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特開2023-143099減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システム
(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】P2023143099
(43)【公開日】2023-10-06
(54)【発明の名称】減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システム
(51)【国際特許分類】
F03D 13/20 20160101AFI20230928BHJP
F03D 80/00 20160101ALI20230928BHJP
F03D 1/06 20060101ALI20230928BHJP
F16F 15/02 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
F03D13/20
F03D80/00
F03D1/06 A
F16F15/02 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022050303
(22)【出願日】2022-03-25
(71)【出願人】
【識別番号】309036221
【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】小林 利之
(72)【発明者】
【氏名】加古 裕之
(72)【発明者】
【氏名】白石 恭章
(72)【発明者】
【氏名】福田 勇治
(72)【発明者】
【氏名】林 義之
(72)【発明者】
【氏名】横山 博昭
(72)【発明者】
【氏名】有木 和歌子
(72)【発明者】
【氏名】保久村 永人
【テーマコード（参考）】
3H178
3J048
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA22
3H178AA25
3H178AA43
3H178BB42
3H178BB77
3H178CC23
3H178DD68X
3H178DD70X
3J048AA06
3J048AC04
3J048AD05
3J048AD12
3J048CB11
3J048DA06
3J048EA38
(57)【要約】
【課題】大規模な改造を行うことなく、風車本体に減衰を付加することができる風力発電用風車及び風力発電用風車の設計方法を提供する。
【解決手段】風力を受けるブレード１１１ｂを含むロータ１１１、及び、ロータ１１１が頂部に設置されたタワー１１３を有している風車本体１１０と、水底１４２から立設するとともにタワー１１３の側方に位置する複数のレグ部１２１を有しているジャケット１２０と、ジャケット１２０とタワー１１３とを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰ダンパ１３０と、を備えている。
【選択図】図１
【解決手段】風力を受けるブレード１１１ｂを含むロータ１１１、及び、ロータ１１１が頂部に設置されたタワー１１３を有している風車本体１１０と、水底１４２から立設するとともにタワー１１３の側方に位置する複数のレグ部１２１を有しているジャケット１２０と、ジャケット１２０とタワー１１３とを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰ダンパ１３０と、を備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、
減衰システムと、
を備え、
前記減衰システムは、
水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、
前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、
を有している風力発電用風車。
減衰システムと、
を備え、
前記減衰システムは、
水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、
前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、
を有している風力発電用風車。
【請求項2】
前記レグ部は、前記水底から立設し、
前記タワーは、下端が前記水底から離間し、
前記ジャケットは、前記タワーを支持する風車支持部を有し、
前記減衰機構は、水面より上方で前記ジャケットと前記タワーとを接続している請求項１に記載の風力発電用風車。
前記タワーは、下端が前記水底から離間し、
前記ジャケットは、前記タワーを支持する風車支持部を有し、
前記減衰機構は、水面より上方で前記ジャケットと前記タワーとを接続している請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項3】
前記レグ部は、前記水底から立設し、
前記タワーは、前記水底から立設し、
前記減衰機構は、水面より上方で前記ジャケットと前記タワーとを接続している請求項１に記載の風力発電用風車。
前記タワーは、前記水底から立設し、
前記減衰機構は、水面より上方で前記ジャケットと前記タワーとを接続している請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項4】
前記ロータの直径は、１６０ｍ以上とされ、
前記ロータの回転中心の高さは、前記水面から１５０ｍ以上とされている請求項３に記載の風力発電用風車。
前記ロータの回転中心の高さは、前記水面から１５０ｍ以上とされている請求項３に記載の風力発電用風車。
【請求項5】
前記減衰機構は、前記水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲に設けられている請求項２から４のいずれかに記載の風力発電用風車。
【請求項6】
前記水底から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈとしたとき、
前記減衰機構は、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲に設けられている請求項２から５のいずれかに記載の風力発電用風車。
前記減衰機構は、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲に設けられている請求項２から５のいずれかに記載の風力発電用風車。
【請求項7】
前記レグ部は、前記地面から立設し、
前記タワーは、前記地面から立設し、
前記ロータの直径をＤｒ、前記地面から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の高さをＨｄとしたとき、
Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、
Ｈｄは、前記地面から０．２０Ｈｈ以上とされている請求項１に記載の風力発電用風車。
前記タワーは、前記地面から立設し、
前記ロータの直径をＤｒ、前記地面から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の高さをＨｄとしたとき、
Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、
Ｈｄは、前記地面から０．２０Ｈｈ以上とされている請求項１に記載の風力発電用風車。
【請求項8】
Ｈｈは、１．２Ｄｒ以上とされている請求項７に記載の風力発電用風車。
【請求項9】
前記タワーの基礎部分と前記レグ部の基礎部分とは、互いに接続されている請求項７又は８に記載の風力発電用風車。
【請求項10】
前記減衰機構は、水平方向に沿った所定平面内に複数設けられている請求項１から９のいずれかに記載の風力発電用風車。
【請求項11】
前記所定平面は、高さ方向に異なる複数の位置に設定されている請求項１０に記載の風力発電用風車。
【請求項12】
風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、
減衰システムと、
を備え、
前記減衰システムは、
水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、
前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、
を有している風力発電用風車の設計方法であって、
前記水底又は前記地面から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の設置高さをＨｄ、前記減衰機構の減衰係数をＣ、前記風力発電用風車の減衰定数をｈとしたとき、
Ｈｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する風力発電用風車の設計方法。
減衰システムと、
を備え、
前記減衰システムは、
水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、
前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、
を有している風力発電用風車の設計方法であって、
前記水底又は前記地面から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の設置高さをＨｄ、前記減衰機構の減衰係数をＣ、前記風力発電用風車の減衰定数をｈとしたとき、
Ｈｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する風力発電用風車の設計方法。
【請求項13】
前記レグ部は、前記水底から立設し、
前記タワーは、下端が前記水底から離間し、
前記ジャケットは、前記タワーを支持する風車支持部を有し、
水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する請求項１２に記載の風力発電用風車の設計方法。
前記タワーは、下端が前記水底から離間し、
前記ジャケットは、前記タワーを支持する風車支持部を有し、
水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する請求項１２に記載の風力発電用風車の設計方法。
【請求項14】
前記レグ部は、前記水底から立設し、
前記タワーは、前記水底から立設し、
前記ロータの直径は、１６０ｍ以上とされ、
前記ロータの回転中心の高さは、水面から１５０ｍ以上とされ、
前記水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する請求項１２に記載の風力発電用風車の設計方法。
前記タワーは、前記水底から立設し、
前記ロータの直径は、１６０ｍ以上とされ、
前記ロータの回転中心の高さは、水面から１５０ｍ以上とされ、
前記水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する請求項１２に記載の風力発電用風車の設計方法。
【請求項15】
前記レグ部は、前記地面から立設し、
前記タワーは、前記地面から立設し、
前記ロータの直径をＤｒとしたとき、Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、
前記地面から０．２０Ｈｈ以上の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する請求項１２に記載の風力発電用風車の設計方法。
前記タワーは、前記地面から立設し、
前記ロータの直径をＤｒとしたとき、Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、
前記地面から０．２０Ｈｈ以上の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する請求項１２に記載の風力発電用風車の設計方法。
【請求項16】
Ｃの数値を設定した場合において、Ｈｄをパラメータとしたｈを求めて、ｈが最大となるＨｄを決定する請求項１３又は１４に記載の風力発電用風車の設計方法。
【請求項17】
Ｃの数値を設定した場合において、前記水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄをパラメータとしたｈを求めて、ｈが最大となるＨｄを決定する請求項１６に記載の風力発電用風車の設計方法。
【請求項18】
Ｃの数値を設定した場合において、前記地面から０．２０Ｈｈ以上の範囲でＨｄをパラメータとしたｈを求めて、ｈが最大となるＨｄを決定する請求項１５に記載の風力発電用風車の設計方法。
【請求項19】
風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体に取り付けられる減衰システムであって、
水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、
前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、
を有している減衰システム。
水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、
前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、
を有している減衰システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば風力発電用の風車においては、地震、波、風等による振動応答を低減することが好ましい。振動応答を低減することで、構造部材の断面積の低減が可能となり製造・建設コストの低減につながり，また疲労荷重の低減が期待できる。とりわけ、地震動が卓越する地域においては、振動応答を低減する意義が大きい。
【0003】
また、風車のタワーの振動特性において固有振動数とロータ回転数の関係は極めて基本的な制約条件となるため、地震応答に伴いタワーの剛性を大きくするのは難しい場合も予想される。
【0004】
この場合において、振動応答を低減するために、風車に制振装置を設置することが考えられる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５５９４６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１のようにタワーの内部に制振装置を設置する場合、タワーの内部の空間の制約により装置の寸法、形状、重量等に制限が課される可能性がある。
【0007】
また、タワーは、比較的に地震動が小さい地域（欧州や米国等）で標準設計されることが多く、タワーに大規模な改装を行わずに減衰を付加できることが好ましい。更には、既設の風車に対して後付けで減衰を付加できることが好ましい。
【0008】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、大規模な改造を行うことなく、風車本体に減衰を付加することができる風力発電用風車及び風力発電用風車の設計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】
【0009】
上記の課題を解決するために、本開示の減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムは、以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る減衰システムを備えている風力発電用風車は、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、減衰システムと、を備え、前記減衰システムは、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、を有している。
すなわち、本開示の一態様に係る減衰システムを備えている風力発電用風車は、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、減衰システムと、を備え、前記減衰システムは、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、を有している。
【0010】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法は、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、減衰システムと、を備え、前記減衰システムは、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、を有している風力発電用風車の設計方法であって、前記水底又は前記地面から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の設置高さをＨｄ、前記減衰機構の減衰係数をＣ、前記風力発電用風車の減衰定数をｈとしたとき、Ｈｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する。
【0011】
また、本開示の一態様に係る減衰システムは、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体に取り付けられる減衰システムであって、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、を有している。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、大規模な改造を行うことなく、風車本体に減衰を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の第１実施形態に係る風力発電用風車の側面図である。
【図3】比較例に係る風力発電用風車の側面図である。
【図4】本開示の第１実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である。
【図5】本開示の第１実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である（１次振動モード）。
【図6】本開示の第１実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である（２次振動モード）。
【図7】本開示の第１実施形態の変形例１に係る風力発電用風車の側面図である。
【図8】本開示の第１実施形態の変形例２に係る風力発電用風車の側面図である。
【図9】本開示の第１実施形態の変形例３に係る風力発電用風車の側面図である。
【図10】本開示の第１実施形態の変形例４に係る風力発電用風車の側面図である。
【図11】本開示の第１実施形態の変形例５に係る風力発電用風車の側面図である。
【図12】本開示の第１実施形態の変形例６に係る風力発電用風車の側面図である。
【図13】本開示の第１実施形態の変形例６に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である。
【図14】本開示の第１実施形態の変形例６に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である（１次振動モード）。
【図15】本開示の第１実施形態の変形例６に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である（２次振動モード）。
【図16】減衰ダンパの配置の例を示した図表である。
【図17】減衰ダンパの配置の例を示した図表である。
【図18】減衰ダンパの減衰係数Ｃと風力発電用風車の減衰定数ｈとの関係を示したグラフの一例である。
【図19】本開示の第２実施形態に係る風力発電用風車の側面図である。
【図20】本開示の第２実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である。
【図21】本開示の第２実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である（２次振動モード）。
【図22】本開示の第２実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である（３次振動モード）。
【図23】本開示の第３実施形態に係る風力発電用風車の側面図である。
【図24】本開示の第３実施形態に係る風力発電用風車の振動モデルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
【0015】
［風車の構成について］
図１に示すように、風力発電用風車１００（以下、単に「風車１００」という。）は、風車本体１１０及び減衰システムを備えている。
また、減衰システムは、ジャケット１２０及び減衰機構を有している。
減衰機構としては、減衰ダンパ１３０等のエネルギを吸収することができる機構や機器が例示される。なお、ここで言う「減衰機構」とは、ＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ）等の制振装置を含まない。
図１に示すように、風力発電用風車１００（以下、単に「風車１００」という。）は、風車本体１１０及び減衰システムを備えている。
また、減衰システムは、ジャケット１２０及び減衰機構を有している。
減衰機構としては、減衰ダンパ１３０等のエネルギを吸収することができる機構や機器が例示される。なお、ここで言う「減衰機構」とは、ＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ）等の制振装置を含まない。
【0016】
風車本体１１０は、ロータ１１１、ロータ１１１が回転可能に取り付けられたナセル１１２及びナセル１１２が頂部に設けられたタワー１１３を有している。
【0017】
ロータ１１１は、風力によって回転する部分であり、ハブ１１１ａ及び複数枚のブレード１１１ｂを有している。
ロータ１１１は、例えば回転軸が水平方向に延びたプロペラ型とされている。
ロータ１１１は、例えば回転軸が水平方向に延びたプロペラ型とされている。
【0018】
ハブ１１１ａは、ロータ１１１の回転中心となる部分であり、回転軸に対する周方向に複数枚のブレード１１１ｂが取り付けられている。
ハブ１１１ａには、図示しないシャフトが接続されており、ハブ１１１ａの回転力を伝達することができる。
ブレード１１１ｂは、風力を受ける部分であり、ハブ１１１ａを中心にして半径方向の外側に向かって延びている。
ハブ１１１ａには、図示しないシャフトが接続されており、ハブ１１１ａの回転力を伝達することができる。
ブレード１１１ｂは、風力を受ける部分であり、ハブ１１１ａを中心にして半径方向の外側に向かって延びている。
【0019】
ナセル１１２は、ハブ１１１ａに接続されたシャフト（図示せず）を回転可能に支持するとともに発電を行う部分である。
ナセル１１２には、発電機等の発電に必要な機器が収容されている。
ナセル１１２には、発電機等の発電に必要な機器が収容されている。
【0020】
タワー１１３は、ナセル１１２を支持する部分であり、鉛直方向に延びている。
タワー１１３の頂部には、ロータ１１１が取り付けられたナセル１１２が取り付けられている。
タワー１１３の下端は、水底１４２から切り離されている。つまり、風車本体１１０は、直接的に水底１４２に対して着床・自立しておらず、ジャケット１２０（後述）を介して水底１４２に対して着床・自立している。言い換えれば、風車１００は、ジャケット基礎式の洋上風車とされている。
タワー１１３の頂部には、ロータ１１１が取り付けられたナセル１１２が取り付けられている。
タワー１１３の下端は、水底１４２から切り離されている。つまり、風車本体１１０は、直接的に水底１４２に対して着床・自立しておらず、ジャケット１２０（後述）を介して水底１４２に対して着床・自立している。言い換えれば、風車１００は、ジャケット基礎式の洋上風車とされている。
【0021】
ジャケット１２０は、タワー１１３（風車本体１１０）を支持する部分であり、複数本のレグ部１２１及び風車支持部１２２を有している。
【0022】
レグ部１２１は、水底１４２から空中１４５に向かって立設する部材とされており、下端側の部分が地盤１４１に打ち込まれ、上端側の部分がタワー１１３の側方に位置している。
レグ部１２１の高さ方向の寸法は、減衰ダンパ１３０（後述）を設ける位置によって決定される。
図２に示すように、複数のレグ部１２１は、タワー１１３の周方向に等角度間隔で設けられている。図２の場合、４本のレグ部１２１がタワー１１３の周囲に設けられ、平面視したときの形状が正方形等の四角形をなしている（各レグ部１２１は、四角形の頂点に位置している）。
レグ部１２１の高さ方向の寸法は、減衰ダンパ１３０（後述）を設ける位置によって決定される。
図２に示すように、複数のレグ部１２１は、タワー１１３の周方向に等角度間隔で設けられている。図２の場合、４本のレグ部１２１がタワー１１３の周囲に設けられ、平面視したときの形状が正方形等の四角形をなしている（各レグ部１２１は、四角形の頂点に位置している）。
【0023】
図１に示すように、風車支持部１２２は、一のレグ部１２１と他のレグ部１２１との間において水平方向に架け渡されるとともに各レグ部１２１に剛に接続された部材である。
風車支持部１２２は、水底１４２から離間した位置に設けられている。図１の場合、風車支持部１２２は、水中１４３に位置しているが、空中１４５に位置していてもよい。
風車支持部１２２には、タワー１１３の下端が剛に接続されている。つまり、タワー１１３（風車本体１１０）の鉛直方向の荷重は、風車支持部１２２を介してレグ部１２１によって支持されていることになる。
風車支持部１２２は、水底１４２から離間した位置に設けられている。図１の場合、風車支持部１２２は、水中１４３に位置しているが、空中１４５に位置していてもよい。
風車支持部１２２には、タワー１１３の下端が剛に接続されている。つまり、タワー１１３（風車本体１１０）の鉛直方向の荷重は、風車支持部１２２を介してレグ部１２１によって支持されていることになる。
【0024】
以上のように構成されたジャケット１２０によって、風車本体１１０が、間接的に水底１４２に対して着床・自立することになる。
【0025】
なお、図２に示すように、タワー１１３の周方向に隣り合うレグ部１２１間において水平方向に架け渡されるとともに各レグ部１２１に剛に接続された連結部材１２３（風車支持部１２２と異なる部材）を設けてもよい。これによって、ジャケット１２０の剛性を向上させることができる。
【0026】
図１及び図２に示すように、減衰ダンパ１３０は、タワー１１３とジャケット１２０との間で水平方向に作用する減衰機能を発揮する部分である。つまり、タワー１１３（風車本体１１０）の水平方向の荷重は、減衰ダンパ１３０によって減衰が付加されつつジャケット１２０によって支持されていることになる。
減衰ダンパ１３０としては、オイルダンパや鋼材ダンパが例示される。ただし、エネルギを吸収することができる機構や機器であればこれに限定されない。
減衰ダンパ１３０としては、オイルダンパや鋼材ダンパが例示される。ただし、エネルギを吸収することができる機構や機器であればこれに限定されない。
【0027】
減衰ダンパ１３０は、タワー１１３とジャケット１２０とを水平方向に接続するように設けられている。
具体的には、図２に示すように、減衰ダンパ１３０は、ジャケット１２０が有する連結部材１２３とタワー１１３に設けられた接続部１１３ａとを接続するように設けられている。
ここで、接続部１１３ａは、タワー１１３の外周面から張り出した部分である。接続部１１３ａは、タワー１１３と一体的に形成された部分でもよいし、タワー１１３と別体とされた部材がタワー１１３に接続されてもよい。
具体的には、図２に示すように、減衰ダンパ１３０は、ジャケット１２０が有する連結部材１２３とタワー１１３に設けられた接続部１１３ａとを接続するように設けられている。
ここで、接続部１１３ａは、タワー１１３の外周面から張り出した部分である。接続部１１３ａは、タワー１１３と一体的に形成された部分でもよいし、タワー１１３と別体とされた部材がタワー１１３に接続されてもよい。
【0028】
図１及び図２に示すように、減衰ダンパ１３０は、水平方向に拡がる所定平面内に複数設けられることが好ましい。これによって、減衰ダンパ１３０ひとつ当たりの大型化を回避しつつ、全体として十分な減衰性能を確保することができる。
【0029】
ここで、風車１００は、例えば、図３の比較例に示すようなジャケット基礎式の既存の風車４００に対して改造を施すことで建設してもよい。
具体的には、風車本体４１０のタワー４１３の下端に延長部１１３ｂ（図１参照）を剛に接続して、レグ部１２１に風車支持部１２２（図１参照）を取り付ける。
具体的には、風車本体４１０のタワー４１３の下端に延長部１１３ｂ（図１参照）を剛に接続して、レグ部１２１に風車支持部１２２（図１参照）を取り付ける。
【0030】
図１に示すように、減衰ダンパ１３０を設置する範囲は、構造上の理由から設定される範囲Ｒｓ及び／又は設計上の理由から設定される範囲Ｒｄを考慮して決定される。
具体的には、範囲Ｒｓは、海水暴露の影響を低減する観点から水面１４４の上方１０ｍの位置以上、かつ、ロータ１１１との干渉を回避する観点からロータ１１１の下端の下方５ｍ（好ましくは７ｍ、更に好ましくは１０ｍ）の位置以下とされる。
また、ロータ１１１の回転中心の水底１４２からの高さ（ハブ高さ）をＨｈとしたとき、範囲Ｒｄは、水底１４２から０．１５×Ｈｈ［ｍ］以上、かつ、０．４５×Ｈｈ［ｍ］以下とされる。このような範囲Ｒｄを設定することで、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
具体的には、範囲Ｒｓは、海水暴露の影響を低減する観点から水面１４４の上方１０ｍの位置以上、かつ、ロータ１１１との干渉を回避する観点からロータ１１１の下端の下方５ｍ（好ましくは７ｍ、更に好ましくは１０ｍ）の位置以下とされる。
また、ロータ１１１の回転中心の水底１４２からの高さ（ハブ高さ）をＨｈとしたとき、範囲Ｒｄは、水底１４２から０．１５×Ｈｈ［ｍ］以上、かつ、０．４５×Ｈｈ［ｍ］以下とされる。このような範囲Ｒｄを設定することで、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
【0031】
以上のように構成された風車１００において、減衰ダンパ１３０は、以下のように機能する。
【0032】
図４には、図１に示されている風車１００の振動モデルの例が示されている。なお、振動モデルに記載されている円は質量を表している。
この振動モデルにおいて、範囲Ｒ１は、風車本体１１０とジャケット１２０とが剛に接続された部分を示している。また、範囲Ｒ２は、風車本体１１０とジャケット１２０とが剛に接続されていない部分（すなわち、減衰ダンパ１３０を介して風車本体１１０とジャケット１２０とが接続されている部分及び風車本体１１０とジャケット１２０とが接続されていない部分）を示している。
この振動モデルにおいて、範囲Ｒ１は、風車本体１１０とジャケット１２０とが剛に接続された部分を示している。また、範囲Ｒ２は、風車本体１１０とジャケット１２０とが剛に接続されていない部分（すなわち、減衰ダンパ１３０を介して風車本体１１０とジャケット１２０とが接続されている部分及び風車本体１１０とジャケット１２０とが接続されていない部分）を示している。
【0033】
このとき、範囲Ｒ１における風車本体１１０とジャケット１２０とは、一体化された構造とみなすことができる。
一方で、範囲Ｒ２における風車本体１１０とジャケット１２０とは、別体の構造であり互いに異なる振動特性を有している。
一方で、範囲Ｒ２における風車本体１１０とジャケット１２０とは、別体の構造であり互いに異なる振動特性を有している。
【0034】
図５には、風車１００が１次振動モードで振動している状態の振動モデルの例が示されている。また、図６には、風車１００が２次振動モードで振動している状態の振動モデルの例が示されている。
図５及び図６に示すように、いずれの振動モードにおいても、減衰ダンパ１３０が範囲Ｒ２に設けられていれば、範囲Ｒ２における風車本体１１０とジャケット１２０との振動応答の差を利用して減衰ダンパ１３０で振動エネルギを吸収することができる。すなわち、風車本体１１０に減衰を付加することができる。
図５及び図６に示すように、いずれの振動モードにおいても、減衰ダンパ１３０が範囲Ｒ２に設けられていれば、範囲Ｒ２における風車本体１１０とジャケット１２０との振動応答の差を利用して減衰ダンパ１３０で振動エネルギを吸収することができる。すなわち、風車本体１１０に減衰を付加することができる。
【0035】
なお、減衰ダンパ１３０は、速度変化が大きいほど減衰機能を発揮することになる。
このため、同じ振動モードにおいては、例えば振幅の腹となるタワー１１３の部分、あるいは振幅の腹に近いタワー１１３の部分に対応した位置に減衰ダンパ１３０を設けることで、効率的に風車本体１１０に減衰を付加することができる。
このため、同じ振動モードにおいては、例えば振幅の腹となるタワー１１３の部分、あるいは振幅の腹に近いタワー１１３の部分に対応した位置に減衰ダンパ１３０を設けることで、効率的に風車本体１１０に減衰を付加することができる。
【0036】
また、振幅が大きくなる位置は振動モードによって異なるため、所定の同じ位置に減衰ダンパ１３０を設けた場合、例えば１次振動モードよりも２次振動モードに対して効率的に減衰を付加できるということがあり得る。
具体的には、図５及び図６の例に示すように、所定の同じ位置に減衰ダンパ１３０を設けた場合、その所定位置においては１次振動モードの振幅よりも２次振動モードの振幅の方が大きいので、２次振動モードに対して効率的に減衰を付加することができる。また、３次振動モードに対しても効率的に減衰を付加することができる（図２２の例も参照）。
具体的には、図５及び図６の例に示すように、所定の同じ位置に減衰ダンパ１３０を設けた場合、その所定位置においては１次振動モードの振幅よりも２次振動モードの振幅の方が大きいので、２次振動モードに対して効率的に減衰を付加することができる。また、３次振動モードに対しても効率的に減衰を付加することができる（図２２の例も参照）。
【0037】
［変形例１］
図１に示した形態は、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３の下端を下方に向かって延長したような形態であり、風車支持部１２２が水面１４４よりも下にあった。
これに対して、図７に示すように、図３の形態を基礎として、タワー４１３の下端の位置は変更せずに、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも上に配置する。
図１に示した形態は、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３の下端を下方に向かって延長したような形態であり、風車支持部１２２が水面１４４よりも下にあった。
これに対して、図７に示すように、図３の形態を基礎として、タワー４１３の下端の位置は変更せずに、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも上に配置する。
【0038】
［変形例２］
図８に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも下に配置する。
図８に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも下に配置する。
【0039】
［変形例３］
図９に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３を上方に持ち上げつつタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも上に配置する。
これによって、ロータ１１１のブレード１１１ｂの下端とジャケット１２０のレグ部１２１との間隔を確保することができる。
図９に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３を上方に持ち上げつつタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも上に配置する。
これによって、ロータ１１１のブレード１１１ｂの下端とジャケット１２０のレグ部１２１との間隔を確保することができる。
【0040】
［変形例４］
図１０に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３を上方に持ち上げつつタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも下に配置する。
これによって、ロータ１１１のブレード１１１ｂの下端とジャケット１２０のレグ部１２１との間隔を確保することができる。
図１０に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３を上方に持ち上げつつタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、レグ部１２１の上端を上方に向かって延長したような形態を採ってもよい。このとき、風車支持部１２２を水面１４４よりも下に配置する。
これによって、ロータ１１１のブレード１１１ｂの下端とジャケット１２０のレグ部１２１との間隔を確保することができる。
【0041】
［変形例５］
図１１に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、風車支持部１２２を水底１４２に接するよう配置してもよい。
なお、風車支持部１２２の直下に基礎は設置されていない。また、風車支持部１２２がレグ部１２１に取り付けられていることに変わりはない。
これによって、風車本体１１０の鉛直方向の荷重が、風車支持部１２２を介してレグ部１２１及び水底１４２によって支持されることになる。このとき、水底１４２にも荷重を負担させることで、風車支持部１２２の大型化を回避することができる。
なお、風車支持部１２２の下部に、地盤１４１に埋め込まれる基礎部分を設けてもよい。
図１１に示すように、図３の形態を基礎として、風車本体４１０のタワー４１３の下端を下方に向かって延長して、風車支持部１２２を水底１４２に接するよう配置してもよい。
なお、風車支持部１２２の直下に基礎は設置されていない。また、風車支持部１２２がレグ部１２１に取り付けられていることに変わりはない。
これによって、風車本体１１０の鉛直方向の荷重が、風車支持部１２２を介してレグ部１２１及び水底１４２によって支持されることになる。このとき、水底１４２にも荷重を負担させることで、風車支持部１２２の大型化を回避することができる。
なお、風車支持部１２２の下部に、地盤１４１に埋め込まれる基礎部分を設けてもよい。
【0042】
［変形例６］
図１に示した形態では、複数の減衰ダンパ１３０（減衰ダンパ１３０のセット）は１つの所定平面内に設置されていたが、図１２に示すように、減衰ダンパ１３０が設置される平面を高さ方向に異なる複数の位置に設定してもよい。すなわち、減衰ダンパ１３０のセットを複数段にわたって設置してもよい。
図１に示した形態では、複数の減衰ダンパ１３０（減衰ダンパ１３０のセット）は１つの所定平面内に設置されていたが、図１２に示すように、減衰ダンパ１３０が設置される平面を高さ方向に異なる複数の位置に設定してもよい。すなわち、減衰ダンパ１３０のセットを複数段にわたって設置してもよい。
【0043】
図１３には、図１２に示されている風車１００の振動モデルの例が示されている。また、図１４には、風車１００が１次振動モードで振動している状態の振動モデルの例が示されている。また、図１５には、風車１００が２次振動モードで振動している状態の振動モデルの例が示されている。
【0044】
例えば、図１４の例に示すように、上方に設置された減衰ダンパ１３０のセットは、２次振動モードよりも１次振動モードに対して効率的に減衰を付加できる。
一方で、例えば、図１５に示しように、下方に設置された減衰ダンパ１３０のセットは、１次振動モードよりも２次振動モードに対して効率的に減衰を付加できる。
このように、減衰ダンパ１３０が設置される平面を高さ方向に異なる複数の位置に設定することで、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対して効率的に減衰を付加できる。
一方で、例えば、図１５に示しように、下方に設置された減衰ダンパ１３０のセットは、１次振動モードよりも２次振動モードに対して効率的に減衰を付加できる。
このように、減衰ダンパ１３０が設置される平面を高さ方向に異なる複数の位置に設定することで、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対して効率的に減衰を付加できる。
【0045】
これまでの説明では、図２に示すように、減衰ダンパ１３０でジャケット１２０の連結部材１２３とタワー１１３に設けられた接続部１１３ａとを接続していたが、例えば、減衰ダンパ１３０でジャケット１２０のレグ部１２１とタワー１１３とを接続してもよいし、ジャケット１２０の連結部材１２３とタワー１１３とを接続してもよい。
その他、例えば図１６の図表に示すように、ジャケット１２０のレグ部１２１及び／又は連結部材１２３とタワー１１３（接続部１１３ａを含む）とが接続された形態であればよい。
また、例えば図１７の図表に示すように、３本のレグ部１２１をタワー１１３の周囲に設けて、平面視したときの形状を三角形としてもよい（各レグ部１２１は、三角形の頂点に位置している）。
その他、例えば図１６の図表に示すように、ジャケット１２０のレグ部１２１及び／又は連結部材１２３とタワー１１３（接続部１１３ａを含む）とが接続された形態であればよい。
また、例えば図１７の図表に示すように、３本のレグ部１２１をタワー１１３の周囲に設けて、平面視したときの形状を三角形としてもよい（各レグ部１２１は、三角形の頂点に位置している）。
【0046】
［風車の設計方法について］
次に、減衰ダンパ１３０の減衰係数Ｃ及び減衰ダンパ１３０の設置高さＨｄを決定する方法について説明する。
なお、減衰ダンパ１３０の設置高さＨｄとは、水底１４２からの減衰ダンパ１３０までの高さのことである。
次に、減衰ダンパ１３０の減衰係数Ｃ及び減衰ダンパ１３０の設置高さＨｄを決定する方法について説明する。
なお、減衰ダンパ１３０の設置高さＨｄとは、水底１４２からの減衰ダンパ１３０までの高さのことである。
【0047】
まず、減衰係数Ｃを決定するにあたって、上記の範囲Ｒｓ及び範囲Ｒｄを満足する範囲で、設置高さＨｄの初期値を所定の値に設定する。
その後、減衰係数Ｃをパラメータとした複素固有値解析を実施して、図１８に示すように、横軸に減衰ダンパ１３０の減衰係数Ｃ、縦軸に風車１００の減衰定数ｈをとったグラフを複数の振動モードごとに作成する。図１８に示すグラフの場合、１次振動モードから３次振動モードまでの解析を実施している。ここで、減衰定数ｈは、風車１００の減衰性能を評価する値であり、数値が大きいほど振動応答が低減することを示す。
その後、所定の減衰定数ｈ（設計上要求された減衰定数ｈ）をとる減衰係数ＣＡをグラフから読み取り、その値を減衰ダンパ１３０の減衰係数Ｃとする。設計上要求された減衰定数ｈは、例えば１％以上２０％以下、好ましくは５％以上１５％以下、更に好ましくは５％以上１０％以下とされる。
その後、減衰係数Ｃをパラメータとした複素固有値解析を実施して、図１８に示すように、横軸に減衰ダンパ１３０の減衰係数Ｃ、縦軸に風車１００の減衰定数ｈをとったグラフを複数の振動モードごとに作成する。図１８に示すグラフの場合、１次振動モードから３次振動モードまでの解析を実施している。ここで、減衰定数ｈは、風車１００の減衰性能を評価する値であり、数値が大きいほど振動応答が低減することを示す。
その後、所定の減衰定数ｈ（設計上要求された減衰定数ｈ）をとる減衰係数ＣＡをグラフから読み取り、その値を減衰ダンパ１３０の減衰係数Ｃとする。設計上要求された減衰定数ｈは、例えば１％以上２０％以下、好ましくは５％以上１５％以下、更に好ましくは５％以上１０％以下とされる。
【0048】
減衰係数Ｃを決定したら、次に、設置高さＨｄをパラメータとした複素固有値解析を実施する。なお、設置高さＨｄは、範囲Ｒｓ及び範囲Ｒｄを満足する値であることは言うまでもない。
これによって、決定された減衰係数Ｃにおいて最も減衰を付加できる設置高さＨｄを決定することができる。すなわち、最適な減衰ダンパ１３０の設置高さＨｄを決定することができる。
これによって、決定された減衰係数Ｃにおいて最も減衰を付加できる設置高さＨｄを決定することができる。すなわち、最適な減衰ダンパ１３０の設置高さＨｄを決定することができる。
【0049】
ここで、減衰定数ｈの目安を１％以上２０％以下とした理由は、以下の通りである。
すなわち、１％未満の減衰定数ｈを目安としても振動応答の低減効果は大きくなく、２０％を超える減衰定数ｈを目安としても振動応答を低減する効果が比例的に向上する訳ではなく、減衰定数ｈを１％以上２０％以下とすることが効率的だからである。更には、減衰定数ｈを大きくした場合、要求される減衰係数Ｃも大きくなるが、減衰係数Ｃが大きくなり過ぎることで、これを満足する減衰ダンパ１３０が、極端に大型化する、実現できない可能性がある、あるいは実現できたとしても製造コストが増大するからである。
つまり、減衰定数ｈを１％以上２０％以下とするのは，風車１００へ付加される減衰性能並びに減衰ダンパ１３０の製造成立性、配置成立性及び製造コスト等を総合的に判断した場合に、効率的な範囲であるためである。また、減衰定数ｈを５％以上１５％以下、５％以上１０％以下としていくことで、更に効率が向上する。
すなわち、１％未満の減衰定数ｈを目安としても振動応答の低減効果は大きくなく、２０％を超える減衰定数ｈを目安としても振動応答を低減する効果が比例的に向上する訳ではなく、減衰定数ｈを１％以上２０％以下とすることが効率的だからである。更には、減衰定数ｈを大きくした場合、要求される減衰係数Ｃも大きくなるが、減衰係数Ｃが大きくなり過ぎることで、これを満足する減衰ダンパ１３０が、極端に大型化する、実現できない可能性がある、あるいは実現できたとしても製造コストが増大するからである。
つまり、減衰定数ｈを１％以上２０％以下とするのは，風車１００へ付加される減衰性能並びに減衰ダンパ１３０の製造成立性、配置成立性及び製造コスト等を総合的に判断した場合に、効率的な範囲であるためである。また、減衰定数ｈを５％以上１５％以下、５％以上１０％以下としていくことで、更に効率が向上する。
【0050】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
風力を受けるブレード１１１ｂを含むロータ１１１、及び、ロータ１１１が頂部に設置されるとともに下端が水底１４２から離間したタワー１１３を有している風車本体１１０と、減衰システムと、を備え、減衰システムは、水底１４２から立設するとともにタワー１１３の側方に位置する複数のレグ部１２１、及び、複数のレグ部１２１と接続されるとともにタワー１１３を支持する風車支持部１２２を有しているジャケット１２０と、風車支持部１２２及び水面１４４よりも上方でジャケット１２０とタワー１１３とを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰ダンパ１３０を有しているので、風車本体１１０の振動応答とジャケット１２０の振動応答との差を利用して、減衰ダンパ１３０でエネルギを吸収することができる。これによって、風車本体１１０に大規模な改造を行うことなく、風車本体１１０に減衰を付加することができる。
風力を受けるブレード１１１ｂを含むロータ１１１、及び、ロータ１１１が頂部に設置されるとともに下端が水底１４２から離間したタワー１１３を有している風車本体１１０と、減衰システムと、を備え、減衰システムは、水底１４２から立設するとともにタワー１１３の側方に位置する複数のレグ部１２１、及び、複数のレグ部１２１と接続されるとともにタワー１１３を支持する風車支持部１２２を有しているジャケット１２０と、風車支持部１２２及び水面１４４よりも上方でジャケット１２０とタワー１１３とを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰ダンパ１３０を有しているので、風車本体１１０の振動応答とジャケット１２０の振動応答との差を利用して、減衰ダンパ１３０でエネルギを吸収することができる。これによって、風車本体１１０に大規模な改造を行うことなく、風車本体１１０に減衰を付加することができる。
【0051】
また、減衰ダンパ１３０を、水面１４４の上方１０ｍの位置からロータ１１１の下端の下方５ｍの位置までの範囲に設けることで、海水暴露の影響を低減しつつ減衰ダンパ１３０とロータ１１１との干渉を回避することができる。
【0052】
また、水底１４２からロータ１１１の回転中心までの高さをＨｈとしたとき、減衰ダンパ１３０は、水底１４２から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲に設けられているので、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
【0053】
また、風車本体１１０に減衰を付加することで、設計地震動が大きい地点・地域に風車１００を建設することができるようになる。
【0054】
また、風車本体１１０に減衰を付加することで、風車本体１１０の剛性を必要以上に大きくする必要がなくなり、風車本体１１０や基礎のサイズ及び重量を低減することができ、製造／建設コストの低減や工期の短縮を図ることができる。
【0055】
また、減衰ダンパ１３０はタワー１１３の外部に接続されているため、タワー１１３の内部にＴＭＤ等の制振装置を設置した場合と比較して、風車本体１１０のサイズや重量の増大を抑制することができる。
【0056】
また、オイルダンパを使用した場合、パッシブ制御が可能となり、アクチュエータ等によるアクティブ制御が不要となる。
【0057】
また、特性の異なる減衰ダンパ１３０と取り替えることで、風車１００としての減衰性能を変更することができる。
【0058】
［第２実施形態］
以下、本開示の第２実施形態に係る減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムについて、図１９から図２２を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対してタワー２１３の基礎の形態が異なり、その他の点においては共通とされている。このため、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を以下の説明及び／又は図中に付すのみとする。
以下、本開示の第２実施形態に係る減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムについて、図１９から図２２を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対してタワー２１３の基礎の形態が異なり、その他の点においては共通とされている。このため、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を以下の説明及び／又は図中に付すのみとする。
【0059】
［風車の構成について］
図１９に示すように、タワー２１３は、下端側の部分が地盤２４１に打ち込まれている。つまり、風車本体２１０は、直接的に水底２４２に対して着床・自立している。言い換えれば、風車２００は、モノパイル基礎式の洋上風車とされている。
なお、図２０には、図１９に示されている風車２００の振動モデルの例が示されている。
図１９に示すように、タワー２１３は、下端側の部分が地盤２４１に打ち込まれている。つまり、風車本体２１０は、直接的に水底２４２に対して着床・自立している。言い換えれば、風車２００は、モノパイル基礎式の洋上風車とされている。
なお、図２０には、図１９に示されている風車２００の振動モデルの例が示されている。
【0060】
風車本体２１０は、ロータ２１１の直径Ｄｒが１６０ｍ以上とされ、ロータ２１１の回転中心の水底２４２からの高さ（ハブ高さＨｈ）が水面２４４から１５０ｍ以上とされている。また、水深は、例えば３０ｍとされている。
【0061】
この場合において、減衰ダンパ２３０を設置する範囲は、構造上の理由から設定される範囲Ｒｓ及び／又は設計上の理由から設定される範囲Ｒｄを考慮して決定される。
具体的には、範囲Ｒｓは、海水暴露の影響を低減する観点から水面２４４の上方１０ｍの位置以上、かつ、ロータ２１１との干渉を回避する観点からロータ２１１の下端の下方５ｍ（好ましくは７ｍ、更に好ましくは１０ｍ）の位置以下とされる。
また、範囲Ｒｄは、水底２４２から０．１５×Ｈｈ［ｍ］以上、かつ、０．４５×Ｈｈ［ｍ］以下とされる。このような範囲Ｒｄを設定することで、特に２次振動モード（図２１参照）及び３次振動モード（図２２参照）に対して有効な減衰を付加することができる。なぜなら、ハブ高さＨｈが水面から１５０ｍ以上の位置にある風車本体２１０においては、２次振動モード及び３次振動モードの振幅の腹となる位置が範囲Ｒｄに存在する傾向にあるからである。
具体的には、範囲Ｒｓは、海水暴露の影響を低減する観点から水面２４４の上方１０ｍの位置以上、かつ、ロータ２１１との干渉を回避する観点からロータ２１１の下端の下方５ｍ（好ましくは７ｍ、更に好ましくは１０ｍ）の位置以下とされる。
また、範囲Ｒｄは、水底２４２から０．１５×Ｈｈ［ｍ］以上、かつ、０．４５×Ｈｈ［ｍ］以下とされる。このような範囲Ｒｄを設定することで、特に２次振動モード（図２１参照）及び３次振動モード（図２２参照）に対して有効な減衰を付加することができる。なぜなら、ハブ高さＨｈが水面から１５０ｍ以上の位置にある風車本体２１０においては、２次振動モード及び３次振動モードの振幅の腹となる位置が範囲Ｒｄに存在する傾向にあるからである。
【0062】
［風車の設計方法について］
次に、減衰ダンパ２３０の減衰係数Ｃ及び減衰ダンパ２３０の設置高さＨｄを決定する方法について説明する。
なお、減衰ダンパ２３０の設置高さＨｄとは、水底２４２からの減衰ダンパ２３０までの高さのことである。
次に、減衰ダンパ２３０の減衰係数Ｃ及び減衰ダンパ２３０の設置高さＨｄを決定する方法について説明する。
なお、減衰ダンパ２３０の設置高さＨｄとは、水底２４２からの減衰ダンパ２３０までの高さのことである。
【0063】
まず、減衰係数Ｃを決定するにあたって、上記の範囲Ｒｓ及び範囲Ｒｄを満足する範囲で、設置高さＨｄの初期値を設定する。
その後、減衰係数Ｃをパラメータとした複素固有値解析を実施して、図１８に示すように、横軸に減衰ダンパ２３０の減衰係数Ｃ、縦軸に風車２００の減衰定数ｈをとったグラフを複数の振動モードごとに作成する。図１８に示すグラフの場合、１次振動モードから３次振動モードまでの解析を実施している。ここで、減衰定数ｈは、風車２００の減衰性能を評価する値であり、数値が大きいほど振動応答が低減することを示す。
その後、設計上要求された減衰定数ｈをとる減衰係数ＣＡをグラフから読み取り、その値を減衰ダンパ２３０の減衰係数Ｃとする。設計上要求された減衰定数ｈは、例えば１％以上２０％以下、好ましくは５％以上１５％以下、更に好ましくは５％以上１０％以下とされる（第１実施形態と同様の理由）。
その後、減衰係数Ｃをパラメータとした複素固有値解析を実施して、図１８に示すように、横軸に減衰ダンパ２３０の減衰係数Ｃ、縦軸に風車２００の減衰定数ｈをとったグラフを複数の振動モードごとに作成する。図１８に示すグラフの場合、１次振動モードから３次振動モードまでの解析を実施している。ここで、減衰定数ｈは、風車２００の減衰性能を評価する値であり、数値が大きいほど振動応答が低減することを示す。
その後、設計上要求された減衰定数ｈをとる減衰係数ＣＡをグラフから読み取り、その値を減衰ダンパ２３０の減衰係数Ｃとする。設計上要求された減衰定数ｈは、例えば１％以上２０％以下、好ましくは５％以上１５％以下、更に好ましくは５％以上１０％以下とされる（第１実施形態と同様の理由）。
【0064】
減衰係数Ｃを決定したら、次に、設置高さＨｄをパラメータとした複素固有値解析を実施する。なお、設置高さＨｄは、範囲Ｒｓ及び範囲Ｒｄを満足する値であることは言うまでもない。
これによって、決定された減衰係数Ｃにおいて最も減衰を付加できる設置高さＨｄを決定することができる。すなわち、最適な減衰ダンパ２３０の設置高さＨｄを決定することができる。
これによって、決定された減衰係数Ｃにおいて最も減衰を付加できる設置高さＨｄを決定することができる。すなわち、最適な減衰ダンパ２３０の設置高さＨｄを決定することができる。
【0065】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ロータ２１１の直径Ｄｒは１６０ｍ以上とされ、ハブ高さＨｈは水面２４４から１５０ｍ以上とされているので、減衰ダンパ２３０を設置することができる水面２４４よりも上方のタワー２１３の部分（範囲）を大きく確保することができる。このため、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対応するように、高さ方向の位置が異なる複数の減衰ダンパ２３０を設置しやすくなる。
ロータ２１１の直径Ｄｒは１６０ｍ以上とされ、ハブ高さＨｈは水面２４４から１５０ｍ以上とされているので、減衰ダンパ２３０を設置することができる水面２４４よりも上方のタワー２１３の部分（範囲）を大きく確保することができる。このため、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対応するように、高さ方向の位置が異なる複数の減衰ダンパ２３０を設置しやすくなる。
【0066】
また、減衰ダンパ２３０を、水面２４４の上方１０ｍの位置からロータ２１１の下端の下方５ｍの位置までの範囲に設けることで、海水暴露の影響を低減しつつ減衰ダンパ２３０とロータ２１１との干渉を回避することができる。
【0067】
また、減衰ダンパ２３０を、水底２４２から０．１５×Ｈｈ［ｍ］以上、かつ、０．４５×Ｈｈ［ｍ］以下の範囲に設けることで、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
【0068】
［第３実施形態］
以下、本開示の第３実施形態に係る減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムについて、図１８、図２３及び図２４を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対してタワー３１３の基礎の形態が異なり、その他の点においては共通とされている。このため、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する３００番台の符号を以下の説明及び／又は図中に付すのみとする。
以下、本開示の第３実施形態に係る減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムについて、図１８、図２３及び図２４を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対してタワー３１３の基礎の形態が異なり、その他の点においては共通とされている。このため、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する３００番台の符号を以下の説明及び／又は図中に付すのみとする。
【0069】
［風車の構成について］
図２３に示すように、タワー３１３は、下端側の部分（基礎部分３１３ｃ）が地盤３４１に埋め込まれている。また、風車本体３１０は、直接的に地面３４２に対して着床・自立している。言い換えれば、風車３００は、陸上風車とされている。
なお、図２４には、図２３に示されている風車３００の振動モデルの例が示されている。
図２３に示すように、タワー３１３は、下端側の部分（基礎部分３１３ｃ）が地盤３４１に埋め込まれている。また、風車本体３１０は、直接的に地面３４２に対して着床・自立している。言い換えれば、風車３００は、陸上風車とされている。
なお、図２４には、図２３に示されている風車３００の振動モデルの例が示されている。
【0070】
風車本体３１０は、ロータ３１１の直径Ｄｒに対して、ロータ３１１の回転中心の高さ（ハブ高さＨｈ）が地面３４２から０．７２×Ｄｒ［ｍ］以上とされている。
【0071】
この場合において、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄの下限は、地面３４２から０．２０×Ｈｈ［ｍ］以上とされている。
なお、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄの上限は、ロータ３１１との干渉を回避できる位置や風車３００のメンテナンス性を考慮した位置とされている。具体例としては、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄの上限は、ロータ３１１の下端の下方数ｍ（例えば、下端から５ｍ、好ましくは７ｍ、更に好ましくは１０ｍ）の位置とされている。
なお、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄの上限は、ロータ３１１との干渉を回避できる位置や風車３００のメンテナンス性を考慮した位置とされている。具体例としては、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄの上限は、ロータ３１１の下端の下方数ｍ（例えば、下端から５ｍ、好ましくは７ｍ、更に好ましくは１０ｍ）の位置とされている。
【0072】
ジャケット３２０のレグ部３２１は、下端側の部分（基礎部分３２１ｃ）が地盤３４１に埋め込まれている。
ここで、レグ部３２１の基礎部分３２１ｃは、タワー３１３の基礎部分３１３ｃと一体化している。具体的には、レグ部３２１の基礎部分３２１ｃは、基礎連結部３１３ｄを介してタワー３１３の基礎部分３１３ｃと連結されることで一体化している。
ここで、レグ部３２１の基礎部分３２１ｃは、タワー３１３の基礎部分３１３ｃと一体化している。具体的には、レグ部３２１の基礎部分３２１ｃは、基礎連結部３１３ｄを介してタワー３１３の基礎部分３１３ｃと連結されることで一体化している。
【0073】
［風車の設計方法について］
次に、減衰ダンパ３３０の減衰係数Ｃ及び減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄを決定する方法について説明する。
なお、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄとは、地面３４２からの減衰ダンパ３３０までの高さのことである。
次に、減衰ダンパ３３０の減衰係数Ｃ及び減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄを決定する方法について説明する。
なお、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄとは、地面３４２からの減衰ダンパ３３０までの高さのことである。
【0074】
まず、減衰係数Ｃを決定するにあたって、地面３４２から０．２０×Ｈｈ［ｍ］以上の範囲で、設置高さＨｄの初期値を所定の値に設定する。
その後、減衰係数Ｃをパラメータとした複素固有値解析を実施して、図１８に示すように、横軸に減衰ダンパ３３０の減衰係数Ｃ、縦軸に風車３００の減衰定数ｈをとったグラフを複数の振動モードごとに作成する。図１８に示すグラフの場合、１次振動モードから３次振動モードまでの解析を実施している。ここで、減衰定数ｈは、風車３００の減衰性能を評価する値であり、数値が大きいほど振動応答が低減することを示す。
その後、設計上要求された減衰定数ｈをとる減衰係数ＣＡをグラフから読み取り、その値を減衰ダンパ３３０の減衰係数Ｃとする。設計上要求された減衰定数ｈは、例えば１％以上２０％以下、好ましくは５％以上１５％以下、更に好ましくは５％以上１０％以下とされる（第１実施形態と同様の理由）。
その後、減衰係数Ｃをパラメータとした複素固有値解析を実施して、図１８に示すように、横軸に減衰ダンパ３３０の減衰係数Ｃ、縦軸に風車３００の減衰定数ｈをとったグラフを複数の振動モードごとに作成する。図１８に示すグラフの場合、１次振動モードから３次振動モードまでの解析を実施している。ここで、減衰定数ｈは、風車３００の減衰性能を評価する値であり、数値が大きいほど振動応答が低減することを示す。
その後、設計上要求された減衰定数ｈをとる減衰係数ＣＡをグラフから読み取り、その値を減衰ダンパ３３０の減衰係数Ｃとする。設計上要求された減衰定数ｈは、例えば１％以上２０％以下、好ましくは５％以上１５％以下、更に好ましくは５％以上１０％以下とされる（第１実施形態と同様の理由）。
【0075】
減衰係数Ｃを決定したら、次に、設置高さＨｄをパラメータとした複素固有値解析を実施する。なお、設置高さＨｄは、地面３４２から０．２０×Ｈｈ［ｍ］以上の範囲であることは言うまでもない。
これによって、決定された減衰係数Ｃにおいて最も減衰を付加できる設置高さＨｄを決定することができる。すなわち、最適な減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄを決定することができる。
これによって、決定された減衰係数Ｃにおいて最も減衰を付加できる設置高さＨｄを決定することができる。すなわち、最適な減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄを決定することができる。
【0076】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ハブ高さＨｈを０．７２×Ｄｒ［ｍ］以上として、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄを地面から０．２０×Ｈｈ［ｍ］以上とすることで、２次振動モード及び３次振動モード（図２２の例も参照）に対して有効な減衰を付加することができる。
ハブ高さＨｈを０．７２×Ｄｒ［ｍ］以上として、減衰ダンパ３３０の設置高さＨｄを地面から０．２０×Ｈｈ［ｍ］以上とすることで、２次振動モード及び３次振動モード（図２２の例も参照）に対して有効な減衰を付加することができる。
【0077】
また、ハブ高さＨｈが１．２×Ｄｒ［ｍ］以上とされたハイタワー風車では、空中３４３の高い位置で風力を受けることができるため発電効率の向上が見込めるが、このようなハイタワー風車において、地面３４２から０．２０×Ｈｈ［ｍ］以上の位置に減衰ダンパ３３０を設置することで、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
【0078】
また、タワー３１３の基礎部分３１３ｃとレグ部３２１の基礎部分３２１ｃとが、地盤３４１の中で一体化している場合、振動時に生じる転倒モーメントに抗いやすくなる。
【0079】
以上の通り説明した各実施形態に係る減衰システムを備えている風車、その設計方法及び減衰システムは、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の一態様に係る風力発電用風車（１００，２００，３００）は、風力を受けるブレード（１１１ｂ，２１１ｂ，３１１ｂ）を含むロータ（１１１，２１１，３１１）、及び、該ロータが頂部に設置されたタワー（１１３，２１３，３１３）を有している風車本体（１１０，２１０，３１０）と、減衰システムと、を備え、前記減衰システムは、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部（１２１，２２１，３２１）を有しているジャケット（１２０，２２０，３２０）と、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構（１３０，２３０，３３０）と、を有している。
すなわち、本開示の一態様に係る風力発電用風車（１００，２００，３００）は、風力を受けるブレード（１１１ｂ，２１１ｂ，３１１ｂ）を含むロータ（１１１，２１１，３１１）、及び、該ロータが頂部に設置されたタワー（１１３，２１３，３１３）を有している風車本体（１１０，２１０，３１０）と、減衰システムと、を備え、前記減衰システムは、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部（１２１，２２１，３２１）を有しているジャケット（１２０，２２０，３２０）と、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構（１３０，２３０，３３０）と、を有している。
【0080】
本態様に係る風力発電用風車によれば、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、減衰システムと、を備え、減衰システムは、水底又は地面から立設するとともにタワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、ジャケットとタワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構を有しているので、風車本体の振動応答とジャケットの振動応答との差を利用して、減衰機構でエネルギを吸収することができる。これによって、風車本体に大規模な改造を行うことなく、風車本体に減衰を付加することができる。
また、風車本体に減衰を付加することで、設計地震動が大きい地点・地域に風力発電用風車を建設することができるようになる。
また、風車本体に減衰を付加することで、風車本体の剛性を必要以上に大きくする必要がなくなり、風車本体や基礎のサイズ及び重量を低減することができ、製造／建設コストの低減や工期の短縮を図ることができる。
また、減衰機構はタワーの外部に接続されているため、タワー内部に制振装置を設置した場合と比較して、風車本体のサイズや重量の増大を抑制することができる。
また、例えば減衰機構をオイルダンパとした場合、パッシブ制御が可能となり、アクチュエータ等によるアクティブ制御が不要となる。
また、特性の異なる減衰機構と取り替えることで、風力発電用風車としての減衰性能を変更することができる。
減衰機構としては、オイルダンパや鋼材ダンパが例示される。
また、風車本体に減衰を付加することで、設計地震動が大きい地点・地域に風力発電用風車を建設することができるようになる。
また、風車本体に減衰を付加することで、風車本体の剛性を必要以上に大きくする必要がなくなり、風車本体や基礎のサイズ及び重量を低減することができ、製造／建設コストの低減や工期の短縮を図ることができる。
また、減衰機構はタワーの外部に接続されているため、タワー内部に制振装置を設置した場合と比較して、風車本体のサイズや重量の増大を抑制することができる。
また、例えば減衰機構をオイルダンパとした場合、パッシブ制御が可能となり、アクチュエータ等によるアクティブ制御が不要となる。
また、特性の異なる減衰機構と取り替えることで、風力発電用風車としての減衰性能を変更することができる。
減衰機構としては、オイルダンパや鋼材ダンパが例示される。
【0081】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車（１００）において、前記レグ部（１２１）は、前記水底から立設し、前記タワーは、下端が前記水底から離間し、前記ジャケットは、前記タワーを支持する風車支持部を有し、前記減衰機構は、水面より上方で前記ジャケットと前記タワーとを接続している。
【0082】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車（２００）において、前記レグ部（２２１）は、前記水底から立設し、前記タワーは、前記水底から立設し、前記減衰機構は、水面より上方で前記ジャケットと前記タワーとを接続している。
【0083】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車（２００）において、前記ロータの直径は、１６０ｍ以上とされ、前記ロータの回転中心の高さは、水面から１５０ｍ以上とされている。
【0084】
本態様に係る風力発電用風車によれば、ロータの直径は、１６０ｍ以上とされ、ロータの回転中心の高さは、水面から１５０ｍ以上とされているので、減衰機構を設置することができる水面よりも上方のタワーの部分（範囲）を大きく確保することができる。このため、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対応するように、高さ方向の位置が異なる複数の減衰機構を設置しやすくなる。
【0085】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車において、前記減衰機構は、水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲に設けられている。
【0086】
本態様に係る風力発電用風車によれば、減衰機構は、水面の上方１０ｍの位置からロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲に設けられているので、海水暴露の影響を低減しつつロータとの干渉を回避することができる。
【0087】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車において、前記水底から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈとしたとき、前記減衰機構は、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲に設けられている。
【0088】
本態様に係る風力発電用風車によれば、水底からロータの回転中心までの高さをＨｈとしたとき、減衰機構は、水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲に設けられているので、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
【0089】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車（３００）において、前記レグ部（３２１）は、前記地面から立設し、前記タワー（３１３）は、前記地面から立設し、前記ロータの直径をＤｒ、前記地面から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の高さをＨｄとしたとき、Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、Ｈｄは、前記地面から０．２０Ｈｈ以上とされている。
【0090】
本態様に係る風力発電用風車によれば、レグ部は、地面から立設し、タワーは、地面から立設し、ロータの直径をＤｒ、地面からロータの回転中心までの高さをＨｈ、減衰機構の高さをＨｄとしたとき、Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、Ｈｄは、地面から０．２０Ｈｈ以上とされているので、特に２次振動モード及び３次振動モードに対して有効な減衰を付加することができる。
【0091】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車において、Ｈｈは、１．２Ｄｒ以上とされている。
【0092】
本態様に係る風力発電用風車によれば、Ｈｈは、１．２Ｄｒ以上とされているので、減衰機構を設置することができるタワーの部分（範囲）を大きく確保することができる。このため、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対応するように、高さ方向の位置が異なる複数の減衰機構を設置しやすくなる。
【0093】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車において、前記タワーの基礎部分（３１３Ｃ）とレグ部の基礎部分（３２１ｃ）とは、互いに接続されている。
【0094】
本態様に係る風力発電用風車によれば、タワーの基礎部分とレグ部の基礎部分とが、互いに接続されることで一体化している場合、振動時に生じる転倒モーメントに抗いやすくなる。
【0095】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車（１００，２００，３００）において、前記減衰機構は、水平方向に沿った所定平面内に複数設けられている。
【0096】
本態様に係る風力発電用風車によれば、減衰機構は、水平方向に沿った所定平面内に複数設けられているので、減衰機構ひとつ当たりの大型化を回避しつつ、減衰システム全体として十分な減衰性能を確保することができる。
【0097】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車において、前記所定平面は、高さ方向に異なる複数の位置に設定されている。
【0098】
本態様に係る風力発電用風車によれば、所定平面は、高さ方向に異なる複数の位置に設定されているので、腹の位置が高さ方向に異なる複数の振動モードに対応することができる。例えば、上方に設けられた減衰機構のセットは主として１次振動モードに有効に作用して、下方に設けられた減衰機構のセットは主として２次振動モードや３次振動モードに有効に作用する。
【0099】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法は、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体と、減衰システムと、を備え、前記減衰システムは、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、を有している風力発電用風車の設計方法であって、前記水底から前記ロータの回転中心までの高さをＨｈ、前記減衰機構の設置高さをＨｄ、前記減衰機構の減衰係数をＣ、前記風力発電用風車の減衰定数をｈとしたとき、Ｈｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する。
【0100】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法において、前記レグ部は、前記水底から立設し、前記タワーは、下端が前記水底から離間し、前記ジャケットは、前記タワーを支持する風車支持部を有し、水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する。
【0101】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法において、前記タワーは、前記水底から立設し、前記ロータの直径は、１６０ｍ以上とされ、前記ロータの回転中心の高さは、水面から１５０ｍ以上とされ、前記水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する。
【0102】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法において、前記レグ部は、前記地面から立設し、前記タワーは、前記地面から立設し、前記ロータの直径をＤｒとしたとき、Ｈｈは、０．７２Ｄｒ以上とされ、前記地面から０．２０Ｈｈ以上の範囲でＨｄを所定の値に設定した場合において、Ｃをパラメータとしたｈを求めて、所定のｈとなるＣを決定する。
【0103】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法は、Ｃの数値を設定した場合において、ｈが最大となるＨｄを決定する。
【0104】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法は、Ｃの数値を設定した場合において、水面の上方１０ｍの位置から前記ロータの下端の下方５ｍの位置までの範囲、かつ、前記水底から０．１５Ｈｈ以上０．４５Ｈｈ以下の範囲でＨｄをパラメータとしたｈを求めて、ｈが最大となるＨｄを決定する。
【0105】
また、本開示の一態様に係る風力発電用風車の設計方法は、Ｃの数値を設定した場合において、前記地面から０．２０Ｈｈ以上の範囲でＨｄをパラメータとしたｈを求めて、ｈが最大となるＨｄを決定する。
【0106】
また、本開示の一態様に係る減衰システムは、風力を受けるブレードを含むロータ、及び、該ロータが頂部に設置されたタワーを有している風車本体に取り付けられる減衰システムであって、水底又は地面から立設するとともに前記タワーの側方に位置する複数のレグ部を有しているジャケットと、前記ジャケットと前記タワーとを接続するとともに減衰機能を発揮する減衰機構と、を有している。
【符号の説明】
【0107】
１００ 風車（風力発電用風車）
１１０ 風車本体
１１１ ロータ
１１１ａ ハブ
１１１ｂ ブレード
１１２ ナセル
１１３ タワー
１１３ａ 接続部
１１３ｂ 延長部
１２０ ジャケット
１２１ レグ部
１２２ 風車支持部
１２３ 連結部材
１３０ 減衰ダンパ（減衰機構）
１４１ 地盤
１４２ 水底
１４３ 水中
１４４ 水面
１４５ 空中
２００ 風車（風力発電用風車）
２１０ 風車本体
２１１ ロータ
２１１ａ ハブ
２１１ｂ ブレード
２１２ ナセル
２１３ タワー
２２０ ジャケット
２２１ レグ部
２３０ 減衰ダンパ（減衰機構）
２４１ 地盤
２４２ 水底
２４３ 水中
２４４ 水面
２４５ 空中
３００ 風車（風力発電用風車）
３１０ 風車本体
３１１ ロータ
３１１ａ ハブ
３１１ｂ ブレード
３１２ ナセル
３１３ タワー
３１３ｃ 基礎部分
３１３ｄ 基礎連結部
３２０ ジャケット
３２１ レグ部
３２１ｃ 基礎部分
３３０ 減衰ダンパ（減衰機構）
３４１ 地盤
３４２ 地面
３４３ 空中
１１０ 風車本体
１１１ ロータ
１１１ａ ハブ
１１１ｂ ブレード
１１２ ナセル
１１３ タワー
１１３ａ 接続部
１１３ｂ 延長部
１２０ ジャケット
１２１ レグ部
１２２ 風車支持部
１２３ 連結部材
１３０ 減衰ダンパ（減衰機構）
１４１ 地盤
１４２ 水底
１４３ 水中
１４４ 水面
１４５ 空中
２００ 風車（風力発電用風車）
２１０ 風車本体
２１１ ロータ
２１１ａ ハブ
２１１ｂ ブレード
２１２ ナセル
２１３ タワー
２２０ ジャケット
２２１ レグ部
２３０ 減衰ダンパ（減衰機構）
２４１ 地盤
２４２ 水底
２４３ 水中
２４４ 水面
２４５ 空中
３００ 風車（風力発電用風車）
３１０ 風車本体
３１１ ロータ
３１１ａ ハブ
３１１ｂ ブレード
３１２ ナセル
３１３ タワー
３１３ｃ 基礎部分
３１３ｄ 基礎連結部
３２０ ジャケット
３２１ レグ部
３２１ｃ 基礎部分
３３０ 減衰ダンパ（減衰機構）
３４１ 地盤
３４２ 地面
３４３ 空中
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
