JP2013535600A - 水中発電機のための支持装置および配置方法 - Google Patents

Abstract

水中発電機を支持するための支持装置が説明される。水中発電機は、発電部および支持装置であって、発電部を支持するように適合され、１つまたは複数の一体型バラスト質量を装着するように適合された、１つまたは複数の安定させる足場要素を含む安定装置を備えるスタンドを含み、１つまたは複数の安定させる足場要素は、支持装置が、使用時に海底上の選択された位置に重みで沈むように、一体型バラスト質量の配置領域と協働するように適合された配置領域を含む、支持装置を有する。また、バラスト質量は、支持装置を設置する方法、および発電機を支持装置上に設置する方法としても説明される。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に水中発電機を支持するための支持装置、ならびに水中発電機の配置のための装置および方法に関する。

水中発電機には、典型的には、海流および水流のエネルギーを使用可能な出力、通常電力に変換するためにタービンが含まれる。これらの水中発電機は、一つには、場所があらゆる水面から下に深いという理由で、有益な場所の上に設置することが概して困難である。また、水流の流れが、時により強さおよび水流の流れ方向において変化することはあるが、それらの有益な場所における水流が強力であり、同時に実質的または概して常に流れることに起因して、困難に遭遇する。

水によって発生される力は高く、配置部品上の応力を増加するので、配置部品上の重量を増加することが多い。これにより、水中発電機の配置および設置が妨害される可能性がある。

水中発電機を支持するための公知の装置は、装置を設置するのが困難または複雑であるという制限がある。一部は、アンカー、浮遊ポンツーンの複合システムによって保持され、海の遠洋域においてケーブルから吊るされる。海底に杭を打ち込んで取り付けされるものもある。さらに、沈められた調節可能な甲板の複雑なシステムのものもある。中型の沿岸の町などの有益な領域に電力を供給できるシステムを設置するために、これらのシステムは巨額な費用がかかる。

本発明者らは、水中発電機を使用するために適切な新しい配置装置および方法を開発するに至った。

本発明の一態様によれば、発電部を有する水中発電機を支持するための支持装置が提供され、支持装置は、
発電部を支持するように適合されたスタンドであって、スタンドは、１つまたは複数の一体型バラスト質量を装着するように適合された、１つまたは複数の安定させる足場要素を含む安定装置を備える、スタンドを含み、
安定させる足場要素は、支持装置が、使用時に海底上の選択された位置に重みで沈むように、該または各一体型バラスト質量上の配置領域と協働するように適合された配置領域を有する、配置組立体を含む。

恣意的には、該または各安定させる足場要素上の配置領域は、バラスト質量上の協働する雌部と相互係合するための雄部を含む。恣意的には、雄部は、安定させる足場要素から延在する、かつ／または安定させる足場要素に沿った基底部またはリッジまたはキーを含む。恣意的には、基底部またはキーまたはリッジは、バラスト質量が安定させる足場要素上に装着される際に、対応する径方向に水平方向に配置されるように、安定させる足場要素に沿って径方向に水平に延在する。恣意的には、傾斜した肩部が協働する下方に傾斜した底面部を有する、バラスト質量の場所を支持し得るように、キーの側部から下方及び外方に依存する傾斜した肩部が提供される。

恣意的には、配置組立体は、バラスト質量がそれぞれの安定させる足場要素上に設置される際に、それに対して配置され得るように、止め部を含む。止め部は、肩部であってもよく、恣意的には、肩部は、該または各安定させる足場要素から上方に延在する１つまたは複数の棒である。恣意的には、棒は、スタンドの中心上に配置されたその中心を有する、概してまたは実質的に一般的なピッチ円直径上に、安定させる足場要素当たり２つが対で配置される。

該または各安定させる足場要素は、スタンドの中心から径方向に延在する複数のスポークによって、スタンドの中心から選択された距離に配置される。安定させる足場要素は、薄板であってもよく、薄板の外縁付近の場所に、スタンドの中心の近位からスタンドの中心の遠位までに分散された薄板上の様々な配置組立領域に配置された、好ましい配置組立体を備えてもよい。安定させる足場要素は、スポークの遠位端に配置された主要環状本体を有する環帯であってもよい。しかし、恣意的には、安定させる足場要素は、スポークの遠位端に配置された支持足パッドを含む。

恣意的には、スポークは、スポークが互いから約１２０°離間するように、互いに対して配置される。１つのスポークは、スポークが特定の方向により強い支持または反力を提供できるように、別の２つより長くてもよい。たとえば、１つのスポークは、１１ｍの長さであってもよいが、別の２つは８ｍの長さであってもよい。あらゆる適切な長さが、スポークに対して選択可能であることが理解されよう。

恣意的には、支持足パッドは、海底と安定装置との間の摩擦係合を増加するために、把持部を含む。恣意的には、把持部は、海底に嵌合するために、支持足パッドの基部内に歯またはリッジを含む。

恣意的には、支持足パッドは、海底との摩擦係合を増加し、より多くの海底／歯の係合を供給するために、凸状の配列を有する足底部を含む。

恣意的には、スタンドは、安定装置から上方に延在する塔部を含む。恣意的には、塔は、スタンドの中心部に配置される。恣意的には、塔は、タービン頭部をその上に装着するために適切な、中空円形構成である。塔は、またタービンに対して回転機構を含んでもよい。恣意的には、塔は、半径約１２ｍの羽根を有する、水平に配置された軸流タービンを支持するのに十分な高さである。

恣意的には、タービン頭部は、ハブ上に配置され、第１の羽根の組が、海底に平行な方向から流れる水流の影響下でハブを中心に回転するように配置された、第１の軸流羽根を含む。

恣意的には、バラスト質量は、上述のような凹所またはキー溝を含む。キー溝は、基面内に設置され、傾斜した側部を有する。これにより、これらのバラスト質量が配置領域に配置される一方で、長いケーブルにより海面から降下される際に、強く望まれるような容易な配置が促進される。

恣意的には、バラスト質量は、配置組立体の雄またはリッジのあるまたは基底のある部分の輪郭と類似した輪郭の上面を含む。これは、別のバラスト質量が、入れ子関係で第１のバラスト質量の頂部上に配置され得るためである。恣意的には、配置組立体の止め部または棒は、十分に長いので、積み重なった第２または第３のバラスト質量を配置する際に有効である。恣意的には、バラスト質量は、質量約２００トンであり、鋼鉄、コンクリートまたは他の重く高密度の材料から構築され、負の浮力を有するように形作られる。バラスト質量は、５トン、１０トン、５０トン、１００トン、または他の適切な質量を含む、あらゆる質量であることが可能である。

第２の態様によれば、本発明は、水中発電機を配置する方法を提供し、方法は、
スタンドを水面から海底まで降下させるステップと、
１つまたは複数の一体型バラスト質量を水面からスタンドの支持足場領域上に降下させるステップと、を含み、
降下させるステップは、１つまたは複数の一体型バラスト質量を、支持足場領域の１つまたは複数の協働するそれぞれの配置領域上に配置するステップを含み、協働する配置領域は、一体型バラスト質量上のキー溝と相互係合するように適合されたキーを備える。

好ましくは、スタンドは、本発明の第１の態様による支持装置である。

恣意的には、方法は、スタンド上に発電部を設置するステップをさらに含む。代替例では、スタンドは、降下時にその上に設置された発電部を含む。

第３の態様によれば、本発明は、水中発電機または発電機支持部を安定させるためにバラスト質量を提供し、バラスト質量は、水中発電機のスタンド内の協働する配置領域と協働するために、一面内に配置領域を含む。

恣意的には、配置領域は、キー溝または凹所の形である。

恣意的には、バラスト質量は、バラスト質量間の入れ子関係を提供するために、別のバラスト質量内に協働するキー溝または凹所を受領するために、第２の表面内にキーまたはリッジまたは基底部を含む。

本発明の第４の態様によれば、発電部を含む水中発電装置が提供され、発電装置は、発電部を支持するように適合されたスタンドを備え、スタンドは、１つまたは複数のバラスト質量を装着するように適合された、１つまたは複数の安定させる足場要素を含む。

本発明の第５の態様によれば、水中発電機を設置する方法が提供され、方法は、
発電頭部を支持スタンド上に組み立てることと、
複数のバラスト質量を支持スタンドの配置部上に組み立てることと、
支持スタンド、バラスト質量および発電頭部を海底に降下させることと、を含む。

好ましくは、スタンドは、本発明の第１の態様による支持装置である。

本明細書全体を通して、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、または「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」もしくは「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」などの変形は、記載された構成要素、完全体もしくはステップ、または構成要素、完全体もしくはステップの群を含むことを意味するが、あらゆる他の構成要素、完全体もしくはステップ、または構成要素、完全体もしくはステップの群を排除するものではないことを理解されよう。

本明細書に含まれる文書、作用、材料、デバイス、品目などのあらゆる検討は、本発明の文脈を提供する目的に過ぎない。任意またはすべてのこれらの主題は、先行技術に基づく一部を形成する、または本明細書に開示された本発明の優先日の前に、オーストラリアに存在したので、本発明に関する分野における共通一般知識であったことは、承認としては取られない。

本発明がより明確に理解され得るために、好ましい実施形態が、以下の図面および例を参照して説明される。

本発明の好ましい実施形態による、支持装置上に装着された水中発電機の等角図である。 図１の水中発電機の側面立面図である。 図１の水中発電機の正面立面図である。 わかりやすくするために、水中発電機の発電頭部が除去された、図１に示された支持装置の平面概略図である。 わかりやすくするために、発電部が除去された、図１に示された支持装置の側面立面図である。 わかりやすくするために、バラスト質量および発電部が除去された、図１に示された支持装置の等角図である。 足場の頂部上に積層されたバラスト質量の恣意的に協働する堆積のタイプを示す、本発明の好ましい実施形態の一部による、恣意的に安定させる足場要素の端部立面図である。 足場の頂部上に積層されたバラスト質量の恣意的に協働する堆積のタイプを示す、本発明の好ましい実施形態の一部による、別の恣意的に安定させる足場要素の端部立面図である。

図面を参照すると、概ね１０で示されている水中発電機が示されており、水中発電機１０は、支持装置１２を含み、支持装置はスタンド１４を含む。スタンド１４は、３つの支持足パッド２０、２１、２２の形で安定させる足場要素１８を含む安定装置１６を備える。安定装置１６は、遠位端２６、２７および２８を有するスポーク２３、２４および２５を含み、支持足パッド２０、２１、２２は、スポーク２３、２４および２５の遠位端に配置される。

支持足パッド２０、２１および２２は、各支持足パッド上の配置組立体３０を含む。各配置領域３０は、一体型バラスト質量５０を支持足パッド２０上に配置するように適合され、一体型バラスト質量の堆積は、水中発電機１０が重みで沈むように、水中発電機１０に対して海流または水流から反応支持を提供するように作用する。

配置領域３０は、一体型バラスト質量５０が支持足パッド２０上に設置される際に、一体型バラスト質量５０上に、キー溝またはチャネル５２の形で協働する雌部５１と協働または相互係合するために、雄部３１を含む。雄部３１は、支持足パッド２０上の中心に配置され、支持足パッド２０に沿って径方向に各スポーク２３、２４、２５に平行に延在する、基底部またはリッジまたはキー３２を含む。基底部またはリッジまたはキー３２は、協働および相互係合を容易にするために、傾斜したランプまたは肩部３３を含む。一体型バラスト質量５０は、支持足パッド２０上にケーブルで約３０〜６０ｍの高さ（そこが水面になる）から降下されることが理解されよう。したがってランプ、傾斜する肩部３３により、該または各一体型バラスト質量５０の支持足パッド２０上への配置が容易になる。

配置領域３０は、それぞれの安定させる足パッド２０上に設置される際に、それに対して一体型バラスト５０を配置するために、止め部３４をさらに含む。止め部３４は、支持足パッド２０毎に２つの対で、支持足パッド２０から上方に延在して配置される棒３５の形であってもよく、各棒３５は、一般的なピッチ円直径上に配置される。

各支持足パッド２０は、海底（図示せず）と摩擦係合を増加するために、把持領域２９を底面４０上に含む。把持領域２９は、海底と摩擦係合を向上するために、海底と嵌合係合を増加し得る歯またはリッジ４１を含む。底面４０は、海底と摩擦係合を向上させるために、凸形状である。

スタンド１４は、タービン頭部１１の形の発電部１９を支持するために、中空円形１７の形の塔１５を含む。タービン頭部１１は、回転可能な装着部１３を含む。

一体型バラスト５０は、一体型バラスト質量５０が互いの上に着座する際に互いに入れ子の状態で積層され得るように、また下部質量が支持足パッド２０上にあったときと同じように容易に上部質量が配置され得るように、支持足パッド２０の上部輪郭の面部と同様の上部輪郭の面部５６をさらに含む。また、キーおよびキー溝の目的も、一体型バラスト質量５０を支持足パッド上および発電機１０の作動中に互いの上に保持することである。

一体型バラスト質量５０は、質量約２００トンであり、鋼鉄、コンクリートまたは他の重く高密度の材料から構築され、負の浮力を有するように形作られる。しかし、バラスト質量は、条件および地域の基準に適合するように設計され、５トン、１０トン、５０トン、１００トン、または他の適切な質量を含む、あらゆる質量であることが可能である。

スポーク２３、２４および２５は、塔から外方に延在し、スポークが互いから約１２０°の角度で離間するように配置される。１つのスポークは、該スポークが水中発電機により多くの反応支持を提供し、最も強力な海流または水流の方向に配置され得るように、図４に見られるように、その他よりわずかに長い。

１つの設置技法は、第１の動きにおいて（図５に示された）支持装置１２を海底に降下させ、第２の動きにおいて発電頭部を降下させ、支持装置上に設置することである。バラスト質量は、次いでパッド２０上に降下される。代替技法では、スタンドおよび発電頭部を一緒に降下させることができ、次いでバラスト質量がスタンド足パッド２０に付着される。発電機を設置するためのさらなる選択肢は、設置されたバラスト質量を含む装置１０全体を海面から海底に１つの拳上（または降下動作）で降下させることであることを理解されたい。すなわち、大きさおよび発電装置の質量に適切な拳上（降下動作）のあらゆる組合せが利用されてもよい。

バラスト質量５０は、設置される際に、一例の設置技法を使用して、ケーブルで（図示せず）上から支持足パッド２０の数メートル上の、支持足パッド２０から径方向に選択された距離だけ離れた位置まで降下されることが理解されよう。次に、バラスト質量５０の壁５５が、止め部３４を備える当接部に接触され、次いでキー３２がキー溝５２と相互係合するようにさらに降下される。キー３２を備えたバラスト質量５０のキー溝５２のいかなる不整合も、傾斜した肩部またはランプ３３によって解決される。発電頭部は、次いで塔上に設置される。

様々な種類の配置領域３０が企図され、本発明での使用に適している。安定させる足パッド１２０、１２１および１２２は、恣意的に図７および８に示されたように、雌配置領域１３０を含む。これらの選択肢におけるバラスト質量１５０、２５１は、その上に着座する際に、その中に延在することによって雌配置領域１３０と協働する雄部１５１、２５１を含む。バラスト質量１５１および２５１の上面は、図７および８に示されたように、積層されたさらなるバラスト質量を受領するように同様に雌である。頂部バラスト質量の上面は、示されたように平坦であってもよい。

雌配置領域１３０は、配置を容易にするために傾斜した肩部を有してもよい。雄配置領域１５１は、同様に協働的に先細であってもよい。

図８に示されたように、雌凹所２３１の各側部上に配置された２つの雄突起２５２および２５３が存在してもよい。これは、配置する際に、支持足パッド２２０上のバラスト質量の把持を容易にし得る。

多くの変形形態および／または修正形態が、広範囲に説明されたように本発明の精神または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示されたように、本発明になされてもよいことが当業者には理解されよう。したがって、本実施形態は、あらゆる点で例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。

Claims (24)

1. 発電部を有する水中発電機を支持するための支持装置であって、前記支持装置は、
   前記発電部を支持するように適合されたスタンドであって、前記スタンドは、１つまたは複数の一体型バラスト質量を装着するように適合された、１つまたは複数の安定させる足場要素を含む安定装置を備える、スタンドを含み、
   前記１つまたは複数の安定させる足場要素は、前記支持装置が、使用時に海底上の選択された位置に重みで沈むように、前記一体型バラスト質量上の配置領域と協働するように適合された配置領域を含む、支持装置。
2. 前記または各安定させる足場要素上の前記配置領域は、バラスト質量上の協働する雌部と相互係合するために雄部を含む、請求項１に記載の支持装置。
3. 前記雄部は、前記または各安定させる足場要素から延在する、かつ／または前記または各安定させる足場要素に沿った基底部またはリッジまたはキーを含む、請求項２に記載の支持装置。
4. 前記基底部またはリッジまたはキーは、前記バラスト質量が、前記安定させる足場要素上に装着される際に、対応する径方向に水平方向に配置されるように、前記または各安定させる足場要素に沿って径方向に水平に延在する、請求項３に記載の支持装置。
5. 前記基底部またはリッジまたはキーの側部は、傾斜した肩部が、使用時に、協働する下方に傾斜した底面部を有する、バラスト質量の前記場所を支持するように、そこから下方及び外方に依存する前記傾斜した肩部を含む、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の支持装置。
6. 前記または各配置領域は、前記バラスト質量が、それぞれの安定させる足場要素上に設置される際に、それに対して配置され得るように、止め部を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の支持装置。
7. 前記止め部は、肩部の形である、請求項６に記載の支持装置。
8. 前記止め部は、前記または各安定させる足場要素から上方に延在する、１つまたは複数の棒を含む、請求項７に記載の支持装置。
9. 前記棒は、その中において２つの棒が、安定させる足場要素毎に提供され、スタンドの中心上に配置されたその中心を有する、概してまたは実質的に一般的なピッチ円直径上に対で配置される、請求項８に記載の支持装置。
10. 複数の積層された一体型バラスト質量は、前記または各安定させる足場要素上に積み重なって配置される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の支持装置。
11. 前記または各安定させる足場要素は、前記スタンドの中心から径方向に延在する複数のスポークによって、前記スタンドの中心から選択された距離に配置される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の支持装置。
12. 前記または各安定させる足場要素は、それぞれのスポークの遠位端に配置された支持足パッドの形である、請求項１１に記載の支持装置。
13. ３つのスポークが提供され、前記スポークは、前記スポークが互いから約１２０°離間するように配置される、請求項１１または１２に記載の支持装置。
14. １つのスポークは、前記スポークが選択された方向により強い支持または反力を提供できるように、その他の２つより長い、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の支持装置。
15. 前記支持足パッドは、前記海底と前記安定装置との間の摩擦係合を増加するために、把持部を含む、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の支持装置。
16. 前記または各把持部は、前記海底に嵌合するために、使用時に前記支持足パッドの基部内に歯またはリッジを含む、請求項１５に記載の支持装置。
17. 前記または各支持足パッドは、前記海底との摩擦係合を増加し、より多くの海底／歯の係合を供給するために、使用時に凸状の配列を有する足底部を含む、請求項１６に記載の支持装置。
18. 前記スタンドは、前記安定装置から上方に延在する塔部を含み、前記塔は、前記スタンドの中心部に配置され、その上にタービン頭部および回転機構を装着するために適切な、中空円形である、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の支持装置。
19. 前記装置に装着された水中発電装置をさらに含む、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の支持装置。
20. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の水中発電機支持装置を安定させるためのバラスト質量であって、前記バラスト質量は、水中発電機のスタンド内の協働する配置領域と協働するために、一面内に配置領域を含む、バラスト質量。
21. 前記配置領域は、前記バラスト質量の底面の中に設けられたキー溝または凹所であり、配置を容易にするために傾斜した側部を備える、請求項２０に記載のバラスト質量。
22. 前記バラスト質量は、使用時にさらなるバラスト質量の積層の配置のために、リッジまたは基底部を上面上に含む、請求項２１に記載のバラスト質量。
23. 水中発電機を配置する方法であって、前記方法は、
    請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の支持装置を、水面から海底まで降下させることと、
    １つまたは複数の一体型バラスト質量を前記水面から前記支持装置の前記支持足場領域上に降下させることと、を含み、
    前記降下させるステップは、前記１つまたは複数の一体型バラスト質量を、前記支持足場領域の１つまたは複数の協働するそれぞれの配置領域上に配置する前記ステップを含む、方法。
24. 水中発電機を前記支持装置上に設置することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

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