JP6500294B2 - 繋留部材および潜水補助部材 - Google Patents

Description

本発明は、繋留対象を繋留するための繋留部材に関し、主に、ダイバーが海流発電装置に保守点検等の作業を行うことを補助する潜水補助部材に関する。

近年、海流や潮流等の海水の流れのエネルギーを利用して発電を行う海流発電が注目されている。特に、海底に係留索を介して繋がれた水中浮遊体に回転翼を取り付け、海流によって回転翼を回転させて発電するようにした水中浮遊式の海流発電装置が、実用化の段階に近付いている。

水中浮遊体には、回転翼によって駆動される発電機等が内蔵されており、発電機等に不具合が生じていないか、定期的に保守点検する必要がある。現状では、ダイバーによる保守点検の他、水中ロボットを海流発電装置付近に投入して保守点検させる方法が検討されている。

しかし、海流発電装置が設置される海域の流れは非常に速く、例えば、黒潮の場合、約２ｍ／ｓである。そのため、熟練のダイバーであっても、海流発電装置付近に潜水しながら保守点検作業を行うことは難しい。また、水中ロボットに保守点検させる方法も、流れの速い水中に安定して姿勢制御可能な水中ロボットは開発されていないため、実現は困難である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、海流発電装置に対する保守点検等の作業を容易に行うための潜水補助部材の提供を主な課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る潜水補助部材は、水中を浮遊する水中浮遊体と、海流によって駆動され前記水中浮遊体の下流側の端部に設けられた回転翼と、を備えた海流発電装置の前記水中浮遊体の上流側の端部等を覆うための網と、前記水中を泳ぐダイバーに接続されたロープの一端を前記網に取り付けるための取付部材と、を備えたことを特徴とする。

また、上記潜水補助部材において、前記網の格子を形成するロープは、列ごと、および／又は、行ごとに色分けされていることが好ましい。

本発明によれば、海流発電装置に対する保守点検等の作業を容易に行うための潜水補助部材を提供することができる。

（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、海流発電装置の概略構成を示す側視図および斜視図である。 本発明の実施形態に係る潜水補助部材の平面図である。 本発明の実施形態に係る潜水補助部材の部分拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る潜水補助部材の使用方法を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る潜水補助部材の使用方法を説明するための概略図である。 網のロープを引き絞るための部材を示す部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る潜水補助部材の使用方法を説明するための概略図である。 本発明の変形例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

（発電装置の概略構成）
図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、海流発電装置１の概略構成を示す側視図および斜視図である。図１（ａ）に示すように、海流発電装置１は、海底２に固定されたシンカー３にケーブル（係留索）４を介して繋がれている。

図１（ｂ）に示すように、海流発電装置１は、水中を浮遊する水中浮遊体１１と、回転翼１２とを備えている。

水中浮遊体１１は、内部に発電機等が収容されている。水中浮遊体１１の形状は特に限定されない。水中浮遊体１１の大きさは特に限定されないが、経済産業省方式の実施形態では、海流発電装置１は大型規模の水中発電装置であるため、水中浮遊体１１は、例えば、長さ５０〜６０ｍであり、直径１０ｍである。なお、海流発電装置１は、小型または中型規模の水中発電装置であってもよい。

回転翼１２は、海流Ｃによって駆動され、水中浮遊体１１の下流側の端部に設けられている。回転翼１２の大きさは特に限定されないが、例えば、直径３０ｍである。回転翼１２は、水中浮遊体１１内部のタービンに連結されている。海流Ｃによって回転翼が回転することにより、タービンが連動し、発電機が発電する。発電された電力は、図１（ａ）に示すケーブル４を介してシンカー３に送電され、さらにシンカー３から図示しない海底ケーブルを介して、陸上等に設置された受給電・制御設備に送電される。

経済産業省方式の海流発電装置１は、水中浮遊体１１および回転翼１２をそれぞれ２つ備えており、２つの水中浮遊体１１は、これをつなぐブリッジ部１１ａによって接続されている。図１（ａ）に示すケーブル４の一端は、ブリッジ部１１ａの一部（図面ではブリッジ部１１ａの底部）に取り付けられており、これにより、海流発電装置１は水中を浮遊繋留されつつ発電する。なお、ブリッジ部１１ａも、水中浮遊体の一部を構成している。

（潜水補助部材）
海流発電装置１は、通常、流れの速い黒潮などの流域に設置されるため、ダイバーが海流発電装置１に対して保守点検等の作業を行うためには、ダイバーを安全に海流発電装置１の付近に繋ぎ止めるための手段が必要である。本発明は、そのような手段としての潜水補助部材を提供する。

図２および図３はそれぞれ、本実施形態に係る潜水補助部材５の平面図および部分拡大斜視図である。図２に示すように、潜水補助部材５は、網６と、リング７とを備えている。網６は、ロープ６１と、外枠６２とを備えている。

ロープ６１は、行方向および列方向に複数本配列され、それらが交差することにより格子を形成している。格子の交点では、ロープ６１同士が互いに結合されている。また、ロープ６１は、列ごと、および／又は、行ごとに色分けされている。本実施形態では、図２において、行方向に配列されたロープ６１が、互いに異なる色に着色されているとともに、列方向に配列されたロープ６１も、互いに異なる色に着色されている。なお、ロープ６１を列ごとのみ、または、行ごとのみに色分けしてもよい。

外枠６２は、ロープ６１によって形成された格子を取り囲んでおり、各ロープ６１の両端が外枠６２に接続されている。本実施形態において、外枠６２の平面視の外形は矩形であるが、特に限定されず、例えば環状であってもよい。

後述するように、網６は、図１に示す海流発電装置１の水中浮遊体１１の上流側の端部を覆うためのものである。

さらに、図２および図３に示すように、潜水補助部材５はリング７を備えている。リング７は、ロープ６１によって形成された格子の交点に複数取り付けられている。後述するように、リング７は、水中を泳ぐダイバーに接続されたロープの一端を網６に取り付けるための取付部材である。リング７が網６に所定以上の強度で固定可能であれば、リング７を網６に取り付ける態様は特に限定されない。なお、リング７を取り付ける位置は特に限定されず、例えば、リング７を外枠６２に取り付けてもよい。また、リング７は、ロープ６１によって形成された格子の交点のほぼ全てに取り付けられることが好ましい。また、リング７の形状は、ロープの一端を着脱可能に取り付けられる形状であれば特に限定されない。

また、網６の外枠６２には、引き綱８およびおもり９が形成されている。

引き綱８は、一端が外枠６２の２つの頂点付近に固定されており、他端には環状のループが形成されている。後述するように、ダイバーは、網６を水中浮遊体１１に被せるときに、引き綱８のループを保持する。

おもり９は、比重が水よりも大きい金属等で形成されている。本実施形態では、おもり９は、引き綱８が形成されていない外枠６２の他の２つの頂点付近に取り付けられている。

（使用方法）
図４は、本実施形態に係る潜水補助部材５の使用方法を説明するための概略図である。

まず、船２０を海流発電装置１が浮遊している位置の上流側に移動させ、海流発電装置１から所定距離（例えば１０ｍ）の位置付近で停止させる。このとき、海流発電装置１も、浅い海域（例えば水深１０ｍ程度）に移動させることが好ましい。

続いて、２人のダイバーＤが、引き網８を保持しながら船２０の下流側に網６とともに潜水し、網６を展開する。このとき、網６の中心部分は、ロープ２１を介して船２０に繋がれている。ダイバーＤが２つの引き綱８を所定の間隔で保持するとともに、おもり９（図２）が下方に沈むことにより、網６を落下傘状に広げることができる。

なお、海流発電装置１の形状や海流の状況によっては、４人のダイバーＤが網６の四隅を支持・牽引しながら、網６を展開してもよい。

そして、図４に示すように、ダイバーＤは、海流Ｃの方向において、網６の中心が水中浮遊体１１の上流側の端部と略一致するように、目視で網６の位置を調整する。網６の位置調整が完了すると、ダイバーＤが水中無線で船２０に指示を送り、ロープ２１の接続を解除させる。これにより、ダイバーＤおよび網６は、海流Ｃによって水中浮遊体１１に向かって移動し、図５に示すように、網６を水中浮遊体１１の上流側の端部に被せることができる。

なお、網６が水中浮遊体１１から逸れた場合に備え、ダイバーＤは、緊急避難用の水中スクーターを携帯することが望ましい。これにより、ダイバーＤが下流側の回転翼１２に衝突することを防止できる。

網６のロープ６１および外枠６２には、ロープストッパー６１ａが取り付けられている。ダイバーＤは、図６に示すように、ロープストッパー６１ａを調節してロープ６１を引き絞ることができる。これにより、引き絞られたロープ６１および外枠６２が水中浮遊体１１を絞め付けるので、網６を水中浮遊体１１に安定して保持することができる。

なお、ロープ６１および外枠６２の材料は特に限定されないが、塩害に強い素材を用いることが好ましい。また、外枠６２の材料として形状記憶素材を用いることが好ましい。これにより、外枠６２は変形しにくくなるため、海流Ｃの流速が大きい等の要因で外枠６２に大きな外力が加わっても、網６が水中浮遊体１１から脱落しにくくなる。

その後、ダイバーＤは、自身に接続されたロープ２２の一端をリング７に着脱可能に取り付ける。ロープ２２をリング７に取り付ける態様は特に限定されないが、例えば、ロープ２２の一端にカラビナを設け、カラビナを介してリング７に取り付けることができる。ロープ２２によって、ダイバーＤは海流Ｃに流されることなく、水中浮遊体１１の付近に安全に留まることができる。したがって、ダイバーＤは、水中浮遊体１１の保守点検等の作業を容易に行うことができる。

例えば、保守点検作業として、ダイバーＤは、水中浮遊体１１の内部に収容されている稼働中のタービンや変圧器などから異常音が発生していないかを確認し、必要に応じて録音する。また、水中浮遊体１１の表面に付着した海生生物やゴミなどを取り除く作業も、保守点検作業に含まれる。

本実施形態では、複数のリング７が、網６に分散して設けられている。ダイバーＤは、水中浮遊体１１の保守点検を行いたい箇所に応じて、ロープ２２を取り付けるリング７を適宜選択する。

また、一人のダイバーＤに接続されるロープ２２の本数は１本でもよいが、好ましくは２本、より好ましくは３本以上である。複数本のロープ２２を用いることにより、建設作業員の２丁掛けの要領で、１本のロープ２２を異なるリング７に付け替える場合であっても、常に少なくとも１本の別のロープ２２を介してダイバーＤを網６に繋ぎ止めることができる。

また、網６の交点各所に環状リング７を設け、環状リング７に緩衝材を取り付けられる構成とすることが好ましい。これにより、潮流の方向が変わっても衝突などの損傷から海流発電装置１やアンカー対象としている構造物を保護することができる。特に、網６の中央部分（すなわち、水中浮遊体１１に被せた状態における上流部分）に、緩衝材を取り付けることにより、海流にのって高速で泳ぐ回遊魚や鯨などの大型生物の激突の被害から、海流発電装置１および生物の双方を保護することができる。

また、リング７には水中バルーンを装着することができる。海流発電装置１自体に浮力調整機能がない場合であっても、ダイバーＤが自身のタンクその他の吸気源からエアをリング７につけたバルーンに供給または排気することにより、海流発電装置１を任意の深度に浮上または潜降させることが可能となる。

また、本実施形態では、網６の格子を形成する複数本のロープ６１が列ごと、および、行ごとに色分けされている。網６を水中浮遊体１１に被せた状態における、各ロープ６１の水中浮遊体１１における位置はほぼ一定であるため、ダイバーＤは、ロープ６１の色によって、保守点検すべき水中浮遊体１１上における自身の位置を容易に特定することができる。

水中浮遊体１１の一方の保守点検が完了すると、図７に示すように、ダイバーＤは、ブリッジ部１１ａにも網６を被せる。具体的には、ダイバーＤは、ブリッジ部１１ａの上流側で網６を上下方向に広げ、海流Ｃを利用して網６を流すことにより、ブリッジ部１１ａの上面および底面を網６で挟み込む。その後ダイバーＤは、網６に固定されたリング７にロープ２２を取り付けることにより、ブリッジ部１１ａ付近に留まることができる。

（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態に係る潜水補助部材５では、海流を利用して網６を水中浮遊体の上流側の端部に被せることにより、網６が水中浮遊体を覆った状態で保持することができる。そして、ダイバーＤに接続されたロープの一端を、網に固定されたリング７に取り付けることにより、ダイバーＤは、海流Ｃに流されることなく、水中浮遊体１１の付近に安全に留まることができる。したがって、ダイバーＤは、水中浮遊体１１の保守点検等の作業を容易に行うことができる。

（その他）
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態において、海流発電装置１は、水中浮遊体１１および回転翼１２を二組備えた構成であったが、水中浮遊体１１の上流側の端部に網を被せることが可能であれば、海流発電装置１の形態は特に限定されない。例えば海流発電装置１は、一組の水中浮遊体１１および回転翼１２を備えた構成であってもよい。この場合、図１に示すケーブルは、例えば水中浮遊体１１の上流側先端部に接続される。

また、上記実施形態では、網８をダイバーによって設置していたが、将来的に海流発電装置１をより大深度の海中に設定する必要が生じた時には、遠隔操縦ドローンやＡＩ人工知能ロボットによって網６を設置してもよい。その場合、リング７は、ダイバーの他、ドローンやロボットの確保アンカーとしても用いることができる。すなわち、ドローンやロボットはアーム等でリング７をつかむことにより、体勢を確保しながら移動することが可能である。

また、リング７には、取り付けられた位置を示す刻印や凹凸状の表示その他の方法による位置表示を施してもよく、ドローンがリング７の表示を読み取ることにより、自身の位置を正確に把握することができる。また、リング７の表示は、ダイバーにとっても水中視界状況が悪化した時の位置判断に有効である。

海流発電装置１の種別に関わらず、ロープ、釣り糸、漁網などの漂流物は、海流発電装置１、特に回転翼１２に絡みやすく、発電効率の低下を招く。そういった被害を予防するため、網６の各所にＪ字状またはＳ字状の緩やかな突起を設けてもよい。水中浮遊体１１の上流部分にあたる位置で、突起によって漂流物をからめとることにより、漂流物が回転翼１２等に絡むことを防止することができる。また、突起にロープ等を取り付けて、ダイバーやロボット、船の簡易アンカーとして使用することも可能である。

また、海流発電装置１にムラサキイガイなどの海洋付着生物が付着することによる発電効率の低下を抑制するため、海洋付着生物の天然忌避成分を網６に織り込んでもよい。天然忌避成分は、海洋付着生物の繁殖の足を止めることができる成分であれば特に限定されないが、例えば、静岡大学農学部等で研究発表された成分を用いることができる。特に、網６の外周縁部（すなわち、水中浮遊体１１に被せた状態における下流部分）及びこれを利用してさらに追加して取り付けられる網の部分に天然忌避成分を織り込むことにより、メンテナンスの困難な回転翼１２への海洋付着生物の付着を防止することが可能となる。逆に貝などの好む天然成分による誘引物質を網６の任意の部分に織り込むことにより、そのエリアに集中的に繁殖誘導した後、網の新規交換によって一気に貝類の大半を除去する方法も可能である。

また、網６の材質は、通常は、海中で浮き上がりも沈みもしない中性浮力のものであるが、海象等に応じて、プラスの浮力を有する材質や、マイナス浮力を有する材質であってもよい。また、海流発電装置１のバランス調整が可能なように、浮力の異なる材料を局所的に組み合わせることにより、網６を製造してもよい。

上記実施形態では、本発明に係る潜水補助部材を海流発電装置の保守点検のために用いていたが、本発明に係る潜水補助部材は、他の目的にも適用可能である。

例えば本発明は、ダイバーによる電力供給装置の深度調整にも適用可能である。具体的には、ダイバーが海流発電装置の付近に安全に留まることができることにより、ダイバーは、水中浮遊体に網６を利用して取り付けたバルーンに、浮力調整装置を用いて、内部に圧縮空気を供給することにより、電力供給装置を上方に浮上させることができる。電力供給装置を海面に浮上させることにより、例えば、海流発電装置から水素製造プラント船などへ電力供給することができる。また、ダイバーは、水中浮遊体の空気の排出装置を操作することにより、電力供給装置を下方に潜降させることができる。これにより、海流発電装置からＡＩ型無人潜水艦、潜水母艦等、資源探査船などに電力供給することができる。特に、電力供給装置を深い深度に潜降させることにより、軍事偵察衛星に発見されるリスクを回避しつつ潜水母艦等に電力供給することができる。

また、上記実施形態では、本発明に係る潜水補助部材は、ダイバーを繋留するための繋留補助部材として使用していたが、船の繋留アンカーとしても活用することができる。具体的には、潜水補助部材の網を海流発電装置の水中浮遊体に被せ、船に接続されたロープを網に固定されたリングに接続する。これにより、海流発電装置を安全深度に潜行させたまま、船を海流発電装置近辺の洋上に停留させることができる。また、海流発電装置と船とを電力ケーブルを介して接続することにより、船中のバッテリーに変圧器を介して充電したり、船中で水素を製造する装置に電力を供給することができる。

本発明に係る潜水補助部材を繋留部材として活用する場合、図８に示すように、網６を岩礁（暗礁）３０等の水中の固定構造物に被せ、取付部材としてのカラビナ・リング７にロープ３１を取り付け、ロープ３１を介して、海流発電装置１を繋留してもよい。図８では、海流発電装置１は、小型〜中型規模の水中発電装置であり、単一の水中浮遊体１１および回転翼１２を備えている。

また、図８において、繋留対象は海流発電装置１に限らず、船舶であってもよい。また、固定構造物は、岩礁３０に限らず、橋脚等であってもよく、固定構造物の形状にあわせて、網６の形状・寸法・材質を変更することができる。特に、岩礁エリアに小型または中型の海流発電装置１を設置する場合は、津波等で近くの他の岩礁に激突することのないよう、岩礁３０以外の岩礁や海底などから確保ロープを網６や海流発電装置１に連結することが好ましい。設定時の深度調整やこれらの確保支持により、中型・小型の海流発電装置１を船舶航行に支障のない深度となるよう繋留することが可能である。岩礁３０に設置した網６およびロープ３１によって、海流発電装置１を船舶航行に支障のない深度となるように繋留することが好ましい。

なお、リング７には、電波その他の方式による位置発信機を取り付けてもよい。これにより、たとえば岩礁３０が崩壊して、海流発電装置１そのものが危険な漂流物となる事態が発生しても、早急に発見・回収することが可能となる。

また海流・水流の流速振動による網６の摩擦断裂を防ぐため、特に一例として、岩礁３０の突起部分と網６との間に緩衝物を挿入することが好ましい。

１ 海流発電装置
２ 海底
３ シンカー
４ ケーブル（係留索）
５ 潜水補助部材（繋留部材）
６ 網
７ リング
８ 引き綱
９ おもり
１１ 水中浮遊体
１１ａ ブリッジ部
１２ 回転翼
２１ ロープ
２２ ロープ
３０ 岩礁
３１ ロープ
６１ ロープ
６１ａ ロープストッパー
６２ 外枠
Ｃ 海流
Ｄ ダイバー

Claims (3)

1. 水中の固定構造物を覆うための網と、
   繋留対象に接続されたロープの一端を前記網に取り付けるための取付部材と、
   を備えた繋留部材。
2. 物体を覆うための網と、
   繋留対象に接続されたロープの一端を前記網に取り付けるための取付部材と、
   を備えた潜水補助部材であり、
   前記物体は、水中を浮遊する水中浮遊体と、海流によって駆動され前記水中浮遊体の下流側の端部に設けられた回転翼と、を備えた海流発電装置の前記水中浮遊体の上流側の端部であり、
   前記繋留対象は、前記水中を泳ぐダイバーである、潜水補助部材。
3. 前記網の格子を形成するロープは、列ごと、および／又は、行ごとに色分けされている、請求項２に記載の潜水補助部材。