排水装置）によって、第２隔壁２０の内側の水が第２排水口１４、排水管２４及び第３排水口２３を介して吸引され、排出される。つまり、第１隔壁１０の外側から、第２隔壁２０の内側の水が排出される。第２排水口１４、排水管２４及び第３排水口２３は、第１排水口１３とは別系統の排水経路である。これにより、第２隔壁２０の内側の水を、第１隔壁１０の内側であって且つ第２隔壁２０の外側の空間の水とは異なる圧力で吸引することができる。第２排水口１４、排水管２４及び第３排水口２３は、第２排水部の一例である。

【0017】

このように、第１天井部１１には、第１排水口１３と第２排水口１４とが形成される。図３に示すように、第１排水口１３と第２排水口１４とは、第１天井部１１の中心Ｘから外れた位置に配置されている。具体的には、第１排水口１３と第２排水口１４とは、第１天井部１１の中心Ｘに対して点対称で且つ、１８０度異なる位置に配置されている。

【0018】

風車４０は、サクション基礎１００に設置される構造体の一例である。風車４０は、タワー４１と、タワー４１に設けられたロータ４２とを有している。タワー４１は、第１隔壁１０に設置されている。詳しくは、タワー４１は、第１天井部１１の中心Ｘに設置されている。ロータ４２は、タワー４１の先端部に回転自在に設けられている。

【0019】

続いて、サクション基礎１００の設置方法について説明する。

【0020】

サクション基礎１００は、風車４０が第１隔壁１０に設置された状態（ただし、ロータ４２のブレードは取り付けられていない。）で設置現場まで曳航され、設置現場の海底に沈設される。まず、サクション基礎１００は、自重又はバラスト荷重によって海底に沈んでいく。このとき、第１周壁部１２の下端部及び第２周壁部２２の下端部は、サクション基礎１００の自重又はバラスト荷重によって海底地盤Ｇに或る程度貫入する。尚、サクション基礎１００の設置場所には、砂地の海底地盤Ｇが選ばれる。

【0021】

その後、第１排水口１３を介して第１隔壁１０の内側の水が排水されると共に、第２排水口１４を介して第２隔壁２０の内側の水が排水される。尚、このとき、水と一緒に砂も排出され得る。これにより、第１隔壁１０及び第２隔壁２０のそれぞれにサクション荷重が作用し、第１周壁部１２及び第２周壁部２２は、海底地盤Ｇにさらに貫入していく。第１周壁部１２及び第２周壁部２２が所定の深さまで海底地盤Ｇに貫入すると、排水が停止される。例えば、第２隔壁２０の第２天井部２１が海底地盤Ｇに達する深さまで、第１隔壁１０及び第２隔壁２０は貫入する（尚、図１，２では、第１隔壁１０の第１天井部１１が海底地盤Ｇに達している）。その後、風車４０のロータ４２にブレードが取り付けられる。

【0022】

貫入時には、第１周壁部１２及び第２周壁部２２の下端面が海底地盤Ｇから抵抗力を受けると共に、第１周壁部１２及び第２周壁部２２の外周面及び内周面に海底地盤Ｇとの摩擦力が抵抗力として作用する。第１周壁部１２と第２周壁部２２とは寸法が異なるので、第１周壁部１２に作用する抵抗力と第２周壁部２２に作用する抵抗力とは異なる。そのため、第１隔壁１０の内側の水を排水する際の吸引圧力と、第２隔壁２０の内側の水を排水する際の吸引圧力とは異なる値に設定されている。その結果、第１隔壁１０と第２隔壁２０とをそれぞれ適切に貫入させることができる。

【0023】

海底地盤Ｇに設置されたサクション基礎１００においては、第１隔壁１０及び第２隔壁２０のうち海底地盤Ｇに埋もれている部分に摩擦力が作用する。これにより、サクション基礎１００は、海底地盤Ｇに強固に固定されている。

【0024】

このように構成されたサクション基礎１００には、風車４０が設置されているので、風車４０の振動が作用する。例えば、ロータ４２が回転することによって風車４０が振動し、その振動がタワー４１を介してサクション基礎１００に伝達する。さらには、風車４０が風や波から受ける衝撃力もサクション基礎１００に作用する。

【0025】

それに対し、サクション基礎１００は、前述の第１隔壁１０及び第２隔壁２０による二重構造を採用することによって、サクション基礎１００に伝達する振動及び衝撃力を第１隔壁１０及び第２隔壁２０に分散させることができる。これにより、サクション基礎１００の把駐力の減少を抑制することができる。

【0026】

詳しくは、風車４０からの振動又は衝撃力（以下、「振動等」という）は、タワー４１を介して第１隔壁１０に直接的に作用する。第１隔壁１０に伝達した振動等は、連結部３０を介して第２隔壁２０に伝達する。すなわち、風車４０からの振動等は、タワー４１を介して第２隔壁２０に間接的に作用する。このように、風車４０からの振動等は、第１隔壁１０と第２隔壁２０とに分散し、第１隔壁１０と第２隔壁２０とで受け止められる。第１隔壁１０と第２隔壁２０とに分散される振動等の比率は、連結部３０に依存する。連結部３０の防振性能が高いほど、第２隔壁２０に伝達する振動等が減少する。この例では、連結部３０は、第２隔壁２０に作用する成分の方が第１隔壁１０に作用する成分よりも小さくなるように振動等を分散させる。これにより、風車４０からの振動等が第２隔壁２０の把駐力に与える影響を低減することができ、第２隔壁２０の把駐力の減少を抑制することができる。仮に、第１隔壁１０の把駐力が減少したとしても、第２隔壁２０の把駐力は維持される。一方、第１隔壁１０には、風車４０からの振動等が作用するものの、振動等の一部は第２隔壁２０に分散する。そのため、全ての振動等が第１隔壁１０に作用する場合と比べて、第１隔壁１０の把駐力の減少を抑制することができる。こうして、サクション基礎１００全体としての把駐力を確保することができる。
また、風車４０の固有振動数とサクション基礎１００の固有振動数が一致しないように、連結部３０のバネ定数及び減衰係数が設定されている。これにより、風車４０とサクション基礎１００との共振が防止される。

【0027】

以上のように、サクション基礎１００は、風車４０（構造体）が設置され、第１天井部１１と第１天井部１１に接続された第１周壁部１２とを有して底が開放された第１隔壁１０と、第１隔壁１０の内側に第１隔壁１０と離隔して配置され、第２天井部２１と第２天井部２１に接続された第２周壁部２２とを有して底が開放された第２隔壁２０と、第１隔壁１０と第２隔壁２０とを連結する連結部３０とを備えている。

【0028】

この構成によれば、風車４０からの振動等を第１隔壁１０と第２隔壁２０とで分散して受け止めることができる。これにより、第１隔壁１０及び第２隔壁２０のそれぞれに作用する振動等を、１つだけの隔壁に振動等が作用する場合と比べて低減することができる。その結果、第１隔壁１０及び第２隔壁２０のそれぞれの把駐力の減少を抑制することができる。

【0029】

また、連結部３０は、防振材で形成されている。

【0030】

この構成によれば、連結部３０を介して第１隔壁１０から第２隔壁２０に伝わる、風車４０からの振動等を減衰させることができる。その結果、第２隔壁２０の把駐力の減少をさらに抑制することができる。

【0031】

さらに、第１隔壁１０には、第１隔壁１０の内側の水を排水するための第１排水口１３（第１排水部）が設けられ、第２隔壁２０には、第２隔壁２０の内側の水を排水するための、第１排水口１３とは別系統の第２排水口１４、排水管２４及び第３排水口２３（第２排水部）が設けられている。

【0032】

この構成によれば、第１隔壁１０の内側の水と第２隔壁２０の内側の水とを互いに異なる圧力で吸引することができる。つまり、第１隔壁１０と第２隔壁２０とに個別のサクション荷重を作用させることができる。第１隔壁１０と第２隔壁２０とは、寸法が異なるため、海底地盤Ｇへの貫入時の抵抗力が異なる。第１隔壁１０の内側の水と第２隔壁２０の内側の水とを互いに異なる圧力で吸引することによって、第１隔壁１０と第２隔壁２０とをそれぞれ適切なサクション荷重で貫入させることができる。

【0033】

具体的には、第２排水口１４、排水管２４及び第３排水口２３は、第２隔壁２０の内側の空間と連通し且つ第１隔壁１０を貫通している。

【0034】

この構成によれば、第１隔壁１０の内側に第２隔壁２０が配置された構成であっても、第１隔壁１０の外部から第２隔壁２０の内側の水を排水することができる。

【0035】

また、第１隔壁１０に設置される構造体は、風車４０である。

【0036】

風車４０は、ロータ４２の回転により振動が発生する。また、風車４０には、風又は波の衝撃力が作用する。これらの振動や衝撃力は、風車４０からサクション基礎１００に伝達する。前記の構成によれば、風車４０からの振動等による、サクション基礎１００の把駐力の減少を抑制することができる。

【0037】

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0038】

例えば、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0039】

第１隔壁１０及び第２隔壁２０の形状は、略円筒状に限られるものではない。第１隔壁１０及び第２隔壁２０は、天井部及び周壁部を有し且つ底を有さない形状であれば、任意の形状に形成することができる。例えば、第１隔壁１０及び第２隔壁２０は、断面が略四角形や略五角形等の角筒状に形成されていてもよい。また、第１隔壁１０及び第２隔壁２０は、天井部が湾曲したドーム状に形成されていてもよい。

【0040】

連結部３０は、第１隔壁１０と第２隔壁２０とを連結できる限り、防振ゴム以外の部材で形成されていてもよい。連結部３０は、防振材で形成されていることが好ましい。防振材は、防振ゴムに限られず、防振バネ、防振パット、防振ジェル等であってもよい。また、防振材は、磁性流体を有するＭＲダンパのような防振装置であってもよい。また、連結部３０は、１つに限られず、複数設けられていてもよい。

【0041】

また、第１隔壁１０の内側の水を排水するための第１排水口１３と、第２隔壁２０の内側の水を排水するための第２排水口１４、排水管２４及び第３排水口２３とは、別系統で構成されているが、これに限られるものではない。例えば、第２排水口１４及び排水管２４が省略されてもよい。この場合、第２隔壁２０の内側の水は、第３排水口２３、第１隔壁１０の内側の空間及び第１排水口１３を介して排水される。

【0042】

さらに、サクション基礎１００に設置又は連結される構造体は、風車４０に限られるものではない。構造体は、ケーソン等であってもよい。または、サクション基礎１００は、係留ブイ等の浮体を係留するための基礎として用いられてもよい。図４は、その他の実施形態に係るサクション基礎１００の模式図である。図４においては、サクション基礎１００は、浮体２００を係留している。第１隔壁１０には、ケーブル２１０を介して浮体２００が連結されている。サクション基礎１００には、ケーブル２１０を介して浮体２００からの振動及び衝撃力が伝達する。サクション基礎１００は、前述の如く、連結部３０で連結された第１隔壁１０及び第２隔壁２０の二重構造になっているので、浮体２００からの振動及び衝撃力を第１隔壁１０及び第２隔壁２０とで分散して受け止めることができる。これにより、第１隔壁１０及び第２隔壁２０のそれぞれの把駐力の減少を抑制することができる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

以上説明したように、ここに開示された技術は、サクション基礎について有用である。

【符号の説明】

【0044】

１００ サクション基礎
１０ 第１隔壁
１１ 第１天井部
１２ 第１周壁部
１３ 第１排水口（第１排水部）
１４ 第２排水口（第２排水部）
２０ 第２隔壁
２１ 第２天井部
２２ 第２周壁部
２３ 第３排水口（第２排水部）
２４ 排水管（第２排水部）
３０ 連結部
４０ 風車（構造体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】