JP6983167B2 - 複数のｕ字状減衰装置を有する、特にフローティング支持体のための安定化システム - Google Patents

Description

本発明は、洋上フローティング支持構造の分野に関し、特に洋上風力タービンのための支持構造に関する。本発明は、洋上底部固定支持構造の分野に関し、特に底部固定風力タービンのための支持構造に関する。並びに、本発明は、土木工学の分野に関し、特に超高層ビルまたは橋梁の支持構造に関する。

洋上風力タービンの場合、フローティング支持構造は、洋上に現れている部分における、フローティング支持体上に固定されたブレード、ロータ、ナセル及びタワーから構成された風力タービンを支持する。これらのフローティング支持体は、緊張係留索、半緊張（semi-taut）係留索または懸垂係留索によって海底に固定できる。フローティング支持体の目的は、風力タービンに浮力及び安定性をもたらし、この組立体の動きを制限しつつ風力タービンに加わる応力を吸収することである。

現在、多くの国において、洋上にマルチメガワット風力タービンを設置することを目的とした様々なフローティング支持構造が開発されている。検討中の海域の深さに応じて、いくつかの構造選択肢が考えられる。フローティング支持構造は非常に多様であるにもかかわらず、以下に示す幾つかのフローティング支持体グループが明らかになってきている。
・ＳＰＡＲ型フロータは、細長い幾何学的形状と、構造全体の重心を最大限に低くし、安定性をもたらすような顕著なバラストを有することを特徴とする。
・バージ型フロータは、非常に広く、喫水の浅い支持構造である。バージ型フロータの安定性はその広い喫水面によってもたらされる。しかしながら、この種の支持構造は波動の影響を非常に受けやすい。
・ＴＬＰ（緊張係留式プラットフォーム）型支持構造は、構造安定性をもたらす緊張ケーブルによって海底に係留される特有の特徴を有する。
・半潜水型フロータは、剛性を付与するアームによって連結された少なくとも３つのフロータからなる支持構造である。これらの支持構造は、概して変位量が少なく、喫水面慣性が高く、それ故、構造の安定性に関して十分な復原力を提供する。さらに、この種のフロータはバージよりも波動の影響を受け難い。

フローティング支持構造は、（海における）洋上風力タービン設置以外の分野、例えば、炭化水素生成手段、（波エネルギーを機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換する）波エネルギー変換システム等でも使用できる。

波によって生じる動きを減衰させることができるように、これらのフロータでは様々な減衰解決策が検討されている。

第１の解決策によれば、減衰は、Ｕ字の２つの垂直部間を移動できる液体を含む「Ｕ字管」を有するバラストシステムを用いて実現できる。この解決策は、特に非特許文献１に記載されている。

しかしながら、この解決策では、単一方向における波によって生じる動きのみ減衰させることができる。実際に、方向が「Ｕ字管」と平行ではない波の場合、動きは減衰されない。さらに、海では、波動の方向が時間と共に変化するため、動きが常に「Ｕ字管」と平行であるとは限らない。

さらに、安定性の問題は、他の分野、例えば波動によって応力を受ける底部固定構造（特に底部固定風力タービン）、並びに波または地震によって応力を受ける可能性がある土木構造物（建物、橋梁）でも生じる。

C. Coudurier, O. Lepreux and N. Petit, "Passive and semi-active control of an offshore floating wind turbine using a tuned liquid column damper" （調整された液柱ダンパーを使用する洋上フローティング風力タービンの受動制御及び半能動制御）, in Proc. of 10th IFAC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft, MCMC, 2015.

本発明は、外部応力を受けるシステムのための安定化システムに関し、該安定化システムは、Ｕ字管の形をした、液体貯留槽及び連結管から構成された少なくとも３つの減衰装置を有する。複数の減衰装置のうちの少なくとも２つは互いに平行ではない。そのため、波動の方向にかかわらず波動励起を減衰させることができる。

本発明は、特にフローティング支持構造のための安定化システムであって、複数の減衰装置を有し、各減衰装置は、概ねＵ字状であり、２つの液体貯留槽と前記２つの液体貯留槽を連結する１つの連結管とで構成される。前記安定化システムは、少なくとも３つの減衰装置を有し、各減衰装置は少なくとも１つの他の減衰装置と平行ではない。

本発明の一実施形態によれば、複数の前記減衰装置は、星形及び／または多角形、好ましくは正多角形を形成するように配置され、星形または多角形の頂点が前記減衰装置の前記液体貯留槽で形成され、星形または多角形の辺が前記減衰装置の前記連結管で形成される。

前記多角形の前記頂点は、２つの異なる減衰装置の少なくとも２つの液体貯留槽によって形成されるのが有利である。

一変形実施形態によれば、前記星形の中心は、２つの異なる減衰装置の少なくとも２つの連結管の交差部、または２つの異なる減衰装置（１）の少なくとも２つの液体貯留槽によって形成される。

一実装形態によれば、少なくとも１つの減衰装置の連結管は、前記液体の通過を制限する手段を有する。

一特徴によれば、少なくとも１つの減衰装置の前記液体貯留槽は、その上部に気体を含む。

少なくとも１つの減衰装置は、前記気体を通過させ、２つの前記液体貯留槽を連結する、配管を有することが好ましい。

前記気体を通過させる前記配管は、前記連結管と平行であるのが有利である。

一変形実施形態によれば、前記気体を通過させる前記配管は、前記気体の通過を制限するための手段を有する。

一デザインによれば、少なくとも１つの液体貯留槽は、外部媒質からの気体との連結部を有する。

一実施形態によれば、複数の前記液体貯留槽は、概ね円筒形状である。

本発明の一実施形態によれば、前記安定化システムは、３つから８つの減衰装置を有する。

さらに、本発明は、少なくとも１つのフロータと、上記の特徴のうちの１つによる安定化システムとを有するフローティング支持構造に関する。

前記フローティング支持構造は、少なくとも３つのフロータを備え、各フロータは減衰装置の少なくとも１つの液体貯留槽を有するのが有利である。

一実施形態によれば、各フロータは、２つの異なる減衰装置（１）の少なくとも２つの液体貯留槽を有する。

さらに、本発明は、少なくとも、風力タービンと、上記の特徴のうちの１つによるフローティング支持構造とを有する、洋上エネルギー生成システムに関する。

本発明によるシステムの他の特徴並びに利点は、非限定的な例として与えられる後述する実施形態の説明を添付の図面と併せて読むことで明らかになるであろう。
図１は、本発明の一実施形態による減衰装置を示している。 図２ａは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。 図２ｂは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。 図２ｃは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。 図２ｄは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。 図２ｅは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。 図３ａは、図２ａの実施形態と異なる変形実施形態を示している。 図３ｂは、図２ａの実施形態と異なる変形実施形態を示している。 図３ｃは、図２ａの実施形態と異なる変形実施形態を示している。 図３ｄは、図２ａの実施形態と異なる変形実施形態を示している。 図４は、波動の様々な入射角に関する、従来技術によるシステムのためのフロータ及び本発明によるフロータの変位振幅を示す曲線である。 図５ａは、図４の例に関する波動の向きを示している。 図５ｂは、図４の例に関する波動の向きを示している。

本発明は、外部応力を受ける可能性があるシステムのための安定化システムに関する。安定化システムは複数の減衰装置を有する。各減衰システムは「Ｕ字管」で構成され、一方向における波動励起を減衰できる。各減衰システムは、「Ｕ字」の垂直部に配置された２つの液体貯留槽と、該２つの液体貯留槽を連結する、「Ｕ字」の基部に配置された連結管とを有する。連結管は概ね水平であることが好ましい。そのため、減衰装置内では、該減衰装置の第１の貯留槽から第２の貯留槽へ液体が動的に（すなわち、制御されることも外部エネルギーを供給されることもなしに）自由に流れることができる。「Ｕ字管」は、概ね二次元と見做すことができる、すなわち液体貯留槽の軸と連結管の軸とで形成される平面に含まれる。図１は、本発明による減衰システムを、非制限的な例として、概略的に示している。減衰システム１は、連結管３によってそのベース部にて連結された２つの液体貯留槽２を有する。この図では、様々な要素が概ね円筒状で示されているが、これらの要素は異なる形状であってもよい。

応力を受ける可能性があるシステムは、波動によって応力を受けるフローティング支持体であってもよい。また、このシステムは、波動によって生じる応力を受ける底部固定構造であってもよい。あるいは、このシステムは、風または地震によって応力を受ける建物、橋梁等の土木構造物であってもよい。本明細書では、フローティング支持構造について説明するが、本明細書において説明する様々な安定化システムの変形実施形態は、外部応力を受ける任意のタイプのシステムにも適している。

本発明によれば、安定化システムは少なくとも３つの減衰装置を有し、各減衰装置は安定化システムの少なくとも１つの他の減衰装置と平行ではない、すなわち、安定化システムの少なくとも２つの減衰装置は平行ではない。言い換えれば、減衰装置は全てが平行であるとは限らない（減衰装置が平行とは、上面図において複数の減衰装置が整列すること、または複数の連結管が平行であることに相当する）。複数の連結管が平行であるとは、複数の減衰装置に関する複数の液体貯留槽の軸と複数の連結管の軸とによって形成される平面（「Ｕ字管」の平面）によって認識される。複数の連結管が液体貯留槽どうしを連結することで、波動の方向に応じた、複数の減衰装置のうちの少なくとも１つの減衰装置において、液体貯留槽間で液体が自由にかつ動的に流れるのを可能にする。このように平行ではなく、三次元に分散させることで、全ての波動方向に関してフローティング支持体の動きを減衰させることができる。この特有の特徴は、動的応力を減衰できる動的システムの手段によって多方向減衰を最適化できる。さらに、この特徴は、フローティング支持構造に容易に適応できる。少なくとも３つの減衰装置を選択することで多方向減衰が保証されるが、それは、１つの「Ｕ字管」では得られず、２つの「Ｕ字管」では効率が大きく低下する。

使用する液体は、水、例えば海水であるのが有利である。液体は、任意の種類であってもよく、特に漏れが生じた場合に周囲媒質の水をほとんど汚染しない液体であればよい。

複数の連結管は、複数の減衰装置の液体貯留槽間の液体の移動を促進させるように、複数の液体貯留槽の下部に（ベース部に）配置するのが有利である。

さらに、各連結管は、概ね水平であればよく、その場合、重力による液体の移動量を制限する。

以下の説明及び特許請求の範囲において、波、波力及び波動の用語は同等と見なす。

本発明の一実施形態によれば、複数の減衰装置のレイアウトは星形または多角形を形成してもよい。この場合、複数の液体貯留槽は星形または多角形の頂点を形成し、複数の連結管は星形または多角形の辺を形成する。多角形または星形の選択は、特にフローティング支持構造のアーキテクチャに適合させるために行う。通常、半潜水型フローティング支持体の場合、複数の貯留槽が半潜水型構造の各フロータに配置され、複数の連結管はフロータどうしを連結する各アームで支持される。これら複数のアームは星形または多角形にできるため、安定化システムはその形状に応じて適合させればよい。

「星形」デザインは、より短い連結管を用いることができる。「多角形」デザインは、複数の連結管どうしの連結を避けることで、より簡単なデザインが可能になる。

例えば、星形は３つから６つの分岐部を有することができる。星形の中心は、複数の連結管どうしが連結していない、複数の減衰装置の複数の連結管が交差する点に合致していてもよい。さらに、星形は、その中心に１組の液体貯留槽を有していてもよい。その場合、星形の各分岐部が減衰装置に相当する。

複数の連結管が多角形を形成するとき、該多角形は正多角形であることが好ましい。その場合、液体をバランスよく分散させて、フローティング支持体の三次元減衰を促進できる。例えば、安定化システムは、三角形、好ましくは正三角形に配置された３つの減衰装置を有していてもよく、その場合、２つの異なる減衰装置に属する２つの隣接する液体貯留槽が、三角形の各頂点に配置される。別の例によれば、安定化システムは、四角形、好ましくは菱形、より好ましくは方形を形成する４つの減衰装置を有していてもよく、その場合、２つの異なる減衰装置に属する２つの隣接する液体貯留槽が、四角形の各頂点に配置される。多角形は、五角形、六角形、八角形等であってもよい。

複数の減衰装置のレイアウトは、多角形と星形とを組み合わせてもよい。この場合、星形の頂点は多角形の頂点に合致していてもよい。

本発明の一実装形態によれば、少なくとも１つの連結管は、鋼、複合材料、プラスチック、コンクリートまたは任意の同様の材料で製造してもよい。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの減衰装置の連結管、好ましくは全ての減衰装置の全ての連結管は、液体通過制限手段を有する。液体通過制限手段は、連結管を流れる自由流を減速させることが可能であり、安定化システムによって提供される減衰を最適化する。これらの液体通過制限手段は、受動手段であってもよく、あるいは能動手段であってもよい。能動制限手段は、減衰性能を向上させることができる。能動制限手段の目的は、液体を移動させることではなく、むしろ、唯一の目的は、液体の自由な流れを抑制／部分的に制限することである。この制限手段は、例えば、局所管径縮小部、バルブ、ポンプまたはコンプレッサ等から構成できる。この制限量を調整することは、減衰システムに特有の特性の調整を可能にする。

複数の液体貯留槽は様々な形状としてもよい。その場合、複数の液体貯留槽はそれぞれ異なるフローティング支持形状に適合させることができる。本発明の好ましいデザインによれば、複数の液体貯留槽は概ね円筒形状である。この場合、複数の液体貯留槽は円柱と呼んでもよい。

本発明の一実装形態によれば、少なくとも１つの液体貯留槽は、鋼、複合材料、プラスチック、コンクリートまたは任意の同様の材料で製造してもよい。

本発明の一実装形態によれば、複数の液体貯留槽の下部には液体を含み、上部には気体、特に空気を含む。第１のデザインによれば、複数の液体貯留槽は外部媒質と自由に気体を交換できる。

（上部に気体を含む）この実装形態では、安定化システムに、減衰装置の複数の液体貯留槽どうしを連結する複数の気体通過配管を有していてもよい。この場合、複数の液体貯留槽を外気から遮断できる。その結果、気体流は、一方の液体貯留槽内の過圧により、気体通過配管を通して減衰装置の他方の液体貯留槽へ流れる。複数の気体通過配管は、複数の液体貯留槽の上部に配置されているのが有利である。気体流が気体通過配管は、気体流が連結管と平行であってもよい。この平行構成によって安定化システムのサイズを制限できる。

一特徴によれば、少なくとも１つの減衰装置の気体通過配管は、気体通過制限手段を有していてもよい。全ての気体通過配管が気体通過制限手段を有することが好ましい。気体通過制限手段は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽への気体の流れを制限できる。これらの気体通過制限手段は、受動手段であってもよく、あるいは能動手段であってもよい。能動制限手段の目的は、気体を移動させることではなく、むしろ、唯一の目的は、気体の自由な流れを抑制／部分的に制限することである。能動制限手段は、減衰性能を向上させることができる。気体制限手段は、例えば、局所管径縮小部、バルブ、ポンプまたはコンプレッサから構成できる。この制限量を調整することは、安定化システムの減衰に関する特有の特性の調整を可能にする。

さらに、気体通過配管の代替または追加として、少なくとも１つの液体貯留槽に外部媒質との連結部を有していてもよい。その場合、外部媒質からの空気が液体貯留槽の上部に流れる、または液体貯留槽の上部からの空気が外部媒質に流れるようになる。そのため、液体貯留槽内の過圧によって外部へ向かう気体流が生成される。この連結部は制限を加えるものであってもよい。この過圧を調整することは、安定化システムの減衰に関する特有の特性の調整を可能にする。

複数の連結管の寸法及び複数の液体貯留槽の寸法は、フローティング支持体の寸法に依存する。フローティング支持体において、複数の水貯留槽をできるだけ遠くに配置することを望む場合、複数の連結管はその距離に応じて適合される。例えば、直径が３６ｍの円形バージの場合、三角の多角形構成では、長さが約３０ｍで直径が約１．５ｍの連結管、高さが５ｍ〜１０ｍで直径が３ｍの貯留槽を使用できる。通常、総質量が、フローティング支持体の質量の５％〜１５％程度の（各液体貯留槽及び各連結管内に含まれる）液体を使用できる。この概念は全てのスケールにおいて有効である。

図２ａ〜図２ｅは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。これらの図では、主要な要素のみが示されている。しかしながら、これらの実施形態では、複数の気体通過配管、液体通過制限手段、気体通過制限手段、複数の外部媒質との連結部等を使用してもよい。

図２ａの実施形態による安定化システムは、三角形に配置された３つの減衰装置を有する。図示の例では、この三角形は正三角形である。各減衰装置は、２つの液体貯留槽２と１つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。２つの異なる減衰装置に属する２つの隣接する液体貯留槽２は、三角形の各頂点に配置されている。この構成は、各フロータが三角形の頂点を構成し、２つの隣接する液体貯留槽２が２つの異なる減衰装置に属する、三角フロータ型フローティング支持体に特に適している。複数の減衰装置は、正三角形を形成するために約６０°の角度を形成するように配置されている。したがって、三角形の１つの角度における２つの隣接する減衰装置は、互いに平行ではない。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。

図２ｂの実施形態による安定化システムは、３つの分岐部を備える、星形に配置された３つの減衰装置１を有する。星形の各分岐部は減衰装置１によって形成され、星形の中心は互いに近接する３つの液体貯留槽によって形成され、複数の液体貯留槽はそれぞれ異なる減衰装置に属する。複数の減衰装置は、星形を形成するために、約１２０°の角度を形成するように配置されている。したがって、星形の中心における２つの隣接する減衰装置は、互いに平行ではない。各減衰装置１は、２つの液体貯留槽２と１つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この配置は、各フロータが星形の頂点を構成する三角フロータ型フローティング支持体に特に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。

図２ｃの実施形態による安定化システムは、６つの分岐部を備える、星形に配置された３つの減衰装置１を有する。各減衰装置１は、２つの液体貯留槽２と１つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は、２つの液体貯留槽２を連結する。星形の中心は、複数の連結管３が交差することで形成される。星形の中心において、複数の連結管は、互いに連結されてはいないが、互いに上下に重なることができる。複数の減衰装置は、星形を形成するために、約６０°の角度を形成するように配置されている。したがって、星形の中心における２つの隣接する減衰装置は、互いに平行ではない。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この配置は、各フロータが星形の頂点を構成する三角フロータ型フローティング支持体に特に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。

図２ｄの実施形態による安定化システムは、四角形に配置される、４つの減衰装置１を有する。図示の例では、この四角形が方形である。各減衰装置１は、２つの液体貯留槽２と１つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は、２つの液体貯留槽２を連結する。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。２つの異なる減衰装置に属する２つの隣接する液体貯留槽は、方形の各頂点に配置されている。複数の減衰装置は、方形を形成するために、約９０°の角度を形成するように配置されている。したがって、方形の１つの角度における２つの隣接する減衰装置は、互いに平行ではない。この配置は、各フロータが方形の頂点、すなわち２つの異なる減衰装置の２つの液体貯留槽２を構成する四角フロータ型フローティング支持体に特に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。

図２ｅの実施形態による安定化システムは、三角形に配置された３つの減衰装置１と、星形に配置された３つの減衰装置１とから構成される６つの減衰装置１を有する。図示の例では、この形状は、星形が内接する正三角形である。星形の各分岐部は減衰装置１によって形成され、星形の中心は互いに近接する３つの液体貯留槽によって形成され、複数の液体貯留槽は、互いに異なり、かつ隣接する減衰装置に属している。星形の複数の減衰装置は、星形を形成するために、約１２０°の角度を形成するように配置されている。したがって、星形の中心における２つの隣接する減衰装置は、互いに平行ではない。星形の複数の分岐部の外側端部は、三角形の各頂点の隣である。３つの異なる減衰装置に属する３つの隣接する液体貯留槽２は、三角形の各頂点に配置されている。三角形の複数の減衰装置は、正三角形を形成するために、約６０°の角度を形成するように配置されている。したがって、三角形の１つの角度における２つの隣接する減衰装置は、互いに平行ではない。各減衰装置１は、２つの液体貯留槽２と１つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は、２つの液体貯留槽２を連結する。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この配置は、追加的な中央フロータを有する三角フロータ型フローティング支持体に特に適しており、各フロータは、三角形の頂点、すなわち３つの異なる減衰装置の３つの液体貯留槽２を構成し、中央フロータは、星形の中心、すなわち３つの異なる減衰装置の３つの液体貯留槽を構成する。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。

他の実施形態、具体的には、方形と、４つの分岐部を含む星形とを形成する減衰装置の配置、あるいは、五角形と、５つの分岐部を含む星形とを形成する減衰装置の配置も考えることができる。

図３ａ〜図３ｄは、図２ａに対応する第１の実施形態の４つの変形実施形態、すなわち３つの減衰装置が三角形に配置された変形実施形態を、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。

図３ａの変形実施形態による安定化システムは、図２ａで示された各要素に加えて複数の液体通過制限手段４を有する。複数の液体通過制限手段４は、複数の連結管３上に設けられている。複数の液体通過制限手段４は、複数の連結管３を通過する液体の流量を低減できる。

図３ｂの変形実施形態による安定化システムは、図２ａで示された各要素に加えて複数の気体通過配管５（点線で示されている）と複数の気体通過制限手段６とを有する。複数の気体通過配管５は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽に気体が流れるように液体貯留槽２の上部どうしを連結する。この変形実施形態の場合、複数の気体通過配管５は、複数の連結管３と平行である。さらに、各気体通過配管５は気体通過制限手段６を有する。気体通過制限手段６は、液体貯留槽２間の気体の流れを制限できる。なお、これらの気体通過制限手段６は省略可能である。

図３ｃの変形実施形態による安定化システムは、図２ａで示された各要素に加えて、複数の液体制限手段４と、複数の外部媒質との連結部７とを有する。複数の液体制限手段４は複数の連結管３上に設けられている。液体制限手段４は、連結管３を通過する液体の流量を低減できる。複数の連結部７は、制限を加えつつ、気体が外部媒質から液体貯留槽２の上部に流れることを可能にし、かつ気体が液体貯留槽２の上部から外部媒質に流れることを可能にする。この変形実施形態は、複数の気体通過手段（不図示）をさらに有していてもよい。

図３ｄの変形実施形態による安定化システムは、図２ａで示された各要素に加えて、複数の気体通過制限手段６と、複数の液体制限手段４と、複数の外部媒質との連結部７とを有する。複数の液体通過制限手段４は複数の連結管３上に設けられている。液体制限手段４は、連結管３を通過する液体の流量を低減できる。複数の連結部７は、制限を加えつつ、気体が外部媒質から液体貯留槽２の上部に流れることを可能にし、かつ気体が液体貯留槽２の上部から外部媒質に流れることを可能にする。複数の気体通過配管５は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽に気体が流れるように液体貯留槽２の上部どうしを連結する。この変形実施形態の場合、複数の気体通過配管５は、複数の連結管３と平行である。さらに、各気体通過配管５は気体通過制限手段６を有する。気体通過制限手段６は、液体貯留槽２間の気体の流量を制限できる。なお、これらの気体通過制限手段６は省略可能である。

これらの変形実施形態は、様々な概念に適合するように変更してもよい。具体的には、図３ｂから図３ｄの配置には液体通過制限手段が無くてもよい。

さらに、これらの様々な構成は、様々な実施形態、特に図２ｂから図２ｅの実施形態にも適用できる。

さらに、本発明は、フローティング支持構造に関する。このフローティング支持体は、上述した変形実施形態の組合せのうちの任意の１つによる安定化システムを有する。この安定化システムは、フローティング支持体に対する波の多方向運動を減衰させることができる。

フローティング支持構造は、例えば、仏国特許出願公開第２９９８３３８号明細書に記載されているように、概ね円筒状の単一のフロータを有していてもよい。この場合、安定化システムは単一のフロータに含めることができる。

あるいは、フローティング支持構造は、互いに連結された複数のフロータ、好ましくは３つのフロータを有していてもよい。このフローティング支持構造は、特に仏国特許出願公開第２９９０００５号明細書（米国特許出願公開第２０１５／００７１７７９号明細書）に記載されているような三角フロータ型のフローティング支持構造であってもよい。いくつかのフロータを有するこのデザインは、概して変位量が少なく、喫水面慣性が高く、それ故、構造の安定性に関して十分な復原力をもたらす。さらに、この種のフロータは、バージよりも波動の影響を受け難い。複数のフロータの場合、各フロータは安定化システムの１つまたは２つ以上の液体貯留槽を有していてもよく、その場合、安定化システムの連結管は、様々なフロータを互いに連結し、マルチフロータフローティング支持体の構造によって支持できる。

これらのフローティング支持体は、緊張係留索、半緊張係留索または懸垂係留索によって海底に固定できる。

本発明は、また、ある範囲に広がる水（例えば、海）上における風力タービン設置に関する。この設置は、垂直軸風力タービンまたは水平軸風力タービンと、上述の様々な組合せのうちのいずれか１つによるフローティング支持体とを含む。フローティング支持体の目的は、風力タービンの浮力及び安定性をもたらし、この組立体の動きを制限しつつ風力タービンに加わる応力を吸収することである。本発明によるフローティング支持体は、波動の減衰及び風力タービンの安定性をもたらすために、（海における）洋上風力タービンを設置するのに特に適している。

本発明によるフローティング支持体は、（海における）洋上風力タービンの設置以外の他の分野、例えば炭化水素生成手段、（波エネルギーを機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換する）波エネルギー転換システム等においても使用できる。

実施例
本発明による安定化システムを備えたフローティング支持体（フロータ）の性能を評価することで、一方で安定化システムとフロータとの相互作用を表し、他方でフロータと波動との相互作用を表すことができる。この運動方程式を得るためにラグランジュ的アプローチが用いられる。その一般形態は次式によって与えられる。

ここで、Ｌはフロータと安定化システムとからなるシステムのラグランジュアンであり、ｑ_ｋはシステムのパラメータであり、Ｑ_ｋは一般力である。

この例では、本発明による安定化システムの多方向特性が示されている。そのため、波動の様々な入射角に関して、図１で示された本発明による安定化システムを備えるフロータの応答を評価する。図５ａで定義されるように、各入射角に局所基準フレームを関連付ける。入射角にかかわらず、特に（Ｘ_Ｆに沿った）入射角と垂直な方向における角運動振幅に関して、入射波の動き（したがって、励起）の局所的基準フレームにおけるフロータの動きを評価する。

（文献J.M. Jonkman, “Dynamics modeling and loads analysis of an offshore floating wind turbine” （洋上フローティング風力タービンの動的モデリングおよび負荷分析）, PhD Thesis NREL/TP-500-41958, National Renewable Energy Laboratory, Nov.2007に記載されているように）ＭＩＴバージをフロータとして使用した結果が図４に示されている。図４は、波周期Ｔｈ（ｓ）の関数として、波高に対する角度振幅の比Ａ（°／ｍ）の曲線を示している。このフロータは対称的な円形であり、減衰装置が無い場合のフロータの応答、すなわち従来技術によるフロータの応答は入射角にかかわらず同じである。この応答は曲線ＲＥＦによって示されている。本発明による安定化システムを備えるフロータの、波の入射角に対する応答感度を評価するため、この角度を−３０°から＋３０°の間において１５°間隔で変化させる（図５ｂ参照）。本発明による「正三角形」の支持体は、１２０°単位で回転させても、それ形状は変わりがなく、対称であるため、この６０°走査は入射角の３６０°走査と同等である。本発明によるシステムで得られる曲線（波入射角毎に１つの曲線）はＩＮＶによって示されている。これらの曲線はほぼ１つになっている。従来技術による基準ＲＥＦに対して、本発明のＩＮＶによる安定化システムを使用すると、波の入射平面に配置された単純な「Ｕ字管」を備えたバージの場合のように、広範囲の励起周期にわたって非常に顕著な運動振幅の低減（約４０％）を実現できる。さらに、曲線どうしが重なることで、入射角に対する感度が非常に低くなることが分かる。したがって、本発明による安定化システムは、減衰に関して多方向特性を有すると言える。これに対して、単純な「Ｕ字管」を有するシステムでは、入射角が「Ｕ字管」の軸に対して垂直な波動に対する減衰が生じない。

Claims (12)

1. 複数の減衰装置（１）を有し、
   各減衰装置（１）が、鉛直面内において概ねＵ字状であり、２つの液体貯留槽（２）と前記２つの液体貯留槽を連結する１つの連結管（３）とを有する、フローティング支持構造のための安定化システムにおいて、
   少なくとも３つの減衰装置（１）を有し、
   少なくとも１つの減衰装置（１）の前記各液体貯留槽（２）が、その上部に気体を含み、少なくとも１つの液体貯留槽（２）が、外部媒質からの気体との連結部（７）を有し、
   各減衰装置（１）の連結管（３）は、少なくとも１つの他の減衰装置（１）の連結管（３）と平行ではなく、
   前記減衰装置（１）は、多角形を形成するように配置され、
   前記多角形の頂点が前記減衰装置の前記液体貯留槽（２）によって形成され、
   前記多角形の辺が前記減衰装置（１）の前記連結管（３）によって形成されていることを特徴とする、安定化システム。
2. 前記多角形の前記頂点が、２つの異なる減衰装置の少なくとも２つの液体貯留槽（２）によって形成された、請求項１に記載の安定化システム。
3. 少なくとも１つの減衰装置（１）の連結管（３）は、液体の通過を制限する手段（４）を有する、請求項１または２に記載の安定化システム。
4. 少なくとも１つの減衰装置（１）は、前記気体を通過させ、前記２つの液体貯留槽（２）を連結する、配管（５）を有する、請求項１に記載の安定化システム。
5. 前記気体を通過させる前記配管（５）は、前記連結管（３）と平行である、請求項４に記載の安定化システム。
6. 前記気体を通過させる前記配管（５）は、前記気体の通過を制限する手段（６）を有する、請求項４または５に記載の安定化システム。
7. 前記各液体貯留槽（２）は、概ね円筒形状である、請求項１から６のいずれか１項に記載の安定化システム。
8. 前記安定化システムは、３つから８つの減衰装置を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の安定化システム。
9. 少なくとも１つのフロータと、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の安定化システムと、
   を有する、フローティング支持構造。
10. 前記フローティング支持構造は、少なくとも３つのフロータを有し、
    各フロータは、減衰装置（１）の少なくとも１つの液体貯留槽（２）を有する、請求項９に記載のフローティング支持構造。
11. 各フロータは、２つの異なる減衰装置（１）の少なくとも２つの液体貯留槽（２）を有する、請求項９または１０に記載のフローティング支持構造。
12. 少なくとも、風力タービンと、
    請求項９から１１のいずれか１項に記載のフローティング支持構造と、
    を有する、洋上エネルギー生成システム。

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