JP2014069775A - Marine resource collection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海洋資源採取システムに関するものである。 The present invention relates to a marine resource collection system.
深海に海底資源を採取する採取設備、風力発電設備などの発電設備を設けるには、係留するための技術的問題、コスト的問題などがある。 There are technical and cost problems for mooring in order to install power generation facilities such as sampling facilities and wind power generation facilities that extract submarine resources in the deep sea.
２０１１年 ３月１１日の東日本大震災による原子力発電所の事故によって、さらなる自然エネルギーの利用が望まれるようになった。海洋における風力などのエネルギーまたは魚、海底資源などの資源を採取するには、採取する施設の係留技術、耐久性、コスト、台風、津波に対する災害対策の課題を解決しなくてはならない。 Due to the accident at the nuclear power plant caused by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011, further use of natural energy has come to be desired. In order to collect energy such as wind power in the ocean or resources such as fish and seabed resources, it is necessary to solve the problem of disaster countermeasures against mooring technology, durability, cost, typhoon, and tsunami of the facility to be collected.
海底資源を採取する採取設備、風力、海流、潮流、波力または温度差による発電設備と、
それらを一体とするための構造体と、
係留海域内に係留するための制御部とＧＰＳによって構成される浮体であって、
採取設備または発電設備は、風を受けるブレード、または、海中にプロペラを備え、
構造体は、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をつなぐためのトラス、または、リング状構造体であるリングとその内部に、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をつなぐための係留索、または、プロペラを備え、
制御部は、採取設備または発電設備に、一か所または分散して搭載され、
統計的または気象海象予測上所定の時間、海域内の風ベクトル、海流ベクトル、または風ベクトルと海流ベクトル、の和に対抗して、発電設備によって得られる電力により移動しても所定の電力が得られる海域内に浮体を置き、
制御部は、気象海象予測と風向風速計または流向流速計とＧＰＳとからの情報により、
発電設備のブレードまたはプロペラが、風または海流を受けるか否かを制御し、
発電した電力で、発電設備のプロペラ、または、構造体に取り付けたプロペラにより浮体を推進させて、
浮体を所定の係留海域内に、最小のエネルギーで係留するように制御し、
海洋資源を採取することを特徴とする海洋資源採取システムである。
A collection facility for collecting submarine resources, wind power, ocean currents, tidal currents, power generation by wave power or temperature difference, and
A structure for integrating them,
A floating body composed of a control unit and GPS for mooring in the mooring area,
The sampling facility or power generation facility is equipped with a blade that receives wind or a propeller in the sea,
The structure includes one or a plurality of sampling equipments, a truss for connecting one or a plurality of power generation equipments, or a ring that is a ring-shaped structure, and one or a plurality of sampling equipments. With mooring lines or propellers to connect one or more power generation facilities,
The control unit is mounted on the sampling facility or power generation facility in one place or distributedly,
Counters the wind vector, ocean current vector, or the sum of the wind vector and ocean current vector for a given time in statistical or meteorological sea prediction, and obtains the prescribed power even when moving by the power obtained by the power generation equipment. Place a floating body in the sea area
The control unit is based on information from weather forecast and wind direction anemometer or flow direction anemometer and GPS,
Control whether the blades or propellers of the power plant are subjected to wind or ocean currents,
With the generated power, propelling the floating body with the propeller of the power generation facility or the propeller attached to the structure,
Control the floating body to moor within the prescribed mooring area with minimum energy,
It is a marine resource collection system characterized by collecting marine resources.
前記制御部が、気象海象予測による将来の風向風速、流向流速にしたがい、
平面視前記ブレードの風向に対する角度、プロペラの海流に対する角度、
または、前記構造体に取り付けたラダーの角度を調整して、浮体の移動方向を選択し、
浮体を所定の係留海域内に、最小のエネルギーで係留するように制御することを特徴とする海洋資源採取システムである。
According to the future wind direction wind speed, flow direction flow velocity by weather sea state prediction, the control unit,
The angle of the blade relative to the wind direction, the angle of the propeller to the ocean current,
Or, adjust the angle of the ladder attached to the structure, select the moving direction of the floating body,
A marine resource collection system that controls a floating body to moor within a predetermined mooring area with minimum energy.
前記浮体にセールとキールと第２の制御部を取り付け、
第２の制御部は、風向風速計とＧＰＳからの情報により、
セール、または、セールとキールの作動を制御し、
セールが風から受ける揚力と、発生した揚力の横方向の力をキールで打ち消すことによって、タック（風上に向かって方向転換）と、ジャイブ（風下に向かって方向転換）を繰り返し、浮体を所定の範囲内に係留することを特徴とする海洋資源採取システムである。
A sail, a keel, and a second control unit are attached to the floating body,
The second control unit uses the anemometer and information from the GPS,
Control the operation of the sail, or sail and keel,
By canceling the lifting force that the sail receives from the wind and the lateral force of the generated lifting force with the keel, the tuck (direction change toward the windward) and the jive (direction change toward the leeward) are repeated to determine the floating body. It is a marine resource collection system characterized by mooring within the range of.
前記一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、
前記リングに、一つまたは複数の同心多角形状に配置し、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を係留索でリングにつなぎ、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を相互に係留索でつなぎ、
係留索同士及び係留索とリングで三角形を形成し、
係留索にテンションをかけることにより、
前記一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をリングとの位置、
及び、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備相互の位置を保持することを特徴とする海洋資源採取システムである。
The one or more collection facilities and one or more power generation facilities,
Arranged in the ring in one or more concentric polygonal shapes;
Connect one or more collection facilities and one or more power generation facilities to the ring with a mooring line,
One or more extraction facilities and one or more power generation facilities connected to each other by mooring lines,
Form a triangle with mooring lines and mooring lines and rings,
By tensioning the mooring line,
The position of the one or more sampling equipment and the one or more power generation equipment to the ring,
And it is a marine resource collection system characterized by maintaining the position of one or a plurality of extraction facilities and one or a plurality of power generation facilities.
前記リング内に第二のリングを配置し、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、
リングと第二のリングの間に、一つまたは複数の多角形状に配置し、
係留索で、リングまたは第二のリングに略三角形を形成するように接続し、
係留索にテンションをかけることにより、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、リングまたは第二のリングとの位置、及び、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備相互の位置を、保持することを特徴とする海洋資源採取システムである。
Placing a second ring in the ring;
One or more collection facilities and one or more power generation facilities,
Placed in one or more polygonal shapes between the ring and the second ring,
At the mooring line, connect to the ring or the second ring to form a roughly triangle,
By tensioning the mooring line,
The position of one or more sampling equipment and one or more power generation equipment, the position of the ring or the second ring, and the position of one or more sampling equipment and one or more power generation equipment. It is a marine resource collection system characterized by holding.
前記リングを鋼管トラス構造とすることによって、
受流面積を減らし、リングが海流から受ける負担を少なくし、
複数のリングユニットの接合によって円形に構成し、
係留索にかけるテンションに変形しない構造とすることを特徴とする海洋資源採取システムである。
By making the ring a steel pipe truss structure,
Reduce the receiving area, reduce the burden the ring receives from the ocean current,
It is configured in a circle by joining multiple ring units,
It is a marine resource collection system characterized by a structure that does not deform with the tension applied to the mooring line.
前記リング、係留索、採取設備または発電設備に浮き漁礁を取り付け、
リング内、リング周辺部またはリングの係留海域を海洋牧場とすることを特徴とする海洋資源採取システムである。
Attach a floating reef to the ring, mooring line, collection facility or power generation facility,
It is a marine resource extraction system characterized in that the marine ranch is the ring, the ring periphery or the mooring area of the ring.
本システムは、広範囲の海洋から巨大な海洋資源を得ようとするものである。産業的にも裾野が広く、産業復興にも寄与する。 This system is intended to obtain huge ocean resources from a wide range of oceans. It has a broad industrial base and contributes to industrial recovery.
深海においては、海洋資源採取施設を海底から築造するにしても、海底にアンカーするにしても大きなコストがかかる。海底へのアンカーにたよらなくとも、ＧＰＳとプロペラを用いて、海洋エネルギーによって浮体構造の発電所または施設を海洋の所定の範囲内に係留することが可能である。１年を通じて風と海流のベクトルの和が所定の範囲内であるエリアにおいては、ブレードとプロペラの制御によって、発電設備を所定の位置に係留することができる。さらに係留海域内を、気象海象予測情報に基づき、最大の電力を得られるように移動することができる。プロペラは発電と発電設備の移動を兼ねる。たとえば室戸岬においては、１年間に最大風速１０ｍ／ｓ以上の日数は２５８日（統計期間１９７１−２０００）、同１５ｍ／ｓ以上の日数は１１４日。２月〜１０月及び１２月の最多風向はＮＥで、年間でＮＥ２３（１６方位・頻度％）である。海流（黒潮）向はおおむねＷＳＷで、海面の流速は２ｍ／ｓ以上である。最多風向と海流がおおむね逆方向にある。風ベクトルと海流ベクトルの和を考慮して双方のベクトルをとらえれば、所定の係留海域内で海流発電と風力発電ができる。 In the deep sea, it is very expensive to build a marine resource collection facility from the seabed or anchor it to the seabed. Rather than relying on an anchor to the seabed, it is possible to moor a floating power plant or facility within a predetermined range of the ocean by ocean energy using GPS and propellers. In an area where the sum of wind and ocean current vectors is within a predetermined range throughout the year, the power generation equipment can be moored at a predetermined position by the control of the blade and the propeller. Furthermore, it is possible to move in the moored area so that the maximum electric power can be obtained based on the weather and sea state prediction information. The propeller serves as both power generation and movement of power generation equipment. For example, at Cape Muroto, the number of days with a maximum wind speed of 10 m / s or more per year is 258 days (statistical period 1971-2000), and the number of days with 15 m / s or more is 114 days. The most wind direction from February to October and December is NE, and is NE23 (16 directions / frequency%) annually. The ocean current (Kuroshio) direction is generally WSW, and the sea surface velocity is 2 m / s or more. Most wind direction and ocean current are in the opposite direction. If both vectors are taken in consideration of the sum of the wind vector and the ocean current vector, ocean current power generation and wind power generation can be performed within a predetermined mooring area.
図１は、本発明の海洋資源採取システムの浮体１００の実施例である。図１の（ａ）は平面図、図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ矢視図である。図２は、構造体７０の別な実施例である。図２の（ａ）は図１の（ａ）のＡ矢視図、図２の（ｂ）は図１の（ａ）のＢ矢視図である。リング１を２段状にすることによって、風力発電設備２または海流発電設備３の傾きをより抑制することができる。図３は、漂流ブイの軌跡をもとに計算した日本近海の平均海流（道田、水路部報告１９９７年）の上に記載した係留海域５０、６０の実施例である。
海底資源を採取する採取設備３１、風力、海流、潮流、波力または温度差による発電設備２、３と、それらを一体とするための構造体７０と、係留海域内に係留するための制御部とＧＰＳによって構成される浮体１００であって、採取設備または発電設備は、風を受けるブレード１１、または、海中にプロペラ１２を備え、構造体７０は、リング状構造体であるリング１とその内部に、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をつなぐための係留索１３、または、プロペラ１２を備え、または、一つまたは複数の採取設備３１と、一つまたは複数の風力発電設備２または海流発電設備３をつなぐためのトラスを備え、制御部は、採取設備または発電設備に、一か所または分散して搭載され、統計的または気象海象予測上所定の時間、海域内の風ベクトル（風の大きさと方向を示す。以下海流ベクトル等についても同じ）、海流ベクトル、または風ベクトルと海流ベクトル、の和に対抗して、発電設備によって得られる電力により移動しても所定の電力が得られる海域内に浮体を置き、制御部は、気象海象予測と風向風速計または流向流速計とＧＰＳとからの情報により、発電設備のブレード１１またはプロペラ１２が、風または海流を受けるか否かを制御し、発電した電力で、発電設備のプロペラ１２により、または、構造体にプロペラを取り付け、そのプロペラにより浮体を推進させて、浮体を所定の係留海域５０、６０内に、最小のエネルギーで係留するように制御し、海洋資源を採取することを特徴とする海洋資源採取システムである。
図１、図３参照。前記リング１、係留索１３、採取設備３１または風力発電設備２または海流発電設備３に浮き漁礁３３または集魚灯を取り付けてリング内に集魚し、浮体が魚と一緒に係留海域を移動することによって、係留海域を海洋牧場とすることを特徴とする海洋資源採取システムである。浮き漁礁３３または集魚灯に群がる魚を餌に大きな魚が集まり、リング周辺を回遊するので係留海域に豊かな漁場が形成される。浮体に網を取り付け、魚を採取することもできる。浮体に吸着ネットを取り付け、海中の鉱物資源を採取することもできる。
リング状構造体とは、平面視円形状または多角形状で、波風などの外力によって変形しない構造体ある。リング状構造体であるリング１に浮体推進のためのプロペラ１２またはプロペラ１２を持った海流発電設備３を付けても良い。海流発電設備３のプロペラ１２は浮体１の推進を兼ねる。図１１はその実施例である。図１１の（ａ）は、浮体推進のためのプロペラ１２をリング１１に取り付けた実施例を示す平面図である。リング内の設備は省略する。図１１の（ｂ）は、リング１１に海流発電設備３を設けた実施例を示す平面図である。図１１の（ｃ）は、図１１の（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。リング１１に海流発電設備を設ける場合、海流に対して前列と後列が重ならないように、また、リングが水平を保てるように全体の重心がリングの中心に来るように配置する。３基ぐらいの風力発電設備２または海流発電設備３をつなぐ場合は、リングによるよりも鉄骨トラスで三角形状につないだ方がコスト的に有利になる可能性があり、風力発電設備２または海流発電設備３の傾きも抑制しやすい。１２基ぐらいを鉄骨トラスでつなぎ、風または海流に対して前列と後列の重なりを避けるとなると鉄骨トラスの総重量が増して不経済である。係留索の必要な単位長さ当たりの重量は、鉄骨トラスの単位長さ当たりの重量に比べて比較にならないくらい少なくて済む。また、リングであれば、リング本体の内部を配管、配線スペースとして利用でき、リング内を海洋牧場などとして利用もしやすい。
係留海域５０では、海流循環上に浮体１００を置き、浮体を循環させ、おもに、海流、風力、魚、海中・海底資源などの海洋資源を採取する。係留海域６０は、一定方向の海流のないところに浮体を置き、おもに、風力、波力、温度差、魚、海中・海底資源などの海洋資源を採取する。図３では、係留海域５０の一例を示している。航路を優先して、大きな海流循環から逸れて、絞り込んでも良い。海流は変動する。過去の気象海象データから係留海域５０を選び、気象海象予測から係留海域を５０の変更を行う。係留海域６０内では、海流の影響が少ないので、係留海域５０内と比較して浮体をはるかに狭い海域で係留することができる。風と小さな海流による移動を制御するだけで済む。
図４は、係留海域５０内での浮体１００の制御の実施例である。
Ｋ、Ｗ、Ｇはそれぞれ海流ベクトル、風ベクトル、海流と風の合成ベクトルを示す。
（Ａ点において、海流Ｋと風Ｗを受ける）→（浮体１００は合成ベクトルＧによってＢ点に移動する）→（Ｂ点において海流Ｋと風Ｗを受ける）→（浮体１００は合成ベクトルＧによってＣ点に移動する）→（Ｃ点において、ブレードが風を受けないようにしてプロペラが海流を受ける）→（浮体１００は海流ＫによってＤ点、Ｅ点、Ａ点に移動する）
その間、浮体の移動と発電に有利な風を受けるように制御する。
浮体が係留海域５０、６０内を移動することによって、広域の海洋をとらえ、広域の資源を探索、採取し、浮体を係留海域内に係留するエネルギーも海洋から得られることが、本発明の大きな特徴の一つである。
FIG. 1 shows an embodiment of a floating body 100 of the marine resource collection system of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a view taken in the direction of arrow A in FIG. FIG. 2 is another example of the structure 70. 2A is a view as viewed from an arrow A in FIG. 1A, and FIG. 2B is a view as viewed from an arrow B in FIG. By making the ring 1 into two stages, the inclination of the wind power generation facility 2 or the ocean current power generation facility 3 can be further suppressed. FIG. 3 is an example of mooring areas 50 and 60 described above the average current in the sea near Japan (Michida, Hydrographic Report 1997) calculated based on the trajectory of drifting buoys.
Sampling equipment 31 for collecting seabed resources, wind power, ocean current, tidal current, wave power or temperature power generation facilities 2 and 3, a structure 70 for integrating them, and a control unit for mooring in the moored sea area The floating body 100 constituted by the GPS and the sampling facility or the power generation facility include a blade 11 that receives wind or a propeller 12 in the sea, and a structure 70 includes a ring 1 that is a ring-shaped structure and an interior thereof. Are provided with a mooring line 13 or a propeller 12 for connecting one or more sampling facilities and one or more power generation facilities, or one or more sampling facilities 31 and one or more A truss for connecting the wind power generation facility 2 or the ocean current power generation facility 3 is provided, and the control unit is mounted on the sampling facility or the power generation facility in one place or in a distributed manner, and predetermined for statistical or meteorological sea condition prediction. Move by the power obtained by the power generation equipment against the time, the wind vector in the sea area (indicating the magnitude and direction of the wind; the same applies to the ocean current vector, etc.), the ocean current vector, or the sum of the wind vector and the ocean current vector. Even if a floating body is placed in the sea area where predetermined power can be obtained, the control unit determines whether the blade 11 or the propeller 12 of the power generation facility has the wind based on the information from the meteorological sea state prediction and the wind direction anemometer or flow direction anemometer and GPS. Alternatively, whether or not to receive a sea current is controlled, and the generated power is propelled by the propeller 12 of the power generation facility or by attaching the propeller to the structure, and the propeller is propelled by the propeller. The marine resource collection system is characterized in that the marine resource is collected by controlling to moor at the minimum energy.
See FIG. 1 and FIG. By attaching a floating reef 33 or a fishing light to the ring 1, the mooring line 13, the sampling facility 31, the wind power generation facility 2 or the ocean current power generation facility 3 and collecting the fish in the ring, the floating body moves along with the fish in the mooring area. It is a marine resource collection system characterized by mooring marine areas as marine ranches. Large fishes gather to feed on the floating fishing reef 33 or the fish that gather in the fishing light and travel around the ring, so a rich fishing ground is formed in the mooring area. A fish can also be collected by attaching a net to the floating body. An adsorption net can be attached to the floating body to collect mineral resources in the sea.
The ring-shaped structure is a structure that has a circular shape or a polygonal shape in plan view and is not deformed by an external force such as a wave wind. A propeller 12 for propelling a floating body or an ocean current power generation facility 3 having the propeller 12 may be attached to the ring 1 that is a ring-shaped structure. The propeller 12 of the ocean current power generation facility 3 also serves as the propulsion of the floating body 1. FIG. 11 shows an example. FIG. 11A is a plan view showing an embodiment in which a propeller 12 for propelling a floating body is attached to a ring 11. Equipment in the ring is omitted. FIG. 11B is a plan view showing an embodiment in which the ocean current power generation equipment 3 is provided on the ring 11. FIG. 11C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. When the ocean current power generation facility is provided on the ring 11, the front row and the rear row are not overlapped with the ocean current, and the entire center of gravity is arranged at the center of the ring so that the ring can be kept horizontal. When connecting about three wind power generation facilities 2 or ocean current power generation facilities 3, it may be more cost-effective to connect them in a triangular shape with a steel truss rather than a ring. It is easy to suppress the inclination of the equipment 3. Connecting about 12 steel trusses with a steel truss and avoiding the overlap of the front row and the back row against the wind or ocean current is uneconomical because the total weight of the steel truss increases. The required weight per unit length of the mooring line is incomparably smaller than the weight per unit length of the steel truss. Moreover, if it is a ring, the inside of a ring main body can be utilized as piping and wiring space, and the inside of a ring is also easy to use as an ocean ranch etc.
In the mooring area 50, the floating body 100 is placed on the ocean current circulation, and the floating body is circulated, and mainly marine resources such as ocean currents, wind power, fish, and underwater / undersea resources are collected. The mooring area 60 places a floating body where there is no current in a certain direction, and mainly collects marine resources such as wind power, wave power, temperature difference, fish, underwater / undersea resources. FIG. 3 shows an example of the mooring area 50. The route may be prioritized and deviated from the large ocean current circulation. Currents fluctuate. The mooring area 50 is selected from the past weather and sea state data, and the mooring area 50 is changed from the meteorological state prediction. In the mooring area 60, since the influence of the ocean current is small, the floating body can be moored in a much narrower area than in the mooring area 50. All you have to do is control wind and small ocean currents.
FIG. 4 is an example of control of the floating body 100 in the mooring area 50.
K, W, and G respectively indicate an ocean current vector, a wind vector, and a combined vector of the ocean current and the wind.
(At the point A, the ocean current K and the wind W are received) → (The floating body 100 moves to the point B by the composite vector G) → (The ocean body K and the wind W are received at the point B) → (The floating body 100 is received by the composite vector G) (Move to point C) → (At point C, the blades do not receive wind and the propeller receives the ocean current) → (The floating body 100 moves to the points D, E, and A by the ocean current K)
In the meantime, control is performed so as to receive wind that is advantageous for the movement of the floating body and power generation.
The fact that the floating body moves in the mooring areas 50 and 60 captures a wide area of the ocean, searches for and collects resources in a wide area, and the energy for mooring the floating body in the mooring area can also be obtained from the ocean. One of the features.
浮体が海流から受ける抗力を計算する。
抗力は、抗力係数ＣＤを用いて、以下のような数式モデルで表わされるのが一般的である。係数が異なるだけで揚力と同形式である。
Ｄ＝ρＶ２ＡＣＤ×１／２
・Ｄ：抗力 [Ｎ]
・ρ ：流体密度 [ｋｇ/ｍ３]
・Ｖ：相対速度 [ｍ/ｓ]
・Ａ：投影面積 [ｍ２]
・ＣＤ：抗力係数
流体密度ρは概ね１０００ｋｇ/ｍ３である。
係留海域５０では、浮体は基本的に海流循環流の中で循環するので海流に逆らうことはない。あっても短時間である（図３参照）。係留海域６０は、概ね海流のない海域なので係留海域６０内での相対速度は概ね０である（図３参照）。
参考までに、浮体が係留海域６０内にあって、浮体に対する相対速度Ｖ＝０.５ ｍ/ｓの場合の抗力Ｄを計算する。
図１において、風力発電設備のブレードの長さを５０ｍとした時リング１の直径は概ね６００ｍになり、リングと風力発電設備の海面下の投影面積（係留海域６０内では、海流発電設備を設けないので、図１の海流発電設備３の投影面積は含まない）を足した投影面積Ａは概ね２００００ｍ２になる。
抗力係数ＣＤは、層流剥離の状態の円柱でほぼ１に近い値で一定になる。
上記式に上記数値を入れると
Ｄ＝２,５００,０００Ｎになる。
電力にして２.５ＭＷである。
風力によって得られる電力を２ＭＷ／１基とすれば、１２基で２４ＭＷである。
概ね２１００ｋＷ／１基以上に電力が得られれば、浮体が相対速度Ｖ＝０.５ ｍ/ｓの海流上にあっても、海流に逆らって停止し続けることができることになる。前述のごとく、基本的に浮体が係留海域内で海流に逆らい続けることはない。
Calculate the drag the floating body receives from the ocean current.
The drag is generally represented by the following mathematical model using the drag coefficient CD. It is the same form as lift with only different coefficients.
D = ρV 2 ACD × 1/2
・ D: Drag [N]
・ Ρ: Fluid density [kg / m 3 ]
・ V: Relative speed [m / s]
A: projected area [m 2 ]
CD: Drag coefficient fluid density ρ is approximately 1000 kg / m 3 .
In the moored sea area 50, the floating body basically circulates in the ocean current circulation, so it does not oppose the ocean current. If so, it is a short time (see FIG. 3). Since the mooring area 60 is generally an area where there is no ocean current, the relative speed in the mooring area 60 is approximately zero (see FIG. 3).
For reference, the drag D is calculated when the floating body is in the mooring area 60 and the relative velocity V to the floating body is V = 0.5 m / s.
In FIG. 1, when the blade length of the wind power generation facility is 50 m, the diameter of the ring 1 is approximately 600 m, and the projected area under the sea surface of the ring and the wind power generation facility (in the mooring area 60, the ocean current power generation facility is provided. Therefore, the projected area A including the projected area of the ocean current power generation facility 3 in FIG. 1 is approximately 20000 m 2 .
The drag coefficient CD is constant at a value close to 1 for a cylinder in a laminar flow separation state.
If the above numerical value is put into the above formula, D = 2500,000N.
The power is 2.5 MW.
If the power obtained by wind power is 2 MW / 1, 12 units are 24 MW.
If electric power is obtained at about 2100 kW / 1 or more, even if the floating body is on the ocean current with a relative speed V = 0.5 m / s, it can continue to stop against the ocean current. As mentioned above, basically floating bodies do not continue to counter currents in moored areas.
前記浮体にラダーとストッパーの機能を持ったラダーストッパー１４を取り付け、前記制御部が、気象海象予測による将来の風向風速または流向流速にしたがい、ラダーストッパー１４の角度を調整して、浮体の移動方向を選択し、浮体を所定の係留海域内に、最小のエネルギーで係留し、ラダーストッパー１４の角度を調整して、浮体の風よる推進を抑制して、係留海域内で風力から最大のエネルギーを採取するように、制御することを特徴とする。ラダーストッパー１４を取り付ける替わりに、平面視前記ブレード１１の風向に対する角度、プロペラ１２の海流に対する角度を調整しても良い。
図５にその制御の実施例を示す。（Ａ点：将来ＮＷＮ（北西北）の風Ｗを予知して、Ｗ（西）の風を受けてラダーストッパー角度を制御してＮＥ（北東）の方向へ向かい、浮体の推進も抑制しながら発電してＢ点に達する）→（Ｂ点：ＮＷＮの風Ｗを受けてＣ点へ移動）→（Ｃ点：発電ＨによってＡ点へ移動。その間Ａ点へ向かうために有利な風があればブレードで受けて発電する）である。
A ladder stopper 14 having a ladder and a stopper function is attached to the floating body, and the control unit adjusts the angle of the ladder stopper 14 according to the future wind direction wind speed or flow direction flow velocity based on the prediction of meteorological sea conditions to move the floating body. The mooring body is moored in the predetermined mooring area with the minimum energy, the angle of the ladder stopper 14 is adjusted, and the propulsion by the wind of the floating body is suppressed, and the maximum energy from the wind power is moored in the mooring area. It is characterized by controlling to collect. Instead of attaching the ladder stopper 14, the angle of the blade 11 with respect to the wind direction and the angle of the propeller 12 with respect to the ocean current may be adjusted in plan view.
FIG. 5 shows an example of the control. (Point A: Predicting the future wind W of NWN (northwest north), receiving the wind of W (west), controlling the rudder stopper angle, heading in the direction of NE (northeast), while suppressing the propulsion of the floating body Generates power and reaches point B) → (B point: moves to point C in response to NWN wind W) → (C point: moves to point A by power generation H. During that time there is an advantageous wind to go to point A To receive electricity with a blade and generate electricity).
図６は、本発明の海洋資源採取システムの浮体にキールとセールを取り付けた実施例である。図６の（ａ）は正面図を、（ｂ）は平面図を示す。ただし、１／２のみを示し他を省略する。さらに示した平面図の左１／２は海面上の平面図、右１／２は海面下の平面図である。前記浮体にセール１７とキール１８と第２の制御部を取り付け、第２の制御部は、風向風速計とＧＰＳからの情報により、セール、または、セールとキールの作動を制御し、セールが風から受ける揚力と、発生した揚力の横方向の力をキールで打ち消すことによって、風上に向かって方向転換と、風下に向かって方向転換を繰り返し、浮体を所定の範囲内に係留することを特徴とする。セール１７は、風力発電設備のタワー２５に取り付け、キール１８は、風力発電設備の下部またはリング１にとりつける。セールはブレードに当たらないように、ブレードと連動して常にブレードの反対側に来るように取り付けられる。図７は、浮体１００がＷ（西）風を受けている場合の制御の実施例である。ただし、セールとキールの図示は省略する。（Ａ点：風Ｗを受けてＢ点へ移動）→（Ｂ点：セールとキールの操作によって風上に向かって方向転換（浮体の向きは変えなくとも良い）。セールにより揚力Ｙを受け、キールにより横方向の力を打ち消して、Ｄ点へ移動）→（Ｃ点：前記と同じようにしてＤ点へ移動）→（Ｄ点：前記と同じようにしてＡ点へ移動）→（Ａ点：セールとキールの操作によって、風下に向かって方向転換）となる。図６では下部に海流発電設備３が設けられているが、替わりに、潮流発電設備、波力発電設備または温度差発電設備であっても良く、いずれも期待できなければ、風力発電設備だけであっても良い。セール１７の材料は金属またはガラス繊維、キール１８の材料はステンレスまたはＦＲＰが考えられる。 FIG. 6 shows an embodiment in which a keel and a sail are attached to the floating body of the marine resource collection system of the present invention. 6A is a front view, and FIG. 6B is a plan view. However, only 1/2 is shown and the others are omitted. Further, the left half of the plan view is a plan view above the sea surface, and the right half is a plan view below the sea level. A sail 17, a keel 18, and a second control unit are attached to the floating body, and the second control unit controls the operation of the sail or the sail and the keel based on the information from the anemometer and the GPS. By canceling the lifting force received from the side and the lateral force of the generated lifting force with the keel, the direction change toward the windward and the direction change toward the leeward are repeated, and the floating body is moored within a predetermined range. And The sail 17 is attached to the tower 25 of the wind power generation facility, and the keel 18 is attached to the lower part of the wind power generation facility or the ring 1. The sail is always attached to the opposite side of the blade in conjunction with the blade so that it does not hit the blade. FIG. 7 is an example of control when the floating body 100 receives W (west) wind. However, illustration of the sail and keel is omitted. (Point A: Receives wind W and moves to point B) → (Point B: Changes direction toward the windward by operating the sail and keel (the floating body does not need to be changed). Cancel the lateral force with the keel and move to point D) → (C point: move to point D in the same way as above) → (D point: move to point A in the same way as above) → (A Point: The direction changes to the leeward by operating the sail and keel. In FIG. 6, the ocean current power generation facility 3 is provided in the lower part, but instead, a tidal current power generation facility, a wave power generation facility or a temperature difference power generation facility may be used. There may be. The material of the sail 17 may be metal or glass fiber, and the material of the keel 18 may be stainless steel or FRP.
図１参照。前記一つまたは複数の採取設備３１と、一つまたは複数の発電設備２，３を、
前記リング１に、一つまたは複数の同心多角形状に配置し、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を係留索１３でリングにつなぎ、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を相互に係留索でつなぎ、係留索同士及び係留索とリングで三角形を形成し、係留索にテンションをかけることにより、前記一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をリングとの位置、及び、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備相互の位置を保持することを特徴とする。
リング１が圧縮材、係留索１３が引張材になるテンセグリテイである。採取設備３１と発電設備２、３とリング１との位置、及び、採取設備３１と発電設備２、３相互の位置は確実に保たれる。採取設備と発電設備をトラスでつなぐことは、従来技術でもあるので、実施例は省略する。リング内に海洋資源採取のための種々の設備を設け、海洋資源採取諸設備の増設、縮小、取替が容易であり、リングの拡大、縮小が可能であることが、本発明の大きな特徴の一つである。
図２は構造体のリング１と係留索１３の別な実施例である。図２の（ａ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ矢視図を、図２の（ｂ）は図１の（ａ）のＢ−Ｂ矢視図を示す。ただし、いずれも前面にあるもののみを表現し、その他は省略している。実施例では、リング１及び係留索１３を２段にすることによって、風力発電設備２と海流発電設備３の傾き及び揺れをなくしている。
See FIG. The one or more collection facilities 31 and one or more power generation facilities 2 and 3,
One or a plurality of concentric polygons are arranged on the ring 1, and one or a plurality of sampling facilities and one or a plurality of power generation facilities are connected to the ring by a mooring line 13, and one or a plurality of sampling facilities, One or more power generation facilities connected to each other by a mooring line, forming a triangle with the mooring lines and the mooring line and the ring, and applying tension to the mooring line, One or a plurality of power generation equipment is characterized by maintaining the position of the ring and the position of one or a plurality of sampling equipment and one or a plurality of power generation equipment.
The ring 1 is a compression material, and the mooring line 13 is a tension material. The positions of the sampling facility 31, the power generation facilities 2, 3 and the ring 1, and the positions of the sampling facility 31, the power generation facilities 2, 3 are reliably maintained. Connecting the collection facility and the power generation facility with a truss is also a conventional technique, and the example is omitted. A major feature of the present invention is that various facilities for collecting marine resources are provided in the ring, and it is easy to add, reduce, and replace marine resource collection facilities. One.
FIG. 2 shows another embodiment of the ring 1 and the mooring line 13 of the structure. 2A is a view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. 2B is a view taken along the line BB in FIG. However, only the thing in front is expressed, and others are abbreviate | omitting. In the embodiment, the ring 1 and the mooring line 13 are arranged in two stages to eliminate the inclination and shaking of the wind power generation facility 2 and the ocean current power generation facility 3.
図８は、浮体の別な実施例である。（ａ）は平面図、ただし、１／４のみを示し他を省略する。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ段面図である。
前記リング１内に同心円の第二のリング１ａを配置し、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備５を、リングと第二のリングの間に、一つまたは複数の多角形状に配置し、係留索１３で、リング１または第二のリング１ａで略三角形を形成するように接続し、係留索１３にテンションをかけることにより、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、リングまたは第二のリングとの位置、及び、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備相互の位置を、保持することを特徴とする。発電設備をリング１と第二のリング１ａに係留するので、発電設備の風、波による揺れを軽減することができる。実施例では、発電設備を波力発電設備５にしているので、リング１と第二のリング１ａは、波力発電設備５本体の浮き上がりを抑止するためのバラストウエイトの役割もする。
FIG. 8 shows another embodiment of the floating body. (A) is a plan view, where only 1/4 is shown and the others are omitted. (B) is a BB step view of (a).
A concentric second ring 1a is disposed in the ring 1, and one or a plurality of sampling facilities and one or a plurality of power generation facilities 5 are disposed between the ring and the second ring. By arranging in a polygonal shape, the mooring line 13 is connected so as to form a substantially triangular shape by the ring 1 or the second ring 1a, and the mooring line 13 is tensioned, so One or a plurality of power generation facilities are characterized by maintaining the position of the ring or the second ring and the position of one or a plurality of sampling facilities and one or a plurality of the power generation facilities. Since the power generation facility is moored to the ring 1 and the second ring 1a, the vibration of the power generation facility due to wind and waves can be reduced. In the embodiment, since the power generation facility is the wave power generation facility 5, the ring 1 and the second ring 1 a also serve as a ballast weight for preventing the wave power generation facility 5 from lifting.
図９は、リング１の実施例である。（ａ）は、（ｂ）のＣ〜Ｃ断面図、（ｂ）は正面図である。
前記リングは、円弧状または直線状のリングユニットを円状または多角形状に接合して構
成し、リングユニットは、鋼管の横材と斜め材を相互に接合した鋼管トラス構造とするこ
とによって、受流面積を減らし、リングが海流から受ける負担を少なくし、リングユニッ
トは、エアの注入口と排出口、海水の注排水口及びエア圧縮機能を備え、エアの注入、排
出によって海水の注水と排水を行い、浮力を調整して、リングが、海底資源採取設備また
は発電設備の海面下の係留索取り付けレベルに来るようにする潜水型浮体とすることを特
徴とする。風力発電設備の場合係留索は、海面下で風力発電設備の円筒状浮体につないだ
方が風力発電設備の傾きを抑えることができる（図１の（ｂ）参照）。係留索をつなぐ鋼管トラス構造体も海面下にあって係留索が概ね水平となることが望ましい。したがって、鋼管トラス構造体は、潜水型浮体であって、概ね係留索が風力発電設備につながるレベルに来るように浮力調整される。
システムを構成する構造材、設備の耐久性を確保するのは、各部材に耐久性のあるものを選ぶことであるが、取り換え交換を容易にすることによって、施設を長寿命化できる。前記リングは、洋上において、複数のリングユニットを円状に接合してつくられる。必要な設備が区分けされて、リングユニット内に収納される（図４では設備を図示せず）。したがって、構造体となるリングユニット及び内部の設備の交換が容易に可能である。採取設備と発電設備が複数、前記リングに係留され、取り換えも容易である。
システムはリング内に一体化されるので、システムを比較的波の穏やかな湾内でつくり、所定の海域へ船舶によって輸送する、または、システム自体によって移動することが可能である。リングがなくて、風力発電設備などが係留索のみでつながっている先行技術もあるが、その場合、システムの輸送、移動は困難である。
FIG. 9 shows an embodiment of the ring 1. (A) is CC sectional drawing of (b), (b) is a front view.
The ring is formed by joining circular or polygonal ring units in a circular shape or a polygonal shape, and the ring unit has a steel pipe truss structure in which a transverse member and an oblique member of a steel pipe are joined to each other. Reduces the flow area and reduces the load that the ring receives from the ocean current. The ring unit has an air inlet and outlet, seawater inlet and outlet, and an air compression function. And the buoyancy is adjusted so that the ring is a submersible floating body so that the ring comes to a mooring line attachment level below the surface of the seabed resource collection facility or power generation facility. In the case of a wind power generation facility, the mooring line can be connected to the cylindrical floating body of the wind power generation facility under the sea surface to suppress the inclination of the wind power generation facility (see FIG. 1B). It is desirable that the steel pipe truss structure connecting the mooring lines is also under the sea surface and the mooring lines are almost horizontal. Therefore, the steel pipe truss structure is a submersible type floating body, and the buoyancy is adjusted so that the mooring line is generally at a level connected to the wind power generation facility.
In order to ensure the durability of the structural materials and equipment constituting the system, it is necessary to select a durable material for each member. However, by facilitating replacement and replacement, it is possible to extend the life of the facility. The ring is formed by joining a plurality of ring units in a circular shape on the ocean. Necessary equipment is divided and stored in the ring unit (the equipment is not shown in FIG. 4). Therefore, it is possible to easily replace the ring unit as a structure and the internal equipment. A plurality of sampling facilities and power generation facilities are moored to the ring, and can be easily replaced.
Since the system is integrated in the ring, it can be created in a relatively wave-friendly bay and transported by ship to a predetermined sea area or moved by the system itself. Although there is a prior art in which there is no ring and wind power generation facilities are connected only by mooring lines, in that case, transportation and movement of the system is difficult.
コストの問題を解決するには、以下のとおりである。１番目に、最小限の資材で広域の海洋を包囲する。物理的にそれを実現する形状は円である。したがって、システムを包含する浮体は、リング内に採取設備、発電設備などの諸機能を係留、または、リング本体内に収納することが望ましい。さらに、浮体が所定の係留海域内を移動すれば、包囲する海域は広がる。２番目に各要素が構造的に最小限の部材で形成されることである。一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、リング内に配置し、リングにテンション材でつなぎ、採取設備と発電設備も相互にテンション材によってつなぎ、テンセグリテイとすれば、最も経済的な構造体を形成することになる。構造力学上の解析も容易である。採取設備、発電設備、ヘリポート等も係留索でつながっているだけで、それぞれが、位置を保持しながら、許容範囲内を自由に動けるからである。３番目に投資したコストに対して最大限の資源が得られる、言い換えれば、一つのユニットが最多または複数の資源を得るために共有されるのが望ましい。したがって、風力発電設備の構造体は、同設備の浮体を兼ね、海流発電設備、または波力発電設備の構造体を兼ねることができれば、対投資発電コストは下がる。システムを比較的浅い海洋に設ける場合は、リングを、海底に係留されたアンカーシステムとつなげば、リングを移動するためのエネルギー消費がなくなり、採取する総発電量は増す。反面、移動できないので、海中、海底資源の採取及び探索は限られる。海域に複数のアンカーシステムの係留索の端部を搭載した浮体を設け、システムと係留索との取り付け取り外しをできるようにしておけば、両方の利点をとらえることができる。
台風、津波に対しては、浮体１００の浮体部１０に給水して、一時的に海中に避難することができる。巨大台風時に、台風のルートを外した陸に接近し、陸に設けられたアンカーシステムによって係留してもよい。許容範囲内の台風であれば、大きな発電が得られる。
To solve the cost problem: First, it surrounds the wide ocean with minimal materials. The shape that physically realizes it is a circle. Therefore, it is desirable that the floating body including the system is moored with various functions such as a sampling facility and a power generation facility in the ring, or stored in the ring body. Furthermore, if the floating body moves within a predetermined mooring area, the surrounding area will expand. Secondly, each element is formed by a structurally minimal member. If one or more sampling equipment and one or more power generation equipment are arranged in the ring and connected to the ring with a tension material, the sampling equipment and the power generation equipment are connected to each other with the tension material, and the tensegrity is the most. An economic structure will be formed. Structural mechanics analysis is also easy. This is because sampling facilities, power generation facilities, heliports, etc. are connected by mooring lines, and each can move freely within the allowable range while maintaining its position. It is desirable that the maximum resources are obtained for the third investment cost, in other words, one unit is shared in order to obtain the most resources or a plurality of resources. Therefore, if the structure of the wind power generation facility can also serve as the floating body of the facility and also the structure of the ocean current power generation facility or the wave power generation facility, the investment power generation cost can be reduced. If the system is installed in a relatively shallow ocean, connecting the ring to an anchor system moored at the bottom of the sea eliminates energy consumption to move the ring and increases the total amount of power generated. On the other hand, since it cannot move, the collection and search of undersea and undersea resources are limited. By providing a floating body with the ends of mooring lines of a plurality of anchor systems in the sea area so that the system and the mooring lines can be attached and detached, the advantages of both can be captured.
In response to a typhoon or tsunami, water can be supplied to the floating body 10 of the floating body 100 to temporarily evacuate into the sea. At the time of a huge typhoon, you may approach the land off the route of the typhoon and moor it by an anchor system provided on the land. If the typhoon is within the allowable range, large power generation can be obtained.
図１０は、リングを使って波力発電した実施例である。ただし、図の左半分は省略する。（ａ）は波が上がって波山に来た時の断面図、（ｂ）は波が下がって水平になった時の断面図、（ｃ）は波が下がって波谷に来た時の断面図、（ｄ）は波が上がって水平になった時の断面図、（ｅ）はリングユニットの断面図である。前記リング１を、管で円弧状または直線状の複数のリングユニット２１を相互に、フレキシブルジョイントで接合して構成し、リングユニットの管内の上部にエアダクト２６、エア取り入れ口、タービン２４、エア出し口及びエアダクトの接合部側の端部に仕切り弁３７を設け、リングユニット２１の管内の下部に海水ダクト３８、海水取り入れ口、タービン２４ａ、海水出し口及び海水ダクトの接合部側端部に仕切り弁３７を設け、接合部２８が波４２によって上がり波山に来た時にエアを、接合部のエア・海水溜３９とエアダクト２６内に取り入れ、接合部が下がって概ね水平になった時にエアを抜くと同時に圧縮空気によってタービン２４を回し、エアダクトの仕切り弁３７を閉じ、接合部が水平よりもさらに下がり波底に来た時に海水を、接合部のエア・海水溜３９と海水ダクト３８内に取り入れ、接合部が上がって概ね水平になった時に海水を抜くと同時に圧縮海水によってタービン２４ａを回し、海水ダクト３８の仕切り弁３７を閉じることによって、波力発電をすることを特徴とする。
当然エアと海水の圧縮率は異なるので、エア出し口の開閉弁と海水出し口の開閉弁の開くタイミングは異なる。波力発電設備の形態が大きなリングであるので、多くの波を受け、リング全体の相対的傾きは少ない。波力発電設備の替わりに、リング１内に温度差発電設備を設けても良いし、海流発電設備を取り付けても良い。リング管内３６には、機械、蓄電池、照明器具、配管、配線、などの諸設備が入る。
FIG. 10 shows an embodiment in which wave power generation is performed using a ring. However, the left half of the figure is omitted. (A) is a cross-sectional view when the wave goes up and reaches the mountain, (b) is a cross-sectional view when the wave goes down and becomes horizontal, and (c) is a cross-sectional view when the wave goes down and comes to the wave valley. (D) is sectional drawing when a wave goes up and becomes horizontal, (e) is sectional drawing of a ring unit. The ring 1 is constituted by connecting a plurality of arc-shaped or linear ring units 21 with pipes by flexible joints, and an air duct 26, an air intake port, a turbine 24, and an air outlet at the upper part in the pipe of the ring unit. A partition valve 37 is provided at the end of the mouth and the joint side of the air duct, and a seawater duct 38, a seawater intake port, a turbine 24a, a seawater outlet, and a seam duct junction side end are partitioned in the lower part of the pipe of the ring unit 21. A valve 37 is provided, and when the joint portion 28 is raised by the wave 42 and reaches the undulation, air is taken into the air / seawater reservoir 39 and the air duct 26 of the joint portion, and the air is removed when the joint portion is lowered and becomes almost horizontal. At the same time, the turbine 24 is rotated by the compressed air, the gate valve 37 of the air duct is closed, and when the joint part further falls below the horizontal and reaches the wave bottom, Into the air / sea reservoir 39 and the seawater duct 38 at the joint, and when the joint rises and becomes almost horizontal, the seawater is removed and at the same time the turbine 24a is rotated by the compressed seawater, and the gate valve 37 of the seawater duct 38 is turned on. It is characterized by generating wave power by closing.
Of course, since the compression rates of air and seawater are different, the opening timing of the opening / closing valve of the air outlet and the opening / closing valve of the seawater outlet is different. Since the wave power generation facility is a large ring, it receives many waves and the relative inclination of the entire ring is small. Instead of the wave power generation facility, a temperature difference power generation facility may be provided in the ring 1 or an ocean current power generation facility may be attached. In the ring pipe 36, various facilities such as a machine, a storage battery, a lighting fixture, piping, wiring, and the like enter.
１ リング
１ａ 第二のリング
２ 風力発電設備
３ 海流発電設備
５ 波力発電設備
１０ 浮体部
１１ ブレード
１２ プロペラ
１３ 係留索
１４ ラダーストッパー
１７ セール
１８ キール
２１ リングユニット
２２ フレキシブルジョイント
２３ 圧縮空気
２４ （エア）タービン
２４ａ （海水）タービン
２５ タワー
２６ エアダクト
２７ 開閉弁
２８ 接合部
３０ ヘリポート
３１ 採取設備
３２ ステージ
３３ 浮き漁礁
３５ 海洋牧場
３６ リング管内
３７ 仕切り弁
３８ 海水ダクト
３９ エア・海水溜
４０ 海中
４２ 波
４３ エア管
５０ 係留海域（海流循環上）
５３ 鋼管トラス構造
５４ 水または油
５５ エア注入口
５６ エア排出口
５７ 海水注排水口
５８ エア
５９ 海水
６０ 係留海域（一定方向の海流がない海域）
６１ 標識
７０ 構造体
１００ 浮体
Ｗ 風ベクトル
Ｋ 海流ベクトル
Ｇ 風と海流の合成ベクトル
1 ring 1a second ring
2 Wind power generation facilities
3 ocean current power generation facilities
5 Wave power generation equipment 10 Floating body 11 Blade 12 Propeller 13 Mooring line 14 Ladder stopper 17 Sale 18 Keel 21 Ring unit 22 Flexible joint 23 Compressed air 24 (Air) Turbine 24a (Seawater) Turbine 25 Tower 26 Air duct 27 Open / close valve 28 Joint Part
30 Heliport 31 Sampling equipment 32 Stage 33 Floating fishing reef 35 Ocean ranch 36 Ring pipe 37 Gate valve 38 Seawater duct 39 Air / water reservoir 40 Underwater 42 Wave 43 Air pipe 50 Moored area (on the ocean current circulation)
53 Steel pipe truss structure 54 Water or oil 55 Air injection port 56 Air discharge port 57 Seawater injection / drainage port 58 Air 59 Seawater 60 Moored area (sea area where there is no current in a certain direction)
61 sign 70 structure 100 floating body W wind vector K ocean current vector G combined vector of wind and ocean current
Claims (8)
それらを一体とするための構造体と、
係留海域内に係留するための制御部とＧＰＳによって構成される浮体であって、
採取設備または発電設備は、風を受けるブレード、または、海中にプロペラを備え、
構造体は、リング状構造体であるリングとその内部に、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をつなぐための係留索、または、プロペラを備え、
または、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をつなぐためのトラスを備え、
制御部は、採取設備または発電設備に、一か所または分散して搭載され、
統計的または気象海象予測上所定の時間、海域内の風ベクトル、海流ベクトル、または風ベクトルと海流ベクトル、の和に対抗して、発電設備によって得られる電力により移動しても所定の電力が得られる海域内に浮体を置き、
制御部は、気象海象予測と風向風速計または流向流速計とＧＰＳとからの情報により、
発電設備のブレードまたはプロペラが、風または海流を受けるか否かを制御し、
発電した電力で、発電設備のプロペラにより、または、構造体にプロペラを取り付け、そのプロペラにより浮体を推進させて、
浮体を所定の係留海域内に、最小のエネルギーで係留するように制御し、
海洋資源を採取することを特徴とする海洋資源採取システム。 A collection facility that collects submarine resources, and a power generation facility that uses wind, ocean current, tidal current, wave power, or temperature difference;
A structure for integrating them,
A floating body composed of a control unit and GPS for mooring in the mooring area,
The sampling facility or power generation facility is equipped with a blade that receives wind or a propeller in the sea,
The structure includes a ring that is a ring-shaped structure and a mooring line or propeller for connecting one or a plurality of sampling facilities and one or a plurality of power generation facilities therein.
Or a truss to connect one or more collection facilities and one or more power generation facilities,
The control unit is mounted on the sampling facility or power generation facility in one place or distributedly,
Counters the wind vector, ocean current vector, or the sum of the wind vector and ocean current vector for a given time in statistical or meteorological sea prediction, and obtains the prescribed power even when moving by the power obtained by the power generation equipment. Place a floating body in the sea area
The control unit is based on information from weather forecast and wind direction anemometer or flow direction anemometer and GPS,
Control whether the blades or propellers of the power plant are subjected to wind or ocean currents,
With the generated power, the propeller of the power generation facility or the propeller is attached to the structure, and the floating body is propelled by the propeller.
Control the floating body to moor within the prescribed mooring area with minimum energy,
Marine resource collection system characterized by collecting marine resources.
前記制御部が、気象海象予測による将来の風向風速または流向流速にしたがい、
ラダーストッパーの角度を調整して、浮体の移動方向を選択し、
浮体を所定の係留海域内に、最小のエネルギーで係留し、
ラダーストッパーの角度を調整して、浮体の風による推進を抑制、
または、海流による抗力を小さくして、
係留海域内で風力または海流から最大のエネルギーを採取するように、
制御することを特徴とする請求項１記載の海洋資源採取システム。 Attach a ladder stopper with a ladder and stopper function to the floating body,
According to the future wind direction wind speed or flow direction flow velocity by the weather sea state prediction, the control unit,
Adjust the rudder stopper angle, select the moving direction of the floating body,
Mooring the floating body within the prescribed mooring area with minimum energy,
Adjust the rudder stopper angle to suppress propulsion by floating winds.
Or reduce the drag caused by the ocean current,
To extract maximum energy from wind or ocean currents in moored waters,
The marine resource collection system according to claim 1, wherein the marine resource collection system is controlled.
第２の制御部は、風向風速計とＧＰＳからの情報により、
セール、または、セールとキールの作動を制御し、
セールが風から受ける揚力と、発生した揚力の横方向の力をキールで打ち消すことによって、浮体を風上に向かって推進、方向転換と、風下に向かって推進、方向転換を繰り返し、浮体を所定の範囲内に係留することを特徴とする請求項１記載の海洋資源採取システム。 A sail, a keel, and a second control unit are attached to the floating body,
The second control unit uses the anemometer and information from the GPS,
Control the operation of the sail, or sail and keel,
By canceling the lifting force that the sail receives from the wind and the lateral force of the generated lifting force with the keel, the floating body is propelled toward the windward, the direction is changed, and the floating body is repeatedly propelled toward the leeward, and the direction is changed. The marine resource collection system according to claim 1, wherein the marine resource collection system is moored within the range.
前記リングに、一つまたは複数の同心多角形状に配置し、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を係留索でリングにつなぎ、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を相互に係留索でつなぎ、
係留索同士及び係留索とリングの一部の孤または直線で略三角形を形成し、
係留索にテンションをかけることにより、
前記一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備をリングとの位置、
及び、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備相互の位置を保持することを特徴とする請求項１及至３の何れかに記載の海洋資源採取システム。 The one or more collection facilities and one or more power generation facilities,
Arranged in the ring in one or more concentric polygonal shapes;
Connect one or more collection facilities and one or more power generation facilities to the ring with a mooring line,
One or more extraction facilities and one or more power generation facilities connected to each other by mooring lines,
The mooring lines and the mooring lines and a part of the ring form an arc or a straight line,
By tensioning the mooring line,
The position of the one or more sampling equipment and the one or more power generation equipment to the ring,
The marine resource collection system according to any one of claims 1 to 3, wherein one or a plurality of collection facilities and a position of one or a plurality of power generation facilities are held.
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、
リングと第二のリングの間に、一つまたは複数の多角形状に配置し、
係留索で、リングまたは第二のリングに略三角形を形成するように接続し、
係留索にテンションをかけることにより、
一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備を、リングまたは第二のリングとの位置、及び、一つまたは複数の採取設備と、一つまたは複数の発電設備相互の位置を、保持することを特徴とする請求項１及至４の何れかに記載の海洋資源採取システム。 Placing a concentric second ring in the ring,
One or more collection facilities and one or more power generation facilities,
Placed in one or more polygonal shapes between the ring and the second ring,
At the mooring line, connect to the ring or the second ring to form a roughly triangle,
By tensioning the mooring line,
The position of one or more sampling equipment and one or more power generation equipment, the position of the ring or the second ring, and the position of one or more sampling equipment and one or more power generation equipment. The marine resource collection system according to any one of claims 1 to 4, wherein the marine resource collection system is held.
リングユニットは、エアの注入口と排出口、海水の注排水口及びエア圧縮機能を備え、
エアの注入、排出によって海水の注水と排水を行い、浮力を調整して、
リングが、海底資源採取設備または発電設備の海面下の係留索取り付けレベルに来るようにする潜水型浮体とすることを特徴とする請求項１及至５の何れかに記載の海洋資源採取システム。 The ring is formed by joining circular or polygonal ring units in a circular shape or a polygonal shape, and the ring unit has a steel pipe truss structure in which a transverse member and an oblique member of a steel pipe are joined to each other. Reduce the flow area, reduce the burden that the ring receives from the ocean current,
The ring unit has an air inlet and outlet, seawater inlet and outlet, and an air compression function.
Injecting and discharging seawater by injecting and discharging air, adjusting buoyancy,
The marine resource collection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the ring is a submersible floating body so that the ring comes to a mooring line attachment level below the surface of the seabed resource collection facility or power generation facility.
フレキシブルジョイントで接合して構成し、
リングユニットの管内の上部にエアダクト、エア取り入れ口、タービン、エア出し口及びエアダクトの接合部側の端部に仕切り弁を設け、
リングユニットの管内の下部に海水ダクト、海水取り入れ口、タービン、海水出し口及び海水ダクトの接合部側端部に仕切り弁を設け、
接合部が波によって上がり波山に来た時にエアを、接合部のエア・海水溜とエアダクト内に取り入れ、
接合部が下がって概ね水平になった時にエアを抜くと同時に圧縮空気によってタービンを回し、エアダクトの仕切り弁を閉じ、
接合部が水平よりもさらに下がり波底に来た時に海水を、接合部のエア・海水溜と海水ダクト内に取り入れ、
接合部が上がって概ね水平になった時に海水を抜くと同時に圧縮海水によってタービンを回し、海水ダクトの仕切り弁を閉じることによって、波力発電をすることを特徴とする請求項１記載の海洋資源採取システム。 A plurality of ring units each having an arc shape or a straight line shape with pipes,
Join and configure with flexible joints,
At the upper part of the ring unit pipe, an air duct, an air intake port, a turbine, an air outlet port, and a gate valve at the end of the air duct joint side are provided,
Provide a gate valve at the joint side end of the seawater duct, seawater intake, turbine, seawater outlet and seawater duct at the lower part of the pipe of the ring unit,
When the joint rises by waves and comes to Namiyama, air is taken into the air / seawater reservoir and air duct of the joint,
When the joint is lowered and becomes almost horizontal, the air is removed and at the same time the turbine is rotated by compressed air, and the air duct gate valve is closed.
Seawater is taken into the air, seawater reservoir and seawater duct of the joint when the joint is further down from the horizontal and comes to the wave bottom,
The marine resource according to claim 1, wherein wave power is generated by removing seawater when the joint is raised and becoming almost horizontal and simultaneously turning the turbine with compressed seawater and closing a gate valve of the seawater duct. Collection system.
リング内に集魚し、浮体が魚と一緒に係留海域を移動することによって、
係留海域を海洋牧場とすることを特徴とする請求項１及至６の何れかに記載の海洋資源採取システム。 Attach a floating reef or fishing light to the floating body,
By collecting fish in the ring and moving the floating body with the fish along the mooring area,
The marine resource collection system according to any one of claims 1 to 6, wherein the mooring area is an ocean ranch.
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