特表 2024-527692 浮体式洋上支持構造体、特に洋上風力タービン用の浮体式洋上支持構造体、同組み立て方法および使用、ならびに前駆体フレーム構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-26

(54)【発明の名称】浮体式洋上支持構造体、特に洋上風力タービン用の浮体式洋上支持構造体、同組み立て方法および使用、ならびに前駆体フレーム構造体

(51)【国際特許分類】

   B63B 75/00 20200101AFI20240719BHJP

   F03D 13/25 20160101ALI20240719BHJP

   F03D 13/10 20160101ALI20240719BHJP

   B63B 35/00 20200101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

B63B75/00

F03D13/25

F03D13/10

B63B35/00 T

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577360

(86)(22)【出願日】2022-07-11

(85)【翻訳文提出日】2024-01-25

(86)【国際出願番号】 DK2022050157

(87)【国際公開番号】W WO2023284926

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】PA202170377

(32)【優先日】2021-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523340513

【氏名又は名称】スティースダル オフショア アクティーゼルスカブ

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スティースダル、ヘンリック

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA03

3H178AA26

3H178BB73

3H178BB77

3H178CC22

3H178DD67X

(57)【要約】

浮体式洋上支持構造体（１）の多角形フレーム（１９）の頂点（３）の各々には、管状スリーブセグメント（１２Ｃ）が設けられている。管状接続部材（１５）は、スリーブセグメント（１２Ｃ）を通して挿入され、グラウトなどの注入可能な打設材料（１６）の部分（１６Ｃ）をそれらの間の空隙に充填し、その後硬化させることによって、スリーブセグメント（１２Ｃ）に固定される。続いて、浮力モジュール（２）が接続部材（１５）に固定される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

浮体式洋上支持構造体（１）の組み立て方法であって、
前記浮体式洋上支持構造体（１）は、水平面内に多角形として配置された頂点（３）を有する剛性フレーム（１９）を形成する相互接続された複数の管（４、６、９、１０）を備え、
前記方法は、浮力モジュール（２）を前記フレーム（１９）の前記頂点（３）の各々に取り付けるステップを含み、
前記方法は、前記フレーム（１９）の前記頂点（３）の各々にスリーブセグメント（１２Ｃ）を設けるステップと、
前記スリーブセグメント（１２Ｃ）を通して接続部材（１５）を挿入するステップと、
注入可能な打設材料（１６）、任意選択でグラウトの部分（１６Ｃ）を、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）と前記接続部材（１５）との間の空隙（２４）に充填し、前記部分（１６Ｃ）を硬化させることによって前記接続部材（１５）を前記スリーブセグメント（１２Ｃ）に固定するステップと、
前記浮力モジュール（２）を前記接続部材（１５）の各々に固定するステップと
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記接続部材（１５）は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）よりも長く、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の第１の端部（１８）からある距離だけ延びる第１の自由部分（１５Ａ）を有し、
前記方法は、前記部分（１６Ｃ）を硬化させることによって前記接続部材（１５）を前記スリーブセグメント（１２Ｃ）に固定するステップの後、前記浮力モジュール（２）に取り付けられた別のスリーブセグメント（１２Ａ）内に前記接続部材（１５）の前記第１の自由部分（１５Ａ）を取り込み、注入可能な打設材料（１６）の別の部分（１６Ａ）を前記別のスリーブセグメント（１２Ａ）と前記接続部材（１５）の前記第１の自由部分との間の別の空隙に充填し、前記別の部分（１６Ａ）を硬化させて前記浮力モジュール（２）を前記自由部分（１５Ａ）に固定することによって、前記浮力モジュール（２）を前記第１の自由部分（１５Ａ）に取り付けるステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記接続部材（１５）は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の第２の端部（１８）からある距離だけ延びる第２の自由部分（１５Ｂ）を備え、
前記浮力モジュール（２）は、第２の別のスリーブ（１２Ｂ）が取り付けられた第２の浮力部材（２Ｂ）を備え、
前記方法は、前記部分（１６Ｃ）を硬化させることによって前記接続部材（１５）を前記スリーブセグメント（１２Ｃ）に固定するステップ、および第１の別のスリーブセグメント（１２Ａ）内に前記第１の自由部分（１５Ａ）を取り込むことによって第１の浮力部材（２Ａ）を前記第１の自由部分（１５Ａ）に取り付けるステップの後、第２の別のスリーブセグメント（１２Ｂ）内に前記第２の自由部分（１５Ｂ）を取り込み、注入可能な打設材料（１６）の別の部分（１６Ａ、１６Ｂ）を前記別のスリーブセグメント（１２Ａ、１２Ｂ）と前記自由部分（１５Ａ、１５Ｂ）との間の空隙（２４）に充填し、前記別の部分（１６Ａ、１６Ｂ）を硬化させることによって、前記第２の浮力部材（２Ｂ）を前記第２の自由部分（１５Ｂ）に取り付けるステップを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記スリーブセグメント（１２Ｃ）は、せん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）が設けられた内壁を有し、前記接続部材（１５）は、他のせん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）が設けられた外壁を有し、前記せん断キーおよび前記他のせん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）間の空隙（２４）に前記打設材料（１６）が提供され、硬化した前記打設材料（１６）によって前記スリーブ（１２）と前記接続部材（１５）とを相互に移動しないように固定する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

スリーブセグメント（１２Ｃ）、第１の別のスリーブセグメント（１２Ａ）、および／または第２の別のスリーブセグメント（１２Ｂ）のうちの１つまたは複数は、せん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）を備えた内壁を有し、
前記接続部材（１５）は、他のせん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）を備えた外壁を有し、
前記せん断キーと前記他のせん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）との間の空隙（２４）に前記打設材料（１６）が提供され、硬化した前記打設材料（１６）によって前記スリーブセグメント（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）のいずれかと前記接続部材（１５）を相互に移動しないように固定する、請求項２～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記方法は、
前記接続部材（１５）と前記スリーブセグメント（１２Ｃ）との間の前記空隙（２４）を、充填中に打設材料（１６）が前記空隙から漏れることを防ぐために、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の両端部（１８）にあるシール（２３）で封止するステップを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記方法は、
前記接続部材（１５）と前記スリーブセグメント（１２Ｃ）との間の前記空隙（２４）を、充填中に打設材料（１６）が前記空隙から漏れることを防ぐために、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の両端部（１８）にあるシール（２３）で封止するステップと、
前記打設材料の硬化後、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の両端部（１８）で前記シールを維持するステップと、
前記浮力モジュール（２）を前記接続部材（１５）に取り付ける際に、別の打設材料用の封止として前記シールのうちの少なくとも１つを使用するステップと
を含む、請求項２～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記方法は、
前記シール（２３）を膨張可能なトーラスとして提供するステップと、
前記シール（２３）を封止位置で前記接続部材（１５）の周囲に配置するステップと、
前記接続部材（１５）の周囲を封止して、前記打設材料が１つまたは複数の空隙（２４）から流出することを防止するために打設する前に前記シールを膨張させるステップと
を含む、請求項６または７に記載の方法。

【請求項9】

前記方法は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）および前記接続部材（１５）を水平面内で同軸に位置合わせするステップを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

浮体式洋上支持構造体（１）であって、前記浮体式洋上支持構造体（１）は、
水平面内に多角形として配置された頂点（３）を有する剛体フレーム（１９）を形成する相互接続された複数の管（４、６、９、１０）を備え、
前記フレーム（１９）の前記各々の頂点（３）には、浮力モジュール（２）が取り付けられており、
前記フレーム（１９）の前記各々の頂点（３）には、管状スリーブセグメント（１２Ｃ）が設けられ、前記管状スリーブセグメント（１２Ｃ）には、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）を通って延びる管状接続部材（１５）が内部に挿入され、
前記管状接続部材（１５）は、前記管状スリーブセグメント（１２Ｃ）と前記管状接続部材（１５）との間の空隙（２４）内の注入可能であるが硬化した打設材料（１６）の部分（１６Ｃ）によって前記スリーブセグメント（１２Ｃ）に固定され、
前記接続部材（１５）の各々には、浮力モジュール（２）が固定される、浮体式洋上支持構造体（１）。

【請求項11】

前記接続部材（１５）は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）よりも長く、第１の自由部分（１５Ａ）および第２の自由部分（１５Ｂ）を備え、前記第１の自由部分（１５Ａ）および前記第２の自由部分（１５Ｂ）の各々は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の２つの反対側にある端部（１８）のうちの一方からある距離だけ延びており、
前記浮力モジュール（２）は、第１の別の管状スリーブ（１２Ａ）が取り付けられた第１の浮力部材（２Ａ）と、第２の別の管状スリーブ（１２Ｂ）が取り付けられた第２の浮力部材（２Ｂ）とを備え、
前記第１の浮力部材（２Ａ）は、前記第１の自由部分（１５Ａ）を第１の別のスリーブセグメント（１２Ａ）内に取り込むことによって前記第１の自由部分（１５Ａ）に取り付けられ、前記第２の浮力部材（２Ｂ）は、前記第２の自由部分（１５Ｂ）を第２の別のスリーブセグメント（１２Ｂ）内に取り込むことによって前記第２の自由部分（１５Ｂ）に取り付けられ、
前記別の管状スリーブセグメント（１２Ａ、１２Ｂ）と前記自由部分（１５Ａ、１５Ｂ）との間の前記空隙（２４）には、注入可能であるが硬化した打設材料（１６）の別の部分（１６Ａ、１６Ｂ）が設けられ、
各々のスリーブセグメント（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）は、せん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）が設けられた内壁を有し、前記管状接続部材（１５）は、他のせん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）が設けられた外壁を有し、
前記せん断キーと前記他のせん断キー（２２Ａ、２２Ｂ）との間の空隙（２４）に前記打設材料（１６）が提供され、硬化した前記打設材料（１６）によって各々のスリーブセグメント（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）と前記管状接続部材（１５）を相互に移動しないように固定する、請求項１０に記載の構造体。

【請求項12】

請求項１～９のいずれか一項に記載の方法によって得られる、請求項１０または１１に記載の構造体。

【請求項13】

風力タービン（２１）と、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の浮体式洋上支持構造体（１）とを備える洋上風力タービンシステム。

【請求項14】

風力タービン（２１）を支持する洋上支持構造体に対する、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法の使用。

【請求項15】

洋上風力タービン用の前駆体フレーム構造体であって、
前記前駆体フレーム構造体は、水平面内で三角形として配置された３つの頂点を有する剛体四面体構造を形成する強固に相互接続された複数の管（４、６、９、１０）を備える剛体フレーム（１９）と、前記四面体構造の一部として風力タービン（２１）のタワーを支持するように構成される支持部材（６）とを備え、
前記頂点（３）の各々は、スリーブセグメント（１２Ｃ）と、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）を通って延びる接続部材（１５）とを備え、
前記接続部材（１５）は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）と前記接続部材（１５）との間の空隙（２４）内の硬化した打設材料（１６）によって前記スリーブセグメント（１２Ｃ）に固定されており、
前記接続部材（１５）は、水平面内で前記スリーブセグメント（１２Ｃ）と同軸に位置合わせされ、
前記接続部材（１５）は、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）よりも長く、前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の端部（１８）からある距離だけ延びる自由部分（１５Ａ）を有し、浮力モジュール（２）を前記自由部分（１５Ａ）に固定し、
前記前駆体フレーム構造体の前記頂点（３）には浮力モジュール（２）が存在せず、
前記３つの接続部材（１５）の前記自由部分（１５Ａ、１５Ｂ）は、浮力モジュール（２）を取り付けるために構成され、寸法決めされている、前駆体フレーム構造体。

【請求項16】

前記接続部材（１５）は、第１の自由部分（１５Ａ）および第２の自由部分（１５Ｂ）を有し、前記第１の自由部分（１５Ａ）および前記第２の自由部分（１５Ｂ）の各々は、浮力部材（２Ａ、２Ｂ）を前記自由部分（１５Ａ、１５Ｂ）の各々に固定するために前記スリーブセグメント（１２Ｃ）の２つの反対側にある端部（１８）のうちの一方からある距離だけ延びている、請求項１５に記載の前駆体フレーム構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浮体式洋上支持構造体、特に洋上風力タービン用の浮体式洋上支持構造体、その組み立て方法および使用、ならびに前駆体フレーム構造体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

洋上風力タービン用の支持構造のうちのいくつかのタイプは、海底の砂に挿入されるモノパイルまたは複数の柱で構成されている。モノパイルと風力タービンのタワーの間、または海底に埋め込まれた複数の柱とタワーの支持フレームの間の典型的な接続は、鉛直に配置された同軸管状部材間のグラウト注入された接続で構成され、グラウトの硬化後の長期にわたる機械的安定性を提供するためにせん断キーが使用される。フレームは多くの場合、格子状に配置された複数の管を備えた溶接構造であり、陸上で組み立ておよび溶接され、その後洋上の場所に輸送される。

【0003】

海底に設置された洋上風力タービンの代替として、浮力モジュールが３つの節点に設けられ、風力タービンのタワーが中央の支柱の上部に配置される、略四面体のフレームで構成されることがよくある浮体式支持構造体が提供される。Ｓｔｉｅｓｄａｌによる特許文献１に、実施例が開示されている。また、この場合、四面体フレームは陸上で組み立ておよび溶接され、その後洋上の場所に輸送される。

【0004】

しかしながら、浮力タンクを使用した最終的な浮体式支持構造体の組み立ては、タンクが大きく、サイズ、重量、および複雑さが増すため、困難である。したがって、そのような組み立てに有用な方法を見つけることが望まれている。

【0005】

特許文献２には、ＵＨＰＣ管、ＵＨＰＣボックス、およびＵＨＰＣスリーブの３種類のプレハブ部品を含み、接合、溶接、接着によって形成された、組み立てられたＵＨＰＣ管－ボックス組み合わせ浮体式構造体が記載されている。組み立てられたＵＨＰＣ管－ボックスを基礎として、海洋操作プラットフォーム、海洋ネットケージ、浅瀬浮橋、水中観光プラットフォーム、海洋レジャープラットフォームなどをさらに構築することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１５７３９９号

【特許文献2】中国実用新案第２１２３５４３４５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

当該技術分野の改善を提供することが目的である。特に、浮体式洋上支持構造体（特に、風力タービン用の浮体式洋上支持構造体）のための代替の改善された構造および組み立て方法を提供することが目的である。これらおよび他の目的は、以下で説明されるように、浮体式洋上支持構造体、その組み立て方法および使用、ならびに前駆体フレーム構造体によって解決される。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この技術分野で伝統的に使用されている溶接またはボルト締めによって浮力モジュールを支持フレームに固定するのとは対照的に、本発明によって提供される取り付けは、打設された、特にグラウト注入された接続に基づいており、これにより組み立てが容易になり、その結果、過酷な洋上条件下でも長持ちする接続をもたらす。浮力モジュールを洋上フレームに取り付けるための打設方法、特に細粒グラウトを使用して、多角形フレーム構造体の頂点で水平に位置合わせされた同軸管状部材の間に取り付ける方法は、グラウト注入による接続が鉛直方向の洋上構造体に対して一般的に知られているにもかかわらず、この分野の伝統的な固定方法から逸脱している。

【0009】

本発明によって達成される具体的な利点は、前述のボルト締めおよび溶接による解決策などの全鋼製接続と比較して、頻繁な検査の要件が軽減されることである。本方法の利点は、海深が深い領域における浮体式洋上風力タービンに特に関係がある。

【0010】

浮体式洋上支持構造体は、水平面内に多角形（例えば、３つの頂点を有する三角形）として配置された頂点を有する剛体フレームを形成する相互接続された複数の管を備える。前駆体フレーム構造体を作製した後、浮力モジュールが頂点の各々でフレームに取り付けられる。

【0011】

一例として、前駆体フレーム構造体は、水平面内で三角形として配置された３つの頂点を有する四面体構造を形成する強固に相互接続された複数の管を有する剛体フレームと、四面体構造の一部として風力タービンのタワーを支持するように構成された支持部材とを備え得る。

【0012】

フレームの頂点の各々には、接続部材（好ましくは、管状接続部材）が挿入されるスリーブセグメント（好ましくは、管状スリーブセグメント）が設けられる。接続部材は、スリーブセグメントと接続部材との間の空隙に注入可能な打設材料の一部を充填することによってスリーブセグメントに固定され、その後材料部分は、硬化される。硬化すると、接続部材は、スリーブセグメントに強固に固定される。そして、頂点の接続部材の各々に浮力モジュールを取り付ける準備が整う。

【0013】

可能な打設材料は、非常に細かい砂または他の充填材料を含むが通常は石を含まないグラウトなどのセメントベースの打設材料である。砂を入れていないグラウトは、この目的に適した候補である。代替の打設材料は、長期耐候性硬化ポリマーである。

【0014】

有利には、浮力モジュールと接続部材との間に強固な機械的接続を提供するために、スリーブセグメントは、せん断キーが設けられた内壁を有し、および／または、接続部材は、他のせん断キーが設けられた外壁を有し、硬化した打設材料によってスリーブと接続部材が相互に移動しないように固定するために、せん断キーと他のせん断キーとの間の空隙に打設材料が設けられる。せん断キーは、硬化中に打設材料が収縮する場合に特に役立つ。

【0015】

実際の実施形態では、接続部材は、スリーブセグメントよりも長く、スリーブセグメントの第１の端部からある距離だけ延びる第１の自由部分を有し、浮力モジュールに取り付けられる別のスリーブセグメント内に接続部材の自由部分を取り込むことによって、浮力モジュールがスリーブセグメントに取り付けられる。接続部材をフレームのスリーブセグメントに固定するのと同様に、管状スリーブセグメントは、注入可能な打設材料の別の部分をそれらの間の空隙に充填し、その後硬化させることによって、接続部材の自由部分に固定される。

【0016】

浮力モジュールが複数の浮力部材を備える場合、接続部材は、スリーブセグメントの２つの反対側にある端部のうちの一方からある距離だけ延びる第１の自由部分および第２の自由部分を備える。この場合、第１の別のスリーブセグメントが取り付けられた第１の浮力部材は、第１の自由部分を第１の別のスリーブセグメント内に取り込むことによって第１の自由部分に取り付けられる。同様に、第２の別のスリーブセグメントが取り付けられた第２の浮力部材は、第２の自由部分を第２の別のスリーブセグメント内に取り込むことによって第２の自由部分に取り付けられる。注入可能な打設材料の別の部分が空隙に充填され、別のスリーブセグメントと自由部分との間で硬化される。

【0017】

各々の浮力モジュールが３つ以上の浮力部材を有する場合、接続部材の自由部分の各々に２つ以上の浮力部材を取り付けることも可能である。

【0018】

有利には、浮力部材と接続部材との間に強固な機械的接続を提供するために、各々のスリーブセグメントは、せん断キーが設けられた内壁を有し、スリーブセグメントが取り付けられる各々の自由部分は、他のせん断キーが設けられた外壁を有し、硬化した打設材料によって各々のスリーブセグメントと接続部材とが相互に移動しないように固定するために、打設材料がせん断キーと他のせん断キーとの間に設けられる。

【0019】

打設材料の粘度が比較的低い場合、接続部材とスリーブセグメントとの間の空隙をスリーブセグメントの両端部のシールで封止して、充填中に打設材料が空隙から漏れるのを防ぐことが有利である。これは、同軸配置が水平の長手方向軸を有する場合に特に有用である。同様に、接続部材と別のセグメントとの間の他の空隙への打設材料の適切な充填を確保するためにシールを使用することもできる。

【0020】

例えば、シールは、膨張可能なトーラスであり、接続部材の周囲に配置され、それぞれの空隙に打設材料を充填する前に膨張される。接続部材の周囲およびスリーブセグメントの内側のトーラスの膨張は、セグメントの内側の接続部材の中心合わせおよび同軸の位置合わせ、ならびに浮力モジュールが前駆体フレーム構造体に取り付けられるときの別のセグメントと接続部材との同軸の位置合わせを支援する。

【0021】

洋上風力タービンでは、浮力モジュールを三角形に配置したものがよく使用される。有用な前駆体フレーム構造体は、水平面内で三角形として配置された３つの頂点を有する四面体構造を形成する強固に相互接続された複数の管を有する剛体フレームと、四面体構造の一部として風力タービンのタワーを支持するように構成された支持部材とを備える。頂点の各々は、スリーブセグメントと、スリーブセグメントを通って延びる接続部材とを備える。上でより詳細に説明したように、接続部材は、管状スリーブセグメントと接続部材との間の空隙内の注入可能であるが硬化した打設材料によってスリーブセグメントに固定される。接続部材は、水平面内でスリーブセグメントと同軸に位置合わせされる。接続部材は、スリーブセグメントより長いため、接続部材は、スリーブセグメントの端部（典型的には、スリーブセグメントの両端部）からある距離だけ延びる自由部分を有する。各々の自由部分は、浮力モジュールを固定するように構成されている。しかしながら、輸送と保管を容易にするため、前駆体が洋上の場所に輸送される準備が整うまで、前駆体フレーム構造体の頂点には浮力モジュールが取り付けられていない。その段階で、すでに上で説明したように、３つの接続部材の自由部分に浮力モジュールが取り付けられる。

【0022】

頂点を非三角形の多角形に配置する場合、４つ以上の浮力モジュールが提供され、これらの浮力モジュールのうちの１つが、４つ以上の頂点の各々に対応して取り付けられる。

【0023】

例えば、浮力部材は、浮力柱である。

【0024】

接続部材の典型的な直径は、１～１０メートルの範囲内にあり、任意選択で２～６メートルである。

【0025】

典型的には、セグメントは、特にせん断キーを使用する場合に、打設接続の強度を生み出すのに十分な大きな空隙を提供するために、接続部材の直径よりも５～２０％大きい直径を有する。

【0026】

例えば、浮体式支持構造体は、風力タービンなどの荷重を支持するように構成された支柱を備え、そこから複数（例えば、３つ）のブレースが多角形フレームの頂点まで放射状に延びる。

【0027】

本発明の実施形態およびさらなる詳細は、図を参照して以下に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】いくつかの頂点を含む浮体式支持構造体を示す。

【図2A】浮力モジュールを通って断面切断されている、図１の構造体の図を示す。

【図2B】断面をより詳細に示す。

【図3】前駆体フレーム構造体の頂点における接続部の断面の拡大図を示す。

【図4】浮力部材の取り付け後の頂点における接続部の断面の拡大図を示す。

【図5】風力タービンを支持する浮体式支持構造体を示す。

【図6】接続におけるせん断キーを示す。

【図7】シールを示す。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、典型的には洋上で使用される、浮体支持構造体１の例示的な一実施形態を示す。支持構造体１は、３つの浮力モジュール２を備え、フレーム１９の３つのコーナーノード３の各々に１つのモジュール２が含まれる。フレーム１９は、３つのコーナーノード３を有するものとして例示されている。あるいはまた、フレーム１９は、多角形に配置された４つ以上のノード３を有する。フレーム１９は、典型的には、浮力モジュール２が支持構造体１の総浮力を増大させるのを助ける中空鋼管４、６、９で作られている。

【0030】

各々の浮力モジュール２は、２つの浮力部材２Ａ、２Ｂの対を備えるものとして例示されている。あるいはまた、各々のモジュール２は、１つだけまたは３つ以上の浮力部材を備える。浮力部材２Ａ、２Ｂは、典型的には、空気が充填された浮力タンクである。以下では、これらは円柱として例示されるが、他の形状であってもよい。

【0031】

フレーム１９は、３つの主ブレース４を備え、主ブレース４の各々は、支柱として例示される支持要素６からノード３のただ１つまで延びている。主ブレース４の各々の端部５は、接続部１１によって浮力モジュール２に固定されている。本実施形態では、２つの浮力部材２Ａ、２Ｂは、主ブレース４の対応する端部５の両側に対称的に配置されている。接続部１１は、浮力部材２Ａ、２Ｂの両方を通って、また主ブレース４のうちの１つの端部５を通って水平に延びている。

【0032】

支持構造体１は、図５に示されるように、洋上風力タービンを支持するのに有用であり、この場合、支持要素６は、風力タービン２１のタワーを支持している。図１の例示的な支持構造１では、異なるサイズを有することができ、図５に示されるように風力タービン２１が構造体１によって支持される場合にも使用できるプラットフォーム２０が示されている。

【0033】

支持要素６は、浮力モジュール２の間の中心に配置される可能性がある。しかしながら、これは必須ではなく、図１の例は、偏心した支持要素６を示す。

【0034】

浮力柱として例示される各々の浮力部材２Ａ、２Ｂの下端部７には、浮力部材２Ａ、２Ｂを貫通して長手方向軸線Ｘ１に対して横方向に延びる減衰板８が設けられる。

【0035】

フレーム１９は、支持要素６と浮力モジュール２との間の剛性を高めるために、いくつかの支持ブレース９、１０をさらに備える。四面体フレーム構造体が図示されている。支柱６が中心ではないため、形成される四面体は正四面体ではない。

【0036】

浮力部材２Ａ、２Ｂを主ブレース４のうちの１つに接続する接続部１１は、管状であり、以下でより詳細に説明される。

【0037】

図２Ａは、図１の浮体式支持構造体を示し、接続部１１の内部構造を示すために、接続部１１および浮力部材２Ａ、２Ｂを鉛直に断面切断されている。点描四角形で示した部分を拡大して図２Ｂに示す。

【0038】

接続部１１は、３つのスリーブセグメント、すなわち、第１の浮力柱２Ａに固定される（典型的には、溶接される）第１のスリーブセグメント１２Ａと、第２の浮力部材２Ｂに固定される第２のスリーブセグメント１２Ｂと、対応する主ブレース４の端部５に固定される第３の中央スリーブセグメント１２Ｃとを有するセグメント化された円筒状管状スリーブ１２を備える。ここでは円筒状接続部材１５として示されている接続部材は、軸方向に位置合わせされた３つのスリーブセグメント１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃすべてを通って延びている。円筒状接続部材１５の外径は、管状スリーブ１２の内径よりも小さいため、空間が形成され、そこにグラウト材１６が充填される。グラウト材１６の３つの部分１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、すなわちセグメント１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの各々に１つの部分が設けられる。

【0039】

図３は、支持構造体１の組み立てステップを示す。主ブレース４の端部５には、そのスリーブセグメント１２Ｃが設けられており、円筒状接続部材１５は、打設材料（特に、グラウト材１６）の対応する部分１６Ｃによってスリーブセグメント１２Ｃの内側に固定されている。接続部材１５は、スリーブセグメント１２Ｃよりも長いので、自由部分１５Ａ、１５Ｂは、スリーブセグメント１２Ｃの両端部１８の外側に延びる。

【0040】

グラウト材１６は、比較的低い粘度を有し、砂または石が含まれない状態で提供される可能性がある。スリーブセグメント１２Ｃと接続部材１５との間の空間にそれを充填するためにシールが使用され、その一例が図７に示されており、スリーブセグメント１２Ｃの端部１８の空隙内の空間を充填するために、接続部材１５の周りに配置される。例えば、そのようなシールは、膨張可能なトーラス形のチューブであり、原理的には膨張可能なタイヤチューブと同等であるが、はるかに大きいだけであり、例えば直径が２～６メートルの範囲にある。

【0041】

図３に示される状況では、スリーブセグメント１２Ｃおよび接続部材１５は、水平方向に同軸上に位置合わせされている。建造のこの段階では、未完成の支持構造体を前駆体として最終組み立て場所まで輸送することができ、そこで浮力モジュール２が接続部材１５の自由部分１５Ａ、１５Ｂに固定される。

【0042】

図４では、このようなシールの空間１７が、グラウト材１６の隣接する部分１６Ｂ、１６Ｃの間に見られる。このような空間１７内の端部１８で有用なトロイダルシール２３が図７に示されている。

【0043】

円筒状接続部材１５は、主ブレース４の端部５に固定されているので、浮力部材２Ａ、２Ｂとの組み立てが簡素化される。これらは、別のスリーブセグメント１２Ａ、１２Ｂによって、既に固定されている接続部材１５の第１および第２の端部１５Ａ、１５Ｂに両端から押し付けられる。第３のセグメント１２Ｃが端部５にある主ブレース４に対して浮力部材２Ａ、２Ｂの向きを位置決めし調整した後、グラウト材の対応する部分１６Ａ、１６Ｂが、接続部材とそれぞれのセグメント１２Ａ、１２Ｂとの間の空隙に充填される。あるいはまた、第１の浮力部材２Ａは、接続部材の第１の端部１５Ａに位置決めされ調整され、その後、グラウトが第１の別のスリーブセグメント１２Ａと接続部材１５との間の空隙に充填され硬化されて、第１の浮力部材２Ａを接続部材１５に固定し、その後、同様のステップで第２の浮力部材１２Ｂが取り付けられる。

【0044】

空間１７に設けられていたシールは、通常残され、打設材料（特に、グラウト材）が対応する別のセグメント１２Ｂ、１２Ｃと接続部材１５との間の空隙に圧送されるとき、対応するシールがスリーブ１２の両端部に設けられる。硬化後、３つのセグメント１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃはすべて、接続部材１５に強固に固定される。

【0045】

典型的には、円筒状接続部材１５は中空管、有利には鋼管である。中空円筒形接続部材１５の端部が締め付けられると、内側空隙が追加の浮力を提供する。

【0046】

典型的には、グラウト材１６自体は、スリーブ１２と接続部材１５との間に十分な回転および軸方向の安定性を提供しない。しかしながら、接続部材１５の外側およびスリーブ１２のセグメント１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの内面に設けられたせん断キーを使用することによって、高度の安定性が達成される。これが図６に図示され、図６は、原理を説明するための簡略化された断面図である。例えば、接続部材１５の周りに部分的または全体的にスリーブ１２の内側に沿って延びる第１のせん断キー２２Ａは、接続部材１５に対するスリーブ１２のセグメント１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃからの軸方向の変位に対して接続部を固定する。接続部材１５の外側およびスリーブ１２の内側で接続部材１５の軸方向に延びる第２のせん断キー２２Ｂは、回転力に対して接続部１１を固定する。通常、せん断キーは、曲がったまたは真っ直ぐな金属プロファイルであり、対応するコンポーネントの鋼表面に溶接され、任意選択でせん断キーグリッドを形成する。

【0047】

図７は、特に図１７に示されるような空間１７内のスリーブセグメント１２Ｃの端部１８で、接続部材１５とスリーブ１２との間の空隙２４に嵌合するシール２３を示す。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】