JP6163492B2 - 洋上タワーの据え付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、水域主として海（したがって、通常「洋上」と呼ばれる）で使用するための、タワーを据え付る方法に関する。
特に、本発明は、据付状態において半水没（あるいは半出現した）タイプの、基本的に（任意的に強化された）コンクリートから、金属から、あるいはコンクリート／金属の組み合わせから作製されたタワーシャフトを据え付けるための方法、及び、据付状態において半水没タイプの、基本的にコンクリートから作製された、対応するタワーの基礎に関する。

このタイプのアセンブリは、風車用の支持として主として使用され、上述の場合では、包括的に「下部構造」と呼ばれる。この明細書の全体にわたり単純化のため、下部構造の用語は、その記述あるいは請求範囲の権利範囲を、風車への発明の目的の適用に限定することなく、シャフト及び基礎によって形成されたユニットを参照するために使用されるものとする。

この発明は、全体が基本的にコンクリートから作製された下部構造、及び、コンクリートから基本的に作製された基礎と、水位上のある高さまでコンクリートから主に作製され、かつ上記ある高さの上で別の材料（例えば鋼材）から作製されたたシャフトとを有する下部構造の両方に、特に適用可能である。

したがって、この発明の主な適用分野は、再生可能つまりグリーンエネルギー産業、特に風力エネルギー産業である。

近年、風力エネルギーの重要性が増していることは、スペイン、ヨーロッパ、及び全世界でよく知られており、世界的な風力エネルギー生成の持続的成長が予測されている。最も発展し経済的に強力な国々のエネルギー政策は、目標の中に風力エネルギーの増加を含んでいる。

このような状況の中で、洋上風力発電所が現われ始めており、それにより、近い将来、この技術の適用における著しい成長の予測が確認されている。洋上サイトに建設される風力発電所は、論理的にそれらが据え付けられるところの水深に応じて疑いも無くより高額であるが、風の質は非常に良く、高速で、乱流が少ない。したがって、生産時間は長く、このことは、水位でのより大きい空気密度に加えて、地上の発電所よりも大きい収入を生成し、超過した初期投資コストを補填する。

洋上風力発電所の開発及び建造は頻繁に行われ、また、海上発電所（marine wind farms）の数は現在研究下で著しく伸びており、特にドイツ、イギリス諸島、及びスカンジナビアの国々であり、これらのタイプの発電所の予想された成長と一致しており、ある再生可能エネルギー割り当てに達することを目指した状態レベルに確立された戦略目的に緊密にリンクしている。据え付けられた電力の単価を下げる目的と共に、より高出力でより大きい風車タービンを使用する傾向は、風車タービン開発において常に存在しており、可能であれば洋上風力エネルギーの場合においてはさらに重点が置かれる。実際に、大形の風車タービンメーカーは、みな、海上の条件に適用した３メガワット以上の、研究中あるいは開発がより進んだステージ下の高出力モデルを有しており、これは特に要求されている。これは、同様に、風車タービンに課された下部構造関連の仕様及び要求−基礎及びシャフト−における著しい増加を意味し、ますます深いサイトでのそれらの使用に加えて、容量の増加及び競争力のあるコストと共に、下部構造に関する新しい概念の開発を要求するだろう。

洋上発電所の建造に関する技術の現在の状況において一般的に予想される解決策について、方向付け及び制限しない態様にて以下に列挙する。

浅い水深：
・管状の金属タワーシャフトにそれ自身接続されない、打ち込まれた金属モノパイル。
・重力に基づいた基礎： しばしばペデスタルを有する構造上のコンクリート・フーティング（footing）。これらはバージ（barges）及び／又は海クレーンを使用して、輸送されアンカー固定される。
・サクション・バケット： 防水のバケットを海底に打ち込むことに基づいて、生成された圧力差を活用する。

中度及び深度の水深：
・三脚： 金属タワーは、打ち込まれたパイルあるいは他の同様のシステムによって海底に置いた３本の傾斜した脚を有する構造に支援される。このタワーは、三脚の各脚の中心に置かれ、あるいはそれらの脚の一つに配置されてもよい。
・トリパイル（tripile）： 金属タワーは、３つのアームを有する十字形の移行部分によって、水没し海底に打ち込まれた３つの垂直パイルに置かれる。
・ジャケット： 金属タワーは、４本の脚あるいは支柱を有するジャケット構造によって支持される。

超深度水深の場合、海底にアンカー固定された浮遊の解決策が予想される。

最新式の概要は、以下の一般的な考察に帰着する：
・全ての解決策は、金属円筒形タワーの場合のシャフトに基づく。
・中度及び深度の水深に関する解決策は、出現部分用の金属の管状タワーと、水没部分用の大きく異なったエレメント（三脚、ジャケット、等）と共に、タワーシャフトの類型の変更を含む。
・具体的な重力に基づいた基礎は、半水没構造のような浅い深さ用に予想され、海クレーンによる設置を含んでいる。

洋上風車タービンの下部構造に関して予想された既知の解決策の主な欠点及び制限の中で、下記のものが強調されねばならない：
・海上で基礎、タワー及びタービンのエレメントを輸送し、扱い、リフトするためのまれで高価な手段に由来する高コスト。
・高く高額なメンテナンス要求が課されながら、特に感潮域において、攻撃的な環境条件（高湿／塩分）による海上環境における鋼材の低い耐久性。これは、疲労荷重への金属構造の高感受性に加えて、下部構造の金属部品の耐用年数を制限する。
・船、氷山及び一般の漂流物との衝突に非常にデリケートである。
・重力に基づき基礎が異なる場合において、複雑で不確かな地質技術に大きく依存する。
・超深度水深の場合： 出現したタワーの管状シャフトと、海底レベルでの基礎に接続された異なるタイプの部分的に水没したエレメントとの間の複雑で、デリケートで、高額な移行区域。
・その動作の間、これらによって発生する騒音及び振動による、打ち込まれるパイル解決策の高い環境影響。
・コンクリートの場合よりもさらに目立つ鋼材の価格の変動に由来する不確実性。
・打ち込まれるパイルによる基礎との重要な接続細部への高い敏感度、これは、打ち込まれる解決策の低い再設計精度をサポートしなければならず、現在の発電所の重要な症状（pathologies）の源になっている。
・金属の管状タワーは、道路輸送が必要な場合に最大直径が制限される、工場で作製の周囲が閉じられた管状部品に基づく。このことはタワーの容量及び高さを制限する。造船所あるいは海岸の設備においてタワーを製造することによって、道路輸送のものよりも大きい直径のものが得られるならば、これは、それらのタワーを製造するための可能性のある産業及び工場をかなり制限するだろう。
・制限されたタワーシャフト剛性を必要とする解決策、これはより大きなタワー高さ及び風力発電機サイズに関する能力を制限し、特に、低い剛性の基礎を有する解決策で、これは洋上据付における最も頻繁なケースである。
・水深につれて指数関数的に増加する、設置の水没部分用の高額なエレメント。
・海上環境において昇降及び輸送のための特定手段への高い依存性、このことは非常に高価でほとんど入手できない。

本発明は、従来技術の欠点及び制限を解決あるいは緩和することを目的とする。
構造用コンクリートは、洋上構造、特に海上構造のために適切な物質であると証明されている。

したがって、本発明は、異なる態様において、特に過酷で攻撃的な海上環境における適用のために、技術的に経済的に有利な材料としてタワー用の構造用コンクリートの使用を促進する。金属構造物は、海軍の経験の延長として、可動性の浮遊エレメントにおいて主に使用され、常に連続したメンテナンスと一体であるが、コンクリートは、逆に、有益な代替物であり、よってすべての種類の耐久型の海上構造物（港、ドック、岸壁、防波堤、リグ、灯台、等）において、より頻繁に存在する。

これは、基本的に、構造の耐久性、強健さ、及び抵抗力、海洋腐食への低い感受性、並びに、構造用コンクリートの実際的にメンテナンス・フリーの耐用年数による。適切に設計されて、その耐用年数は通常５０年を超える。

さらに、コンクリートには衝撃または衝突への耐久力による長所があり、その最終的な修理の容易さ及び経済性と共に、例えば、漂流している氷あるいは小型船舶の衝撃により生じた力を支えるように設計することができる。

構造用コンクリートは、また普遍的な建造材料及び原材料であり、それを製造する手段は、世界的に比較的安価で容易に入手可能である。

したがって、コンクリートが海上構造物に特に適した材料であることは知られ、認められており、主に鋼材の使用に基づいている洋上発電所タイプの設備の建造に関する現在の慣習に対して、本発明は、洋上風力発電所の特別な制限及び環境にその特質を活用することを考慮に入れて、その使用を促進する。

具体的には本発明は、次のものを含んでいる下部構造を据え付ける方法に関する。即ち、（任意に強化された）コンクリート、金属あるいはコンクリート／金属の組み合わせから基本的に作製された、据付状態において半水没タイプのタワーシャフト、及びコンクリートから作製された、据付状態において水没タイプの対応するタワー基礎を含む。

そのシャフトは、好ましくは基本的にコンクリートから作製され、ほとんどの場合、据付状態で上方へ先細りになった少なくとも２つの管状セクションで形成され、これらは想定の高さになるまで、リム対リム（rim-against-rim）接続あるいはオーバーラップ（overlapping）接続のどちらかにより、同軸上で他方の頂部に一方が置かれる。したがって、連続するセクション間にそれぞれ水平の接合箇所がある。シャフトの一つのセクションは、据付状態において上述の基礎上に直接に配置されるようになっており、以下、「ベースセクション」と呼ぶものとする（ベースセクションを除いたいずれのセクションも、以下、「重なりセクション」と呼ぶ）。重なりセクションのうちの一つは頂上セクションであり、据付状態においてシャフトで最も高い位置に位置するように意図される。

上述のセクションのそれぞれは、単一ピースから作製可能である（以下、「一体のセクション」と呼ぶ）。また、上記セクションの少なくとも一つは、該当セクションの想定した円周を完成するまで並んで配置される少なくとも２つの円弧部（あるいは迫石（voussoirs））から作製することができる。したがって、連続する迫石間にそれぞれの縦接合箇所がある。

さらに、複数のセクションが本質的に同じレベルで、かつ互いに同軸で配置される構成を、以下、「多層形態」と呼ぶ。

本発明による据付方法は、時系列順に次のステップを備える。即ち、
ａ） 基本的にコンクリートから作られたブロックを備えた基礎をドライ製造し、ここでこの基礎ブロックは、本質的に中空で、防水で、当該基礎ブロックの内部への通路を開くための第１バラストバルブ手段を有する、シャフトの少なくとも一つの重なりセクションをドライ製造し、及び、シャフトのベースセクションをドライ製造すること；
ｂ） 上記ベースセクション及び上記基礎ブロックが据付状態用に想定した相対的位置になるような方法で、機械的にあるいは一体的に、上記基礎ブロックに上記ベースセクションを設け、ここで上記ベースセクション及び上記基礎ブロックは、以下「開始ユニット」と呼ぶユニットを形成する、上記ベースセクション及び上記重なりセクションが多層形態になるように、上記開始ユニットに上記重なりセクションを設け、並びに、タワーを装着する外部昇降手段及び／又は自己昇降手段を、上記基礎ブロック及び／又は上記ベースセクションに設けること；
ｃ） 自己浮揚式で、上記下部構造の据付ポイントが位置する水域を通って上記下部構造の据付ポイントまで、上記開始ユニットを移動すること；
ｄ） 上記基礎ブロックの内部への通路を開けて、水域の底に置かれるまで上記開始ユニットが沈むようなやり方で上記通路を通して上記基礎ブロックにバラストを導入するように、上記基礎ブロックの上記第１のバラストバルブ手段を、制御されたやり方で作動させること；
ｅ） 結果として生じるシャフトの据付状態へ上記セクションを拡張するために、タワーを装着する上記外部昇降手段及び／又は上記自己昇降手段を作動させること。

上記重なりセクションの一つが迫石から形成される場合、上記重なりセクションをドライ製造することは、完成セクションを形成するまで上記迫石のプリアセンブリを含むことを理解すべきである。

本発明による据付方法は、また次のステップも備える。即ち、
ステップａ）の後で、ステップｃ）の前に、ｆ） 上記下部構造の据付ポイントが位置する水域に上記基礎ブロックあるいは開始ユニットを置くこと。

例えば、乾ドック及び水門を使用して、あるいはそれの同じ製造場所からの基礎ブロック、頂上セクション、及びベースセクションの浮揚を可能にするために浮きドックさえ使用して、又は、ランプ、昇降プラットホーム（例えばシンクロリフトタイプ・プラットホーム（synchrolift type platform））、あるいは大型船及び他の海上構造物を進水させる技術における既知の他の任意の手段を使用して、上記基礎ブロック及び上記ベースセクションがドライ製造される。

本発明による据付方法は、さらに次のステップも備えることができる。即ち、
ステップｆ）の後に、ｇ） 上記下部構造の据付ポイントがある場所の水域において、上記第１のバラストバルブ手段が少なくとも部分的に水没するような位置に上記基礎ブロックを配置すること。

本発明による据付方法がステップｇ）を含む場合、ステップｄ）において導入されるバラストは、上記下部構造の据付ポイントが位置する水域からの水であることができる。

本発明による据付方法は、さらに次のステップも備えることができる。即ち、
ステップａ）の後で、ステップｃ）の前に、ｈ） 上記基礎ブロック及び／又は上記ベースセクションに正の浮遊度を有する少なくとも一つの補助構造体を横に設けること。

上述のステップｈ）が実行される場合、ステップｂ）は次のステップと置き換えることができる。即ち、
ｂ’） 上記ベースセクション及び上記基礎ブロックが据付状態用に予想された相対的位置にあるような方法で、機械的にあるいは一体的に、上記ベースセクションを上記基礎ブロックに設けること、ここで上記ベースセクション及び上記基礎ブロックは、以下、「開始ユニット」と呼ぶユニットを形成し、上記重なりセクションを上記開始ユニットに設け、その結果、上記ベースセクション及び上記重なりセクションは多層形態になり、タワー装着用の外部昇降手段及び／又は自己昇降手段を、上記基礎ブロック及び／又は上記ベースセクションに、及び／又は上記少なくとも一つの補助構造体に設ける。

本発明による据付方法は、さらに次のステップも備えることができる。即ち、
ステップａ）の後で、ステップｃ）の前に、ｉ） 風車タービン手段を、上記基礎ブロックに、及び／又は上記ベースセクションに、及び／又は上記重なりセクションに、及び／又は、上述のステップｈ）が実行される場合には上記補助構造体に、設けること。

この明細書の全体にわたって、用語「風車タービン手段」は、ナセル、発電機、羽根及び機能上の取付具を備え、風力を電力へ変換するためのユニットの全体あるいは任意の部分を意味するように意図される。

ステップｉでは、上記風車タービン手段は、仮の位置つまり据付状態にてそれらが占める位置とは異なる位置に設けることができ、この場合には、本発明による据付方法は、また次のステップを備える。即ち、
ステップｉ）の後に、ｊ） 頂上セクションに上記風車タービン手段を配置すること。

代案では、あるいは羽根さえも含んだ上記風車タービン手段は、ステップｉ）において頂上セクションになる予定の重なりセクションに直接設けることができる。

本発明による据付方法では、上記基礎ブロックは、ステップｃ）のために必要な浮遊度を有するような方法で構成される。追加的にあるいは代わりに、上記開始ユニットは、ステップｃ）のために必要な浮遊度を有するような方法で構成される。

任意的に、上記基礎ブロックは多区画式である（すなわち、それは、間仕切壁による耐水外箱に内部で分割される）。この場合、上記間仕切壁の少なくとも一つは、隣接した耐水外箱間の流体連通用の第１分配バルブ手段を含むことができ、その場合には、上記開始ユニットの輸送あるいは沈降あるいはアンカリングの間に開始ユニットの配向を援助するために、上記第１分配バルブ手段は、上記基礎ブロックの空間的な選択的バラスティングを引き起こすような方法にて作動可能である。

さらに上記基礎ブロックは、好ましくは多角形（例えば、四角形か八角形）あるいは円形のベースを有する箱形の構成と共に、プラットホーム形状であることができる。

上記バラストバルブ手段、及び分配バルブ手段は、遠隔操作手段及び／又は所定の自動操作手段を含むことができる。

上記バラストバルブ手段、及び上記分配バルブ手段は、開始ユニットの沈降及びアンカリングの前のいずれのときで、開始ユニットを位置決めする及び／又は開始ユニットに大きな安定性を与えるために開始ユニットに部分的にバラストを敷くような方法で、ステップｄ）の前に制御された方法で作動可能である。

上記バラストバルブ手段の代わりに、あるいはその手段に加えて、本発明は、開始ユニットを水あるいは他の任意の物質で安定させるために、例えば、上記開始ユニットへバラスト材料、好ましくは水をポンプで注入するように、開始ユニットの近くの船に設置した、あるいは開始ユニット及び／又は上記補助構造体のどちらかに設けたポンプ手段のような当該技術分野で既知の他の装置を含むように基礎ブロックを提供する。

高容量風車タービン支持タワー解決策を可能にすることを意図した特別なタイプのタワーによって、本発明が再パワー可能（repowerable）な下部構造を提供することが指摘されるに違いない。即ち、同じ下部構造を活用しながらリパワリング（より大きな出力電力、効率及び収益性を有する別物用への元風車タービンの将来的置換）を許可するために、増加した容量及び適応性を有する最初に設計された下部構造。本発明によって提案され可能となるような再パワー可能な下部構造は、いくつかの理由のため洋上据付に意味及び興味を増す。その中で以下のものが強調されるに違いない。即ち、

・ 洋上発電所において、インフラストラクチャー及び土木工事に予定される投資の割合は、将来のリパワリングに基づいて、その耐用年数を延ばし償却を容易にするどの概念を探すかにより、質的に増加し、意味を増す。同じことは、その耐用年数を終えたときの全下部構造の廃棄費用の償却にも当てはまる。

・ 現在、及び一般的に、陸上のリパワリングに関する風車タービンの置き換えは、また、全コストのより小さい割合である、上記リパワリングの収益において限られた影響を有する全下部構造の置き換えを伴う。逆に海洋の場合では、下部構造に予定される投資は、より大きな全体の割合を表し、完全な置き換えは、考えられるリパワリングの収益をかなり不利にするだろう。

・ より大きな出力電力及びロータ直径を有する風車タービンは、タービンの存在が隣接するタービンにおける風条件に影響するのを防ぐために設置位置間により大きな距離を要求する。したがって、下部構造自体のリパワリングの計画は、最初に、第１段階において厳密に必要な距離よりもさらに大きい風車タービン間の相互距離を最初に予想することを課するだろう。このことは、陸上の発電所ではより大きな土地を占有するため欠点を示すが、一方、洋上発電所の場合ではかなり減じられる。

・ 陸上の発電所では、下部構造の設計及びコストを決定する下部構造の荷重及び必須要件は、ほとんどもっぱら風車タービンによる。洋上タワーでは、逆に、タワー及び基礎の必須要件において非常に大きな部分は、風車タービンと無関係な波及び流れの作用によるものである。したがって、風車タービンのサイズの増加は、特に超深度のサイトの場合には、陸上の発電所の場合における等価物のはるか下で下部構造の合計荷重における相対的な増加を伴う。このことは、洋上タービンの下部構造を準備する初期の超過費用を著しく制限し、それがより大きなタービンを今後支持可能とする。

・ 洋上発電所では、風のシヤーは、はるかに少ない。このことは、あるロータ直径用の（海水面上の）タワーの必要な高さを著しく減じる。このことは、より大きな出力電力及びロータ直径を有する将来の風車タービン用の同じタワーを維持する可能性を促進する。

・ 再パワー可能な下部構造は、それらのより低い疲労感受性と共に、海上環境におけるコンクリート建造物の改善された耐久性を十分に活用することを可能にし、それによって、それらの耐用年数が、風車タービン及びその異なる部品である耐久性の低いエレメントによって不必要に制限されるのを防ぐ。

・ 洋上適用のために建造された風車タービンは、２０年で一般に確立された、それらの耐用年数間の海上環境における耐久性のためはるかにより厳格な要求によって、それらの下部構造にかかわらず、相当に高額である。最初に短期間でのリパワリングを予想することは、コスト低減を確保するとともに、１番目の風車タービン用のこの点に関する要求の低減を許可可能とし、これはより短い耐用年数用に設計可能かもしれない。

・ 一般的に、また最後に、風車タービン技術の開発及び発展の経験は、２０年で一般に確立された、最新の開発及び最新式のものに関するタービン・エネルギー発生容量の実際的な陳腐化の期間が発電機自体の耐用年数よりもはるかに短くなりうることを示している。新興の洋上風力エネルギー・セクターにおける同様の傾向を予測すると、したがってその収益性は、技術的及び経済的な感覚を作る２０年未満の期間に、より効率的な未来の技術（リパワリング）を組み込むことによって改善することが可能である。

本発明による据付方法に従い組み立て可能である洋上タワーの実施形態の概略の正面図を示す。 その上に重なりセクションを有し牽引されている第１の開始ユニットの概略の平面図を示す。 図２の開始ユニットにおける基礎ブロックの内部構成の断面における概略平面図を示す。 その上の重なりセクションを有する、図２の開始ユニットの断面における概略正面図を示す。 本発明による据付方法の後のステージにおける、図３に対応した断面における概略正面図である。 図２から図５のアセンブリの詳細の、部分的断面における概略の正面図を示す。 重なりセクション及び風車タービン手段を支持する２つの補助の浮遊構造を有する第２の開始ユニットの概略平面図を示す。 図７の開始ユニットにおける基礎ブロックの内部構成の断面における概略平面図を示す。 重なりセクション及び風車タービン手段を支持する２つの補助の浮遊構造を有する図７の開始ユニットの断面における概略正面図を示す。 本発明による据付方法の後のステージにおける、図８に対応した断面における概略正面図である。 図７から図１０のアセンブリの詳細、特に図７から図１０のアセンブリの補助の浮遊構造によって支持された重なりセクションの構成で、重なりセクションが多層形態で配置された構成の、両方とも断面における、概略の側面図及び平面図を示す。 一般的な補助浮遊構造を有する開始ユニットのアセンブリの概略の平面図を示す。 重なりセクション及びタワーをその上に組み立てる手段を有する、牽引されている第３の開始ユニットの概略の正面図を示す。 本発明による据付方法における後の段階での図１３に対応する概略の正面図を示す。 牽引されている第４の開始ユニットの断面における概略の正面図を示す。 本発明による据付方法の３つの異なる段階において、開始ユニットに独立して輸送された重なりセクションの概略図を示す。 ベースセクション、及び多層形態でその上に配置された重なりセクションを含む図２の開始ユニットの、部分断面図における、概略の正面図を示す。 本発明による据付方法における後の段階での図１７に対応する、部分断面図における、概略の正面図を示す。

発明のこれらの及びさらなる特徴及び利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例示としてのみ提供される、発明の実施形態の以下の記述から明らかになるであろう。

最初に図１を参照して、洋上風力タワー２７の実施形態、すなわち本発明による据付方法によって据え付け可能であり、風車タービン手段１６を支持するための下部構造１、１’、２が示されている。

上記タワー２７は、具体的には重力式基礎を有する水没したプラットホーム１，１’で、基本的に構造用コンクリートから作製されバラストで満たされた基礎ブロック、並びに、半水没タイプで、複数のセクション２５、コンクリートの迫石３によって主として形成された７を順に含み、またセクション２５，７と迫石３との間に水平接合箇所４及び縦接合箇所５をも含むシャフト２、によって形成される。上記下部構造１，１’、２は、風車タービン手段１６を支持する。ある適用例に関して、上記下部構造は、上記風車タービン手段１６を上記ベースセクション２５に直接に配置して、プラットホーム１，１’及びベースセクション２５だけを備えることができる。

上記プラットホーム１，１’は、ドライ製造（陸上で、乾ドックで、海岸のあるいは浮かぶポート、又は、他の可能にされ保護された海岸か海事設備で）され、シャフト２の組み立てに先立った据付段階中に、プラットホーム１，１’が、バラストなしで、対応のベースセクション２５を設けた状態で（よって基礎プラットホーム及びベースセクションが開始ユニット１，１’、２５を形成する）、自己浮揚によってその最終サイトまで輸送可能である仮の安定した浮きプラットホームを提供するというような、本発明の据付方法に従って構成される。

したがって本発明による据付方法によれば、シャフト２の少なくともいくつかのセクション２５、７を形成する迫石３は、輸送セクション２５、７について既に予め組み立てられ完成したような方法で、外洋における輸送に先立ち組み立てられる。

重なりセクション７の連続した積み重ねによってシャフト２の最終組立が最終サイトで一般的に実行される。

プラットホーム１，１’は、現場コンクリート技術あるいは予め製造した部品あるいはパネルを組み立てることによって、又はそれらの組み合わせを用いて、底で実質的に平らで水平であり、構造用コンクリートでできている。それの計画及び高さ形状（elevation geometry）は、曲面あるいは多角形の周囲を有し、又は、その建造を単純化することを狙った直線あるいは曲線の側面を有する四角形１’タイプ構成、他の規則的あるいは不規則な多角形形状とともに、例えば周囲１フロアープラン構成（circumferential 1 floor plan configuration）を有意に採用して、具体的なプロジェクトの要求に従って変更するかもしれない。プラットホーム１，１’の寸法は、以下のような方法で既知の技術に従って予め決定される。即ち、
− 据付状態における風力タワー２７の安定性は、それ自身の重量及びバラスト重量によって、及び海底における適切な荷重伝達によって提供される、
− プラットホーム１，１’は、仮の浮かぶ安定したプラットフォームとして上述の機能に必要な浮遊度及び安定性を有して提供される、
− 開始ユニット１，１’、２５は、重なりセクション７あるいは他の必要な部品及び機器を輸送するために必要なスペース及び抵抗を有して提供される。

基礎プラットホーム１，１’の水平な形態及び容量は、その浮揚用に必要な水深の制限を許可し、それによって、製造及びその次の浮揚に役立つインフラに関する操作要求を低減する。

図２から図６は、本発明による据付方法に関する洋上タワーの第１の例に関する。
具体的には、図２は、重なりセクション７をその上に有する、その沈降の前に海面に沿って自己浮揚式で牽引される、開始ユニット１、２５を示す。

図３は、図１のプラットホーム１を示し、プラットホーム１は、複数の直線状で剛体の内側リブ１０とともに、下部スラブ１１、上部スラブ１２及び周囲スラブ９を備える多区画式の円形の箱によって構成される。リブ１０は、内部の包囲空間１３の限界を定める四角を形成して配列される。例えば、下部スラブ１１及び周囲スラブ９は、現場コンクリートによって実現され、また、上部スラブ１２及びリブ１０は、組立式の胞状（alveolar）のスラブによって実現される。プラットホーム１は、ベースセクション２５の円周の継ぎ足し部分（extension）と一致する、上部スラブ１２によるベースセクション２５へ機械的に接続するために構造上準備されている、円周リブ２６を備える。

下部スラブ１１、上部スラブ１２、あるいは周囲スラブ９の少なくとも一つは、バラストバルブを有し、また、少なくとも上記内部の包囲空間１３の一部は、防水で、及び／又は分配バルブを有する。これらの内部の包囲空間は、仮で安定した浮きプラットホームとして上述の機能用の適切な浮揚容量を提供する。即ち、追加的に、据付ポイントに達したとき、上記バラストバルブ及び／又は分配バルブによってそれらの包囲空間１３のすべてあるいはいくつかをバラスト（例えば水１７）によって制御して充填することは、開始ユニットを正確に配向するような方法において開始ユニットの沈降操作を実行することを補助する。

遠隔操作手段及び／又は所定の自動操作手段が上記バラストバルブ及び／又は分配バルブを作動させるために組み込むことができる。また、沈降動作中に、重なりセクション７の組立段階が点在する中間の安定した段階をさらに存在させることができる。この目的のために、異なる浮揚構成が、内部の包囲空間１３の選択的な充填を変えて使用することができる。最後に、上記内部の包囲空間は、より大きな安定した重量を生成するために据付後、それらの最終状況においてバラスト１７で満たされたままとすることができる。

図２、図４から図６及び図１７に示されるように、重なりセクション７の少なくとも一部分は、開始ユニット１、２５におけるそれらの最終位置で、又は示されるように、重なりセクション７を輸送するために可能にされる仮の位置で、開始ユニット１、２５上で輸送することができる。

図５に示されるように、開始ユニット１、２５は、浮揚容量としてプラットホーム１の内部容積及びさらにベースセクション２５の内部容積を使用することができる。実際、ベースセクション２５の内部容積の浮揚は、プラットホーム１の浮揚を補足あるいは代用することができる。プラットホーム１は、輸送の間、沈めることができる。

図５は、また、上記開始ユニット１、２５の沈降を援助するために、固定及び衝突防止手段が配置可能であることを示している。この固定及び衝突防止手段は、都合良くベースセクション２５に固定された重なりセクション７を維持するように、沈む間、アーム６はベースセクション２５を通って上方へ移動し、それにより重なりセクション７（これらは近くに浮かんでいる）が開始ユニット１、２５から漂流するのを防止し、かつ散乱及び／又は衝突するのを防止するような方法で、重なりセクション７へ固定した方法で、ベースセクション２５へスライディングする方法で接合されたアーム６を備える。

上記プラットホーム１に重なりセクション７を仮に固定するための締結手段が配置されてもよい。図６で特に見ることができるように、この実施形態では、上記締結手段は、プラットホーム１に、及び重なりセクション７が置かれるベース１５に、重なりセクション７を固定する引張ケーブル８を備える。この引張ケーブル８は、据付状態用に予想された位置において、上記開始ユニット１、２５に上記重なりセクション７を配置する前に外されるだろう。好ましくは、引張ケーブル８は、開始ユニット１、２５を沈める間に外されるだろう。

図５に示されるようなタワーの例では、それらのフロートが開始ユニット１，２５（その締結手段が外されるようになる、開始ユニット１，２５上で輸送された重なりセクション７であることにより、又は開始ユニット１，２５へ独立して輸送された重なりセクション７であることにより）に接続されていないときに、配向可能であるような方法において、重なりセクション７は、自己浮揚、及び任意的に自己転覆のために内部分割によって改造される。

図５に示されるアンカリングの後、重なりセクション７は、海洋構造を実行するための外部アセンブリ手段（従来のものであり、よって示していない）を使用して持ち上げられ、位置決めされるだろう。

図７から図１１は、本発明の方法に関する洋上タワーの第２の例に関する。
具体的には、この例において示されるように、プラットホーム１’用に採用されるプロジェクト及び安定条件に従い、少なくとも２つのセクション２５、７は、浮揚によってアセンブリを輸送する前に、プラットホーム１’のそれらの最終位置に積み重ねることができる。同様に、おそらく仮の再使用可能な補助の浮き構造１４が使用可能であり、これはプラットホーム１’の浮遊度及び安定性を増加させる。これらの補助の浮き構造１４は、適切なアンカリング手段２１を使用して、上記プラットホーム１’へ仮付けされ接続される。これらの補助の浮き構造１４は、この例ではまた、重なりセクション７、及び羽根を有するあるいは有しない風車タービン手段１６の少なくとも一部を輸送するのにも役立つ。

ガイドあるいは安定化手段もまた、上記開始ユニット１’，２５の沈降を援助するために配置可能である。特に図１０に示されるように、上記ガイドあるいは安定化手段は、上記補助の浮き構造１４に固定した方法で、及び上記ベースセクション２５にスライドする方法でつながれた、多関節棒材（articulated bars）１８を備える。もちろん、ガイドあるいは安定化手段は、開始ユニット１’，２５と上記補助の浮き構造１４とをつなぐのに適切ないずれの種類の機構、例えばこの実施形態におけるような多関節棒材１８、あるいは上記補助の浮き構造を基礎ブロックへ本質的に垂直に接続する鋼線、等でも存在することができる。

この実施形態では、沈めることは上記補助の浮構造１４によって援助されるが、この目的のために特に設けられ、ステップｄ）に先立って上記基礎ブロック及び／又は上記ベースセクション及び／又は上記重なりセクションにつなげられる分離した補助の浮構造が使用可能であることは理解されるべきである。

特に図１１に示されるように、また図７にも含まれるが、重なりセクション７を輸送するために、上記重なりセクション７の少なくとも一部は、一時的な多層形態２２において配列することができ、その結果、より大きなセクションの内部に、より小さなセクションが存在して、上記重なりセクション７は本質的に同軸で同レベルに配置される。このことは、重なりセクションが障害なく連続的に立ち上げ可能で、その上、最大直径を有し最も外側になる重なりセクションが、各場合においてその仮の位置から、例えば図１３から図１４に示すようにクレーン２０のような外部の昇降手段によって上昇される場合には、占有するスペースにおいて大きな効率を可能とし、セクションの組み立て動作を容易にする。

図１７及び図１８を参照して、ベースセクション２５及び重なりセクション７が多層形態で配列され、よって開始ユニット１，１’、２５は、上述の多層形態を含んでいる。この場合、外部の昇降手段（図１３から図１４に示すようなクレーン２０に類似した）が、重なりセクションをそれらの位置から引っ張り上げ、入れ子式の方法でそれらをシャフトへ拡張するために使用可能である。しかしながら、既に述べたように通常、非常に高価で、ほとんど利用可能ではない外部の昇降手段の必要性を克服し、あるいは少なくとも低減するために、当該技術分野で既知のように（例えば、GB 2451191 A、 WO 02/46552 A1,及びWO 2011/006526 A1を参照）、上記ベースセクション及び多層形態を有する上記重なりセクションは、入れ子式の方法でシャフトを拡張するために自己昇降手段を備えるのが好ましい。

特に図１７では、風車タービン手段は、輸送用に、互いに最終的な位置において頂上セクションに設けられている。この場合、風車タービン手段は、輸送のために、ナセル及びその機能上の取付具のみを含む。しかしながら、上述したように、上記風車タービン手段は、輸送のために、対応する羽根さえも含むことができる。後者の場合、頂上セクションは、上記下部構造の据付ポイントが位置する水域と、上記羽根との間の接触を回避しようとするために、開始ユニットの沈降前、あるいは沈降中に持ち上げることができる。

一旦、開始ユニットが据付状態にあり、ベースセクション自由端（基礎ブロックに設けられたベースセクション端の反対側）が水位上方に存続しそうな場合、図１８に特に示されるように、主に組立作業用で少なくとも一人の作業者を安全に支持するのに適した足場３１がベースセクション自由端と本質的に同じレベルにてシャフトに取り付けることができる。この場合、すべての重なりセクション、あるいは頂上セクションを除くすべての重なりセクションが実質的に同じ長さであれば、最も内側の重なりセクションから開始して一つの重なりセクションを連続的に一度に引き上げることにより、シャフトは入れ子式の方法で拡張し、その結果、セクション組立作業は上記足場のレベルで常に実行される、というのが好ましい。

図１２に示すように、いくつかの開始ユニット１’、２５、及び上記開始ユニット１’、２５のいくつかに共通の補助の浮き構造１４によって形成されたアセンブリもまた、浮揚による輸送作業用に形成可能である。この解決策は、必要とされる補助構造体の数を低減することができ、このことは、上記開始ユニットの製造場所から対応するタワーの据付ポイントまでの距離が非常に長い場合に特に有利になる。複数の開始ユニットも、補助の浮き構造のない輸送のために結合することができる。

図１３から図１４に示されるように、下部構造１，１’、７、２５、及び、任意に風車タービン手段１６あるいはその構成部品のいずれかを組み立てるために、おそらく仮で再使用可能なクレーン２０をプラットホーム１に配置することができる。この場合、クレーン２０マスト、例えば金属製ジャケット、の少なくとも一部は、プラットホーム１に既に据え付けられて輸送することができ、沈降後、部分的に水没したままである。例として、特に図１４に示すように、クレーン２０は、締結用手段１９を用いてタワー自体のセクションに固定され、クレーン２０の部品は、半水没の下側部分、これはメンテナンス、修理あるいは構成要素の置き換え作業、等のためにクレーン２０の再設置を容易にする目的のため永久的である、を除いて、仮で再使用可能である。

上記クレーンは、自己取り付け可能である。つまりタワーは、他の出願において既に既知であるクレーン・タワーになりえる。

最後に、説明の目的だけのために、図１５は開始ユニット１２５を示す。ここではプラットホーム及びベースセクションは、単一ユニットを形成する。また、図１６は、本発明による据付方法の３つの異なる段階における重なりセクション７を示す。この重なりセクション７は、自己浮揚用及び自己転覆用の内部分割（この場合、固定された防水の半径方向壁２９と、分離可能な支柱２３によって固定された２つの分離可能な防水の半径方向壁３０とによる）によって改造され、対応する開始ユニットに独立して輸送される。

当然ながら、発明の原理、実施形態及び構造詳細は、ここで単に非限定の例示として記述し説明したものに関して、以下の請求範囲において規定されるように、この発明の保護範囲から逸脱することなく、広く変更することができる。

具体的には、説明した非限定の例示によって、タワーシャフトは、適用の好ましいオプションでは円形の断面を有するが、代わりの多角形断面形状もまた可能である。

Claims (2)

1. 洋上タワー特に下部構造を据え付ける方法であって、上記下部構造は、コンクリート、金属、あるいはコンクリート／金属の組み合わせから作製され、据付状態にて半水没タイプのタワーシャフトと、コンクリートから作製された対応するタワー基礎とを含み、ここで、上記シャフトは据付状態において半水没であり、上記基礎は据付状態において水没しており、
   当該方法は、時系列順において、
   ａ） コンクリートから作製されたブロックを備えた基礎をドライ製造し、ここで基礎ブロックは、中空で、防水であり、この基礎ブロックの内部への通路を開ける第１バラストバルブ手段を有する、
   シャフトの少なくとも二つの重なりセクションをドライ製造し、並びに
   シャフトのベースセクションをドライ製造すること；
   ｂ） 上記ベースセクション及び上記基礎ブロックが据付状態用に想定した相対的位置になるような方法で、機械的にあるいは一体的に、上記基礎ブロックに上記ベースセクションを設け、ここで上記ベースセクション及び上記基礎ブロックは、開始ユニットを形成する、
   上記ベースセクション及び上記重なりセクションが多層形態になるように、上記開始ユニットに上記重なりセクションを設け、並びに、
   自己昇降手段を上記基礎ブロック及び／又は上記ベースセクションに設けること；
   ｃ） 自己浮揚式で、上記下部構造の据付ポイントが位置する水域を通って上記下部構造の据付ポイントまで上記開始ユニットを移動すること；
   ｄ） 上記開始ユニットが水域の底に置かれるまで沈むようなやり方において、上記基礎ブロックの内部への通路を開けて上記通路を通して上記基礎ブロックにバラストを導入するように、上記基礎ブロックの上記第１バラストバルブ手段を、制御されたやり方で作動させること；
   ｅ） 結果として生じるシャフトの据付状態へ上記セクションを拡張するために、上記自己昇降手段を作動させること；
   ステップａ）の後、ステップｃ）の前に、
   ｆ） 上記下部構造の据付ポイントが位置する水域に上記基礎ブロックあるいは開始ユニットを置くこと；
   ステップａ）の後で、ステップｃ）の前に、
   ｉ） 風車タービン手段を、少なくとも一つの羽根を含む頂上セクションになる予定の重なりセクションに直接設けること；
   を備え、
   基礎ブロックに設けられたベースセクション端に反対側のベースセクション自由端は、一旦、開始ユニットが据付状態にあれば水位上方に存続し、足場がベースセクション自由端と同じレベルにてシャフトに取り付けられ；さらに、
   最も内側の重なりセクションから開始して一つの重なりセクションを連続的に一度に引き上げることにより、シャフトは入れ子式の方法で拡張し、その結果、セクション組立作業は上記足場のレベルで常に実行される、
   ことを特徴とする洋上タワーを据え付ける方法。
2. 頂上セクションは、ステップｄ）の前に、あるいはステップｄ）の間に持ち上げられる、請求項１に記載の洋上タワーを据え付ける方法。

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