中国で建造中の着座式SEP起重機船

　中国で建造中のSEP起重機船が少し変わっていたので取り上げてみました。
　その名は”坐底式海上风电安装平台”。中国語なので翻訳すると”坐底式”は座る、”海上风电安装平台”は洋上風力発電設置プラットフォームという意味らしいので、着座式SEP起重機船ということになります。



　着座式とは？
　SEP自体がレグと呼ばれる脚を海底に伸ばし、地盤を反力にしてさらにレグによって船体自他を持ち上げる構造になっているので、一般的な船舶と比べれば着座しているともとれます。ですが、中国の着座式SEP起重機船は普通の発想から一歩飛び抜けてました。文字で説明するのは難しいですが簡単に言うと、船体部分の下側が船体から離れて着底し、それを反力に船体を持ち上げるというなかなかおもしろい構造のようです。

　新技術の紹介みたいなものが「中国能源網」に出ていたので、Google翻訳で翻訳したものを後で少し紹介しています。そして、現在中国でこの着座式SEP起重機船を建造中のようです。着座式というのも気になりますが、吊能力がなんと2,500t！！少し前に清水建設が建造を発表した自航式SEP起重機船も2,500tでしたが、完成予定は2022年10月。ちょっとの期間だけでも日本のSEP起重機船が世界一になれるかと期待しましたが、無理なようです。



　「中国能源網」というサイトに2017年6月20日に掲載されているので2年ちょっと前なので少し古いですが。それっぽい所だけ抜粋して翻訳してます。
　翻訳頼みなので細かいニュアンスなど誤差はあると思いますが、結構興味深いことが書いてありました。実際にSEP船を運用している上での問題点とか。

１．洋上風車で困難なのは”杭”の設置

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「シートアップ式セルフリフティング杭打ち船」の紹介
洋上風力発電所の建設における困難の1つは、 杭 の設置 です 。
直径 3〜8 メートル、重 さ 500〜2,000 トン以上 のパイルをパイルハンマーで打ち、水中の泥に挿入します。いわゆる 「パイル」は、パイルの高さ（ 80〜120 メートル）を満たすだけでなく、 巻き上げと位置の要件は、パイルの垂直性、つまり海面に対して垂直であることも保証することです。 杭打ち機は船体に取り付けられているため、船体は 杭打ちプロセス全体で動かないこと が必要です 。 これまで、船体を安定させるためにウィンチを固定する方法は、柔軟なシステムであり船体の固定を保証できないために使用されていました。風力発電の積み上げ作業は長い間排除されてきました。 二つの可能な方法があります：一つは、パイルブーツでパイル船のパイルレッグを泥の中に深く挿入し、海風サージの影響下でそれを安定に保つことです。浮体） 「シート」 、つまり、下部船体（中空の浮体）は水中の泥のレベルにあり、船の重量は泥層と下部船体によって運ばれ、同時に泥層と泥に挿入された小さなパイルとの摩擦に依存します（なしパイルブーツ）は水平方向に安定したままです。
船体の底が一連の新たなトラブルを引き起こしているため（以下を参照）、現在、世界の杭打ち船は前者の方法、つまり、 挿入された杭 がそれ自体を安定させるために使用している、いわゆる 杭型杭打ち船 です。


図 1：沖合杭打ち作業

引用元：中国能源網 | 关于“座底自升式打桩船”的介绍

　この中では洋上風力発電所の建設において課題とされるのは「杭」の打設であるとあります。
　着床式の洋上風車の杭はモノパイルと呼ばれる大口径（直径3m～8m）で長いものになると100m以上あり、重量も500t～2000tになります。
　使用される作業船の構造として２つの方法があると、ここでは紹介されていますが、１つは従来型のSEP起重機船。レグを海底に深く突き刺すタイプ。もう1つは、「着座式SEP起重機船」。下側に小さな小足が付いている下部船体を海底面に押し下げるタイプ。SEP起重機船が登場する前はウインチによる方法であったとも書いてあります。日本ではまだ、ほぼすべての作業船がウインチによる係船、操船ですね。

　他に杭打設時の揚程と鉛直性について述べられていますが、前者の揚程はSEP起重機船だと船体自体が持ち上がるので、レグが地盤に埋まり込む量によっては所定の揚程が確保できないことが想定されます。
　鉛直性については吊上げているのでリーダーと呼ばれるガイドを使用して杭を打設しない限り、逆に鉛直にしか吊れない気がするんですが、どうなんでしょう？ただ、船体がレグの不動沈下により傾斜した状態でクレーンで重たい物を吊り上げると何か良くないことが起こるんでしょう。

　レグが不動沈下すると、複数本あるレグに均等な荷重を配分することが出来ず、荷重が偏り、レグ自体の許容荷重を超えたり、船体をねじるような力が加わってしまいます。これは非常に怖いですね。

２．従来型のSEP起重機船の問題点

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第二に、杭式杭打ち船の問題点と欠点

洋上風力発電の開発により 、それは10年近くの問題で あり、実践の欠如と比較して、 杭を迅速に挿入および除去することができないことにとって 大きな問題 です 。 そのため、乗船済みおよび乗船予定の数十隻の洋上風力発電用積重ね船 は、すべてパイルの形をしています。 近年 、風上に数十本の杭を迅速に完成させる必要がある 場合、それらを迅速に挿入および除去することができない場合、生産性に深刻な影響が出て、 洋上風力発電企業の発展 の 議題が議題に置かれます。 このタイプの設置船が克服できないことは大きな欠点であると認識されています。 この点を説明するために、国内外で広く使用されている 杭式杭打ち船の 操作 について説明しましょう 。
よく知られているように、現在、国内外の洋上風力発電設備は、 直径 3 から 8 メートル、厚さ 50 から 100 ミリメートル、重量 500 から 2,000 トン以上の単柱の 使用により 、海の泥の中の数十メートルで 人気があり ます。 "）洋上風力発電所（重量 150〜300 トン ）をサポートし、 風圧とうねりの影響に耐えます。 前述のように、このように巨大な山を再生するため、アンカーとケーブルで固定された伝統的な杭船 は、それ自体が 不安定であるため長い間放棄されてきました 。発送時に引き出され、クレーンと強力な打撃力（ 200〜400 トン）（ 30〜50 / 分） を備え た特別なパイルハンマー、およびパイルドライバーなどの補助機器が装備されています。 さらに、既に見たように、海のうねりが堆積船の船体に与える影響を減らすために（衝撃の力は船の種類に応じて 3,000 から 40 万トンに 達することがありますが 、この力を避けるために、堆積船の船体は杭の脚でわずかに持ち上げられます。水面は約 4 から 5 メートルで、うねりが下を通過できるようにします。 ） パイルの垂直性の要件を満たすために（文書化されていません。パイルの垂直性は 3 ‰に 制御されています ）、パイルボートを安定させる必要があります。数十メートルの長さの大口径（ 3 から 4 m）の脚とエンドパイル を 泥（柔らかい土壌条件で 20 から 30 m） に挿入し、 自重に耐えて水中で安定させます。場所（図 3を 参照 ）。







図 3：現代には、水面から持ち上げることができるパイル型風力発電設置船があります。

引用元：中国能源網 | 关于“座底自升式打桩船”的介绍

　従来型SEP起重機船の問題点としてレグの挿入及び除去に時間が掛かることが挙げられるようです。
　確かに、ある程度の範囲でまとまって風車は建設されますが、SEP起重機船を同じ場所で2基以上設置できるような近さにはないので、1基施工が終わると次の場所へ移動せざるを得ません。この移動に時間が掛かるようでは施工性は上がらず、施工費にも影響が出てくるでしょう。
　この中では土質条件によりますが、やわらかい土質だとレグを20m～30m挿入するとあります。

３．従来型SEP起重機船の上昇と下降

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この タイプの積重ね型積重ね船 は積重ね作業をよりよく達成できますが、操作手順は複雑で厳格です。たとえば 、 総重量 20,000 トン（外部荷重 5,000 トンを 含む ）の 大型風力発電船では 、各脚が所定の位置に挿入されます。その後、信頼性の高い基礎支持力を確保するために、「プレス前」プロセスをロードする必要があります。 各シングルパイルのプリロード荷重は通常、通常圧力を2倍 （ 8000〜10000 トン ）に する必要があります。これを行うには、まず船体を注入して自重を増やします。この設計では、メイン船体に大量のバラストタンクが必要です。大型の積重ね船は達成が困難な場合が多くあります。この時点では、対角バラスト法によって予荷重を完了することができ（同時に2本の杭のみが押されます）、主船体構造が非常に要求され、非常に重い構造になります。 さらに、 パイルブーツ は 、船体を効果的にサポートするために、 80〜100t / m2の運搬能力を 備えた硬い土壌層または高密度の砂層に配置する必要があります。積み上げ作業が完了すると、泥砂で覆われたパイルブーツが引き出されます。 これらのプロセスは真剣に実行する必要があります。そうしないと、船体の基礎に穴が開き、ゆがみやひっくり返りが発生します。 現代の パイル型パイル船 によって泥に挿入された パイルシューズ は少なくとも 100 平方メートルであり、パイルの脚の直径は約 4 メートルであり、2つのセクションの面積は6倍異なる ことを知っ て おく必要があります 。土壌の重さは大きなダウンフォースをもたらし、杭を引っ張ると土壌と周囲の土壌との間の摩擦と付着の負荷が克服され、杭の底が引き上げられたときに発生する負の間隙水圧によって生成される吸着力と凝集力、大きな引き上げ力が必要です。 土壌の質に応じて、負の間隙水吸着力と底部凝集力を排除するために、高圧水を使用して杭を注ぎ、パイルシューの底部の穴と外部の海水を接続することが必要になることがよくあります。泥の深さが深い場合、外部の水は容易ではありません。さらに、この種の接続はより困難です。 特別な場合には、山を動かすことさえ不可能かもしれません。 たとえば、各脚は土壌の質と挿入される深さ （ 約 20 メートル ） に 依存し 、通常、挿入力は 2000 から 3000 トンを必要と し、「押し杭」操作の挿入力の 1 倍 を追加する必要があり ます（土壌の質に応じて12〜 24 時間）、粘着性のある土を使用して粘着性の吸引パイルを生成する場合、多くの場合、引張力はパイル力よりもはるかに大きくなります。 時々、すべての努力がまだ行われず、それを遮断する必要があるが、これはオペレーター にとって 最も苦痛 なことであり、 この タイプの積重ね型積重ね船の 致命的な欠陥で も ある。




図 8：従来のパイルシューズの概略図

引用元：中国能源網 | 关于“座底自升式打桩船”的介绍

　ここは、SEP起重機船を上昇・下降させる作業についての説明。
　条件として、総重量20,000t（船体重量15,000t＋外部重量5,000t）を4本のレグを使用して上昇させるときに各レグで総重量1/4の5,000tを支持する必要がある。

　”「プレス前」プロセス”と呼ばれる信頼性の高い基礎支持力を確保するために、SEP起重機船を上昇させたときに支持力5,000tの2倍の重量（8,000t～10,000t）をプレロード荷重として載荷すると書いてあります。載荷方法は船体のバラストに注水して行うみたいですが、5,000tの海水を貯める場合を考えてみます。
　想定船の船体寸法は長さ100m、幅48m、深さ14mなので船体の平面面積は4,800平米。およそ１ｍ分の注水なので船体空間的にはいけそうですが、いろんな設備があるのか、ここでは達成が困難だと書いてあります。
　その場合、”対角バラスト法”と呼ばれる方法で、4本のレグの内2本づつ載荷可能だそうです。その場合、2,500tの載荷で大丈夫ですが、船体構造的に無理がかかるので、強固な船体が必要になる。そうすると船体がさらに重たくなるという負のスパイラルが発生するようです。船体は出来るだけ所定の強度を確保した状態で軽いほうが良いということかな。

　最も恐ろしいのは、風車の組立が完了し、SEP起重機船を下降させる時だそうです。各レグの挿入に必要な力は2,000t～3,000t。それを地盤から引き抜くので倍程度が必要とあるので4,000t～6,000tの引抜力が必要になります。なのでレグの周面摩擦やパイルシューズと呼ばれるレグ底面にかかる引抜力を低減させるために何らかの形で海水を注入するそうです。

　確かに船体重量以上の荷重をレグに載荷して抜く時って、考えたら恐ろしいですね。このことは今まで想像できませんでした。レグが抜けずにそれでも抜こうとすると船体が水面より下に押さえつけらるようになってしまい、下手すると転覆、そうでなくても船体自体に大きな負荷がかかってしまうことになります。
　先日、日本で建造されたSEP起重機船「CP-8001」にはレグの昇降に関する対策って施されてるんですかね？少し心配な気がします。

４．着座式SEP起重機船とは？

　着座式SEP起重機船を開発する経緯は何となく分かりましたね。レグ昇降時の問題が結構ややこしいので、支持力は確保しつつ、下降時にはスッとレグが解放されて次の施工場所へ移動が出来るSEP起重機船を建造できないものか。そこで考えられたのが、今回の「着座式SEP起重機船」。構造的なものは見たほうが分かり易いと思いますのでご覧ください。

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新しいタイプの自動揚重杭船の性能と基本構造




図 4：新しいタイプのセルフリフティング杭打ち船の概略図と基本パラメータ


図 5：新しいタイプのパイルレスブーツの自動吊り上げ式パイル容器の底部状態の概略図

新しいシートボトム式セルフリフティング杭船は、従来の杭式杭船のすべての機能を継承し、その技術的パラメーターを実現します。 外観からの違いは 、杭の靴 が 取り除かれ、下部浮体が追加されたことです。 フローティング状態では、下部フローティングボディは船体に含まれます 。 図 4に示すように 、短距離で発送するか 、 to 航することができます 。 作業中、下部フローティングボディの4本の脚は、水面から 4〜5 メートル 離れたまま持ち上げられ ます。風、波、およびサージの影響を軽減するには（図 5を 参照 ）。

現在、世界では、単一の杭で発電装置をサポートすることが一般的です。 一本の杭は約 800 から 2,000 トン （ それぞれ 2,000 トン 以上 ） です。 現在、 中国に は 1,000 トン 以下しかありませんが 、一定の年内に、 中国に は 2,000 トン 以上の 重量の大きな杭 ができると推定されて おり、船底の重量は 2000〜2500 トンに 達する可能性があり ます。 10 から 50 メートル未満で動作し、移動および移動できるパワーポジショニングデバイスがあります 。3000 から 4000 平方メートルの貯蔵エリアがあり、 100 人の生活条件 、 ヘリコプタープラットフォームなどがあります。概略図を参照してください。詳細はここでは説明しません。 その技術的パラメーターは、国​​内および海外市場のニーズを完全に満たしています。 10年後に遅れない。


図 6：セルフリフティング杭船の底部の船体の上面図

引用元：中国能源網 | 关于“座底自升式打桩船”的介绍

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概略的な観点から見る と、 従来の パイルパイル式杭打ち船 と まったく同じです。 上部船体と下部浮体は 、ラックリフト機構を備え た 直径約 4 メートルの 4 本の脚で接続さ れています （図 4を 参照 ）。 To：底型杭打ち船の杭の脚は泥に挿入されないため、各脚のラックが濁ることはなく、ギア駆動機構に対する保護効果があり、特殊な熱処理が行われます。マシン全体と同じ生活を実現します。

ユニークな下部浮体を次の図に示します（図 7 ）。







図 7：浮体式構造の概略図

その本体は、水に浮力を与え、浮力とバラスト力を提供する管状の中空フロートの列で構成されています。 上部浮体は 、直径 70 メートル、直径 7 メートル の 5つの円錐シリンダーで 構成され、 約 13,000 トンの浮力 を提供し、 両側と尾のポンツーンは約 3,000 トンの浮力を 提供します 。 その結果、総浮力は 1.5〜16,000 トンに 達する 可能性があります（水深に応じて4本の脚が 約 2,000 トンの 浮力を提供できます ）。 管状浮体は、壁厚が 18〜20mmで、内部に環状リブがあり、圧力容器に応じて確認され、 3 以上の安全率を持ってい ます。

予備計算によると 、中央の5つの浮体 は中空で完全に閉じています 。 つまり、浮力を提供しますが、 両側の水タンク は吸収と排水が可能です（総量は約 5,000 平方メートルです） 。 必要に応じて 、 水量は 1000 から 2000 平方 メートルに調整され ます 消費されるエネルギー量。
浮体の側面には 、水平力が動かないようにするための補助として泥に挿入された長さ 約 6 メートルの 8 本の滑り止め小脚があります 。 図 7の 下部浮体の断面図 から わかるよう に、船体の重さを支持する機能は、前者が泥の下の特定の深さで固体土壌層を支持することを除いて、 堆積型の杭船 のパイルシューと同じです。引っ張るのが難しく、底のボートは泥の表面に半分座って半分浮いており、圧力領域が広く、泥の深さが浅く、分離が非常に簡単です。 さらに、前者は土壌の圧縮荷重を調整できません。 後者は浮力を調整して浮体のバラストを土壌に調整することができ、これは異なる土壌条件に有益です。
第4に、下部杭船の利点：
この 「シートリフティング杭打ち船」 の顕著な利点は、船底と上部船体の両方が水面から 4〜5 メートル 持ち上げ られることであることに注意する必要があります 。 これが 「シートの底に座る」 という名前 の理由で あり、世界初です。この設計は、過去のいわゆるボトムパイル船とも異なります。 専門家が知っ ている ように、上部船体が海から持ち上げられない場合、海流のうねりを解決することはできません。これはいわゆる底杭船とも呼ばれます。浅い水面とうねりでのみ使用するのに適しています。宿題 。 これは 、 適用範囲が狭いために 開発 され ない重要な理由です。
また 、下部の自動昇降式杭打ち船は、 パイルブーツ がないという点で 杭打ち杭船 とは 異なる ことを指摘しておく必要があります （図 5を参照 ）。 パイルブーツの 長所と短所 について の 最初の話 。 パイル型 ブーツ は、 パイルパイル型パイル船 の各支持パイルの底部に設置され ます（図 8を参照 ）。その機能は 、 パイル船の 自重と負荷を 最大1.5〜20,000 トン まで支えるために支持面積を拡大する ことです。 どんなに深く挿入しても、杭と土との間の摩擦によってそのような大きくて重い船体を支えることは不可能です。


引用元：中国能源網 | 关于“座底自升式打桩船”的介绍

５．着座式SEP起重機船建造状況

　まだ、台船部分の建造中くらいなので、全貌はよく分かりませんが、確かに建造中のようです。いつできるのかは不明ですが、建造経過は分かればお知らせしようと思います。

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世界最大のボトムマウント式洋上風力発電設置プラットフォームにより、船舶への完全な浸透を実現

8月16日午前8時18分、lastの最後のセクションが設置され、世界最大の2,500トンの底部に設置された洋上風力発電設置プラットフォームが完全に船舶に浸透しました。


プロジェクトは、長さ100メートル、幅48メートル、深さ14メートル、喫水線付き8メートルの喫水、キャビン内の100人、DP1の動的位置決め、最大吊り上げ能力2,500トンのフル旋回クレーンです。包括的なエンジニアリング建設能力は、世界の同様のプラットフォームで第1位であり、完成すると、世界最大かつ最も先進的な着席型洋上風力発電設置プラットフォームになります。



このプロジェクトは、上部と下部の2つのハルで構成される従来のプラットフォームのパイルシューズをキャンセルします。下部のフローティングボディは閉じた構造です（フローティング状態では、下部のフローティングボディはハルに含まれています。短距離での発送または牽引が可能です。作業中は安全です）。下部浮体の4本の脚は、風、波、およびサージの影響を軽減するために水面から4〜5メートル持ち上げられ、従来のジャッキアップ風力発電設置プラットフォームのすべての機能と利点を継承しながら、従来のパイルブーツでパイルを引っ張る難しさ。 水中ロックシステム、電源システム、下部浮体システム、リフティングシステムなどのプロジェクトの主要な機器は、最初のシステムであり、20近い技術革新により、多くの最先端技術を統合した包括的なプロジェクトです。

引用元：船海装备网 SHIPOE.COM | 世界最大坐底式海上风电安装平台实现全船贯通

ちょっと引きのアングル画像。これでもまだ全貌はよくわかりません。

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