特開 2023-139672 浮体構造物の製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023139672

(43)【公開日】2023-10-04

(54)【発明の名称】浮体構造物の製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   B63C 3/06 20060101AFI20230927BHJP

【ＦＩ】

B63C3/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022045327

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 沙代

(72)【発明者】

【氏名】高 東熙

(72)【発明者】

【氏名】浦 優介

(57)【要約】

【課題】複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことができる浮体構造物の製造装置および製造方法を提供する浮体構造物の製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】水門２８を閉じた状態で、第一領域１の水位ＷＬを調節することにより第一領域１の浮体構造物Ｃを浮かせてから、第二領域２に移動させた後、第二領域２の水位ＷＬを外部水域１２の水位ＷＬ０と同じになるように調節してから、水門２８を開き、第二領域２の浮体構造物Ｃを外部水域１２に向けて曳航可能にするようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを備える製造装置であって、
前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせてから、前記第二領域に移動させた後、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にすることを特徴とする浮体構造物の製造装置。

【請求項2】

浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを用いて前記浮体構造物を製造する方法であって、
前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせるステップと、前記浮体構造物を前記第一領域から前記第二領域に移動させるステップと、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にするステップとを有することを特徴とする浮体構造物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば洋上風力発電用の浮体構造物の大量生産に好適な浮体構造物の製造装置および製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、洋上風力発電用の浮体構造物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。こうした大型の浮体構造物は、通常、海水面下まで地盤を掘り下げた海洋ドックで製造され、ドックに水を注入することにより進水している。このプロセスでは、１つの浮体構造物を製造して進水するまでの作業が同一の１つのドック内で行われる。

【0003】

一方、造船業界では、ブロック建造方式が一般に採用されている。この方式は、船体を複数の鋼製ブロックに分けてそれぞれを建造し、全てを溶接で接合して一隻の船を完成させるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－２４８７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記の従来の海洋ドックでは、浮体構造物の進水作業中に次の浮体構造物を製造することは難しいことから、大型の浮体構造物の大量生産には不向きであるという問題があった。また、浮体構造物がコンクリート製の場合には、止水の難しさから浮体モジュール同士の接合部は極力少なくするのが好ましいため、特にブロック建造方式を前提とした既存の造船ドックでの大量生産には不向きであった。こうしたことから、大型の浮体構造物の大量生産を可能にするために、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことができるドック（製造装置）が求められていた。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことができる浮体構造物の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る浮体構造物の製造装置は、浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを備える製造装置であって、前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせてから、前記第二領域に移動させた後、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にすることを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る浮体構造物の製造方法は、浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを用いて前記浮体構造物を製造する方法であって、前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせるステップと、前記浮体構造物を前記第一領域から前記第二領域に移動させるステップと、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にするステップとを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る浮体構造物の製造装置によれば、浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを備える製造装置であって、前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせてから、前記第二領域に移動させた後、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にするので、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことが可能となり、浮体構造物の大量生産が容易になるという効果を奏する。

【0010】

また、本発明に係る浮体構造物の製造方法によれば、浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを用いて前記浮体構造物を製造する方法であって、前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせるステップと、前記浮体構造物を前記第一領域から前記第二領域に移動させるステップと、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にするステップとを有するので、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことが可能となり、浮体構造物の大量生産が容易になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明に係る浮体構造物の製造装置の実施の形態を示す図であり、（１）は平面図、（２）は側断面図である。

【図2】図２は、本発明に係る浮体構造物の製造方法の実施の形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明に係る浮体構造物の製造装置および製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0013】

図１に示すように、本実施の形態に係る浮体構造物の製造装置１０は、外海１２（外部水域）に面した港湾の岸壁の陸１４上に設けられる工場１６と、進水用ドック１８とからなる。

【0014】

工場１６は、浮体構造物を製作する製作区域である。本実施の形態の製作対象は、洋上風力発電用のセミサブ式の大型の浮体構造物を想定している。なお、コンクリート製の浮体構造物の大量生産を行う場合は、工場１６内には、コンクリート製の浮体構造物を大量生産できるように、スリップフォーム工法で使用する設備（例えば、移動式成型機、鋼製型枠）を配置することが好ましい。

【0015】

進水用ドック１８は、工場側に位置するエリア１と、海側に位置するエリア２からなる。エリア１は、工場１６に隣接して設けられ、製作した浮体構造物を配置可能な水平床２０（床部）からなる第一領域である。水平床２０の高さは、工場１６の床と同じ高さである。エリア２は、エリア１に隣接して設けられ、エリア１の水平床２０の高さよりも低い床２２（床部）からなる第二領域である。エリア１の水平床２０とエリア２の床２２は斜面２４で接続している。エリア２には、あらかじめ海水が取り込まれており、製作対象の浮体構造物を十分に浮かばせられるほどの水深ｈを有している。

【0016】

図１（１）に示すように、進水用ドック１８の左右側部には、所定の高さの堤体２６が設けられ、進水用ドック１８の前後部には、開閉可能なゲート２８、３０が設けられる。左右方向幅Ｂは、エリア１よりもエリア２の方が大きい。エリア１とエリア２の接続部は平面視で漸拡しており、堤体２６は平面視でエリア１、２の側部に沿って略前後方向に延在するとともに、前方の海側で左右方向内側に屈曲し、ゲート２８の側部の戸当たりに接続している。このように、進水用ドック１８の周囲四方は堤体２６とゲート２８、３０で取り囲まれている。進水用ドック１８は、岸壁上の工場１６と進水予定先の海１２の間の領域を掘り込むことによって構築してもよいし、岸壁から海側に連壁で囲んだ領域を形成することによって構築してもよい。

【0017】

海側のゲート２８（水門）は、外海１２とエリア２の境界に設置され、例えば造船所などで使用されるフラップ式ゲートで構成される。ゲート２８が開くと、外海１２とエリア２は連通状態になり、ゲート２８が閉じると、外海１２とエリア２は遮断状態になる。工場側のゲート３０は、左右方向に移動可能な左右一対の横引きゲートで構成され、工場１６とエリア１の境界に設置される。ゲート３０が開くと、工場１６とエリア１は連通状態になり、ゲート３０が閉じると、工場１６とエリア１は遮断状態になる。

【0018】

製造装置１０は、進水用ドック１８の水位ＷＬを調節する水位調節装置３２と、エリア１での資材運搬や浮体構造物への艤装品の取付けに用いる運搬装置３４Ａと、工場１６からエリア１に向けて浮体構造物を水平移動するための移動装置３４Ｂと、をさらに備える。

【0019】

水位調節装置３２は、例えば、海１２の水を進水用ドック１８内に注水する注水装置と、進水用ドック１８内の海水を外部に排水する排水装置とを用いて構成することができる。注水装置および排水装置としては、例えば、ポンプで吸引した海水を給排水する装置が使用可能である。注水装置で進水用ドック１８内に注水することで進水用ドック１８の水位ＷＬを上昇させ、排水で進水用ドック１８内から排水することで進水用ドック１８の水位ＷＬを低下させることが可能である。なお、進水用ドック１８内の水位ＷＬを検知する水位検知装置と、検知した進水用ドック１８の水位ＷＬに応じて注水装置または排水装置の動作を停止する制御装置をさらに含んでもよい。また、本発明の水位調節装置はこれに限るものではなく、進水用ドック１８内の水位ＷＬを調節可能な装置であればいかなる装置でもよい。

【0020】

また、運搬装置３４Ａは、例えば浮体式洋上風力のタービンやブレードなどを設置するために用いられるタワークレーンである。移動装置３４Ｂは、例えば、ＩＰ－ＣＣＶ（Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｐｕｓｈｉｎｇ Ｃａｉｓｓｏｎ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）のような装置、エアーキャスターとジャッキまたはウィンチによる装置、ベルトコンベア・無限軌道・車輪等を用いた装置などの周知の移動装置を用いることができる。この場合、工場１６の床からエリア１の水平床２０までの区間には、上記の移動装置を活用できるように、ＩＰ－ＣＣＶやエアーキャスター、車輪のためのレール（溝）またはベルトコンベア等の装置をあらかじめ取り付けておくことが望ましい。なお、図１（１）の例では、水平床２０に移動装置３４Ｂとして溝を設けた構成を示している。

【0021】

次に、本実施の形態の浮体構造物の製造方法について図２を参照しながら説明する。本実施の形態では、以下のステップＳ１～Ｓ５の手順により、浮体構造物を製作した後、進水させる。

【0022】

まず、ステップＳ１では、図２（１）に示すように、進水用ドック１８の水位ＷＬをエリア１の水平床２０よりも低い状態にしておくものとする。工場１６で製作した浮体構造物Ｃを水平移動して進水用ドック１８のエリア１の水平床２０に仮置きする。エリア１に仮置きする浮体構造物Ｃの数は、エリア１のスペースに応じて適宜設定可能である（図の例では２基）。浮体構造物Ｃを水平移動する移動装置には、例えば、上記の移動装置を適用することができる。

【0023】

本実施の形態の浮体構造物Ｃは、互いに水平に連結された複数のコンクリート製の柱状の浮体Ｃ１からなる構造物を想定している。中央の浮体Ｃ１の上部には風車タワーＣ２が設けられ、風車タワーＣ２の上端には図示しないナセルおよびブレードが設けられる。符号Ｃ３は、ブレードの外径円を示している。浮体構造物Ｃの上部構造や艤装品（例えば、タワーＣ２やナセル・ブレード・係留装置など）の取付け作業は、工場内で行ってもよいし、このエリア１で行ってもよい。

【0024】

次のステップＳ２では、図２（２）に示すように、全ゲート２８、３０を閉じ、エリア１において浮体構造物Ｃが浮き上がるまで、外部から進水用ドック１８に海水を注水し、進水用ドック１８の水位ＷＬを上昇させる。こうすることで、浮体構造物Ｃが進水する。

【0025】

次のステップＳ３では、図２（３）に示すように、海水に浮いたエリア１の浮体構造物Ｃをエリア２に移動する。この移動には、ウィンチやワイヤー、船舶を用いて浮体構造物Ｃを牽引する方法などを適用することができる。エリア２に移動後、必要に応じて浮体構造物Ｃの艤装品取付け作業を行ってもよい。

【0026】

次のステップＳ４では、図２（４）に示すように、エリア２の水位ＷＬが外海の水位ＷＬ０と同じレベルになるまで進水用ドック１８内から海水を外部に排出する。エリア１の排水完了後、エリア１はステップＳ１の作業が可能な状態となるので、工場１６から次の浮体構造物Ｃをエリア１に仮置きできるようになり、エリア１において浮体構造物Ｃの上部構造や艤装品の取付け作業が可能となる。

【0027】

次のステップＳ５では、図２（５）に示すように、外海１２に面したゲート２８を開き、エリア２の浮体構造物Ｃを外海１２に向けて曳航可能な状態にする。その後、浮体構造物Ｃを図示しない作業船などで曳航する。

【0028】

このように、本実施の形態によれば、床の高さが異なる２つのエリア１、２を活用して、海水の注入と排出を行うことにより、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことが可能である。通常のドック利用と異なり、１個の浮体構造物の進水のために他の浮体構造物の製作を止めることなく、製作した浮体構造物をスムーズかつ迅速に運搬し、進水させることができる。本実施の形態は、クレーンやリフトを使うことが困難な大型の浮体構造物の大量生産に好適である。

【0029】

以上説明したように、本発明に係る浮体構造物の製造装置によれば、浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを備える製造装置であって、前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせてから、前記第二領域に移動させた後、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にするので、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことが可能となり、浮体構造物の大量生産が容易になる。

【0030】

また、本発明に係る浮体構造物の製造方法によれば、浮体構造物を製作する製作区域に隣接して設けられ、製作した前記浮体構造物を配置可能な床部からなる第一領域と、前記第一領域に隣接して設けられ、前記第一領域の前記床部の高さよりも低い床部からなる第二領域と、前記第二領域と外部水域との間に設けられる水門と、前記第一領域および前記第二領域の水位を調節する水位調節装置とを用いて前記浮体構造物を製造する方法であって、前記水門を閉じた状態で、前記第一領域の水位を調節することにより前記第一領域の前記浮体構造物を浮かせるステップと、前記浮体構造物を前記第一領域から前記第二領域に移動させるステップと、前記第二領域の水位を前記外部水域の水位と同じになるように調節してから、前記水門を開き、前記第二領域の前記浮体構造物を前記外部水域に向けて曳航可能にするステップとを有するので、複数の浮体構造物の製作と進水を継続的に行うことが可能となり、浮体構造物の大量生産が容易になる。

【産業上の利用可能性】

【0031】

以上のように、本発明に係る浮体構造物の製造装置および製造方法は、洋上風力発電用の大型の浮体構造物の製造に有用であり、特に、浮体構造物を大量生産するのに適している。

【符号の説明】

【0032】

１ エリア（第一領域）
２ エリア（第二領域）
１０ 浮体構造物の製造装置
１２ 外海（外部水域）
１４ 陸
１６ 工場（製作区域）
１８ 進水用ドック
２０ 水平床（床部）
２２ 床（床部）
２４ 斜面
２６ 堤体
２８ ゲート（水門）
３０ ゲート
３２ 水位調節装置
３４ 移動装置
３４Ａ 運搬装置
３４Ｂ 移動装置
Ｂ 幅
Ｃ 浮体構造物
ｈ 水深
ＷＬ，ＷＬ０ 水位

【図1】

【図2】