JP2017180466A - 多メガワット海流エネルギー抽出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一定速度で発電機が駆動出来るように、プラットフォームを能動的ではなく受動的に深さ制御をおこなう、海流および深海潮流から電力を生成する水中装置を提供する。【解決手段】潜水可能なプラットフォームが、２つ以上のパワーポッドを含み、各パワーポッドは、固定ピッチブレードを備えたロータを有し、ドライブトレインが圧力容器内に収容される。これらの圧力容器は浮力を提供する横断構造によって連結される。横断構造は、翼降下器、水中翼、トラスまたはフェアリング整形管であり得る。プラットフォームは、前方係留線および垂直係留線により、海底上のアンカーへ接続される。前方係留線および垂直係留線は、水柱中の装置深さを制限する。プラットフォームは、能動的ではなく受動的な深さ制御を用いて動作する。翼降下器は、ロータの抗力負荷と共に、プラットフォームが所定の動作流速を探すことを確実にする。【選択図】図４

Description

本出願は、米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１９条に基づき２０１１年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／６２８，５１８号および米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１２０条に基づき２０１２年４月２３日に出願された米国特許出願第１３／４５４，０５９号に基づく優先権を主張するものであり、その全部は参照によって本明細書中に組み込まれる。

本発明は、発電ロータアセンブリを水中流を利用して駆動する水力発電システムとその方法および装置に関する。

従来技術の説明

川や海などの水流を利用して発電を行う水中発電機の一般的使用が、当該分野において公知である。従来技術の海洋装置には、固定タービンおよび繋留タービンの２種類がある。固定タービンの場合、海底に設置された固定塔が用いられる。塔上には、ロータブレードが塔の上流または下流の流れに対向するように、発電タービンを所定の深さで取り付ける。このような設計の場合、少なくとも次のような欠点がある。すなわち、水中における建設および設置コストが比較的高いこと、塔を水中深くに取り付けなければならないため、技術的に困難であること、また、タービンが海底近くに配置されるため流速が制限または低下し、その結果、得られる出力が低下することである。また、海底システムに切り離せない問題として保守・維持管理およびアクセスの困難性もある。

繋留タービンは、アンカー手段または係留手段を介して海底へアンカー留めされるが、アンカーに応じてある程度可動である。場合によっては、タービンを最適な深さに維持するために、翼（水中翼）によって揚力を提供したり、バラストタンクによって浮力を提供したりすることもある。また、浮力チェンバ−を用いて全体の浮力を調節し、これにより、潮流中で作動する際の高さを調節する。装置の深さを制御するために、さらにはエレベータとして機能する可動面を備える装置もある。エレベータ面を調節することにより、装置の潜水または上昇を必要に応じて補助する。

局所的な海流の測定値と既知の地球規模での海流パターン双方から、海流発電装置を設置する候補地としていくつかの海洋サイトが挙げられているが、数千ギガワットの発電可能性がいまだ未開発である。世界の大多数の国の発電は燃料を輸入することに大きく依存しており、実行可能な再生可能エネルギー源を欠く。現状の人口成長（毎週１５０万人ずつの増加）、気候変動の危うい傾向、天然ガスおよび石油への需要の高まり、および新規油田の発見と開発の困難性の増加を鑑みると、エネルギー資源および消費を炭素系の化石燃料から移行させるには、持続可能でコスト効率の良い、新しい技術の開発および展開が急がれる。

ほとんどの海流発電技術は、水中システムの利用に移行してきている。海洋からのエネルギー抽出は、風力タービンと同様に機能する水中タービンを用いて行われ、空力による揚力や抗力にかわって、水力からエネルギー変換を行うことで得られる。これらのタービンは、ロータブレードと、回転力を電気へ変換する発電機と、発電された電流を海岸の配電網へ送る手段とを有する。

今日、水平軸タービンおよび垂直軸タービンが、海流からの発電用途に主に検討されている。海流電力システムは開発が早期段階にあるため、わずかな小規模のプロトタイプおよびデモ用の装置が試用または紹介されているだけであり、ほとんどの装置は発電能力定格２ＭＷ以下で作動している。

海流からのエネルギー生成システムに関しては、多数の特許が発行されている。これらの特許のうちいくつかでは、安定度、深度およびロータの能動的な制御を用いた装置についての記載があるが、これらは一般的にコストが高く、信頼性が低くなってしまう。

従来の設計においては、制御面、可変バラスト、可変ピッチ、巻上げシステムまたは構造体の昇降のための機械的手段などの能動的な複合システムが記述されている。環流（安定した海流）、渦および渦に起因する厳しい環境および構造負荷にさらされる係留システムの場合、不具合が起こると装置へのアクセスが不可能になる場合が多く、最悪の場合には、構造体が全く失われるか、当該領域を利用している船舶の航行に危険を及ぼす。これらの固有な危険性に加え、これらの制御は単純性に欠ける。すなわち、不具合に繋がる多数の変数と機会があるのと同時に、このような制御方法に関連するコストも嵩む。信頼性の低下、発電のための動作稼働率の低下、およびメンテナンスに対する高い要求のため、従来技術の設計はコスト効率が悪い。

顧客ニーズを満たすためには、流体動力装置は、エネルギーを低コストで提供し、高信頼性と適用可能な送電網への高い動作利用可能性を有する必要があり、また、寿命も２０年を超えることが要求され、動作およびメンテナンスにおける高い安全性も要求される。沖合発電構造の場合、メンテナンスコストについて、海岸発電所の場合と大きく異なる考え方が要求される。例えば、水中システムの部品にアクセスするためには、一般的に専門性の高いクルー、潜水士、自律型水中機（ＡＵＶ）または遠隔操作機（ＲＯＶ）、出動および撤収時の船舶コスト、および関連する燃料コストが必要となる。エネルギーコストベースで他の発電技術と肩を並べるには、定期的メンテナンスは五年に一度となる。作業クルーの危険を最小限に抑えるために、修理作業は海面上において行う必要がある。そのため、水中システムは簡単かつ高信頼性を持つものでなくてはならず、かつ、低エネルギーコスト目標を達成するには、実績のある部品を利用する必要がある。

従って、単純で、かつ高信頼性があり、維持および修理が容易で、低エネルギーコスト（ＣＯＥ）であり、かつ寿命が２０年を超えるシステムを提供するためには、系統立ったアプローチをとることが望まれている。

発電システムへ接続される単純な繋留型の水中流駆動型ロータアセンブリが必要とされている。。発電システムは、コスト効率を良くするように、海流変化に受動的に調整を行い、構造負荷を制限する。その際、能動的な制御面は不要であり、安定性、安全性、および発電性能への影響も最小限である。

据え付けおよびメンテナンスコストを低減するためには、水中構造および可動部分の利用を最小限に抑える必要がある。水中装置を安全かつ経済的に係留し、動作位置に据え付けるための方法と、装置をメンテナンスまたは部品交換のために水面まで安全に移動させるための方法とが提供されるべきである。ピッチシステムの不具合および他のメンテナンス問題の可能性を低減するために、可変ブレードピッチは無くす必要がある。ロータブレード回転の停止を含む装置の完全な緊急停止を可能にする必要があり、また、計画外の浮上を回避するためのフェールセーフ深さ制御を装置に持たせる必要がある。

本発明は、水中発電を提供することにより、従来技術の欠点および欠陥を解消する。この水中発電は、潜水可能な装置またはプラットフォーム、２組以上の二重反転ロータアセンブリを含む。各ロータアセンブリは、ロータブレードを好適には固定ピッチで有する。海流駆動型ロータアセンブリにより油圧ポンプが駆動されると、油圧ポンプは、定容量形および可変容量形油圧モータを駆動し、これにより、好適には一定速度で発電機が駆動される。これらの発電機は全て、耐流体パワーポッド(ｐｏｗｅｒ ｐｏｄ)中に収容される。これらのパワーポッドは、共に横断構造によって接続される。横断構造は、水中翼、トラスまたはフェアリング整形管（ｆａｉｒｅｄ ｔｕｂｅ）の形状で構築された翼降下器であり得る。潜水可能な装置は、前方テザー（ｔｅｔｈｅｒ）により海底上の１つ以上のアンカーへ接続される。この装置はまた、垂直下方テザーによって潜水可能な装置を所定の深さへ制限し、計画外の浮上を回避し、かつ浮力に反作用することにより、海底上のさらなるアンカーへ接続される。垂直潮流剪断の速度は、深さの増加と共に低下する。翼降下器は、負方向揚力を生成して浮力を相殺し、潜水可能な装置が特定の深さに対応する垂直剪断に沿った所定の動作潮流速度まで移動または潜水することを保証する。支配的なロータ抗力負荷と共に、トラスまたはフェアリング整形管によっても同じ効果を達成することができる。流速が動作速度を超えると、抗力負荷が大きくなり、装置は、対応する流速において平衡（力の均衡）に到達するまで、垂直剪断に沿ってより深く潜水する。

本発明の一実施形態において、潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームは、展開時において横断構造をアンカーへ接続するための接続点を含む横断構造と、横断構造へ接続された少なくとも２つのパワーポッドであって、各パワーポッドは、乾燥した浮遊圧力容器と、固定ピッチロータブレードを２つ含む湿潤ロータアセンブリとを含み、および各パワーポッドは、固定ピッチロータブレードが水流によって駆動されるのに伴い、電気を生成するパワーポッドを備える。横断構造と、横断構造へ接続された少なくとも２つのパワーポッドは、所定の水流速度において動作するように構成され、横断構造の構成および少なくとも２つのパワーポッドは、実際の水流速度が所定の水流速度を超えたとき、横断構造が展開時においてより深くまで潜水し、実際の水流速度が所定の水流速度を下回ったとき、より浅い深さまで上昇する。この横断構造は、トラス、フェアリング整形（ｆａｉｒｉｎｇ）を用いた大直径管、または負方向の迎え角を有する固定翼を備えてもよい。少なくとも２つのパワーポッドは、下流構成において横断構造の両端に配置される。あるいは、２つのさらなるパワーポッドを横断構造へ接続してもよく、ここで、２つのさらなるパワーポッドが少なくとも２つのパワーポッド間に配置され、上流構成において配置される。少なくとも２つのパワーポッドは、上流構成の横断構造の両端に配置され、横断構造へ接続された２つのさらなるパワーポッドをさらに備えることもできる。２つのさらなるパワーポッドは、少なくとも２つのパワーポッドの間に配置され、下流構成に配置される。あるいは、任意の数のさらなるパワーポッドを横断構造へ接続することができ、少なくとも２つのパワーポッドおよびさらなるパワーポッドの数を横断構造に沿って一端から横断構造の対向端部へと均等間隔で配置し、全パワーポッドを下流構成において構成する。プラットフォームは、所定の長さのアンカー線をさらに備えてもよい。このアンカー線は、展開時において接続点およびアンカーへ接続される。アンカー線は、展開時において横断構造を所定の深さで所定の水速度に維持する。各パワーポッドは、独立した油圧直結ドライブトレインを備えてもよい。このドライブトレインは、ロータアセンブリから油圧ポンプへと延びる駆動シャフトと、少なくとも１つのロータ駆動油圧ポンプおよび１つの油圧ブレーキとを含む。油圧ポンプは、少なくとも１つの定速油圧モータへ動作可能に接続され、この油圧モータは、少なくとも１つの発電機へ動作可能に接続される。

本発明のもう一つの実施形態において、水域の水流中の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの深さを制御する方法は、プラットフォームのための所定の動作水流速度を決定するステップと、プラットフォームを水域の海底へアンカー固定するステップであって、プラットフォームのアンカー固定により、プラットフォームが潜水しつつ深さを変更することが可能になるステップと、実際の水流速度が所定の動作水流速度を超えたときプラットフォームの水域中の深さを増加させるステップと、実際の水流速度が所定の動作水流速度を下回ったとき、プラットフォームの水域中の深さを低減させるステップを含む。プラットフォームのための所定の動作水流速度は、プラットフォームの動作パラメータを超えることなく、発電を最大化させる。この方法は、アンカー固定を調節して、プラットフォームを水域面まで上昇させるステップをさらに含んでもよい。

本発明のもう一つの実施形態において、潜水可能な発電所装置は、横断翼構造と、、それぞれ、固定ピッチロータブレードを有し、耐流体圧力容器中に収容された発電システムへ接続され、発電システムは、独立した油圧直結ドライブトレインを含み、独立した油圧直結ドライブトレインは、ロータアセンブリから油圧ポンプへ延びる駆動シャフトと、少なくとも１つのロータ駆動油圧ポンプおよび１つの油圧ブレーキとを含み、油圧ポンプは、少なくとも１つの定速油圧モータへ動作可能に接続され、油圧モータは、少なくとも１つの発電機へ動作可能に接続される水流駆動ロータアセンブリを含む、横断翼構造へ取り外し可能に固定された少なくとも２つの浮遊パワーポッドと、第１の端部および第２の端部を有し、第１の端部は、プラットフォーム上の中央取り付け点へ取り付けられ、第２の端部は、海底上のアンカーへ接続される、前方係留線と、第１の端部および第２の端部を有し、第１の端部は、プラットフォーム下に配置された海底上のアンカーへ取り付けられ、第２の端部は、プラットフォームの下側上の取り付け点へ取り付けられ、長さが、プラットフォームが海面の下側の規定の深さよりも上方に上昇することを回避する垂直係留線とを含み、プラットフォームは、定常状態の平衡位置に到達して、受動的な深さ調節を用いてプラットフォーム上への力を最小化させる。翼構造は、翼降下器、水中翼、トラスまたはフェアリング整形を用いた大直径管から選択される。各ロータアセンブリのロータブレードは、時計方向または反時計方向において動作するように構成され、ロータアセンブリは、パワーポッドの上流または下流で動作するように構成される。プラットフォームは、１対、２対または３対のパワーポッドを有し、各ロータ対は、相互に二重反転方向に動作する。パワーポッドはそれぞれ、外部流体軸受をさらに含む。この外部流体軸受上においてロータが取り付けられて回転し、これにより、ロータからドライブトレインの駆動シャフトへの非トルク負荷が分離されることで、トルクのみがドライブトレインへ伝送される。油圧ブレーキは、主要油圧ループからの分岐をさらに含み、これにより、加圧された蓄圧器が供給されて、油圧ブレーキをドライブトレインの駆動シャフトへ付加するための放出が行われる。発電システムそれぞれの油圧ブレーキは、同時停止のために構成され、これによりプラットフォーム安定性が保証される。

本発明の一態様によれば、発電システムは、防水浮遊圧力容器内に収容される。発電システムは、１つ以上の油圧ポンプと、少なくとも１つの油圧または機械的ブレーキとに動作可能に連結された駆動シャフトを含む。次に、油圧ポンプは、油圧線によって可変または定容量形油圧モータへと接続される。これらの油圧モータは、少なくとも１つの発電機へ直接接続されて、これらの発電機を駆動する。本発明の一態様によれば、主要シャフトは、流体（海水潤滑された）軸受内において回転する。この軸受によって非トルク負荷が分離されて、少なくとも１つの油圧ポンプが駆動される。これら少なくとも１つの油圧ポンプは、少なくとも１つの一定速度の油圧モータおよび発電器を接続させ、油圧制動も可能にする。

本発明の一態様によれば、流体軸受により、非トルク負荷が密閉領域に進入する事態が回避され、これにより漏洩経路が最小限となり、駆動線の可撓連結により、油圧ポンプ上に偏心負荷が作用する事態が回避される。

本発明の一態様によれば、ロータアセンブリは、独立したポンプの油圧制動作用、または冗長な機械的ブレーキと協働して、低速化または停止され得る。

本発明の一態様によれば、油圧ブレーキは、加圧された蓄圧器を供給する主要油圧ループからのエネルギーによる油圧圧力を用いてロータアセンブリを停止させる。このエネルギーを必要に応じて放出し、油圧ブレーキをロータ駆動シャフトへと付加する。

本発明の一態様によれば、潮流の測定された剪断速度プロファイルに基づいて装置の水中深さを制御する方法が提供される。この速度は、深さと共に低下する。深さ制御は、前方アンカーへ接続された前方テザーによって装置を流量に応じてアンカー固定し、ロータ抗力負荷に抵抗することと、装置を後方（後部）アンカーへ接続することであって、後方（後部）アンカーは装置の下方に固定され、これにより後方アンカーは、装置を水面下の所定の深さまで制限し、浮力に抵抗し、装置の浮上を回避する。

後部アンカーは、装置の所定の深さを設計流速において維持し、潮流の速度が速くなると、装置の抗力の増加かつ、もしくは翼降下器の負方向揚力の増加に起因して装置がより深い深さまで移動する。同様に、流速が低下すると、抗力が低下し、所定の深さに到達するまで装置が浮力に起因して上昇し、後部テザー線が緊張して、装置の浮上を回避する。

本発明の一態様によれば、装置を海面へと移動させるには（１）ロータアセンブリを完全停止まで制動して、ロータ抗力を低下させ（２）後方係留線をプラットフォームから切り離して、正方向に浮力のある装置を水面まで上昇させる。

油圧直結駆動は、メンテナンス間隔が４０，０００時間（５年）よりも長いという点において有利である。ドライブトレインは頑健であり、修理のための訪問および浮上はほとんど必要無い。その結果、極端な作業環境におけるの、エネルギーのライフサイクルコストを低くすることができる。このような利点は、標準的なギアボックスおよび可変速度発電機に基づいた高効率のドライブトレインの恩恵を上回る。なぜならば、このようなシステムは、信頼性が低いことが報告されており、極端な海洋環境においては信頼性がさらに悪化する。

また、油圧直結駆動は、不具合の発生し易いギアボックス、可変速度発電機および電力工学が不要なので、インバータおよび整流器の必要性も無くなるという利点も有する。これと同時に、可変速度発電機が不要となるため、鉱物価格リスクが高い希土類磁石への依存の危険性も低減する。

主要シャフト上に油圧制動を行うことで、ロータまたはドライブトレインシステムを必要なときに機械的に負荷解除するための可変ピッチロータブレードの必要性が無くなるため、有利である。ロータアセンブリの油圧による直結制動と、機械的ブレーキおよび受動的な深さ制御とを組み合わせることにより、システムを過負荷から保護する冗長性が得られ、単純かつ信頼性のある固定ピッチロータブレードの利用を可能にする。。

高重量のギア式パワートレインよりも高出力密度（ｋＷ／ｋｇ）の油圧システムを用いることにより、体積浮力が低下し、これにより、構造サイズ、本体抗力が低減し、また、プラットフォーム浮力を回復させるために高コストの浮力材などの低密度材料を追加する必要性も少なくなる。

いくつかの従来技術特許において、デュアルロータシステムが推奨されている。デュアルロータシステムの場合、潮汐または海流環境においては、１つのロータアセンブリが異なる回転速度で回転した場合、ヨーおよびロール不安定性が大きく増加し得る。これらロータアセンブリのうち１つに不具合が出た場合、装置を停止させなければならず、２ロータシステムにおける発電が失われることが理解される。

本発明の４つ以上のロータアセンブリの実施形態を二重反転ロータアセンブリ対と共に用いた場合、１つのロータアセンブリの回転速度およびトルクとの不均等は、対となる二重反転ロータアセンブリによって相殺することができ、有利である。油圧駆動システムを制御することによって、回転速度およびトルクが整合するように調整された複数対のロータアセンブリを用いることで、装置の不安定性が無くなる。この装置は、１つのロータアセンブリが完全に回転を停止しその結果対をなすロータアセンブリが停止した場合も、残りの二重反転アセンブリ対が継続的に電力を生成するので、継続的に電力を供給することができる。

ロータアセンブリ数が増加するにつれ、係留および電気接続の単位コストが低減する。構造的制限となる係留システムのための市販部品、翼またはトラスの構造条件および装置の据え付けに用いられる船舶の収容力が、潜水可能な装置の設計に組み入れることができるロータの数の制限要素となる。

本発明によれば、係留を中央に取り付けることで、装置が風向計のように潮流方向に自由旋回することが可能になり、装置の能動的（ピッチ、ロールおよびヨー）な制御の必要性が低減するというさらなる利点が得られる。システムは、６度の自由度中で装置の固有安定性に依存し、潮流摂動が発生した場合、装置は、動的および静的安定性を達成するための必要な復元モーメントを生成する。例えば係留線が失われた場合、装置は安定したままであり、残りの係留線が引張負荷を支持する。複数の取り付け点を設けると、装置が潮流方向の変化に晒された場合、装置が過度に束縛され、システムが不安定になる。ロータブレードに５度以上の後方への羽根傾斜（ロータコーニング）を設けることによっても、自由旋回効果が得られ、システムがさらに安定する。

流速が速くなると、ロータアセンブリは設計上限に近づき、この時点で、現代の風タービンと同じように、ほとんどのインストリーム装置は可変ピッチによりロータブレードを制動またはフェザーリングし始める。繋留装置の場合、ブレーキを付加してロータアセンブリを停止させると、ロータアセンブリの抗力が低下し、その結果、テザーへの引張力が低下し、さらに通常高流速である水柱中に装置が上昇してしまう可能性がある。停止後のブレード状態においてロータを制動すると、トルク負荷における瞬間的スパイク、キャビテーション発生、および非線形の安定効果の発生に繋がる。高流動状態におけるこれらの問題を回避するために、可変バラスト制御を用いて、装置を低流速の水柱中の深さまで下降させることができる。しかし、上述したように、バラスト制御に失敗した場合、装置の損失および沈没に繋がり得る。その代わりに、通常の動作状態よりも速い潮流に対処するためには、固定翼を負方向入射角で用いて、装置の下降を受動的に達成し、水柱中でより適切な流動状態を得ることで、バラストまたは制御面が不要となる。流速は、垂直剪断に沿った深さの増加と共に低下するため、装置はロータへの負荷遮断手段として、翼降下器を用いて、より深い深さまで移動する。さらに、翼降下器は、装置を所定の速度およびロータトルクに収束させて、過負荷条件を回避する手段も提供する。このようなアプローチにより、現行では計算流体動的モデルによる予測の信頼性が得られていない停止後領域中のロータアセンブリの非線形流動状態の特性を調べるための、徹底的な流水式水槽試験も回避できる。

航行の危険となり得る規定深さよりも浅い深さにおける作動を回避するために、深さを制限する係留線が導入される。深さ制限線のコンセプトは、海底から所定のロータ深さへの距離に相当する長さの垂直線を用い、線を海底のアンカーへと取り付ける海中係留コネクタを用いることである。海面上において浮遊している装置を据え付けるには、前方係留線が取り付けられ、垂直線が緩むように、重りを用いて浮遊装置を下降させる。ＲＯＶにより、緩んだ垂直線のオス端部コネクタをメスコネクタへとつなげる。メスコネクタは、マッドマットへ事前に取り付けられている（マッドマットは、ボールグラブのメスの位置を確認および保持するために用いられる装置である）。アンカー固定装置が埋め込みアンカーである場合、マッドマットが用いられる。そうではない場合は、コネクタがアンカーへ直接付加され得る（すなわち、ＤＷＴアンカー）。あるいは、この装置を据え付けるために、機内ウインチにより深さ制限垂直線における牽引を行って、装置を稼働深度まで下方牽引することもできる。バラストを用いることにより、この工程を補助してもよい。

修理時においては、制動によってロータアセンブリを停止させるとスラスト負荷が低下し、その結果、装置への抗力が低下して、下方力ベクトルが小さくなる。それによる浮力および垂直係留ケーブルの解放で装置が水面まで上昇するので、メンテナンスや装置の部品交換が可能となる。

本発明の上記および他の特徴および利点は、以下の本発明の好適な実施形態のより詳細な説明、添付図面および特許請求の範囲から明らかとなる。

本発明、その目的および利点のより完全な理解のために、以下、詳細な記載を添付図面と共に参照する。図面の簡単な説明を以下に示す。

は、本発明の実施形態による、海底上に繋留された潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの斜視図である。

は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの詳細図であり、前方係留線から翼への接続を示す。

は図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの側方平面図である。

は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの上面平面図である。

は、本発明の一実施形態による、海底上方に繋留された潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの斜視図である。

は、図４の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの側方平面図である。

は、図４の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの上面平面図である。

は、本発明のもう一つの実施形態による、潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームである。

は、本発明のもう一つの実施形態による、潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームである。

は、本発明の２パワーポッド実施形態上に作用する力を示す側方平面図である。

は、３種類の異なる流れ条件下における図４の実施形態の動作を示す。 は、３種類の異なる流れ条件下における図４の実施形態の動作を示す。 は、３種類の異なる流れ条件下における図４の実施形態の動作を示す。

は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。 は、図１の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの据え付け手順を示す一連の平面図である。

は、パワーポッドの一実施形態の側方平面図である。

は、図１２の切断線１３−１３におけるパワーポッドの断面図であり、湿潤ロータの一実施形態を示す。

は、ブレードソケットおよび内部ブレードスパー（ｓｐａｒ）の分解斜視図である。

は、図１４の組み立てられたブレードソケットの斜視図である。

は、パワーポッドのもう一つ実施形態の側方平面図である。

は、図１６の切断線１７−１７におけるパワーポッドの断面図であり、湿潤ロータアセンブリの第２の実施形態を示す。

は、図１７における機械的な密封機構の詳細断面図である。

は、海水膜軸受機構の部品の分解斜視図である。

は、ロータブレードを構成する部品の分解斜視図である。

は、ブレード間にスパーを用いたロータハブの３ブレード一体化の一実施形態の平面図である。

は、別のロータブレード構成の斜視図であり、構造的な外側ハブおよび外側ブレードがより小型の内側ハブおよび１組の内側ブレードを包囲している。

は、ドライブトレイン油圧回路の模式図である。

は、ブレーキ解放回路の模式図である。

は、圧力容器の内部部品の斜視切り欠き図である。

は、圧力容器の断面図であり、２つのＨＭＧを備えるポンプを示す。

は、２つのＨＭＧと縦列設置されたポンプを示す圧力容器の断面図である。

は、典型的な潮流における速度分布を示す。

は、単一のドライブトレインの動力曲線の一例を示す。

以下、本発明のさらなる特徴および利点ならびに多様な実施形態の構成および動作について、添付の図１〜図２９を参照して詳細に説明する。本発明は海洋環境における設置状況について説明しているが、当業者であれば、任意の種類の流水環境（例を非限定的に挙げると、湖、海、川、捷水路および細流）において本発明を実行することが可能であることと認められるであろう。

本発明によって提供される水中発電において、潜水可能な装置またはプラットフォームは、２組以上の二重反転ロータアセンブリを含む。本発明の実施形態によれば、各ロータアセンブリはロータブレードを有し、ロータブレードは固定ピッチであることが望ましい。海流駆動型ロータアセンブリが油圧ポンプを駆動すると、油圧ポンプが定容量形および可変容量形油圧モータを駆動し、これにより、好適には一定速度で発電機を駆動する。これらの発電機は全て、耐流体パワーポッド中に収容される。これらのパワーポッドは、横断構造によって共に連結される。横断構造は、水中翼、トラスまたはフェアリング整形管の形状に構築された翼降下器であり得る。潜水可能な装置は、前方テザーにより海底上の１つ以上のアンカーへ接続される。装置はまた、海底上のもう一つのアンカーへと垂直下方テザーによって接続され、潜水可能な装置を所定の深さへ制限し、予定外の浮上を防ぎ、浮力に逆らう。深さが増すにつれ、垂直潮流剪断の速度が低下する。翼降下器によって生成された負の揚力を生成し浮力を相殺して、潜水可能な装置が特定の深さに対応する所定の動作潮流速度まで垂直剪断にに沿って確実に移動もしくは潜水するようにする。ここではこの特徴を受動的な深さ制御と呼ぶ（すなわち、発電所プラットフォームは、流速変化に応じて稼働深度を服従的に変更する）。同様の効果は支配的なロータ抗力負荷を用いてトラスまたはフェアリング整形管でも得ることができる。流速が動作速度を超えると、抗力負荷が大きくなり、対応する流速において平衡（力の均衡）に到達するまで、装置は垂直剪断に沿ってより深く潜水する。

図１〜図３は、本発明の一実施形態による潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム１０を示す。これらの図は、プラットフォーム１０の斜視図、側面図および平面図をそれぞれ示す。プラットフォーム１０は、４つのパワーポッド１１を有する。各パワーポッド１１は、横断構造翼１２へ動かないように結合される。各パワーポッド１１は、軸受および密封アセンブリおよびドライブトレインを含む乾燥した浮遊圧力容器１３と、固定ピッチロータブレード１６を好適には２つ含む湿潤ロータアセンブリ１４とを含む。パワーポッド１１および構造翼１２は、電気を生成し、立ち上がりケーブル１７を介して電気を送電網へ接続される集電システムへ供給するために必要な装置全てを含む。動作時において、ロータブレード１６の回転方向は、時計方向または反時計方向に関わらず、各パワーポッド１１について一定である。

プラットフォーム１０を、上流および下流ロータアセンブリ１４双方について示す。上流構成とは、ロータアセンブリ１４が翼１２の上流側に配置されている様子を示す。下流構成とは、ロータアセンブリ１４が翼１２の下流側に配置されている様子を指す。各パワーポッド１１の重量のうち大部分がロータアセンブリ１４の圧力容器１３側に存在するため、この配置により、浮力および重力の中心の長手方向分離の釣り合いが保たれる。図示のようなプラットフォーム１０は、静的にも動的にも本質的に安定している。

潮流１９によって影響されるプラットフォーム１０の動きは、２本の前方係留線１８および１本の垂直係留線２０によって制限され、これらは全て、いくつかの種類のアンカーのうち１つを用いて、海底へアンカー固定される。当業者であれば、必要なアンカーの種類は、据え付け現場における土壌条件に依存することを容易に理解するであろう。係留線１８および２０の長さは、プラットフォーム１０上の推力、浮力および抗力負荷に従って決定され、また、係留線１８および２０は好適には、ポリエステルまたは別の海事に適した材料によって製造され、そのような材料の特定は、当業者にとって自明である。図１Ａに示すように、２本の前方係留線１８は、翼１２の中央において別個の接続点において取り付けられ、これにより、単一の接続点の不具合の可能性を回避する。これらの接続点は、係留線負荷に耐える高い構造補強を有する。Ｈ型シャックル２２は、翼１２上の大型スチールパッドアイ２１へと接続されて、線の自由な動きを可能にする。Ｈ型シャックル２２に続いて、Ｄ型シャックル２３が係留線１８を翼１２へと接続して、線の擦過および摩耗を回避する。２本の前方係留線１８は、およそ３０度の角度で離してあり、それぞれは中心線からおよそ１５度離れている。

潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム１０の固定翼１２は、構造部材として機能するだけでなく、受動的な深さ制御に用いられる翼降下器としても機能する。本発明の一実施形態において、固定翼１２は、水平面に対して負方向の迎え角で構築される。あるいは、固定翼１２は直線状の翼で、揚力を提供しなくてもよい。流量に応じて、負方向迎え角は下方向の力を提供して浮力に対向し、プラットフォーム１０を水柱中においてより深く移動させる。その結果、プラットフォーム１０が定常状態の平衡位置に到達し、垂直方向の力の合計により、プラットフォーム１０が所定の速度流動安定状態で配置される。このように深く潜水することの目的は、システム上への過度の負荷を回避しエネルギー変換を最適化することで、電力出力を最大化することである。また、このようにすることにより、疲労や、プラットフォームの不安定性や、高潮流速度における制動に起因して発生する非線形効果に起因するキャビテーションも回避することができる。負方向迎え角により、係留プラットフォーム１０は深さを変えて発電を最大化し、また、高潮流速度からの高負荷および低潮流速度からの低電力出力の双方を回避することもでき、通常動作時における制動の必要性も低減する。あるいは、当業者であれば、負方向迎え角かつ、またはブレードピッチは、命令に応じて能動的な制御によって作動させることが可能ではないかと認識できるであろう。しかし、このような設計の場合は、不要な複雑性およびコストがシステムにおいて発生してしまう。

図４〜図６は、本発明のもう一つの実施形態による、潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム２５を示す。これらの図は、プラットフォーム２５の斜視図、側面図および平面図をそれぞれ示す。プラットフォーム２５は、２つのパワーポッド１１を含む。この構成において、各パワーポッド１１は、軸受および密封アセンブリおよびドライブトレインを含む乾燥した浮遊圧力容器１３と、下流湿潤軸受ロータアセンブリ１４とを含む。各パワーポッド１１は、翼２６へ動かないように取り付けられる。プラットフォーム２５のピッチ安定性は、プラットフォームに対する前方係留線１８の接続点の垂直位置により、制御される。プラットフォーム２５は、切り欠き部分に示すように、機内ウインチ２７およびバラストタンク２８を備え得る。ウインチ２７は、装置浮上を促進するように、無線トランシーバを介してリモート制御することができ、無線トランシーバの実行は、当業者にとって明らかである。翼２６は、負方向迎え角も含む。

図７は、本発明のもう一つ実施形態による、潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム３０を示す。プラットフォーム３０は、構造翼降下器ではなく、溶接スチール管を用いて構築されるスチールトラス３１を用いる。トラス３１も浮遊し、パワーポッド１１を支持する一般的構造として、翼１２と同じ役割を果たす。しかし、トラス３１は、翼降下器と異なる機能を有する。例えば、ロータおよびドライブトレインの動作上限を超える潮流速度から脱するようにプラットフォーム３０を動かす下方力を降下器翼が受動的に生成する代わりに、トラス３１の抗力は、高速流中において支配的なロータ抗力負荷と協働して、所定の動作潮流流速までより深く移動させる。プラットフォーム３０上の抗力の増加と共に、前方係留線１８中の張力が増加し、プラットフォーム３０は、より深い深さにおける所定の流れを探す。この実施形態において、パワーポッド１１はそれぞれ、圧力容器１３および湿潤軸受ロータアセンブリ１４を含み、トラス３１上へ取り付けられる。

図８は、本発明のもう一つの実施形態による、潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム３５を示す。ここで、６個のパワーポッド１１が、負方向迎え角を有する構造翼３６へ動かないように接続される。プラットフォーム３５は、高い電力が要求される場合において理想的である。パワーポッド１１の数により冗長性が得られるため、プラットフォーム３５の動作およびメンテナンススケジュールが有利になり、パワーポッド１１のうち１つにおいて発電が不可能になる機械的または電気的不具合が発生した場合でも、各システムの利用可能性および信頼性が増加する。図示の実施形態全てにおいて、２つ、４つまたは６つのパワーポッドが用いられる場合においても、翼幅が大きくなるにつれて、発電所のロール安定性が増加する。

動作時において、プラットフォーム１０、２５、３０および３５には、多数の異なる力が作用する。プラットフォーム２５に対するこれらの力を図９に示す。安定した水平航行は、プラットフォーム２５が目標流速３８において動作する場合に起こるように設計されており、プラットフォーム２５上に作用する全力が相互に均衡したときに達成される。プラットフォーム２５上に作用する力は全て、相互に作用する点に留意することが重要である。パワーポッド１１、ロータアセンブリ１４および翼２６によって生成される抗力の合計であるプラットフォームの抗力４０に対し、前方係留線張力４１が反作用し、その結果、プラットフォーム２５が流れによって押し流される事態が回避される。圧力容器１３および翼２６からの浮力の合計である浮遊力４２は、プラットフォーム２５を水面に浮かび上がらせようとする。低速流状態では垂直係留線張力４３により、このような事態が回避される。所定の最大動作速度よりも速い高速流状態では、回転ロータ上の流れによって発生する負荷および負方向（下方向）の翼揚力４４により、プラットフォーム２５がより深くまで移動され、プラットフォーム２５の浮上を回避する。回転する各ロータアセンブリ１４は、流れの中でプラットフォーム２５を軸に沿ってローリングさせてしまうトルクをそれが打ち消されない限り、生成してしまう。対となるロータの二重反転固定ピッチロータブレード１６によって、プラットフォーム２５の安定性に悪影響を与えること無く、反作用トルク４５の打ち消しが可能になる。

図１０Ａ〜図１０Ｃにおいて、プラットフォーム２５が海底５１へアンカー固定され、３種類の異なる流れ条件下において動作している様子が図示されている。ここで、所与の深さにおける矢印によって示される流速は、図１０Ａ中の低流速プロファイル５５から図１０Ｂ中の通常の流速または設計流速プロファイル５６、図１０Ｃ中の高流速プロファイル５７の順に速くなっている。通常動作条件時においては、プラットフォーム２５は、目標流速３８で動作時に生じる安定した水平航行または均衡をさがしにいく。浅いところで流れが速くなると（図中、より長い矢印で示される）、プラットフォーム２５受動式降下器翼２６の上を流れる流体によって生じた下方向への力と動作中のロータの抗力によって、さらに深く移動する。潮流の流速が増加するにつれ、プラットフォーム２５は継続的に目標流速３８を探す。この受動的な潜水は、流速増加と共に発生する高負荷およびロータ１４の過度の速度を回避するために、行われる。生産性の利点として、プラットフォーム２５は、殆どの時間において設計発電能力で動作するため、システムへの負荷無く生産性が最大化される点がある。プラットフォーム２５は、安定水平航行を得るための設計流速が得られるまで、継続的に潜水する。

図９に示す力は、図１０の３つの状態において流速がプラットフォーム２５に影響を与える様子を示す。プラットフォーム２５の浮遊力４２は、設計要求に従って常に一定である。高速度プロファイル５７において、負方向の翼揚力４４、プラットフォーム抗力４０および前方係留線張力４１は全て大きくなる。負方向翼揚力４４と動作ロータ抗力負荷による下方向の力の増加は、プラットフォーム２５を、平衡状態を求めて受動的により深く潜水させる。低流速プロファイル５５では、垂直係留線４３は設計上最大限の緊張状態にあり、負方向の翼揚力４４は小さくなる。このプロファイルにより、プラットフォーム２５の浮遊力４２は、プラットフォーム２５に作用する下方向の負方向翼揚力４４を超え、その結果、プラットフォーム２５を水面５０近くまで上昇させる。プラットフォーム２５は、垂直係留線２０の長さが限られているため、動作時において水面５０まで到達することはない。プラットフォーム２５上のメンテナンスが必要になった場合は、ロータ１４を停止させると、プラットフォームの抗力４０が著しく小さくなる。プラットフォーム２５が垂直係留線２０の限界まで上昇したら、プラットフォーム２５を切り離せるので、その後水面５０まで浮上させればアクセスできる。プラットフォーム内の垂直係留線ウインチ２７を解放することによっても、浮上を達成することが可能である。この実施形態では機内ウインチ２７がプラットフォームを最低稼働深度まで牽引することにより、海面からの再潜水が達成さる。またこの時、バラスト２８を補助的に利用することもできる。

図１１Ａ〜図１１Ｎは、４つのパワーポッド１１をもつプラットフォーム１０の一実施形態を据え付ける工程を示す。先ず、図１１Ａに示すように、前方係留線１８ならびにアンカー５２および５３が作業用船舶６０によって現場に据え付けられ、牽引試験を行うことにより、アンカー５２および５３を確実に固定する。海中コネクタまたはボールグラブ６１を、アンカー５３に取り付けられたマッドマット６２へ事前取り付けすることができる。アンカー５３には、垂直係留線２０の端部が取り付けられる。図１１Ｂに示すように、前方係留線１８は、仮係留ブイ６４へつながれる。仮係留ブイ６４は、線１８をアクセス可能な状態で保持するかまたは水面５０の真下に保持する。図１１Ｃに示すように、プラットフォーム１０の据え付け前に、集電ケーブル配線線６５および海中接続箱６６が、プロジェクト現場に据え付けられる。図１１Ｄに示すように、水面下フロート６８を備えたアレイ内集電ライザーケーブル１７は、仮水面フロート６９への取り付けによって据え付けられる。水面下フロート６８により、非負荷軸受である集電ライザーケーブル１７上への構造負荷を確実に低減することができる。図１１Ｅに示すように、プラットフォーム１０は、作業用船舶６０へ取り付けられた翼添え索７０により、試験現場へと曳航される。図１０Ｆに示すように、作業用船舶６０は、前方係留線１８の確認、そして仮係留ブイ６４の位置を確認し回収を行う。図１１Ｇに示すように、第２の作業用船舶６０は、前方係留線１８および仮係留ブイ６４を取り付けプラットフォーム１０へと取り付けるために渡す。図１１Ｈおよび１１Ｌに示すように、その後、プラットフォーム１０は翼添え索７０によって巻き上げられ、水面下フロート６８によってブイ固定されたアレイ内ケーブル１７がプラットフォーム１０へ接続される。図１１Ｊに示すように、巻き下げ重り７１がウインチによって下におろされ、浮遊するプラットフォーム１０を稼働深度まで移動させる。図１１Ｋおよび図１１Ｌに示すように、巻き下げ重り７１が海底５１に到達した後、垂直係留線２０がＲＯＶ７２によって海中コネクタ６１へと取り付けられる。この海中コネクタまたはボールグラブ６１は、マッドマット６２へと取り付けられており、マッドマット６２は、事前に据え付けされたアンカー５３へと取り付けられる。図１１Ｍに示すように、巻き下げ重り７１が水面５０まで巻き上げられたとき、プラットフォーム１０は、最大稼働深度に配置されたことになる。係留脚検査の後、作業用船舶６０は、他のプラットフォーム１０の据え付けをするため、港へと戻される。

前述したように、図６に示したような装置を用いるプラットフォーム据え付けのもう一つの実施形態は、垂直係留線２０を機内ウインチ２７に巻き取っておき、プラットフォーム１０が海面５０上にある状態でアンカー５３に取り付けておく。その後機内ウインチ２７を作動させて、プラットフォーム１０を最低稼働深度まで引き下げ、次にメンテナンスに浮上させる時までそこでロックする。ウインチ２７による引き下げには、少量のバラスト２８を追加補助してもよい。

図１１Ｎは、据え付け後のプラットフォーム１０が動作している状態を示し、プラットフォーム１０は、前方係留線１８および垂直係留線２０により所定位置に保持されている。プラットフォーム１０のグリッドへの電気接続は、プラットフォーム１０を共通接続箱６６へ連結させる集電ライザーケーブル１７の利用を通じて達成される。各集電ライザーケーブル１７は、乾燥接合部または湿潤噛み合いコネクタ（例えば、Ｍｅｃｏｎ、ＳｐｅｃＴＲＯＮまたはＯＤＩ−Ｔｅｌｅｄｙｎｅによって提供されるもの）の利用により、海中接続箱６６へと接続される。湿潤噛み合いコネクタにより、アレイ内ケーブル１７と、電気を海岸へと伝送する伝送線６５との接続が可能となる。

パワーポッド１１内において電気が生成されると、この電気は、ケーブルによって機内変圧器へと伝送される。変圧器は、電気の電圧を線損失または長距離伝送の低減に適した値である３３ｋＶ超に上昇させる。機内型電圧変圧器から、各パワーポッド１１の電力ケーブルは、翼１２の中心における共通点へと集められる。各パワーポッド１１からの個々の電力ケーブルは結合され、１本のアレイ内ケーブル１７は翼１２を貫通し、海底５１へとつながる。翼１２の貫通点においては、屈曲制限器（例えば、Ｔｒｅｌｌｅｂｏｒｇによって提供されるもの）が設けられる。この屈曲制限器は、ポリウレタン材料およびステンレススチール締結具の組み合わせであり、この屈曲制限器を用いて、可動部と堅固な構造間の界面におけるアレイ内ケーブル１７の最低屈曲半径を越えた屈曲を回避する。これは、ケーブルケースの疲労および摩耗に起因する不具合または劣化の可能性を回避するために行われる。ケーブルケースに穴があいたり傷が発生した場合、海水漏洩をおこし、電気部品の不具合が発生し得る。

発電器出力電圧を３３ｋＶを超える値まで上昇させる機内変圧器により、極めて嵩高でありコストが高くかつ複雑な海中変圧器を省くことができる。海中変圧器があると、１つの施設において多数のプラットフォーム１０間でのコスト償却が必要となるため、より小規模の施設を経済的に展開することが妨げられる。海中変圧器がないことで、エネルギーの全体的なシステムコストが軽減され、複雑な海中作業およびメンテナンス作業が回避され、さもなければ必要となる残存力問題も回避される。

図１２は、プラットフォームの主要構成ブロックであるパワーポッド１１を示す。パワーポッド１１は、浮遊圧力容器１３と、固定ピッチロータブレード１６を２つ備える湿潤ロータアセンブリ１４とを含む。圧力容器１３そのものは、金属または複合材料シェルであり、最大稼働深度における圧力の耐久に適した構造を有する。圧力容器１３は、成型の利用または多ボルト部品の組み合わせの利用を通じて、１つの連続する溶接構造として構築され得る。このような利用の実行については、当業者にとって明らかである。圧力容器１３は、図１の構造翼１２へとガセット接合スチール接続によって固定され、海における除去および交換が可能となるように設計される。圧力容器１３内の装置は、重力中心を低くするようにできるだけ下方に配置される。プラットフォーム１０の安定性を増加させるために、パワーポッド１１は概して浮遊構造翼１２の下側に固定される。翼１２により浮力がシステムへと提供され、これにより、プラットフォーム１０の浮力中心と重力中心との間の距離が最大化される。浮遊テイルコーン７３をロータアセンブリ１４の端部へと接続することにより、発電所の浮力が増し、重力の長手方向中心が安定する。

パワーポッドおよびロータアセンブリは、上流および下流（すなわち、時計方向および反時計方向）において動作するように設計されるため、別個の共通製品が得られる。この別個の共通製品は、本明細書中に示されるプラットフォームに用いるだけでなく、潮流装置および河川内用途にも適合させることができる。

効率および年間のエネルギー生成の最大化のために、ロータブレード１６は、目標流速３８において流体から最大エネルギーを獲得するように、最適に設計される。ロータブレード１６は、複合材料、例えば、Ｅガラスおよび樹脂または必要な場合はカーボンによって構成され、頑健な構造となるように設計されており、これにより、稼働中に遭遇する負荷に耐えることが可能となる。ロータブレード１６は、３種類の方法のうちの１つにより、パワーポッド１１へ接続される。第１の方法を図１３に示す。第１の方法においては、ブレードソケット７８によってロータハブアセンブリ７５へと個々に接続された２つの別個の内部ブレードスパー（ｓｐａｒ）７６が用いられる。図１７以降に示す第２の方法においては、連続する内部複合体スパー９６が用いられる。この内部複合体スパー９６は、１つのブレード先端から別の先端へと延び、一体ハブ９１に取り付けられる。第３の方法においては、大きな風タービンと同様に、半球型ハブがブレードルートボルトと共に用いられる。これらのブレードの状態を、ロータハブ、主要シャフトおよび湿潤軸受および密封パッケージと共に用いることにより、ロータブレード１６から生成されたトルクを、圧力容器１３中においてドライブトレインへと伝送させることが可能になる。

図１３は、ロータアセンブリ１４を切断して得られた断面図であり、ロータブレード１６をロータハブ７５へ接続するための１つの選択肢を示す。この図の上部および下部において、ブレードスパー７６と、ブレードスパー７６を所定位置に動かないように固定するブレードソケット７８とが図示されている。これらのソケット７８は、スチール製のロータハブ７５へとボルト固定される。ロータハブ７５は、二部流体軸受アセンブリ８０上において回転する。二部流体軸受アセンブリ８０は、固定ロータシャフト支持部８１によって支持される。（図１７以降に示す第２のブレード状態においても、同様の流体軸受アセンブリ９０を用いるが、ロータブレード１６は、軸受上にではなく軸受の下端に取り付けられる）。図１３において、ロータブレード１６がロータハブ７５を旋回させると、流体軸受アセンブリ８０内に直接連結されたトルク伝送シャフト８２も旋回する。トルク伝送シャフト８２により、さもなければシステムへ伝送される非トルク負荷全てを非干渉化することが可能になる。すなわち、ドライブトレイン中のこの駆動シャフト７９に追随する任意の部品は、トルクのみを経験し、さらなる負荷を受けない。ダイヤフラム型の可撓性結合８４を用いて、トルク伝送シャフト８２は、駆動シャフト７９へ直接連結される。駆動シャフト７９は、機械的密封アセンブリ８５を通って圧力容器１３を貫通し、油圧ポンプ８６を駆動する。

図１４は、ブレードソケット７８および内部ブレードスパー７６の分解斜視図であり、図１５は、図１３中で所定位置に配置されたブレードスパー７６の組立て斜視図である。内部ブレードスパー７６は、ブレードソケット７８のメス部位へ挿入され、これにより、流体潮流がロータブレード１６を駆動すると、発生したトルク負荷がロータハブ７５中へと伝送される。ブレードソケット７８のメス部位は、ロータブレード１６をブレードソケット７８中に固定する目的を果たす。ブレードソケット７８の２つのスチール製２等分部を共にボルト固定してから、組み立て済みのロータブレード１６およびブレードソケット７８がロータハブ７５へボルト固定される。

図１６は、図１２に示すパワーポッド１１のもう一つの実施形態を示す。パワーポッド１１は、いくつかの主要部品（すなわち、浮遊圧力容器１３および湿潤ロータアセンブリ１４、２つの固定ピッチロータブレード１６）によって構成される。パワーポッド１１は、前述の図１２に示すパワーポッドとほぼ同様の方法で構成される。浮遊テイルコーン７４をロータ１４の端部に接続することにより、浮力をパワーポッドへ付加することもできる。

図１７は、図１６に示す圧力容器１３の断面図である。ロータのこの実施形態は、連続する内部スパー９６を有する。内部スパー９６は、ロータブレード１６双方に及び、ロータアセンブリからのトルクを駆動シャフト９５へと伝送する。この構成の重量は、図１２および図１３に示す構成に必要なスチールブレードソケット７８と高重量の構造ロータハブ７５が不要であるため、はるかに軽くなる。図１７に示すように、複合体によって構成された連続するブレードスパー９６およびハブ９１の組み合わせが湿潤軸受アセンブリ９０に取り付けられる。この構成において、図１３の湿潤ブレーキ８８は、圧力容器１３の内側に移されている。どちらの構成においても、ブレーキは、ロータアセンブリ１４にできるだけ近接して配置され、これにより、ブレーキがかけられたとき、ドライブトレインの均衡がロータアセンブリ１４による動的な事象からより良好に保護される。内部配置にすることにより、防水が不要になるという利点が得られ、また、パワーポッド１１内からの乾燥ブレーキ９９上のメンテナンスが可能になる。乾燥ブレーキ９９と比較した場合、図１３の湿潤ブレーキ８８は、漏れおよび海水による腐食に弱い。図１７中において圧力容器１３内にブレーキを配置することにより、プラットフォーム１０の安定性が向上する。なぜならば、このような配置により、重心が浮力中心に近い前方へ移動するからである。その結果、ロータブレード１６の後方に配置されていた場合にブレーキ９９から発生するモーメントが低減される。ブレーキ９９は、ＷｉｃｈｉｔａまたはＴｗｉｎｆｌｅｘの製品でありバネによって制動がかけられ、油圧的に解放される。油圧電力に不具合が出た場合、ブレーキ９９は自動的に制動される。

図１７に示すダイヤフラム型の可撓性連結器９４は、当該システムにおいてラジアルおよびアキシアル軸受の摩耗を補正するために必要である。耐用期間中、軸受９０の摩耗と共に、ロータアセンブリ１４の位置は移動する。この摩耗を補正するために、トルク伝送シャフト９３の両端はそれぞれ、ステンレスのＡｍｅｒｉｆｌｅｘダイヤフラム型のシャフト可撓性連結器９４を備える。これらのダイヤフラムを離しておくことで、可撓性領域における摩耗を無くす。

図１８は、図１７の機械的密封アセンブリ９７の拡大図である。機械的密封アセンブリ９７は、外部環境と圧力容器１３の内部との境界である。軸受全体および密封パッケージの設計により、より小型の駆動シャフト９５の利用が可能になり、これにより、圧力容器１３の穴も小さくできる。海水膜軸受アセンブリ９０に起因する非トルク負荷がロータハブ９１において非干渉化されると、より小型の駆動シャフト９５が得られる。この、より小型の駆動シャフト９５は、ロータアセンブリからの全体的トルクおよびスラスト負荷を感受しない。

機械的密封アセンブリ９７は、いくつかのスチールハウジング部品と、ころ軸受およびシールとによって構成される。主要軸受ハウジング１００は、圧力容器１３のエンドキャップへボルト固定される。アセンブリの海水側に設けられた海水密封ハウジング１０１は、海水を遮断する機械面シール１０２を含む。２つのテーパーころ軸受１０３を主要軸受ハウジング１００内に配置することにより、駆動シャフト９５を中央に配置し、シール１０２内にアライメントされた状態を保持することができる。スチール軸受スペーサ１０４を機械加工することにより、テーパーころ軸受１０３を所定位置に保持し、駆動シャフト９５のアライメントを支援する。圧力容器１３の内側において、油密封ハウジング１０５により、油がアセンブリ９７の内部に保持される。摩耗スリーブを含む２つのオイルシール１０６をアセンブリ９７内に設けることにより、駆動シャフト９５とアセンブリ９７との間の密封を適切に行う。ロックナット１０７を駆動シャフト９５の前端部に据え付けることにより、駆動シャフト９５を所定位置に保持する。油圧ポンプ９８を取り付けるために、駆動シャフト９５を端部においてスプラインする。

図１９は、海水膜軸受アセンブリ９０の部品の分解図であり、海水潜水時に動作する１組の流体力学的な軸受１０９である。軸受アセンブリ９０は、プラットフォームと共に用いられ、Ｄｕｒａｍａｘによって製造される。このサイズの軸受は海軍および民間の船舶において一般的に用いられ、銅ニッケルランナーコーティングを必要とする。流体力学的な軸受１０９は、図１７に示すように固定ロータ支持部９２へ取り付けられ、軸受アセンブリ９０の中心線において対称である。軸受アセンブリ９０の各端部は、固定ラジアルランナー１１０を含む。固定ラジアルランナー１１０は、１つが前方およびもう１つが後部におかれ、ロータ支持部９２中に配置される。頑丈なぴったり適合するフランジハウジング１１１が、ラジアルランナー１１０それぞれの周囲を回転する。ステンレススチール製のフランジハウジング１１１の内径は、ＤｕｒａｍａｘＤＭＸラジアルステーブ１１２並べられ、ラジアルランナー１１０がその上を通る。フランジハウジング１１１のスラスト面は、ＤｕｒａｍａｘＤＭＸスラストパッド１１３が並べられる。スラストパッド１１３は、海水膜軸受アセンブリ９０の各端部に配置された固定スラストランナー１１４に沿って回転する。固定スラストランナー１１４は、あるいは、超高分子量ポリエチレン（ＵＷＨＭＷＰＥ）を流体力学的軸受として用いてもよい。

このような新規な流体軸受、可撓性連結器、および密封を主要シャフトに用いることにより、部品数が低減し、油潤滑および複雑かつ高価な密封を必要とする大直径主要シャフトおよび軸受が不要となる。この新規な流体軸受、可撓性連結器および密封を用いることにより、パワートレインが高信頼性となり、また軸受寿命も延びる。

図２０に示すように、ロータブレード１６は、内部スパー７６を有する。内部スパー７６は、複合体シェル１１５内に収容される。複合体シェル１１５は、ロータブレード１６の表面を形成する。内部ブレードスパー７６とブレードシェル１１５との間の空間は、浮力材１１６ａおよび１１６ｂまたは類似の発泡体によって充填され、これにより、ロータブレード１６にさらに浮力が付加され、その結果、水中における重量が軽減し、ロータハブ７５へ付加されるモーメントも低減する。この発泡体はまた、ブレード内部の部品を腐食環境から守る目的も果たす。内部ブレードスパー７６のコアにも必要に応じて発泡体を設けることにより、ロータブレード１６の水中における全体的重量を軽減する。

図２１は、連続内部スパー７６の概念を用いた2枚ブレードを、３枚ブレード１２０とした改変例である。内部スパー７６は、各内部スパー７６が２つの隣接するロータブレード１６によって共有されるように接合された個々の部材として形成される。所望の強度が達成されるまで、複数のスパーを積層することができる。これらのスパーを個々に形成することにより、各ブレードのレーキ、ピッチおよびねじれに対応することが可能になる。これらのスパーを作製した後、ブレードシェル１１５が取り付けられる。この３ブレード構成１２０を拡張することにより、より多数のブレード（「Ｎ」）を用いることが可能になる。この構成の目的は、２ブレード構成と同様に、ハブ７５の中心において潮流スラスト負荷ブレードモーメントに対応することである。

図２２に示す別のブレード構成はリング構成１２２であり、この構成において、構造外側ハブ１２３および外側ブレード１２４が、より小型の内側ハブ１２５および付加的な内側ブレード１２６一式を包囲する。この構成は、いくつかの部品によって構築される。内側ハブ１２５および内側ブレード１２６は、１つのアセンブリとして構築され、内部ブレードスパー（７６）を含む。内側ブレード１２６を外側ブレード１２４と直線上に合わせる際は、ブレードスパー（７６）を内側ロータハブ１２５から始まり、外側ブレード１２４の先端へと延びる１つの連続する部材として構築することが重要である。外側ハブ１２３は、内側ブレード１２６の先端へボルト固定される。外側ブレード１２４を内側ブレード１２６と直線上に合わせる場合は、外側ハブ１２３は、内部ブレードスパー（７６）を外側ブレード１２４内へと延ばせるようにしなくてはならない。２つの大型外側ブレード１２４および単一の中央ハブ１２５のみが用いられる場合、各ブレード１２４の根元において発生するモーメントは極めて大きい。これらの高負荷は、これに対応できる大型構造ハブ１２５が必要となる。大型ハブが必要ということは、より多くの材料が必要となり、そのため高コストとなる。図２２の構造は、外側ハブ１２３を用いて、外側ブレード１２４上の潮流スラスト負荷に起因するモーメントを内側ブレード１２６間において均等に分散させる。モーメント全体を「Ｎ」個の内側ブレード１２６間において分散させた場合、各ブレードに対する付加が小さくなる。これらのより小さな負荷により、内側ハブ１２５中の材料も少量となり、その結果、重量およびコスト双方が低減する。

各圧力容器１３内において、独立した油圧ドライブトレインが設けられる。この独立した油圧ドライブトレインは、油圧モータ発電器（ＨＭＧ）１３０へ電力を供給する。図２３は、油圧伝送の模式図である。要素のうちの多くを図２５の切り欠き図中に示す。エネルギー変換は、ロータアセンブリ（１４）から始まる。これらの部品は、潮流中のエネルギーを駆動シャフト９５における回転運動へ変換する。駆動シャフト９５は、油圧ポンプ９８への入力となる。油圧ポンプ９８は、圧力容器１３内に取り付けられる。油圧ポンプ９８へ付加された負荷は、弾性的に取り付けされたトルクアーム１３１により、圧力容器１３の本体中へと伝送される。

現状の油圧システムは、ＨａｇｇｌｕｎｄｓファミリーシリーズＣＢＭ２０００、ＣＢＭ４０００およびＣＢＭ６０００の固定変位ラジアルピストン型油圧ポンプ９８の１つまたは組み合わせのために設計されている。この油圧ポンプ９８は、油圧油の流れをロータアセンブリ１４の速度に比例して送達させる。油圧流体は、定速同期型発電器１３４へ電力供給を行う油圧モータセット１３２へと送達される。これらの部品が、ＨＭＧ１３０を構成する。油圧モータセット１３２は、高効率を得るように定容量形モータおよび可変容量形モータの組み合わせとなっている。変わりやすい流れの中では可変容量形モータが調節されて一定速度を維持する。定容量形モータにとっては安定した流れが一定速度の条件となる。ポンプピストンからの速度変化および流れパルスに起因するポンプ流れ変動を制御するために、ガス加圧された蓄圧器１３５が設けられる。システム安全弁１３６により、システム故障における下流にある部品の損傷を回避するためのシステム過圧力保護が得られる。

油圧流体がＨＭＧ１３０を通過した後、熱交換器１３７（例えば、キール冷却器）により、システム中に発生した熱が除去され、この熱は、圧力容器１３を包囲する水域へと放熱される。正圧（周囲の圧力を超える圧力）をポンプ入口ポートへ提供し、キャビテーションを除去し、油圧ポンプ９８内の摩耗を抑制するために、加圧ポンプ１３８およびモータ１３９が、油圧ポンプ９８の低圧力側に据え付けられる。加圧ポンプ安全弁１４０を所定位置に配置して、加圧システムの圧力を調節する。加圧ポンプ１３８は、４００ガロンの油圧油タンクである油圧リザーバ１４１から油圧流体を引き出して、システムへ供給する。「腎臓ループ」として機能するフィルタアセンブリ１４２を所定位置に配置して、油圧流体から汚染物質および水分を除去する。油圧リザーバ１４１は、システム中の油量を増加させ、再循環加圧ポンプ１３８およびモータ１３９ならびにフィルタアセンブリ１４２がリザーバ１４１中の油を再循環および洗浄して、これにより、油が冷却され、システムの適切な油粘度および寿命が得られるように低い油温に保つ。

定期的なシステムメンテナンス時は、ロータアセンブリ１４を停止させる必要がある。システムの制動には、２通りの方法があり、どちらかの方法で行われる。図２５に示すように、第１のシステムは、油圧機械ブレーキ１４３である。この「フェールセーフ」ブレーキは、バネによって制動し油圧によって解放される大直径ブレーキディスク１４５に作用する一連のブレーキキャリパー１４４からなる。大直径ブレーキディスク１４５は、駆動シャフト９５上に取り付けられる。ブレーキ１４３がかけられると、ブレーキキャリパー１４４は、ブレーキディスク１４５をきつく締めて、駆動シャフト９５およびロータアセンブリ１４の旋回を停止させる。第２のシステムは油圧ブレーキであり、油圧システム内における制御およびコマンドを用いて油圧ポンプ９８を停止させ、その結果、駆動シャフト９５およびロータアセンブリ１４を停止させる。

図２４は、油圧機械ブレーキ１４３のブレーキ解放回路１４６の図である。この回路は、主要油圧ループからの分岐である。この回路は、加圧された蓄圧器１４７を有する。この蓄圧器１４７を必要な時に放圧することにより、油圧機械ブレーキ１４３を解放する。蓄圧器１４７は、ブレーキ解放ポンプおよびモータ１４８により加圧される。ソレノイド弁１４９は、ブレーキ解放回路１４６を作動させるために用いられる。圧力安全弁１５０を所定位置に配置して、部品故障時においてシステムからの過度の圧力を放出することを可能にする。ブレーキ解放回路は、動作時およびメンテナンス中の停止時において、油圧機械ブレーキ１４３を必要に応じて制御する。このブレーキ１４３は、圧力容器１３の外部に設けられた湿潤ブレーキとして応用することも可能である。

図２３以前に説明したように、図２５は、パワーポッド１１の圧力容器１３内に配置することが可能な油圧ドライブトレインの主要部品を示す。簡単にするため、この図ではロータアセンブリ１４およびロータブレード１６を省略している。

システムを拡張または発展させるために、さらなるＨＭＧ１３０またはさらなる縦列設置された油圧ポンプ９８を追加することもできる。図２６および図２７は、これらの配置構成を示す。複数の油圧ポンプ９８またはＨＭＧ１３０を設けることにより、単一のパワーポッド１１内の発電量の増加が可能となる。

油圧の高容積出力密度は、主要シャフト上に並列配置したさらなるポンプと非連結のモジュール式ＨＭＧ一式を追加することによって、発電の拡大を可能にする。ＨＭＧの非連結型発電は、パワーポッド中に装置を低く配置して浮力中心および重力中心間の距離を長くすることでプラットフォームの静的安定性を向上し、流体静力学を向上させ、重量およびバランスに関する造船工学上の要求も満たすことができる。

図２８は、典型的な潮流における速度分布を示す。この図に示す３つの曲線は、最低速度振幅１５５と、平均速度振幅１５６と、最大速度振幅１５７である。３つの値は全て、垂直ｙ軸上における水深さ（単位：メートル（ｍ））および水平ｘ軸上の速度振幅（単位：メートル／秒（ｍ／ｓ））の関数としてプロットされている。このグラフは、特定深さにおいて設計速度（ｖ）を選択する際に有用である。目標深さを選択した後、この目標深さを、当該深さにおける平均速度振幅（１５６）に合わせて装置を最適化するとよい。この特定のグラフから分かるように、装置による発電は、平均速度の大きさが最大となる海面５０の近隣において行うことが最適である。

図２９は、単一ドライブトレインの電力曲線の一例である。このグラフは、様々な計算流体動的（ＣＦＤ）モデルを使用しており、ロータアセンブリが選択された潮流から抽出することが可能な電力を示す。このグラフは、ｙ軸上の潮流流速（単位：メートル／秒（ｍ／ｓ）の関数としてのｘ軸上の抽出電力（単位：キロワット（ｋＷ））を比較する。この装置は、翼１２を用いて、停止後領域１６０内における非線形性を回避する。

プラットフォームのアレイからグリッドへの電気的な接続には、２種類の伝送方法、高電圧交流（ＨＶＡＣ）または高電圧直流（ＨＶＤＣ）のどちらかが用いられる。海岸からアレイまでの距離により、選択される伝送方法が決定される。ＨＶＡＣが用いられるのは、プラットフォームが海岸の近隣にあり、高コストの海中変圧器の代わりに機内変圧器を用いてアレイ内ケーブルの出力電圧を上昇させることができる場合である。装置のアレイからのアレイ内ケーブルは全て、共通海中接続箱に集められ、共通海中接続箱から、海中伝送ケーブルにより電力が海岸へと搬送される。油圧モータ発電器（ＨＭＧ）の速度および位相制御によって同期が達成され、これにより、可変速度装置に関連する電力工学が不要となる。伝送距離の増加と共に、ＨＶＤＣを検討することができる。ＨＶＤＣの場合、コンバータおよびインバータなどを含む電気システムがより複雑であるため、資本コストも高くなり、また、パワーポッドからＡＣ電圧を上昇させるだけではなく、電圧を伝送のためにＤＣへ変換した後、海岸サブステーションにおいてＡＣへ再び変換する必要がある。また、ＨＶＤＣの伝送を用いた場合、距離の増加と共にＨＶＡＣよりもより効率的な（線損失が低い）という利点も得られる。グリッドへの相互接続までの近接度に応じて、双方の選択肢が評価される。

周波数、電圧および位相についてのＨＭＧの同期は、ＰＬＣ（プログラマブル論理コントローラ）（例えば、ＲｅｘｒｏｔｈＢＯＤＡＳシリーズ）を通じて達成される。このＰＬＣは、発電器を駆動している油圧モータの変位を制御するＰＷＭ（パルス幅変調）増幅器を含む。温度／圧力および速度のためのＩ／Ｏセンサが内蔵される。ＰＬＣはプラットフォームが一定の安定性に関する作業が行えるように、油圧ブレーキを通じてロータの抗力負荷を変化できるようにプログラムされる。ロータアセンブリまたはパワートレインに関連する動作問題発生時において、ＰＬＣは、隣接する二重反転ロータを遮断して、トルク均衡を図り、装置の安定性を維持することを補助する。上流プラットフォームからの伴流係数は、下流にある装置の発電に大きく影響し得る。油圧ブレーキを介したロータディスク負荷を変更することにより、下流にあるプラットフォームの深さが変更でき、伴流を回避して、発電を最適化する。大きな潮流噴出または渦が発生した場合、ＰＬＣは、ロータディスク負荷／ｒｐｍの調節を補助し、極限状態において装置が静的および動的安定性を維持することを補助することができる。

ロータアセンブリセットは、時計方向および反時計方向に回転して、プラットフォーム上の構造負荷の均衡を最適化する。よって、２ロータＣ面では、対向する潮流により、右舷ロータアセンブリが反時計方向に回転し、左舷ロータアセンブリは時計方向に回転する。このとき中心配置された係留線がロータアセンブリに起因するモーメントに対応する。ロータアセンブリセットが反対方向に動作した場合、係留線負荷と合わさり、プラットフォーム上の屈曲付加が倍加する。Ｃ面に２つよりも多くのロータアセンブリが設けられる場合にも、同様の構造設計事項（例えば、正味の浮力）の検討が行われる。

本明細書中、ひとえに例示目的のために、特定の実施形態を用いた本発明について説明してきた。しかし、当業者であれば、本発明の原理は、他の方法でも具現化され得ることを理解する。よって、本発明は、本明細書中に開示された特定の実施形態に限定されるのものとみなされるのではなく、本発明の特許請求の範囲と同様の範囲を有するものとしてみなされるべきである。

Claims (20)

1. 展開時に前記横断構造をアンカーへ接続するための接続点を備えた横断構造と、
   それぞれ乾燥した浮遊圧力容器と、固定ピッチロータブレードを２つ備えた湿潤ロータアセンブリとを備え、前記固定ピッチロータブレードが水流によって駆動されることによって電気を生成する、前記横断構造へ接続された少なくとも２つのパワーポッド（ｐｏｗｅｒ ｐｏｄ）と、
   を備え、
   前記横断構造と、前記前記横断構造へ接続された少なくとも２つのパワーポッドは、所定の水流速度において動作するように構成され、
   前記横断構造および前記少なくとも２つのパワーポッドの構成は、実際の水流速度が前記所定の水流速度を上回ると、展開時に前記横断構造をより深く潜水させ、実際の水流速度が前記所定の水流速度を下回ると、展開時により浅く潜水させる、
   潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
2. 前記横断構造が、トラス、フェアリング整形（ｆａｉｒｉｎｇ）を用いた大直径管、または負方向迎え角を有する固定翼を備えた、請求項１に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
3. 前記少なくとも２つのパワーポッドが、前記横断構造の下流側の両端に配置された、請求項２に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
4. 前記横断構造へ接続された２つのさらなるパワーポッドをさらに備え、前記２つのさらなるパワーポッドが、前記少なくとも２つのパワーポッド間に配置され、前記横断構造の上流側に配置された、請求項３に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
5. 前記少なくとも２つのパワーポッドが、前記横断構造の上流側の両端に配置され、前記横断構造へ接続された２つのさらなるパワーポッドをさらに備え、前記２つのさらなるパワーポッドが前記少なくとも２つのパワーポッド間に配置され、前記横断構造の下流側に配置された、請求項２に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
6. 前記横断構造へ接続された複数のパワーポッドをさらに備え、前記少なくとも２つのパワーポッドおよび前記複数のさらなるパワーポッドが前記横断構造に沿って前記横断構造の一端から他方端まで均等間隔で配置され、全てのパワーポッドが前記横断構造の下流側に配置される、請求項２に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
7. 展開時において前記接続点および前記アンカーへ接続される所定の長さのアンカー線をさらに備え、前記アンカー線は、展開時に前記横断構造を所定の深さにおいて前記所定の水速度において維持する、請求項１に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
8. 各パワーポッドは独立した油圧直結ドライブトレインを備え、前記独立した油圧直結ドライブトレインは駆動シャフトを備え、前記駆動シャフトが前記ロータアセンブリから油圧ポンプおよび少なくとも１つのロータ駆動油圧ポンプおよび１つの油圧ブレーキへと延び、前記油圧ポンプが、少なくとも１つの定速油圧モータへと動作可能に連結され、前記少なくとも１つの定速油圧モータが、少なくとも１つの発電機へと動作可能に連結された、請求項１に記載の潜水可能な多メガワット発電所プラットフォーム。
   
9. 水域の水流中における潜水可能な多メガワット発電所プラットフォームの深さを制御する方法であって、前記方法は、
   前記プラットフォームのための所定の動作水流速度を決定するステップと、
   前記プラットフォームを前記水域の底へアンカー固定するステップであって、前記プラットフォームの前記アンカー固定により、前記プラットフォームが潜水状態のまま深さを変更することが可能になるステップと、
   実際の水流速度が前記所定の動作水流速度を超えたとき、前記プラットフォームの前記水域中の深さを深くさせるステップと、
   実際の水流速度が前記所定の動作水流速度を下回ったとき、前記プラットフォームの前記水域中の深さを浅くするステップと、
   を含む。
   
10. 前記プラットフォームのための前記所定の動作水流速度は、前記プラットフォームの動作パラメータを超えること無く、発電を最大化させる、請求項９に記載の方法。
    
11. 前記アンカー固定を調節して、前記プラットフォームが前記水域の水面まで上昇することを可能にするステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
    
12. 横断翼構造と、
    それぞれ、耐流体圧力容器中に収容された発電システムへと接続され、前記発電システムは、駆動シャフトを備えた独立した油圧直結ドライブトレインを備え、前記駆動シャフトが、前記ロータアセンブリから油圧ポンプおよび少なくとも１つのロータ駆動油圧ポンプおよび１つの油圧ブレーキへと延び、前記油圧ポンプが、少なくとも１つの定速油圧モータへ動作可能に接続され、前記少なくとも１つの定速油圧モータが、少なくとも１つの発電機へ動作可能に接続された、固定ピッチロータブレードを有する、水流駆動ロータアセンブリを備えた、前記横断翼構造へ取り外し可能に固定された少なくとも２つの浮遊パワーポッドと、
    第１の端部および第２の端部を有し、第１の端部が、前記プラットフォーム上の中央取り付け点へと取り付けられ、第２の端部が海底上のアンカーへと取り付けられた、少なくとも１つの前方係留線と、
    第１の端部および第２の端部を有し、第１の端部が、前記プラットフォーム下に配置された前記海底上のアンカーへと取り付けられ、第２の端部が前記プラットフォームの下側の取り付け点へと取り付けられ、前記プラットフォームが海面下で規定の深さよりも上昇できないような長さを有する垂直係留線と、
    を備え、
    前記プラットフォームが、受動的な深さ調節を用いて定常状態の平衡位置に到達し、前記プラットフォーム上への力を最小化する、
    潜水可能な発電所装置。
    
13. 前記翼構造は、翼降下器、水中翼、トラスまたはフェアリング整形を用いた大直径管から選択される、請求項１２に記載の装置。
    
14. 前記角ロータアセンブリの前記ロータブレードが、時計方向または反時計方向において動作するように構成され、前記ロータアセンブリが、前記パワーポッドの上流または下流において動作するように構成される、請求項１２に記載の装置。
    
15. 前記プラットフォームが、１対、２対または３対のパワーポッドを有し、一対の各ロータが、二重反転方向において相互に動作する、請求項１４に記載の装置。
    
16. 前記パワーポッドがそれぞれ外部流体軸受をさらに備え、外部流体軸受上において前記ロータが取り付けられて回転し、これにより、前記ロータから前記ドライブトレインの駆動シャフトへの非トルク負荷が分離されることで、トルクのみが前記ドライブトレインへと伝送される、請求項１２に記載の装置。
    
17. 前記油圧ブレーキが、加圧された蓄圧器を供給する主要油圧ループからの分岐をさらに備え、前記加圧された蓄圧器は、前記ドライブトレインの駆動シャフトに前記油圧ブレーキをかけるために必要に応じて放圧する、請求項１２に記載の装置。
    
18. 前記発電システムそれぞれの油圧ブレーキが、同時停止を発生させるように構成され、これによりプラットフォーム安定性が保証される、請求項１７に記載の装置。
    
19. 各ロータブレードを前記ロータハブへ固定するための一体型ロータハブおよびスパーをさらに備えた、請求項１２に記載の装置。
    
20. ロータハブと、連続する内部ブレードスパーとをさらに備え、前記連続する内部ブレードスパーは、前記ブレードに及び、前記ロータブレードを前記ロータハブへと取り付けるために用いられる、請求項１２に記載の装置。