JP2002535188A - デバイスの動作深度を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 係留された水中水流駆動タービンの発電デバイスを制御する方法を開示する。所定の最大深度と所定の最小深度が設定される。デバイスの感知深度に反応して、上昇プロトコル又は下降プロトコルが選択的に発動される。これらのプロトコルは、前記の所定の最大深度と最小深度の中間にあるデバイスの動作深度を維持する。このタービンは、可変ピッチのロータブレードを含んでいる。タービンロータに対する最大許容抗力負荷が選択される。このタービンの可変ピッチロータブレードのピッチは、デバイスに対する抗力負荷が最大設計レベルを超えないように調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 関連出願へのクロスリファレンス 本出願は、１９９９年１月１２日に提出され参照してここに組み込まれる米国
特許出願第０９／２２９，０１０号の継続出願である。本出願及び米国出願第０
９／２２９，０１０号は、参照してここに組み込まれる米国特許出願第６０／１
０７，２６３号（１９９８年１１月３日提出）に関連する。

【０００２】 （技術分野） 本発明は、発電タービンを駆動するために水中流を用いる水力発電デバイスに
関する。

【０００３】 （背景技術） 川や大洋などの水流の流れから電気を発生する水中発電機の使用は技術上周知
である。先行技術によるデバイスには次の２つのタイプ：静止タービンと係留タ
ービンとがある。静止タイプのタービンは、大洋底に据え付けられた静止塔を含
んでいる。発電タービンは、一定の深度のところでこの塔に搭載されていて、タ
ービンロータブレードが大洋流の流れに対面している。このタイプの設計の不利
点は、水中建設の経費と、タービンを水上で整備できないことと、一定の深度で
年中一定ではない大洋流を調整するためにタービンの深度を変更できないと言う
事実と、などがある。このタイプのデバイスの例として、直径２０メートルのロ
ータブレードを有する英国で開発中の３００ｋＷ水流タービンがある。このよう
なタービンは、英国の島々の周りで水流中に展開される塔にある一定の深さのと
ころで搭載される。

【０００４】 係留デバイスは、水中で動作するように設計されており、大洋底に固定されて
いる係留によって本来の位置に保持される。場合によっては、ウィング（水中翼
）が揚力を提供する及び／又はバラストタンクが浮力を提供して、デバイスが降
下しないようにする。浮力室を用いて、その総合浮力を調節し、これによって、
水流中での自身の動作深度を調整するデバイスもある。また、スタビライザとし
て働く可動ウィングを加えて、デバイスの深度を調整するデバイスもある。この
ウィングは、川の浮遊廃棄物などの緊急事態に反応してデバイスが潜水したり浮
上したりするように調整される。

【０００５】 このタイプのタービンの例には、コリオリプロジェクトと呼ばれる水中発電所
がある。この設計には、８３ＭＷの電気を発生することが可能な直径１７１メー
トルのダクト付きカテナリタービンが必要であった。このタービンは、ある一定
の深度に固定される予定であった。

【０００６】 必要なのは、係留された水中の水流駆動式タービンの発電デバイスを制御する
方法である。このようなデバイスの設置コストと保守コストを下げるためには、
水中での構造体と建設物を最小にするのが望ましい。これは、単一の又は複数の
タービンを複数のタービンモジュールから成る配列を変更することなく保守した
り、交換するためには、デバイスを水上に安全に持ってくることが可能でなけれ
ばならないことを意味する。

【０００７】 最近の研究の結果、水中大洋流の速度は、所与の深度で非常に季節によって変
化するので、動作深度を正確に調整するにはプログラム可能制御装置が好ましい
ことが分かっている。タービンモジュールの揚力と浮力は、年のさまざまな時節
に周期的に調整して、予測可能な季節的水流速度変化を補償すべきである。深度
もまた、必要に応じて調整して、予測不可能な短期の水中水流変化を補償すべき
である。

【０００８】 また、保守や修理のためにデバイスを即座に浮上させるにせよさせないにせよ
、デバイスを完全にシャットダウンさせる必要がある緊急事態に備えるのが好ま
しい。

【０００９】 （発明の開示） 上記の目的を、本発明のある態様によって達成するために、デバイスの深度を
感知して、上昇プロトコルを発動し、もって、水流中での所定の最大深度を維持
し、また、下降プロトコルを発動し、もって、水流中での所定の最小深度を維持
する。

【００１０】 本発明の別の態様によれば、タービンは、可変ピッチロータブレードを含んで
いる。可変ピッチロータブレードのピッチは、デバイスに対する抗力の負荷が制
御されるように調整される。

【００１１】 本発明の別の態様によれば、上昇プロトコルと下降プロトコルは、デバイスが
発生した揚力、抗力及び浮力の組合せを変化させることによって正と負の垂直力
を平衡化させるステップを含んでいる。抗力が水流床に向かう遷移は、デバイス
の可変浮力を主水中翼が発生した揚力を合成することによって相殺される。移動
式スタビライザのピッチを調整することによって、バラスト室内に保持されてい
る水を再配置して浮力の中心の位置を変化させることによって、水中翼上にある
スポイラの影響を増減させることによって、又は、別の方法によって、水流中に
おける所定の範囲の動作深度内にデバイスが留まるように、主水中翼によって生
じた揚力は変更される。この範囲は、選択された最大深度と最小深度によって定
められるが、所定の深度はこれら両者の制限の中間にあるのが望ましい。

【００１２】 本発明のある態様によれば、緊急シャットダウン指令によって、デバイスのロ
ータ回転速度と出力電力を実質的にゼロに減少するように可変ピッチロータブレ
ードのピッチを調整させる。揚力、抗力の垂直方向変換力、および浮力は、平衡
状態に留まるように調整して、デバイスが保守や修理のために浮上するまでデバ
イスを前記の深度限界内に維持するようにしてもよい。

【００１３】 （発明を実施するための最良の形態） 図１は水中発電デバイスを表す。水中発電デバイスは、水中翼構造体によって
互いに接続された液密のナセル１００と１０２内に格納された１対の発電機を備
える。水中翼構造体は、中心セクション１０４と、ナセルの外側の１対のウィン
グ（「ウィング端」）１０８と１１０から成る。水中翼の先端は上向きに傾斜す
ることによってローリング安定性を得る。

【００１４】 中心セクション１０４とウィング１０６は、ナセル間の距離に架かる１つ以上
の円筒形バラストタンクを含む。それらのバラストタンクを用いて様々な浮力を
与えまたバラストタンク間の前後方重量移動を可能にし、更にナセルを接続する
構造部材として機能させる。水中翼構造体はナセル１００と１０２をウィング１
０６の上面に位置付けて支持し、各ナセルは中心の水中翼構造体の端部に位置付
けられる。

【００１５】 各発電機は可変ピッチのブレード１１８と１２０を有するロータ１１４と１１
６を備えており、それらは逆方向に回転することによってそのトルクの作用は構
造体のバランスを保つ。発電デバイスは１対の係留ロープ１２２と１２４によっ
て水流経路内の水中に繋がれる。水流はまずウィング１０６を通りすぎてそれか
ら係合し、ロータ１１４と１１６の回転を引き起こすように、ロータ１１４と１
１６は水中翼１０６に対して位置付けられる。係留ロープは、各ナセル１００と
１０２のノーズ内の係留ロープ接続部材１２６、１２８から大洋底に置かれたア
ンカー部材１３０、１３２まで延長する。係留ロープ接続部材１２６、１２８の
各々は係留ロープ調整キャプスタンを備えており、それらは起動されると係留ロ
ープの各々を短縮又は伸張してヨーイングを取り除く。

【００１６】 ピッチ調整スタビライザ１３４が水中翼構造体の中心セクション１０４に接続
される。水流はウィングに当たる前にまずピッチ調整スタビライザを通り過ぎる
ように、ピッチ調整スタビライザはウィング１０６から上流のある方向に延長す
る。代わりにピッチ調整スタビライザ１３４を下流に位置付けて水流がピッチ調
整スタビライザを通過する前にまず水中翼を通りすぎるようにすることもできる
、又は飛行機のウィングのフラップに類似した水中翼の後縁の可動部として組み
込むこともできる。

【００１７】 ウィング１０６を上反りにされて、その上の水流によって与えられる揚力の大
きさを増大させる。本発明の好ましい実施形態では、ウィングは複数の分離した
バラストタンク室を備えており、それらには流体を満たすことができまたその流
体を加えたり取り除いたりすることによって、水中発電デバイスの浮力を漸進的
に制御することができる。タンク室の各々は完全に空にしたり満たしたりするこ
とができ、またバッフルを備えることによって、デバイスを不安定にするタンク
内の流体の運動を最小にすることができる。それぞれのタンクを満たしたり空に
したりすることによって、浮力の漸進的変化と浮力中心の位置の変化を達成する
ことができる。更に各ナセルは、別々に満たしたり空にしたりしてデバイスのロ
ーリングを補正することができる浮力タンクを有している。

【００１８】 水中発電デバイスは、中心セクション１０４の底部に位置するウィンチを含ん
でも良い。第３の係留ロープ１３６をウィンチと大洋底に置かれたアンカー部材
１３８間にカップリングし、それによってウィンチが、デバイスが隆起したり、
水中翼とバラスト室によってそれぞれ引き起こされたデバイスの揚力と浮力に対
向するのを抑制することが可能となるようにしてもよい。３本の係留ロープによ
って増大した安定性は水中発電デバイスにとって有益である。

【００１９】 ナセル１００、１０２内の発電機は、釣り合い浮力送電ケーブルに接続される
（図２を参照）。釣り合い浮力送電ケーブルは、ロータブレードとのもつれを防
止するための円錐形のかごの中のデバイスから下流に延長する。代わりに送電ケ
ーブルは、他の装置又は海岸設置電力グリッドと相互接続する前に係留ロープの
ラインに沿って上流方向に延長してもよい。

【００２０】 水中発電デバイスは、大洋底に対してある選択された角度で配置された係留ロ
ープ１２２、１２４で流れに対抗して保持される。矢印で表される可変の下流方
向の抗力が水中発電デバイスの周りの水流によって引き起こされ、またそれは水
流の速度の２乗に比例して変化する。この抗力の最大部分は、流れが２つのロー
タの平面を通過する際に発生する。更にロータが回転していないときよりも水流
によって回転して発電機を駆動しているときのほうがより大きな抗力を発生し、
またブレードがフェザリングしている（流れに平行である）とき又はゼロピッチ
である（流れに垂直である）ときに抗力の発生は最小になる。ブレードがゼロピ
ッチ又は完全にフェザリングしているとき、ロータに対する水流によって引き起
こされる抗力は小さく、またロータブレードに対する水流によって引き起こされ
る揚力は最小又はゼロであり、その結果回転しない。ブレードの抗力が減少する
と、水中翼を横切る流れの速度は増大し、その結果水中翼上の揚力が増大する。
図２は、図１に表される１つの発電デバイスの側面図である。水中発電デバイス
に作用する抗力は、係留ロープの角度と相まって、流速の２乗に比例する可変の
下向きの力を引き起こす。これは、浮力と水中翼上の揚力を組み合わせることに
よって補償される。

【００２１】 デバイスは垂直方向に作用する基本的に４つの主要な力：重力、浮力、揚力、
及び係留ロープの張力の垂直成分を受ける。係留ロープ張力の垂直成分は、下向
きの抗力に比例し、その抗力は流速の２乗に比例する。この下向き抗力への変換
は、流れの方向に対する係留ロープの角度によって生じる。矢印によって表され
る浮力は、バラストタンクによって調整される正味の正の浮力によって生じる。
揚力は、ウィングを通過する流れによって生じる揚力である。上記の１つ以上の
力の変化を調整又は補正することによって、水中発電デバイスの深度は受動的に
安定化され、またそれは制御機構によって制御することもできる。例えばその深
度は、浮力とスタビライザの調整を組み合わせることによって制御することがで
きる。

【００２２】 図４〜１０のフロー図及び図１１〜１６の図とともに図３のブロック図は、図
１に表されるデバイスの動作を制御する制御システムとソフトウェアを示してい
る。図１１〜１６では、水中発電デバイスの深度位置が２つのロータのディスク
によって表されている。例えば特定の場所では、動作深度の範囲は３０メートル
の最小深度から７０メートルの最大深度の間であり、望ましい動作深度は５０メ
ートルである。

【００２３】 垂直の揚力、浮力、重力及び抗力は、所与の速度においてそれらのバランスが
保たれる。デバイスはこの所与の流速を受動的に見出して、その中で所与の電気
出力を発生する。この受動的安定性は、多くの水中システムの場合と同様に深さ
が増すにつれて速度が低下する流れによって生じる特性である。流速が増大する
と下向きの抗力は増大し、デバイスはより遅い流水の中に降下してついに所与の
流速に達する。逆に流速が低下するとデバイスはより速い流水の中に隆起してつ
いに所与の流速を見出す。ブレードが表面状態に露出するような深度より上にデ
バイスが隆起したり設計深度より下方に降下するのを防ぐために、能動制御によ
ってデバイスをある深度範囲内に保持する。

【００２４】 デバイスの位置は、既知の方向及び流速で流れている水流内の最大深度と最小
深度の間で制御される。水中発電デバイスの最大及び最小動作深度と動作速度は
、指令制御センター３０１から、制御システム３００の１部である制御プロセッ
サ内にプログラムされる。指令制御センター３０１は、海岸上の指令センター、
衛星又は他の遠隔指令発生源であってもよい。例えば３０メートルの選択最小深
度、７０メートルの選択最大深度及び１．７０ｍ／秒の選択最大速度でデバイス
をプログラムしてもよい。

【００２５】 図３に表されるように２１個のセンサが制御プロセッサ３００に入力される。
それらはピッチングとローリング３０１、ヨーイング３０２、深度３０３、ケー
ブル張力３０４、浮力タンクの内容物３０５、スタビライザの位置３０６、ロー
タのブレードピッチ３０７、ナセルのビルジ水３０８、変速機ベアリング、発電
機ベアリング及びシャフトベアリングの振動検出３０９、３１０、３１２、グリ
ッドの状態３１３、水圧３１４、圧縮空気３１５、ナセル、冷却剤、変速機及び
発電機の温度３１６、３１７、３１８、３１９、海岸制御指令３２０、及びロー
カル制御指令３２１のセンサである。これらのセンサは制御プロセッサ３００に
情報を送り、またシャットダウンが必要な状態を識別する。シャットダウン状態
には、（１）グリッドの損失、（２）係留ロープ故障、故障したギヤボックス、
故障した発電機、亀裂の入ったロータブレード、波及び乱流の作用等、から生じ
た過度の振動、（３）発電機、ギヤボックス、ナセル空気等の過度の温度、（４
）過度のウィングピッチ、（５）過度のヨーイング、及び（６）過度のローリン
グがある。

【００２６】 制御プロセッサ３００の出力は、ブイを表面に隆起させてデバイスの回収を容
易にするためのゼロブイ解放クランプ３３０、ヨーイングを調整するためのケー
ブルクランプアクチュエータ３３１とケーブル調整アクチュエータ３３２、バラ
ストタンクの内容物を調整するためのマニフォールドバルブ３３３、水ポンプ３
３４、スタビライザピッチアクチュエータ３３５、各ロータブレード上のブレー
ドピッチアクチュエータ３３６、バラスト室から水を排出する圧縮空気解放アク
チュエータ３３７、海岸制御状態コネクション３３８、及びローカル制御状態コ
ネクション３３９にカップリングされる。

【００２７】 制御プロセッサ３００はスタビライザアクチュエータ及びピッチセンサと信号
を送受信し、その迎え角を、従ってまたピッチ調整スタビライザ１３４によって
生じた揚力を制御することができる。スタビライザの揚力を変化させることによ
って、主水中翼のピッチを、従ってまたその揚力を変化させることができる。ま
た水中翼の上部表面上のスポイラを起動して揚力を減少させることもできる。更
にバラストマニフォールドバルブを制御してバラストを主水中翼内で前後に移動
させて、水中翼のピッチと揚力を変化させることもできる。

【００２８】 制御プロセッサ３００は、マニフォールドバルブコントローラ３３３と圧縮空
気解放アクチュエータを経由してバラストタンクにカップリングされる。制御プ
ロセッサ３００は制御バルブと制御信号を送受信してバラストタンクに水を加え
たりそれから水を排出したりすることによって、バラストタンクの浮力を制御す
ることができる。

【００２９】 制御プロセッサ３００はロータブレードピッチコントローラ３３６を経由して
ロータのブレードにカップリングされる。制御プロセッサ３００はロータブレー
ドのピッチを変化させてロータ上の水流により引き起こされる抗力を変え、それ
によってデバイスの深度を変えることができる。

【００３０】 制御プロセッサは、上昇プロトコル又は下降プロトコルを発動することによっ
てデバイスの深度を上昇又は降下させる。これらのプロトコルはロータブレード
の可変ピッチ、バラストタンクの可変浮力又は水中翼の可変揚力の調整を開始す
る。制御プロセッサ３００は水中発電デバイスを、選択最大深度と最小深度間の
所望の動作深度で維持する。制御プロセッサ３００は、前記の機能を実行するよ
うにプログラムされたマイクロプロセッサであってもよい。

【００３１】 動作中、制御プロセッサ３００には、システムが動作可能な上下限の深度が設
定される。水中発電デバイスは深度範囲の中心まで降下され、浮力と揚力が設定
されて水中発電デバイスを既存の流速以下で安定させる。浮力と揚力の合成力は
抗力を相殺する特定の流速に対応するので、制御プロセッサ３００によって動作
中にデバイスは特定の流速が存在する深度において受動的に維持される。一般的
に流速がわずかに増大すると、水中発電デバイスはより深く降下する。流速がわ
ずかに減少すると、水中発電デバイスは大洋底からはなれてその深度はより浅く
なる。これは、一般的に深度が深くなるにつれて流速が減少し、最大の流速は表
面により近い場所で見出されるからである。例えばある海流レジームの上部１０
０メートルにおいては、毎秒約０．１メートルの流速の増大又は減少は、動作深
度の１０メートルの減少又は増大にそれぞれ帰結する。ピッチ調整スタビライザ
及び／又はスポイラー、調整可能バラストタンク及び可変ピッチロータブレード
を用いて、水中発電デバイスを前記の中心線深度に戻すように制御プロセッサ３
００をプログラムすることができる。

【００３２】 例えば海流内の動作の中心線深度は、表面下約４５〜５５メートルであっても
よい。通常動作において水中発電デバイスを選択最大深度と選択最小深度間の所
望の動作深度に維持することが目的である。一般的に電力の発生は流速と一致す
る発電機のピークの動作効率まで最大化され、そのようにロータは設計される。

【００３３】 図４は図１のデバイスのための制御ソフトウェアのフロー図である。制御プロ
セッサ３００はいくつかの状況に反応してデバイスを制御するようにプログラム
されている。（１）システム故障４０２に反応して、プロセッサはプロトコルを
発動してデバイスをシャットダウンする；（２）指令制御センター３０１からそ
れに送出された指令４０６に応答するために、プロセッサは指令プロトコル４０
８を発動する；（３）水中発電デバイスを最大深度４１０と最小深度４１４間で
動作させるために、又は保守のためにデバイスを表面に上昇させるために、又は
浮上イベントを回避するためにデバイスを降下させるために、プロセッサは上昇
プロトコル４１２又は下降プロトコル４１６を発動する；（４）ローリングが限
界４１８を超えた場合、プロセッサはローリング調整プロトコル４２０を発動す
る；及び（５）ヨーイングが限界を超えた場合（４２２）、プロセッサはヨーイ
ング調整プロトコル４２４を発動する。

【００３４】 図５を参照すると、図４のシャットダウンプロトコルのフロー図が表されてい
る。シャットダウンの状況では、ロータブレードがフェザリングし又はゼロピッ
チまで回転し（５０１）、それによって抗力が急速に減少しロータブレーキがか
かる。同時にシステムは海岸制御システムに状態の信号を送出する（５０２）。
抗力が減少するように調整されていない場合は、浮力と揚力によって水中発電デ
バイスは表面に向かって上昇する。これを回避するために、ピッチ調整スタビラ
イザを急速に調整して（５０５）、又は水中翼上のスポイラを展開し揚力を減少
させて、デバイスを所望の動作深度に保持するのに要する力の均衡を維持する。
最小深度を通過した場合（５０８）、緊急パラシュートを展開して（５１０）、
ロータの抗力を元に戻し、それによって降下を引き起こす。

【００３５】 アクチュエータを制御するための電力と水圧が利用できない場合（５０３）、
スタビライザは自動的に「ゼロ」移動止めの位置まで下方にピッチ調整し、その
結果ピッチ角は下向きに最大となり主水中翼上の揚力は減少する。水中発電デバ
イスは、その浮力、揚力及び下向き抗力が均衡する深度まで降下する。それから
電力の無い装置を容易に確認できるように、ケーブルによってスタビライザに取
り付けられたブイが表面に解放される。それからケーブルに十分な張力を与えて
水中翼を流れの中で上向きにピッチ調整させデバイスをそれ自身の揚力で上昇さ
せることによって、デバイスを表面に回収する。

【００３６】 スタビライザの下向きピッチが通常の動作範囲を超えた場合（５１２）、バラ
ストタンクを満たすことによって（５２６）、浮力を徐々に減少させ、それによ
ってスタビライザはその通常動作範囲内に戻り、デバイスは所望の動作深度範囲
内で維持される。前記の制御プロトコルを用いれば、抗力、浮力及び揚力はシャ
ットダウン前の状態に比べて減少する。バラストタンクが満たされているけれど
も、設計によって正味の浮力は正に維持されて、デバイスが破壊深度より下に沈
むのを防止する。この安全要因は最小浮力と均衡する下向きの抗力から生じ；こ
の抗力は、決して最大設計深度より下に超えられることのない対応する流速に関
連している。一旦スタビライザが通常動作範囲内に戻れば、上昇プロトコル５１
６又は下降プロトコル５２０を発動することによって深度が調整される。

【００３７】 図６は、図４と図１３に表される指令プロトコルのフロー図であり、それは水
中発電デバイスが指令に応答して表面に浮上する場合（６０１）を表している。
ロータブレードは徐々にフェザリングし又はゼロピッチまで回転して（６０２）
、生じた抗力を減少させて徐々に上昇させる。デバイスが上昇する際、スタビラ
イザのピッチ、従って水中翼の揚力を調整することによって、その上昇速度を制
御する（６０４、６０６）。ロータブレードはフェザリングして又はゼロピッチ
まで回転して（６１２）、電力の発生はゼロになり（６１０）、パーキングブレ
ーキがかけられて（６１４）、ロータを所定位置にロックする。ケーブルによっ
てスタビライザに取り付けられたブイを表面に解放することによって（６１６）
、デバイスそれ自身が表面に浮上する前にそれを表面から確認するのを助ける。
必要な場合はスタビライザを用いて（６１８、６２０）、揚力を増加させてデバ
イスを表面に浮上させる。表面付近では、アクセスハッチを海表面より上で持ち
上げるために浮力を増大させて安定性を高める。これはバラストタンクから流体
を排出することによって行われる（６２２）。水中発電デバイスが表面に達した
ときの主要な作用力は、排出された浮上バラストタンクによって補強された浮力
である。表面では揚力と抗力はかなり減少している。

【００３８】 水中発電デバイスが通常の動作深度範囲より下に降下するよう指令された場合
（６３０）、新たな深度範囲が指定され、下降プロトコルが設定されて（６３２
）、デバイスは新たな指令深度に達する（６３４）。更にデバイスへのその指令
によって動作パラメータが変更され、システムチェックが実行され、又は通常の
操作手順に替わって手動によるオーバーライドが実行される（６３８）。

【００３９】 図７は、図４に表される上昇プロトコルのフロー図である。図１２において流
速の増大は抗力の増大をもたらし、それによって水中発電デバイスは所望の深度
から最大動作深度を超えたより深い深度まで降下する。ピッチ調整スタビライザ
を調整してウィング上の揚力を増大させることによって、デバイスを所望の深度
まで上昇させて戻す。この調整の結果、揚力と抗力が増大し、また深度の減少で
見出されたより速い流れによってデバイスはより高い出力で動作する。

【００４０】 流速の増大によってデバイスが最大深度限界まで達したときにデバイスの出力
が最大になった場合（７０２）、ロータブレードのピッチが減少し（７０３）、
それによって抗力及び発電量が減少する。発電量が最大ではなくまたスタビライ
ザピッチが最大でない場合（７０４）、深度が動作深度範囲の中心にくるまで（
７１０）、ピッチスタビライザを増大させ（７０５）、それによってより速い水
流内に上昇させて発電量を増大させる。スタビライザのピッチが上向きに最大で
はなくまた浮力が最大でない場合（７０６）、バラストタンクの中味が排出され
（７０７）、デバイスをより速い流速内に上昇させてより大きな出力を発生させ
る。浮力が最大である場合（７０６）は、ロータブレードのピッチを減少させ（
７０８）、スタビライザピッチをその動作範囲の中間に減少させる（７０９）。

【００４１】 図８は、図４に表される下降プロトコルのフロー図である。図１１では流速の
減少が抗力の減少をもたらす。浮力と揚力によって水中発電デバイスは、最小深
度を超えて又は出てより浅い深度に上昇しようとする。ピッチ調整スタビライザ
を下向きに調整してウィング上の揚力を減少させて、水中発電デバイスを流速が
より遅い所望の深度に降下させ、それによってデバイスをより低い出力で動作さ
せる。

【００４２】 ロータブレードが発電量に対して最適にピッチ調整されていない場合（８０２
）、ロータブレードを調整して（８０３）、抗力を増大させ、深度を安定化させ
る（８１４）。ロータブレードピッチが発電量に対して最適化されておりスタビ
ライザピッチが下向きに最大ではない場合（８０４）、深度が安定化するまで（
８１４）、スタビライザのピッチを更に減少させる（８０４）。スタビライザの
ピッチが下向きに最大で（８０４）また浮力が最小ではない場合（８０６）、バ
ラストタンクが満たされる（８０７）。浮力が最小の場合は８０６、深度が安定
化するまで（８１０）、スタビライザを通常の動作範囲を超えて更に下向きにピ
ッチ調整して（８０８）、またスタビライザピッチが下向きに最大になるように
コントローラが信号を送る（８１０）。

【００４３】 図９は、図４に表されるローリング調整プロトコルのフロー図である。ローリ
ングはローリングセンサによって感知される。ローリングが臨界量を超えた場合
は（９０２）、シャットダウンプロトコル９０３が発動される。ローリングが臨
界量を超えないが（９０２）左から右にわたってローリングしている場合は、あ
る量の水が左のナセルのバラストタンクから右のナセルのバラストタンクへとポ
ンピングされる（９０６）。ローリングが臨界量を超えないが（９０２）、右か
ら左にわたってローリングしている場合は、ある量の水が右のナセルのバラスト
タンクから左のナセルのバラストタンクへとポンピングされる（９０８）。各々
の場合、水は徐々にポンピングされてローリングが限界内に収まると（９１０）
、プロセスは終了する（９１２）。

【００４４】 図１０は、図４に表されるヨーイング調整プロトコルのフロー図である。ヨー
イングはヨーイングセンサによって感知され、それは例えば中心位置からのヨー
イングの角度に比例した出力を与える風向計のような形状を有する。ヨーイング
が臨界量を超えた場合（１００１）は、係留ロープ調整キャプスタンを起動して
ヨーイングが無くなるまで１本の係留ロープを短くし他方の係留ロープを長くす
る、又は緊急シャットダウンプロトコル１００５を発動する。ヨーイングが臨界
量の外側にはなく（１００２）かつ非臨界量の外側にある（１００４）場合は、
次回に予定される浮上保守においてヨーイングを調整する必要があるという制御
メッセージ１００６を、応答ラインを通じて指令制御センター３０１に送出して
、プロセスを終了する（１０１２）。

【００４５】 図１４では、大波等の浮上イベントのために水中発電デバイスが設計深度を超
えて潜水しなければならない。図６では、潜水指令６３０が指令深度（例えば、
８０メートル）を指示する。下降プロトコル６３２が発動される。ピッチ調整ス
タビライザを調整して揚力を減少させ、デバイスをより低い８０メートルの深度
におけるより減少した平衡流速まで降下させる。更にバラストタンクを満たすこ
とによって浮力もまた減少させる。より大きな深度でのこの調整の後、デバイス
は安定し、抗力、浮力及び揚力が減少して発電量が減少する。

【００４６】 図１５では、水中発電デバイスは異常に低い流速に置かれる。流速の減少によ
って抗力及び対応する下向きの力が減少し、その結果浮力と揚力によりデバイス
はより浅い深度に上昇して最小深度レベルを超えて出る（図４のブロック４１４
）。下降プロトコルが発動される（４１６）。浮力と揚力の合計を減少させるこ
とにより水中発電デバイスをより深く降下させて、動作深度範囲内に見出される
低い速度において抗力減少と調和させ、それによってデバイスを動作深度範囲の
中心に戻す。浮力と揚力の合計と同様に抗力は減少して、所望の深度における低
い速度での動作が可能になる。

【００４７】 図１６は、水中発電デバイスが異常に高い流速に置かれる場合を表す。流速の
増大は抗力を増大させて水中発電デバイスを所望の深度からより深い深度まで降
下させ、その深度はそのデバイスに対して設定された最大の通常動作深度を超え
る。ロータブレードは一般的に徐々にフェザリングし又はゼロピッチまで回転し
、又はデバイスはより深い平衡深度に移動することが可能になり、それによって
デバイスに作用する最大の下流方向抗力が制限される。デバイスが最大通常動作
深度を超えることができれば、デバイスは高い流速に応じて降下する際に抗力、
浮力及び揚力は事実上一定のままである。

【００４８】 例えば所望の深度範囲は３０〜７０メートルでその中心線は５０メートルであ
ってもよい。しかしながら流速が低いときにこの深度帯域内に留まることによっ
て、水中発電デバイスはその定格出力以下で動作する。逆にその深度帯域内の流
速が設計上限を超える場合は、デバイスが遭遇する流速がその上限速度に達する
までデバイスはより深く水中に降下することができる。

【００４９】 ロータが発電に対して最適にピッチ調整されて作動する場合のウィング上の流
速は実質的に自由流の速度よりも小さく、それは水中翼の揚力をかなり減少させ
る。 エピローグ 説明されたのは、水中で係留された水流駆動タービンの発電デバイスを制御す
る装置と方法である。事前決定された最大深度と事前決定された最小深度が設定
される。デバイスの感知深度に応答して、上昇プロトコル又は下降プロトコルが
選択的に発動される。これらのプロトコルはデバイスの動作深度を維持するが、
それは事前決定された最大深度と事前決定された最小深度の中間にあるのが望ま
しい。タービンは、揚力のための水中翼と可変ピッチのロータブレードを備える
。タービンのロータに対する可能な最大の抗力の負荷が選択される。デバイスの
抗力の負荷が最大設計レベルを超えないように、タービン上の可変ピッチロータ
ブレードのピッチが調整される。

【００５０】 各ブレードの全て又は１部をブレードの縦軸の周りに回転させることによって
ブレードのピッチを変更できることが当業者に理解されよう。

【００５１】 更に、可動スタビライザのピッチの調整又はウィングのフラップ又はスポイラ
の位置の調整のような全ての適切な揚力調整メカニズムによって、デバイスの水
中翼により生じた揚力を調整できることが理解されよう。

【００５２】 デバイスの制御は、次のパラメータの少なくとも１つを調整することによって
デバイスに作用する力を釣り合わせることで構成される： ｉ．スタビライザのピッチ又はウィングのフラップ又はスポイラの位置調整に
よって生じるような、揚力調整メカニズムを持つ水中翼の揚力、 ｉｉ．タンク内に収納されるバラストの量を調整することによって生じるバラ
ストタンクの浮力、及び ｉｉｉ．選択され事前決定された深度範囲内にあり、またデバイスに作用する
力がそれを通過する水流がそれをその深度範囲内に保持するのに十分であるよう
にバランスを保っているような水流の初期平衡速度をデバイスが受動的に求める
ように、ロータブレードのピッチを調整することによって生じるロータに負荷さ
れる抗力。

【００５３】 適切な抗力生成メカニズムを用いてデバイスの抗力を更に制御できることは当
業者に理解されよう。例えば水流内に展開又は排出可能なパラシュートをデバイ
ス内に格納することもできる。

【００５４】 デバイスのヨーイングを抑制する係留ロープの長さはヨーイング調整メカニズ
ムによって調整することができ、その場合第１の係留ロープを伸張し第２の係留
ロープを短縮するか、又は第１の係留ロープを短縮し第２の係留ロープを伸張す
る。適切な全てのヨーイング調整メカニズムを用いることが可能であると理解さ
れたい。例えば係留ロープの各々を可動キャプスタンの回りに巻いてもよいし、
又は第１の係留ロープと第２の係留ロープをカップリングして単一の係留ロープ
を形成し、その単一の係留ロープを可動キャプスタンの周りに巻いてもよい。チ
ェーン、ギヤ又は歯の部分とそれに対応するキャプスタン上の嵌め合い構造体を
用いて、単一の係留ロープの滑りを防止することができる。

【００５５】 本発明はその好ましい実施形態を参照して具体的に示し説明したが、本発明の
範囲から逸脱しなければ形態及び詳細における前記の及び他の変更がその中で可
能であることが当業者には理解されよう。

【図面の簡単な説明】

本発明は、以下の図面を参照して詳細に説明する。

【図１】 本発明が具体化されている水中発電デバイスの図である。

【図２】 図１に示す発電ナセルのうちの１つを示す側部立面図である。

【図３】 図１に示すデバイスの動作を制御する制御システムのブロック図である。

【図４】 図１に示すデバイスの制御ソフトウエアのフロー図である。

【図５】 図４に示す緊急シャットダウンプロトコルのフロー図である。

【図６】 図４に示す指令プロトコルのフロー図である。

【図７】 図４に示す上昇プロトコルのフロー図である。

【図８】 図４に示す下降プロトコルのフロー図である。

【図９】 図４に示すローリング調整プロトコルのフロー図である。

【図１０】 図４に示すヨーイング調整プロトコルのフロー図である。

【図１１】 流速が減少すると抗力が減少する場合を示す図である。

【図１２】 流速が増加すると抗力が増加する場合を示す図である。

【図１３】 水中発電デバイスが指令に応じて浮上する場合を示す図である。

【図１４】 大波などの浮上イベントのため、水中発電デバイスを５０メートルの深度より
以上に潜水させる必要がある場合を示す図である。

【図１５】 水中発電デバイスが異常に低い流速に直面した場合を示す図である。

【図１６】 水中発電デバイスが異常に高い流速に直面した場合を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 デールセン，ジェイムズ，ジー．，ピー． アメリカ合衆国，93108 カリフォルニア 州，サンタ バーバラ，サン イシドロ ロード 200 (72)発明者 デールセン，ジェイムズ，ビー． アメリカ合衆国，93103 カリフォルニア 州，サンタ バーバラ，アラメダ パドレ セラ 1151 (72)発明者 ディーン，ジェフリー，エフ． アメリカ合衆国，93101 カリフォルニア 州，サンタ バーバラ，イースト アナパ ム ストリート 330 Ｆターム(参考） 3H072 AA09 BB08 BB40 CC00 CC99 3H073 AA09 AA30 BB01 BB07 BB18 BB21 BB31 CC02 CC05 CC08 CC12 CC15 CC22 CC26 CD03 CD12 CD15 CD18 3H074 AA06 AA12 BB03 BB30 CC01 CC10 CC16 CC50

Claims (46)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 係留された水中水流駆動タービンの発電デバイスを制御する
   方法であって、 （Ａ）所定の最大深度及び所定の最小深度を設定するステップと； （Ｂ）前記デバイスの深度を感知するステップと； （Ｃ）前記デバイスの前記深度感知に反応して、上昇プロトコル又は下降プロ
   トコルを選択的に発動して、前記所定の最大深度と前記所定の最小深度との間に
   ある動作深度を維持するステップと； を含む方法。
2. 【請求項２】 前記タービンがタービンロータブレードを含む請求項１に記
   載の方法において、前記方法が： （Ｄ）前記タービンロータブレードの最大抗力負荷と最大発電量とを選択する
   ステップと； （Ｅ）前記抗力負荷と前記発電量とが前記最大値を超えないように前記タービ
   ンロータブレードのピッチを調整するステップと を更に含む方法。
3. 【請求項３】 前記デバイスが水中翼を含み、また、前記上昇プロトコルが
   ： （Ｄ）前記デバイス中のバラストの量を設定するステップと； （Ｅ）前記水中翼によって発生した揚力を、揚力調整メカニズムで調整し、も
   って、前記デバイスが、前記最大深度と前記最小深度との間にある前記水流中の
   所定の深度を維持するステップと； を含む、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記動作深度が、前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
   る、請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記動作深度が、前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
   る、請求項３に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記タービンが調整可能ピッチロータブレードで駆動される
   請求項１に記載の方法において、前記方法が： （Ｄ）シャットダウン指令を復号化するステップと； （Ｅ）前記シャットダウン指令の復号化に反応して、前記調整可能ピッチロー
   タブレードのピッチを、前記ロータブレードが発生した揚力と前記ロータブレー
   ドの回転速度とがほとんどゼロにまで減少するように調整するステップと； を更に含む方法。
7. 【請求項７】 揚力発生水中翼、調整可能ピッチロータブレード駆動タービ
   ン、バラストタンク及び揚力調整メカニズムを有する係留水中デバイスを制御す
   る方法であって、 （Ａ）前記デバイスを通過する水流の速度に比例する電気エネルギ出力を感知
   するステップと； （Ｂ）前記デバイスの深度を感知するステップと； （Ｃ）前記デバイスに対する初期ネットバラストを提供して、前記バラストタ
   ンクの最大の所定深度の上に留まるに十分な初期の正の浮力を得るステップと； （Ｄ）前記デバイスに対する力を： （ｉ）揚力調整メカニズムによる前記水中翼の揚力と； （ｉｉ）前記バラストタンク内に保持されているバラストの量を調整するこ
   とによる前記バラストタンクの浮力と； （ｉｉｉ）前記ロータブレードのピッチを調整することによる前記ロータに
   対する抗力負荷と； のパラメータのうちの少なくとも１つを調整することによって平衡化するステ
   ップであり、これによって、選択された所定の深度範囲内にある前記デバイスが
   水流の初期平衡速度を受動的に求めるようにし、また、前記デバイスを過ぎて流
   れるときに、前記深度範囲内に前記デバイスを保持するのに十分な前記デバイス
   に対する力が平衡化される、ステップと； （Ｅ）前記初期平衡速度が、前記デバイスを前記深度の範囲外に移動させよう
   とする新しい速度に変化するような状態となると、ステップ（Ｄ）を繰り返して
   、前記デバイスを、前記深度範囲内の新しい平衡速度で動作させるようにするス
   テップと； を含む方法。
8. 【請求項８】 ステップ（Ｅ）が、前記水中翼によって発生した揚力を前記
   揚力調整メカニズムで調整して、前記デバイスに、前記深度範囲内の新しい平衡
   速度で動作させるステップを含む、請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 （Ｆ）前記水中翼によって発生した揚力の前記調整ステップ
   が、前記深度範囲内の新しい平衡速度を設定するためには効果的でない状態にな
   ると、前記バラストタンク内のバラストを調整して、前記深度範囲内にある前記
   新しい平衡速度を設定するステップを 更に含む、請求項７に記載の方法。
10. 【請求項１０】 （Ｇ）前記水中翼によって発生した揚力の前記調整と前記
    浮力調整が前記深度範囲内にある新しい平衡速度を設定するためには効果的でな
    い状態になると、前記ロータブレードのピッチを、前記選択された所定の深度範
    囲内にある新しい水流平衡速度を前記デバイスが受動的に求めるように調整する
    ステップを 更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 水流駆動タービンであり、前記水流駆動タービンが水中係
    留されているタービンと； 所定の最大深度と所定の最小深度とを設定する手段と； デバイスの深度を感知する手段と；そして、 前記デバイスの深度を感知するための前記手段に反応して、上昇プロトコル又
    は下降プロトコルを選択的に発動するように動作する手段であって、前記上昇プ
    ロトコルと前記下降プロトコルが、前記所定の最大深度と前記所定の最小深度と
    の間にある前記デバイスの動作深度を維持する手段と を備える発電デバイス。
12. 【請求項１２】 前記タービンがピッチロータブレードを調整することによ
    って駆動される、請求項１１に記載の発電デバイスにおいて、前記デバイスが： 前記タービンロータブレードの最大の抗力負荷と最大の発電量とに関連するパ
    ラメータを選択する手段と；そして、 前記抗力負荷と前記発電量とが前記最大値を超えないことを補償する手段を含
    む、前記タービン上の前記調整可能ピッチロータブレードのピッチを調整する手
    段と を更に備える発電デバイス。
13. 【請求項１３】 前記上昇プロトコルが： 前記デバイス内のバラストの量を設定する手段と；として、 前記デバイスが、前記最大深度と前記最小深度との間にある前記水流中の所定
    の深度を維持するように、前記水中翼によって発生した揚力を揚力調整メカニズ
    ムによって調整する手段と を含む、請求項１１に記載の発電デバイス。
14. 【請求項１４】 前記動作深度が前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
    る、請求項１１に記載の発電デバイス。
15. 【請求項１５】 前記動作深度が前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
    る、請求項１２に記載の発電デバイス。
16. 【請求項１６】 前記動作深度が前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
    る、請求項１３に記載の発電デバイス。
17. 【請求項１７】 前記タービンが調整可能ピッチロータブレードで駆動され
    る、請求項１１に記載の発電デバイスであり、前記発電デバイスが： シャットダウン指令を復号化する手段と；そして、 シャットダウン指令の前記復号化に反応して、前記ロータブレードの回転、電
    力出力及び抗力負荷が安全レベルまで減少するように前記調整可能ピッチロータ
    ブレードのピッチを調整するように動作する手段と を更に備えるデバイス。
18. 【請求項１８】 調整ピッチロータブレード駆動タービン、バラストタンク
    及び揚力調整メカニズムを有する係留水中発電デバイスを制御する手段であって
    、前記手段が： （Ａ）前記デバイスを通過する水流の速度に比例する電気エネルギ出力を感知
    する手段と； （Ｂ）前記デバイスの深度を感知する手段と； （Ｃ）前記デバイスに対する初期ネットバラストを提供して、前記バラストタ
    ンクの最大所定深度を上回る深度を維持するに十分な初期の正の浮力を得る手段
    と； （Ｄ）前記デバイスに対する力を： （ｉ）揚力調整メカニズムを用いる前記水中翼の揚力と； （ｉｉ）前記タンク内に保持されるバラストの量を調整することによる前記
    バラストタンクの浮力と； （ｉｉｉ）前記ロータブレードのピッチを調整することによる前記ロータに
    対する抗力負荷と； のパラメータのうちの１つ以上を調整することによって平衡化する手段であり
    、これによって、選択された所定の深度範囲内にある前記デバイスが水流の初期
    平衡速度を受動的に求めるようにし、また、前記デバイスを過ぎて流れるときに
    、前記深度範囲内に前記デバイスを保持するのに十分な前記デバイスに対する力
    が平衡化される手段と； （Ｅ）前記初期平衡速度が、前記デバイスを前記深度の範囲外に移動させよう
    とする新しい速度に変化するような状態となると、前記深度範囲内の新しい平衡
    速度で動作するように前記パラメータを調整するように動作する更なる調整手段
    と を備える手段。
19. 【請求項１９】 揚力調整メカニズムを用いて、前記水中翼によって発生し
    た揚力を調整することにより、前記デバイスに対する力を再平衡化して、前記デ
    バイスを、前記深度範囲内の新しい平衡速度で動作させる手段を 更に備える請求項１８に記載の発電デバイス。
20. 【請求項２０】 前記水中翼の揚力を調整するための前記手段が前記深度範
    囲内にある新しい平衡速度を設定するには効果的でない状態となると、前記深度
    範囲内の前記新しい平衡速度を設定するように前記バラストタンク内のバラスト
    の量を調整して動作するバラスト調整手段を 更に備える請求項１８に記載の発電デバイス。
21. 【請求項２１】 前記水中翼の揚力調整と前記浮力調整が前記深度範囲内の
    新しい平衡速度を設定するには効果的でない状態になると、前記深度範囲内の前
    記新しい平衡速度を設定するように前記ロータブレードのピッチを調整して動作
    するロータブレードピッチ調整手段を 更に備える、請求項２０に記載の発電デバイス。
22. 【請求項２２】 水流駆動タービンであり、前記水流駆動タービンは水中に
    係留されているタービンと； 制御プロセッサと； 前記制御プロセッサ中に設定されている所定の最大深度及び所定の最小深度と
    ； 前記制御プロセッサに接続された深度圧力ゲージと；そして、 前記深度圧力ゲージに反応する前記制御プロセッサ中の第１の手順であって、
    前記第１の手順が上昇プロトコル又は下降プロトコルを選択的に発動して、前記
    所定の最大深度と前記所定の最小深度との間の前記デバイスの動作深度を維持す
    る第１の手順と を備える発電デバイス。
23. 【請求項２３】 前記タービンが調整可能ピッチロータブレードによって駆
    動される、請求項２２に記載の発電デバイスにおいて、前記デバイスが： 前記制御プロセッサに接続されたロータブレードピッチセンサと； 前記制御プロセッサに接続されたロータブレードピッチ制御装置と； 前記制御プロセッサ中で選択さる前記タービンロータブレードの最大抗力負荷
    と発電量と； 前記ロータブレードセンサに反応して前記制御プロセッサ内における第１の手
    順であって、前記第１の手順によって、前記ロータブレードピッチ制御装置が、
    前記タービン上の前記調整可能ピッチロータブレードのピッチを、前記抗力負荷
    と前記発電量とが前記所定の最大値を超えないように調整する第１の手順と を更に備えるデバイス。
24. 【請求項２４】 揚力調整メカニズムと； 前記デバイスにおけるバラストの量を設定する第２の手順を含む前記第１の手
    順と； 前記揚力調整メカニズムと前記制御プロセッサとに接続された揚力調整メカニ
    ズム制御装置とを更に備え、 前記第１の手順が、前記揚力調整メカニズム制御装置に対して、前記最大深度
    と前記最小深度との間の前記水流中の所定の深度を前記デバイスが維持するよう
    に揚力を調整させる第３の手順を更に含む請求項２２に記載の発電デバイス。
25. 【請求項２５】 前記動作深度が前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
    る請求項２２に記載の発電デバイス。
26. 【請求項２６】 前記動作深度が前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
    る請求項２３に記載の発電デバイス。
27. 【請求項２７】 前記動作深度が前記最大深度と前記最小深度との中間にあ
    る請求項２４に記載の発電デバイス。
28. 【請求項２８】 前記タービンが調整可能ピッチロータブレードによって駆
    動される、請求項２２に記載の発電デバイスにおいて、前記発電デバイスが： 前記制御プロセッサに入力されるシャットダウン指令と； 前記制御プロセッサ中にあって、前記シャットダウン指令が復号化されるとそ
    れに反応して、前記調整可能ピッチロータブレードのピッチを、前記デバイスの
    前記出力電力、前記ロータ回転数及び前記抗力負荷が安全レベルまで減少するよ
    うに調整するように動作する第４の手順と を更に含む発電デバイス。
29. 【請求項２９】 係留された水中タービンであって、前記タービンが、揚力
    発生水中翼、調整可能ピッチロータブレート、バラストタンク及び前記水中翼が
    発生した揚力を調整するメカニズムを有するタービンと； 制御プロセッサに接続された電力出力センサと； 深度圧力ゲージと； 前記デバイス中にあって、前記バラストタンクの最大所定深度を上回る深度を
    維持するに十分な初期の正の浮力を結果としてもたらす初期ネットバラストと； 前記デバイスに対する力を： （ｉ）前記揚力調整メカニズムの調整による前記水中翼によって発生した揚
    力と； （ｉｉ）前記タンク内に保持されるバラストの量を調整することによる前記
    バラストタンクの浮力と； （ｉｉｉ）前記ロータブレードのピッチを調整することによる前記ロータに
    対する抗力負荷と； のパラメータの内の１つ以上を調整することによって平衡化し、これによって、
    前記デバイスが、選択された所定の深度範囲内にある水流の初期平衡速度を受動
    的に求めるようにし、また、前記デバイスを過ぎて流れると前記デバイスを前記
    深度範囲内に維持するに十分な前記デバイスに対する力が平衡化する第１の手順
    と を備え、 前記第１の手順が、前記初期平衡速度が、前記デバイスを前記深度の範囲外に
    移動させようとする新しい速度に変化するような状態になると、前記揚力調整メ
    カニズム制御装置に対して、前記深度範囲内にある新しい平衡速度で動作するよ
    うに前記水中翼によって発生した揚力を調整させるように動作する第２の手順を
    更に含む 発電デバイス。
30. 【請求項３０】 前記第１の手順が、前記水中翼によって発生した揚力の調
    整が前記深度範囲内にある新しい平衡速度を設定するためには効果的でない状態
    において、前記バラストタンク制御装置に対して、前記深度範囲内にある前記新
    しい平衡速度を設定するように前記バラストタンク中のバラストを調整させるよ
    うに動作する第３の手順を更に含む、請求項２９に記載の発電デバイス。
31. 【請求項３１】 ロータブレードピッチ制御装置を更に備え； 前記第１の手順が、前記水中翼によって発生した揚力の調整と前記バラストタ
    ンク中バラストの調整とが、前記深度範囲内にある新しい平衡速度を設定するに
    は効果的でない状態において、前記ロータブレードに対して、前記深度範囲内に
    ある前記新しい平衡速度を設定するように前記ロータブレードのピッチを調整さ
    せるように動作する第４の手順を更に含む請求項３０に記載の発電デバイス。
32. 【請求項３２】 抗力誘導メカニズムを更に備え； 前記第１の手順が、前記水中翼によって発生した揚力の調整と、前記バラスト
    タンク中のバラストの調整と、前記ロータブレードピッチの調整とが前記最小深
    度未満である新しい平衡速度を設定するには効果的でない状態になると、前記抗
    力誘導メカニズムに対して、前記最小深度未満である前記新しい平衡速度を設定
    させるように動作する第５の手順を更に含む 請求項３１に記載の発電デバイス。
33. 【請求項３３】 前記デバイスが、中心セクションと前記中心セクションか
    ら外側に延長する２つのウィングとを有する揚力発生水中翼を含む、請求項２２
    に記載の発電デバイスであって、前記発電デバイスが： 前記デバイスがヨーイングしないように拘束する第１及び第２の係留と； 前記中心セクション上に置かれたウィンチと； アンカー部材と；そして、 前記ウィンチと前記アンカー部材との間に連結された第３の係留であって、前
    記ウィンチが前記デバイスを、隆起したり、前記水中翼及びバラスト室が発生し
    た揚力及び浮力に対向したりしないように拘束する第３の係留と； を更に備える発電デバイス。
34. 【請求項３４】 前記デバイスが、中心セクションと前記中心セクションか
    ら外側に延長する２つのウィングとを有する揚力発生水中翼を含む、請求項２９
    に記載の発電デバイスであって、前記発電デバイスが： 前記デバイスがヨーイングするのを抑制する第１及び第２の係留と； 前記中心セクションの底部表面に置かれたウィンチと； アンカー部材と；そして、 前記ウィンチと前記アンカー部材との間に連結された第３の係留であって、前
    記ウィンチが前記デバイスを、隆起したり、前記水中翼及びバラスト室が発生し
    た揚力及び浮力に対向したりするのを抑制する第３の係留と を更に備える発電デバイス。
35. 【請求項３５】 前記デバイスがヨーイングするのを抑制する前記第１及び
    前記第２の係留の長さがヨーイング調整メカニズムによって調整可能である、請
    求項２２に記載の発電デバイス。
36. 【請求項３６】 ヨーイングセンサと； 制御プロセッサと； 前記制御プロセッサ中にあって、前記ヨーイングセンサに反応する手順であり
    、前記手順が、あるプロトコルを選択的に発動して、前記第１の係留を伸張して
    前記第２の係留を短縮するか又は前記第１の係留を短縮して前記第２の係留を伸
    張する手順と を更に備える、請求項３４に記載の発電デバイス。
37. 【請求項３７】 前記第１の係留と前記第２の係留とが接続されて１つの係
    留を形成し、そして、前記ヨーイング調整メカニズムが、前記単一の係留を可動
    キャプスタンの周りに巻き付ける、請求項３５に記載の発電デバイス。
38. 【請求項３８】 前記デバイスがヨーイングするのを抑制する前記第１及び
    前記第２の係留の長さが、ヨーイング調整メカニズムによって調整可能である、
    請求項２９に記載の発電デバイス。
39. 【請求項３９】 ヨーイングセンサと； 制御プロセッサと； 前記制御プロセッサ中にあって前記ヨーイングセンサに反応する手順であり、
    前記手順があるプロトコルを発動して、前記第１の係留を伸張して前記第２の係
    留を短縮するか又は前記第１の係留を短縮して前記第２の係留を伸張する手順と
    を更に備える、請求項３３に記載の発電デバイス。
40. 【請求項４０】 前記第１の係留と前記第２の係留とが接続されて１つの係
    留を形成し、また、前記ヨーイング調整メカニズムが、前記１つの係留を可動キ
    ャプスタンの周りに巻き付ける、請求項３８に記載の発電デバイス。
41. 【請求項４１】 水中デバイスを制御する方法であって、 （Ａ）前記デバイスの深度を感知するステップと；そして、 （Ｂ）前記デバイスの深度が感知されるとそれに反応して、あるプロトコルを
    選択的に発動して、前記デバイスの動作深度を維持するステップと を含む方法。
42. 【請求項４２】 水中デバイスを制御する方法であり、前記方法が： （Ａ）前記デバイスの深度を感知するステップと； （Ｂ）前記デバイスに初期ネットバラストを提供して、初期の正の浮力を、最
    大所定深度を上回る値に留めるに十分なものとするステップと；そして、 （Ｃ）少なくとも１つのパラメータを調整することによって前記デバイスに対
    する力を平衡化させて、前記デバイスを平衡速度で動作させるステップと； を含む方法。
43. 【請求項４３】 タービンと； デバイスの水中での所定の最大深度と所定の最小深度とを設定する手段と； 前記デバイスの深度を感知する手段と；そして、 前記デバイスの深度感知手段に反応して、あるプロトコルを選択的に発動して
    、前記デバイスの動作速度を維持する手段と を備えるデバイス。
44. 【請求項４４】 水中デバイスを制御する手段であり、前記手段が： （Ａ）前記デバイスの深度を感知する手段と； （Ｂ）前記デバイスに対して初期ネットバラスト提供して、初期の正の浮力を
    、最大所定深度を上回る深度を維持するに十分なものとする手段と； （Ｃ）パラメータを調整することによって前記デバイスに対する力を平衡化す
    る手段と；そして、 （Ｄ）深度範囲内にある新しい平衡速度で動作するように前記パラメータを調
    整する更なる調整手段と を備える手段。
45. 【請求項４５】 タービンと； 制御プロセッサと； 前記制御プロセッサに接続された深度圧力ゲージと；そして、 前記制御プロセッサ中にあり、前記深度圧力ゲージに反応する第１の手順であ
    って、前記第１の手順があるプロトコルを発動して、前記デバイスの水中での動
    作深度を維持させる第１の手順と を備えるデバイス。
46. 【請求項４６】 タービンと； 制御プロセッサに接続された電力出力センサと； 深度圧力ゲージと； 前記デバイス中にあって、その結果、初期の正の浮力を前記バラストタンクの
    最大所定深度を上回る深度を維持するに十分なものとする初期ネットバラストと
    ；そして、 １つ以上のパラメータを調整することによって前記デバイスに対する力を平衡
    異化する第１の手順であって、前記第１の手順が、揚力調整メカニズム制御装置
    に、新しい平衡速度で動作するように揚力を調整させる第２の手順を更に含む第
    １の手順と を備えるデバイス。