JP2019166885A - 係留ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】水底において、ケーブルの位置の変化を抑制することが可能な係留ユニットを提供する。【解決手段】係留ユニット１０は、水底に配置されるユニット本体１４と、ユニット本体１４に固定され、浮体２に接続された係留索１１が連結される連結部１５と、を備え、ユニット本体１４は、浮体２に接続されたケーブル１２の部分を収容するケーブル収容部２２を含んでいる。【選択図】図３

Description

本開示は、係留ユニットに関する。

例えば水中浮遊体は、水底に配置されたシンカー（又はアンカー）に対して、係留索を介して繋がれている（例えば特許文献１参照）。水中浮遊体には、係留索の他にケーブルが接続されている。ケーブルは係留索に沿って配置され、水底まで延びている。

特開２０１７−１３７２１号公報

従来の技術では、水底において、ケーブルの位置が係留索に対してずれるおそれがあった。本開示は、水底において、ケーブルの位置の変化を抑制することが可能な係留ユニットを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る係留ユニットは、水底に配置されるユニット本体と、ユニット本体に固定され、浮体に接続された係留索が連結される連結部と、を備え、ユニット本体は、浮体に接続されたケーブルの部分を収容するケーブル収容部を含んでいる。

この係留ユニットでは、ケーブルの部分がユニット本体のケーブル収容部に収容されるので、水底においてケーブルの位置の変化を抑制することができる。水底において、係留索とケーブルとを同一のユニット本体に連結することができる。係留索が連結されたユニット本体とは別に、ケーブルを連結するための他のシンカー（またはアンカー）等を設ける必要がない。係留ユニットでは、水底において、ケーブルの位置の変化を抑制することができるので、ケーブルと係留索とが絡まるおそれが低減される。

いくつかの態様において、ユニット本体は、外部に対して開放された収容凹部を含んでもよい。ケーブル収容部は、収容凹部に連通されていてもよい。これにより、収容凹部に機器類を配置することができる。この機器類に対してケーブルを接続することができる。ユニット本体を水底に設置する際に、機器類も同時に設置することができる。収容凹部に機器類を収容することで、機器類を保護することができる。収容凹部が、外部に対して開放されているので、収容凹部に収容された機器類を容易に点検、補修することができる。収容凹部への機器類の搬入、搬出が容易である。

いくつかの態様において、ケーブル収容部は、第１方向に延在する第１ケーブル収容部と、第１方向とは異なる第２方向に延在する第２ケーブル収容部と、を含んでもよい。収容凹部は、第１ケーブル収容部及び第２ケーブル収容部の間に配置されていてもよい。これにより、第１ケーブル収容部を通り第１方向に延在するケーブルを、収容凹部内で湾曲させて、ケーブルが延在する方向を変えることができる。延在する方向が変更されたケーブルを、第２ケーブル収容部において第２方向に延在させることができる。

いくつかの態様において、ケーブルは、第１ケーブル及び第２ケーブルを含んでもよい。収容凹部には、第１ケーブル及び第２ケーブルを接続するケーブル接続部が収容されていてもよい。収容凹部内において、第１ケーブルに対して第２ケーブルを接続することができる。ユニット本体を水底に設置する際に、ケーブル接続部も同時に設置することができる。収容凹部にケーブル接続部を収容することで、ケーブル接続部を保護することができる。

いくつかの態様において、ケーブル収容部の開口部には、ケーブル収容部の軸線方向外側に向かうほど、内径が大きくなる拡径部が設けられていてもよい。これにより、ユニット本体の内側から外側に向かうにつれて（ユニット本体から離れるにつれて）、ケーブル収容部の開口幅を大きくすることができる。開口部において、ケーブル収容部の内面を傾斜させることができる。開口部の周縁の角部に対して、ケーブルの外面が接触しにくいようにすることができる。その結果、ケーブルに対して外部から作用する力を弱くして、ケーブルの損傷を抑制することができる。

いくつかの態様において、拡径部の内面は湾曲面であってもよい。これにより、ケーブル外面が湾曲面に接触しても、ケーブルに対して外部から作用する力が弱く、ケーブルの損傷を抑制することができる。

いくつかの態様において、拡径部の端部には、ケーブル収容部の径方向外側に向かうほど、ユニット本体側へ湾曲する返し部が設けられていてもよい。これにより、ケーブルの外面が開口部の周縁の角部に当たらないようにすることができる。ケーブルの外面に接触可能な位置に角部が配置されないように、返し部を設けることができる。

いくつかの態様において、ユニット本体の天部は、水準器を保持する水準器保持部を含んでもよい。水準器保持部は、ユニット本体の天部の縁部であり、連結部に隣接する位置に配置されていてもよい。水準器をユニット本体の天部に配置することができるので、上方から水準器を確認することができる。ユニット本体が配置された水底に対して、撮影装置（例えばカメラ付きロボット）を沈めて、水準器を撮影することができる。水準器をユニット本体の天部の縁部であり、連結部に隣接する位置に配置することができる。上方からユニット本体まで延びる係留索を撮影しながら、撮影装置を沈めた場合に、係留索の下端に到達すると、係留索が連結された連結部の隣に存在する水準器を容易に撮影することができる。そのため、水準器を探す必要がない。水準器がユニット本体の天部における縁部に配置されているので、ユニット本体に接触しにくい位置に撮影装置を配置することができる。平面視において、ユニット本体の外側に撮影装置を配置して、水準器を容易に撮影することができる。

いくつかの態様において、ユニット本体の天部は、ケーブル収容部の第１開口部を含んでもよい。ユニット本体の側部は、ケーブル収容部の第２開口部を含んでもよい。これにより、ケーブルを上方から第１開口部を通じてケーブル収容部に導入することができる。ケーブル収容部に導入されたケーブルを第２開口部から側方に導出することができ、このケーブルを水底に沿ってケーブルを容易に配置することができる。

いくつかの態様において、ケーブルは、第１開口部を通り、ケーブル収容部に導入される第１ケーブルと、第２開口部を通り、ケーブル収容部から導出される第２ケーブルと、を含んでもよい。第１ケーブルの可撓性は、第２ケーブルの可撓性よりも高くてもよい。第１ケーブルと第２ケーブルとを接続する接続部は、水平方向に第１ケーブル及び第２ケーブルを接続することができる。これにより、第２ケーブルと比較して撓み易い第１ケーブルを、収容凹部内で撓ませた後に、第１ケーブルと第２ケーブルとを接続することができる。その結果、第２ケーブルを撓ませる必要がない。第２ケーブルに係る負荷を緩和することができる。可撓性とは、例えば曲げ易さを示す性質であり、可撓性が高いケーブルは、可撓性が低いケーブルよりも曲げやすいという意味を含む。例えば、同じ曲率半径で撓ませた場合に、可撓性が高いケーブルは、可撓性が低いケーブルよりも損傷しにくい。

本開示によれば、水底において、ケーブルの位置の変化を抑制することが可能な係留ユニットを提供することができる。

一実施形態の水中浮遊式発電装置を示す概略構成図である。 図１に示す水中浮遊式発電装置の発電用ポッドを示す側面図である。 図１中のシンカーを示す概略斜視図である。 図３に示すシンカーの断面図である。 図３に示すシンカーの平面図である。 シンカーの天面に設けられた開口部の断面図である。 第２実施形態に係るシンカーを示す断面図である。 浮体測位システムを示す概略図である。 第３実施形態に係るシンカーを示す断面図である。 第４実施形態に係るアンカーを示す断面図である。 第５実施形態に係るアンカーを示す断面図である。

以下、本開示の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、係留ユニットを備える水中浮遊式発電装置（水流発電装置）１について説明する。図１に示されるように、水中浮遊式発電装置１は、例えば海水中に設置され、海流ＦＷを利用して発電を行う。以下、水中浮遊式発電装置１を「発電装置１」と記す。海流ＦＷの上流側を前側、海流ＦＷの下流側を後側として説明する。発電装置１は、例えば左右に離間して配置された一対の発電用ポッド２を備える。発電用ポッド２は、水中を浮遊可能な浮体である。発電装置１は、一対の発電用ポッド２間に配置された中央ポッドを備える構成でもよい。一対の発電用ポッド２は、例えばクロスビームによって連結されている。

図２に示されるように、発電用ポッド２の前部２ａは海流ＦＷの上流側に配置され、後部２ｂは海流ＦＷの下流側に配置されている。発電用ポッド２の後部２ｂには、発電用タービン３が設けられている。以下、発電用タービン３を「タービン」３と記す。発電用ポッド２は、例えば円筒状を成し、タービン３を回転可能に支持している。タービン３として、いわゆるダウンウィンド型のタービンが採用されている。なお、タービン３は、アップウィンド型のタービンであってもよい。発電用ポッド２には、タービン３の回転駆動力によって発電する発電機４が搭載されている。

タービン３は、ハブ５と、ハブ５に設けられた複数枚（例えば２枚）のブレード６と、を含んでいる。ハブ５は、発電用ポッド２の後部２ｂ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発電装置１においては、海流ＦＷの向きを基準として、発電用ポッド２の下流側にブレード６が配置されている。

ハブ５には、回転軸７が連結されている。回転軸７は、発電用ポッド２に収容され、軸回りに回転可能である。ハブ５及びブレード６は一体として回転する。ブレード６の回転は、回転軸７を介して発電機４に伝達される。回転軸７は、例えば発電用ポッド２の中心軸線Ｌ２に沿って設けられている。発電装置１は、ブレード６のピッチ角度を調整可能なブレードピッチ角度調整装置８を備えていてもよい。発電装置１は、浮力調整装置を備えていてもよい。浮力調整装置は、浮体の外部との間で例えば海水を注排水して、浮体の重量を変化させる。発電用ポッド２には、例えばブレードピッチ角度調整装置８及び浮力調整装置を制御可能な制御ユニット９が設けられている。

図１に示されるように発電用ポッド２は、海底（水底）Ｂに設置されたシンカー（係留ユニット）１０に対して接続されて水中を浮遊する。発電用ポッド２は係留索１１を介してシンカー１０に接続されている。なお、シンカー１０に代えて、海底Ｂに固定されたアンカーに、係留索１１を接続してもよい。係留索１１の一端１１ａは発電用ポッド２に接続され、係留索１１の他端１１ｂはシンカー１０に接続されている。例えば、一対の発電用ポッド２に対して、それぞれ１本ずつ（合計２本）の係留索１１が接続されている。係留索１１の一端１１ａは、クロスビームに接続されていてもよい。なお、発電装置１の浮体に対しては、例えば長さを調整することで、浮体の深度を変えることが可能な深度調整用のロープ等は接続されていない。

発電用ポッド２には送電ケーブル１２が接続されている。送電ケーブル１２は、係留索１１に沿って配置されている。送電ケーブル１２の一端１２ａは発電機４に接続されている。送電ケーブル１２の他端１２ｂは、シンカー１０において、海底送電ケーブル１３に接続されている。海底送電ケーブル１３は、海底Ｂに敷設されて、例えば地上の電力系統（外部電源等）に接続されている。発電機４によって発電された電力は、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３を通じて、電力系統に給電可能である。同様に、電力系統から発電機４に給電することもできる。

送電ケーブル１２は、例えば複数箇所において、係留索１１に対して留められている。送電ケーブル１２は、連結具によって係留索１１に繋ぎ留められている。連結具として、例えば帯状のベルト部材を用いてもよく、リング状の部材を用いてもよい。

発電装置１において、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３を用いて、信号を送信してもよい。発電装置１において、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブルとは別に設けられた通信ケーブルを用いてもよい。発電用ポッド２から地上側の設備へ各種信号を送信することができ、地上側の設備から発電用ポッド２へ各種信号を送信することができる。

次にシンカー１０について説明する。シンカー１０は図３に示されるように、海底Ｂに配置されたシンカー本体（ユニット本体）１４と、係留索１１が連結された係留用治具（連結部）１５と、を備える。シンカー本体１４は、例えばコンクリート製のブロック体である。シンカー本体１４の内部には、例えば鉄筋又は鉄骨等が配置されていてもよい。シンカー本体１４は、概ね直方体を成している。シンカー本体１４の外面は、天面（天部）１６、底面（底部）１７、及び複数の側面（側部）１８〜２１を含む。シンカー本体１４は、直方体を成すものに限定されず、円柱状、円錐状、角錐状、球状などその他の形状を含んでもよい。

図３では、互いに直交する３方向として、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向を、矢印を用いて図示している。Ｚ方向は、上下方向である。天面１６及び底面１７は、Ｚ方向に対向している。側面１８，１９は、Ｘ方向に対向し、側面２０，２１は、Ｙ方向に対向している。

シンカー本体１４の底面１７には、アスファルト構造が設けられていてもよい。このアスファルト構造には、多数の空隙が形成されている。このアスファルト構造により、シンカー本体１４と海底Ｂとの間の摩擦力が向上するので、シンカー本体１４に係留可能な浮体の重量を増加することができる。シンカー本体１４と海底Ｂとの間の摩擦力を向上させることで、浮体を係留可能な係留力の安全係数を増やすことができる。アスファルト構造には空隙があるので、海底Ｂの凹凸に応じてアスファルト構造が変形する。そのため、アスファルト構造の海底Ｂに対する接地の状態を安定させることができる。

シンカー本体１４は、送電ケーブル１２を通過させるケーブル用経路（ケーブル収容部）２２を備える。シンカー本体１４は、外部に対して開放された収容凹部２３を含む。ケーブル用経路２２は、収容凹部２３に連通されている。収容凹部２３は、例えば側面２０から内側へ凹むように形成されている。収容凹部２３は、側面２０において外部に開放されている。収容凹部２３は、側面１８において外部に開放されている。収容凹部２３は、一つの側面において外部に開放されていてもよく、複数の側面において外部に開放されていてもよい。

収容凹部２３は、壁面２３ａ〜２３ｄによって区画されている。壁面２３ａ，２３ｂは、Ｚ方向に対して交差する面であり、Ｚ方向に離間して、互いに対向している。壁面２３ａは上向きの面であり、壁面２３ｂは下向きの面である。壁面２３ｃは、Ｘ方向に対して交差する面である。壁面２３ｄは、Ｙ方向に対して交差する面である。壁面２３ａ〜２３ｄによって囲まれた空間は、収容凹部２３において、他の物体を収容可能な空間である。

収容凹部２３は、図３及び図４に示されているように、Ｚ方向において例えば中央部に配置されている。収容凹部２３は、図４及び図５に示されているように、Ｘ方向において、側面１８から側面１９近傍まで形成されている。壁面２３ｃは、Ｘ方向において中央よりも側面１９側に形成されている。収容凹部２３は、Ｙ方向において、側面２０から中央部近傍まで形成されている。壁面２３ｂは、例えばＹ方向において中央よりも側面２０側に形成されている。

ケーブル用経路２２は、Ｚ方向（第１方向）に延在する第１ケーブル用経路（第１ケーブル収容部）２４と、Ｘ方向（第２方向）に延在する第２ケーブル用経路（第２ケーブル収容部）２５と、を含む。収容凹部２３は、第１ケーブル用経路２４と第２ケーブル用経路２５との間に配置されている。第１ケーブル用経路２４は、天面１６と壁面２３ｂとの間で、Ｚ方向に貫通している。第１ケーブル用経路２４は、Ｚ方向に延在する配管を含んでもよい。第２ケーブル用経路２５は、壁面２３ｃと側面１９との間で、Ｘ方向に貫通している。第２ケーブル用経路２５は、Ｚ方向に延在する配管を含んでもよい。ケーブル用経路２２として、例えばステンレス鋼製の配管を用いることができる。ケーブル用経路２２の長手方向と交差する断面形状は、例えば円形を成している。ケーブル用経路２２の断面形状は、矩形でもよく、その他の形状でもよい。

第１ケーブル用経路２４には、送電ケーブル（第１ケーブル）１２が挿通されている。送電ケーブル１２は、天面１６の上方から導入されて、第１ケーブル用経路２４を通り、収容凹部２３まで到達している。第２ケーブル用経路２５には、海底送電ケーブル（第２ケーブル）１３が挿通されている。海底送電ケーブル１３は、側面１９の外方から導入されて、第２ケーブル用経路２５を通り、収容凹部２３まで到達している。第１ケーブル用経路２４の内径は、送電ケーブル１２の外径よりも大きくてもよい。第２ケーブル用経路２５の内径は、海底送電ケーブル１３の外径よりも大きくてもよい。

また、第１ケーブル用経路２４には、送電ケーブル１２の移動を抑制する拘束部が設けられていてもよい。第２ケーブル用経路２５には、海底送電ケーブル１３の移動を抑制する拘束部が設けられていてもよい。収容凹部２３の内部において、送電ケーブル１２の移動を抑制する拘束部が設けられていてもよく、海底送電ケーブル１３の移動を抑制する拘束部が設けられていてもよい。

収容凹部２３には、例えば中継器（ケーブル接続部）２６が収容されている。中継器２６は、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３を電気的に接続している。中継器２６は、変圧器を含んでもよい。送電ケーブル１２によって送電された電力は、電圧が変更された後、海底送電ケーブル１３によって送電される。中継器２６は例えば筐体を備える。筐体内において、送電ケーブル１２と海底送電ケーブル１３とが接続されている。

中継器２６の筐体は、例えば円筒状を成していてもよく、角筒状を成していてもよい。中継器２６は、収容凹部２３において、壁面２３ａ上に配置されている。中継器２６の長手方向は、例えばＸ方向（水平方向）に沿うように配置されている。中継器２６の長手方向は、例えばＺ方向に沿うように配置されていてもよい。中継器２６の長手方向は、Ｘ方向に傾斜するように配置されていてもよく、その他の方向に沿って配置されていてもよい。

第１ケーブル用経路２４を通過した送電ケーブル１２は、収容凹部２３内で湾曲している。送電ケーブル１２は、Ｚ方向に延在し、湾曲部で湾曲した後に、Ｘ方向に延在している。中継器２６は、例えばＸ方向に送電ケーブル１２と海底送電ケーブル１３とを接続している。送電ケーブル１２と海底送電ケーブル１３とが接続される方向は、Ｘ方向に限定されず、その他の方向でもよい。送電ケーブル１２は、収容凹部２３内において湾曲していなくてもよい。海底送電ケーブル１３は、収容凹部２３内において湾曲していてもよい。

送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３は、同様の構造の送電用のケーブルでもよく、異なる構造の送電用のケーブルでもよい。送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３は、例えば、導体、絶縁部材、耐圧部材、及び保護部材等を含む。送電ケーブル１２の可撓性は、例えば海底送電ケーブル１３の可撓性よりも高い。送電ケーブル１２は、海底送電ケーブル１３と比較して曲がり易い構造でもよい。可撓性とは、例えば曲げ易さを示す性質であり、可撓性が高いケーブルは、可撓性が低いケーブルよりも曲げやすいという意味を含む。

中継器２６には、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３とは別に、他の送電用のケーブルが接続されていてもよい。中継器２６において、送電ケーブル１２が複数の線に分岐されていてもよい。中継器２６の外部において、送電ケーブル１２が分岐されていてもよい。

シンカー本体１４の天面１６には、第１ケーブル用経路２４の開口部（第１開口部）２７が設けられている。送電ケーブル１２は、上方からシンカー１０に向かって延びている。送電ケーブル１２は、シンカー１０の上方において、係留索１１から離れて、開口部２７の上方に存在している。送電ケーブル１２のうち、係留索１１から離れた部分には、複数の浮力材（ブイ）２８が取り付けられている。送電ケーブル１２は、浮力材２８に作用する浮力によって、上方に引き上げられている。送電ケーブル１２は、開口部２７の上方において、Ｚ方向に沿うように配置され易くなっている。

開口部２７には、図６に示されているように、ベルマウス（拡径部）２９が設けられている。ベルマウス２９の内径は、第１ケーブル用経路２４の軸線方向において、シンカー本体１４の外部に向かうほど、大きくなっている。第１ケーブル用経路２４の軸線Ｌ２４は、第１ケーブル用経路２４の開口の中心線である。第１ケーブル用経路２４の軸線方向は、軸線Ｌ２４が延在する方向であり、例えばＺ方向である。第１ケーブル用経路２４の軸線方向において、シンカー本体１４の内部に向かう側を軸線方向内側とし、シンカー本体１４の外部に向かう側を軸線方向外側とする。図６において、下方が軸線方向内側であり、上方が軸線方向外側である。

ベルマウス２９の内周面（内面）２９ａは、湾曲面となっている。この湾曲面は、軸線Ｌ２４に沿う断面において、軸線方向外側に向かうほど、軸線Ｌ２４から離れるように湾曲している。この湾曲面の曲率半径は、一定でもよく、異なっていてもよい。例えば、軸線方向外側に向かうほど、曲率半径が大きくてもよい。例えば、軸線Ｌ２４に沿う断面において、湾曲面の曲率半径は、送電ケーブル１２の許容曲げ半径よりも大きくてもよい。これにより、送電ケーブル１２が許容値よりも大きく曲がることが抑制されるので、送電ケーブル１２の信頼性の低下を抑制できる。

ベルマウス２９の第１端部２９ｂは、軸線方向内側の端部である。ベルマウス２９の第２端部２９ｃは、軸線方向外側の端部である。第１端部２９ｂは、天面１６よりも内側に配置され、第２端部２９ｃは、天面１６よりも外側に配置されている。ベルマウス２９の第２端部２９ｃには、返し部２９ｄが設けられている。返し部２９ｄは、第１ケーブル用経路２４の径方向外側に向かうほど（軸線Ｌ２４と離れるほど）、軸線方向内側（ユニット本体側）へ湾曲している。これにより、上側に凸である湾曲面が形成されている。第２端部２９ｃにおいて、角部が形成されず、滑らかな面が形成されている。なお、図６では、ベルマウス２９付近において、送電ケーブル１２が湾曲している状態を示しているが、送電ケーブル１２は、ベルマウス２９付近において、上下方向に延在していてもよい。

シンカー本体１４の天面１６には、開口部２７の周囲にベルマウス２９を固定するための固定部３０が設けられている。固定部３０は、例えば金属板であり、シンカー本体１４に埋め込まれている。固定部３０には、第１ケーブル用経路２４に対応する位置に開口が設けられている。固定部３０の表面は、天面１６において外部に露出している。例えば、ベルマウス２９の返し部２９ｄが、固定部３０に溶接されている。ベルマウス２９は、固定部３０に対してその他の方法により接合されていてもよい。ベルマウス２９の一部は、シンカー本体１４に埋め込まれるように配置されていてもよい。

ベルマウス２９の表面には、例えば塗装が施工されていてもよい。塗装として、防汚性が高い塗料を使用することができる。防汚性とは、塗料が塗布された後の表面の汚れにくさの程度を表すものである。例えば、水中生物が付着しにくい場合を、水中生物が付着し易い場合と比較して、防汚性が高いとすることができる。塗料としては、例えば、中国塗料株式会社製、「バイオクリン（登録商標）ＥＣＯ−２」（商品名）、「バイオクリン（登録商標） ＥＣＯ」（商品名）を使用することができる。塗料として、無毒性塗料であるシリコーン系塗料を用いることができる。塗料はその他の塗料でもよい。塗料として、海洋生物が嫌う物質を発生させる塗料を用いてもよい。また、ベルマウス２９の内周面の表面を滑らかにすることで、送電ケーブル１２の外周面（ケーブル被膜）を好適に保護することができる。

図３に示されるように、シンカー本体１４の側面１９には、第２ケーブル用経路２５の開口部（第２開口部）３１が設けられている。海底送電ケーブル１３は、中継器２６からＸ方向に延びている。海底送電ケーブル１３は、第２ケーブル用経路２５を通り、開口部３１からシンカー本体１４の側方に導出されている。開口部３１には、開口部２７と同様に、ベルマウス２９が設けられている。開口部３１に設けられたベルマウス２９は、開口部２７に設けられたベルマウス２９と同じ構成とすることができる。開口部３１に設けられたベルマウス２９は、開口部２７に設けられたベルマウス２９と異なる構成でもよい。

シンカー本体１４の天面１６には、係留用治具１５が配置されている。係留用治具１５は、例えばＵ字状を成す吊り筋である。Ｕ字の湾曲形状が上方に配置され、Ｕ字の開放端部は、シンカー本体１４内に埋め込まれて固定されている。係留用治具１５には、係留索１１の他端１１ｂが連結されている。係留用治具１５は、吊り筋に限定されず、その他の形状のものでもよい。係留用治具１５として、例えば、開口を有し板状の吊ピース、Ｏ字状の枠を有するアイボルト又はアイナット等を用いることができる。係留用治具１５は、天面１６から上方に張り出している。係留用治具１５は、図５に示されるように、例えば、天面１６の縁部近傍に配置されている。天面１６の縁部近傍は、天面１６において、側面１９に近い領域を含む。係留用治具１５は、平面視において、側面１９の近傍に配置されている。係留用治具１５は、Ｙ方向において中央部に配置されている。係留用治具１５は、その他の位置に配置されていてもよく、Ｘ方向及びＹ方向において、天面１６の中央に配置されていてもよい。

シンカー本体１４の天面１６には、吊下用治具３２が配置されている。吊下用治具３２は、例えばＵ字状を成す吊り筋である。Ｕ字の湾曲形状が上方に配置され、Ｕ字の開放端部は、シンカー本体１４内に埋め込まれて固定されている。吊下用治具３２は、吊り筋に限定されず、その他の形状のものでもよい。吊下用治具３２として、例えば、開口を有し板状の吊ピース、Ｏ字状の枠を有するアイボルト又はアイナット等を用いることができる。吊下用治具３２は、天面１６から上方に張り出している。吊下用治具３２は、平面視において、Ｘ方向及びＹ方向の中央に配置されている。吊下用治具３２は、その他の位置に配置されていてもよい。吊下用治具３２は、係留用治具１５として利用することができる。シンカー本体１４を海上から海底Ｂに沈める際に、吊下用治具３２に対してワイヤー等を連結して、シンカー本体１４を吊り下げることができる。シンカー本体１４を海底Ｂから引き上げる際に、吊下用治具３２に対してワイヤー等を連結して、シンカー本体１４を吊り上げることができる。

シンカー本体１４の天面１６には、水準器３３が配置されている。水準器３３は、液体及び気泡を収容する密閉容器を含む。密閉容器の上面は、透明な部材（例えばガラス）によって構成されている。例えば、気泡の位置を確認することで、シンカー本体１４の傾斜を検出することができる。水準器３３の外形は、例えば円盤状を成している。水準器３３の外形は、円盤状に限定されず、その他の形状でもよい。

シンカー本体１４の天面１６には、水準器３３を保持する水準器保持部３４が設けられている。水準器保持部３４は、シンカー本体１４の天面１６から凹む凹部である。水準器保持部３４は、水準器３３の外形に倣う形状を成している。水準器保持部３４は、水準器３３の全部を収容可能な大きさでもよく、水準器３３の一部（例えば下半分）を収容可能な大きさでもよい。水準器３３が水準器保持部３４に保持されている状態において、水準器３３の気泡の位置は、シンカー本体１４の外部から確認することができる。水準器３３自体が、シンカー本体１４に埋め込まれるように設置されていてもよく、水準器３３を保持するための治具が、シンカー本体１４に埋め込まれていてもよい。この治具に対して水準器３３が溶接等によって固定されていてもよい。

水準器保持部３４は、天面１６において、縁部に配置されている。水準器保持部３４は、平面視において、側面１９と側面２０とが交差する角部に配置されている。水準器保持部３４は、係留用治具１５に隣接する位置に配置されている。水準器保持部３４は、平面視において、例えば第２ケーブル用経路２５の上方に配置されている。水準器保持部３４は、その他の位置に配置されていてもよい。水準器保持部３４は、例えば、吊下用治具３２に隣接する位置に配置されていてもよく、開口部２７に隣接する位置に配置されていてもよい。

シンカー本体１４には、計測器３５が設けられている。計測器３５は、例えば海底に関する情報を計測することができる。計測器３５として、海底付近の水温を計測する水温計、海底付近の海水中の塩分濃度を計測する塩分計、海底付近の海水の流速を計測する流用計などが挙げられる。計測器３５は、常時、計測を行うことができる。計測器３５は浮体の位置を計測するものでもよい。計測器３５は例えば音響測位を行う音響機器を含む。音響機器として、アレイ（array）又はトランスポンダ（transponder）が挙げられる。計測器３５は、例えばシンカー本体１４の天面１６に設けられている。シンカー１０は、複数種類の計測器３５を備えることができる。同一種類の計測器３５が異なる位置に配置されていてもよい。

シンカー本体１４の天面１６には、計測器３５を保持する計測器保持部３６が設けられている。計測器保持部３６は、シンカー本体１４の天面１６から凹む凹部である。計測器保持部３６は、計測器３５の外形に倣う形状を成している。計測器保持部３６は、計測器３５の全部を収容可能な大きさでもよく、計測器３５の一部（例えば下半分）を収容可能な大きさでもよい。計測器３５自体が、シンカー本体１４に埋め込まれるように設置されていてもよく、計測器３５を保持するための治具が、シンカー本体１４に埋め込まれていてもよい。この治具に対して計測器３５が溶接等によって固定されていてもよい。

計測器３５には給電線（第３ケーブル）３７が接続されている。給電線３７は中継器２６に接続されている。給電線３７は、中継器２６において、送電ケーブル１２から分岐されている。発電機４で発電された電力の一部は、給電線３７を通じて、計測器３５に給電される。シンカー本体１４は、給電線３７を挿通させる給電線用経路３８を備える。給電線用経路３８は、収容凹部２３と計測器保持部３６とを連通している。給電線用経路３８は、給電線３７が収容される空間を含む。給電線用経路３８として、例えばステンレス鋼製の配管を用いることができる。給電線３７は、給電線用経路３８を通り、計測器３５に接続されている。

本実施形態のシンカー１０では、送電ケーブル１２の一部及び海底送電ケーブル１３の一部が、ケーブル用経路２２に収容されているので、海底Ｂにおいて、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３の位置の変化を抑制することができる。シンカー１０では、海底Ｂにおいて、係留索１１と送電ケーブル１２とを同一のシンカー本体１４に連結されている。これにより、係留索１１が連結されたシンカー本体１４とは別に、送電ケーブル１２を連結するための他のシンカー（又はアンカー）等を設ける必要がない。シンカー１０では、海底Ｂにおいて、送電ケーブル１２の他端（下端）１２ｂの位置の変化を抑制することができるので、送電ケーブル１２と係留索１１とが絡まるおそれが低減される。送電ケーブル１２の位置の変化を抑制することで、送電ケーブル１２を係留索１１に繋ぎ留める連結具に作用する力を抑制することができる。その結果、連結具の損傷のおそれを低減できる。

シンカー本体１４には、収容凹部２３が設けられているので、この収容凹部２３に中継器２６を配置することができ、この中継器２６を用いて、送電ケーブル１２と海底送電ケーブル１３とを接続することができる。中継器２６は、収容凹部２３に収容されているので、外部からの損傷が抑制される。シンカー本体１４を海底Ｂに設置する際には、中継器２６を収容凹部２３に収容した状態に、中継器２６も同時に設置することができる。これにより、シンカー本体１４と中継器２６とを別々に設置する必要がなくなる。その結果、シンカー本体１４及び中継器２６を設置する際の工期短縮を図ることができる。また、収容凹部２３が、外部に対して開放されているので、収容凹部２３に収容された中継器２６などの機器類を容易に点検、補修することができる。また、シンカー１０によれば、収容凹部２３への中継器２６の搬入、搬出が容易である。

シンカー本体１４では、第１ケーブル用経路２４がＺ方向に延在し、第２ケーブル用経路２５がＸ方向に延在している。収容凹部２３は、第１ケーブル用経路２４と第２ケーブル用経路２５との間に配置されている。これにより、Ｚ方向に延在する送電ケーブル１２を収容凹部２３で湾曲させて、送電ケーブル１２が延在する方向を変えることができる。シンカー本体１４では、送電ケーブル１２に対して中継器２６を介して接続された海底送電ケーブル１３を、第２ケーブル用経路２５に挿通させてＸ方向に延在させることができる。

シンカー１０では、第１ケーブル用経路２４の開口部２７にベルマウス２９が設けられているので、送電ケーブル１２が例えば揺動した際に、送電ケーブル１２の外周面が、開口部の周縁の角部によって損傷することが抑制される。送電ケーブル１２は、ベルマウス２９の内周面２９ａである湾曲面に当接するので、局所的に応力が作用することが抑制される。その結果、送電ケーブル１２に対して外部から作用する力を弱くして、送電ケーブル１２の損傷を抑制することができる。

また、ベルマウス２９には、返し部２９ｄが設けられているので、ベルマウス２９の外周縁の角部を送電ケーブル１２に当たらない位置に配置することができる。これにより、ベルマウス２９の外周縁の角部に対して、送電ケーブル１２の外周面が接触する可能性を低減できる。その結果、送電ケーブル１２において局所的な応力が作用する可能性を減らして、送電ケーブル１２の損傷を抑制できる。

シンカー１０において、シンカー本体１４の天面１６には、水準器３３を保持する水準器保持部３４が形成されている。水準器保持部３４は、天面１６の縁部であり、係留用治具１５に隣接する位置に配置されている。水準器３３がシンカー本体１４の天面１６に配置されているので、上方から水準器３３を確認することができる。シンカー本体１４が配置された海底Ｂに対して、撮影装置（例えばカメラ付きロボット）を沈めて、水準器３３を撮影することができる。撮影された画像から、シンカー本体１４の傾きの有無を確認することができる。また、上方からシンカー本体１４まで延びる係留索１１を撮影しながら、撮影装置を沈めた場合に、係留索１１の下端に到達すると、係留用治具１５の隣に存在する水準器３３を容易に撮影することができる。そのため、水準器３３を探す手間を省くことができる。水準器３３がシンカー本体１４の天面１６における縁部に配置されているので、シンカー本体１４に接触しにくい位置に撮影装置を配置することができる。平面視において、シンカー本体１４の外側に撮影装置を配置して、水準器３３を容易に撮影することができる。

シンカー１０では、給電線３７を用いて、計測器３５に給電することができるので、バッテリを設けなくてもよい。これにより、バッテリ交換などのメンテナンスコストを抑制することができる。

次に、図７に示される第２実施形態に係るシンカー１０Ｂについて説明する。第２実施形態に係るシンカー１０Ｂが第１実施形態に係るシンカー１０と違う点は、係留用治具１５の配置が異なる点である。シンカー１０Ｂの説明において、シンカー１０と同じ説明は省略する。なお、図７では、係留索１１が真上に延びるように図示されているが、海中では発電用ポッド２が存在する方向に傾斜している。

シンカー１０Ｂのシンカー本体１４Ｂには、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３を収容するケーブル用経路２２Ｂが形成されている。送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３の一部は、シンカー本体１４Ｂのコンクリートに埋め込まれている。シンカー本体１４Ｂにおいて、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３が埋め込まれている領域がケーブル用経路２２Ｂに相当する。

ケーブル用経路２２Ｂは、第１ケーブル用経路２４Ｂ及び第２ケーブル用経路２５Ｂを含む。第１ケーブル用経路２４Ｂと第２ケーブル用経路２５Ｂとの間には、中継器２６を収容する収容部２３Ｂが形成されている。収容部２３Ｂは、シンカー本体１４Ｂの外面から凹むように形成された収容凹部でもよい。収容部２３Ｂは、シンカー本体１４Ｂの外部に対して開放されていないものでもよい。外部に対して開放されていないとは、例えば、シンカー本体１４Ｂの外面に露出していないこと、外側から視認できないことを含む。

第１ケーブル用経路２４Ｂは、天面１６からＺ方向に下方に延びている。第１ケーブル用経路２４Ｂは、下側において湾曲してＸ方向に延在している。第１ケーブル用経路２４Ｂは、下端部において収容部２３Ｂに連通されている。収容部２３Ｂは、例えば、中継器２６の外形に倣う形状となっている。収容部２３Ｂの長手方向は、Ｘ方向に沿うように配置されている。第２ケーブル用経路２５Ｂは、収容部２３Ｂに連通し、Ｘ方向に延びている。第２ケーブル用経路２５Ｂは側面１９まで延びている。

送電ケーブル１２は、第１ケーブル用経路２４Ｂを通り、湾曲し、収容部２３Ｂの内部で中継器２６に接続されている。中継器２６は、送電ケーブル１２及び海底送電ケーブル１３を電気的に接続している。海底送電ケーブル１３は、第２ケーブル用経路２５Ｂを通り、Ｘ方向に延在し、側面１９から外部に導出されている。

シンカー本体１４Ｂの天面１６の中央部には、係留用治具１５が配置されている。シンカー本体１４Ｂにおいて、吊下用治具３２が設けられていてもよく、係留用治具１５を吊下用治具として利用することもできる。

図８に示されるように、シンカー１０Ｂが適用される発電装置１Ｂは、浮体測位システム４０を備える。浮体測位システム４０は、水中で浮遊する発電用ポッド２の位置を測定する。浮体測位システム４０は、アレイ４１及びトランスポンダ４２を備える。アレイ４１は、発電用ポッド２に設けられ、トランスポンダ４２は、シンカー１０Ｂに設けられている。

アレイ４１は、例えば発電用ポッド２の底部外面において前部２ａに設けられている。アレイ４１は、中央ポッド又はクロスビームに設けられていてもよく、その他の位置に配置されていてもよい。アレイ４１は、音波（位置検出用波）Ｃを水中に出力すると共に、トランスポンダ４２から返送された音波Ｃを受信する。アレイ４１は、音波を送信する送信機及び音波を受信する受信機を含む。アレイ４１は、発電機４及び電力系統と電気的に接続されて給電可能となっている。

トランスポンダ４２は、シンカー本体１４Ｂの天面１６に配置されている。トランスポンダ４２はシンカー本体１４Ｂの側面に配置されていてもよく、その他の位置に配置されていてもよい。トランスポンダ４２は、アレイ４１から送信された音波Ｃを受信し、これに応答して音波Ｃを返送する。トランスポンダ４２は、音波を受信する受信機及び音波を送信する送信機を含む。トランスポンダ４２は、例えば、シンカー本体１４Ｂにおいて、海底送電ケーブル１３と分岐された給電線３７に電気的に接続されている。これにより、トランスポンダ４２は、発電機４及び電力系統と電気的に接続されて給電可能となっている。

アレイ４１は複数の受信機を備える。アレイ４１は、トランスポンダ４２から返送された音波Ｃ１，Ｃ２を受信する。複数の受信機同士の距離、位置関係は既知である。同一時刻にトランスポンダ４２から返送された音波Ｃ１，Ｃ２について、複数の受信機における受信時刻ｔ１，ｔ２の差である時間差Δｔ（＝ｔ２−ｔ１）に応じて、トランスポンダ４２が存在する方位（方向）を演算することができる。音波Ｃ１，Ｃ２を受信した時刻ｔ１，ｔ２に応じて、アレイ４１からトランスポンダ４２までの距離を演算することができる。

このようにシンカー１０Ｂでは、浮体測位システム４０に用いられるトランスポンダ４２を設置することができる。これにより、発電装置１Ｂにおいて、発電用ポッド２の位置を把握することができる。

次に、図９に示される第３実施形態に係るシンカー１０Ｃについて説明する。シンカー１０Ｃでは、トランスポンダ４２への給電方式がシンカー１０Ｂと異なっている。シンカー１０Ｃのシンカー本体１４Ｃにおいて、給電線３７は送電ケーブル１２から分岐されている。シンカー１０Ｃは、トランスポンダ４２に給電するワイヤレス給電部５０を備える。

ワイヤレス給電部５０は、コイル（アンテナ）５１，５２を備え、例えば電磁誘導方式により電気エネルギを伝達する。コイル５１，５２は、送電ケーブル１２に接続された給電線３７に設けられている。これにより、発電機４又は電力系統から送電された電力を、ワイヤレス給電部５０を用いて、トランスポンダ４２に給電することができる。給電方式は、電磁誘導方式に限定されず、電波受信方式、共鳴方式等その他の方式でもよい。トランスポンダ４２は、例えば円筒形を成す筐体を備える構成でもよい。トランスポンダ４２は、シンカー１０の天面１６に形成された円形の凹部（計測器保持部）に嵌められている。そして、トランスポンダ４２に受電用のコイルを設け、凹部の底面に送電用のコイルを設け、これらのコイルを用いてトランスポンダ４２に給電してもよい。これにより、トランスポンダ４２の取り付け、取り外しを容易に行うことができる。

次に、図１０に示される第４実施形態に係るアンカー（係留ユニット）１０Ｄについて説明する。第４実施形態の説明において、上記の実施形態と同じ説明は省略する。上記の実施形態では摩擦式のシンカーについて説明しているが、係留ユニットは、アンカーでもよい。アンカー１０Ｄはパイル（pile）式のアンカーである。アンカー１０Ｄは、一部が地中に埋め込まれたアンカー本体（ユニット本体）１４Ｄを含む。アンカー本体１４Ｄは、例えば円柱状を成している。アンカー本体１４Ｄは、海底Ｂ（地中）に埋め込まれた部分と、海底Ｂから露出している部分とを含む。アンカー本体１４Ｄのうち海底Ｂから上方に存在する部分に、ケーブル用経路２２Ｂが配置されている。

次に、図１１に示される第５実施形態に係るアンカー（係留ユニット）１０Ｅについて説明する。第５実施形態の説明において、上記の実施形態と同じ説明は省略する。アンカー１０Ｅは、サクション式のアンカーでもよい。アンカー１０Ｅは、一部が地中に埋め込まれたアンカー本体（ユニット本体）１４Ｅを含む。アンカー本体１４Ｅは、例えば円筒体と、天部とを含む。天部は円筒体の上端部を覆うように形成されている。天部は例えばドーム状を成していてもよい。係留用治具１５はアンカー本体１４Ｅの天部に固定されている。アンカー本体１４Ｅは、例えば金属製でもよい。

アンカー本体１４Ｅの円筒体の下端部は、設置前の状態において開放されている。アンカー本体１４Ｅを設置する場合には、アンカー本体１４Ｅを海底Ｂに配置した後に、アンカー本体１４Ｅ内の海水を吸い上げて排出する。例えば、排水用の配管をアンカー本体１４Ｅの天部に接続して、アンカー本体１４Ｅ内の海水を外部に排出して、アンカー本体１４Ｅ内の圧力を静水圧以下にする。これにより、アンカー本体１４Ｅの天部が下方に押し込まれ、アンカー本体１４Ｅの下端部が地中に進入する。例えばアンカー本体１４Ｅの下半分の部分が地中に配置される。このようにして、アンカー本体１４Ｅを海底Ｂに固定することができる。アンカー本体１４Ｅの内部のうち海底Ｂよりも上方の部分が、ケーブル収容部となる。このケーブル収容部に、送電ケーブル１２の部分、海底送電ケーブル１３の部分、及び中継器２６が収容される。

本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記の実施形態では、側面１８，２０において開口された収容凹部２３を備える場合について説明しているが、収容凹部２３は、その他の面において開口されているものでもよい。収容凹部は、その他の側面１９において開口されていてもよい。収容凹部は、天面１６及び側面１８，２０の３面において開口されていてもよい。収容凹部は、Ｘ方向において貫通するように形成されていてもよい。また、収容凹部に、送電ケーブル１２又は海底送電ケーブル１３の一部を収容して、ケーブル収容部として用いることもできる。また、収容凹部２３を区画する壁面は、シンカー本体に対して傾斜する斜面として形成されていてもよく、湾曲面でもよい。収容凹部２３を区画する壁面に例えば段差が設けられていてもよい。また、ケーブル収容部は、天面１６又は側面１８〜２１に対して傾斜していてもよい。

上記の実施形態では、シンカーを海底Ｂに設置した場合について説明しているが、係留ユニットは、海底に設置されるものに限定されず、例えば、川底、湖底などその他の水底に設置してもよい。上記の実施形態では、水流発電装置に適用されたシンカーについて説明しているが、シンカーは水流発電装置に適用されるものに限定されず、例えば、船舶、計測器、水中機器などその他の浮体を係留するものでもよい。

１ 発電装置（水中浮遊式発電装置）
２ 発電用ポッド（浮体）
１０、１０Ｂ、１０Ｃ シンカー（係留ユニット）
１０Ｄ、１０Ｅ アンカー（係留ユニット）
１１ 係留索
１２ 送電ケーブル（第１ケーブル）
１３ 海底送電ケーブル（第２ケーブル）
１４、１４Ｂ、１４Ｃ シンカー本体（ユニット本体）
１４Ｄ、１４Ｅ アンカー本体（ユニット本体）
１５ 係留用治具（連結部）
１６ シンカー本体の天面（天部）
１９ シンカー本体の側面（側部）
２２、２２Ｂ ケーブル用経路（ケーブル収容部）
２３、２３Ｂ 収容凹部
２４、２４Ｂ 第１ケーブル用経路（第１ケーブル収容部）
２５、２５Ｂ 第２ケーブル用経路（第２ケーブル収容部）
２６ 中継器（ケーブル接続部）
２７ 開口部（第１開口部）
２９ ベルマウス（拡径部）
２９ａ ベルマウスの内周面（湾曲面）
２９ｄ 返し部
３１ 開口部（第２開口部）
３３ 水準器
３４ 水準器保持部
Ｂ 海底（水底）
Ｘ Ｘ方向（第２方向）
Ｙ Ｙ方向
Ｚ Ｚ方向（第１方向）

Claims (10)

1. 水底に配置されるユニット本体と、
   前記ユニット本体に固定され、浮体に接続された係留索が連結される連結部と、を備え、
   前記ユニット本体は、前記浮体に接続されたケーブルの部分を収容するケーブル収容部を含む係留ユニット。
2. 前記ユニット本体は、外部に対して開放された収容凹部を含み、
   前記ケーブル収容部は、前記収容凹部に連通されている請求項１に記載の係留ユニット。
3. 前記ケーブル収容部は、第１方向に延在する第１ケーブル収容部と、
   前記第１方向とは異なる第２方向に延在する第２ケーブル収容部と、を含み、
   前記収容凹部は、前記第１ケーブル収容部及び前記第２ケーブル収容部の間に配置されている請求項２に記載の係留ユニット。
4. 前記ケーブルは、第１ケーブル及び第２ケーブルを含み、
   前記収容凹部には、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルを接続するケーブル接続部が収容されている請求項２又は３に記載の係留ユニット。
5. 前記ケーブル収容部の開口部には、前記ケーブル収容部の軸線方向外側に向かうほど、内径が大きくなる拡径部が設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載の係留ユニット。
6. 前記拡径部の内面が湾曲面である請求項５に記載の係留ユニット。
7. 前記拡径部の端部には、前記ケーブル収容部の径方向外側に向かうほど、前記ユニット本体側へ湾曲する返し部が設けられている請求項５又は６に記載の係留ユニット。
8. 前記ユニット本体の天部は、水準器を保持する水準器保持部を含み、
   前記水準器保持部は、前記ユニット本体の天部の縁部であり、前記連結部に隣接する位置に配置されている請求項１〜７の何れか一項に記載の係留ユニット。
9. 前記ユニット本体の天部は、前記ケーブル収容部の第１開口部を含み、
   前記ユニット本体の側部は、前記ケーブル収容部の第２開口部を含む請求項１〜８の何れか一項に記載の係留ユニット。
10. 前記ケーブルは、前記第１開口部を通り、前記ケーブル収容部に導入される第１ケーブルと、
    前記第２開口部を通り、前記ケーブル収容部から導出される第２ケーブルと、を含み、
    前記第１ケーブルの可撓性は、前記第２ケーブルの可撓性よりも高く、
    前記第１ケーブルと前記第２ケーブルとを接続する接続部は、水平方向に前記第１ケーブル及び第２ケーブルを接続する請求項９に記載の係留ユニット。

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