特許 7615133 浮体式金属プラットフォーム

(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】2025-01-07

(45)【発行日】2025-01-16

(54)【発明の名称】浮体式金属プラットフォーム

(51)【国際特許分類】

   B63B 35/00 20200101AFI20250108BHJP

   B63B 75/00 20200101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

B63B35/00 T

B63B75/00

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022518683

(86)(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-28

(86)【国際出願番号】 EP2020076517

(87)【国際公開番号】W WO2021058531

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2023-09-01

(31)【優先権主張番号】20191156

(32)【優先日】2019-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NO

(31)【優先権主張番号】20191179

(32)【優先日】2019-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NO

(31)【優先権主張番号】20200815

(32)【優先日】2020-07-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NO

(73)【特許権者】

【識別番号】522112951

【氏名又は名称】クローヴァス アクティーゼルスカブ

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】ソーンユ，アイヴィン

【審査官】志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１０４４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０５２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８０８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０９６６８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１４１８５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｂ ３５／００

Ｂ６３Ｂ ７５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力タービンを支持するための浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）であって、前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）は、
３つの細長要素（１１０）を含み、前記細長要素（１１０）の各々は、
第１の細長部材（１１１）と、
前記第１の細長部材（１１１）に平行な第２の細長部材（１１２）と、
前記第１の細長部材（１１１）と前記第２の細長部材（１１２）とに接続された少なくとも第１の浮力要素（１１４ａ）と、を含み、
前記細長要素（１１０）の各々は、第１の端（１１０’）と、反対側の第２の端（１１０’’）とを有し、
前記細長要素（１１０）の各々の前記第１の端（１１０’）又は前記第２の端（１１０’’）の一方は、他の前記細長要素（１１０）のうちの少なくとも１つの前記第１の端（１１０’）又は前記第２の端（１１０’’）の一方に接続され、
前記第１の細長部材（１１１）は、第１の端部（１１１’）と、反対側の第２の端部（１１１’’）と、それらの間の中間部（１１１’’’）と、を含み、
前記第２の細長部材（１１２）は、第１の端部（１１２’）と、反対側の第２の端部（１１２’’）と、それらの間の中間部（１１２’’’）と、を含み、
前記第１の浮力要素（１１４ａ）の少なくとも１つは、円筒形状を有しており、
前記第１の浮力要素（１１４ａ）は、前記第１及び前記第２の細長部材（１１１、１１２）の前記中間部（１１１’’’、１１２’’’）に接続されており、
前記細長要素（１１０）の各々の前記第１及び前記第２の細長部材（１１１、１１２）の少なくとも１つは強化プレートであり、
前記細長要素（１１０）の各々は、更に、平行な前記第１及び第２の細長部材（１１１、１１２）の強化のための強化手段（１１５）を含んでいる、浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項2】

前記第１の浮力要素（１１４ａ）は、第１の端面と、反対側の第２の端面とを含み、
前記第１の細長部材（１１１）は、前記第１の浮力要素（１１４ａ）の前記第１の端面に接続され、
前記第２の細長部材（１１２）は、前記第１の浮力要素（１１４ａ）の前記第２の端面に接続されている、請求項１に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項3】

前記細長要素（１１０）は、同一平面内に配置されている、請求項１又は２に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００)。

【請求項4】

前記細長要素（１１０）の各々は複数の前記第１の浮力要素（１１４ａ）を含み、
前記第１の浮力要素（１１４ａ）の１つは、前記第１及び前記第２の細長部材（１１１、１１２）の前記第１の端部（１１１’、１１２’）に接続され、及び／又は
前記第１の浮力要素（１１４ａ）の１つは、前記第１及び前記第２の細長部材（１１１、１１２）の前記第２の端部（１１１’’、１１２’’）に接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項5】

複数の前記第１の浮力要素（１１４ａ）は前記第１及び前記第２の細長部材（１１１，１１２）の前記中間部（１１１’’’、１１２’’’）に接続されている、請求項４に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項6】

２つの接続された前記細長要素（１１０）は、１つの共通の前記第１の浮力要素（１１４ａ）を備えている、請求項４又は５に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項7】

風力タービンを支持するための浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）であって、前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）は、
３つの細長要素（１１０）を含み、前記細長要素（１１０）の各々は、
第１の細長部材（１１１）と、
前記第１の細長部材（１１１）に平行な第２の細長部材（１１２）と、
前記第１の細長部材（１１１）と前記第２の細長部材（１１２）とに接続された少なくとも第１の浮力要素（１１４ａ）と、を含み、
前記細長要素（１１０）の各々は、第１の端（１１０’）と、反対側の第２の端（１１０’’）とを有し、
前記細長要素（１１０）の各々の前記第１の端（１１０’）又は前記第２の端（１１０’’）の一方は、他の前記細長要素（１１０）のうちの少なくとも１つの前記第１の端（１１０’）又は前記第２の端（１１０’’）の一方に接続され、
前記細長要素（１１０）の各々は、
前記第１及び前記第２の細長部材（１１１、１１２）に平行な第３の細長部材（１１３）と、
前記第２の細長部材（１１２）及び前記第３の細長部材（１１３）に接続された第２の浮力要素（１１４ｂ）と、をさらに含む、浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項8】

前記第１の浮力要素（１１４ａ）及び前記第２の浮力要素（１１４ｂ）は、前記第２の細長部材（１１２）の両側に接続され、互いに整列して配置されている、請求項７に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項9】

前記第１の浮力要素（１１４ａ）及び前記第２の浮力要素（１１４ｂ）は、前記第２の細長部材（１１２）の両側に接続され、互いにずれて配置されている、請求項７に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項10】

前記第１の浮力要素（１１４ａ）の少なくとも１つは、
外側ライナー（１１７）と、
前記外側ライナー（１１７）と同心であり、前記外側ライナー（１１７）よりも小さい直径を有する内側ライナー（１１８）と、
前記外側ライナー（１１７）と前記内側ライナー（１１８）との間の環状部（１１９）と、を含み、
前記環状部（１１９）には、コンクリートが充填される、請求項１又は７に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項11】

前記第１及び前記第２の浮力要素（１１４ａ、１１４ｂ）のうち、少なくとも１つは、前記第１の細長部材（１１１）、前記第２の細長部材（１１２）及び／又は前記第３の細長部材（１１３）のうちの少なくとも２つと平面的な界面を有する、請求項７～９のいずれか１項に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項12】

前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）は、
中心ハブ（１２０）を備え、
前記細長要素（１１０）は、前記中心ハブ（１２０）に接続され、規則的な角度間隔（α）をもって配置されている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）。

【請求項13】

浮体式風力タービン（１０００）であって、前記浮体式風力タービン（１０００）は、
請求項１～１２のいずれか１項に記載の前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）と、
前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）に接続されたタワー（２００）と、
前記タワー（２００）に接続された水平軸風力タービン（３００）と、を備える、浮体式風力タービン（１０００）。

【請求項14】

前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）は、中心軸（Ａ）を有する中心ハブ（１２０）を含み、前記タワー（２００）は、前記中心軸（Ａ）に沿って延在する、請求項１３に記載の浮体式風力タービン（１０００）。

【請求項15】

前記浮体式風力タービン（１０００）は、前記細長要素（１１０）に接続された第１の端と、前記タワー（２００）に接続された第２の端とを有するステーケーブル（５００）を、さらに含む、請求項１３又は１４に記載の浮体式風力タービン（１０００）。

【請求項16】

前記浮体式風力タービン（１０００）は、
前記浮体式風力タービン金属プラットフォーム（１００）に接続され、前記タワー（２００）の反対方向に延在し、前記タワー（２００）と同心に配置された中央コラム（４００）をさらに含む、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の浮体式風力タービン（１０００）。

【請求項17】

前記浮体式風力タービン（１０００）は、
前記細長要素（１１０）に接続された第１の端と、前記中央コラム（４００）に接続された第２の端とを有するステーケーブル（５００）をさらに含む、請求項１６に記載の浮体式風力タービン（１０００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浮体式金属プラットフォーム（フローティングメタルプラットフォーム）、特に、浮体式風力タービン金属プラットフォームに関する。

【背景技術】

【0002】

様々な海洋プロジェクトに採用される浮体式洋上プラットフォームの設計を検討する際に、運動特性の観点から、重量及び形状を考慮した構造効率は、最も成功したユニットの設計ドライバとして明らかに傑出している。この設計プラクティスは、浮体式洋上ウインドファーム（風力発電基地）などのマルチユニット用途に移転されてきたが、一方で、このプラクティスは異なる経済状況における単一又は少数のユニットのプロジェクトに対して出現したものである。現在、経済的マージンははるかに低くなり、ユニットの数は大きく増加した。最初の設計原理は再考されるべきであり、浮体式洋上プラットフォームのための先行技術の構造設計ドライバは、今日の供給市場における例えば洋上風力プラットフォームのための支配的性能指標であるべきではないことがわかった。その代わりに、設計は、サプライチェーンの利用可能性、製造及び設置の物流管理、並びに工学的単純さなどの要件に従うべきである。従って、重量や運動特性を犠牲にしても設計の精巧さよりも単純化が優先されるべきである。非線形の励起及び応答をともなう複雑な構造は、構造性能に関する不確実性をともない、これは、投資家の観点からは、考慮すべき経験上の不測事態に対する、軽減しなければならない数値化不能なリスクにつながる。運動特性についての最先端の知識を利用することにより、設計者は、構造を単純化して運動特性をできる限り線形化しなければならない。このことは、構造性能推定値の精度を、信頼性に基づく性能推定値が実用的に利用可能となるレベルに増加させる。このような推定値は、投資家のリスク理解を大幅に改善し、投資決定を定性的不測事態推定から定量的不測事態推定へシフトすることを可能にする。

【0003】

現代の設計上の物流原理を含む現存する最先端の大量生産技術を重視することは、サプライチェーン成熟期間を減少させ、自動化を促し、これにより製造コストを大幅に低減させるであろうことが判明している。このことは、幾何学的形状及び複雑さにおける設計者の選択を制限する。幾何学的形状及び複雑さは自動化しやすさ及び組立と保管における物流管理に対して慎重に比較検討されねばならない。

【0004】

先行技術の半潜水式風力タービンプラットフォームは、コンクリート要素又はトラスワークのいずれかによって中心に接合された構造外周に位置するコンクリート又は強化シェルの浮体に依存している。このような強化コンクリート、管状部材からのトラスワーク及び強化シェルは、労働集約的であり、自動化大量生産によって製造することが困難である。

【0005】

本発明の設計理念は、洋上風力のための浮体支持構造のための設計ドライバを再定義する。先行技術は、洋上の石油及びガス産業の草創期に想到した一般的な方法に依存している。これらの方法は洗練されており、重量及び運動に関して高度な構造的最適化を可能にするが、浮体式洋上風力における基本的な課題に対処するものではない。フィールド開発プロジェクトが過度の利益マージンを有する１基から数基のユニットを含むところの石油及びガスとは異なり、支持構造のための再生可能エネルギー市場は低マージンであるが、プロジェクトごとのユニットの数は多い。この認識は、今や重量と運動の最適化から、低コスト化を達成するために多数を利用することに焦点をシフトすべきであるという、設計ドライバの再構築を決定づける。このことが過去成功裡に達成されている設計及び製造プロセスは、自動化連続製造の範囲内であり、このような連続製造プロセスの効率は、製造されるユニットの連続製造し易さによって支配される。しかし、連続製造し易さは十分ではない。経験は、洋上風力におけるユニットの連続製造についての、全部ではなくても相当数の取り組みが、付随する物流能力を有する完全に機能的な大型ユニット製造ラインを得るための多額の初期費用で挫折したことを示している。なぜ投資家（製造者や開発者を含む）が、洋上風力におけるそのような投資に乗り気でないのかを分析するならば、共通点は初期費用を埋め合わせるための健全な市場の欠如である。

【0006】

以下の２つの前提が、浮体式洋上風力産業にとって基本的であることがわかっている。

【0007】

－成功する浮体式洋上風力市場は、目的に合致する自動化連続製造設備の利用可能性に依存する。

【0008】

－洋上風力のための自動化連続製造設備の存在は、成熟した予見可能な市場に依存する。

【0009】

しかし、これら２つの前提は互いに排他的であり、実際には、それらの相互依存性に起因して、明確に矛盾している。それでも、既存の連続製造能力と商業的に実行可能な浮体式洋上風力技術との間に架橋技術を慎重に策定することにより、これら前提の相互依存性を弱めることができる。

【0010】

十分に成熟していると識別された既存の連続製造能力は、モノパイル技術である。これは、固定構造の洋上風力において抜きんでて最も成功した基礎概念である。モノパイルの供給者は、１０年以上にわたりその技能に磨きをかけ、優れた処理能力並びに真の連続製造理念を有している。

【0011】

しかし、モノパイル技術のマーケットは、モノパイルではもはや実現不可能であるようなより深い水深に位置する新しい現場のために下落している。モノパイル製造者は、浮体式風力に移行するための実現手段を必要としている。

【0012】

これらのニーズと前提との交点である、架橋技術は、本発明の設計理念からあらわれる概念である。本発明は、連続製造し易さの要求を満足させ、モノパイル製造業者における製造ラインに最小限の変更を加えて製造することができる。このことは、最大のハードルである、巨大な初期投資が回避されることを意味する。

【0013】

モノパイル製造業者の連続製造要件内に適合するために、本発明では、コラム(柱状構造)は実質的に鋼鉄製でなければならない。本発明のコラム壁は、鋼鉄の表面及びコンクリートコアを有するサンドイッチ部材であってもよいが、それらは典型的なコンクリート構造の浮体に見られるように鉄筋コンクリートではない。このような複合材料に適合する自動化大規模プロセスは存在しない。

【0014】

いくつかの先行技術のプラットフォームが下記文献に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】英国特許出願公開第２３６５３８５号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１２／１０３２４４号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１９７９２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明の目的は、先行技術の風力プラットフォームよりも量産により適した浮体式金属プラットフォームを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明は、独立請求項に記載されているように、浮体式金属プラットフォーム、風力タービン、及び浮体式金属プラットフォームを組み立てる方法に関する。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

【0018】

先行技術のバリエーションは、その構造においてコンクリートを広く使用しているが、最近では、コンクリートからの環境影響が注目され、将来はあまり魅力的な材料にはならないとみなされている。本発明の基本材料は鋼鉄であり、コンクリートは任意である。

【0019】

洋上設備を支持するための浮体式金属プラットフォームを説明する。前記プラットフォームは、少なくとも３つの細長要素を含み、前記細長要素の各々は、第1の細長部材と、前記第１の細長部材に平行な第２の細長部材と、前記第１の細長部材及び前記第２の細長部材とに接続された少なくとも第１の浮力要素とを含む。前記細長要素の各々は、第１の端と、反対側の第２の端とを有する。前記細長要素の各々の前記第１の端又は前記第２の端の一方は、他の前記細長要素のうちの少なくとも１つの前記第１の端又は前記第２の端の一方に接続されている、浮体式金属プラットフォームが説明される。

【0020】

「接続される」とは、直接的又は間接的に、例えば中間部を介して、接続されると解釈されるべきである。

【0021】

大量生産に適した浮体式金属プラットフォーム、特に、容易に利用可能な製造設備による大量生産に適した浮体式金属プラットフォームが実現される。

【0022】

浮体式金属プラットフォームは、コンクリートを使用することなく構築することができる。

【0023】

浮体式金属プラットフォームは、金属によって完全に構築することができる。好ましい金属の例としては、鋼鉄及びアルミニウムが挙げられる。

【0024】

前記第１及び前記第２の細長要素は、垂直に整列されても、水平に整列されてもよく、その中間の何らかであってもよい。

【0025】

前記第１の細長部材は、第１の端部と、反対側の第２の端部と、それらの間の中間部とを含むことができる。前記第２の細長部材は、第１の端部と、反対側の第２の端部と、それらの間の中間部とを含むことができる。少なくとも前記第１の浮力要素は、前記第１の細長部材及び前記第２の細長部材の前記中間部に接続されてもよい。

【0026】

この構成の利点は、浮力要素を接続するために細長要素を使用する代わりに、浮力要素が細長要素に組み込まれ、すなわち、浮力を提供することに加えて構造要素として使用されることである。従って、浮力要素は、細長要素に対して、要求される剛性を少なくとも部分的に提供することができ、このことは、ひいては、浮体式プラットフォームの剛性を提供する。

【0027】

他の利点は、浮力要素が、各端にのみ配置される代わりに、細長要素に沿ってより均等に分布させることができることである。

【0028】

前記細長要素は、自立式であってもよい。

【0029】

各細長要素は、複数個の浮力要素を含むことができる。１つの浮力要素は、第１及び第２の細長部材の第１の端部に接続されてもよい。１つの浮力要素は、第１及び第２の細長部材の第２の端部に接続されてもよい。接続された２つの細長要素は、１つの共通の浮力要素を有することができる。複数の浮力要素は、第１及び第２の細長部材の中間部に接続されてもよい。

【0030】

前記第１の浮力要素は、第１の端面と、反対側の第２の端面とを含むことができる。前記第１の細長部材は、前記第１の浮力要素の前記第１の端面に接続されてもよく、前記第２の細長部材は、前記第１の浮力要素の前記第２の端面に接続されてもよい。

【0031】

この構成の利点は、よりコンパクトな構造を実現できることである。

【0032】

前記細長部材は、パイプ、プレート、湾曲プレート、強化プレート、サンドイッチ構造でもよく、波形断面又はシートパイル断面を有してもよい。

【0033】

前記洋上設備は、再生可能エネルギー設備、採掘設備、食品製造設備、脱塩設備又は炭化水素製造設備であってもよい。

【0034】

前記洋上設備は、風力タービン、波エネルギー変換機、ソーラーパネル、水産養殖又は建築物であってもよい。

【0035】

前記細長要素は、同一平面内に配置されてもよい。

【0036】

前記細長要素の各々は、前記第１及び前記第２の細長部材に平行な第３の細長部材と、前記第２の細長部材及び前記第３の細長部材に接続された第２の浮力要素とをさらに含むことができる。

【0037】

前記第１の浮力要素及び前記第２の浮力要素（１１４ｂ）は、前記第２の細長部材（１１２）の両側に接続され、互いに整列して配置されている。

【0038】

前記第１の浮力要素と前記第２の浮力要素は、前記第２の細長部材の両側に接続され、互いにずれて配置されてもよい。

【0039】

前記細長要素の各々は、平行な細長部材の強化のための強化手段をさらに含んでもよい。

【0040】

前記少なくとも１つの浮力要素は、円筒形であってもよい。円筒形であれば、浮力要素は中心軸を有する。細長要素は、プラットフォームが水域内で浮かんでいるとき、浮力要素の中心軸が実質的に垂直方向に向くように配置されてもよい。あるいは、細長要素は、プラットフォームが水域内で浮かんでいるとき、浮力要素の中心軸が実質的に水平方向に向くように方向づけられてもよい。あるいは、細長要素は、プラットフォームが水域内で浮かんでいるとき、浮力要素の中心軸が任意の方向に向くように方向づけられてもよい。

【0041】

前記少なくとも１つの浮力要素は、外側ライナーと、前記外側ライナーと同心であり、前記外側ライナーよりも小さい直径を有する内側ライナーと、前記外側ライナーと前記内側ライナーとの間の環状部と、を含むことができる。前記環状部にはコンクリートが充填されてもよい。

【0042】

前記少なくとも１つの浮力要素は、前記第１の細長部材、前記第２の細長部材及び／又は前記第３の細長部材のうちの少なくとも２つと平面的な界面を有することができる。

【0043】

前記プラットフォームは、中心ハブを含むことができる。前記細長要素は、前記中心ハブに接続されてもよく、規則的な角度間隔で配置されてもよい。

【0044】

浮体式風力タービンを説明する。浮体式風力タービンは、本明細書に記載の前記金属プラットフォームと、前記プラットフォームに接続されたタワーと、前記タワーに接続された水平軸風力タービンとを含むことができる。

【0045】

前記金属プラットフォームは、中心軸を有する中心ハブを含むことができ、前記タワーは、前記中心軸に沿って延在することができる。

【0046】

前記浮体式風力タービンは、前記細長要素に接続された第１の端と、前記タワーに接続された第２の端とを有するステーケーブルをさらに含むことができる。

【0047】

前記浮体式風力タービンは、前記プラットフォームに接続され、前記タワーの反対方向に延在し、好ましくは前記タワーと同心に配置された中央コラムをさらに含むことができる。

【0048】

前記浮体式風力タービンは、前記細長要素に接続された第１の端と、前記中央コラムに接続された第２の端とを有するステーケーブルをさらに含むことができる。

【0049】

浮体式金属プラットフォームを組立てる方法が説明される。前記方法は、第１の細長部材と、前記第１の細長部材に並行な第２の細長部材とに少なくとも第１の浮力要素を接続することによって、各々が第１の端と反対側の第２の端とを有する少なくとも３つの細長要素を提供するステップと、前記細長要素の各々の前記第１の端又は前記第２の端の一方を、他の前記細長要素のうちの少なくとも１つの第１の端又は第２の端の一方に接続するステップとを含む。

【0050】

前記第１の細長部材は、第１の端部と、反対側の第２の端部と、それらの間の中間部とを含むことができる。前記第２の細長部材は、第１の端部と、反対側の第２の端部と、それらの間の中間部とを含むことができる。前記方法は、少なくとも前記第１の浮力要素を、前記第１の細長部材及び前記第２の細長部材の前記中間部に接続するステップを含むことができる。

【0051】

前記細長要素を提供するステップは、少なくとも第２の浮力要素を、前記第２の細長部材と、前記第１及び前記第２の細長部材に平行な第３の細長部材とに、接続することをさらに含むことができる。

【0052】

前記方法は、前記細長部材に接続された強化手段を用いて、２つの平行な細長部材を強化するステップをさらに含むことができる。

【0053】

前記方法は、少なくとも３つの細長要素に接続可能な中心ハブを提供するステップと、前記細長要素の各々の前記第１の端又は前記第２の端の一方を、他の前記細長要素のうちの少なくとも１つの前記第１の端又は前記第２の端の一方に、前記中心ハブを介して接続するステップとをさらに含むことができる。

【0054】

浮体式風力タービン金属プラットフォームを説明する。このプラットフォームは、中心ハブと、中心ハブに接続された少なくとも３つの細長要素とを含み、細長要素は、規則的な角度間隔をおいて同一平面内に配置され、各細長要素は、第１の細長部材と、第１の細長部材に平行な第２の細長部材と、第１の細長部材及び第２の細長部材に接続された少なくとも１つの浮力要素とを含む。

【0055】

大量生産に適した浮体式プラットフォーム、特に容易に利用可能な製造設備による大量生産に適した浮体式プラットフォームが実現される。

【0056】

浮体式プラットフォームは、コンクリートを使用することなく構築することができる。

【0057】

浮体式プラットフォームは、金属によって完全に構築することができる。好ましい金属の例としては、鋼鉄及びアルミニウムが挙げられる。

【0058】

３つの細長要素が中心ハブに接続される場合、隣接する細長要素間の角度間隔は１２０度であってもよい。４つの細長要素が中心ハブに接続される場合、隣接する細長要素間の角度間隔は９０度であってもよい。５つの細長要素が中心ハブに接続される場合、隣接する細長要素間の角度間隔は７２度であってもよい。６つの細長要素が中心ハブに接続される場合、隣接する細長要素間の角度間隔は６０度であってもよい。

【0059】

中心ハブは、ボルト締めされたインターフェースなどの、細長要素に接続するための装着手段を含んでもよい。あるいは、中心ハブと細長要素とを溶接してもよい。

【0060】

中心ハブは本体を含んでもよく、この本体は、１つ又は数個の開放端を有する中空体であってもよい。本体は、円筒形であってもよく、垂直に向けられた中心軸を有してもよい。あるいは、円形断面の代わりに、中空体は、多角形の断面を有してもよい。本体は浮力要素であってもよい。本体は、風力タービンタワーに接続するのに適していてもよい。

【0061】

中心ハブは、細長要素の細長部材に接続するのに適したフランジを含むことができる。このようなフランジは、中心ハブの本体に接続されてもよい。

【0062】

プラットフォームの細長要素は、同一サイズを有していてもよい。しかし、プラットフォームの細長要素は異なるサイズを有していてもよい。

【0063】

細長要素に、典型的には細長要素の端に、係留支持体を設けてもよい。

【0064】

細長部材は、任意の押出部材、圧延部材、パイプ、又はプレートであってもよく、強化材を有しても有さなくてもよい。使用することができるいくつかの強化材は、例えば、平坦スティフナ、アングルスティフナ、Ｔ字形スティフナ（例えば、Ｈビーム又はＩビーム)、ボックススティフナ、ボックススティフナ、球平型スティフナ、リベット留めアングルスティフナ、片面スティフナ、両面スティフナ、多脚スティフナなどである。細長部材は、積層構造であってもよい。細長部材は、サンドイッチ構造、例えば、コンクリートの中間層を備えた２層の金属層を有してもよい。

【0065】

細長部材は、典型的には、細長要素の長さ及び幅を規定する。

【0066】

浮力要素は、典型的には、中空体であってもよい。あるいは、浮力要素は、海水よりも密度の低い質量体であってもよい。

【0067】

浮力要素は、バラスト手段を含んでもよい。これにより、プラットフォームの安定性向上が達成される。このようにして、プラットフォームの動的特性の調節機能が達成される。このようにして、例えば沿岸又は埠頭における輸送中、低ドラフト（喫水）を達成することができる。バラスト手段は、製造中にタービンを上昇させることを可能にする。

【0068】

細長要素の浮力要素は、異なる形状を有していてもよい。浮力要素の幅は、細長部材の幅と異なっていてもよい。

【0069】

一態様において、各細長要素は、第１及び第２の細長部材に平行な第３の細長部材と、第２の細長部材及び第３の細長部材に接続された少なくとも１つの浮力要素とをさらに含むことができる。

【0070】

細長要素のこのような多層の構成は、スケーラビリティを高め、各層の間に浮力要素を重ねることによって強化手段の必要性を減少させる。

【0071】

第１の細長部材及び第２の細長部材に接続された浮力要素のうちの少なくとも１つは、中心ハブから、中心ハブから第２の細長部材及び第３の細長部材に接続された浮力要素のいずれかまでの距離とは異なる距離に、配置されてもよい。

【0072】

第１の細長部材及び第２の細長部材に接続された浮力要素と、第２の細長部材及び第３の細長部材に接続された浮力要素とは、中心ハブからの対応する距離に、対をなして配置されてもよい。

【0073】

細長要素内の浮力要素の分布は、細長要素の強度及び安定性に影響する。

【0074】

各細長要素は、平行な細長部材の強化のための強化手段をさらに含んでもよい。

【0075】

このようにして、細長要素の強度及び安定性をさらに向上させることができる。

【0076】

強化手段は、構造物に対して機械的に締結又は溶接することができる。機械的に締結する手段の例として、アンカーとシュー、ボルトとナット、ねじ、釘、リベット、接着剤、トング（突起）と溝、等が挙げられる。

【0077】

前記強化手段は、必要な任意の値まで予張されてもよく、あるいは、まったく予張されなくてもよい。

【0078】

前記強化手段は、前記浮力要素の間の間隙における不連続な垂直剪断力を均衡させることができる。前記強化手段は、それらの対が実質的にＸ形状を形成するように配置されてもよい。前記Ｘ字形の対となった強化手段は、予張された場合、細長部材及び浮力要素に対して、力を与える。前記力は、第１の細長部材、第２の細長部材及び浮力要素における圧縮力によって均衡される。適切に構成された場合、溶接部に実質的に垂直な第１の主応力テンソルは、ダイナミックレンジのほとんどにおいて圧縮状態となるように設計することができ、疲労性能を大幅に向上させることができる。

【0079】

あるいは、強化手段を単独で配置してもよい。

【0080】

強化は、細長部材間を接続する予張ケーブル、ストランド、ロッド、バー、チューブ、又は他のビーム断面などの強化手段によって達成され得る。強化は、細長部材に含まれる追加の強化材によっても達成され得る。

【0081】

浮力要素は、円筒形であってもよい。

【0082】

浮力要素は、外側ライナーと、外側ライナーと同心であり、外側ライナーよりも小さい直径を有する内側ライナーと、外側ライナーと内側ライナーとの間の環状部と、を含み、環状部は、コンクリートで充填されてもよい。

【0083】

このようなサンドイッチ構造は大量生産によく適している。

【0084】

浮力要素は、第１の細長部材、第２の細長部材及び／又は第３の細長部材のうちの少なくとも２つとの平面的な界面を有することができる。細長要素が複数の細長要素を含む場合には、この細長要素の浮力要素は、前記細長部材のいずれかとの平面的な界面を有することができる。

【0085】

浮体式風力タービンを説明する。浮体式風力タービンは、本発明のいずれかの態様に係る金属プラットフォームと、前記プラットフォームに接続され、前記プラットフォームの前記中心ハブの中心軸に沿って延在するタワーと、前記タワーに接続された水平風力タービンと、を備えてもよい。

【0086】

浮体式風力タービンは、前記細長要素に接続された第１の端と、前記タワーに接続された第２の端とを有するステーケーブルをさらに含むことができる。

【0087】

浮体式風力タービンは、前記プラットフォームに接続され前記タワーの反対方向に延在し、好ましくは前記タワーと同心に配置された中央コラムをさらに含むことができる。

【0088】

浮体式風力タービンは、前記細長要素に接続された第１の端と、前記中央コラムに接続された第２の端とを有するステーケーブルをさらに含むことができる。

【0089】

浮体式風車は、洋上で使用されてもよい。浮体式風力タービンは、コラム安定式ユニット、半潜水型、スパー設計、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。

【0090】

浮体式風力タービン金属プラットフォームを組み立てる方法を説明する。本方法は、第１の細長部材と、前記第１の細長部材に平行な第２の細長部材とに、少なくとも１つの浮力要素を接続することにより、細長要素を提供するステップと、少なくとも３つの細長要素に接続可能な中心ハブを提供するステップと、少なくとも３つの細長要素を前記中心ハブに接続するステップとを含む。

【0091】

前記細長要素を提供するステップは、少なくとも１つの浮力要素を、前記第２の細長部材と、前記第１及び前記第２の細長部材に平行な第３の細長部材とに接続するステップをさらに含むことができる。

【0092】

前記方法は、前記細長部材に接続された強化手段を用いて２つの平行な細長部材を予張するステップをさらに含むことができる。

【0093】

浮体式プラットフォームは、新たな製造ラインへの投資を必要としない。いわゆるモノパイル、タワー、又は連続製造された他の任意の大径の円筒形鋼鉄製要素を、浮力要素としてそのまま使用することができる。すなわち、本発明は、既存の無関係の構造要素である、モノパイル、を新しい用途に転換する。

【0094】

浮体式プラットフォームは、従来技術の解決策と比較して、構造上の複雑さを低減し、このことは、製造ヤードの利用可能性を増大させる。

【0095】

浮体式プラットフォームは、先行技術の半潜水型において見られる複雑なポンツーン（はしけ）構造の代わりに、構造的強度のための強化プレート及び単純な強化手段を利用する。

【0096】

浮体式プラットフォームは、製造中の高度の自動化を可能にし、このことは、人間を危険に曝すことを制限する。Ｏ＆Ｇ（Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ）に対すると同様に、浮体式洋上風力におけるＨＳＥ（Ｈｅａｌｔｈ，Ｓａｆｅｔｙ，ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）の焦点は、時がたつにつれ増大し、「人不介入」がますます魅力的になることが予見される。

【0097】

以下、本発明を非限定的な実施形態において添付図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0098】

【図1】風力タービンプラットフォームの等角投影図である。

【図2】風力タービンプラットフォーム、タワー及び水平軸タービンを備える風力タービンの等角投影図である。

【図3】中心ハブと３つの細長要素とを備える風力タービンプラットフォームの上面図である。

【図4】ステーワイヤを用いてプラットフォームに接続されたタワーを備えた風力タービンの等角投影図である。

【図5】タワーと、プラットフォームと、プラットフォームの中心ハブの下方に延設された中心コラムと、中心コラムからプラットフォームの細長要素まで並びにタワーから細長要素までのステーワイヤとを含む、風力タービンの等角投影図である。

【図6】強化手段による間隙強化システムを備えた２層細長要素構成における風力タービンプラットフォームの等角投影図である。

【図7】浮力要素を重ね合わせることによる間隙強化システムを備えた２層細長要素構成における風力タービンプラットフォームの等角投影図である。

【図8】水平三角格子に配列された浮力要素を備えた細長要素の等角投影図である。

【図9】代替セットの強化手段を備えた細長要素の等角投影図である。

【図10】中心ハブと細長本体とを含む風力タービンプラットフォームの分解図である。

【図11a】長尺部材の３つの異なる実施形態の一つの等角投影図である。

【図11b】長尺部材の３つの異なる実施形態の一つの等角投影図である。

【図11c】長尺部材の３つの異なる実施形態の一つの等角投影図である。

【図12】浮力要素又は中心ハブの本体に使用することができるサンドイッチ構造の等角投影図である。

【図13】代替セットの強化手段を備えた細長要素の等角投影図である。

【図14】１つの浮力要素を各々有する細長要素を備えた風力タービンプラットフォームの等角投影図である。

【図15】各層に１つの浮力要素を備えた細長要素を備えた２層細長要素構成における風力タービンプラットフォームの等角投影図である。

【図16】各層が異なる長さをもつ２層細長要素の等角投影図である。

【図17】三角形浮体式風力タービンプラットフォームと水平軸タービンとを含む浮体式風力タービンの等角投影図である。

【図18】三角形浮体式風力タービンプラットフォームと２つの水平軸タービンとを含む浮体式風力タービンの等角投影図である。

【図19】四角形状の浮体式風力タービンプラットフォームと水平軸タービンとを含む浮体式風力タービンの等角投影図である。

【図20】四角形状の浮体式風力タービンプラットフォームと２つの水平軸タービンとを含む浮体式風力タービンの等角投影図である。

【発明を実施するための形態】

【0099】

上述の図面、及び以下の特定の構造及び機能についての書面による説明は、出願人が発明した範囲又は添付の特許請求の範囲を限定するために提示されたものではない。むしろ、図面及び書面による説明は、特許保護が求められている開示を構成し使用することを当業者に教示するために提供される。当業者であれば、明確化及び理解のために開示の商業的な実施形態の特徴全てが記載され、又は示されているのではないことが理解されるであろう。当業者はまた、本開示の態様を組み込んだ実際の商業的実施形態を開発する場合、商業的実施形態の開発目標を達成するためには、実装時固有の多くの決定を必要とすることを理解するであろう。このような実装時固有の決定には、システム関連、ビジネス関連、政府関連、その他の制約、のコンプライアンスが含まれ得るが、これらに限定されるものではない。これらの制約は、特定の実装や場所により、また時の経過につれ変化する可能性がある。開発者の努力は絶対的な意味で複雑であり、時間がかかるかもしれないが、このような努力は、それでも、この開示の恩恵に預かる当業者にとっては、日常的な取り組みである。本明細書に開示され教示された開示は、多くの様々な修正及び代替形態が容易であることが理解されなければならない。「ａ」などの、ただしこれには限定されないが、単数形の使用は、アイテムの数を制限することを意図するものではない。また、「上」「下」「左」「右」「上」「下」「下向き」「上向き」「側」などの、ただしこれには限定されないが、関係語の使用は、図面の具体的参照における明瞭化のために用いられ、本開示の範囲又は特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。

【0100】

本開示は、浮体式コラム安定化プラットフォームのための改良された設計を提供する。以下、本開示の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0101】

図１０は、浮体式風力タービンプラットフォーム１００の分解斜視図である。浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、中心ハブ１２０に接続された３つの細長要素１１０を含むことができる。

【0102】

図１は、浮体式風力タービンプラットフォーム１００の概略斜視図である。浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、中心ハブ１２０に接続された３つの細長要素１１０を含み得る。各細長要素１１０は、第１の細長部材１１１と第２の細長部材１１２との間に配置された３つの浮力要素１１４を含む。強化手段１１５は、浮力要素１１４の間で第１の細長部材１１１と第２の細長部材１１２とに接続されてもよい。中心ハブ１２０は、第１のフランジ１２１と第２のフランジ１２２とを含むことができ、第１のフランジ１２１と第２のフランジ１２２は第１の細長部材１１１と第２の細長部材１１２にそれぞれ接続され、細長要素１１０を中心ハブ１２０に結合する。中心ハブ１２０は、また、第１のフランジ１２１と第２のフランジ１２２とに接続された本体１２４を備えてもよい。

【0103】

図２は、浮体式風力タービンプラットフォーム１００と、タワー２００と、水平軸風力タービン３００とを含む浮体式風力タービン１０００を示す。水平軸風力タービン３００の代替として、浮体式風力タービン１０００は、垂直軸タービン（図示せず）を備えてもよい。

【0104】

図３は、細長要素１１０の間の、水平面内における角度がα_１、α_２、α_３である、浮体式風力タービンプラットフォーム１００の上面図である。角度α_１、α_２、α_３は全て等しくてもよく、あるいは全て異なっていてもよい。あるいは、細長要素１１０は、それらの間に、α_１＝α_２＞α_３又はα_１＝α_２＜α_３となる角度をもって配置されていてもよい。当業者は、同様の角度分布が、３つ以上の細長要素１１０を有するプラットフォーム１００にも適用できることを理解するであろう。

【0105】

図４は、浮体式風力タービン１０００がタワー２００と浮体式風力タービンプラットフォーム１００との間に接続されたステーケーブル５００を備え得ることを示す。

【0106】

図５は、中央コラム４００が浮体式風力タービンプラットフォーム１００の下方に延在してもよいことを示す。延在する中央コラム４００は、ステーケーブル５００によって浮体式風力タービンプラットフォーム１００に接続されてもよい。これらの下側ステーケーブル５００は、上側ステーケーブル５２からの力を相殺し、力の三角形によって平衡を形成する。

【0107】

図６は、浮体式風力タービンプラットフォーム１００の概略斜視図である。浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、中心ハブ１２０に接続された２層構造細長要素１１０の各細長要素１１０を含み得る。各２層構造細長要素１１０の構成は、２つの層の３つの浮力要素１１４ａ、１１４ｂを含むことができる。上層に配置された３つの第１の浮力要素１１４ａは、第１の細長部材１１１と第２の細長部材１１２との間に配置されてもよい。下層に配置された３つの第２の浮力要素１１４ｂは、第２の細長部材１１２と第３の細長部材１１３との間に配置されてもよい。図６に示すように、３つの上層の第１の浮力要素１１４ａは、水平面において３つの下層の第２の浮力要素１１４ｂと実質的に同一位置に設けられてもよい。

【0108】

強化手段１１５は、第１の浮力要素１１４ａの間で、第１の細長部材１１１と第２の細長部材１１２とに接続されてもよい。強化手段１１５は、第２の浮力要素１１４ｂの間で第２の細長部材１１２と第３の細長部材１１３とに接続されてもよい。中心ハブ１２０は、第１の細長部材１１１と、第２の細長部材１１２及び第３の細長部材１１３にそれぞれ接続され、細長要素１１０を中心ハブ１１０に結合する第１のフランジ１２１と、第２のフランジ１２２と、第３のフランジ１２３とを備えてもよい。中心ハブ１２０は、第１のフランジ１２１と、第２のフランジ１２２及び第３のフランジ１２３に接続された本体１２４を備えてもよい。

【0109】

図７は、浮体式風力タービンプラットフォーム１００の概略斜視図である。浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、中心ハブ１２０に接続され得る２層構造細長要素１１０の構成の各細長要素１１０を含んでもよい。各２層構造細長要素１１０の構成は、２つの層の４つの浮力要素１１４ａ、１１４ｂを含むことができる。上層に配置された４つの第１の浮力要素１１４ａは、第１の細長部材１１１と第２の細長部材１１２との間に配置されてもよい。下層に配置された４つの第２の浮力要素１１４ｂは、第２の細長部材１１２と第３の細長部材１１３との間に配置されてもよい。内側の第２の浮力要素１１４ｂは、第２の細長部材１１２と第３の細長部材１１３との間に部分的に配置され、中心ハブ１２０の第２のフランジ１２２と第３のフランジ１２３との間に部分的に配置されてもよい。４つの上層の第１の浮力要素１１４ａは、図７に示すように、水平面において４つの下層の第２の浮力要素１１４と実質的に重なってもよい。

【0110】

中心ハブ１２０は、細長要素１１０の第１の細長部材１１１と、第２の細長部材１１２と、第３の細長部材１１３とに接続する第１のフランジ１２１と、第２のフランジ１２２と、第３のフランジ１２３とを含んでもよい。中心ハブ１２０は、第１のフランジ１２１と第２のフランジ１２２とに接続された本体１２４を備えてもよい。

【0111】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、中心ハブ１２０を含み得る。中心ハブ１２０は、細長要素１１０の細長部材１１１、１１２、１１３に接続することができるフランジ１２１、１２２、１２３と、タワー２００に実質的に接続された本体１２４とを含んでもよい。本体は、任意の必要な機器、バラスト及び浮力要素、並びに電力ケーブルハウジング、海洋引出電力ケーブル、係留支持体等を収容することができる。本体は、風力タービンタワーと細長要素１１０との間の適切な荷重伝達を確保することができる。

【0112】

細長要素１１０は、自立構造であり、少なくとも２つの細長部材１１１、１１２、１１３の間に配置され得る少なくとも２つの浮力要素１１４を含んでもよい。浮力要素１１４は、細長部材１１１、１１２、１１３に溶接されてもよい。本開示は、自動化製造に適した設計において、細長要素１１０が構造的連続性と横方向透過性(transverse permeability)とのバランスをとる革新的な設計を提供する。これは、設計の際にシリンダ、四角形プレート、及びロッドなどの単純な幾何学的形状を追及しつつ、その長手方向軸に沿って浮力要素１１４と強化された間隙とを交互にすることによって達成される。自動化製造に適した設計は、簡単な幾何学的形状のゆえに、既存の連続製造設備に好適である。

【0113】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、少なくとも３つの細長要素１１０を含むことができる。

【0114】

細長要素１１０は、単層構造細長要素１１０の構成を有してもよい。細長要素１１０はまた、多層構造細長要素１１０を有していてもよく、複数の細長要素１１０は、共通の中間細長部材１１１、１１２、１１３を用いて互いに積層される。細長要素１１０の追加の層は、層の間に浮力要素１１４を重ねることによってスケーラビリティを高め、強化手段の必要性を低減させる。

【0115】

細長要素１１０における浮力要素１１４の個々の水平配置によって形成される水平パターンは、１次元又は２次元であっても、規則的又は不規則であってもよい。規則的なパターンには、５つの２Ｄ格子型、すなわち、正方形、四角形、傾斜、菱形、六角形が含まれる。図１は、規則的な一次元パターンを有する細長要素１１０を示す。

【0116】

図８は、六方格子型の規則的な二次元パターンを示す。規則的なパターンの繰り返しが、浮力要素１１４の間の任意の又はランダムな間隙で置き換えられる実施形態において、不規則なパターンを見ることができる。

【0117】

浮力要素１１４は、細長要素１１０のために浮力及び区分的構造強度を提供するという二つの目的を有することができる。浮力要素１１４は、製作及び組立ラインの自動化に適した単純な幾何学的形状を有する。浮力要素１１４は、製造者の能力に合うように誂えることができ、金属とコンクリートの使用のバランスをとることによって現在の原材料市場に適合させることができる。

【0118】

浮力要素１１４の垂直断面は、直線状であっても、テーパ状であっても、湾曲していてもよい。

【0119】

浮力要素１１４の水平断面形状は、円形、卵形、楕円形、曲線三角形、三角形、四角形、カイト形、菱形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形又は十角形からなるグループから選択することができる。

【0120】

浮力要素１１４は、部分的に又は完全にバラスト材で満たされてもよい。前記バラスト材は、水と、鉱物と、コンクリートとを含むことができる。

【0121】

細長要素１１０の浮力要素１１４の垂直壁は、鋼鉄シリンダであってもよい。細長要素１１０の浮力要素１１４の垂直壁は、また、外側ライナー１１７と内側ライナー１１８との間にグラウト(grout)環状部１１９を有するサンドイッチ構造であってもよく、好ましくは鋼鉄製である。細長要素１１０の浮力要素１１４の垂直壁は、横方向／リング状及び軸方向強化材を含む鋼製の壁であってもよい。

【0122】

第１の細長部材１１１及び第２の細長部材１１２は、浮力要素１１４と結合されて連続構造要素、すなわち、細長要素１１０を形成してもよい。水中の細長部材１１１、１１２、１１３は、システムに対する流体力学的負荷をさらに導入し、この負荷は、水中の細長部材１１１、１１２、１１３の寸法を変更することによって調整でき、浮体式風力タービンプラットフォーム１１０の全体的な運動特性を最適化するのに役立つ。細長部材１１１、１１２、１１３は、半径方向における構造性能を提供し、実質的に垂直－半径方向平面内で半径方向の力とモーメントとをバランスさせる。

【0123】

組み立てられたユニットのスケーラビリティを確保し、変化する市況とサプライヤーテクノロジーに対するロバスト性を提供するために、細長部材１１１、１１２、１１３は様々な実施形態を有することができる。細長部材１１１、１１２、１１３は、例えば、均質であっても、サンドイッチ構造であっても、強化されなくても、強化されても、平坦でも、湾曲していてもよい。

【0124】

２つのプレートの間の垂直－半径方向平面において、単層単列構成については、細長要素１１０のせん断剛性は、浮力要素１１４の間の間隙において不連続である。この不連続性は、強化手段１１５及び／又はプレート内強化システムによって緩和され得る。

【0125】

強化は、細長部材１１１、１１２、１１３の間を接続する、予張ケーブル、ストランド、ロッド、バー、チューブ、又は他のビーム断面などの強化手段１１５によって達成されてもよい。強化は、細長部材１１１、１１２、１１３に含まれる追加の強化材によっても達成され得る。

【0126】

本開示は、強化手段による内部応力の利用に向けた革新的なアプローチを提供する。図１を参照すると、浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、３６個の強化手段１１５を備えていてもよい。この強化手段は、浮力要素１１４の間の間隙における不連続な垂直剪断力を均衡させることができる。強化手段１１５は、それらが一対で実質的にＸ形状を形成するように配置されてもよい。前記Ｘ形状の対の強化手段１１５は、予張されると、細長部材１１１、１１２、１１３及び浮力要素１１４に力を働かせる。前記力は、第１の細長部材１１１、第２の細長部材１１２及び浮力要素１１４の圧縮によって均衡される。適切に構成されたとき、接合部に対して実質的に垂直な第１の主応力テンソルは、ダイナミックレンジのほとんどにおいて圧縮性であるように設計され、疲労性能を大幅に改善する。

【0127】

図９は、単一の細長要素１１０が、３つの放射状構造のための７２個の強化手段１１５を含み、その数が半径方向に減少する分布をもってもよいことを示す。このように、外側方向に数を減少させることは、部材の厚さを構造全体にわたって均一に保つことができるため、一定数よりも有利である。

【0128】

図１１ａ～ｃは、細長部材１１１、１１２、１１３の３つの異なる実施形態の等角投影図である。

【0129】

図１１ａは、細長部材１１１、１１２、１１３が、長手方向平坦強化材を備えたプレートであってもよいことを示す。

【0130】

図１ｌｂは、細長部材１１１、１１２、１１３が、長手方向閉鎖強化材を備えたプレートであってもよいことを示す。

【0131】

図１１ｃは、細長部材１１１、１１２、１１３が、コンクリートコアと鋼鉄ライナーを積層した複合サンドイッチ要素であってもよいことを示す。

【0132】

図１２は、管状サンドイッチ構造が外側ライナー１１７と内側ライナー１１８とを含むことができることを示す。外側ライナー１１７と内側ライナー１１８との間に環状部１１９を形成することができる。外側ライナー１１７は、好ましくは、内側ライナー１１８と同心である。環状部１１９にはコンクリートが充填されてもよい。このようにして、浮力要素１１４又は中心ハブ１２０の本体１２４において用い得るサンドイッチ要素が形成される。

【0133】

飛沫帯における強化手段１１５の腐食保護は、腐食代（しろ）又は被覆とすることができる。ケーブル又はストランド強化手段のための腐食保護は、好ましくは、チューブ被覆、より好ましくは加硫ゴムシートからのチューブ被覆であることができる。

【0134】

図１３は、代替セットの強化手段１１５を備えた細長要素１１０の等角投影図を示す。強化手段１１５は、単独で配置されてもよい。「単独で」の表現により、２つの強化手段１１５は、それらの対が実質的にＸ形状を形成するように配置されていないことが理解される。それでも、同じ細長要素１１０上に複数の強化手段１１５が配置されてもよい。強化手段１１５は、細長部材１１１、１１２、１１３に対して垂直又は傾斜して配置されてもよい。複数の強化手段１１５が設けられる場合には、これらは互いに平行又は角度をもって配置されてもよい。この代替セットの強化手段１１５は、浮力要素１１４の数と層の数とにかかわらず、全ての細長要素１１０に適用することができる。

【0135】

細長部材１１、１１２、１１３の縁部に強化手段１１５を接続してもよい。

【0136】

図１４は、各々が１つの浮力要素１１４を含む３つの細長要素１１０（第１の細長要素１１０、第２の細長要素１１０及び第３の細長要素１１０）を含む浮体式風力タービンプラットフォーム１００の等角投影図である。細長要素１１０は、強化手段１１５をさらに備えてもよい。強化手段１１５は、細長要素１１０から中心ハブ１２０まで延在してもよい。あるいは、強化手段１１５は、細長要素１１０のみに配置されてもよい。

【0137】

図１５は、２層の細長要素構成の浮体式風力タービンプラットフォーム１００の等角投影図を示し、各々が各層に１つの浮力要素１１４ａ、１１４ｂを含む３つの細長要素１１０（第１の細長要素１１０、第２の細長要素１１０及び第３の細長要素１１０）を含む。細長要素１１０は、強化手段１１５をさらに備えてもよい。強化手段１１５は、細長要素１１０から中心ハブ１２０まで延在してもよい。あるいは、強化手段１１５は、細長要素１１０のみに配置されてもよい。

【0138】

図１６は、各層が異なる長さの２層構造細長要素１１０の等角投影図である。細長要素１１０の異なる層は、異なる数の浮力要素１１４ａ、１１４ｂを含むことができる。細長要素１１０の異なる層は、異なる数の強化手段１１５を含むことができる。細長要素１１０の異なる細長部材１１１、１１２、１１３は、異なる長さを有することができる。

【0139】

強化手段１１５は、アンカー及びシュー１１６を用いて予張されてもよい。アンカー及びシュー１１６は、細長部材１１１、１１２、１１３の内側又は外側に配置することができる。図１６を参照すると、シュー１１６は、細長部材１１１、１１２、１１３から突出する強化手段１１５とともに外側に配置されてもよい。シュー１１６の外側位置は、シュー１１１６と細長部材１１１、１１２、１１３との間の圧縮応力を導く。本開示は、幾何学的要素の単純さが、構造パラメータセットの低減を可能とし、スケジュール主導の環境における設計反復を加速するという点で、現在のウインドファーム開発者の要求に適した設計に向かう革新的なアプローチを提供する。浮力要素１１４の間の間隙は、耐水性対構造剛性を調整するための重要なパラメータを提供する。個々の浮力要素１１４の直径は、浮力要素１１４の断面形状のまわりの最小外接円の直径として理解することができる。個々の浮力要素１１４の直径及び高さは、構造能力及び運動特性を最適化するために、間隙パラメータと共に変化させることができるパラメータである。

【0140】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、ステーション位置保持のためのシステムを備えることができる。前記ステーション位置保持システムは、係留システム及びスラスタを含むグループからの構成要素を含むことができる。係留システムは、合成繊維ロープ、鋼鉄チェーン、鋼鉄ケーブル、質量要素、浮力要素、減衰要素を含む群からの構成要素を含み得る。前記係留システムは、サクションアンカー及び魚雷を含む任意の種類のアンカーによって海底に固定されてもよい。

【0141】

三角形及び四角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、三角形又は四角形の１つ又はいくつかのコーナーに接続された係留システムを有してもよい。タワー２００がコーナーの１つに配置される場合には、係留システムは、好ましくは、他のコーナーの少なくとも１つに接続されてもよい。

【0142】

アクセスシステムは、海洋梯子、船舶バンパー、ヘリコプター吊上げステーション及びヘリコプター積み込みパッドからなる群から選択することができる。浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、腐食保護を含むことができる。前記腐食保護は、犠牲陽極、被覆及び印加電流からなる群から選択することができる。

【0143】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、バラストを含むことができる。

【0144】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、アクティブバラストシステムを含むことができる。前記アクティブバラストシステムは、自律又は手動制御を有することができる。このアクティブバラストシステムは、バラストを移動させて、浮体式風力タービンプラットフォーム１００のトリム（傾き）及びドラフト（喫水）を変化させることができる。バラストは固定式であってもよく、トリム及びドラフトは、一時的バラストポンプを使用して変更することができる。

【0145】

浮体式風力タービン１０００は、風力タービンタワー２００と浮体式風力タービンプラットフォーム１００との間にステーケーブル５００を備えることができる。

【0146】

浮体式風力タービン１０００は、中央コラム４００の延長部を、浮体式風力タービンプラットフォーム１００の細長要素１１０より下方のドラフト（喫水）まで備えることができる。浮体式風力タービン１０００は、細長要素１１０を中央コラム４００に接続するステーケーブル５００を備えてもよい。中央コラム４００は、より大きな水深に利用して部分的円柱ブイ効果を含むようにしてもよい。

【0147】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００の材料は、金属、ポリマー、複合体及びコンクリートを含むセラミックからなる群から選択されてもよい。

【0148】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、構造モニタリングシステムを備えることができる。このモニタリングシステムは、在宅ベース通信を含むことができ、既定された全ての特徴的構造パラメータの状態を継続的に送信し、予知保全、ジャストインタイムの動作決定、及び設計最適化改良のための詳細な学習モデルを可能にする。

【0149】

図１７は、浮体式風力タービン１０００の等角投影図である。浮体式風力タービン１０００は、三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００と、水平軸タービン３００とを含み得る。三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、３つの細長要素１１０（第１の細長要素１１０、第２の細長要素１１０及び第３の細長要素１１０）を含むことができる。細長要素１１０は、１つの層として示されているが、多層であってもよい。

【0150】

三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００の細長部材１１１、１１２、１１３のうちの１つ又は全ては、製造中に接続される別個の部材であってもよく、１つの部品、例えば１つのプレートとして製作されてもよい。

【0151】

図１７は、三角形浮体式風力タービンプラットフォーム１００の上部に配置されたタワー２００上に、水平軸タービン３００がどのように配置できるかを示す。タワー２００は、好ましくは、三角形浮体式風力タービンプラットフォーム１００のコーナーの１つに配置される。あるいは、タワーは、三角形浮体式風力タービンプラットフォーム１００の２つのコーナーの間に配置されてもよい。タワー２００は、細長部材１１１上に、浮力要素１１４とは反対側に、配置されてもよい。

【0152】

図１７は、タワー２００が浮体式風力タービンプラットフォーム１００上にほぼ垂直に延在する様子を示す。このようにして、タワー２００は使用中に主として垂直に延在する。

【0153】

図１８は、浮体式風力タービン１０００の等角投影図である。浮体式風力タービン１０００は、三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００と、複数の水平軸タービン３００、例えば２つの水平軸タービン３００とを含んでもよい。水平軸タービン３００は、三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００の各コーナーに配置されてもよい。

【0154】

図１８及び図２０は、タワー２００が、浮体式風力タービンプラットフォームに対して９０度とは異なる角度で延在する様子を示す。この例では、２つの水平軸タービン３００は、浮体式風力タービンプラットフォーム１００上に配置され、それらのタワー２００は、互いに離れるように角度を付けられて、水平軸タービン３００の間の水平距離が、浮体式風力タービンプラットフォーム１００上のタワー２００の接続点間の水平距離よりも大きくなるようにされている。

【0155】

浮体式風力タービンプラットフォーム１００上の水平軸タービン３００の数が増加するにつれ、必要な浮力が増大する。これは、各浮力要素１１４の容積を増加させること、及び／又は浮力要素１１４の数を増加させることによって解決することができる。

【0156】

例示的な図面では、１つの水平軸タービン３００を含む三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００が、６つの浮力要素１１４を備えている場合を示している。そして、２つの水平軸タービン３００を含む三角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００が９つの浮力要素１１４を備えている場合を示している。

【0157】

例示的な図面では、１つの水平軸タービン３００を含む四角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００が、８つの浮力要素１１４を備えている場合を示している。そして、２つの水平軸タービン３００を含む四角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００が１２個の浮力要素１１４を備えている場合を示している。

【0158】

図１７～図２０に示すように、接続された細長要素１１０は、１つの浮力要素１１４を共有してもよい。

【0159】

図１９は、四角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００と水平軸タービン３００とを備える浮体式風力タービン１０００の等角投影図である。

【0160】

四角形の浮体式風力タービンプラットフォーム１００は、４つの細長要素１１０（第１の細長要素１１０、第２の細長要素１１０、第３の細長要素１１０及び第４の細長要素１１０）を含む。図１８において、細長要素１１０は等しい長さを有し、直角に、すなわち、正方形として配置されている。しかし、細長要素１１０は、異なる長さ、例えば、２つの異なる長さを有してもよく、２つの細長要素１１０が等しい長さを有してもよい。細長要素１１０は、直角に配置されなくてもよく、例えば、２つの鈍角と２つの鋭角とを有してもよい。

【0161】

図１９は、四角形状のフローティング風力タービンプラットフォーム１００の上部に配置されたタワー２００上に、水平軸タービン３００がどのように配置できるかを示す。タワー２００は、好ましくは、四角形状の浮体式風力タービンプラットフォーム１００のコーナーの１つに配置される。あるいは、タワーは、四角形状の浮体式風力タービンプラットフォーム１００の２つのコーナーの間に配置されてもよい。タワー２００は、細長部材１１１上に、浮力要素１１４の反対側に配置されてもよい。

【0162】

図１９は、タワー２００が、浮体式風力タービンプラットフォーム１００上にほぼ垂直に延在する様子を示す。このようにして、タワー２００は使用中に主として垂直に延在する。

【0163】

図２０は、浮体式風力タービン１０００の等角投影図である。浮体式風力タービン１０００は、四角形状の浮体式風力タービンプラットフォーム１００と、複数の水平軸タービン３００、例えば２つの水平軸タービン３００とを備えてもよい。水平軸タービン３００は、四角形状の浮体式風力タービンプラットフォーム１００の各コーナーに配置されてもよい。

【0164】

図１７～図２０に示すように、各細長要素１１０は、第１の端部と、反対側の第２の端部とを有してもよい。細長要素１１０は、同一平面内に配置されてもよい。各細長要素１１０の第１の端部又は第２の端部の一方は、他の細長要素１１０の少なくとも１つの第１の端部又は第２の端部の一方に接続されてもよく、すなわち、２つの細長要素１１０が他の２つの細長要素と、それらの第１の端部又は第２の端部の一方において互いに接続されてもよい。図１７～２０において、これらは、互いに直接接続されている。代替として、これらを、図３に示すように、間接的に、例えば中心ハブ１２０を介して相互に接続することができる。

【0165】

図１７は、第１の端部における第１の細長要素１１０が、第２の細長要素１１０の第１の端部に接続される様子を示す。第１の細長要素１１０は、さらに、その第２の端部において、第３の細長要素１１０の第１の端部に第２の端部で接続されてもよい。さらに、第２の細長要素１１０は、その第２の端部において、第３の細長要素１１０の第２の端部に接続されてもよい。

【0166】

図１７～図１８において、細長要素１１０の各々が、それぞれの端部において、他の全ての細長要素１１０に直接接続される様子を示している。

【0167】

図１７～図２０において、細長要素１１０の各々が、別の細長要素１１０に、それら両方の第１及び第２の端部において接続される様子を示している。

【0168】

本開示の精神から逸脱することなく、上記開示の１つ以上の態様を利用する他のさらなる実施形態を考案することができる。実施形態は、概して、各部を結合するための溶接に関して説明した。これは一般的技術水準が溶接に向いているからである。しかし、本開示は溶接に限定されず、クランピング、注入、締結、ここでさらに定義されるその他の結合手段などの、任意の適切な形態の結合を含むことができる。システムにおけるその他の変形も可能である。

【0169】

さらに、本システムの種々の方法及び実施形態は、互いに組み合わせることにより、開示された方法及び実施形態の変形を生成することも含まれ得る。単数形の要素の説明は、複数の要素を含むことができ、その逆も同様である。少なくとも１つのアイテムに対する参照に続く当該アイテムの参照は、１つ以上のアイテムを含むことができる。また、本開示の理解された目標を達成するために、実施形態の様々な態様を互いに関連させて使用することができる。文脈上他の意味に解すべき場合を除いて、「含む」なる語や、「含んでいる」「含み」などの変形は、少なくとも記載された要素又はステップ又は要素やステップのグループ又はその等価物を包含することを意味し、より大きな数量や任意の他の要素又はステップあるいは要素やステップのグループやその均等物の排除を意味するものではないと理解されるべきである。装置又はシステムは、いくつかの方向及び向きにおいて使用することができる。「連結された」(coupled)、「連結し」(coupling)、「連結器」(coupler)なる語や類似の用語は、本明細書において広く使用され、例えば、各部材の１つ以上の部品を一緒に、例えば、機械的、磁気的、電気的、化学的、動作的、直接的又は中間要素を介して間接的に、固定、固着、接合、締結、装着、結合、内部への挿入、内外で形成、連絡、又はその他の方法で連携するための任意の方法や装置を含み、さらに、制限なしに、１つの機能的部材を別の部材に統合的に一体形成することを含む。連結(coupling)は、回転的方向に生じる場合も含む。

【0170】

これらのステップの順序は、特に具体的に限定されない限り、種々の順序で起こり得る。本明細書に記載される種々のステップは、他のステップと組み合わせ、上記のステップと相互挿入し、及び／又は複数のステップに分割することができる。同様に、要素は機能的に記載されており、別々の構成要素として具体化されてもよく、又は、複数の機能を有する構成要素として組み合わされてもよい。

【0171】

本発明の主題は、好ましい実施形態及び他の実施形態の文脈において記載され、あらゆる実施形態が説明されたのではない。記載された実施形態に対する明らかな修正及び変更は、当業者に利用可能である。開示されたもしくは開示されない実施形態は、出願人が想到した開示の範囲や適用可能性を制限又は制約することを意図するものではなく、むしろ、特許法に基づいて、出願人は、以下の特許請求の範囲又はその均等物の範疇内に入る全ての修正及び改良を完全に保護することを意図している。

【符号の説明】

【0172】

１００ 浮体式風力タービン金属プラットフォーム
α１、α２、α３ 隣接する細長要素間の角度
１１０、ｌｌ０ａ～ｃ 細長要素、第１～第３の細長要素
１１０’、１１０’’ 細長要素の第１及び第２の端（端部）
１１１ 第１の細長部材
１１１’、１１１’’、１１１’’’ 第１の細長部材の第１、第２の端部及び中間部
１１２ 第２の細長部材
１１２’、１１２’’、１１２’’’ 第２の細長部材の第１、第２の端部及び中間部
１１３ 第３の細長部材
１１３’、１１３’’、１１３’’’ 第３の細長部材の第１、第２の端部及び中間部
１１４ 浮力要素
１１４ａ、１１４ｂ 第１及び第２の浮力要素
１１５ 強化手段
１１６ シュー
１１７ 外側ライナー
１１８ 内側ライナー
１１９ 環状部
１２０ 中心ハブ
１２１ 第１のフランジ
１２２ 第２のフランジ
１２３ 第３のフランジ
１２４ 本体
Ａ 中心線
２００ タワー
３００ 水平軸タービン
４００ 中央コラム
５００ ステーケーブル
１０００ 浮体式風力タービン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図11c】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】