JP2017020420A - Attitude control system and attitude control method of floating type underwater power generator - Google Patents

Attitude control system and attitude control method of floating type underwater power generator Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an attitude control system and an attitude control method of a floating type underwater power generator capable of efficiently correcting an attitude in a case when the floating type underwater power generator is inclined in a rolling direction.SOLUTION: A turbine for underwater power generation includes two sheets of blades respectively variable in pitch angles. An attitude control system of the floating type underwater power generator includes a mooring rope connected to the floating type underwater power generator at two mooring points separating in an extending direction of a connection portion, at one end, a detecting portion for detecting an inclination angle at least in a rolling direction, of the floating type underwater power generator, pitch angle adjustment devices respectively disposed on the turbines for underwater power generation for adjusting pitch angles of two sheets of blades, and a control portion controlling the pitch angle adjustment devices according to the inclination angle detected by the detecting portion, and changing the pitch angle of two sheets of blades in at least one turbine for underwater power generation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、浮遊式水中発電装置の姿勢制御システムおよび姿勢制御方法に関する。   The present invention relates to a posture control system and a posture control method for a floating underwater power generation device.

浮遊式水中発電装置として、特許文献１，２に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された装置（プラットフォーム）は、発電のための機器をそれぞれ含んだ４つのポッドを有している。４つのポッドは、横断翼によって結合されている。潮流によって影響されるプラットフォームの動きは、横断翼に連結された２本の前方係留線および１本の垂直係留線によって制限される。前方係留線および垂直係留線は、アンカーによって海底に固定される。特許文献２に記載された装置は、２つのナセルを有しており、２つのナセルが水中翼構造体によって接続されている。この装置も、海底に対して垂直な係留ロープと、海底に対してある角度で配置された２本の係留ロープによって保持されている。   As floating-type underwater power generation devices, devices described in Patent Documents 1 and 2 are known. The device (platform) described in Patent Document 1 has four pods each including equipment for power generation. The four pods are connected by a transverse wing. Platform movement affected by tidal currents is limited by two forward mooring lines and one vertical mooring line connected to the transverse wing. The front mooring line and the vertical mooring line are fixed to the seabed by anchors. The apparatus described in Patent Document 2 has two nacelles, and the two nacelles are connected by a hydrofoil structure. This device is also held by a mooring rope perpendicular to the seabed and two mooring ropes arranged at an angle to the seabed.

これらの装置では、水中における姿勢制御が検討されている。特許文献１に記載された装置では、前方係留線が横断翼の中央に取り付けられることにより、装置の自由旋回を可能としており、装置の能動的（ピッチ、ロールおよびヨー）な制御の必要性を低減している。特許文献２に記載された装置では、ロータブレードのピッチが可変とされており、この機構によって、水中翼で生じる揚力を調整している。上記以外にも、水中航走体等の海中機器では、水中スラスタと舵による姿勢制御を実施する技術等が知られている。   In these devices, posture control in water is being studied. In the apparatus described in Patent Document 1, the front mooring line is attached to the center of the transverse wing, thereby enabling the apparatus to freely rotate, and the necessity of active (pitch, roll, and yaw) control of the apparatus is reduced. Reduced. In the device described in Patent Document 2, the pitch of the rotor blades is variable, and the lift generated by the hydrofoil is adjusted by this mechanism. In addition to the above, for undersea equipment such as an underwater vehicle, a technique for performing attitude control using an underwater thruster and a rudder is known.

特表２０１４−５３４３７５号公報Special table 2014-534375 gazette 特許第４９２０８２３号公報Japanese Patent No. 4920823

上記のように、浮遊式水中発電装置の姿勢制御について検討されている。しかしながら、浮遊式水中発電装置がロール方向に傾斜した場合に、その姿勢を修正することに関しては、十分に検討されていない。従来の手法を用いてロール方向の姿勢を制御しようとしても、効率的な姿勢制御を実現することは難しい。たとえば、垂直係留方式を採用すると、水流の向きに沿って発電装置が追従できないため、発電設備の稼働率が下がってしまう。また、スラスタを用いる場合も、発電装置の大型化に伴ってスラスタのサイズが大きくなる。よって、消費電力の観点から、スラスタの採用も現実的ではない。   As described above, the attitude control of the floating underwater power generation device has been studied. However, when the floating underwater power generation device is inclined in the roll direction, it has not been sufficiently studied to correct the posture. Even if an attempt is made to control the posture in the roll direction using a conventional method, it is difficult to realize efficient posture control. For example, when the vertical mooring method is adopted, the power generation equipment cannot follow the direction of the water flow, and the operating rate of the power generation equipment is lowered. Also when a thruster is used, the size of the thruster increases with the increase in size of the power generation device. Therefore, the use of a thruster is not realistic from the viewpoint of power consumption.

本発明は、浮遊式水中発電装置がロール方向に傾斜した場合に、その姿勢を効率的に修正することができる浮遊式水中発電装置の姿勢制御システムおよび姿勢制御方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a posture control system and a posture control method for a floating submersible power generation device that can efficiently correct the posture when the floating submersible power generation device is tilted in the roll direction. .

本発明の一態様は、水中発電用タービンがそれぞれ設けられた複数のポッドと、複数のポッドの間に延在して複数のポッドを連結する連結部と、を備える浮遊式水中発電装置の姿勢制御システムであって、水中発電用タービンは、それぞれ、ピッチ角度が可変な２枚のブレードを含み、浮遊式水中発電装置を係留するための係留ロープであって、係留ロープの一端は連結部の延在方向に離間する２つの係留点で浮遊式水中発電装置に接続されている、係留ロープと、浮遊式水中発電装置の少なくともロール方向の傾斜角度を検出する検出部と、それぞれの水中発電用タービンに設けられ、２枚のブレードのピッチ角度を調整可能なピッチ角度調整装置と、検出部によって検出された傾斜角度に応じてピッチ角度調整装置を制御し、少なくとも１つの水中発電用タービンにおける２枚のブレードのピッチ角度を変更する制御部と、を備える。   One aspect of the present invention is an attitude of a floating underwater power generation device including a plurality of pods each provided with a turbine for underwater power generation, and a connecting portion that extends between the plurality of pods and connects the plurality of pods. The underwater power generation turbine includes two blades each having a variable pitch angle, and is a mooring rope for mooring the floating underwater power generation device, and one end of the mooring rope is connected to the connecting portion. A mooring rope connected to the floating underwater power generation device at two mooring points separated in the extending direction, a detection unit for detecting an inclination angle of at least the roll direction of the floating underwater power generation device, and each for underwater power generation A pitch angle adjusting device provided in the turbine and capable of adjusting a pitch angle of two blades; and controlling the pitch angle adjusting device according to an inclination angle detected by the detecting unit; And a control unit, a changing the pitch angle of the two blades in One underwater power generation turbines.

この姿勢制御システムでは、係留ロープによって係留された浮遊式水中発電装置が水中を浮遊し、水中発電用タービンのブレードが回転することで、発電が行われる。制御部は、浮遊式水中発電装置のロール方向の傾斜角度に応じて、２枚のブレードのピッチ角度を変更する。２枚のブレードのピッチ角度が変更されると、２つの水中発電用タービンに作用するスラスト力に、差が生じる。スラスト力に差が生じることにより、離間する２つの係留点に接続された２本の係留ロープにおける張力に、差が生じる。２本の係留ロープの張力に差が生じることにより、２つのポッドと連結部とを含む浮遊式水中発電装置の全体に対して、ロール方向のモーメントが生じる。これにより、浮遊式水中発電装置のロール方向の姿勢が修正され得る。この姿勢制御システムは、発電を行うために元々設けられている水中発電用タービンを用いて姿勢を制御しているため、従来検討されていたスラスタ等の別途の手段を要さず、効率的である。   In this attitude control system, the floating underwater power generator moored by the mooring rope floats in the water, and the blades of the submerged power generation turbine rotate to generate power. The control unit changes the pitch angle of the two blades according to the tilt angle in the roll direction of the floating underwater power generation device. When the pitch angle of the two blades is changed, a difference occurs in the thrust force acting on the two underwater power generation turbines. Due to the difference in the thrust force, a difference occurs in the tension in the two mooring ropes connected to the two mooring points that are spaced apart. Due to the difference in tension between the two mooring ropes, a moment in the roll direction is generated with respect to the entire floating underwater power generation apparatus including the two pods and the connecting portion. Thereby, the attitude | position of the roll direction of a floating type underwater power generator can be corrected. Since this attitude control system controls the attitude by using an underwater power generation turbine originally provided to generate power, it does not require a separate means such as a thruster, which has been conventionally studied, and is efficient. is there.

いくつかの態様において、制御部は、傾斜角度が所定の閾値以上である場合に、複数のポッドのうち深度が相対的に低い方のポッドに対応する２枚のブレードのピッチ角度を、２枚のブレードが流体力を受けにくい方向に変更する。ブレードが流体力を受けにくい方向とは、言い換えれば、ブレードに作用する流体力が減少する方向である。このような制御は、単純であるため、容易な制御が可能である。制御部によってこのような制御を行うことにより、ロール方向の姿勢を効率的かつ容易に修正することができる。   In some embodiments, when the tilt angle is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit sets two pitch angles of two blades corresponding to a pod having a relatively low depth among a plurality of pods. Change the direction of the blade so that it is difficult to receive fluid force. In other words, the direction in which the blade is less susceptible to fluid force is the direction in which the fluid force acting on the blade decreases. Since such control is simple, easy control is possible. By performing such control by the control unit, the posture in the roll direction can be corrected efficiently and easily.

いくつかの態様において、制御部は、傾斜角度が所定の閾値以上である場合に、複数のポッドのうち深度が相対的に高い方のポッドに対応する２枚のブレードのピッチ角度を、２枚のブレードが流体力を受けやすい方向に変更する。ブレードが流体力を受けやすい方向とは、言い換えれば、ブレードに作用する流体力が増大する方向である。このような制御は、単純であるため、容易な制御が可能である。制御部によってこのような制御を行うことにより、ロール方向の姿勢を効率的かつ容易に修正することができる。   In some embodiments, when the tilt angle is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit sets two pitch angles of two blades corresponding to a pod having a relatively higher depth among a plurality of pods. The blade is changed to a direction that is susceptible to fluid force. The direction in which the blade is easily subjected to the fluid force is, in other words, the direction in which the fluid force acting on the blade increases. Since such control is simple, easy control is possible. By performing such control by the control unit, the posture in the roll direction can be corrected efficiently and easily.

本発明の他の態様は、水中発電用タービンがそれぞれ設けられた複数のポッドと、複数のポッドの間に延在して複数のポッドを連結する連結部と、を備える浮遊式水中発電装置の姿勢制御方法であって、水中発電用タービンは、それぞれ、ピッチ角度が可変な２枚のブレードを含み、浮遊式水中発電装置を係留するための係留ロープの一端は、連結部の延在方向に離間する２つの係留点で浮遊式水中発電装置に接続されており、浮遊式水中発電装置の少なくともロール方向の傾斜角度を検出する検出ステップと、傾斜角度に応じて、少なくとも１つの水中発電用タービンにおける２枚のブレードのピッチ角度を変更するピッチ角度変更ステップと、を含む。   According to another aspect of the present invention, there is provided a floating underwater power generation apparatus including a plurality of pods each provided with a turbine for underwater power generation, and a connecting portion that extends between the plurality of pods and connects the plurality of pods. The underwater power generation turbine includes two blades each having a variable pitch angle, and one end of the mooring rope for mooring the floating submersible power generation device extends in the extending direction of the connecting portion. A detection step for detecting at least a tilt angle in the roll direction of the floating submersible power generation device connected to the floating submersible power generation device at two mooring points that are separated from each other, and at least one turbine for underwater power generation according to the tilt angle And a pitch angle changing step of changing the pitch angle of the two blades.

この姿勢制御方法によれば、上述した理由から、浮遊式水中発電装置のロール方向の姿勢を効率的に修正することができる。   According to this attitude control method, the attitude in the roll direction of the floating submersible power generator can be efficiently corrected for the reasons described above.

本発明のいくつかの態様によれば、浮遊式水中発電装置のロール方向の姿勢を効率的に修正することができる。   According to some embodiments of the present invention, the posture of the floating underwater power generation device in the roll direction can be efficiently corrected.

本発明の一実施形態に係る姿勢制御システムが適用された浮遊式水中発電装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the floating type underwater power generator to which the attitude control system concerning one embodiment of the present invention was applied. 図１の浮遊式水中発電装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the floating underwater power generation device of FIG. 1. ポッドに設けられた機器類の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the equipment provided in the pod. 水流に対するブレードのピッチ角度と、その回転のしやすさを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pitch angle of the braid | blade with respect to a water flow, and the ease of the rotation. （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、制御部によって実施される姿勢制御の処理手順を示すフロー図である。(A) And (b) is a flowchart which respectively shows the process sequence of the attitude | position control implemented by the control part. （ａ）および（ｂ）は、ロール方向の姿勢変化メカニズムを説明するための図である。(A) And (b) is a figure for demonstrating the attitude | position change mechanism of a roll direction. ロール方向に傾斜した状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state inclined in the roll direction. ロール方向に傾斜した姿勢が修正された状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state in which the attitude | position inclined in the roll direction was corrected. ブレードのピッチ角度ごとに、ブレードの周速比に対するスラスト力の相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the thrust force with respect to the peripheral speed ratio of a blade for every pitch angle of a blade.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

以下の説明において、「上流」または「下流」との語は、水の流れを基準として用いられる。また、「前」との語は、水の流れの上流側を意味し、「後」との語は、水の流れの下流側を意味する。たとえば、ダウンウィンド型のタービンが用いられる場合には、ポッドの後部側にブレード（翼）が配置される。さらに、「ロール」や「ローリング」との語は、ポッドの中心軸線に平行な軸線、すなわち前後方向の軸線を中心とする回転を意味する。   In the following description, the terms “upstream” or “downstream” are used with reference to the flow of water. Further, the term “front” means the upstream side of the water flow, and the term “rear” means the downstream side of the water flow. For example, when a downwind type turbine is used, blades (wings) are arranged on the rear side of the pod. Furthermore, the terms “roll” and “rolling” mean rotation about an axis parallel to the central axis of the pod, that is, an axis in the front-rear direction.

図１および図２を参照して、本実施形態の姿勢制御システムＳが適用された浮遊式水中発電装置１について説明する。図１に示されるように、浮遊式水中発電装置１は、たとえば海水中に設置されて浮遊し、海流を利用して発電を行う。浮遊式水中発電装置１は、左右に離間して配置された一対のポッドである第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂと、第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂを連結するクロスビーム（連結部）３とを備える。第１ポッド２Ａの後部には、水中発電用タービン４Ａが設けられている。第２ポッド２Ｂの後部には、水中発電用タービン４Ｂが設けられている。以下の説明では、浮遊式水中発電装置１を水中発電装置１という。また、水中発電用タービン４Ａ，４Ｂを、それぞれ、第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂという。   With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the floating submersible power generator 1 to which the attitude control system S of the present embodiment is applied will be described. As shown in FIG. 1, the floating underwater power generation apparatus 1 is installed in, for example, seawater and floats, and generates power using a sea current. The floating underwater power generation apparatus 1 includes a first beam 2A and a second pod 2B, which are a pair of pods spaced apart from each other on the left and right sides, and a cross beam (connection unit) that connects the first pod 2A and the second pod 2B. 3. An underwater power generation turbine 4A is provided at the rear of the first pod 2A. An underwater power generation turbine 4B is provided at the rear of the second pod 2B. In the following description, the floating underwater power generation device 1 is referred to as an underwater power generation device 1. The underwater power generation turbines 4A and 4B are referred to as a first turbine 4A and a second turbine 4B, respectively.

第１ポッド２Ａは、第１タービン４Ａを回転可能に支持しつつ、第１タービン４Ａに適正な浮力を付与する。第２ポッド２Ｂは、第２タービン４Ｂを回転可能に支持しつつ、第２タービン４Ｂに適正な浮力を付与する。第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂは、円筒状をなしており、たとえば、同じ大きさおよび構造を有している。   The first pod 2A imparts appropriate buoyancy to the first turbine 4A while rotatably supporting the first turbine 4A. The second pod 2B imparts appropriate buoyancy to the second turbine 4B while rotatably supporting the second turbine 4B. The first pod 2A and the second pod 2B have a cylindrical shape, and have, for example, the same size and structure.

第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂの間には、これらを連結する構造体であるクロスビーム３が延在している（すなわち横断するように延びている）。クロスビーム３は、前後方向に所定の長さを有し、所定の厚みを有する。クロスビーム３は、浮遊する水中発電装置１の姿勢を安定させるべく、たとえば翼形状をなしている。クロスビーム３の左右の両端は、たとえば、第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂの胴部の略中央にそれぞれ固定されている。なお、クロスビーム３が固定される位置は、上記の位置に限られない。クロスビーム３は、ポッドの上部または下部に固定されてもよいし、ポッドの前部または後部に固定されてもよい。クロスビーム３は、その延在方向（すなわち横断方向）において等しい断面形状を有してもよく、延在方向において変化する断面形状を有してもよい。クロスビーム３の中央に、ポッドと同様の円筒状の物体が設けられてもよい。   Between the first pod 2A and the second pod 2B, a cross beam 3 which is a structure for connecting them extends (that is, extends so as to cross). The cross beam 3 has a predetermined length in the front-rear direction and a predetermined thickness. The cross beam 3 has, for example, a wing shape in order to stabilize the posture of the floating underwater power generation device 1. The left and right ends of the cross beam 3 are fixed to, for example, substantially the center of the body of the first pod 2A and the second pod 2B. The position where the cross beam 3 is fixed is not limited to the above position. The cross beam 3 may be fixed to the upper part or the lower part of the pod, or may be fixed to the front part or the rear part of the pod. The cross beam 3 may have an equal cross-sectional shape in the extending direction (that is, a transverse direction), or may have a cross-sectional shape that changes in the extending direction. A cylindrical object similar to a pod may be provided in the center of the cross beam 3.

水中発電装置１は、海底に固定されたシンカー１４に対して、第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１Ｂを介して接続されている。第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１Ｂは、これらの分岐点１３（図２参照）がシンカー１４に設けられた、いわゆるＶ字状の係留索である。第１係留ロープ１１Ａの下端（他端）および第２係留ロープ１１Ｂの下端（他端）は、たとえば、シンカー１４に対して３６０度回転可能であるように接続されている。シンカー１４に対する第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１Ｂの接続部は、たとえばシャックル等を用いた締結構造であってもよい。なお、分岐点１３がシンカー１４と水中発電装置１との間の途中部分に設けられることで、第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１ＢがＹ字状をなしてもよい。なお、係留ロープの他端を海底に固定する固定部として、シンカー１４に代えて、アンカーが用いられてもよい。   The underwater power generator 1 is connected to a sinker 14 fixed to the seabed via a first mooring rope 11A and a second mooring rope 11B. The first mooring rope 11 </ b> A and the second mooring rope 11 </ b> B are so-called V-shaped mooring lines in which these branch points 13 (see FIG. 2) are provided in the sinker 14. The lower end (the other end) of the first mooring rope 11A and the lower end (the other end) of the second mooring rope 11B are connected so as to be able to rotate 360 degrees with respect to the sinker 14, for example. The connection part of the 1st mooring rope 11A and the 2nd mooring rope 11B with respect to the sinker 14 may be the fastening structure which used the shackle etc., for example. Note that the first mooring rope 11 </ b> A and the second mooring rope 11 </ b> B may be formed in a Y shape by providing the branch point 13 at an intermediate portion between the sinker 14 and the underwater power generation device 1. An anchor may be used instead of the sinker 14 as a fixing portion that fixes the other end of the mooring rope to the seabed.

水中発電装置１は、第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１Ｂによって、異なる２点で係留されている。より詳細には、第１係留ロープ１１Ａの上端（一端）は、クロスビーム３に対し、上流側から見て左側に接続されている。第２係留ロープ１１Ｂの上端（一端）は、クロスビーム３に対し、上流側から見て右側に接続されている。クロスビーム３に対する第１係留ロープ１１Ａの係留点１２Ａと、クロスビーム３に対する第２係留ロープ１１Ｂの係留点１２Ｂとは、クロスビーム３の延在方向（図２の左右方向）に所定の長さ離間している。   The underwater power generator 1 is moored at two different points by the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B. More specifically, the upper end (one end) of the first mooring rope 11A is connected to the cross beam 3 on the left side when viewed from the upstream side. The upper end (one end) of the second mooring rope 11B is connected to the right side of the cross beam 3 when viewed from the upstream side. The mooring point 12A of the first mooring rope 11A with respect to the cross beam 3 and the mooring point 12B of the second mooring rope 11B with respect to the cross beam 3 have a predetermined length in the extending direction of the cross beam 3 (left and right direction in FIG. 2). It is separated.

図１に示されるように、第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１Ｂに沿うようにして、第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂにおいて発電された電力を送電するための送電ケーブル１０が設けられている。より詳細には、第１タービン４Ａで発電された電力を送電する第１ケーブル１０Ａが、第１係留ロープ１１Ａに沿って設けられており、第２タービン４Ｂで発電された電力を送電する第２ケーブル１０Ｂが、第２係留ロープ１１Ｂに沿って設けられている。第１ケーブル１０Ａの一端は、第１ポッド２Ａ内の発電機１７（図３参照）に接続されている。第２ケーブル１０Ｂの一端は、第２ポッド２Ｂ内の発電機に接続されている。送電ケーブル１０の他端は、たとえばシンカー１４内に設けられた中継器（または変圧器等）に接続されている。中継器には、海底に敷設されて地上まで延びる送電ケーブルが接続されており、これらの送電ケーブルを介して、第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂにおいて発電された電力が地上に送電されるようになっている。   As shown in FIG. 1, a power transmission cable 10 for transmitting electric power generated in the first turbine 4A and the second turbine 4B is provided along the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B. ing. More specifically, the first cable 10A for transmitting the power generated by the first turbine 4A is provided along the first mooring rope 11A, and the second cable for transmitting the power generated by the second turbine 4B. A cable 10B is provided along the second mooring rope 11B. One end of the first cable 10A is connected to the generator 17 (see FIG. 3) in the first pod 2A. One end of the second cable 10B is connected to the generator in the second pod 2B. The other end of the power transmission cable 10 is connected to a repeater (or a transformer or the like) provided in the sinker 14, for example. A power transmission cable laid on the seabed and extending to the ground is connected to the repeater, and the power generated in the first turbine 4A and the second turbine 4B is transmitted to the ground via these power transmission cables. It has become.

なお、各ケーブルが設けられる形態は上記形態に限られない。たとえば、送電ケーブル１０、第１ケーブル１０Ａおよび第２ケーブル１０Ｂが、始動時のための給電ケーブルと一体になっていてもよい。第１タービン４Ａに接続された第１ケーブル１０Ａが給電ケーブルであり、第２タービン４Ｂに接続された第２ケーブル１０Ｂが送電ケーブルであってもよい。中継器は、シンカー１４外の海底に設定されてもよい。   In addition, the form in which each cable is provided is not restricted to the said form. For example, the power transmission cable 10, the first cable 10A, and the second cable 10B may be integrated with a power supply cable for starting. The first cable 10A connected to the first turbine 4A may be a power supply cable, and the second cable 10B connected to the second turbine 4B may be a power transmission cable. The repeater may be set on the seabed outside the sinker 14.

水中発電装置１に適用される第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂは、いわゆるダウンウィンド型のタービンである。第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂは、海流の向きに対向した姿勢で浮遊する。この浮遊状態において、第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂの回転軸線（図３に示される回転軸１６の軸線）は、略水平に維持される。なお、第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂは、アップウィンド型のタービンであってもよい。   The first turbine 4A and the second turbine 4B applied to the underwater power generation device 1 are so-called downwind turbines. The first pod 2A and the second pod 2B float in a posture facing the direction of the ocean current. In this floating state, the rotation axes of the first turbine 4A and the second turbine 4B (the axis of the rotation shaft 16 shown in FIG. 3) are maintained substantially horizontal. The first turbine 4A and the second turbine 4B may be upwind turbines.

第１タービン４Ａは、第１ハブ５Ａと、第１ハブ５Ａに設けられた２枚の第１ブレード６Ａとを含んでいる。第２タービン４Ｂは、第２ハブ５Ｂと、第２ハブ５Ｂに設けられた２枚の第２ブレード６Ｂとを含んでいる。第１ハブ５Ａは、第１ポッド２Ａの後端部に配置されている。第２ハブ５Ｂは、第２ポッド２Ｂの後端部に配置されている。ダウンウィンド型のタービンを採用した水中発電装置１においては、海流の向きを基準として、第１ポッド２Ａの下流側に第１ブレード６Ａが配置され、第２ポッド２Ｂの下流側に第２ブレード６Ｂが配置される（図１参照）。   The first turbine 4A includes a first hub 5A and two first blades 6A provided on the first hub 5A. The second turbine 4B includes a second hub 5B and two second blades 6B provided on the second hub 5B. The first hub 5A is disposed at the rear end of the first pod 2A. The second hub 5B is disposed at the rear end of the second pod 2B. In the underwater power generation apparatus 1 that employs a downwind turbine, the first blade 6A is disposed on the downstream side of the first pod 2A and the second blade 6B is disposed on the downstream side of the second pod 2B based on the direction of the ocean current. Is arranged (see FIG. 1).

第１タービン４Ａと第２タービン４Ｂとにおいて、ブレードのピッチは逆向きとされている。すなわち、第２ブレード６Ｂのピッチは、第１ブレード６Ａのピッチとは逆向きである。これにより、第１タービン４Ａと第２タービン４Ｂとは、海流を受けて互いに逆向きに回転する。図２に示されるように、第１タービン４Ａは、上流側から見て時計回りの回転方向ＲＡに回転し、第２タービン４Ｂは、上流側から見て反時計回りの回転方向ＲＢに回転する。これにより、第１タービン４Ａおよび第２タービン４Ｂで発生する回転トルクが相殺され、水中発電装置１の姿勢が安定する。なお、１つのタービンに対して、３枚以上のブレードが設けられてもよい。なお、上記とは逆に、第１タービン４Ａが、上流側から見て反時計回りに回転し、第２タービン４Ｂが、上流側から見て時計回りに回転してもよい。 In the first turbine 4A and the second turbine 4B, the pitches of the blades are reversed. That is, the pitch of the second blade 6B is opposite to the pitch of the first blade 6A. As a result, the first turbine 4A and the second turbine 4B rotate in opposite directions in response to the ocean current. As shown in FIG. 2, the first turbine 4A rotates in the clockwise rotation direction RA as viewed from the upstream side, and the second turbine 4B rotates in the counterclockwise rotation direction R B as viewed from the upstream side. Rotate. Thereby, the rotational torque which generate | occur | produces in the 1st turbine 4A and the 2nd turbine 4B is canceled, and the attitude | position of the underwater power generation device 1 is stabilized. Note that three or more blades may be provided for one turbine. In contrast to the above, the first turbine 4A may rotate counterclockwise when viewed from the upstream side, and the second turbine 4B may rotate clockwise when viewed from the upstream side.

続いて、図１〜図３を参照して、水中発電装置１の姿勢（特に、ロール方向の姿勢）を制御する姿勢制御システムＳについて説明する。姿勢制御システムＳは、上記した第１係留ロープ１１Ａおよび第２係留ロープ１１Ｂと、水中発電装置１の少なくともロール方向の傾斜角度を検出するジャイロセンサ（検出部）２３と、第１ブレード６Ａおよび第２ブレード６Ｂのピッチ角度を調整可能なピッチ角度調整装置２０と、を備えている。以下、第１ポッド２Ａが備える構成を主に説明するが、第２ポッド２Ｂも、同様の構成を備える。   Then, with reference to FIGS. 1-3, the attitude | position control system S which controls the attitude | position (especially attitude | position of a roll direction) of the underwater electric power generating apparatus 1 is demonstrated. The attitude control system S includes the first mooring rope 11A and the second mooring rope 11B, a gyro sensor (detection unit) 23 that detects an inclination angle of at least the roll direction of the underwater power generator 1, the first blade 6A, And a pitch angle adjusting device 20 capable of adjusting the pitch angle of the two blades 6B. Hereinafter, although the structure with which the 1st pod 2A is provided is mainly demonstrated, the 2nd pod 2B is also provided with the same structure.

図３に示されるように、第１ポッド２Ａの後端部の第１ハブ５Ａには、第１ブレード６Ａが取り付けられており、第１ブレード６Ａは、第１ハブ５Ａと一体的に回転可能になっている。第１ブレード６Ａの回転は、回転軸１６を介して発電機１７に伝達される。回転軸１６は、たとえば第１ポッド２Ａの中心軸線に沿って設けられている。   As shown in FIG. 3, a first blade 6A is attached to the first hub 5A at the rear end of the first pod 2A, and the first blade 6A can rotate integrally with the first hub 5A. It has become. The rotation of the first blade 6 </ b> A is transmitted to the generator 17 through the rotation shaft 16. The rotation shaft 16 is provided, for example, along the central axis of the first pod 2A.

水中発電装置１において、第１ブレード６Ａのピッチ角度は可変になっている。上記したピッチ角度調整装置２０は、油圧式駆動装置２１と、ブレード軸２２とを備える。より詳細には、各第１ブレード６Ａの基端部には、ブレード軸２２が設けられている。このブレード軸２２に、油圧式駆動装置２１が連結されている。油圧式駆動装置２１は、たとえば第１ハブ５Ａ内に搭載される。油圧式駆動装置２１は、たとえば、歯車機構を含んでいる。油圧式駆動装置２１としては、公知の機構を用いることができる。油圧式駆動装置２１は、制御部２５によって制御されて、第１ブレード６Ａのピッチ角度を任意の角度に調整可能である。２枚の第１ブレード６Ａのピッチ角度は、ブレード軸２２の軸線を基準として、逆向きである。油圧式駆動装置２１によって一方の第１ブレード６Ａがブレード軸２２を中心に回転させられると同時に、他方の第１ブレード６Ａが、ブレード軸２２を中心に、逆向きに同じ角度だけ回転させられる。これと同様にして、第２ブレード６Ｂのピッチ角も、可変になっている。すなわち、第２タービン４Ｂにも、ピッチ角度調整装置２０が設けられている。   In the underwater power generation device 1, the pitch angle of the first blade 6A is variable. The pitch angle adjusting device 20 includes a hydraulic drive device 21 and a blade shaft 22. More specifically, a blade shaft 22 is provided at the base end portion of each first blade 6A. A hydraulic drive device 21 is connected to the blade shaft 22. The hydraulic drive device 21 is mounted, for example, in the first hub 5A. The hydraulic drive device 21 includes, for example, a gear mechanism. A known mechanism can be used as the hydraulic drive device 21. The hydraulic drive device 21 is controlled by the control unit 25 and can adjust the pitch angle of the first blade 6A to an arbitrary angle. The pitch angle of the two first blades 6 </ b> A is opposite with respect to the axis of the blade shaft 22. At the same time as the first blade 6A is rotated about the blade shaft 22 by the hydraulic drive device 21, the other first blade 6A is rotated about the blade shaft 22 in the opposite direction by the same angle. Similarly, the pitch angle of the second blade 6B is also variable. That is, the pitch angle adjusting device 20 is also provided in the second turbine 4B.

第１ポッド２Ａには、第１タービン４Ａの回転数を計測するレゾルバが搭載されている。また、油圧式駆動装置２１には、駆動量を計測するセンサが搭載されている。センサによって計測された駆動量に基づいて、油圧式駆動装置２１は、第１ブレード６Ａのピッチ角度を算出する。回転数を検出するための検出機構として、レゾルバに限られず、エンコーダ等のセンサが用いられてもよい。   A resolver that measures the rotational speed of the first turbine 4A is mounted on the first pod 2A. The hydraulic drive device 21 is equipped with a sensor for measuring the drive amount. Based on the drive amount measured by the sensor, the hydraulic drive device 21 calculates the pitch angle of the first blade 6A. The detection mechanism for detecting the rotational speed is not limited to the resolver, and a sensor such as an encoder may be used.

さらに、第１ポッド２Ａ内には、水中発電装置１の姿勢の傾斜を検出するジャイロセンサ２３が設けられている。ジャイロセンサ２３は、水中発電装置１のロール方向、ピッチ方向、およびヨー方向の傾斜角度を検出する。ジャイロセンサ２３は、検出した各傾斜角度を、制御部２５に逐次出力する。なお、第１ポッド２Ａ内に、水中発電装置１の深度を計測する深度センサ（圧力センサ）が設けられてもよい。   Further, a gyro sensor 23 that detects the inclination of the attitude of the underwater power generation device 1 is provided in the first pod 2A. The gyro sensor 23 detects the tilt angles of the underwater power generation device 1 in the roll direction, the pitch direction, and the yaw direction. The gyro sensor 23 sequentially outputs the detected inclination angles to the control unit 25. A depth sensor (pressure sensor) that measures the depth of the underwater power generation device 1 may be provided in the first pod 2A.

姿勢制御システムＳは、第１ポッド２Ａの外部との間で海水を注排水して水中発電装置１全体の重量を変化させる浮力調整装置３０を備えている。浮力調整装置３０は、第１ポッド２Ａ内に設けられたタンク３１と、タンク３１と第１ポッド２Ａの外部とを接続する注排水管３３と、注排水管３３に設けられたポンプ３２とを含む。タンク３１は、所定の容量を有する貯水タンクである。ポンプ３２は、タンク３１に水を注排水する。   The attitude control system S includes a buoyancy adjustment device 30 that changes the weight of the entire underwater power generation device 1 by pouring seawater into and out of the first pod 2A. The buoyancy adjusting device 30 includes a tank 31 provided in the first pod 2A, a pouring / draining pipe 33 connecting the tank 31 and the outside of the first pod 2A, and a pump 32 provided in the pouring / draining pipe 33. Including. The tank 31 is a water storage tank having a predetermined capacity. The pump 32 pours and drains water into the tank 31.

水中発電装置１には、各センサからの情報を得て各アクチュエータ等を制御し、水中発電装置１全体を制御する制御部２５が設けられている。この制御部２５は、姿勢制御システムＳの一部を構成している。制御部２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された水中発電装置１のロール方向の傾斜角度に応じて、ピッチ角度調整装置２０を制御する。また、制御部２５は、浮力調整装置３０のポンプ３２および弁類等を制御して、タンク３１と外部との注排水を行わせ、水中発電装置１全体の浮力を調整する。制御部２５は、たとえば、第１ポッド２Ａ内に設けられている。制御部２５は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。制御部２５は、たとえば第１ポッド２Ａ内に設けられる。   The underwater power generation device 1 is provided with a control unit 25 that obtains information from each sensor and controls each actuator and the like to control the entire underwater power generation device 1. The control unit 25 constitutes a part of the attitude control system S. The control unit 25 controls the pitch angle adjusting device 20 according to the tilt angle in the roll direction of the underwater power generation device 1 detected by the gyro sensor 23. In addition, the control unit 25 controls the pump 32, valves, and the like of the buoyancy adjusting device 30 to cause the tank 31 and the outside to be poured and drained to adjust the buoyancy of the entire underwater power generation device 1. The control unit 25 is provided in the first pod 2A, for example. The control unit 25 is a computer including hardware such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), and RAM (Random Access Memory), and software such as a program stored in the ROM. . The control unit 25 is provided in the first pod 2A, for example.

制御部２５には、水中発電装置１の姿勢制御に用いられる、ロール方向の傾斜角度に関する２つの閾値が予め記憶されている。制御部２５は、ピッチ方向の閾値を記憶していてもよい。制御部２５は、ロール方向の閾値として、第１閾値および第２閾値を記憶している。第２閾値は、第１閾値よりも大きい。第１閾値および第２閾値は、たとえば、水中発電装置１が有している、重心および浮心に基づく復原力の許容モーメントに基づいて決められ得る。   The control unit 25 stores in advance two threshold values relating to the tilt angle in the roll direction, which are used for attitude control of the underwater power generation device 1. The control unit 25 may store a threshold value in the pitch direction. The control unit 25 stores a first threshold value and a second threshold value as threshold values in the roll direction. The second threshold is larger than the first threshold. The first threshold value and the second threshold value can be determined based on, for example, the allowable moment of the restoring force based on the center of gravity and buoyancy that the underwater power generation device 1 has.

続いて、姿勢制御システムＳによる、水中発電装置１の姿勢制御方法について説明する。まず、水中発電装置１は、海水中に浮遊しており、海水の流れを受けて、通常運転状態にある。図５（ａ）に示されるように、制御部２５は、ジャイロセンサ２３によって検出された水中発電装置１のロール方向の傾斜角度を取得する（ステップＳ０１；検出ステップ）。そして、制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ０２）。   Then, the attitude | position control method of the underwater power generation device 1 by the attitude | position control system S is demonstrated. First, the underwater power generation device 1 is suspended in seawater and is in a normal operation state in response to the flow of seawater. As shown in FIG. 5A, the control unit 25 acquires the tilt angle in the roll direction of the underwater power generation device 1 detected by the gyro sensor 23 (step S01; detection step). And the control part 25 judges whether the inclination | tilt angle of the underwater power generation apparatus 1 is less than a 1st threshold value (step S02).

水中発電装置１の運転中においては、流れの変化や何らかの外力（浮遊物や水棲生物の衝突等）によって、水中発電装置１のロール方向またはピッチ方向の姿勢が変化することがある。ここで、浮力調整装置３０による姿勢制御を実施してもよい。浮力調整装置３０による姿勢制御は、公知の方法に従って行うことができる。制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値以上であると判断すると（ステップＳ０２：ＮＯ）、ピッチ角度調整装置２０を制御して、第１ブレード６Ａおよび第２ブレード６Ｂのいずれか一方のピッチ角度を変更する（ステップＳ０３；ピッチ角度変更ステップ）。なお、制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値未満であると判断すると（ステップＳ０２：ＹＥＳ）、ステップＳ０１の処理に戻る。   During operation of the underwater power generation device 1, the posture of the underwater power generation device 1 in the roll direction or the pitch direction may change due to a change in flow or some external force (such as a collision of floating substances or aquatic organisms). Here, attitude control by the buoyancy adjusting device 30 may be performed. The attitude control by the buoyancy adjusting device 30 can be performed according to a known method. When the control unit 25 determines that the inclination angle of the underwater power generation device 1 is equal to or greater than the first threshold (step S02: NO), the control unit 25 controls the pitch angle adjustment device 20 to determine which of the first blade 6A and the second blade 6B. One of the pitch angles is changed (step S03; pitch angle changing step). In addition, if the control part 25 judges that the inclination-angle of the underwater electric power generating apparatus 1 is less than a 1st threshold value (step S02: YES), it will return to the process of step S01.

水中発電装置１の姿勢変化メカニズムは、上記したような外力に起因するもの以外にも考えられる。たとえば、図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂのそれぞれには、流体力であるスラスト力Ｆ（図１も参照）が作用している。スラスト力Ｆは、後方に向けて作用する。たとえば、第１ポッド２Ａに作用するスラスト力ＦＡよりも、第２ポッド２Ｂに作用するスラスト力ＦＢの方が大きくなった場合、図６に示されるように、第２係留ロープ１１Ｂに作用する張力ＴＢは、第１係留ロープ１１Ａの張力ＴＡよりも大きくなる。図６（ｂ）からも理解されるように、その場合、張力ＴＢの鉛直成分は、張力ＴＡの鉛直成分よりも大きくなる。 The posture change mechanism of the underwater power generation device 1 can be considered other than those caused by the external force as described above. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, a thrust force F (also see FIG. 1) acting as a fluid force acts on each of the first pod 2A and the second pod 2B. The thrust force F acts backward. For example, when the thrust force F B acting on the second pod 2B becomes larger than the thrust force F A acting on the first pod 2A, as shown in FIG. 6, it acts on the second mooring rope 11B. tension T B of is larger than the tension T a of the first tether 11A. As can be understood from FIG. 6 (b), in which case the vertical component of the tension T B is greater than the vertical component of the tension T A.

したがって、その結果として、図７に示されるように、浮遊式水中発電装置１に対してロール方向のモーメントがはたらき、浮遊式水中発電装置１全体が、第２ポッド２Ｂが沈み込む方向（図７の方向Ｄ１参照）に傾斜する。このような、スラスト力Ｆに起因するメカニズムにより、水中発電装置１がロール方向に傾斜する場合もある。   Therefore, as a result, as shown in FIG. 7, a moment in the roll direction acts on the floating underwater power generation device 1, and the entire floating underwater power generation device 1 is in the direction in which the second pod 2B sinks (FIG. 7). In the direction D1). Due to the mechanism resulting from the thrust force F, the underwater power generation device 1 may be inclined in the roll direction.

そこで、制御部２５は、ピッチ角度調整装置２０を制御して、第１ポッド２Ａおよび第２ポッド２Ｂのうち深度が相対的に低い方のポッド（図７に示される例では第２ポッド２Ｂ）に対応する第２ブレード６Ｂのピッチ角度を、第２ブレード６Ｂがスラスト力Ｆを受けにくい方向にたとえば数度だけ、変更する。図４に、ピッチ角度と、スラスト力Ｆを受けやすい方向およびスラスト力Ｆを受けにくい方向との関係を示す。流れＦＬに対して第１ブレード６Ａの向きがなす角度が大きいほど、第１ブレード６Ａは回転方向ＲＡに回転しやすく、スラスト力Ｆを受けやすい。流れＦＬに対して第１ブレード６Ａの向きがなす角度が小さいほど、第１ブレード６Ａは回転方向ＲＡに回転しにくく、スラスト力Ｆを受けにくい。 Therefore, the control unit 25 controls the pitch angle adjusting device 20 so that the pod having the relatively lower depth of the first pod 2A and the second pod 2B (the second pod 2B in the example shown in FIG. 7). The pitch angle of the second blade 6B corresponding to is changed in a direction in which the second blade 6B is unlikely to receive the thrust force F, for example, by several degrees. FIG. 4 shows the relationship between the pitch angle and the direction in which the thrust force F is easily received and the direction in which the thrust force F is not easily received. The greater the angle formed by the first blade 6A with respect to the flow FL, the easier it is for the first blade 6A to rotate in the rotational direction RA and to receive the thrust force F. The smaller the angle formed by the direction of the first blade 6A with respect to the flow FL, the harder the first blade 6A rotates in the rotational direction RA and the less the thrust force F is received.

図９に、ブレードのピッチ角度ごとに、周速比に対するスラスト力の相関を示す。周速比とは、流速に対するブレードの周速の比、すなわち、ブレードの周速を流速で除した値である。図９において、翼ピッチＡ＞翼ピッチＢ＞翼ピッチＣである。図９に示されるように、流れＦＬに対するピッチ角度が大きいほど、スラスト力Ｆは大きくなる。流れＦＬに対するピッチ角度が小さいほど、スラスト力Ｆは小さくなる。よって、翼ピッチＡとした場合のスラスト力＞翼ピッチＢとした場合のスラスト力＞翼ピッチＣとした場合のスラスト力、なる関係が成り立つ。また、周速比には、スラスト力Ｆが最大となる最適値がある。この最適値は、ブレードのピッチ角度ごとに変わる。   FIG. 9 shows the correlation of the thrust force with the peripheral speed ratio for each blade pitch angle. The peripheral speed ratio is a ratio of the peripheral speed of the blade to the flow speed, that is, a value obtained by dividing the peripheral speed of the blade by the flow speed. In FIG. 9, blade pitch A> blade pitch B> blade pitch C. As shown in FIG. 9, the thrust force F increases as the pitch angle with respect to the flow FL increases. The smaller the pitch angle with respect to the flow FL, the smaller the thrust force F. Therefore, the following relationship holds: thrust force when blade pitch A is set> thrust force when blade pitch B is set> thrust force when blade pitch C is set. Further, the peripheral speed ratio has an optimum value at which the thrust force F is maximum. This optimum value varies with the pitch angle of the blade.

このように、ブレード６Ａ，６Ｂがスラスト力Ｆ（流体力）を受けにくい方向とは、言い換えれば、ブレード６Ａ，６Ｂに作用するスラスト力が減少する方向である。ブレード６Ａ，６Ｂが流体力を受けやすい方向とは、言い換えれば、ブレード６Ａ，６Ｂに作用するスラスト力が増大する方向である。   Thus, the direction in which the blades 6A and 6B are less likely to receive the thrust force F (fluid force) is, in other words, the direction in which the thrust force acting on the blades 6A and 6B decreases. The direction in which the blades 6A and 6B are easily subjected to the fluid force is, in other words, the direction in which the thrust force acting on the blades 6A and 6B increases.

第２ブレード６Ｂがスラスト力ＦＢを受けにくい方向に第２ブレード６Ｂのピッチ角度を変更するということは、第２ブレード６Ｂの向きを流れＦＬの方向に近づける（図４の方向Ｃ２）ことを意味する。すなわち、第２ブレード６Ｂがスラスト力ＦＢを受けにくい方向とは、第２ブレード６Ｂに流れＦＬが当たる面積が小さくなる方向であり、第２ブレード６Ｂを流れＦＬ方向に投影した場合の投影面積が小さくなる方向である。なお、これとは逆に、第２ブレード６Ｂがスラスト力ＦＢを受けやすい方向に第２ブレード６Ｂのピッチ角度を変更するということは、第２ブレード６Ｂの向きを流れＦＬの方向から遠ざける（図４の方向Ｃ１）ことを意味する。すなわち、第２ブレード６Ｂがスラスト力ＦＢを受けやすい方向とは、第２ブレード６Ｂに流れＦＬが当たる面積が大きくなる方向であり、第２ブレード６Ｂを流れＦＬ方向に投影した場合の投影面積が大きくなる方向である。 That the second blade 6B to change the pitch angle of the second blade 6B in a direction less susceptible to thrust force F B is close to the direction of the FL flow direction of the second blade 6B that (direction C2 in FIG. 4) means. That is, the second blade 6B is a direction less susceptible to thrust force F B, is the direction in which the area where the flow FL hits the second blade 6B is reduced, the projected area when projected in the FL direction flows through the second blade 6B This is the direction in which becomes smaller. Incidentally, on the contrary, the fact that the second blade 6B to change the pitch angle of the second blade 6B in a direction subject to a thrust force F B is away from the direction of the FL flow direction of the second blade 6B ( Means direction C1) in FIG. That is, the second blade 6B is a direction subject to a thrust force F B, is the direction in which the area where the flow FL hits the second blade 6B increases, the projected area when projected in the FL direction flows through the second blade 6B This is the direction in which increases.

図５（ａ）に戻り、ステップＳ０３では、制御部２５は、ピッチ角度調整装置２０を制御して、流れＦＬの方向に近づくように、第２ブレード６Ｂの向きを変更させる。そうすると、図８に示されるように、第２タービン４Ｂのスラスト力ＦＢが減少し、これに伴って張力ＴＢが減少する。これと同時に、発電機１７が第２タービン４Ｂの回転を止めないよう、第２タービン４Ｂに対する負荷を下げる。そして、水中発電装置１のロール方向の傾斜が止まり、姿勢を戻す方向に水中発電装置１が動き始めるのに伴って、第２ブレード６Ｂのピッチ角度を元の角度に戻す。 Returning to FIG. 5A, in step S03, the control unit 25 controls the pitch angle adjusting device 20 to change the direction of the second blade 6B so as to approach the direction of the flow FL. Then, as shown in FIG. 8, the thrust force F B of the second turbine 4B is decreased, it decreases the tension T B accordingly. At the same time, the load on the second turbine 4B is reduced so that the generator 17 does not stop the rotation of the second turbine 4B. Then, as the underwater power generation device 1 stops moving and the underwater power generation device 1 starts moving in the direction of returning the posture, the pitch angle of the second blade 6B is returned to the original angle.

制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値未満であるか否かを再び判断する（ステップＳ０４）。制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値未満であると判断すると（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、ステップＳ０１の処理に戻り、浮力調整装置３０のみによる姿勢の修正を実施する。一方、制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値以上であると判断すると（ステップＳ０４：ＮＯ）、再びステップＳ０３のピッチ角度の変更処理を実施する。制御部２５は、ピッチ角度調整装置２０を制御して、第２ブレード６Ｂのピッチ角度を変更する。   The control unit 25 determines again whether or not the inclination angle of the underwater power generation device 1 is less than the first threshold (step S04). When the control unit 25 determines that the tilt angle of the underwater power generation device 1 is less than the first threshold (step S04: YES), the control unit 25 returns to the process of step S01 and corrects the posture only by the buoyancy adjustment device 30. On the other hand, when the control unit 25 determines that the tilt angle of the underwater power generation device 1 is equal to or greater than the first threshold (step S04: NO), the control unit 25 performs the pitch angle changing process in step S03 again. The control unit 25 controls the pitch angle adjusting device 20 to change the pitch angle of the second blade 6B.

以上説明した姿勢制御システムＳおよび姿勢制御システムＳによる姿勢制御方法によれば、制御部２５は、浮遊式水中発電装置１のロール方向の傾斜角度に応じて、２枚のブレード６Ａまたは６Ｂのピッチ角度を変更する。２枚のブレード６Ａまたは６Ｂのピッチ角度が変更されると、２つの水中発電用タービン４Ａまたは４Ｂに作用するスラスト力ＦＡまたはＦＢに差が生じる。スラスト力に差が生じることにより、離間する２つの係留点１２Ａ，１２Ｂに接続された２本の係留ロープ１１Ａ，１１Ｂにおける張力ＴＡ，ＴＢに差が生じる。２本の係留ロープ１１Ａ，１１Ｂの張力ＴＡ，ＴＢに差が生じることにより、２つのポッド２Ａ，２Ｂとクロスビーム３とを含む浮遊式水中発電装置１の全体に対して、ロール方向のモーメントが生じる。これにより、浮遊式水中発電装置１のロール方向の姿勢が修正され得る。この姿勢制御システムＳは、発電を行うために元々設けられている水中発電用タービン４Ａ，４Ｂを用いて姿勢を制御しているため、従来検討されていたスラスタ等の別途の手段を要さず、効率的である。さらには、浮力調整装置３０を用いて、水の注排水によって姿勢制御を行う場合に比して、応答性に優れている。優れた応答性により、急激な姿勢変化にも追従して、速やかに姿勢を修正することができる。また、姿勢制御システムＳを用いることで、浮力調整装置３０によるロール方向の姿勢制御を不要とできる場合もある。 According to the attitude control system S and the attitude control method using the attitude control system S described above, the control unit 25 determines the pitch of the two blades 6A or 6B according to the inclination angle in the roll direction of the floating underwater power generation device 1. Change the angle. When the pitch angle of the two blades 6A or 6B is changed, a difference occurs in the thrust force F A or F B acting on the two underwater power generation turbines 4A or 4B. By a difference in thrust force is generated, the two anchoring points 12A away, two tether 11A connected to 12B, the tension T A at 11B, a difference in T B occurs. Two mooring ropes 11A, 11B of the tension T A, by a difference occurs in the T B, for the entire floating water turbine generator 1 includes two pods 2A, a 2B and cross beams 3, in the roll direction A moment is generated. Thereby, the attitude | position of the roll direction of the floating type underwater electric power generating apparatus 1 can be corrected. Since this attitude control system S controls the attitude using the underwater power generation turbines 4A and 4B originally provided to generate electric power, it does not require a separate means such as a thruster which has been conventionally studied. Is efficient. Furthermore, compared with the case where attitude control is performed by pouring and draining water using the buoyancy adjusting device 30, the responsiveness is excellent. Due to the excellent responsiveness, the posture can be quickly corrected following a rapid posture change. Further, by using the attitude control system S, it may be possible to eliminate the attitude control in the roll direction by the buoyancy adjusting device 30.

また、第２ブレード６Ｂのピッチ角度を、流体力を受けにくい方向に変更するといった制御は単純であるため、制御部２５による容易な制御が可能である。制御部２５によってこのような制御を行うことにより、ロール方向の姿勢を効率的かつ容易に修正することができる。   Further, since the control of changing the pitch angle of the second blade 6B in a direction in which it is difficult to receive the fluid force is simple, the control by the control unit 25 is easy. By performing such control by the control unit 25, the posture in the roll direction can be corrected efficiently and easily.

また、図５（ｂ）に示されるように、第１閾値による判断に加えて、さらに大きい第２閾値による判断を付加してもよい（ステップＳ１２，Ｓ１３）。この場合、制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値以上であると判断すると（ステップＳ０２：ＮＯ）、浮力調整装置３０における貯水量を変更する（ステップＳ１１）。その後、制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第１閾値以上であると判断すると（ステップＳ０４：ＮＯ）、水中発電装置１の傾斜角度が第２閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第２閾値未満であると判断すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１１の処理に戻り、浮力調整装置３０における貯水量を変更する。制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第２閾値以上であると判断すると（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ０３のピッチ角度の変更制御を実施する。そして、制御部２５は、水中発電装置１の傾斜角度が第２閾値未満であるか否かを判断し（ステップＳ１３）、その傾斜角度が第２閾値以上であると判断すると、再び、ステップＳ０３のピッチ角度の変更制御を実施し、その傾斜角度が第２閾値未満であると判断すると、ステップＳ０１の処理に戻る。なお、ステップＳ１３の判断では、第２閾値に代えて、第１閾値を用いてもよい。このように、姿勢制御システムＳによる姿勢制御と浮力調整装置３０による姿勢制御とを併用してもよい。ロール方向の姿勢を修正するのに必要な浮力調整装置３０のサイズを小さくすることができる。また、ステップＳ１１においてピッチ角度の変更制御を実施し、その場合に傾斜角度が第２閾値以上になる場合には、ステップＳ１３でピッチ角度をさらに数度変更する制御を行ってもよい。   Further, as shown in FIG. 5B, in addition to the determination based on the first threshold, a determination based on a larger second threshold may be added (steps S12 and S13). In this case, when the control unit 25 determines that the inclination angle of the underwater power generation device 1 is equal to or greater than the first threshold (step S02: NO), the control unit 25 changes the water storage amount in the buoyancy adjustment device 30 (step S11). Thereafter, when the control unit 25 determines that the inclination angle of the underwater power generation device 1 is equal to or greater than the first threshold value (step S04: NO), the control unit 25 determines whether the inclination angle of the underwater power generation device 1 is less than the second threshold value. (Step S12). When the control unit 25 determines that the tilt angle of the underwater power generation device 1 is less than the second threshold (step S12: YES), the control unit 25 returns to the process of step S11 and changes the amount of water stored in the buoyancy adjustment device 30. When the control unit 25 determines that the tilt angle of the underwater power generation device 1 is equal to or greater than the second threshold (step S12: NO), the control unit 25 performs the pitch angle change control in step S03. Then, the control unit 25 determines whether or not the tilt angle of the underwater power generation device 1 is less than the second threshold value (step S13), and determines that the tilt angle is equal to or greater than the second threshold value, again, step S03. When the pitch angle change control is performed and it is determined that the inclination angle is less than the second threshold value, the process returns to step S01. In the determination in step S13, the first threshold value may be used instead of the second threshold value. Thus, the attitude control by the attitude control system S and the attitude control by the buoyancy adjusting device 30 may be used in combination. The size of the buoyancy adjustment device 30 necessary for correcting the posture in the roll direction can be reduced. In addition, when the pitch angle change control is performed in step S11, and the inclination angle is equal to or larger than the second threshold value in that case, the pitch angle may be further changed several times in step S13.

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、制御部２５は、傾斜角度が所定の閾値以上である場合に、複数のポッド２Ａ，２Ｂのうち深度が相対的に高い方のポッドに対応する２枚のブレードのピッチ角度を、２枚のブレードが流体力を受けやすい方向に変更してもよい。このような制御は、単純であるため、容易な制御が可能である。制御部２５によってこのような制御を行うことにより、ロール方向の姿勢を効率的かつ容易に修正することができる。   Although the embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, when the tilt angle is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit 25 sets the pitch angle of two blades corresponding to the pod having the relatively higher depth among the plurality of pods 2A and 2B to two The blade may be changed in a direction in which it is easy to receive a fluid force. Since such control is simple, easy control is possible. By performing such control by the control unit 25, the posture in the roll direction can be corrected efficiently and easily.

さらには、上記実施形態のように深度が相対的に低い方のポッドにおけるブレードのピッチ角度を変更する方法と、深度が相対的に高い方のポッドにおけるブレードのピッチ角度を変更する方法とを併用してもよい。   Further, the method of changing the pitch angle of the blade in the pod having a relatively low depth as in the above embodiment and the method of changing the pitch angle of the blade in the pod having a relatively high depth are used in combination. May be.

また、姿勢制御システムＳは、２つの係留点１２Ａ，１２Ｂの間隔を調整可能な係留点移動機構を備えてもよい。係留点１２Ａ，１２Ｂの間隔を調整することにより、ブレード６Ａ，６Ｂのピッチ角度の変更に対する、上記のスラスト力ＦＡ，ＦＢの差および張力ＴＡ，ＴＢの差が生じる際の応答性を変更することができる。したがって、姿勢制御の応答性を変更することができる。 The attitude control system S may include a mooring point moving mechanism that can adjust the interval between the two mooring points 12A and 12B. Responsiveness when the difference between the thrust forces F A and F B and the difference between the tensions T A and T B is generated with respect to the change in the pitch angle of the blades 6A and 6B by adjusting the distance between the mooring points 12A and 12B. Can be changed. Therefore, the responsiveness of attitude control can be changed.

係留点の調整は、制御部による自動調整でもよいし、手動による設定でもよい。係留点は、クロスビーム３ではなくて、ポッド２Ａおよび２Ｂに設けられてもよい。制御部がポッド内には設けらず、海上に設けられてもよい。水中発電装置１は、海水中に設置される場合に限られず、淡水中に設置されてもよい。   The mooring point may be adjusted automatically by the control unit or manually. The mooring points may be provided not in the cross beam 3 but in the pods 2A and 2B. The control unit may not be provided in the pod but may be provided on the sea. The underwater power generation device 1 is not limited to being installed in seawater, and may be installed in fresh water.

１ 水中発電装置
２Ａ、２Ｂ ポッド
３ クロスビーム（連結部）
４Ａ、４Ｂ 水中発電用タービン
６Ａ、６Ｂ ブレード
１１Ａ、１１Ｂ 係留ロープ
１２Ａ、１２Ｂ 係留点
２０ ピッチ角度調整装置
２３ ジャイロセンサ（検出部）
２５ 制御部
Ｓ 姿勢制御システム 1 Underwater power generator 2A, 2B Pod 3 Cross beam (connection part)
4A, 4B Turbine for underwater power generation 6A, 6B Blades 11A, 11B Mooring ropes 12A, 12B Mooring point 20 Pitch angle adjustment device 23 Gyro sensor (detection unit)
25 Control part S Posture control system

Claims (4)

水中発電用タービンがそれぞれ設けられた複数のポッドと、前記複数のポッドの間に延在して前記複数のポッドを連結する連結部と、を備える浮遊式水中発電装置の姿勢制御システムであって、
前記水中発電用タービンは、それぞれ、ピッチ角度が可変な２枚のブレードを含み、
前記浮遊式水中発電装置を係留するための係留ロープであって、前記係留ロープの一端は前記連結部の延在方向に離間する２つの係留点で前記浮遊式水中発電装置に接続されている、係留ロープと、
前記浮遊式水中発電装置の少なくともロール方向の傾斜角度を検出する検出部と、
それぞれの前記水中発電用タービンに設けられ、前記２枚のブレードのピッチ角度を調整可能なピッチ角度調整装置と、
前記検出部によって検出された前記傾斜角度に応じて前記ピッチ角度調整装置を制御し、少なくとも１つの前記水中発電用タービンにおける前記２枚のブレードのピッチ角度を変更する制御部と、を備える浮遊式水中発電装置の姿勢制御システム。 An attitude control system for a floating submersible power generator, comprising: a plurality of pods each provided with a turbine for underwater power generation; and a connecting portion extending between the plurality of pods and connecting the plurality of pods. ,
The underwater power generation turbines each include two blades with variable pitch angles,
A mooring rope for mooring the floating submersible power generator, wherein one end of the mooring rope is connected to the floating submersible power generator at two mooring points that are spaced apart in the extending direction of the connecting portion. Mooring ropes,
A detection unit that detects at least an inclination angle in the roll direction of the floating underwater power generation device;
A pitch angle adjusting device provided in each of the turbines for underwater power generation and capable of adjusting a pitch angle of the two blades;
A control unit that controls the pitch angle adjusting device according to the inclination angle detected by the detection unit and changes the pitch angle of the two blades in at least one of the submersible power generation turbines. Attitude control system for underwater power generators. 前記制御部は、前記傾斜角度が所定の閾値以上である場合に、前記複数のポッドのうち深度が相対的に低い方の前記ポッドに対応する前記２枚のブレードのピッチ角度を、前記２枚のブレードが流体力を受けにくい方向に変更する、請求項１に記載の浮遊式水中発電装置の姿勢制御システム。   When the tilt angle is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit determines the pitch angle of the two blades corresponding to the pod having a relatively low depth among the plurality of pods. The attitude control system for a floating submersible power generator according to claim 1, wherein the blade is changed in a direction in which it is difficult to receive fluid force. 前記制御部は、前記傾斜角度が所定の閾値以上である場合に、前記複数のポッドのうち深度が相対的に高い方の前記ポッドに対応する前記２枚のブレードのピッチ角度を、前記２枚のブレードが流体力を受けやすい方向に変更する、請求項１に記載の浮遊式水中発電装置の姿勢制御システム。   When the tilt angle is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit determines the pitch angle of the two blades corresponding to the pod having a relatively higher depth among the plurality of pods. The attitude control system of the floating submersible power generator according to claim 1, wherein the blade is changed in a direction in which the blade is easily subjected to fluid force. 水中発電用タービンがそれぞれ設けられた複数のポッドと、前記複数のポッドの間に延在して前記複数のポッドを連結する連結部と、を備える浮遊式水中発電装置の姿勢制御方法であって、
前記水中発電用タービンは、それぞれ、ピッチ角度が可変な２枚のブレードを含み、
前記浮遊式水中発電装置を係留するための係留ロープの一端は、前記連結部の延在方向に離間する２つの係留点で前記浮遊式水中発電装置に接続されており、
前記浮遊式水中発電装置の少なくともロール方向の傾斜角度を検出する検出ステップと、
前記傾斜角度に応じて、少なくとも１つの前記水中発電用タービンにおける前記２枚のブレードのピッチ角度を変更するピッチ角度変更ステップと、を含む、浮遊式水中発電装置の姿勢制御方法。 An attitude control method for a floating submersible power generator, comprising: a plurality of pods each provided with a turbine for underwater power generation; and a connecting portion extending between the plurality of pods and connecting the plurality of pods. ,
The underwater power generation turbines each include two blades with variable pitch angles,
One end of a mooring rope for mooring the floating submersible power generator is connected to the floating submersible power generator at two mooring points that are separated in the extending direction of the connecting portion,
A detection step of detecting at least an inclination angle in the roll direction of the floating underwater power generation device;
And a pitch angle changing step of changing a pitch angle of the two blades in at least one of the turbines for underwater power generation according to the inclination angle.
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