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特表2024-546297浮体式風力発電用プラットフォームおよび関連する浮体式風力発電用組立品
(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】2024-12-19
(54)【発明の名称】浮体式風力発電用プラットフォームおよび関連する浮体式風力発電用組立品
(51)【国際特許分類】
B63B 75/00 20200101AFI20241212BHJP
B63B 35/00 20200101ALI20241212BHJP
B63B 35/34 20060101ALI20241212BHJP
B63B 73/40 20200101ALI20241212BHJP
F03D 13/25 20160101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
B63B75/00
B63B35/00 T
B63B35/34 B
B63B73/40
F03D13/25
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024537366
(86)(22)【出願日】2022-12-20
(85)【翻訳文提出日】2024-08-07
(86)【国際出願番号】 EP2022087029
(87)【国際公開番号】W WO2023118168
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】21306867.9
(32)【優先日】2021-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522232558
【氏名又は名称】トタルエナジーズ ワンテク
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＴＡＬＥＮＥＲＧＩＥＳ ＯＮＥＴＥＣＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100080447
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 恵一
(72)【発明者】
【氏名】ル－ゲネック，ステファンヌ
【テーマコード（参考）】
3H178
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA26
3H178AA43
3H178BB35
3H178CC23
3H178DD61X
3H178DD67Z
(57)【要約】
【課題】タワーの１次固有周期と１Ｐ周波数および３Ｐ周波数それぞれとの間の十分な分離を保証する浮体式風力発電用プラットフォームを、タービンの耐用年数全体にわたって十分な抵抗および完全な状態を提供する。
【解決手段】本発明は、浮体式風力発電用プラットフォームに関しており、該プラットフォームは、水域に設置可能であり、該プラットフォームは、水域に浮遊することができる浮体構造物（２８）、浮体構造物（２８）から突出して主方向（Ｚ）に沿って延びるタワー組立品（３０）を備え、タワー組立品（３０）は、風力タービンナセルを支持することができる。タワー組立品（３０）は、風力タービンナセルを支持することができるタワー（３８）と、浮体構造物（２８）とタワー（３８）との間に配置される連結部分（４０）とを備える。連結部分（４０）は、複合材料で形成される。
【選択図】図２
【解決手段】本発明は、浮体式風力発電用プラットフォームに関しており、該プラットフォームは、水域に設置可能であり、該プラットフォームは、水域に浮遊することができる浮体構造物（２８）、浮体構造物（２８）から突出して主方向（Ｚ）に沿って延びるタワー組立品（３０）を備え、タワー組立品（３０）は、風力タービンナセルを支持することができる。タワー組立品（３０）は、風力タービンナセルを支持することができるタワー（３８）と、浮体構造物（２８）とタワー（３８）との間に配置される連結部分（４０）とを備える。連結部分（４０）は、複合材料で形成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）であって、水域（１２）に設置可能であり、水域（１２）に浮遊することができる浮体構造物（２８）と、浮体構造物（２８）から突出して主方向（Ｚ）に沿って延びるタワー組立品（３０）とを備え、
タワー組立品（３０）は、風力タービンナセル（２２）を支持することができ、
タワー組立品（３０）が、風力タービンナセル（２２）を支持することができるタワー（３８）と、浮体構造物（２８）とタワー（３８）との間に配置される連結部分（４０）とを備え、
連結部分（４０）は、複合材料で形成される、浮体式風力発電用プラットフォーム。
【請求項2】
前記連結部分（４０）が、主方向（Ｚ）に沿って、１ｍ～７ｍ、特に３ｍ～４ｍに含まれる長さ（Ｈ２）で延びる、請求項１に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項3】
前記連結部分（４０）が、円筒形の形状または円錐台形の形状を呈する、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項4】
前記連結部分（４０）が、主方向（Ｚ）に沿って、タワー（３８）の延長部分に延びる、請求項１から３のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項5】
前記連結部分（４０）が、単一材料で作られる、請求項１から４のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項6】
前記複合材料が、繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂、特にガラス、カーボンナノチューブまたは炭素繊維であり、また繊維強化材が任意に、織布もしくは不織布の形態またはバルク繊維の形態である、請求項１から５のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項7】
前記タワー（３８）が、鋼製である、請求項１から６のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項8】
前記浮体構造物（２８）が、浮力要素（３２）と、浮力要素（３２）から突出する移行部分（３４）とを備え、前記連結部分（４０）が、移行部分（３４）とタワー（３８）との間に配置される、請求項１から７のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項9】
前記移行部分（３４）が、主方向（Ｚ）に沿って、４０ｃｍ～２０ｍに含まれる長さ（Ｈ３）で延びる、請求項８に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項10】
前記連結部分（４０）が、移行部分（３４）にボルト締めフランジ（４２）を介して固定される、請求項９に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項11】
前記連結部分（４０）が、移行部分（３４）にグラウチングされる、請求項９に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項12】
前記連結部分（４０）が、タワー（３８）にボルト締めフランジ（４２）を介して固定される、請求項９から１１のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項13】
浮体式風力発電用組立品（１０）であって、請求項１から１２のいずれか一つに記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）を備え、
プロペラ（２６）に結合した発電機（２４）を備える風力タービンナセル（２２）を備え、
タワー組立品（３０）のタワー（３８）に固定される風力タービンナセル（２２）を備える、浮体式風力発電用組立品。
【請求項14】
前記発電機（２４）が、１０ＭＷを超える、特に１４ＭＷを超える電力を有する電流を生成することができる、請求項１３に記載の浮体式風力発電用組立品（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、浮体式風力発電用プラットフォームに関する。
【0002】
本発明は、また、そのような浮体式風力発電用プラットフォームを備える組立品にも関する。
【背景技術】
【0003】
浮体式風力発電用プラットフォームは、従来、タービンを備えており、タービンはタワーの端部に位置決めされ、タワーそれ自体は、もう一方の端部で、例えば海に浮遊することができる浮体構造物に連結される。
タワーは、通常、十分な抵抗を提供するために鋼で作られる。
タワーは、通常、十分な抵抗を提供するために鋼で作られる。
【0004】
タービンは、発電機を作動させるために風によって回転することができるプロペラを備える。
プロペラの回転は、特にタワーの前をプロペラのブレードが通過することに起因する周期的な振動を引き起こす。
これらの振動の周波数が組立品の構造的な固有周波数に近づきすぎると、これらの振動が共振の引き金となり共振が維持されるため、疲労損傷によるこの組立品の劣化が加速される可能性がある。
プロペラの回転は、特にタワーの前をプロペラのブレードが通過することに起因する周期的な振動を引き起こす。
これらの振動の周波数が組立品の構造的な固有周波数に近づきすぎると、これらの振動が共振の引き金となり共振が維持されるため、疲労損傷によるこの組立品の劣化が加速される可能性がある。
【0005】
浮体式風力発電用プラットフォームを設計する際には、したがって、ハルの加速度とタービンの推力とによって誘発されるタワーの極端な曲げモーメントに耐えるのに十分な強度性能を維持しつつ、タワーの共振現象を低減するためにハルおよびタワーの設計を調整することが不可欠である。
【0006】
タワーは、通常、いわゆる１Ｐ周波数（ローターの１回転に対応する）といわゆる３Ｐ周波数（各ブレードがタワーを通過することに対応する）との間に１次固有モードを持つように設計される。
設計プロセスでは、通常、共振現象を軽減するために、タワーの１次固有周期と３Ｐ周波数との間に少なくとも１０％のマージンが要求される。
設計プロセスでは、通常、共振現象を軽減するために、タワーの１次固有周期と３Ｐ周波数との間に少なくとも１０％のマージンが要求される。
【0007】
しかしながら、陸上風力タービンと比較して、風力タービンが浮体上に設置されるとタワーの固有周期が長くなり３Ｐ振動周波数に近づくため、共振現象が生じ、その結果タワーやタワーとハルとの間の接続部分で大きな疲労損傷が発生する。
【0008】
そのうえ、産業界においてタービンが大型化し、例えば１４ＭＷを超える電力を供給するようになると、浸食を軽減し超音速流を避けるためブレードの先端での相対風速を制限するために、回転速度が低下する。
このような回転速度の低下は、３Ｐ周波数を下げるため、組立品設計と上記１０％の基準への準拠とをさらに難易度の高いものとし、組立品設計の最適化の可能性を制限する。
このような回転速度の低下は、３Ｐ周波数を下げるため、組立品設計と上記１０％の基準への準拠とをさらに難易度の高いものとし、組立品設計の最適化の可能性を制限する。
【0009】
タワーの固有周波数を下げるために、タワーの剛性を下げることが検討されてきた。
しかしながら、タワーの直径や肉厚を調整することでタワーの剛性を下げることは、極限の状況下で要求される強度性能のためにいくらかの限界がある。
しかしながら、タワーの直径や肉厚を調整することでタワーの剛性を下げることは、極限の状況下で要求される強度性能のためにいくらかの限界がある。
【0010】
仏国特許出願公開第３０９８５５５号明細書は、タワーとハルとの間にエラストマーパッド減衰システムを使用することを提案している。
しかしながら、このようなシステムは非常に複雑で、実装には費用がかかる。
特に、提案されている接続部分は、高価であることが知られている巨大な鋼の鋳造品および/または鍛造品を使用することになる。
現在に至るまで、このようなシステムは、これらの制限のために、実際の洋上風力タービンの現場で実装されたことはない。
しかしながら、このようなシステムは非常に複雑で、実装には費用がかかる。
特に、提案されている接続部分は、高価であることが知られている巨大な鋼の鋳造品および/または鍛造品を使用することになる。
現在に至るまで、このようなシステムは、これらの制限のために、実際の洋上風力タービンの現場で実装されたことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】仏国特許出願公開第３０９８５５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明の目的のうちの１つは、したがって、タワーの１次固有周期と１Ｐ周波数および３Ｐ周波数それぞれとの間の十分な分離を保証する浮体式風力発電用プラットフォームを、タービンの耐用年数全体にわたって十分な抵抗および完全な状態を提供し、かつ費用効率が良くありながら、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
この目的のために、本発明は、水域に設置可能な浮体式風力発電用プラットフォームに関しており、該プラットフォームは、水域に浮遊することができる浮体構造物と、浮体構造物から突出して主方向に沿って延びるタワー組立品とを備え、タワーは風力タービンナセルを支持することができ、タワーは、風力タービンナセルを支持することができるタワーと、浮体構造物とタワーとの間に配置される連結部分を備え、連結部分は複合材料で形成される。
【発明の効果】
【0014】
実際に、これらの特徴を利用して、鋼の代わりに複合材料で作られた連結部分により、タワーの固有周期を許容値まで低減することが可能となる。
実際に、複合材料は、同等の強度性能の鋼と比べて６分の１の剛性を有することができる。
特に、連結部分の高さを調整することにより、曲げ時のタワーの固有周期を短くし、３－Ｐ周波数とのマージンを高めることで、疲労損傷を低減することができる。
一例として、本発明者らが行ったいくつかの計算により、高さ３．５ｍの連結部分がタワーの固有周波数をおよそ１０％低下させるであろうことが実証されており、これは疲労性能およびプラットフォーム設計の最適化にとって非常に有益である。
そのうえ、複合材料のこの連結部分は、製造が簡単であり、浮体構造物との接続部分が単純化される。
本発明は、したがって、共振／疲労問題に対する費用対効果の高い解決案を提供する。
実際に、複合材料は、同等の強度性能の鋼と比べて６分の１の剛性を有することができる。
特に、連結部分の高さを調整することにより、曲げ時のタワーの固有周期を短くし、３－Ｐ周波数とのマージンを高めることで、疲労損傷を低減することができる。
一例として、本発明者らが行ったいくつかの計算により、高さ３．５ｍの連結部分がタワーの固有周波数をおよそ１０％低下させるであろうことが実証されており、これは疲労性能およびプラットフォーム設計の最適化にとって非常に有益である。
そのうえ、複合材料のこの連結部分は、製造が簡単であり、浮体構造物との接続部分が単純化される。
本発明は、したがって、共振／疲労問題に対する費用対効果の高い解決案を提供する。
【0015】
本発明によるプラットフォームは、単独で、もしくは技術的に実現可能な任意の組み合わせにしたがって選ばれる、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有する。
－ 連結部分は、主方向に沿って、１ｍ～７ｍ、特に３ｍ～４ｍに含まれる長さで延びる、
－ 連結部分は、円筒形の形状または円錐台形の形状を呈する、
－ 連結部分は、主方向に沿って、タワーの延長部分に延びる、
－ 連結部分は、単一材料で作られる、
－ 単一材料は、繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂、特に、グラスファイバー、カーボンナノチューブまたはカーボンファイバーであり、これは任意で織布もしくは不織布またはバルクファイバーの形態である、
－ 複合材料は、紫外線放射および/または塩水のような環境からの劣化を防ぐために、塗料でコーティングすることができる、
－ タワーは、鋼製である、
－ 浮体構造物は、浮体と、浮体から突出する移行部分とを備え、連結部分は、移行部分とタワーとの間に配置される、
－ 移行部分は、主方向に沿って、４０ｃｍ～２０ｍに含まれる長さで延びる、
－ 連結部分は、移行部分にボルト締めフランジを介して固定される、または
－ 連結部分は、移行部分にグラウチングされる、かつ
－ 連結部分は、タワーにボルト締めフランジを介して固定される。
－ 連結部分は、主方向に沿って、１ｍ～７ｍ、特に３ｍ～４ｍに含まれる長さで延びる、
－ 連結部分は、円筒形の形状または円錐台形の形状を呈する、
－ 連結部分は、主方向に沿って、タワーの延長部分に延びる、
－ 連結部分は、単一材料で作られる、
－ 単一材料は、繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂、特に、グラスファイバー、カーボンナノチューブまたはカーボンファイバーであり、これは任意で織布もしくは不織布またはバルクファイバーの形態である、
－ 複合材料は、紫外線放射および/または塩水のような環境からの劣化を防ぐために、塗料でコーティングすることができる、
－ タワーは、鋼製である、
－ 浮体構造物は、浮体と、浮体から突出する移行部分とを備え、連結部分は、移行部分とタワーとの間に配置される、
－ 移行部分は、主方向に沿って、４０ｃｍ～２０ｍに含まれる長さで延びる、
－ 連結部分は、移行部分にボルト締めフランジを介して固定される、または
－ 連結部分は、移行部分にグラウチングされる、かつ
－ 連結部分は、タワーにボルト締めフランジを介して固定される。
【0016】
本発明は、さらに、組立品に関しており、該組立品は、上に定義されたような浮体式風力発電用プラットフォームと、プロペラに結合した発電機を備える風力タービンナセルとを備え、風力タービンナセルは、タワーのタワーに固定される。
【0017】
いくつかの実施形態によると、発電機は、１０ＭＷを超える、特に１４ＭＷを超える電力を有する電流を生成することができる。
【0018】
本発明は、以下のような添付の図面を参照して成される、単に一例として与えられる、続く説明を読むことによってより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明による浮体式風力発電用プラットフォームを備えた浮体式風力発電用組立品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
浮体式風力発電用組立品１０が、図１に示されている。
【0021】
浮体式風力発電用組立品１０は、水域１２に設置されることができる。
【0022】
具体的には、水域１２は、例えば海である。
水域１２は、海底１４上にある。
当業者は、水域１２が湖であるならば、海底１４がそのとき、湖の底となることを理解するであろう。
水域１２は、海底１４上にある。
当業者は、水域１２が湖であるならば、海底１４がそのとき、湖の底となることを理解するであろう。
【0023】
図１で見ることができるように、水域１２は、垂直方向に従って、５０ｍ～１５００ｍに含まれる水深Ｄを有する。
【0024】
具体的には、浮体式風力発電用組立品１０は、海底１４に係留されることができる。
このために、浮体式風力発電用組立品１０は、少なくとも１本の係留索１６、有利には３本の係留索１６を介して、海底１４に取り付けられることができる。
このために、浮体式風力発電用組立品１０は、少なくとも１本の係留索１６、有利には３本の係留索１６を介して、海底１４に取り付けられることができる。
【0025】
浮体式風力発電用組立品１０は、浮体式風力発電用プラットフォーム２０と風力タービンナセル２２とを備える。
【0026】
風力タービンナセル２２は、プロペラ２６に結合した発電機２４を備える。
【0027】
浮体式風力発電用組立品１０が、稼働拠点の海底１４に係留されているとき、プロペラ２６は、発電機２４を作動させるために回転するように設定されており、発電機はそのとき電気を作り出す。
【0028】
発電機２４は、１０ＭＷを超える、特に１４ＭＷを超える電力を有する電流を生成することができる。
【0029】
図１で示されているように、浮体式風力発電用プラットフォーム２０は、浮体構造物２８と、浮体構造物２８から突出するタワー組立品３０とを備える。
【0030】
タワー組立品３０は、主方向Ｚに沿って延びる。主方向Ｚは、浮体式風力発電用組立品１０が水域１２に配置されているとき、ほぼ垂直である。
【0031】
浮体構造物２８は、水域１２に浮遊することができる。
【0032】
浮体構造物２８は、浮力要素３２を備える。
【0033】
浮体３２は、ここでは、ビームで相互に連結した３本の安定カラム３３を備えている。
しかしながら、浮体３２は、２本の安定カラム３３を備えていてもよいし、３本より多い安定カラム３３を備えていてもよい。
浮体３２は、また、水域１２に浮遊してタワー組立品３０を支持することができる任意のタイプの浮体式システムであってもよい。
しかしながら、浮体３２は、２本の安定カラム３３を備えていてもよいし、３本より多い安定カラム３３を備えていてもよい。
浮体３２は、また、水域１２に浮遊してタワー組立品３０を支持することができる任意のタイプの浮体式システムであってもよい。
【0034】
浮体構造物２８は、さらに、有利には、移行部分３４を備える。
【0035】
移行部分３４は、浮力要素３２から突出している。
【0036】
具体的には、浮力要素３２は、浮力要素３２が水域１２に配置されているとき、上面３６を呈する。
そのとき、移行部分３４は、上面３６から上向きに、主方向Ｚに沿って突出している。
そのとき、移行部分３４は、上面３６から上向きに、主方向Ｚに沿って突出している。
【0037】
移行部分３４は、円筒形の形状または円錐台形の形状を呈している。
【0038】
移行部分３４は、有利には鋼製である。
【0039】
移行部分３４は、主方向Ｚに沿って、有利には４０ｃｍ～２０ｍに含まれる長さＨ３で延びている。
【0040】
タワー組立品３０は、浮体構造物２８から、主方向Ｚに沿って突出している。
【0041】
図２で示されているように、タワー組立品３０は、浮体構造物２８の移行部分３４から、主方向Ｚに沿って突出している。
【0042】
表示されていない一変形例において、浮体構造物２８には移行部分がなく、タワー組立品３０は、浮力要素３２から直接突出している。
【0043】
【0044】
【0045】
タワー３８は、主方向Ｚに沿って、長さＨ１で延びている。
【0046】
連結部分４０は、主方向Ｚに沿って、長さＨ２で延びている。
【0047】
全長ＨＴは、長さＨ１と長さＨ２との合計に等しい。
【0048】
具体的には、タワー３８は、主方向Ｚに沿って、８０ｍ～１５０ｍに含まれる長さＨ１で延びている。
【0049】
例えば、発電機２４が１０ＭＷの電力を提供する場合、長さＨ１は、典型的には９５ｍに等しい。
発電機２４が１５ＭＷの電力を提供する場合、長さＨ１は、典型的には１２５ｍに等しい。
発電機２４が２０ＭＷの電力を提供する場合、長さＨ１は、典型的には１３５ｍに等しい。
発電機２４が１５ＭＷの電力を提供する場合、長さＨ１は、典型的には１２５ｍに等しい。
発電機２４が２０ＭＷの電力を提供する場合、長さＨ１は、典型的には１３５ｍに等しい。
【0050】
具体的には、連結部分４０は、主方向Ｚに沿って、１ｍ～７ｍ、特に３ｍ～４ｍに含まれる長さＨ２で延びる。
【0051】
タワー３８および連結部分４０は、それぞれ、円筒形の形状または円錐台形の形状を呈している。
【0052】
タワー３８は、主方向Ｚに沿って、一端で風力タービンナセル２２を支持することができ、もう一端で連結部分４０に固定されることができる。
【0053】
一実施形態によると、タワー３８は、鋼製である。
【0054】
一変形例において、タワー３８は、繊維を含む高分子材料製である。
【0055】
連結部分４０は、浮体構造物２８とタワー３８との間に配置される。
【0056】
具体的には、連結部分４０は、一端でタワー３８に、もう一端で浮体構造物２８、有利には移行部分３４に固定される。
【0057】
【0058】
連結部分４０およびタワー３８は、軸方向に連続する２つの構成部分を形成する。
それぞれの部分は、円形の円盤形状のフランジを呈している。
ボルト孔は、各円形の円盤形状のフランジに配置され、好ましくはフランジの周囲に規則的な間隔をあけて配置される。
２つの円形の円盤形状のフランジは、互いに向かい合い、孔を通るボルトは、２つの部分３８、４０をともに固定し、ボルトはナットと連結している。
それぞれの部分は、円形の円盤形状のフランジを呈している。
ボルト孔は、各円形の円盤形状のフランジに配置され、好ましくはフランジの周囲に規則的な間隔をあけて配置される。
２つの円形の円盤形状のフランジは、互いに向かい合い、孔を通るボルトは、２つの部分３８、４０をともに固定し、ボルトはナットと連結している。
【0059】
ボルトおよびナットは、任意にステンレス鋼または有利には複合材料で作られる。
有利には、ボルトおよびナットは、連結部分４０と同じ材料で作られる。
有利には、ボルトおよびナットは、連結部分４０と同じ材料で作られる。
【0060】
図２で示されているように、連結部分４０のもう一方の側では、連結部分４０は、有利には、移行部分３４にもボルト締めフランジ４２を介して固定される。
【0061】
図３で示されているように、一変形例において、連結部分４０は、移行部分３４にグラウチングされる。
具体的には、連結部分４０は、クランプ形状の端部を呈しており、連結部分は、移行部分３４上でのクランプ形状の端部の変形によって移行部分３４と組み立てられる。
具体的には、連結部分４０は、クランプ形状の端部を呈しており、連結部分は、移行部分３４上でのクランプ形状の端部の変形によって移行部分３４と組み立てられる。
【0062】
連結部分４０は、主方向Ｚに沿って、タワー３８の延長部分に延びる。
【0063】
すなわち、タワー３８と連結部分４０との間には、主方向Ｚに沿って、滑らかな連結があり、不連続がない。
【0064】
タワー３８は、有利には、連結部分４０によって浮体構造物２８から離されている。
連結部分４０は、浮体構造物２８から、具体的には移行部分３４から突出している。
その場合、連結部分４０は、浮体構造物２８で囲まれていない。
連結部分４０は、浮体構造物２８から、具体的には移行部分３４から突出している。
その場合、連結部分４０は、浮体構造物２８で囲まれていない。
【0065】
連結部分４０は、複合材料で形成される。
【0066】
複合材料は、少なくとも２つの混和しない成分の集合体であるが、高い浸透能力を有する。
異なる成分の特性は互いに補完し合うので、こうして形成された新しい不均質材料は、成分が独自では持たない特性を示す。
異なる成分の特性は互いに補完し合うので、こうして形成された新しい不均質材料は、成分が独自では持たない特性を示す。
【0067】
構造用複合材料は、一般に、強化材とマトリックスとで構成される。
強化材は、有利には繊維状またはフィラメント状であり、本質的な機械的特性を提供する。
強化材は、有利には繊維状またはフィラメント状であり、本質的な機械的特性を提供する。
【0068】
マトリックスは、強化材を環境から保護し、強化材をその初期位置に維持し、力の伝達を確実にするバインダーとして機能する。
複合材料は、そのマトリックスの性質によって、有機マトリックス複合材料、セラミックマトリックス複合材料または金属マトリックス複合材料に分類することができる。
複合材料は、そのマトリックスの性質によって、有機マトリックス複合材料、セラミックマトリックス複合材料または金属マトリックス複合材料に分類することができる。
【0069】
本発明において、複合材料は、好ましくは、無機強化材をコーティングしている有機マトリックスを有している。
有機マトリックスは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルまたはエポキシ樹脂のような高分子材料である。
有機マトリックスは、好ましくは、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂の中から選択される。
強化材は、繊維の形態の無機材料である。
好適な強化材は、短繊維または長繊維のガラス繊維、カーボンナノチューブおよび／または炭素繊維を含む。
有機マトリックスは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルまたはエポキシ樹脂のような高分子材料である。
有機マトリックスは、好ましくは、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂の中から選択される。
強化材は、繊維の形態の無機材料である。
好適な強化材は、短繊維または長繊維のガラス繊維、カーボンナノチューブおよび／または炭素繊維を含む。
【0070】
有利には、複合材料は、ポリエステルおよびガラスで作られる。
【0071】
一変形例において、複合材料は、有利には、エポキシおよびガラスで作られる。
【0072】
連結部分４０は、有利には、単一材料で作られる。
【0073】
したがって、この実施形態において、連結部分４０は、複合材料に加えて、他の材料や機械部品がない。
連結部分４０は、タワー３８と浮力要素３２との間に配置された複合材料を有するだけである。
連結部分４０は、タワー３８と浮力要素３２との間に配置された複合材料を有するだけである。
【0074】
一変形例において、連結部分４０は、鋼製の内層と複合材料製の外層とを有する。
【0075】
内層の幅と外層の幅は、組立品の固有周期を１Ｐ周波数と３Ｐ周波数との間の目標値まで低減するように調整することができる。
【0076】
複合材料は、有利には、繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂であり、特にガラス、カーボンナノチューブまたは炭素繊維強化材を有する。
強化材は、バルク繊維の形態であってもよいし、または好ましくは織布もしくは不織布の強化材のようであってもよい。
強化材は、バルク繊維の形態であってもよいし、または好ましくは織布もしくは不織布の強化材のようであってもよい。
【0077】
従来、トランジションピースが、ハルとタワーとの間に配置され、鋼製である。
しかし、上で説明したように、従来の鋼製タワーでは、タワー組立品３０の１次固有周期が３Ｐ周波数に近づきすぎる可能性がある。
しかし、上で説明したように、従来の鋼製タワーでは、タワー組立品３０の１次固有周期が３Ｐ周波数に近づきすぎる可能性がある。
【0078】
複合材料のヤング率は、鋼よりも少なくとも４倍柔らかい可能性がある。
同等の強度性能を得るための肉厚の増加を考慮すると、複合材料の連結部分４０の有効断面剛性は、鋼材の場合よりも少なくとも３倍柔らかくなる可能性がある。
同等の強度性能を得るための肉厚の増加を考慮すると、複合材料の連結部分４０の有効断面剛性は、鋼材の場合よりも少なくとも３倍柔らかくなる可能性がある。
【0079】
本発明により、タワー組立品３０に剛性の低い部分を配置することが可能となり、複合材料のこの連結部分４０の高さを調整することにより、固有周波数の観点から目標に到達し、共振現象、ひいては疲労損傷を軽減することが可能になる。
【0080】
具体的には、連結部分の高さＨ２は、タワー組立品３０の固有周期を、１Ｐ周波数と３Ｐ周波数との間の目標値まで低減するように調整される。
【0081】
連結部分４０が鋼製の内層と複合材料製の外層とを有する実施形態において、固有周期は、一方では内層の幅と外層の幅との両方を適合させ、他方では連結部分の高さＨ２を適合させることによって調整される。
【0082】
本発明者らが行ったいくつかの計算により、３．５ｍの高さを有する連結部分４０が、タワー組立品３０の固有周波数を１０％低下させることが実証されており、これは浮体設計および疲労性能にとって有益である。
【0083】
複合材料は、また、組立品１０に追加の構造減衰を提供することを可能にする。
【0084】
そのうえ、複合材料は、タワー組立品３０の腐食の問題を回避する。
例えば、鋼製連結部分の場合のような、連結部分４０へのコーティングはもはや必要ない。
しかしながら、使用する複合材料が紫外線照射および/または塩水からの劣化に敏感である場合、コーティングが望まれることもある。
この場合、適切なコーティングは、海洋環境での使用に適した鋼コーティングに使用される防錆塗料よりも低い性能で充分であろうことから、より安価な塗料である可能性がある。
例えば、鋼製連結部分の場合のような、連結部分４０へのコーティングはもはや必要ない。
しかしながら、使用する複合材料が紫外線照射および/または塩水からの劣化に敏感である場合、コーティングが望まれることもある。
この場合、適切なコーティングは、海洋環境での使用に適した鋼コーティングに使用される防錆塗料よりも低い性能で充分であろうことから、より安価な塗料である可能性がある。
【0085】
本発明が多くの利点を有することは、明白であるように見受けられる。
【0086】
具体的には、上で説明したように、本発明により、１Ｐ周波数と３Ｐ周波数とから十分に離れた１次固有周期を有する浮体式風力発電用プラットフォームを提供することが可能となる。
【0087】
具体的には、複合材料で作られた連結部分４０により、タワーの固有周期を許容値まで低減することが可能となる。
【0088】
複合材料は、鋼よりも剛性が低いため、連結部分４０の高さは、プラットフォーム１０の全体設計や、タワーの固有周期に影響を与える可能性のある外部条件に応じて、タワー組立品３０の固有周期を短くするように調整することができる。
【0089】
そのうえ、本発明は、浮体式風力発電用組立品１０の耐用年数全体にわたって、十分な抵抗および完全な状態を保証する。
【0090】
最後に、複合材料のこの連結部分４０は、製造が簡単であり、浮体構造物２８との接続部分が単純化される。
【0091】
本発明は、したがって、共振現象に対する費用対効果の高い解決案を提供する。
【符号の説明】
【0092】
１０ 浮体式風力発電用組立品
１２ 水域
１４ 海底
１６ 係留索
２０ 浮体式風力発電用プラットフォーム
２２ 風力タービンナセル
２４ 発電機
２６ プロペラ
２８ 浮体構造物
３０ タワー組立品
３２ 浮力要素
３３ 安定カラム
３４ 移行部分
３６ 上面
３８ タワー
４０ 連結部分
４２ ボルト締めフランジ
１２ 水域
１４ 海底
１６ 係留索
２０ 浮体式風力発電用プラットフォーム
２２ 風力タービンナセル
２４ 発電機
２６ プロペラ
２８ 浮体構造物
３０ タワー組立品
３２ 浮力要素
３３ 安定カラム
３４ 移行部分
３６ 上面
３８ タワー
４０ 連結部分
４２ ボルト締めフランジ
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）であって、水域（１２）に設置可能であり、水域（１２）に浮遊することができる浮体構造物（２８）と、浮体構造物（２８）から突出して主方向（Ｚ）に沿って延びるタワー組立品（３０）とを備え、
タワー組立品（３０）は、風力タービンナセル（２２）を支持することができ、
タワー組立品（３０）が、風力タービンナセル（２２）を支持することができるタワー（３８）と、浮体構造物（２８）とタワー（３８）との間に配置される連結部分（４０）とを備え、
連結部分（４０）は、複合材料で形成される、浮体式風力発電用プラットフォーム。
【請求項2】
前記連結部分（４０）が、主方向（Ｚ）に沿って、１ｍ～７ｍに含まれる長さ（Ｈ２）で延びる、請求項１に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項3】
前記連結部分（４０）が、主方向（Ｚ）に沿って、３ｍ～４ｍに含まれる長さ（Ｈ２）で延びる、請求項１に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項4】
前記連結部分（４０）が、円筒形の形状または円錐台形の形状を呈する、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項5】
前記連結部分（４０）が、主方向（Ｚ）に沿って、タワー（３８）の延長部分に延びる、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項6】
前記連結部分（４０）が、単一材料で作られる、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項7】
前記複合材料が、繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂である、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項8】
前記繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂の繊維強化材が、ガラス、カーボンナノチューブまたは炭素繊維から選択される、請求項７に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム。
【請求項9】
前記繊維強化ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂の繊維強化材が、織布もしくは不織布の形態またはバルク繊維の形態である、請求項７に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム。
【請求項10】
前記タワー（３８）が、鋼製である、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項11】
前記浮体構造物（２８）が、浮力要素（３２）と、浮力要素（３２）から突出する移行部分（３４）とを備え、前記連結部分（４０）が、移行部分（３４）とタワー（３８）との間に配置される、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項12】
前記移行部分（３４）が、主方向（Ｚ）に沿って、４０ｃｍ～２０ｍに含まれる長さ（Ｈ３）で延びる、請求項１１に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項13】
前記連結部分（４０）が、移行部分（３４）にボルト締めフランジ（４２）を介して固定される、請求項１２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項14】
前記連結部分（４０）が、移行部分（３４）にグラウチングされる、請求項１２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項15】
前記連結部分（４０）が、タワー（３８）にボルト締めフランジ（４２）を介して固定される、請求項１２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）。
【請求項16】
浮体式風力発電用組立品（１０）であって、請求項１または２に記載の浮体式風力発電用プラットフォーム（２０）を備え、
プロペラ（２６）に結合した発電機（２４）を備える風力タービンナセル（２２）を備え、
タワー組立品（３０）のタワー（３８）に固定される風力タービンナセル（２２）を備える、浮体式風力発電用組立品。
【請求項17】
前記発電機（２４）が、１０ＭＷを超える電力を有する電流を生成することができる、請求項１６に記載の浮体式風力発電用組立品（１０）。
【請求項18】
前記発電機が、１４ＭＷを超える電力を有する電流を生成することができる、請求項１７に記載の浮体式風力発電用組立品（１０）。
【国際調査報告】