JP2023011205A - Ocean power generating system and attitude control method - Google Patents
Ocean power generating system and attitude control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023011205A JP2023011205A JP2021114914A JP2021114914A JP2023011205A JP 2023011205 A JP2023011205 A JP 2023011205A JP 2021114914 A JP2021114914 A JP 2021114914A JP 2021114914 A JP2021114914 A JP 2021114914A JP 2023011205 A JP2023011205 A JP 2023011205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cable
- generator
- cables
- ocean current
- tension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
本発明は、海洋発電システムおよび姿勢制御方法に関する。 The present invention relates to a marine power generation system and an attitude control method.
従来、ヨー方向およびピッチ方向の位置調整用ガイドレールと、位置調整用ガイドレールに沿って移動するスライダとを備え、スライダの位置を変更して係留索との接続位置を変更することによって姿勢を制御することが可能な海洋発電装置がある(例えば特許文献1参照)。
Conventionally, a guide rail for position adjustment in the yaw direction and the pitch direction and a slider that moves along the guide rail for position adjustment are provided. There is a marine power generation device that can be controlled (see
しかしながら、特許文献1の技術を、運用中の既存の発電機ユニットに適用する場合、コストや耐久性、保守性の観点でのデメリットが懸念される。例えば、発電機ユニットへの駆動機構の追加により、製品コストが増大する可能性がある。また、例えば、発電機ユニットが駆動機構を備えることにより、駆動機構の点検やメンテナンスが必要となり、運用コストが増大する可能性がある。また、例えば、発電機ユニットが駆動機構を備えることにより、駆動機構の耐久性が海洋発電装置全体の信頼性を低下させてしまう可能性もある。また、特許文献1の技術では、ヨー方向またはピッチ方向への回転を抑制することはできても、発電機ユニットの姿勢を必ずしも適切な姿勢に維持することができない可能性があった。
However, when applying the technology of
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、より簡易な構成で海洋発電装置の姿勢を制御することができる海洋発電システムおよび姿勢制御方法を提供することを目的の一つとする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of such circumstances, and one of its objects is to provide a marine power generation system and an attitude control method capable of controlling the attitude of a marine power generation device with a simpler configuration. do.
この発明に係る海洋発電システムおよび姿勢制御方法は、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る海洋発電システムは、海流によりタービンを回転させることによって発電する発電機と、海底に固定された固定体と、2本以上の複数のケーブルで前記固定体に接続されて海上に係留される浮体と、前記浮体に設置された前記ケーブルの巻取装置と、前記巻取装置と前記浮体との間の前記ケーブルの長さを調整する制御装置と、を備え、前記発電機は、前記複数のケーブルのそれぞれに異なる接続部で接続され、前記制御装置は、前記複数のケーブルのうち少なくとも1本のケーブルの長さを調整することにより前記発電機の姿勢を制御するものである。
A marine power generation system and an attitude control method according to the present invention employ the following configuration.
(1): A marine power generation system according to one aspect of the present invention includes a generator that generates power by rotating a turbine with an ocean current, a fixed body fixed to the seabed, and two or more cables. a floating body that is connected to and moored on the sea, a winding device for the cable installed on the floating body, and a control device that adjusts the length of the cable between the winding device and the floating body. wherein the generator is connected to each of the plurality of cables with different connections, and the control device adjusts the length of at least one of the plurality of cables to adjust the attitude of the generator. is to control
(2):上記(1)の態様において、前記発電機の前記タービンは、その回転軸が海流に沿って向きを変えるように構成され、前記発電機は、海流の上流側および下流側をそれぞれ前側および後側としたときに、海流方向の位置が前側および後側とに離間した複数の接続部において前記複数のケーブルに接続されるものである。 (2): In the aspect of (1) above, the turbine of the generator is configured such that its rotation axis changes direction along the ocean current, and the generator rotates upstream and downstream of the ocean current, respectively. The cable is connected to the plurality of cables at a plurality of connection portions spaced apart from each other on the front side and the rear side in the ocean current direction.
(3):上記(2)の態様において、前記巻取装置は、前記海流方向の位置が前記前側と前記後側とに離間した複数の接続部に接続されたケーブルの長さを調整することにより、海流方向における前記発電機の仰角方向の向きを制御するものである。 (3): In the aspect of (2) above, the winding device adjusts the length of the cable connected to a plurality of connecting portions whose positions in the ocean current direction are separated from the front side and the rear side. controls the elevation direction of the generator in the ocean current direction.
(4):上記(1)から(3)のいずれかの態様において、前記発電機の前記タービンは、その回転軸が海流に沿って向きを変えるように構成され、前記発電機は、海流方向に垂直な長手方向において離間した複数の接続部において前記複数のケーブルに接続されるものである。 (4): In any one of the above aspects (1) to (3), the turbine of the power generator is configured such that its rotation axis changes direction along the ocean current, and the power generator is oriented in the direction of the ocean current. are connected to the plurality of cables at a plurality of connections spaced apart in a longitudinal direction perpendicular to the .
(5):上記(4)の態様において、前記巻取装置は、前記海流方向に垂直な長手方向において離間した複数の接続部に接続されたケーブルの長さを調整することにより、前記発電機の水平方向の向きを制御するものである。 (5): In the above aspect (4), the winding device adjusts the length of the cable connected to a plurality of connection portions separated in the longitudinal direction perpendicular to the direction of the ocean current, thereby adjusting the length of the generator. controls the horizontal orientation of the
(6):上記(1)から(5)のいずれかの態様において、前記発電機は、前記複数のケーブルに沿って複数設置されるものである。 (6): In any one of the aspects (1) to (5) above, a plurality of the generators are installed along the plurality of cables.
(7):上記(1)から(6)のいずれかの態様において、前記巻取装置は、前記複数のケーブルのうち少なくとも1本の対象ケーブルについて長さを維持する機能を有し、前記対象ケーブルの長さを変更することにより前記対象ケーブルの張力を調整するものである。 (7): In any one of the above aspects (1) to (6), the winding device has a function of maintaining the length of at least one target cable among the plurality of cables, and The tension of the target cable is adjusted by changing the length of the cable.
(8):上記(7)の態様において、前記固定体は、前記複数のケーブルを接続するリンク部を備え、前記リンク部は、前記複数のケーブルとリンク機構を構成し、前記リンク機構は、前記巻取装置による前記対象ケーブルの長さ調整に応じて前記複数のケーブルの張力が釣り合うように作動するものである。 (8): In the aspect of (7) above, the fixed body includes a link portion that connects the plurality of cables, the link portion constitutes a link mechanism with the plurality of cables, and the link mechanism comprises: The tension of the plurality of cables is balanced according to the length adjustment of the target cable by the winding device.
(9):上記(1)から(8)のいずれかの態様において、前記浮体は、さらに前記固定体とは別に設けられた第2の固定体と、前記複数のケーブルとは異なるケーブルで接続されるものである。 (9): In any one of the above aspects (1) to (8), the floating body is further connected to a second fixed body provided separately from the fixed body by a cable different from the plurality of cables. It is what is done.
(10):この発明の一態様に係る姿勢制御方法は、海流によりタービンを回転させることによって発電する発電機と、海底に固定された固定体と、2本以上の複数のケーブルで前記固定体に接続されて海上に係留される浮体と、前記浮体に設置された前記ケーブルの巻取装置と、前記巻取装置と前記浮体との間の前記ケーブルの長さを調整する制御装置と、を備える海洋発電システムにおいて、前記発電機を、前記複数のケーブルのそれぞれに異なる接続部で接続し、前記制御装置が、前記複数のケーブルのうち少なくとも1本のケーブルの長さを調整することにより前記発電機の姿勢を制御するものである。 (10): An attitude control method according to an aspect of the present invention includes a generator that generates electricity by rotating a turbine with an ocean current, a fixed body fixed to the seabed, and two or more cables that connect the fixed body to the seabed. a floating body that is connected to and moored on the sea, a winding device for the cable installed on the floating body, and a control device that adjusts the length of the cable between the winding device and the floating body. wherein the generator is connected to each of the plurality of cables with different connections, and the control device adjusts the length of at least one of the plurality of cables to the It controls the attitude of the generator.
(1)から(10)によれば、海流によりタービンを回転させることによって発電する発電機と、海底に固定された固定体と、2本以上の複数のケーブルで前記固定体に接続されて海上に係留される浮体と、前記浮体に設置された前記ケーブルの巻取装置と、前記巻取装置と前記浮体との間の前記ケーブルの長さを調整する制御装置と、を備える海洋発電システムにおいて、前記発電機を、前記複数のケーブルのそれぞれに異なる接続部で接続し、前記制御装置が、前記複数のケーブルのうち少なくとも1本のケーブルの長さを調整することにより前記発電機の姿勢を制御することにより、より簡易な構成で海洋発電装置の姿勢を制御することができる。 According to (1) to (10), a generator that generates electricity by rotating a turbine with an ocean current, a fixed body fixed to the seabed, and a plurality of cables of two or more cables that connect to the fixed body A marine power generation system comprising a floating body moored to a floating body, a winding device for the cable installed on the floating body, and a control device for adjusting the length of the cable between the winding device and the floating body , the generator is connected to each of the plurality of cables with different connections, and the control device adjusts the attitude of the generator by adjusting the length of at least one of the plurality of cables. By controlling, the attitude of the marine power generator can be controlled with a simpler configuration.
以下、図面を参照し、本発明の海洋発電システムおよび姿勢制御方法の実施形態について説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, embodiment of the marine power generation system and attitude|position control method of this invention is described.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態における海洋発電システム1の構成例を示す図である。海洋発電システム1は、浮体10と、巻取装置20と、制御装置30と、第1ケーブル40Aと、第2ケーブル40Bと、海流発電機50とを備える。第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bは、一端が巻取装置20に接続され、他端がアンカー60に接続される。なお、図1において“A”が付加された符号は第1ケーブル40Aに対応して設けられる構成を示し、“B”が付加された符号は第2ケーブル40Bに対応して設けられる構成を示すものとする。ただし、以下の説明において、第1ケーブル40Aに対応する構成と、第2ケーブル40Bに対応する構成とを区別しない場合には“A”および“B”のいずれも付加せずに同じ符号で表す場合がある。例えば、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bを区別しない場合、それらを総称してケーブル40と記載する場合がある。アンカー60は「固定体」の一例である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a marine
浮体10は、巻取装置20を搭載した状態で海面に浮かぶことができる浮力を有する。浮体10は、ブイ、船舶などの任意の形態であってよい。浮体10は、海流発電に関する作業を実施するためのプラットフォームである。
The
巻取装置20は、浮体10に搭載され、ケーブル40によってアンカー60に接続される。巻取装置20は、制御装置30からの指示に応じてケーブル40の巻き取りまたは繰り出しを行う。巻取装置20は、例えば第1巻取ユニット21Aと、第2巻取ユニット21Bとを備える。第1巻取ユニット21Aは、第1ケーブル40Aによってアンカー60の第1ケーブル接続部611Aに接続される。第2巻取ユニット21Bは、第2ケーブル40Bによってアンカー60の第2ケーブル接続部611Bに接続される。
The
例えば、第1巻取ユニット21Aは、ドラム部22と、モータ24と、張力センサ26とを備える。ドラム部22は、円筒形状を有し、軸を中心に回動可能に支持される。ドラム部22は、回動により第1ケーブル40Aの巻き取り又は繰り出しを行う。巻き取られた第1ケーブル40Aはドラム部22に巻き付けられてもよいし、浮体10の上に載置されてもよい。モータ24は、制御装置30からの指示に応じてドラム部22を軸回りに回転させる。張力センサ26は、例えば、ドラム部22とケーブル接続部611Aとの間における第1ケーブル40Aの張力を検出する。なお、図が煩雑になるのを避けるため、図1では第2巻取ユニット21Bについて詳細な構成の図示を省略しているが、第2巻取ユニット21Bも、第1巻取ユニット21Aと同様のドラム部22、モータ24、および張力センサ26を備えるものとする。
For example, the
制御装置30は、張力センサ26が検出する張力の値に基づいてモータ24を制御する。モータ24の制御によりドラム部22が回転してケーブル40に力を作用させることで、アンカー60のケーブル接続部611とドラム部22との間の距離が短くなったり、長くなったりする。具体的には、第1巻取ユニット21Aのドラム部22と第1ケーブル接続部611Aとの間の距離が短くなると、第2巻取ユニット21Bのドラム部22と第2ケーブル接続部611Bとの間の距離が長くなり、第2巻取ユニット21Bのドラム部22と第2ケーブル接続部611Bとの間の距離が短くなると、第1巻取ユニット21Aのドラム部22と第1ケーブル接続部611Aとの間の距離が長くなる。
The
海流発電機50は、例えば、第1発電機52-1と、第2発電機52-2と、筐体54とを備える。筐体54は、海流方向(y軸方向)に向く中心線Cに対して長手方向(z軸方向)に左右対称な翼構造を有している。
The ocean
第1発電機52-1と、第2発電機52-2のそれぞれは、タービンやプロペラなどがロータに接続され、ロータがステータに対して相対的に回転することで発電する。海流発電機50は、筐体54の前側(海流方向の上流側)に位置する第1ケーブル接続部51Aにおいて第1ケーブル40Aに接続され、第1ケーブル接続部51Aの後側(海流方向の下流側)に離間して位置する第2ケーブル接続部51Bにおいて第2ケーブル40Bに接続される。第1ケーブル接続部51Aおよび第2ケーブル接続部51Bにおいて、筐体54は、ケーブル40を軸として回転可能であり、軸方向にスライドしないようにケーブル40に接続される。これにより、海流発電機50は、筐体54の翼構造の作用も相俟って、ケーブル40によって支持された箇所を軸として、第1発電機52-1および第2発電機52-2の回転軸が海流の方向を向くようになっている。
Each of the first generator 52-1 and the second generator 52-2 has a turbine, a propeller, or the like connected to a rotor, and generates power by rotating the rotor relative to the stator. The ocean
なお簡単のため図1では、1つの海流発電機50を示しているが、海洋発電システム1には複数の海流発電機50が設けられてもよい。例えば、図1に示す海流発電機50の上下に他の海流発電機50がケーブル40に沿って直列に取り付けられてもよい。以下では、第1発電機52-1と第2発電機52-2とを区別しない場合、それらを総称して発電機52と記載する場合がある。
For simplicity, FIG. 1 shows one
アンカー60は、海底に固定され、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bによって巻取装置20と接続される。これにより、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bには、浮体10の浮力によって巻取装置20が浮揚しようとする力と、巻取装置20がケーブル40を巻き取る力とによって張力が生じ、この張力によって海流発電機50を海中の所定位置に係留させることができる。
アンカー60は、例えば、リンク部61と、基台63とを備える。リンク部61は、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bと連動するリンク機構を構成する。リンク部61は、例えば、第1ケーブル接続部611Aと、第2ケーブル接続部611Bと、基台ケーブル接続部612とを備える。第1ケーブル接続部611Aには第1ケーブル40Aが接続される。第2ケーブル接続部611Bには第2ケーブル40Bが接続される。基台ケーブル接続部612は、基台63とのケーブル接続部である。リンク部61は、海流方向に垂直かつ水平方向の軸(z軸方向)を中心として回転することができるように基台63と接続される。このようなリンク機構を構成することにより、アンカー60は、海流発電機50の姿勢を柔軟に制御することができる。
The
なお、海流発電機50は、発電機52の回転軸の向きと海流方向との一致度が高いほど効率良く発電することができる。そのため、アンカー60は、発電機52の回転軸の向きが海流方向に向きやすくするため、真上から見て(x軸方向に見て)第1ケーブル接続部611Aおよび第2ケーブル接続部611Bが海流方向に沿って並ぶような向きで設置されるとよい。
Note that the ocean
また、図2に示すように、第1発電機52-1および第2発電機52-2のタービンが、海流を受けて互いに逆回転するように構成されてもよい。これにより、第1発電機52-1のタービンの回転によって生じる回転力と、第2発電機52-2のタービンの回転によって生じる回転力とが相殺され、発電機52の回転軸の向きが海流方向に向きやすくなる。
Further, as shown in FIG. 2, the turbines of the first generator 52-1 and the turbine of the second generator 52-2 may be configured to rotate in opposite directions to each other upon receiving ocean currents. As a result, the rotational force generated by the rotation of the turbine of the first generator 52-1 and the rotational force generated by the rotation of the turbine of the second generator 52-2 cancel each other out, and the direction of the rotation axis of the
なお、図1では図示していないが、海洋発電システム1は、海流発電機50が発電した電力を蓄積または送電する構成を含んでもよい。例えば、海流発電機50は、発電した電力を蓄える蓄電池を備えてもよいし、発電した電力を浮体10側またはアンカー60に送電するように構成されてもよい。この場合、浮体10側またはアンカー60に蓄電池が備えられてもよい。
Although not shown in FIG. 1, the marine
このように構成された海洋発電システム1は、ケーブル40の張力に基づいて巻取装置20とアンカー60との間のケーブル40の長さを調整することにより、より簡易な構成で海流発電機50の姿勢を制御することができる。以下、制御装置30の構成についてより詳細に説明する。
The marine
図3は、制御装置30の構成例を示す図である。制御装置30は、通信部31と、記憶部32と、制御部33とを備える。これらの構成要素のうち制御部33は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
通信部31は、巻取装置20と通信する通信インタフェースである。通信部31は、巻取装置20からケーブル40の張力を示す張力情報を受信する。通信部31は、モータ24を制御するための制御信号を巻取装置20に送信する。
The
記憶部32は、上記の各種記憶装置により実現される。或いは、記憶部32は、SSD(Solid State Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはRAM(Random Access Memory)等により実現されてもよい。記憶部32には、例えば、制御装置30が実行するプログラムや設定情報、その他各種情報が格納される。
The
制御部33は、巻取装置20を制御する機能を有する。制御部33は、例えば、張力情報取得部331と、モータ制御部333とを備える。張力情報取得部331は、巻取装置20から第1張力情報および第2張力情報を取得する。第1張力情報は、第1巻取ユニット21Aが備える張力センサ26によって取得される張力情報であり、第1ケーブル40Aの張力を示す情報である。第2張力情報は、第2巻取ユニット21Bが備える張力センサ26によって取得される張力情報であり、第2ケーブル40Bの張力を示す情報である。
The
モータ制御部333は、通信部31を介し、巻取装置20に対してモータ24の制御信号を送信する。具体的には、モータ制御部333は、第1制御情報および第2制御情報を巻取装置20に送信する。第1制御情報は、第1巻取ユニット21Aが備えるモータ24を制御するための制御信号である。第2制御情報は、第2巻取ユニット21Bが備えるモータ24を制御するための制御信号である。モータ制御部333は、巻取装置20から取得された第1張力情報および第2張力情報に基づいて第1制御情報および第2制御情報を生成する。
The
図4は、制御装置30による巻取装置20の制御例を示す図である。例えば、図4は、海流の速度が閾値未満から閾値以上に増加した場合の制御例を示す。左側の図は海流速度が閾値未満である状態を示し、右側の図は海流速度が閾値以上である状態を示す。例えばこの場合、モータ制御部333は、第1張力情報および第2張力情報に基づいて海流速度が閾値以上であるか否かを判定する。具体的には、モータ制御部333は、第1張力情報および第2張力情報が示す第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bの張力を、海流速度の閾値に基づいて設定された張力の閾値と比較することにより、海流速度が閾値以上であるか否かを判定する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of control of the winding
例えば、モータ制御部333は、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bの張力のうち少なくとも一方の張力が張力閾値以上である場合に海流速度が閾値以上であると判定してもよい。モータ制御部333は、海流速度が閾値以上である場合には、第1巻取ユニット21Aと第1ケーブル接続部611Aとの間のケーブル40の長さを短くするために第1ケーブル40Aの巻き取りを指示するとともに、第2巻取ユニット21Bと第2ケーブル接続部611Bとの間のケーブル40の長さを長くするために第2ケーブル40Bの繰り出しを指示する制御信号を生成して巻取装置20に送信する。なお、ケーブル40の巻き取り量および繰り出し量は、目標とする海流発電機50の姿勢を決定する角αの大きさに応じて予め定められるものとし、モータ制御部333は、各モータ24の巻き取り量または繰り出し量を含む制御情報を巻取装置20に指示するものとする。
For example, the
この結果、発電機52の回転軸と海流方向とが成す角αの角度が大きくなるため、海流速度の増大に伴って発電機52に過剰な負荷がかかることを抑制することができる。これにより、発電機52の耐久性を向上させるとともに発電量のばらつきを抑え、海流発電機50を安定的に運用することが可能となる。なお、張力閾値は、海流速度に応じて複数設けられてもよいし、海流速度を変数とする関数によって求められてもよい。
As a result, the angle α formed by the rotating shaft of the
一方で、モータ制御部333は、第1ケーブル40Aの巻き取りおよび第2ケーブル40Bの繰り出しを実施した後で、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bの両方の張力が張力閾値未満となった場合には、第1ケーブル40Aの繰り出し、および第2ケーブル40Bの巻き取りを指示する制御信号を生成して巻取装置20に送信するように構成されてもよい。この結果、発電機52の回転軸と海流方向とが成す角αの角度が小さくなるため、海流速度の低下に伴って発電機52の発電量が過剰に小さくなってしまうことを抑制することができる。
On the other hand, when the tension of both the
図5は、制御装置30がケーブル40の長さを制御する処理の流れの一例を示すシーケンスチャートである。まず、巻取装置20が、各巻取ユニット21の張力センサ26により第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bの張力を計測し(ステップS101)、それぞれの計測結果を示す第1張力情報および第2張力情報を制御装置30に送信する(ステップS102)。
FIG. 5 is a sequence chart showing an example of the flow of processing in which the
続いて、制御装置30では、張力情報取得部331が、巻取装置20が送信した第1張力情報および第2張力情報を、通信部31を介して取得する(ステップS103)。次に、モータ制御部333が、第1張力情報が示す第1ケーブル40Aの張力と、第2張力情報が示す第2ケーブル40Bの張力とに基づいて、各ケーブル40の巻き取り量または繰り出し量を決定する(ステップS104)。
Subsequently, in the
次に、モータ制御部333は、決定した量のケーブルの巻き取りまたは繰り出しを指示する第1制御情報および第2制御情報を生成する(ステップS105)。モータ制御部333は、生成した第1制御情報および第2制御情報を、通信部31を介して巻取装置20に送信する(ステップS106)。
Next, the
続いて、巻取装置20が、制御装置30から受信された制御情報に基づいて第1巻取ユニット21Aのモータ24と、第2巻取ユニット21Bのモータ24とを制御する(ステップS107)。
Subsequently, the winding
このように構成された第1実施形態の海洋発電システム1は、第1巻取ユニット21Aとアンカー60の第1ケーブル接続部611Aとの間の第1ケーブル40Aの長さ、および、第2巻取ユニット21Bとアンカー60の第2ケーブル接続部611Bとの間の第2ケーブル40Bの長さを、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bの張力に基づいて調整することにより、海流方向における海流発電機50の仰角方向の向き(角α)を、簡易な構成で海洋発電装置の姿勢を制御することができる。
In the marine
なお、以上の実施形態では、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bを2本のケーブルで構成する場合について説明したが、第1ケーブル40Aおよび第2ケーブル40Bは1本のケーブルで構成されてもよい。例えば、この場合、1本のケーブルの両端をそれぞれ第1巻取ユニット21Aおよび第2巻取ユニット21Bに接続し、ケーブルがアンカー60で折り返すように構成されてもよい。
In the above embodiment, the case where the
<第2実施形態>
図6は、第2実施形態の海洋発電システム1の構成例を示す図である。図6は、浮体10、巻取装置20およびアンカー60を鉛直方向の上から見た図である。図中の座標軸は、図1と共通である。第2実施形態の海洋発電システム1は、ケーブル40の巻き取りまたは繰り出しにより、制御装置30が海流発電機50の仰角方向の向きに加えて、水平方向(図のz軸方向)の向きを制御する点、および、浮体10が第1のアンカー60に加えて第2のアンカー70に接続される点において第1実施形態の海洋発電システム1と異なる。アンカー70は「第2の固定体」の一例である。
<Second embodiment>
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the marine
図7は、第2実施形態における海流発電機50とケーブル40との接続例を示す図である。図7の例では、海流発電機50は、z軸方向に並ぶ第1ケーブル接続部51Cおよび第2ケーブル接続部51Dと、海流方向において第1ケーブル接続部51Cおよび第2ケーブル接続部51Dの後方に位置する第3ケーブル接続部51Eとにおいてケーブル40と接続される。海流発電機50は、第1ケーブル接続部51Cにおいて第1ケーブル40Cに接続され、第2ケーブル接続部51Dにおいて第2ケーブル40Dに接続され、第3ケーブル接続部51Eにおいて第3ケーブル40Eに接続される。
FIG. 7 is a diagram showing a connection example between the ocean
図6の説明に戻る。第2実施形態における巻取装置20は、第1ケーブル40C、第2ケーブル40Dおよび第3ケーブル40Eについて、対応する巻取ユニット21により、巻き取りおよび繰り出しをそれぞれ個別に制御できるように構成される。巻取装置20は、例えば第1巻取ユニット21Cと、第2巻取ユニット21Dと、第3巻取ユニット21Eとを備える。第1巻取ユニット21C、第2巻取ユニット21D、および第3巻取ユニット21Eは、それぞれ第1ケーブル40C、第2ケーブル40D、第3ケーブル40Eに対応する巻取ユニット21である。各巻取ユニット21は、第1実施形態における巻取ユニット21と同様である(図1参照)。
Returning to the description of FIG. The winding
第2実施形態のアンカー60において、リンク部61は、各ケーブル40との接続部として第1ケーブル接続部611C、第2ケーブル接続部611Dおよび第3ケーブル接続部611Eを有する。リンク部61は、第1ケーブル接続部611Cにおいて第1ケーブル40Cに接続され、第2ケーブル接続部611Dにおいて第2ケーブル40Dに接続され、第3ケーブル接続部611Eにおいて第3ケーブル40Eに接続される。なお、第2実施形態のリンク部61において、基台ケーブル接続部612は、例えば、全方向に駆動可能な関節機構によって構成され、第1ケーブル40C、第2ケーブル40D、および第3ケーブル40Eの巻き取りおよび繰り出し、またはそれらの組み合わせによって生じる任意方向への引っ張りに追従して回転することができるように構成される。
In the
さらに第2実施形態の海洋発電システム1では、海流発電機50の姿勢制御をより容易にするため、浮体10がアンカー60およびアンカー70の2つのアンカーに接続される。2つのアンカーに接続されることにより、浮体10の移動範囲が制限されるため、浮体10の移動によって海流発電機50の姿勢が乱れることを抑制することができる。また、海流発電機50の姿勢が安定することにより、発電機52の回転軸の向きが海流方向から大きく外れてしまうことを抑制でき、発電機52の発電効率が低下することを抑制することができる。
Furthermore, in the marine
第2実施形態における制御装置30は、張力情報取得部331が、第1張力情報、第2張力情報、および第3張力情報を取得する点、モータ制御部333が、第1張力情報、第2張力情報、および第3張力情報に基づいて第1巻取ユニット21C、第2巻取ユニット21D、および第3巻取ユニット21Eの各モータ24を制御する点において第1実施形態における制御装置30と異なるが、機能構成は第1実施形態と同様である(図3参照)。
In the
第1張力情報は第1ケーブル40Cの張力を示す張力情報である。第2張力情報は第2ケーブル40Dの張力を示す張力情報である。第3張力情報は第3ケーブル40Eの張力を示す張力情報である。
The first tension information is tension information indicating the tension of the
モータ制御部333は、第1張力情報、第2張力情報および第3張力情報に基づいて第1ケーブル40C、第2ケーブル40Dおよび第3ケーブル40Eのうち少なくとも1本のケーブル40の長さを調整することにより、海流発電機50の姿勢を制御する。具体的には、モータ制御部333は、第1ケーブル40C、第2ケーブル40Dおよび第3ケーブル40Eの中から少なくとも1本のケーブル40を対象ケーブルとして決定し、対象ケーブルの長さを維持して張力を保ちつつ、対象ケーブル以外のケーブル40の長さを変更することにより対象ケーブルの張力を調整する。これにより、海流発電機50は、対象ケーブルを軸として回転しやすくなり、水平方向の向きを変更することができる。
The
このような制御を実施するため、第2実施形態の巻取ユニット21は、ケーブル40の長さを維持する機構を有しているものとする。例えば、巻取ユニット21は、巻き取り方向においてケーブル40の張力と釣り合う回転力を維持することによってケーブル40の長さを維持するように構成されてもよいし、電磁石等のブレーキ装置によってケーブル40の長さを維持するように構成されてもよい。 It is assumed that the winding unit 21 of the second embodiment has a mechanism for maintaining the length of the cable 40 in order to perform such control. For example, the winding unit 21 may be configured to maintain the length of the cable 40 by maintaining a rotational force that balances the tension in the cable 40 in the winding direction, or to maintain the length of the cable 40 by a braking device such as an electromagnet. may be configured to maintain the length of
図8は、海流発電機50の姿勢制御の一例を示す図である。ここでは水平方向における姿勢制御の例を示すため、海流方向は水平方向成分のみを有するものとする。第1の状態は、ケーブル40の向きと海流方向が一致している理想的な状態である。第1の状態では、発電機52の回転軸が海流方向に対して平行であるため発電効率が良い。この場合、対称性により、第1ケーブル40Cおよび第2ケーブル40Dには同等の張力が作用する。
FIG. 8 is a diagram showing an example of attitude control of the ocean
第2の状態は、第1の状態の海流方向が-z軸方向に若干向きを変えた状態である。第2の状態では、海流が-z軸方向に押し流す圧力と、この圧力に対抗してアンカー60および70が浮体10を引っ張る力とが浮体10に働き、これらの力のバランスを取るようにアンカー60のリンク部61が作動する。この場合、第1の状態とは異なり対称性が無くなるので、第1ケーブル40Cおよび第2ケーブル40Dには異なる張力が作用することになる。図8の例は、第1ケーブル40Cの張力よりも大きな張力が第2ケーブル40Dに作用している状態を表している。
The second state is a state in which the sea current direction of the first state is slightly changed in the -z-axis direction. In the second state, the pressure that the ocean current pushes away in the -z-axis direction and the force that the
この場合、モータ制御部333は、第1ケーブル40Cの張力よりも大きな張力が第2ケーブル40Dに作用していることを第1張力情報および第2張力情報に基づいて判定し、張力が小さい第1ケーブル40Cの長さを維持するとともに、第2ケーブル40Dの張力が低下するように第2ケーブル40Dを繰り出すことを指示する制御情報を生成して巻取装置20に送信する。
In this case, the
第3の状態は、巻取装置20が制御装置30から受信された制御情報に基づいて第1巻取ユニット21Cおよび第2巻取ユニット21Dを制御したことにより、発電機52の回転軸が海流方向を向くように海流発電機50が矢印の方向に向きを変えた状態を表す。この場合、例えば、モータ制御部333は、第1ケーブル40Cまたは第2ケーブル40Dの張力の大きさに応じて予め定められた巻き取り量および繰り出し量に基づいて制御情報を生成してもよい。また、例えば、モータ制御部333は、第2ケーブル40Dの張力をなくすように第2ケーブル40Dを繰り出した後、第1ケーブル40Cの張力と釣り合うように徐々に第2ケーブル40Dを巻き取るように構成されてもよい。
In the third state, the winding
なお、図8の例では、張力が小さい方のケーブル40の長さを維持し、張力が大きい方のケーブル40を繰り出す場合について説明したが、モータ制御部333は、張力が大きい方のケーブル40の長さを維持し、張力が小さい方のケーブル40を繰り出すように各モータ24を制御してもよい。
In the example of FIG. 8, the case where the length of the cable 40 with the smaller tension is maintained and the cable 40 with the larger tension is fed out has been described. , and control each
また、図8の例では、浮体10を第1のアンカー60と第2のアンカー70との2つのアンカーに接続する場合について説明したが、浮体10に接続する第2のアンカーは2つ以上であってもよい。例えば図9は、第2のアンカーとしてアンカー70-1およびアンカー70-2を浮体10に接続した例を示す図である。このような場合においても、モータ制御部333は、第2のアンカーを1つ設けた場合と同様の方法で海流発電機50の姿勢を制御することができる。
Also, in the example of FIG. 8, the case where the floating
また、第1実施形態の海洋発電システム1と同様に、第2実施形態の海洋発電システム1においても、海流発電機50は複数設けられてもよい。図10は、第2実施形態の海洋発電システム1において、複数の海流発電機50をケーブル40に沿って直列に接続した構成例を示す図である。このような場合においても、モータ制御部333は、1つの海流発電機50を設けた場合と同様の方法により、複数の海流発電機50の姿勢を同時に制御することができる。
Moreover, like the marine
このように構成された第2実施形態の海洋発電システム1は、海流方向の変化に応じて、少なくとも1本のケーブル40の張力を維持し、他のケーブル40の張力を緩めることにより、海流発電機50の水平方向における向きの拘束力を弱め、海流発電機50が海流方向に向くように姿勢を制御することができる。
The marine
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 As described above, the mode for carrying out the present invention has been described using the embodiments, but the present invention is not limited to such embodiments at all, and various modifications and replacements can be made without departing from the scope of the present invention. can be added.
1…海洋発電システム、10…浮体、20…巻取装置、21…巻取ユニット、22…ドラム部、24…モータ、26…張力センサ、30…制御装置、31…通信部、32…記憶部、33…制御部、331…張力情報取得部、333…モータ制御部、40…ケーブル、50…海流発電機、51…ケーブル接続部、52…発電機、54…筐体、60…アンカー、61…リンク部、611…ケーブル接続部、612…基台接続部、63…基台、70…アンカー
DESCRIPTION OF
Claims (10)
海底に固定された固定体と、
2本以上の複数のケーブルで前記固定体に接続されて海上に係留される浮体と、
前記浮体に設置された前記ケーブルの巻取装置と、
前記巻取装置と前記浮体との間の前記ケーブルの長さを調整する制御装置と、
を備え、
前記発電機は、前記複数のケーブルのそれぞれに異なる接続部で接続され、
前記制御装置は、前記複数のケーブルのうち少なくとも1本のケーブルの長さを調整することにより前記発電機の姿勢を制御する、
海洋発電システム。 a generator that generates electricity by rotating a turbine with ocean currents;
a fixed body fixed to the seabed;
a floating body that is moored on the sea by being connected to the fixed body by two or more cables;
a winding device for the cable installed on the floating body;
a control device that adjusts the length of the cable between the winding device and the floating body;
with
The generator is connected to each of the plurality of cables with a different connection,
The control device controls the attitude of the generator by adjusting the length of at least one of the plurality of cables.
Marine power system.
前記発電機は、海流の上流側および下流側をそれぞれ前側および後側としたときに、海流方向の位置が前側および後側とに離間した複数の接続部において前記複数のケーブルに接続される、
請求項1に記載の海洋発電システム。 the turbine of the generator is configured such that its axis of rotation turns along an ocean current;
The generator is connected to the plurality of cables at a plurality of connection portions separated from each other in the direction of the ocean current, when the upstream side and the downstream side of the ocean current are the front side and the rear side, respectively.
The marine power generation system according to claim 1.
請求項2に記載の海洋発電システム。 The winding device adjusts the length of a cable connected to a plurality of connecting portions whose positions in the direction of the ocean current are separated from the front side and the rear side, thereby controlling the elevation angle direction of the generator in the direction of the ocean current. control the orientation,
The marine power generation system according to claim 2.
前記発電機は、海流方向に垂直な長手方向において離間した複数の接続部において前記複数のケーブルに接続される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の海洋発電システム。 the turbine of the generator is configured such that its axis of rotation turns along an ocean current;
the generator is connected to the plurality of cables at a plurality of connections spaced apart in a longitudinal direction perpendicular to the current direction;
The marine power generation system according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の海洋発電システム。 The winding device controls the horizontal orientation of the generator by adjusting the length of the cable connected to a plurality of connecting portions spaced apart in the longitudinal direction perpendicular to the ocean current direction.
The marine power generation system according to claim 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載の海洋発電システム。 A plurality of the generators are installed along the plurality of cables,
The marine power generation system according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれか一項に記載の海洋発電システム。 The winding device has a function of maintaining the length of at least one target cable among the plurality of cables, and adjusts the tension of the target cable by changing the length of the target cable.
The marine power generation system according to any one of claims 1 to 6.
前記リンク部は、前記複数のケーブルとリンク機構を構成し、前記リンク機構は、前記巻取装置による前記対象ケーブルの長さ調整に応じて前記複数のケーブルの張力が釣り合うように作動する、
請求項7に記載の海洋発電システム。 The fixed body includes a link portion that connects the plurality of cables,
The link portion constitutes a link mechanism together with the plurality of cables, and the link mechanism operates so that the tension of the plurality of cables is balanced according to the length adjustment of the target cable by the winding device.
The marine power generation system according to claim 7.
請求項1から8のいずれか一項に記載の海洋発電システム。 The floating body is further connected to a second fixed body provided separately from the fixed body by a cable different from the plurality of cables,
The marine power generation system according to any one of claims 1-8.
前記発電機を、前記複数のケーブルのそれぞれに異なる接続部で接続し、
前記制御装置が、前記複数のケーブルのうち少なくとも1本のケーブルの長さを調整することにより前記発電機の姿勢を制御する、
姿勢制御方法。 A generator that generates electricity by rotating a turbine with an ocean current, a fixed body fixed to the seabed, a floating body that is connected to the fixed body by two or more cables and is moored on the sea, and installed on the floating body and a control device that adjusts the length of the cable between the winding device and the floating body,
connecting the generator to each of the plurality of cables with different connections;
wherein the controller controls the attitude of the generator by adjusting the length of at least one of the plurality of cables;
Attitude control method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021114914A JP2023011205A (en) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | Ocean power generating system and attitude control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021114914A JP2023011205A (en) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | Ocean power generating system and attitude control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023011205A true JP2023011205A (en) | 2023-01-24 |
Family
ID=85120279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021114914A Pending JP2023011205A (en) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | Ocean power generating system and attitude control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023011205A (en) |
-
2021
- 2021-07-12 JP JP2021114914A patent/JP2023011205A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7183663B2 (en) | Precisely controlled flying electric generators | |
US8129852B2 (en) | Wave and wind power generation | |
US8053916B2 (en) | Wind and wave power generation | |
US7109598B2 (en) | Precisely controlled flying electric generators III | |
US20120304911A1 (en) | Active control system for floating offshore wind turbine platforms | |
TWI599515B (en) | Underwater apparatus and attitude control method of underwater apparatus | |
JP2019536936A (en) | Floating wind turbine structure control system | |
JP2006160025A (en) | Underwater moving body and aerial moving body | |
JP2012532274A (en) | Pitch, roll and drag stabilization technology for tethered hydroelectric generators | |
JP6132088B2 (en) | Ocean current power generator | |
US9555864B2 (en) | Damping device for a vessel | |
JP4766844B2 (en) | Wind turbine generator | |
JP2018001821A (en) | Attitude control system and attitude control method for underwater floating type power generation device | |
KR20100113202A (en) | Apparatus for reducing rolling motion for ships | |
JP2017053274A (en) | Wind turbine generator system or method for controlling the same | |
JP2023011205A (en) | Ocean power generating system and attitude control method | |
KR101709126B1 (en) | Control Method for Stabilizing the Floating Offshore Wind Turbine | |
JP2017149195A (en) | Underwater floating device and depth control method | |
JP2017020420A (en) | Attitude control system and attitude control method of floating type underwater power generator | |
JP2023011203A (en) | ocean current generator | |
JP6922721B2 (en) | Water flow power generation device and floating method of floating body of water flow power generation device | |
JP6926932B2 (en) | Attitude control system for hydroelectric power generators | |
JP6958073B2 (en) | Underwater floating device | |
JP2019094886A (en) | Floating type offshore wind power generation device | |
KR102437277B1 (en) | Device for correcting motion displacement of marine lidar |