JP2004001750A

JP2004001750A - 特殊作業船及び洋上構造物の施工方法

Info

Publication number: JP2004001750A
Application number: JP2003180510A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kondo; 近藤　敏夫; Sadayoshi Yamauchi; 山内　定義
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】洋上風力発電機などの洋上構造物の建設に必要な施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減でき、比較的水深の浅い狭い港湾に入港でき、洋上での波力も受け難くかつ洋上等での位置決めが迅速かつ正確にできる特殊作業船を提供する。また、洋上構造物を建設する際に、施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減でき、洋上での波力も受け難く施工を計画通りに実施可能な洋上構造物の施工方法を提供する。
【解決手段】この特殊作業船１０は、洋上構造物の建設作業のためにフローティングドック１７にジャッキアップレグ１６と、比較的吊り能力の大きい少なくとも１台のクレーン１３と、を装備した。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洋上構造物建設のための特殊作業船及び洋上構造物の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護の観点からクリーンエネルギを得ることができる風力発電が注目を浴びているが、この風力発電機を洋上に建設することが提案されている。かかる洋上風力発電機の建設には、自己昇降作業台船ＳＥＰ（Ｓｅｌｆ　Ｅｌｅｖａｔｉｎｇ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ）が使用される。この従来の自己昇降作業台船ＳＥＰによる洋上風力発電機の施工工程の概略について図５（ａ）乃至（ｅ）により説明する。
【０００３】
（ａ）資材運搬台船１０１に陸上クレーン１０３で基礎杭１０６を積み込む。（ｂ）資材運搬台船１０１を曳航船１０４で、クレーン１０７を積み込んだ自己昇降作業台船（ＳＥＰ）１０２を曳航船１０５で杭設置場所へ曳航する。（ｃ）杭設置場所で自己昇降作業台船１０２の脚１０２ａを延ばし、波浪の影響を避けるために自己昇降作業台船１０２の本体を海面の上方に持ち上げる。そして、クレーン１０７により基礎杭１０６を吊り上げ、ハンマー１０７ａで海底に打設する。（ｄ）次に、いったん帰港し、資材運搬台船１０１に風車資材１０８を積み込み、大型起重機船１０９とともに杭設置場所へ曳航する。（ｅ）杭設置場所で波浪が穏やかで起重機船１０９が揺れないときを選んで起重機船１０９の起重機１１０により資材運搬台船１０１から風車資材１０８を取り込み、風車資材１０８を設置する。
【０００４】
風力発電機は電力エネルギの増大の要請から大型化の傾向にあるが、このため、大型化した洋上風力発電機の風車を海面から例えば８０ｍ程度の高さ位置に設置する必要があり、既存のＳＥＰでは能力的に限界になってきている。従って、従来の洋上風力発電機の設置工事では、上述のように大型起重機船１０９を使用する必要があった。このため、自己昇降作業台船ＳＥＰ以外に、資材運搬台船及び大型起重機船が必要であり、施工設備が大規模になり、これらの曳航費用も嵩むことから工事費用のアップにつながっていた。また、大型起重機船を使用しても波浪の影響を受け易く、天候等の影響で工事日程が長引くことがある。
【０００５】
また、本来、従来型の自己昇降作業台船ＳＥＰは主として海中作業を目的としているため、洋上風力発電機の建設の目的にはＳＥＰの上載荷重や、付属の起重機の能力が小さく、また作業甲板の広さにも限界があった。
【０００６】
これらの欠点を克服する新技術として、欧州では自航式のコンテナキャリアにレグを装備した特殊作業船を建造し稼動させている。この特殊作業船は、組み立て時において、セミセップの要領で本船を少し持ち上げ、レグに荷重を掛けた状態で本船の動揺を減じて組み立て、また自航式の利点を生かして、資材の長距離運搬もできる利点がある（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、この特殊作業船は、船長が長いため港湾での離接岸や洋上での位置決めが難しく、多数のタグボートで補助してやる必要があり、また自航船のため、喫水が深く水深の浅い港には入港できず、また、船長が長いため洋上で蒙る波力が大きいという欠点がある。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開公報ＷＯ０１／２３２５１　Ａ１
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、洋上風力発電機などの洋上構造物の建設に必要な施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減できるとともに、比較的水深の浅い狭い港湾に入港でき、洋上での波力も受け難くかつ洋上等での位置決めが迅速かつ正確にできるようにした特殊作業船を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、洋上風力発電機などの洋上構造物を建設する際に、施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減できるとともに、洋上での波力も受け難く施工を計画通りに実施可能な洋上構造物の施工方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による特殊作業船は、洋上構造物の建設作業のためにフローティングドックにジャッキアップレグと、比較的吊り能力の大きい少なくとも１台のクレーンと、を装備したことを特徴とする。
【００１２】
この特殊作業船によれば、フローティングドックから構成され船長を比較的短くできるので、喫水が浅く比較的水深の浅い狭い港湾に入港でき、港湾での離接岸や洋上での位置決めが比較的容易にかつ正確にできる。また、船長が短いので狭い港湾や作業位置での小回りがきく。
【００１３】
また、ジャッキアップレグを海底に延ばし船荷重を掛け、フローティングドックを海面上に持ち上げることができるので、洋上での波浪・波力を受け難くなる。更に、比較的吊り能力の大きい少なくとも１台のクレーンを装備するので、高負荷の作業が可能となり、従来のような大型起重機船が不要となる。このため、洋上風力発電機などの洋上構造物の建設に必要な施工設備の規模が大きくならずに曳航費用等を含め工事コストを削減できる。
【００１４】
上記特殊作業船において前記フローティングドックは比較的高い一対の側壁を有し、前記一対の側壁間に凹部を形成している。これにより、フローティングドック上の広い甲板を利用して、洋上構造物の建設資材の積み込みスペース及び作業スペースを充分に確保することができ、また、仮組みした状態で建設資材を積み込むことも可能となる。
【００１５】
また、前記側壁の一方に吊り能力の比較的大きい第１のクレーンを配置し、前記側壁の他方に吊り能力の比較的小さい第２のクレーンを配置することが好ましい。これにより、第１のクレーンにより高位置で高負荷の作業が可能となるとともに、第１のクレーンまたは第２のクレーンにより陸上からの建設資材の積み込みが可能となり、陸上側の施工設備を削減できる。
【００１６】
本発明による洋上構造物の施工方法は、フローティングドックにジャッキアップレグと比較的吊り能力の大きい少なくとも１台のクレーンとを装備した特殊作業船を洋上構造物の設置位置に曳航し、前記設置位置で前記ジャッキアップレグを延ばし前記フローティングドックを海面上に持ち上げることを特徴とする。
【００１７】
この洋上構造物の施工方法によれば、上記特殊作業船により洋上風力発電機などの洋上構造物を建設する際に施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減できるとともに、洋上での波浪・波力も受け難くなり、施工を計画通りに実施可能になる。
【００１８】
上記洋上構造物の施工方法において前記特殊作業船の前記フローティングドックは比較的高い一対の側壁を有し、前記一対の側壁間に形成された凹部に前記洋上構造物の建設資材を積み込むようにできる。この場合、前記建設資材の一部を仮組みして積み込むことができる。
【００１９】
また、前記特殊作業船の前記側壁の一方に吊り能力の比較的大きい第１のクレーンを配置し、前記側壁の他方に吊り能力の比較的小さい第２のクレーンを配置し、前記第１のクレーンで前記洋上構造物の基礎杭を打設するとともに前記洋上構造物を組み立てることができる。
【００２０】
また、前記第１のクレーンまたは前記第２のクレーンで前記建設資材を陸上から前記凹部に積み込むことができるので、接岸した港のクレーンと共同で積み込み作業ができ、また、接岸した港にクレーン設備がなかったり故障していても積み込み作業が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態による特殊作業船を正面から断面的に見た図（ａ）、同じく側面から断面的に見た図（ｂ）及び同じく上面から見た甲板の平面図（ｃ）である。なお、図１（ｂ）には施工対象の洋上風力発電機の正面図を併せて示す。
【００２２】
図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施の形態による特殊作業船１０は、比較的背の高い一対の側壁１１，１２を有するフローティングドック１７に、その四隅に設けられた複数のジャッキアップレグ１６を備える。この特殊作業船１０は自航式ではなく曳航船で施工現場に曳航される。
【００２３】
フローティングドック１７は、浮きドックＦＤ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｄｏｃｋ）のことであり、鋼板製の箱状に構成され、内部は多数の水タンクに仕切られており、図１（ｃ）のように比較的船長が短くなっている。
【００２４】
ジャッキアップレグ１６は、公知のジャッキアップ手段（図示省略）により、図１（ａ）、（ｂ）のように洋上の施工位置で海底Ｇに向け延びて船荷重を掛けることができるとともに、フローティングドック１７を海面Ｓの上方に持ち上げることができるようになっている。
【００２５】
側壁１１の上部には、比較的吊り能力の大きい大型の第１のクレーン１３が配置されている。また、もう１つの側壁１２の上部には、比較的吊り能力の小さい小型の第２のクレーン１４が配置されている。各クレーン１３，１４は、各側壁１１，１２の上部に設置されているので、高い位置でのクレーン作業が可能になる。
【００２６】
側壁１１と１２との間には凹状部分が形成されており、この凹状部分により比較的広い甲板１５が構成されており、施工対象の風力発電機の各建設資材を収容可能な比較的広いスペースを確保できる。風力発電機の建設資材としては、ナセル、ブレード、タワー（ポール）、基礎杭等がある。
【００２７】
また、特殊作業船１０は、船の位置保持のために公知の油圧式または電動式の操船ウインチ（図示省略）を備え、船上のウインチ操作により洋上での位置決めを迅速かつ正確にできる。
【００２８】
上述のような特殊作業船１０を用いて洋上に風力発電機を建設する施工方法について図２乃至図４を参照して説明する。図２は、図１の特殊作業船を用いて洋上で風力発電機を建設する様子を概略的に示す外観図である。図３は図２のように洋上風力発電機を建設する際の施工工程（ａ）乃至（ｅ）を説明するための概略的な図である。図４は図３の工程（ｃ）及び（ｅ）を更に説明するための図である。
【００２９】
図２のように、図１の特殊作業船１０を施工現場まで曳航し、ジャッキアップレグ１６を海底Ｇに延ばし船荷重を掛けてフローティングドック１７を海面Ｓから上方に持ち上げた状態で第１のクレーン１３により各種作業を行い洋上に風力発電機２０を建築できる。
【００３０】
即ち、図３（ａ）のように、特殊作業船１０をジャッキアップレグ１６を縮めた状態で資材積出港に接岸させ、第２のクレーン１４で陸上の資材積み込みエリアから基礎杭２１を吊り上げて特殊作業船１０の甲板１５上に複数本の基礎杭２１を積み込む。
【００３１】
次に、図３（ｂ）のように、特殊作業船１０を曳航船３０で風力発電機の設置位置まで曳航する。そして、図３（ｃ）のように、風力発電機の設置位置で特殊作業船１０の各ジャッキアップレグ１６を海底Ｇに延ばし船荷重を掛けてフローティングドック１７を海面Ｓから上方に持ち上げ、波浪・波力の影響を受けないようにしてから、第１のクレーン１３により基礎杭２１を吊り上げ先端の油圧ハンマー１３ａで海底Ｇに打設する。
【００３２】
即ち、図４（ａ）のように基礎杭２１の鋼管杭からなる下杭を油圧ハンマー１３ａで打ち込み海底Ｇに打設してから、図４（ｂ）のように同じく鋼管杭からなる上杭２１ａを下杭に接続する。
【００３３】
次に、複数本の基礎杭２１を全て打設したら、ジャッキアップレグ１６を縮め、特殊作業船１０を曳航船で曳航し帰港し、資材積出港に接岸する。
【００３４】
そして、図３（ｄ）のように、特殊作業船１０の第２のクレーン１４により、陸上で仮組みしたナセル２３とブレード２４との組立体２５（図２参照）を吊り上げて甲板１５上に積み込み、更に、２本仮組みしたポール２２を吊り上げて甲板１５上に積み込む。
【００３５】
次に、特殊作業船１０を曳航船で風力発電機の設置位置まで再び曳航し、図３（ｅ）のように、図３（ｃ）と同様に各ジャッキアップレグ１６を海底Ｇに延ばし船荷重を掛けてフローティングドック１７を海面Ｓから上方に持ち上げ、波浪・波力の影響を受けないようにしてから、第１のクレーン１３によりポール２２を吊り上げて基礎杭２１の上に組み付ける。次に、第１のクレーン１３により図２のようにナセル２３とブレード２４との組立体２５を吊り上げてポール２２の上に組み付ける。
【００３６】
即ち、図４（ｃ）のように、第１のクレーン１３でポール２２を基礎杭２１の上杭２１ａに組み付けてから、図２，図４（ｄ）のように第１のクレーン１３でナセル２３とブレード２４との組立体２５をポール２２に組み付ける。次に、残りのブレード２４ａをナセル２３に組み付ける。
【００３７】
以上のようにして、洋上の所定の設置位置に風力発電機を建設することができるが、このとき、風力発電機の設置位置で特殊作業船１０のジャッキアップレグ１６を海底Ｇに延ばして船荷重を掛けフローティングドック１７を海面Ｓの上方に持ち上げるので、洋上で波浪・波力の影響を受け難く、船体の動揺が少なくなる。このため、波高や風速等の海象条件が比較的厳しくとも、安全で精度の高い杭打設及び風力発電機の組立の各作業を能率的に行うことができるとともに、工事中断の可能性が比較的少なくなるので、洋上風力発電機の施工・建設を計画通りに実施でき、工期延長が比較的少なくなる。このように、洋上風力発電機の施工・建設を計画通りに実施できることは、多数の風力発電機を所定のエリア内に設置することが多いことを考えると、施工効率が向上し、施工上極めて有利である。
【００３８】
また、従来の自航式のコンテナキャリアにレグを装備した特殊作業船は船長が長いため港湾での離接岸や洋上での位置決めが難しく、多数のタグボートで補助してやる必要があり、また自航船のため喫水が深く水深の浅い港には入港できなかったのに対し、本実施の形態による特殊作業船１０はフローティングドック１７から構成され船長を比較的短くできるので、喫水が浅く、比較的水深の浅い狭い港湾に入港でき、港湾での離接岸や洋上での位置決めが比較的容易にかつ正確にでき、また、船長が短いので狭い港湾や作業位置での小回りがきく。
【００３９】
また、比較的背の高い一対の側壁１１と１２との間に形成された凹部により、フローティングドック１７上に広い甲板１５を確保できるので、洋上風力発電機の建設資材の積み込みスペース及び作業スペースを充分に確保でき、またナセル２３とブレード２４との組立体２５のように仮組みした状態で建設資材を積み込むことができる。
【００４０】
また、側壁１１の上部に配置した吊り能力の比較的大きい第１のクレーン１３により、高い位置で基礎杭の打設や洋上風力発電機の組立等の高負荷の作業ができ、従来のような大型起重機船が不要となるので、洋上風力発電機の建設に必要な施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減できる。
【００４１】
また、側壁１２の上部に配置した吊り能力の比較的小さい第２のクレーン１４により、陸上からの建設資材の積み込みができるので、接岸した資材積出港のクレーンと共同で積み込み作業ができる。また、接岸した資材積出港にクレーン設備がない場合や故障していた場合でも資材の積み込み作業が可能となる。また、建設資材の重量や大きさに応じて第１のクレーン１３により建設資材の積み込みを行うことができる。
【００４２】
また、従来のような資材運搬台船も不要となるので、曳航船は特殊作業船１０用の１隻ですみ、この曳航費用を含め工事コストを削減できる。以上のようにして、洋上風力発電機の施工設備全体の簡素化を実現でき、工事コストの削減を実現できるのである。
【００４３】
上述の特殊作業船は、例えば、フローティングドッグの長さ、幅、高さが６２ｍ、４４ｍ、３５ｍであり、喫水１．７ｍ、排水トン４７７０ｔであり、第１のクレーンが６５０ｔ吊、最大吊容量１２３トン、作業半径３０ｍである。
【００４４】
また、上記特殊作業船で建設可能な洋上風力発電機は、例えば、定格出力が２０００ｋＷ、ロータ直径８０ｍ、タワー高さ６０ｍ，総重量２２０トンである。この風力発電機２基分の建設資材（ナセル、ブレード、タワー等）を上記特殊作業船の甲板１５に搭載可能である。
【００４５】
以上のように本発明を実施の形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図１、図２において吊り能力の小さい第２のクレーンを省略してもよく、この場合は、第１のクレーン及び／又は資材積出港側のクレーンで建設資材を積み込む。
【００４６】
また、洋上風力発電機の施工を例にして説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば洋上鉄塔等の他の洋上構造物の施工にも適用できることは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の特殊作業船によれば、洋上風力発電機などの洋上構造物の建設に必要な施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減できるとともに、比較的水深の浅い狭い港湾に入港でき、洋上での波力も受け難くかつ洋上等での位置決めが迅速かつ正確にできる。
【００４８】
本発明の洋上構造物の施工方法によれば、洋上風力発電機などの洋上構造物を建設する際に、施工設備の規模が大きくならずに工事コストを削減できるとともに、洋上での波力も受け難くなり、施工を計画通りに実施可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態による特殊作業船を正面から断面的に見た図（ａ）、同じく側面から断面的に見た図（ｂ）及び同じく上面から見た甲板の平面図（ｃ）である。
【図２】図１の特殊作業船を用いて洋上で風力発電機を建設する様子を概略的に示す外観図である。
【図３】図２のように洋上風力発電機を建設する際の施工工程（ａ）乃至（ｅ）を説明するための概略的な図である。
【図４】図３の工程（ｃ）及び（ｅ）を更に説明するための図（ａ）乃至（ｄ）である。
【図５】従来の自己昇降作業台船ＳＥＰによる洋上風力発電機の施工工程（ａ）乃至（ｅ）を説明するための概略的な図である。
【符号の説明】
１０・・・特殊作業船
１１，１２・・・側壁
１３・・・第１のクレーン
１４・・・第２のクレーン
１５・・・甲板
１６・・・ジャッキアップレグ
１７・・・フローティングドッグ
２０・・・風力発電機
２１・・・基礎杭
２２・・・ポール、タワー
２３・・・ナセル
２４・・・ブレード
２５・・・組立体
３０・・・曳航船
Ｇ・・・海底
Ｓ・・・海面

Claims

洋上構造物の建設作業のためにフローティングドックにジャッキアップレグと、比較的吊り能力の大きい少なくとも１台のクレーンと、を装備したことを特徴とする特殊作業船。
前記フローティングドックは比較的高い一対の側壁を有し、前記一対の側壁間に凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の特殊作業船。
前記側壁の一方に吊り能力の比較的大きい第１のクレーンを配置し、前記側壁の他方に吊り能力の比較的小さい第２のクレーンを配置したことを特徴とする請求項２に記載の特殊作業船。
フローティングドックにジャッキアップレグと比較的吊り能力の大きい少なくとも１台のクレーンとを装備した特殊作業船を洋上構造物の設置位置に曳航し、前記設置位置で前記ジャッキアップレグを延ばし前記フローティングドックを海面上に持ち上げることを特徴とする洋上構造物の施工方法。
前記特殊作業船の前記フローティングドックは比較的高い一対の側壁を有し、前記一対の側壁間に形成された凹部に前記洋上構造物の建設資材を積み込むことを特徴とする請求項４に記載の洋上構造物の施工方法。
前記建設資材の一部を仮組みして積み込むことを特徴とする請求項５に記載の洋上構造物の施工方法。
前記特殊作業船の前記側壁の一方に吊り能力の比較的大きい第１のクレーンを配置し、前記側壁の他方に吊り能力の比較的小さい第２のクレーンを配置し、前記第１のクレーンで前記洋上構造物の基礎杭を打設するとともに前記洋上構造物を組み立てることを特徴とする請求項５または６に記載の洋上構造物の施工方法。
前記第１のクレーンまたは前記第２のクレーンで前記建設資材を陸上から前記凹部に積み込むことを特徴とする請求項５，６または７に記載の洋上構造物の施工方法。