特許 7474669 洋上風力発電設備への風車搭載方法

(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】

(24)【登録日】2024-04-17

(45)【発行日】2024-04-25

(54)【発明の名称】洋上風力発電設備への風車搭載方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/25 20160101AFI20240418BHJP

   B63B 35/00 20200101ALI20240418BHJP

   B63B 35/38 20060101ALI20240418BHJP

   B63B 43/06 20060101ALI20240418BHJP

   B63B 27/10 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

F03D13/25

B63B35/00 T

B63B35/38 A

B63B43/06 A

B63B27/10 A

B63B35/00 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020162913

(22)【出願日】2020-09-29

(65)【公開番号】P2022055468

(43)【公開日】2022-04-08

【審査請求日】2023-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104927

【弁理士】

【氏名又は名称】和泉 久志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 郁

(72)【発明者】

【氏名】田中 康二

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１１１０９２５１（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－２０３１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０８３０２１（ＷＯ，Ａ２）

【文献】独国特許出願公開第１０２００５０２５６４６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０１６３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／０９８２４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ １／００－８０／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

海上に設置する洋上風力発電設備の浮体と同じ浮体に、海上に設置する洋上風力発電設備のタワーと同じタワーを取り付け、前記タワーの頂部にクレーン設備を設けたクレーン搭載浮体を製作し、このクレーン搭載浮体によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載することを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法。

【請求項2】

海上に設置する洋上風力発電設備の浮体と同じ浮体に、海上に設置する洋上風力発電設備のタワーと同じタワーを取り付け、前記タワーの頂部にクレーン設備を設けたクレーン搭載浮体を海上に浮かばせて設置する第１手順と、
風車を積載した台船を前記クレーン搭載浮体に近接させたならば、クレーン設備のフックに前記風車を玉掛けする第２手順と、
前記クレーン搭載浮体のバラスト水を排水することにより前記風車を地切りしたならば、最上部まで風車を吊り上げる一方、台船を待避させる第３手順と、
タワーを一体的に備えた、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体を前記クレーン搭載浮体に接近させたならば、吊持している風車を、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーの頂部に連結する第４手順と、
これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体からクレーン搭載浮体に風車重量に相当するバラスト水を移動することにより、前記風車の重量をこれから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体側に受け替える第５手順とからなることを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法。

【請求項3】

前記第４手順において、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体の吃水は、風車搭載後の吃水としておく請求項２記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法。

【請求項4】

前記風車は、ナセルとこれに取り付ける３本のブレードとから構成されており、前記第２手順においては、ナセルとこれに取り付けた２本のブレードとからなる風車とし、これに玉掛けを行い、第５手順までの要領によってこれから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに取り付けた後、残り１本のブレードは前記第５手順後に、前記クレーン搭載浮体を用いてナセルに取付けを行う請求項２、３いずれかに記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法。

【請求項5】

タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、海上にて風車を搭載するための方法であって、
設置する所定数の洋上風力発電設備の台数に１を加えた台数分の洋上風力発電設備の浮体を製作する第１手順と、
洋上風力発電設備の浮体の内の何台かに、タワーの頂部にクレーン設備を設けてクレーン搭載浮体とし、海上に浮かばせる第２手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体によって、請求項２～４いずれかに記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法の第２手順から第５手順によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載する第３手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体の内の１又は複数のクレーン搭載浮体によって、残りのクレーン搭載浮体のクレーン設備を風車に載せ替えること又はその繰り返しによって、１台のクレーン搭載浮体を残すのみとする第４手順とからなることを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法。

【請求項6】

タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、海上にて風車を搭載するための方法であって、
設置する所定数の洋上風力発電設備と同じ台数分の洋上風力発電設備の浮体を製作する第１手順と、
洋上風力発電設備の浮体の内の何台かに、タワーの頂部にクレーン設備を設けてクレーン搭載浮体とし、海上に浮かばせる第２手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体によって、請求項２～４いずれかに記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法の第２手順から第５手順によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載する第３手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体の内の１又は複数のクレーン搭載浮体によって、残りのクレーン搭載浮体のクレーン設備を風車に載せ替えること又はその繰り返しによって、１台のクレーン搭載浮体を残すのみとする第４手順と、
１台のクレーン搭載浮体に対して、大型起重機船を用いてクレーン設備の撤去を行った後、風車を搭載する第５手順とからなることを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、比較的水深の深い海上に設置される洋上風力発電設備への風車搭載方法に関する。

【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、陸上設置方式と水上（主として海上）設置方式とがあるが、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やその施工方法、浮体構造が多く提案されている。

【0003】

例えば、下記特許文献１では、浮体と、係留索と、タワーと、タワーの頂部に設備されるナセル及び複数のブレードとからなる洋上風力発電設備であって、前記浮体は、コンクリート製のプレキャスト筒状体を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体をＰＣ鋼材により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部と、この下側コンクリート浮体構造部の上側に連設された上側鋼製浮体構造部とからなるスパー型の浮体構造とした洋上風力発電設備が提案されている。なお、スパー型とは、棒状の釣り浮きのように細長い円筒形状の浮体構造を言う。

【0004】

前記スパー型洋上風力発電設備を海上に設置する場合、波の穏やかな湾内で施工を行うのが望ましいが、浮体の吃水（水面下の部分）が概ね７０ｍ以上と深いのに対して、湾内の水深は一般的にこれよりも浅いため、湾内での施工は困難であった。このため、風車の設置に当たっては、下記特許文献２に示されるように、水深の深い湾外で大型起重機船を用いて行うようにしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５２７４３２９号公報

【文献】特開２０１２－２０１２１９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、洋上風力発電設備の施工に必要な大型起重機船は、現時点で日本には４隻しかなく、また自走できないため稼働のためにタグボートなどが３～４隻ほど必要であり、１日の使用料が１,０００万円以上必要になるなどコストが非常に高かった。仮に、数十基の洋上風力発電設備を施工するためには長期間の拘束が必要になり、この大型起重機船の使用料コストが膨大化するという問題があった。

【0007】

大型起重機船は固有周期が７秒程度であり沖合からのうねりに共振し易いという問題があり、そして浮体と大型起重機船とでは波に対する揺動特性が全く異なるため、揺れの周期が異なることで危険作業になることもあった。また、必然的に稼働率が悪くなるため大型起重機船の拘束期間が延びて費用が嵩むという問題もあった。

【0008】

一方、近年は風力発電機の大型化が進んでおり、１０ＭＷクラスの風車ではナセル高さが１００ｍを超え、国内の既存の大型起重機船では揚程が足らず届かないという問題が発生していた。この問題に対処するには、大型起重機船の新規建造が必要となるが、建造費は数百億円に及ぶため、その建造費用が掛かり過ぎて施工が困難になるといった問題があった。

【0009】

そこで、本発明の第１の課題は、洋上風力発電設備の海上設置に係り、大型起重機船を使用せずに、容易かつ安全に風車を洋上風力発電設備のタワーに搭載できるようにした洋上風力発電設備への風車搭載方法を提供することにある。

【0010】

また、第２の課題は、大型起重機船を使用せずに或いは大型起重機船の使用を最小限としながら、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、風車を搭載するための方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、海上に設置する洋上風力発電設備の浮体と同じ浮体に、海上に設置する洋上風力発電設備のタワーと同じタワーを取り付け、前記タワーの頂部にクレーン設備を設けたクレーン搭載浮体を製作し、このクレーン搭載浮体によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載することを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法が提供される。

【0012】

上記請求項１記載の発明では、海上に設置する洋上風力発電設備の浮体と同じ浮体に、海上に設置する洋上風力発電設備のタワーと同じタワーを取り付け、前記タワーの頂部にクレーン設備を設けたクレーン搭載浮体を大型起重機船の代わりに使用し、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載するものである。

【0013】

前記クレーン搭載浮体は、洋上風力発電設備の浮体及びタワーをそのまま用いる構造としているため、製作コストを大型起重機船に比べてかなり安価で済むようになるとともに、荷揚げの揚程も十分に確保することができ、大型の風力発電設備であっても施工が可能になる。また、前記クレーン搭載浮体は、洋上風況観測タワーとして利用可能であるとともに、メンテナンス（運用および保守点検）にも利用が可能である。

【0014】

また、前記クレーン搭載浮体と、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体とは同じ形状・構造であり、波に対する揺動特性が同じであるため、揺れも少なくなるため、容易かつ安全に風車を洋上風力発電設備のタワーに搭載できるようになるとともに、稼働率も当然に高くなる。

【0015】

請求項２に係る本発明として、海上に設置する洋上風力発電設備の浮体と同じ浮体に、海上に設置する洋上風力発電設備のタワーと同じタワーを取り付け、前記タワーの頂部にクレーン設備を設けたクレーン搭載浮体を海上に浮かばせて設置する第１手順と、
風車を積載した台船を前記クレーン搭載浮体に近接させたならば、クレーン設備のフックに前記風車を玉掛けする第２手順と、
前記クレーン搭載浮体のバラスト水を排水することにより前記風車を地切りしたならば、最上部まで風車を吊り上げる一方、台船を待避させる第３手順と、
タワーを一体的に備えた、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体を前記クレーン搭載浮体に接近させたならば、吊持している風車を、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーの頂部に連結する第４手順と、
これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体からクレーン搭載浮体に風車重量に相当するバラスト水を移動することにより、前記風車の重量をこれから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体側に受け替える第５手順とからなることを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法が提供される。

【0016】

上記請求項２記載の発明は、本発明の洋上風力発電設備への風車搭載方法を具体的な手順に従って規定したものである。具体的には、クレーン搭載浮体を海上に浮かばせ（第１手順）、風車を積載した台船を前記クレーン搭載浮体に近接させたならば、クレーン設備のフックに前記風車を玉掛けする（第２手順）。次に、前記クレーン搭載浮体のバラスト水を排水することにより前記風車を地切りしたならば、最上部まで風車を吊り上げる一方、台船を待避させる（第３手順）。

【0017】

次いで、タワーを一体的に備えた、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体を前記クレーン搭載浮体に接近させたならば、吊持している風車を、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーの頂部に連結し（第４手順）、その状態（風車重量は依然としてクレーン搭載浮体が支持）のまま、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体からクレーン搭載浮体に風車重量に相当するバラスト水を移動することにより、前記風車の重量をこれから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体側に受け替えるようにする（第５手順）。

【0018】

以上の手順に従って作業を行うことにより、大型起重機船を使用せずに、容易かつ安全に風車を洋上風力発電設備のタワーに搭載できるようになる。

【0019】

請求項３に係る本発明として、前記第４手順において、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体の吃水は、風車搭載後の吃水としておく請求項２記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法が提供される。

【0020】

上記請求項３記載の発明は、前記第４手順において、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体の吃水は、風車搭載後の吃水としておくものである。第５手順において、これから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体からクレーン搭載浮体に風車重量に相当するバラスト水を移動し、風車の重量をこれから海上に設置する洋上風力発電設備の浮体側に受け替えるためである。浮体の吃水は、風車搭載後の吃水としておくことにより、風車搭載前と風車搭載後とで浮体の吃水を同じにできるようになる。

【0021】

請求項４に係る本発明として、前記風車は、ナセルとこれに取り付ける３本のブレードとから構成されており、前記第２手順においては、ナセルとこれに取り付けた２本のブレードとからなる風車とし、これに玉掛けを行い、第５手順までの要領によってこれから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに取り付けた後、残り１本のブレードは前記第５手順後に、前記クレーン搭載浮体を用いてナセルに取付けを行う請求項２、３いずれかに記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法が提供される。

【0022】

上記請求項４記載の発明は、風車は後述のように、ナセル及び３本のブレードを一括として１回の作業でこれから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに取り付けることも可能であるが、台船に対する風車の積載状態を考慮して、風車をナセルとこれに取り付けた２本のブレードとからなる風車と、残りの１本のブレードとに分割し、最初に風車をナセルとこれに取り付けた２本のブレードとからなる風車を取り付けた後、次に残りの１本のブレードを取り付ける手順としたものである。

【0023】

請求項５に係る本発明として、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、海上にて風車を搭載するための方法であって、
設置する所定数の洋上風力発電設備の台数に１を加えた台数分の洋上風力発電設備の浮体を製作する第１手順と、
洋上風力発電設備の浮体の内の何台かに、タワーの頂部にクレーン設備を設けてクレーン搭載浮体とし、海上に浮かばせる第２手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体によって、請求項２～４いずれかに記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法の第２手順から第５手順によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載する第３手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体の内の１又は複数のクレーン搭載浮体によって、残りのクレーン搭載浮体のクレーン設備を風車に載せ替えること又はその繰り返しによって、１台のクレーン搭載浮体を残すのみとする第４手順とからなることを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法が提供される。

【0024】

上記請求項５記載の発明は、大型起重機船を使用せずに、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備、例えば数十基の洋上風力発電設備に対し、風車を搭載する効率的な方法を提供するものである。前述したように、前記クレーン搭載浮体は、洋上風況観測タワーとして利用可能であるとともに、メンテナンス（運用および保守点検）にも利用が可能である。

【0025】

請求項６に係る本発明として、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、海上にて風車を搭載するための方法であって、
設置する所定数の洋上風力発電設備と同じ台数分の洋上風力発電設備の浮体を製作する第１手順と、
洋上風力発電設備の浮体の内の何台かに、タワーの頂部にクレーン設備を設けてクレーン搭載浮体とし、海上に浮かばせる第２手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体によって、請求項２～４いずれかに記載の洋上風力発電設備への風車搭載方法の第２手順から第５手順によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備のタワーに対して風車を搭載する第３手順と、
前記何台かのクレーン搭載浮体の内の１又は複数のクレーン搭載浮体によって、残りのクレーン搭載浮体のクレーン設備を風車に載せ替えること又はその繰り返しによって、１台のクレーン搭載浮体を残すのみとする第４手順と、
１台のクレーン搭載浮体に対して、大型起重機船を用いてクレーン設備の撤去を行った後、風車を搭載する第５手順とからなることを特徴とする洋上風力発電設備への風車搭載方法が提供される。

【0026】

上記請求項６記載の発明は、大型起重機船を１回だけの使用としながら、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備、例えば数十基の洋上風力発電設備に対し、風車を搭載する効率的な方法を提供するものである。

【発明の効果】

【0027】

以上詳説のとおり本発明（請求項１～４）によれば、洋上風力発電設備の海上設置に係り、大型起重機船を使用せずに、容易かつ安全に風車を洋上風力発電設備のタワーに搭載できるようになる。

【0028】

また、本発明（請求項５、６）によれば、大型起重機船を使用せずに或いは大型起重機船の使用を最小限としながら、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、風車を搭載できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】スパー型の浮体式洋上風力発電設備１の全体側面図である。

【図2】浮体４の縦断面図である。

【図3】プレキャスト筒状体１５を示す、(A)は縦断面図、(B)は平面図(B-B線矢視図)、(C)は底面図(C-C線矢視図)である。

【図4】プレキャスト筒状体１５同士の緊結要領図(A)(B)である。

【図5】下側コンクリート製浮体構造部４Ａと上側鋼製浮体構造部４Ｂとの境界部を示す縦断面図である。

【図6】本発明に係るクレーン搭載浮体２を示す全体側面図である。

【図7】クレーン設備３を示す、(A)は側面図、(B)は平面図である。

【図8】洋上風力発電設備１への風車搭載方法手順（その１）である。

【図9】洋上風力発電設備１への風車搭載方法手順（その２）である。

【図10】洋上風力発電設備１への風車搭載方法手順（その３）である。

【図11】洋上風力発電設備１への風車搭載方法手順（その４）である。

【図12】洋上風力発電設備１への風車搭載方法手順（その５）である。

【図13】風車一括施工の場合の台船積載要領図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

【0031】

〔スパー型浮体式洋上風力発電設備１〕
本発明の係る「洋上風力発電設備への風車搭載方法」を説明する前に、スパー型浮体式の洋上風力発電設備１の構造例について、図１～図５に基づいて詳述する。

【0032】

前記洋上風力発電設備１は、図１に示されるように、筒状形状の浮体４と、係留索５と、タワー６と、タワー６の頂部に設備されるナセル８及び複数のブレード９，９…からなる風車７とから構成されるものである。

【0033】

前記浮体４は、図２に示されるように、コンクリート製のプレキャスト筒状体１５、１５…を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体１５、１５…をＰＣ鋼材１９により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部４Ａと、この下側コンクリート浮体構造部４Ａの上側に連設された上側鋼製浮体構造部４Ｂとからなる。

【0034】

前記浮体４の中空部内には、水、砂利、細骨材又は粗骨材、金属粒などのバラスト材が投入又は排出可能とされ、浮力（喫水）が調整可能とされる。バラスト材の投入／排出は、本出願人が先に、特開２０１２－２０１２１７号公報において提案した流体輸送方法を採用することによって可能である。

【0035】

前記下側コンクリート浮体構造部４Ａを構成している前記プレキャスト筒状体１５は、図３に示されるように、軸方向に同一断面とされる円形筒状のプレキャスト部材であり、それぞれが同一の型枠を用いて製作されるか、遠心成形により製造された中空プレキャスト部材が用いられる。

【0036】

壁面内には鉄筋２０の他、周方向に適宜の間隔でＰＣ鋼棒１９を挿通するためのシース２１、２１…が埋設されている。このシース２１、２１…の下端部にはＰＣ鋼棒１９同士を連結するためのカップラーを挿入可能とするためにシース拡径部２１ａが形成されているとともに、上部には定着用アンカープレートを嵌設するための箱抜き部２２が形成されている。また、上面には吊り金具２３が複数設けられている。

【0037】

プレキャスト筒状体１５同士の緊結は、図４(A)に示されるように、下段側プレキャスト筒状体１５から上方に延長されたＰＣ鋼棒１９、１９…をシース２１、２１…に挿通させながらプレキャスト筒状体１５，１５を積み重ねたならば、アンカープレート２４を箱抜き部２２に嵌設し、ナット部材２５によりＰＣ鋼棒１９に張力を導入し一体化を図る。また、グラウト注入孔２７からグラウト材をシース２１内に注入する（図４(B)参照）。なお、前記アンカープレート２４に形成された孔２４ａはグラウト注入確認孔であり、該確認孔からグラウト材が吐出されたことをもってグラウト材の充填を終了する。

【0038】

次に、図４(B)に示されるように、ＰＣ鋼棒１９の突出部に対してカップラー２６を螺合し、上段側のＰＣ鋼棒１９、１９…を連結したならば、上段となるプレキャスト筒状体１５のシース２１、２１…に前記ＰＣ鋼棒１９、１９…を挿通させながら積み重ね、前記要領によりＰＣ鋼棒１９の定着を図る手順を順次繰り返すことにより高さ方向に積み上げられる。この際、下段側プレキャスト筒状体１５と上段側プレキャスト筒状体１５との接合面には止水性確保及び合わせ面の接合のためにエポキシ樹脂系などの接着剤２８やシール材が塗布される。

【0039】

前記上側鋼製浮体構造部４Ｂは、図２に示されるように、相対的に下段側に位置する鋼製筒状体１７と、相対的に上段側に位置する鋼製筒状体１８とで構成されている。下段側の鋼製筒状体１７は、下側部分がプレキャスト筒状体１５と同一の外径寸法とされ、プレキャスト筒状体１５に対して連結されている。前記鋼製筒状体１７の上側部分は漸次直径を窄めた截頭円錐台形状を成している。

【0040】

上段側の鋼製筒状体１８は、前記下段側の鋼製筒状体１７の上部外径に連続する外径寸法とされる筒状体とされ、下段側の鋼製筒状体１７に対してボルト又は溶接等（図示例はボルト締結）によって連結される。

【0041】

一方、前記タワー６は、鋼材、コンクリート又はＰＲＣ（プレストレスト鉄筋コンクリート）から構成されるものが使用されるが、好ましいのは総重量が小さくなるように鋼材によって製作されたものを用いるのが望ましい。タワー６の外径と前記上段側鋼製筒状体１８の外径とはほぼ一致しており、外形状は段差等が無く上下方向に連続している。図示例では、上段側鋼製筒状体１８の上部に梯子１３が設けられ、タワー６と上段側鋼製筒状体１８とのほぼ境界部に周方向に歩廊足場１４が設けられている。

【0042】

前記係留索５の浮体４への係留点Ｋは、図１に示されるように、海面下であってかつ浮体４の重心Ｇよりも高い位置に設定してある。従って、船舶が係留索５に接触するのを防止できるようになる。また、浮体４の倒れ過ぎを抑えるように係留点に浮体４の重心Ｇを中心とする抵抗モーメントを発生させるため、タワー６の傾動姿勢状態を適性に保持し得るようになる。

【0043】

一方、前記ナセル８は、風車７の回転を電気に変換する発電機やブレード９の角度を自動的に変えることができる制御器などが搭載された装置である。

【0044】

〔洋上風力発電設備への風車搭載方法〕
本発明に係る洋上風力発電設備への風車搭載方法について説明を行う。

【0045】

本発明に係る風車搭載方法は、図６に示されるように、海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４と同じ浮体４に、前記タワー６を取り付けるとともに、タワー６の頂部にクレーン設備３を設けたクレーン搭載浮体２によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備１のタワー６に対して風車７を搭載するものである。

【0046】

つまり、洋上風力発電設備１の浮体４にタワー６を取り付けたものを基体とし、これにクレーン設備３を取り付けることによりクレーン搭載浮体２とし、これを大型起重機船の代替として用いるようにしたものである。前記クレーン設備３は、詳細には図７に示されるように、タワー６の頂部に接続されたポスト３０と、このポスト３０の頂部に水平方向に沿って配向され連結されたジブ３１と、ジブ３１の先端から吊り降ろされた巻上げ設備３２と、ウインチと（図示せず）、前記ジブ３１において、ポスト３０を跨いで巻き上げ設備３２の配設側とは反対側に、荷吊り時にクレーン搭載浮体２の傾きを減少ないし無くすために設けた水タンク（ウエイト）３３とからなる。

【0047】

前記巻上げ設備３２は、上部に位置するトップシーブ３４と、上下動するフック３６と、これらに巻回されたワイヤーロープ３５とから構成されている。前記水タンク３３は、タンクへの注水装置及びタンクからの排水装置を備え、吊り重量に応じて水タンク内の水量を調整可能となっている。

【0048】

前記クレーン搭載浮体２によれば、洋上風力発電設備１の浮体４及びタワー６と同じものをそのまま用いる構造としているため、製作コストを大型起重機船に比べてかなり安価で済むようになる。また、洋上風力発電設備１の規模に拘わらず、荷揚げの揚程も十分に確保することができる。さらに、前記クレーン搭載浮体２と、これから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４とは同じ構造であり、波に対する揺動特性が同じであるため、相対的な揺れも少なくなるため、容易かつ安全に風車を洋上風力発電設備１のタワー６に搭載できるようになる。揺動特性が同じであるため、同じ周期で揺れるため、波浪に対する制限が緩和されるようになるとともに、スパー型浮体の固有周期は２０秒を超える一方、波浪周期は５秒程度であるため、両者共に波浪の影響を受けづらくなるため、稼働率も高くなり工期の短縮に資することが可能になる。

【0049】

＜洋上風力発電設備への風車搭載方法(その１)＞
次に、本発明に係る洋上風力発電設備への風車搭載方法について、具体的手順に従いながら詳述する。

【0050】

（第１手順）
先ず、図６に示されるように、海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４と同じ浮体４に、タワー６を取り付けるとともに、タワー６の頂部にクレーン設備３を設けたクレーン搭載浮体２を海上に浮かばせて設置する。

【0051】

（第２手順）
図８に示されるように、風車７’を積載した台船３７を前記クレーン搭載浮体２に近接させたならば、クレーン設備３のフック３６に前記風車７’を玉掛けする。

【0052】

ここで、前記風車７’は、台船３７に対する風車７の積載状態を考慮して、風車７をナセル８とこれに取り付けた２本のブレード９、９とからなる風車としている。つまり、本来、風車７は、ナセル８とこれに取り付ける３本のブレード９、９…とから構成されているが、台船３７への積載状態を考慮して、第２手順においては、ナセル８とこれに取り付けた２本のブレード９、９とからなる風車７’とし、これを洋上風力発電設備１のタワー６に取付けた後、後工程で残りの１本のブレード９を取り付ける手順としている。

【0053】

（第３手順）
同図８に示されるように、前記クレーン搭載浮体２のバラスト水を排水することにより前記風車７’を地切りしたならば、図９に示されるように、最上部まで風車７’を吊り上げる一方、台船３７は待避させるようにする。

【0054】

ここで、バラスト水の排水によって風車７’の地切りを行うようにしたのは、仮にクレーンの巻上げによって風車を持ち上げようとしても、クレーン搭載浮体２が風車重量によって沈み、台船３７側は風車の重量分だけ軽くなるため上昇することになるため、風車７’をクレーンの巻上げによっては持ち上げることが困難になるためである。単純に、バラスト水の排水のみによって、クレーン搭載浮体２が上昇する力を利用して地切りを行うことにより、ゆっくりと確実かつ安全に地切りを行うことが可能になる。前記バラスト水の排水に当たっては、図４に点線で示したように、排水先を台船３７にすると、より早く地切りが可能になるとともに、吃水が変わらないのでより安全に作業が行えるようになる。また、前記水タンク（ウエイト）３３に注水を行うことによりクレーン搭載浮体２の傾きも抑えられるようになる。

【0055】

（第４手順）
図１０に示されるように、タワー６を一体的に備えた、これから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４を前記クレーン搭載浮体２に接近させたならば、吊持している風車７’を、これから海上に設置する洋上風力発電設備１のタワー６の頂部に連結する。本第４手順において、これから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４の吃水は、後述する第５手順において、風車荷重の受け替えのために、バラスト水を注水し風車搭載後の吃水としておくことが望ましい。

【0056】

なお、この際、風車７’を洋上風力発電設備１’のタワー６の頂部に連結するが、風車荷重は洋上風力発電設備１’側には預けずに保持するようにする。

【0057】

（第５手順）
図１１に示されるように、これから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４からクレーン搭載浮体２に風車重量に相当するバラスト水を移動することにより、前記風車７’の重量をこれから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４側に受け替えるようにする。これから海上に設置する洋上風力発電設備１はバラスト水の減量によって上昇し、風車７’の荷重を支持するようになる一方、クレーン搭載浮体２はバラスト水の注水により下降し、風車７’の重量を洋上風力発電設備１側に預けるようになる。なお、バラスト水の移送量は、風車７’の重量分とする。

【0058】

（第６手順）
最後に、図１２に示されるように、残り１本のブレード９を前記クレーン搭載浮体２を用いてナセル８に取付けを行うようにする。前記ブレード９については、軽量であるためクレーン設備３による荷吊りで作業が可能であるが、この際も、これから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４からクレーン搭載浮体２にブレード９の重量に相当するバラスト水を移動することにより、前記ブレード９の重量をこれから海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４側に受け替えるようにすることも可能である。

【0059】

＜洋上風力発電設備への風車搭載方法(その２)＞
次に、前述した本発明に係る洋上風力発電設備への風車搭載方法を用いて、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、海上にて風車を搭載するための方法について詳述する。ここで、所定数とは、少なくとも３基以上、好ましくは６基以上、より好ましくは数十基以上の洋上風力発電設備への風車搭載を想定するものである。

【0060】

（第１手順）
設置する所定数の洋上風力発電設備の台数に１を加えた台数分の洋上風力発電設備１の浮体４を製作する。第１手順は、製作する洋上風力発電設備１の浮体数を規定する。具体的には、設置する所定数の洋上風力発電設備１の台数よりも１台分多い数とする。例えば、１００基の洋上風力発電設備１を設置するとした場合は、１０１基の洋上風力発発電設備１の浮体４を製作する。なお、タワー６についても同数だけ製作し、浮体４に取り付ける。

【0061】

（第２手順）
洋上風力発電設備１の浮体４の内の何台かに、タワー６の頂部にクレーン設備３を設けてクレーン搭載浮体２とし、海上に浮かばせる。つまり、製作した洋上風力発電設備１の浮体４の内の何基かをクレーン搭載浮体２として用いることとする。例えば、製作した１０１基の洋上風力発発電設備１の内の６基について、クレーン設備３を乗せてクレーン搭載浮体２に改変する。

【0062】

（第３手順）
前記何台かのクレーン搭載浮体２によって、前述した本発明に係る風車搭載手順の第２手順から第５手順によって、これから海上に設置する洋上風力発電設備１のタワー６に対して風車を搭載する。例えば、６基のクレーン搭載浮体２を用いて、９５基の洋上風力発電設備１のタワー６に対して、風車５の搭載作業を行うようにする。９５基の洋上風力発電設備１を６基のクレーン搭載浮体２で分担作業するとして、１基のクレーン搭載浮体２の担当数は９５／６＝１５．８基となる。１基当たり１日掛かるとすると、１６日で９５基の洋上風力発電設備１への風車搭載が可能になる計算となる。

【0063】

（第４手順）
前記何台かのクレーン搭載浮体２の内の１又は複数のクレーン搭載浮体２によって、残りのクレーン搭載浮体２のクレーン設備３を風車７に載せ替えること又はその繰り返しによって、１台のクレーン搭載浮体を残すのみとする。つまり、クレーン搭載浮体２に改変した洋上風力発電設備１同士で、クレーン設備３を風車７に載せ替える作業を行う。例えば、１基のクレーン搭載浮体２によって５基の洋上風力発電設備１の風車載せ替えを順に行ったり、３基のクレーン搭載浮体２によって３基の洋上風力発電設備１の風車載せ替えを行う。後者の場合は、更にそれを繰り返すことにより、具体的には３基の内の１基を使って２基の洋上風力発電設備１の風車載せ替えを行う。この手順によって、最後に１基のクレーン搭載浮体４を残すのみとする。１基当たり１日掛かるとすると、５日ないし３日でクレーン搭載浮体２に改変した洋上風力発電設備１の風車載せ替えが可能になる計算となる。

【0064】

上記手順により１００基の洋上風量発電設備１へ風車搭載が可能になる。その必要日数は、２１日ないし１９日で風車搭載作業を完了させることが可能になる。
仮に、従来のように、大型起重機船でこの作業を行った場合は、基数分の日数が掛かることを考えると、大幅な作業効率が可能になる。なお、残った１基のクレーン搭載浮体２については、洋上風況観測タワーとして利用可能であるとともに、メンテナンス（運用および保守点検）にも利用が可能である。また、洋上風力発電設備１の故障に備えて別途保管するようにしてもよい。

【0065】

＜洋上風力発電設備への風車搭載方法(その３)＞
本方法も、前述した本発明に係る洋上風力発電設備への風車搭載方法を用いて、タワーを一体的に備えた所定数の洋上風力発電設備に対して、海上にて風車を搭載するための方法について詳述するものであるが、上記洋上風力発電設備への風車搭載方法(その２)では、設置台数＋１の浮体数を製作したが、本方法では設置台数と同じ浮体数を製作する点で上記洋上風力発電設備への風車搭載方法(その２)とは異なっている。

【0066】

（第１手順）
設置する所定数の洋上風力発電設備１と同じ台数分の洋上風力発電設備１の浮体４を製作する。なお、タワー６についても同数だけ製作し、浮体４に取り付ける。

【0067】

（第２手順～第４手順）
上記洋上風力発電設備への風車搭載方法(その２)と同様である。

【0068】

（第５手順）
残った１台のクレーン搭載浮体２に対して、大型起重機船を用いてクレーン設備３の撤去を行った後、風車７を搭載する。本方法は１台の余分な浮体４を製作する無駄を無くした方法である。１０ＭＷクラス未満の場合で大型起重機船での作業が可能な場合は、最後の１台のクレーン搭載浮体２の風車載せ替えを大型起重機船で行うようにすれば、１台の余分な浮体を製作することなく、所定数の洋上風力発電設備１に対して、海上にて風車７を搭載することが可能になる。

【0069】

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、浮体構造として、本出願人が既に実施した、コンクリート製のプレキャスト筒状体１５、１５…を高さ方向に複数段積み上げ、各プレキャスト筒状体１５、１５…をＰＣ鋼材１９により緊結し一体化を図った下側コンクリート製浮体構造部４Ａと、この下側コンクリート浮体構造部４Ａの上側に連設された上側鋼製浮体構造部４Ｂとからなる構造のものを示したが、全体がコンクリート製浮体構造の浮体であっても良いし、全体が鋼製浮体構造の浮体であってもよい。

【0070】

(2)上記形態例では、最初にナセルとこれに取り付けた２本のブレードとからなる分割した風車７’を洋上風力発電設備１に搭載した後、残り１本のブレード９は前記第５手順後に、前記クレーン搭載浮体２を用いてナセル８に取付けを行うようにしたが、図１３に示されるように、台船３７に架台３８を設け、３本のブレード９、９…を一体的に備えた状態の風車７とし、これを一括として１回の作業で洋上風力発電設備１に搭載するようにしてもよい。

【0071】

(3)上記形態例では、風車のブレード数は、最も一般的な３枚の場合について述べたが、ブレード数が２枚の風車、ブレード数が４枚以上の風車についても、本発明は同様に適用が可能である。

【0072】

(4)本発明では、海上に設置する洋上風力発電設備１の浮体４と同じ浮体４に、タワー６を取り付けるとともに、タワー６の頂部にクレーン設備３を設けてクレーン搭載浮体２とするものであるが、この場合、洋上風力発電設備１の浮体４と同じ浮体４の定義は完全に同一であることが望ましいが、完全同一だけを意味しない。基本的に同構造で同規模であれば微細な構造部分は異なっていても同一の範疇に属するものとする。

【0073】

(5)本発明は、基本的にスパー型浮体構造の洋上風力発電設備への風車搭載方法として好適に適用されるが、セミサブ型浮体構造などの洋上風力発電設備に対しても同様に適用が可能である。

【符号の説明】

【0074】

１…スパー型浮体式洋上風力発電設備、２…クレーン搭載浮体、３…クレーン設備、４…浮体、４Ａ…下側コンクリート製浮体構造部、４Ｂ…上側鋼製浮体構造部、５…係留索、６…タワー、７・(７')…風車、８…ナセル、９…ブレード、１５…プレキャスト筒状体、１７・１８…鋼製筒状体、１９…ＰＣ鋼棒、３７…台船

【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】