JP7130896B2 - フローティングプラットフォーム - Google Patents

Description

本発明は、ポイントアブソーバタイプの波エネルギ変換器（ＷＥＣ）に使用されるように構成されたフローティング（浮動）プラットフォームに関する。

電気エネルギを取り出すための潜在的可能性として海洋波の巨大な力がよく知られている。空気に対する水の重量は、８３０／１であり、これは、はるかに少ない領域において風力と同じかそれ以上の効果が取り出されることを示している。これはまた、平均風速が波の垂直波速度よりも高い場合であっても同様である。

既存の波力発電システムのコスト／効率の最良の数値は、現在では風力よりも約８０％高い。存在する波力変換器は、１００ＫＷ未満の単位あたりの平均電力を与える。この組み合わせは、商業投資家の間で非常に適度な関心を説明する。ほとんどのポイントアブソーバは、表面に浮遊してワイヤなどを介して海底に接続された直径７～１４メートルの円形ブイを備える。現在の設計のポイントアブソーバは、一般に、直径が小さく且つ重量が重いために波の中で非常に低く浮遊している。それらはまた、大抵の場合、丸みのある底部を有する。これらの要因は、波が上層の直下でかなり平らになり、波の高さが示すことができるよりもはるかに低い揚力を与えるため、出力に非常に負の影響を与えている。

上記は、サイズが小さく、相対重量が重く、浮遊性を低くし且つＶ字形の底部および円形形状を有する理想的な設計ではないことによる、現在のポイントアブソーバの欠点を示している。現在の構成におけるＭＷあたりのコストは、結果的に、風力と競合するには高すぎる。

したがって、本発明の目的は、より良好で且つより効果的なポイントアブソーバを提供することである。

本発明によれば、エネルギ変換機械が配置されることができる中空体を備える波エネルギ変換器（ＷＥＣ）用のフローティングプラットフォーム（すなわち、ある種のポイントアブソーバ）が提供される。フローティング（浮動）プラットフォームは、使用時に水面に面する下面と、反対方向に面する上面と、前面を形成する第１の長辺と、背面を形成する第２の長辺と、２つの短辺とを有する。フローティングプラットフォームの前面を波面と位置合わせさせるように、すなわち波の方向に対して垂直に位置合わせさせるように構成された少なくとも１つの位置合わせ手段が設けられる。フローティングプラットフォームの前面は、少なくとも３０ｍの長さである。フローティングプラットフォームの前面を波面と位置合わせすることによって、前および次の波によって影響を受けることなく拡大された上昇領域が使用されることができる。そうでなければ、それは、プラットフォームが波形に追従することができないという事実のために上昇高さを減少させるであろう。その場合、プラットフォームは、波の底まで下方に追従することができず、また上部を切断し、それゆえに上昇高さを減少させ、したがって取り出し電力を減少させる。

本発明の実施形態によれば、前面の長さは、少なくとも４０ｍ、好ましくは少なくとも５０ｍである。

前面の長さは、側面の長さの少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍、最も好ましくは側面の長さの少なくとも５倍である。

フローティングプラットフォームの高さは、少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも２ｍ、または少なくとも４ｍである。好ましくは、電力を取り出すための機械は、フローティングプラットフォームの内部に配置され、このための十分な空間が設けられなければならない。

フローティングプラットフォームは、複合サンドイッチ（複合挟持）構造によって構成されている。これは、軽量で堅いフローティングプラットフォームを提供する。したがって、フローティングプラットフォームは、水中よりも水上に大部分が多く存在しており、例えば１０～３０ｃｍなど、僅かに水中に突出している。これは、結果として、コンセプトが、より一般的ではなく、直径／サイズに対して非常に重い共振アブソーバとは対照的に、非共振アブソーバとして挙動することを有する。我々の試験および計算は、いくつかの利点の１つが通常の重いアブソーバの高い慣性によって遅れずに波の上昇力に即座に反応することができることであることを示した。これは、より低い波が支配的である場合にはさらに重要である。他の態様は、提案されたコンセプトが、より大きい／より深い喫水を有するコンセプトとは対照的に、波高の高い水粒子の垂直方向の動きを利用し、面積に対する「付加質量」の影響を低減することである。この軽くて高いフローティングアブソーバはまた、大きな喫水、相対面積を有するコンセプトよりも高い放射力を生成し、結果として同様により多くの上昇力を発揮する。

このプラットフォームは、最も深刻な可能性のある巨大波（怪物波）の１．３倍以上の海深において深海形状の波の中で動作するように構成されている。怪物波はまた、一般に、不正波または異常波として知られている。それらは、不規則に発生し、平均波高の２～４倍にもなることがある。３０００００のうちの１つのみが４倍の高さになるが、それらは構成されなければならない。

本発明の実施形態によれば、位置合わせ手段は、例えば、少なくとも上側に設けられた翼、下側の近くに配置されたジェットスラスタ、短辺の近くに配置されたブレード、および／または下側の近くに配置されたプロペラのうちの任意の１つまたは組み合わせである。他の手段も考えられる。

本発明のさらなる実施形態によれば、翼は、前面と背面との間の中間で始まり、背面の後方に到達するように配置される。好ましくは、少なくとも２つの翼、好ましくは少なくとも４つの翼がある。翼は、後方に広がる０度から８度の角度を有してほぼ平行であることが好ましい。

本発明の実施形態によれば、少なくとも２つのジェットスラスタは、フローティングプラットフォームの１つの短辺の近くで、好ましくはフローティングプラットフォームの背面および前面の端部において、それぞれ、後方および前方に水を押し出すように構成されている。

本発明の実施形態によれば、短辺は、前面と第１の部分との間に９０度よりも大きな角度で設けられた少なくとも第１の部分を有する。本発明の実施形態によれば、フローティングプラットフォームは、底部とフローティングプラットフォームとの間に少なくとも１つのアンカーによって海底にアンカー固定される。１つの実施形態では、アンカーは、フローティングプラットフォームの下側に設けられた回転可能な取り付け手段に取り付けられる（付随している）。他の実施形態では、フローティングプラットフォームは、前面および背面の固定点を介してアンカー固定される。

本発明の実施形態によれば、海底とフローティングプラットフォームとの間に少なくとも１つの係留および電力取出接続部が設けられる。１つの実施形態では、少なくとも１つの電力取出接続部は、回転可能な取り付け手段を介してフローティングプラットフォーム内に入る。

本発明は、ここで、添付の図面を参照して異なる実施形態を用いて説明される。

本発明のフローティングプラットフォームの実施形態の斜視図である。 アンカー固定の実施形態と、位置合わせ手段の１つの選択肢とを有する波における本発明のフローティングプラットフォームの実施形態の斜視図である。 フローティングプラットフォームの実施形態の正面図である。 アンカー固定の他の実施形態と、位置合わせ手段の３つの異なる選択肢とを有するフローティングプラットフォームの実施形態の平面図である。 短辺を示すフローティングプラットフォームの実施形態の側面図である。 アンカー固定のための取り付けの実施形態を示す、フローティングプラットフォームの実施形態の下側からの図である。 図５のアンカー固定のための取り付けの実施形態の側面図である。 プラットフォームの下方からの平面図である。 電力ケーブルブイに向かって異なる角度における岸構成に対する電力ケーブルを示す平面図である。 持出ケーブルレールと固定されたアンカー固定点とを有するプラットフォームの実施形態の側面図である。 ブイ１５を介した岸または接続ハブに対する電力ケーブル１４を示す側面図である。 ブイ１５を介した岸または接続ハブに対する電力ケーブル１４を示す側面図である。 ブイ１５を介した岸または接続ハブに対する電力ケーブル１４を示す側面図である。 ブイ１５を介した岸または接続ハブに対する電力ケーブル１４を示す側面図である。 舷外浮材を示す平面図である 舷外浮材を示す短側面図である。 複数の機械接続部の側面図である。 複数の機械接続部の側面図である。

図面の全ての図は、本発明の選択されたバージョンを説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明は、ポイントアブソーバ原理にしたがって波のエネルギを取り出すように構成されたフローティングプラットフォーム１に関する。図１ａには、本発明の実施形態が示されている。フローティングプラットフォーム１は、中空体２４として構成されている。内部には、中空体２４の空間２６において、エネルギ変換機械２７が配置されることができる。例えば、少なくともギアボックスおよび発電機が本体２４内に配置されることができる。機械２７は、プラットフォーム１内にあることができるか、プラットフォーム１の下方に部分的に吊り下げられることができるか、海底１７にあることができるか、またはこれらの２つの組み合わせとすることができる。

フローティングプラットフォーム１は、使用時に水６に面する下側２８と、反対方向に面する上側２９と、前面３０を形成する第１の長辺と、背面３１を形成する第２の長辺とを備える。端部３２には、短辺３３が存在する。短端部の形状は、直線状、凹状、凸状または尖鋭、すなわち、各部分３３ａ、３３ｂに対して、前面３０と背面３１との間にそれぞれ９０度よりも大きい角度で配置された２つの部分３３ａ、３３ｂを有するなどの任意の適切な形状とすることができる。

プラットフォーム１には、少なくとも１つの位置合わせ手段３４が設けられている。位置合わせ手段３４は、フローティングプラットフォーム１の前面３０を波面、すなわち波６の進行方向に垂直に対して垂直に位置合わせさせるように構成される。

フローティングプラットフォーム１は、好ましくは、例えば、海底岩石における穿孔およびこれらにおける金属製のスピアを接合するなどの他の手段によって、大きな係留部２５または海底への取り付け部に接続される。さらに、例えばアンカーチェーン４を用いて例えば２つから４つのアンカー５によって相対固定位置にアンカー固定されることができる。各アンカー５にはブイ３が使用される。ブイの目的は、垂直移動を制限することなく、プラットフォーム１を定位置に保持することである。それらはまた、プラットフォーム１のアンカー固定部４、５に減衰力を加える。アンカーチェーン４は、チェーンであってはならず、ケーブル、ワイヤ、チェーン、ベルトなどとすることができる。

プラットフォーム１への電力取出接続部２５ｂは、ほぼ垂直な方向線、ケーブル、ワイヤ、チェーン、ベルト等によって実現することができる。本発明は、垂直波の力が本発明によって電気に変換されることができるように海洋波の力を利用することができる。本発明の発電電力は、水中電気ケーブルまたはオーバーヘッドフローティング電気ケーブルを介して配電センターに輸送されることができる。

本発明のフローティングプラットフォームは、上昇領域が波６に平行に配置される結果として大きくなる形状を有するため、前面３０および背面３１に沿ってそれぞれ長くなることがある。前面３０の長さは、少なくとも３０ｍ、好ましくは少なくとも４０ｍ、最も好ましくは少なくとも５０ｍとすることができる。

正面３０の長さと短辺３３の長さとの比は、建築材料にかかわらず、２：１以上とすることができる。ほとんどの波エネルギ変換器ＷＥＣは、表面に浮遊してワイヤなどを介して海底に接続する直径７－１４ｍの円形ブイを備える。直径の大きさは、波の中を完全に下方に移動するとともに波の頂点を切断しないように制限される。７メートルは、４２平方メートルの上昇領域を与える。１４メートルの直径は、１５４メートルの面積を与える。通気式フローティングプラットフォーム１が１４メートルの幅を有する場合、それは、例えば５１メートルの長さを有することができ、多かれ少なかれ矩形形状のため、提示された設計において７１４平方メートルの上昇領域を与える。これは、円形ブイと比較して４．６倍大きい上昇領域である。換言すれば、特許の優位性は、波に平行に配置された波プラットフォームに基づいている。

平均波高が３メートル以上の領域において、示された３．５：１の比は、膨大な上昇力を形成するのに十分である。例えば、波高が低い領域など、より多くの上昇力が必要な場合は、比は１０：１まで増加することができる。これの理由は、連続波間の距離が波の高さが低くなるにつれて減少し、１４ｍの正面３０から背面３１までの考えられる距離が長すぎるためである。１４メートルなどを有する場合には危険であるため、８～１０メートルの距離が波を切断しないためにより適している。５１×１４は、上昇の７１４平方メートルである。代わりに、１００×１０メートルの大きさになると、小さい波は、１０００平方メートルの上昇によって補償され、これは、円形ブイの１０倍以上である。そして、電力取出システムおよび機械は、より高い波で達成されるものとはそれほどかけ離れていない歪みおよび出力で動作する。この比はまた、例えば、１４０×１４メートルを有するより高い波／より長い波の領域において使用されることができ、約２０００平方メートルの上昇領域を与える。

この狭い形状のプラットフォームにより、システムは、はるかに高い波を有する全ての沿岸地域に加えて、世界中で容易にみられる平均波高が約１．５メートルの地域であっても巨大な発電を生成することができる。この高い比を有するフローティングプラットフォーム１に必要な強度を達成することは困難であるように思われるかもしれないが、実際には、この種の重い負荷を処理することのできる現在利用可能な建設方法がある。内部構造は、力が高くなる関連領域での補強とともにリブによって構成されることができる。あるいは、内部の多くを埋め尽くす軽量ブロックとしてＸＰＳなどのより大規模な構造が可能である。形状または技術的解決策は、図面に対して正確に境界付けられておらず、それらは、添付の特許請求の範囲内の可能な設計の単なる例にすぎない。

図１ｂおよび図３に示す短辺３３は、海をより良好にするのに役立つが、また風に向かって安定化（位置合わせ）するのに役立つ２つの部分３３ａ、３３ｂを有する僅かに縁の形状とされる。この理由は、プラットフォーム１が一方に回転するにつれて、アンカーリング上の圧力の中心から測定される正面風圧が風に向かう側でより大きく回転するためである。これらの短辺３３、３３ａ、３３ｂは、最大底面を達成するように垂直であることが好ましい。

前面３０および背面３１の長辺は、水平面内でより良好に安定するように、内側および下方に窪みを有していてもよく、すなわち、下側２８は上側２９よりも小さくてもよい。これは、プラットフォーム１が垂直側面とともに、より減少した形状でも動作するため任意である。例えば、図４を参照されたい。

プラットフォーム１の下側２８は、できるだけ多くの上昇力を達成するために好ましくは平坦である。上部は、図では平坦であるが、機械並びに試験およびアニメーションに応じて異なる形状を有してもよい。

機械が搭載されている場合、プラットフォーム１の中央に、波力が乾燥部の異なる構成要素に輸送される濡れ空間がある。濡れ空間は、好ましくは、上側２９に対して水密であるか、またはプラットフォーム１の高さに応じて高さの少なくとも３分の２である。プラットフォーム１の高さは、少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも２ｍまたは少なくとも４ｍの高さである。

位置合わせ手段３４は、少なくとも上側２９に設けられた翼２、下側２８の近くに配置されたジェットスラスタ７、短辺の近くに配置されたブレード１９、および／または下側２８の近くに配置されたプロペラ３８のうちの任意の１つまたは組み合わせである。１つの実施形態によれば、ジェットスラスタ７のシステムが設けられる（図３を参照）。それは、プラットフォーム１の下方から水を吸い上げ、水ジェットが前面３０または背面３１に向かって移動するかどうかを弁が決定する配管内のスプリットに向かってそれを押し込み、それによってプラットフォーム１を所望の方向に回転させることによって動作し、そのため、波６と平行になる。それは、いかなる中型ヨットについても一般的な船首スラスタと同様に動作するが、異物に絡まる可能性のあるプロペラを有しないという利点を有する。代わりに、弁および出口などのジェットスラスタ７の全体または一部は、プラットフォーム１の端部３３のすぐ外側の中心線上に配置されることができる。エンジンは、搭載されたエネルギ生成システムから電力を供給することができる電気または油圧ユニットであってもよい。この原理は、特にジェットスラスタ７に限定されるものではなく、通常の船首支柱、プロペラ３８（図２を参照）、短い端部延長部の外側、およびプラットフォーム１をいずれかの方向に回転させる同様の解決策は、本発明のヨー制御のための選択肢である。

ジェットスラスタ７または類似のシステムは、システムに正しく電力を供給するための入力部を必要とする。利用可能ないくつかの選択肢があるが、最も可能性が高く且つ証明されている解決策は、ポートおよび右舷前面３０に配置され且つＧＰＳシステムに接続された加速度計２２（図２を参照）である。ＧＰＳは、安価であるが、ＧＰＳと組み合わせたジャイロまたは単独でも使用されることもできる。センサを監視するとともにコマンドを実行するためには、既に市場に存在する非常に簡単なロジックが必要とされる。加速度計２２は、到来する波とともに最初に上昇するのがプラットフォーム１の側のどちらかをそれぞれ感知し、それぞれの側は最初に通過する波の頂点によって下降する。例えば、ポート側が最初に上昇する場合、コマンドは、ジェットスラスタ７を始動させるために与えられるとともに、再び波と位置合わせされるようにプラットフォーム１を回転するために、関連する前面または背面の吹き出しを開放するために弁に与えられる。後方または前方の吹き出しは、双方とも、プラットフォーム１のどの端部３２にスラスタ７が配置されるかに依存する。加速度計２２に対する選択肢として、水／波６の高さを測定する前面３０上のレーザまたはセンサが使用されることができる。

図面には示されていないが、プラットフォーム１上に搭載された電気的要求は、搭載されたエネルギ生成ユニットからまたはバッテリーと組み合わせられたデッキ上に配置されたより小さな固定位置風力タービンからタップされることができる。クレーンまたはウインチが同様にデッキ内に設置されることができ、重い部品の取り付けおよび交換を支援することもできる。

図３および図４には、位置合わせ手段３４の他の実施形態が示されている。翼２は、少なくとも上側２９の上部に配置される。図３では、翼２は、前面３０と背面３１との間の中間で始まり、背面３１の後方に到達するように配置されていることが示されている。それらはまた、背面３１の後方において下方に突出することが好ましい。翼は、後方に広がる０度と８度との間の角度を有してほぼ平行であってもよい。垂直翼２は、前方長辺３０を有するプラットフォーム１を波の方に配置するのに役立つ。風と波の差異は最大４５度である可能性があるため、これだけでは、完全な位置合わせには不十分であるが、いかなるエネルギも消費することなく仕事の大部分を行う。位置合わせはまた、他の手段によって行うこともできるため、翼２は、選択肢であって必須ではない。翼２は、示された図のいずれかの側に対して約５度の角度を有する。この目的は、より迅速に安定化するように回転の初期段階でより多くの力を得ることである。翼２はまた、他の角度で並びに異なる大きさ、形状および数でも動作する。好ましくは、それらは、アンカー固定圧力の中心の後ろに配置され、モーメントを得るために後方に延在し、船尾側で上方に延在し且つ最適には少し下がるが、海に交わるほどではない。それらは、最大風力に耐えることができる任意の材料および設計で構成されることができる。

波の方向は、滅多に風の方向に対して正確に垂直ではないため、プラットフォーム１を風にできるだけ位置合わせして配置するために追加の機能が必要となることがある。この仕事の大部分を担う簡単な解決策の１つは、翼の回転をおよそプラスマイナス３０～４０度にすることである。これは、多くの航空機のエレベータトリムと同様の方法で行うことができる。この場合、翼は、垂直の旋回軸に取り付けられ、油圧式または電気式のスクリュージャッキが翼の前端を所望の位置に押し込む。４つの翼の場合、それらは、全てフロントエンドスパーに接続され、１つのスクリュージャッキによって動かされる。大きな運動量のために、比較的低い電力が必要とされる。システムは、ゆっくりと動く。

図２および図３において、端部ブレード１９は、付加的なヨー制御のための選択肢である。端部ブレード１９は、ポートまたは右舷側の風圧を増加させるために、いずれかの側で押し入れおよび押し出されることができる。これは、翼が固定されていない回転可能な解決策である場合に十中八九関連する選択肢であり、平均的に風が波に向かって直角でない場合、ジェットスラスタ７の動作を緩和する。あるいは、それらは、正しいサイズであれば翼を代用することができる。軸受によって支持された狭いフレームの滑走レール上にブレードが配置されてもよい。それらは、電気または油圧モータに接続された歯車車輪によって水平方向に出し入れすることができる。可能な他の機械的解決策、原理は重要なポイントである。

プラットフォーム１は、２つから４つのアンカー５およびアンカーチェーン４によって相対固定位置にアンカー固定されてもよい。それは、波の方向が変化しても有効なままであるように、どちらの側にも１８０度回転することができる。固定アンカー取り付け部を有するより簡単な選択肢も利用可能である。図３を参照すると、プラットフォーム１の下方にある電力取出システムのサイズに応じて、どちらかの側に約１６０度に回転が制限される、しかし、１２０度以内であればより望ましい。この選択肢は、大部分の日の波の方向がこの悪影響の範囲内にある領域に関連する。図３では、１つのチェーン４がプラットフォーム１の背面３１に直接取り付けられている。これが両側で使用されるとき、チェーン４をプラットフォーム１の側面３０、３１から離して保持するために、角度は、いずれかの側で約８０度に制限される。延長部２１がプラットフォームの長辺３０および／または３１に外側および／または下方に取り付けられて、チェーン４の取り付け分がさらに外れる場合、角度は、約１６０度まで増加させることができる。このアンカー固定の実施形態では、これがケーブル１４のたるみを比較的一定に保つため、電気的な持出ケーブル１４は、プラットフォームの底部の孔を通って、好ましくは中心の比較的近くまで延在することができる。このアンカー固定の実施形態は、アンカー固定の単純且つ費用効果的な方法であり、その領域の波方向が、ほとんどの月に＋／－９０度以下で変化する場合には完璧である。アンカー５に対する角度およびアンカーチェーン４の締め付けは、プラットフォーム１の動きが全ての象限においてほぼ等しくなるように計算される。

ブイ３は、極端な天候でも浮遊し続けるのに十分な大きさでなければならない。必要以上に撓まないように、比較的平坦な形状、例えば１：３が好ましい。約１０ｍ３のサイズが推定されるが、もちろん、これはチェーン４の重量とプラットフォーム１のサイズに依存する。したがって、各実施形態について計算される必要がある。ブイ３の目的は、垂直移動を制限することなく、プラットフォーム１を定位置に保持することである。それらはまた、プラットフォームのアンカー固定部に減衰力を加える。

チェーン４は、極端な天候下でプラットフォーム１を定位置に保持するのに十分な強度を有するものでなければならない。３０～６０ｍｍのグレードのＵ３は、関連する領域の最大可能風に応じて、５１メートルのプラットフォームの可能性が高い選択肢である。アンカー５は、極端な天候においてプラットフォーム１を定位置に保持するようなサイズにされる。２～５トンのドラッグアンカー５は、関連する領域の最大可能風並びに海底状況に応じて、可能性が高い選択肢である。

固定された実施形態によってアンカーチェーン４がプラットフォーム１に取り付けられている場合、持出ケーブル１４は、プラットフォームの下方に移動し、デッキは、ポートおよび右舷側で自由になる。そして、端部ブレード１９は、水平ではなく、換言すれば上側２９の上方に、同様の論理で垂直に突出することができる。

風と波の条件は様々な領域とは異なるため、アンカー固定の実施形態を選択できることが望ましい。これまで、固定された実施形態が図３に示されている。ここで、他の実施形態が図４～図６および図９～図１０を参照して説明される。図４には、滑走リング機構８が水平に示されている。このアンカー固定の実施形態では、プラットフォームは、いずれかの側に１８０度回転することができ、波の方向が１年に数日の間に１２０度以上異なる地域では望ましい。チェーン４は、外リング９に接続されており、水で潤滑されたプラットフォーム１に固定された内リング１０の周りを自由に滑走する（図６を参照）。内リング１０は、リング１０の本体から径方向外側に突出したリップ３９を有し、滑走リング９をプラットフォーム１に取り付けたままにする。リングの大きさはまた、前面３０と背面３１との間の幅よりも大きくすることができる（図５を参照）。ここで、チェーン上で異なる運動量が必要な場合は、破線円２３がこの実施形態を示している。図６には、持出ケーブル１４がリング９、１０を通って移動する実施形態も示されている。また、選択された電力取出解決策に応じて、係留接続部２５ｂ、好ましくはチェーンは、リング機構８を通過することができる。プラットフォーム１は、持出ケーブル１４が海底１７への接続部と衝突することなく、９０度、１３５度または１６０度まで揺動することができる。

固定されたアンカー固定部のいくつかの領域では、固定翼２、エンドプレートおよびジェットスラスタ７が保証されてもよいが、他の滑走リングのアンカー固定部では、可動翼２およびスラスタ７などがより最適な実施形態である。多くの考えられる組み合わせおよびサイズがある。プラットフォーム１の幅対長さの比はまた、使用されるプラットフォーム１の全実施形態に影響を及ぼす要因でもある。１つのヨーシステム（位置合わせ手段３４）はまた、単独で、プラットフォームの寸法および位置を考慮して、プラットフォーム１を位置合わせさせるのに十分であり得る。

図７のバラストタンク２０には、機械室および湿潤室４０として機能する内部空間２６が示されている。バラストタンクは、所望の量まで水で満たされてもよく、プラットフォーム１のバランスおよび浮力に影響を与える。全ての空間は、描かれているよりも異なる寸法および場所とすることができる。

図８には、電気持出ケーブル１４を配置する他の実施形態が示されている。プラットフォーム１は、電気持出ケーブル１４のためのブイ１５に関して３つの異なる位置に示されている。この実施形態では、ケーブル１４は、端部３２の１つからプラットフォーム１を離れる。この実施形態は、いずれかの方法で、１８０度回転、選択肢として３６０度の合計を有することを望む場合に関連する。関連領域においていずれかの側が一般に９０～１２０度で十分である場合、ケーブル１４は、アンカーチェーン４と干渉しないため、代わりにプラットフォームの底部の孔を通って延在されることができる（図３を参照）。これは、固定されたアンカー固定解決策（図３を参照）並びにリング機構８（図６を参照）によって適用可能である。固定されたアンカー固定解決策２１により、アンカーチェーン４の変位、ひいては締め付けは、リング選択肢８よりもかなり困難になる。もう１つの選択肢を選択することは、関連する領域における風および波の条件に対して、プラットフォーム１の建築コストとサイズとの間の検討事項である。

１つの位置ｐｏｓ．Ａにおいて、プラットフォーム１は、延長された中心線の僅か２０度の角度でブイに最も近い位置にあるプラットフォーム１のその端部３２を有する。ブイ１５において、ケーブル１４は、いくつかのプラットフォーム１または風力発電所のために海岸または接続点に連続している。他の位置ｐｏｓ．Ｂにおいて、プラットフォームは、ブイ１５から１７０度回転される。さらなる位置ｐｏｓ．Ｃにおいて、プラットフォームは、ブイ１５から５０度回転される。

持出ケーブル１４は、プラットフォーム１の一方の端部３２の中心から上昇してもよい。それは、レール１１上を約１３５度滑走する堅いチューブ１２を通過することができる。好ましくは、レール１１とチューブ１２との間の摩擦は、レール１１上のローラの使用によって最小限に抑えられる。完全に１３５度の撓みのチューブ１２がなおも（滅多に達成されない）１８０度の位置まである程度離れているため、可撓性ホースまたはチューブ１３がチューブ１２の延長部上に配置される。その目的は、疲労に問題がないように、ケーブル１４をより長い距離にわたって曲げることである。また、これは、ケーブル１４をプラットフォーム１の側部のさらに外側に延在して１８０度または僅かにそれ以上の角度を可能にするため、レール１１をより大きくすることも考えられる（破線１６を参照）。図６は、レール１１が上側２９を横切って僅かに上方にある短端部３２からのプラットフォーム１を示している。

図７ａ、図７ｂ、図７ｃおよび図７ｄは、レール１１上の端部解決策を使用する場合に、海岸に向かう電気持出ケーブル１４の側面図を示している。

図１０ａは、プラットフォーム１の前面３０を示しており、端部３２は、ブイ１５に最も近いレール１１を有しており、プラットフォーム１が異なる方向に回転するときに可撓性リンクを形成することを目的としている。この位置では、付加重量によって可能なケーブル１４の重量は、海底１７に衝突しないようにケーブル１４を弛緩状態に保つ。

図１０ｂは、プラットフォーム１の背面３１を示しており、端部３２は、プラットフォーム１が１８０度回転したときに、ブイ１５から最も遠く離れたレール１１を有する。持出ケーブル１４は、プラットフォーム１のほぼ全長に類似して伸びている。以前海底１７の近くにあった弛みは、今や、プラットフォーム１の近くに引き上げられているブイ１５と同様に、はるかに高い位置に持ち上げられる。ブイを保持するチェーン３６は、図面に見られるよりも多くの弛緩を有することができる。

上記の２つの解決方法は、ケーブル１４およびブイ１５の双方の弛緩がより浅い水の場合よりも大きくなるため、プラットフォームの下方の深さがスケールの上端にある場合に関連する。

図１０ｃは、より浅い水の場合と同じ原理を示している。これを補うために、コンセプトには追加のブイ１５が１つある。ブイ１５をともに引っ張り、それによりケーブル１４内で利用可能な全弛緩に加える効果を有する小さなウェイト１８が追加される。

図１０ｄは、レール１１がブイ１５から最も離れており、ひいては最大ストレッチを有する端部３２によって回転されるプラットフォーム１を示している。２つのブイ１５によってもたらされる追加の弛緩と、今や持ち上げられたウェイト１８とにより、海の深さに対する弛緩の全長はほぼ倍増する。

図１１ａ、図１１ｂは、プラットフォーム１が細長い場合の舷外浮材３７のコンセプトを示している。図１１ａは、短辺３３からの鳥瞰図であり、図１１ｂは、短辺からの側面図である。長辺３０、３１の長さ対長辺間の幅の最大１０：１の比を有する設計は、より小さな波でも大量のエネルギを取り出したいときに最適である。例えば、北海の広い地域で典型的な平均波高１．８メートルの場合、波長は、４０メートルになる。１００×１０メートルの場合、前面３０から背面３１までの距離は１０メートルであり、この短い波長にうまく収まる。プラットフォームの幅と波長との間の適切な比は、１の４に対する比と、１の５に対する比との間である。このテキストのプラットフォームの幅を参照する場合、それは短辺を意味し、長さは、最も長い辺である。波長は頂上から頂上までである。上昇領域は、同じ領域内の最大風力発電ユニットの毎日の発電量をより低コストで一致させるのに十分である。

約３メートルの波高は、完全に発達した海域で約６０メートルの波長を与え、約５メートルの波高は、約９０メートルの波長を与える。

プラットフォーム１は、その強度を有するためにある高さ対幅および長さを必要とするため、この細長い設計は、前に示した３．５：１の比よりも不安定である。したがって、あまり傾けたりまたは転倒したりしないようにするために舷外浮材３７が追加されることができる。プラットフォーム１は、本体２４内で低く電力取出／機械２７およびバラストタンク２０を有し、安定性にプラスの影響を及ぼす。これは、前面３０および背面３１の傾斜がより大きく、本体２４のＶ字形状を提供することと相まって、直立状態を維持するのに十分であるが、舷外浮材は、安定性を高めるための追加の選択肢とすることができる。

舷外浮材３７は、性能が僅かに悪影響を受けるだけであるように、プラットフォーム１が波谷において沈む距離を僅かに減少させるような中程度のサイズである。安定していても、この僅かな上昇は、プラットフォーム１を大いに安定に保つ。図１１ｂからわかるように、舷外浮材３７の下側は、プラットフォーム１の下側２８よりも高い位置に設けられている。このようにして、舷外浮材３７は、ほとんどの場合、水から離れているか、または必要なときに僅かに触れる。舷外浮材３７は、任意の適切な形状を有することができる。

図１１ａ、図１１ｂが各側に１つの舷外浮材３７を有するプラットフォームを示していても、２つ以上が選択肢であり得るが、プラットフォーム１を安定化させる原理は、同じままである。しかしながら、ポイントアブソーバに向かう力は、下方に向いているため、舷外浮材３７を同じ領域に配置することは、力が反対である場合に最も論理的である。このようにして、強度のために必要な材料が少なくなる。１つのポイントアブソーバ接続部２５ｂが中間にある場合、これは、舷外浮材３７のための論理領域である。同様に、複数の接続部、例えば２５ｂが関連する場合、舷外浮材３７の配置のために複数の領域を考慮する。

図１２ａ、図１２ｂにおいて、複数の機械２７、示された例では３つの電力取出接続部２５ｂ´、２５ｂ´´、２５ｂ´´´を備え、電力取出接続部２５ｂ´、２５ｂ´´、２５ｂ´´´を介して構造体４１にそれぞれ接続され、電力取出接続部２５ｂを介して係留部２５に順次接続されるフローティングプラットフォームの実施形態が示されている。これは、プラットフォーム１の長さ対幅が約５：１を超えるときに、電力を取り出す考えられる選択肢である。プラットフォームの負荷を３つの異なる領域にわける際に、構造上の曲げ力がより均一に広がる。結果として、より少ない強化材料が使用される必要があり、プラットフォーム１の構造の軽量化およびコストダウンを実現する。他の態様は、例えば２０００平方メートルの上昇領域では、単一の電力取出システムの強度およびサイジングに対する要求が設計上の課題になる可能性があるため、３点での分割がより望ましい場合がある。

図１２ａは、水平位置にある構造体４１を示している。構造体４１は、プラットフォームを１つの係留部２５まわりに旋回させるように構成されている。構造体４１の構造は、２つの理由から好ましい。第１に、それは、直線バーよりもはるかに強い。第２に、図１２ｂを参照すると、水平面外にあるいかなる転位も構造体４１の底部および上部の双方を図１２ａに示す位置の方に押し付けることから、それは、３点間のバランス力を発揮する。バランス調整効果は、制御ユニット（図示せず）と組み合わされた電子的および／または機械的測定システムによってさらに強化されることができる。

プラットフォーム１は、鋼、アルミニウム、サンドイッチ（挟持）複合材料、ＰＶＣ、ＥＰＳ／ＸＰＳまたは他の材料から構成されることができる。好ましくは、プラットフォームは、プラットフォーム１を水中で深く進むことなく可能な限り波６に浮遊し続けるようにポリマーサンドイッチ複合材料を使用して、現代のカタマランと同様の方法で構成される。好ましくは、プラットフォームは、約２デシメートルの深さだけ水中に突出する。

プラットフォーム１は、波に平行に配置されていても、最も強い風および最も高い波に耐えられるように構成される。当該技術分野における当業者が知っているように、波は３０メートルの高さに到達することがある。これは、波の破損を回避するように、十分に深い水中に配置されることを前提としており、通常は最大波高の最低１．３倍に基づいている。プラットフォーム１は、そのような大きな面積を有するとともに、その大きさに比して軽いため、基本的には電力取出に応じて水の上に浮遊する。これは、通常は重くて低浮遊のＷＥＣと比較して生存率が異なるという結果をもたらす。波の水平なサージ運動が、より深い敷設コンセプトよりもユニットに与える力がはるかに小さい場合、浮遊ポンツーンのように動作する。これは、プラットフォームの全正面面積が大きい場合であっても、である。

本発明は、１つのユニットにおいて、世界最大のオフショア風力発電ユニット以上の電力を利用することを可能にする解決策を提供する。これらの風力タービンは、１００メートル以上のタワー高さを有し、深水に高価な設備を必要とし、視界を妨げる１６０メートル以上の直径を有するブレードも有する。本発明は、オフショア風力発電所の約５０～７０％、生産されたＭＷあたりの生産および設置に平均的に費用がかかる。視覚妨害は、最小限に抑えられ、高さの５～１０％と中程度の騒音が得られる。それはまた、深さが関連領域内の最も高い可能性のある怪物波の１．３倍以上である限り、海岸近くに配置されることもできる。その理由は、波が深海形状を有するため、フローティング装置に対して危険である波の破砕が回避されるからである。実際の生活では、３０～５０メートルの深さで十分である。

多くの波力発電のコンセプトが荒海において削り取られた係留を有することはよく知られている事実であり、この生存の態様は大きな関心事および課題である。説明は、波が軌道運動しているという事実にあり、水平力は垂直運動とほぼ等しい。一般的なタイプのＷＥＣは、水中深くにあり、実際には垂直領域よりも大きな側面領域を有する。これは、例えば最大の上昇力が１ＭＮに到達すると、３ＭＮを超えて３倍になる水平力を有する可能性があり、それらを破砕する理由を説明することを意味する。一般的な形状は、１．０の係数を有する４０平方メートルの抗力面積に相当する抗力面積を構成する８０平方メートル×０．５の抗力係数である場合、直径８メートル×深さ１０メートルである。０．８２の抗力係数を有するが、２０ｃｍの水中深さしかない５０×１１メートルの軽量フローティングプラットフォームは、１．０抗力係数の８．２平方メートルに相当する抗力面積を形成する。最新の数値は、電力取出に減衰が適用されていないことから、係留およびアタッチメントに加えられる力は、大きな喫水の標準コンセプトの１／５であり、高波／怪物波の生存チャンスがはるかに優れていることを示している。１／５の横方向の力に加えて、上昇領域の１０倍以上もあり、上昇力対生存能力に関しては５０～１という大きな利点を示している。

ポルトガルのＷａｖＥＣによって行われた計算では、提案された軽量プラットフォームの利点は、通常の円形の深いフローティング形状と比較して、減衰がプラットフォームの深さを水中に保持するフル生産時の電力取出を比較しても１２～１を上回ることが示されている。風が４０～５０ノットを超えると、怪物波の危険が生じる。この場合、ＰＴＯ減衰は、係留時の歪みの上記低い数値の場合、半分またはゼロに到達することができ、それにより他の低い敷設のコンセプトについては可能でない生存戦略を有する。全体的にみると、それは、荒海ではサーフボード／ポンツーンのように振る舞う。

波の垂直速度が毎秒３メートルを超えることができるため、通常の重い共振ＷＥＣは、慣性によって水中でさらに低くなり、それを係留部上のさらに大きな水平サージ歪みにさらす。フローティングプラットフォームのような軽い高浮遊コンセプトは、急速に上昇する波に直ちに反応し、水面下の露出面積をほぼ同様に保ち、水平力を増加させず、それにより生存する機会を大幅に向上させる。

オフショア風力発電のコンセプトよりも高さが非常に低いことを考えると、それは、視覚的な風景を乱すことなく海岸に非常に近く配置されることができる。大抵の場合、風力発電は、沖合２０～６０ｋｍに配置され、設備、ケーブル構成、およびメンテナンスにコストがかかるコンセプトである。この特定の特許は、フローティングプラットフォーム／アブソーバ設計用である。電力出力は、任意の公知のまたは将来のタイプとすることができる機械に基づいている。

全ての異なる実施形態は、図示および説明された１つの異なる部分および部分と組み合わせることができ、請求項にしたがって矛盾しない限り、本明細書に示されているよりも多くのいくつかの実施形態を構成することができる。

Claims (15)

1. 中空体（２４）を備える波エネルギ変換器（ＷＥＣ）用のポイントアブソーバタイプのフローティングプラットフォーム（１）であって、前記フローティングプラットフォーム（１）が、使用時に水面に面する下面（２８）と、反対方向に面する上面（２９）と、前面（３０）を形成する第１の長辺と、背面（３１）を形成する第２の長辺と、２つの短辺（３３）とを有し、前記フローティングプラットフォーム（１）が、前記フローティングプラットフォーム（１）の前記前面（３０）を波面と位置合わせさせるように、すなわち波（６）の進行方向に対して垂直に位置合わせさせるように構成された少なくとも１つの位置合わせ手段（３４）を備えており、前記フローティングプラットフォーム（１）の前記前面（３０）が少なくとも３０ｍの長さであり、前記前面（３０）の長さが前記短辺（３３）の長さの少なくとも２倍であり、前記フローティングプラットフォーム（１）の高さが少なくとも１ｍであり、前記フローティングプラットフォーム（１）は、海底と前記フローティングプラットフォーム（１）の間の少なくとも１つのアンカー固定部（４）を用いて前記海底に固定されるように構成され、さらに、前記フローティングプラットフォーム（１）は、前記フローティングプラットフォーム（１）内に配置されるか、または前記フローティングプラットフォーム（１）の下方に部分的に吊り下げられるエネルギ変換機械（２７）と、電力を生成するため、前記フローティングプラットフォーム（１）に作用する垂直力がエネルギ変換機械（２７）によって変換できるように、前記エネルギ変換機械（２７）を前記海底の係留部（２５）に連結するように取り付けられた、少なくとも１つの電力取出接続部（２５ｂ；２５ｂ’、２５ｂ’’、２５ｂ’’’）とを、備えることを特徴とするフローティングプラットフォーム（１）。
2. 前記前面（３０）の長さが、少なくとも４０ｍである、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
3. 前記前面（３０）の長さが、前記短辺（３３）の長さの少なくとも３倍ある、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
4. 前記フローティングプラットフォーム（１）の高さが、少なくとも２ｍである、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
5. 前記位置合わせ手段（３４）が、少なくとも前記上面（２９）に設けられた翼（２）と、前記下面（２８）の近くに配置された少なくとも１つのジェットスラスタ（７）、前記短辺（３３）の近くに配置されたブレード（１９）、および／または前記下面（２８）の近くに配置された少なくとも１つのプロペラ（３８）のうちの任意の１つまたは組み合わせである、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
6. 前記翼（２）が、前記前面（３０）と前記背面（３１）との間の中間ではじまり、前記背面（３１）の後方に到達するように配置される、請求項５に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
7. 少なくとも２つの翼（２）がある、請求項５または６に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
8. 少なくとも２つのジェットスラスタ（７）が、１つの短辺（３３）の近くでそれぞれ水を後方および前方に押し出すように構成されている、請求項５に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
9. 前記短辺（３３）が、前記前面（３０）との角度が９０度よりも大きくなるように設けられた、少なくとも第１の部分（３３ａ）を有する、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
10. 前記アンカー固定部（４）を取り付けるための、前記フローティングプラットフォーム（１）の前記下面（２８）に設けられた回転可能な取り付け手段（８）をさらに備える、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
11. 前記回転可能な取り付け手段（８）が、前記フローティングプラットフォーム（１）の下面（２８）に固定された内リング（１０）の周りを自由に滑走するように取り付けられた外リング（９）を備える、請求項１０に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
12. 前記リング（９、１０）が前記フローティングプラットフォーム（１）の前記短辺（３３）の長さよりも大きい、請求項１１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
13. 前記少なくとも１つの電力取出接続部（２５ｂ； ２５ｂ’、２５ｂ’’、２５ｂ’’’）が、前記回転可能な取り付け手段（８）を貫通して前記フローティングプラットフォーム（１）に入るように配置される、請求項１０に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
14. 前記フローティングプラットフォーム（１）が、鋼、アルミニウム、サンドイッチ複合材料、ＰＶＣ、および／またはＥＰＳ／ＸＰＳで構成される、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。
15. 回転を制限し、前記フローティングプラットフォーム（１）を前記波面と位置合わせさせるために、前記アンカー固定部（４）が、相対固定位置に、前記フローティングプラットフォーム（１）を固定するよう配置される、請求項１に記載のフローティングプラットフォーム（１）。

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