JPH08127389A - 波強制力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物 - Google Patents

波強制力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物

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JPH08127389A
JPH08127389A JP29062194A JP29062194A JPH08127389A JP H08127389 A JPH08127389 A JP H08127389A JP 29062194 A JP29062194 A JP 29062194A JP 29062194 A JP29062194 A JP 29062194A JP H08127389 A JPH08127389 A JP H08127389A
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JP
Japan
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column
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vertical
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JP29062194A
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Makoto Ota
真 太田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、海上空港などの大型浮体として好
適の海洋構造物に関し、特に上述構造物を浮力により支
持するフーティングを改良して、波強制力の軽減をはか
り、波浪発電も行なえるようにした。 【構成】 上部構造物1を浮力により支持するフーティ
ングFのロワーハル2とコラム3との間に弾性可撓壁か
らなるダンパー4が介装されるとともに、コラム3内の
水路を形成する管路部材5に翼車9が設けられて、同翼
車9で回転駆動される楕円柱のごとき柱状体10にコラム
3の内周から突設された弾性鉛直板11の先端が摺設し、
弾性鉛直板11の変形に伴い発電する圧電膜が設けられ
る。ダンパー4の変形や鉛直板11の変形によるエネルギ
ー吸収で、上部構造物に影響を及ぼす波強制力が軽減さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、海上空港などの大型浮
体として好適の海洋構造物に関し、特にその上部構造物
を浮力で支持かるフーティングを改良した浮体式海洋構
造物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の浮体式海洋構造物としては、図5
(平面図)および図6(図5のC−C矢視側面図)に示
すようなものがあり、上部構造物1を浮力により支持す
る多数のフーティングFが、水面下のロワーハル2と同
ロワーハル2を上部構造物1の下側に結合する円筒状の
コラム3とで構成されている。
【0003】そして、大径の円筒状のロワーハル2と小
径の円筒状コラムとを組み合わせたフーティングFの具
体的な形状を決める際には、ある特定の波周期に対し波
強制力の小さな形状が採用されている。このため波周期
によっては波強制力の大きくなる範囲があり、上部構造
物1はこの範囲での上下方向波強制力をもとに剪断強さ
を考慮した補強構造をそなえている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な従来の浮体式海洋構造物では、上下方向波強制力の大
きさを考慮にいれた上部構造物の十分な強度が求められ
る。また、上部構造物は上下方向に比べ十分に面的広が
りのある構造となるので、その挙動は複数のモードの撓
みを生じる。この撓みは主に上下方向波強制力によるも
ので、この力をできる限り小さくすることが構造的に望
まれる。
【0005】一方で、海上空港であれ多目的施設であ
れ、上部構造物においては膨大な電力の需要が予想さ
れ、陸地からの送電や上部構造物での発電等による電力
供給が想定される。その他の発電手段として波浪エネル
ギーの利用も挙げられるが、概ね波周期が数秒にもなる
ような低周波数の波浪の利用には問題が多い。本発明
は、上述のような波浪による上下方向波強制力の軽減を
はかるとともに、波浪発電も行なえるようにした波強制
力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明では波強制力によって上下に動揺するロワ
ーハルの運動エネルギーを、円筒状ダンパーや弾性鉛直
板の変形エネルギーへと変えるエネルギー吸収手段が利
用される。また、波浪発電の手段としては、波浪によっ
て生じるロワーハルの低周波数の運動を同ロワーハル等
の内部の水路を移動する海水により翼車の回転運動に変
え、さらに弾性鉛直板の高周波数の変形に変換すること
で、同鉛直板に取付けた圧電膜の変形による効率の高い
領域での発電が利用される。
【0007】すなわち、請求項1における本発明の波強
制力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物は、上部
構造物と同上部構造物を浮力により支持すべく同上部構
造物の下側に設けられた多数のフーティングとからなる
浮体式海洋構造物において、上記フーティングが、水面
下のロワーハルと、同ロワーハルを上記上部構造物に連
結する筒状コラムとをそなえるとともに、上記のコラム
とロワーハルとの間に介装された弾性可撓壁からなる中
空状ダンパーをそなえ、同ダンパーの上部開口に臨む上
記コラムの下端壁開口から鉛直に立ち上がって同コラム
の側壁開口へ屈曲して到る管路部材が設けられて、同管
路部材の下端開口から立ち上がった鉛直管路内に、同管
路部材内の水路に沿う海水の流れで鉛直軸線のまわりに
回転駆動される翼車が設けられ、同翼車と一体の鉛直軸
としての車軸が上記管路部材の管壁を上方へ水密に貫通
して上記コラム内の柱状体の中心軸線に沿うように同柱
状体に結合され、同柱状体の中心軸線から同柱状体の側
面までの距離が中心軸線のまわりに不均一となるように
同柱状体が形成されて、上記コラムの内周壁から突出し
て先端を上記柱状体の側面に摺接する多数の弾性鉛直板
と、同鉛直板に一体に取付けられた圧電膜と、同圧電膜
から電気を取り出す配線とからなる波浪発電装置が設け
られたことを特徴としている。
【0008】また、請求項2における本発明の波強制力
軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物は、上部構造
物と同上部構造物を浮力により支持すべく同上部構造物
の下側に設けられた多数のフーティングとからなる浮体
式海洋構造物において、上記フーティングが、水面下の
ロワーハルと、同ロワーハルを上記上部構造物に連結す
る筒状コラムとをそなえるとともに、上記ロワーハルの
底部外板における開口から鉛直に立ち上がって上記コラ
ムの側壁開口へ屈曲して到る管路部材をそなえ、同管路
部材の下端開口から立ち上がった鉛直管路内に、同管路
部材内の水路に沿う海水の流れで鉛直軸線のまわりに回
転駆動される翼車が設けられ、同翼車と一体の鉛直軸と
しての車軸が上記管路部材の管壁を上方へ水密に貫通し
て上記コラム内の柱状体の中心軸線に沿うように同柱状
体に結合され、同柱状体の中心軸線から同柱状体の側面
までの距離が中心軸線のまわりに不均一となるように同
柱状体が形成されて、上記コラムの内周壁から突出して
先端を上記柱状体の側面に摺接する多数の弾性鉛直板
と、同鉛直板に一体に取付けられた圧電膜と、同圧電膜
から電気を取り出す配線とからなる波浪発電装置が設け
られたことを特徴としている。
【0009】
【作用】請求項1における本発明の波強制力軽減型波浪
発電装置付き浮体式海洋構造物では、波浪が到来すると
フーティングにおけるダンパーが変形するほか、同フー
ティングのコラムにおける管路部材内の水路に沿う海水
の移動に伴って翼車が回転駆動される。そして翼車の回
転に伴い柱状体が回転して、同柱状体の側面に先端を摺
接する弾性鉛直板が撓曲変形を繰返すようになる。
【0010】上述のようなダンパーや弾性鉛直板の変形
に伴うエネルギー吸収により波強制力が軽減されるほ
か、弾性鉛直板に取り付けられた圧電膜が同鉛直板と共
に変形することにより発電作用が行なわれ、その電気は
配線を通じ上部構造物上へ取り出される。また請求項2
における本発明の波強制力軽減型波浪発電装置付き浮体
式海洋構造物では、波浪が到来すると、フーティングに
おけるロワーハルの底部外板の開口からコラムの側壁開
口へ到る管路部材内の水路に沿う海水の移動に伴って翼
車が回転駆動される。
【0011】そして翼車の回転に伴い柱状体が回転し
て、同柱状体の側面に先端を摺接する弾性鉛直板が撓曲
変形を繰返すようになる。上述のような弾性鉛直板の変
形により波強制力が軽減されるほか、弾性鉛直板に取り
付けられた圧電膜が同鉛直板と共に変形することにより
発電作用が行なわれ、その電気は配線を通じ上部構造物
上へ取り出される。
【0012】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図1〜3は本発明の第1実施例としての波強
制力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物を示すも
ので、図1はその要部を示す縦断面図、図2は図1のA
−A矢視断面図、図3は図1のB−B矢視断面図であ
る。
【0013】この第1実施例の浮体式海洋構造物も、図
1に示すように、上部構造物1を水面上方に浮力により
支持する多数のフーティングFが、水面下の大径の円筒
状ロワーハル2と同ロワーハル2を上部構造物1の下側
に連結する小径の円筒状コラム3とをそなえて構成され
ている。そしてロワーハル2とコラム3との間には、図
1,2に示すように、両者2,3を結合するように弾性
可撓壁からなる円筒状の中空ダンパー4が介装されてい
る。
【0014】また、ダンパー4の上部開口に臨むコラム
3の下端壁開口縁に管路部材5の下端が水密に接続さ
れ、同管路部材5はコラム3の下端壁開口から鉛直に立
ち上がって同コラム3の側壁開口3aへ屈曲して到達し
同開口3aの縁部に水密に接続されている。
【0015】さらに、管路部材5の下端開口から鉛直に
立ち上がった鉛直管路内に、同管路部材5の内部の水路
に沿う海水の流れで鉛直軸線のまわりに回転駆動される
翼車9が設けられ、同翼車9と一体の鉛直軸としての車
軸9aが、管路部材5の管壁を上方へ水密に貫通してコ
ラム3内の柱状体10の中心軸線に沿うように、同柱状体
10に結合されている。
【0016】柱状体10は、同柱状体10の中心軸線から同
柱状体10の側面までの距離が中心軸線のまわりに不均一
となるように形成され、本実施例では楕円柱として形成
されている。そして、コラム3の内周壁から突出して先
端を柱状体10の側面に摺接する多数の弾性鉛直板11が設
けられ、同鉛直板11は柱状体10の短径部分の側面に先端
を接触する状態で直線状になり、柱状体10の長径部分の
側面に先端を接触する状態で最も撓むようになってい
る。(図3参照)
【0017】そして鉛直板11には同鉛直板11と一体に撓
むように圧電膜が取り付けられて、同圧電膜で発生した
電気を取り出す配線(図示せず)が設けられている。本
発明の第1実施例としての海洋構造物は上述のように構
成されているので、波浪6が到来すると、フーティング
Fにおけるロワーハル2の動揺7に伴いダンパー4が変
形するほか、同フーティングFのコラム3における管路
部材5内の水路に沿う海水の移動8に伴って翼車9が回
転駆動される。
【0018】そして、翼車9の回転に伴い、その車軸9
aと一体の柱状体10も回転して、同柱状体10の側面に先
端を摺接する弾性鉛直板11は、図3に示すような撓曲変
形を繰返すようになる。上述のようなダンパー4や弾性
鉛直板11の変形に伴うエネルギー吸収により波強制力が
軽減されるようになり、また弾性鉛直板11に取り付けら
れた圧電膜が同鉛直板11と共に変形することにより発電
作用が行なわれて、その電気は図示しない配線を通じ上
部構造物1上へ取り出され、バッテリーに貯えられたり
電気設備で消費されたりする。
【0019】次に本発明の第2実施例としての波強制力
軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物について説明
すると、図4はその要部を示す縦断面図であって、この
第2実施例の場合も、上部構造物1を水面上方に浮力に
より支持する多数のフーティングFが、水面下の大径の
円筒状ロワーハル2と同ロワーハル2を上部構造物1の
下側に連結する小径の円筒状コラム3とをそなえて構成
されている。
【0020】この第2実施例では前述の第1実施例にお
けるダンパー4が省略され、管路部材5はロワーハル2
の底部外板における開口から鉛直に立ち上がって、コラ
ム3の側壁開口3aへ屈曲して到達し、同開口3aの縁
部に水密に接続されている。そして、管路部材5の下端
開口から鉛直に立ち上がった鉛直管路内に、同管路部材
5の内部の水路に沿う海水の流れで鉛直軸線のまわりに
回転駆動される翼車9が設けられ、同翼車9と一体の鉛
直軸としての車軸9aが、管路部材5の管壁を上方へ水
密に貫通してコラム3内の柱状体10の中心軸線に沿うよ
うに、同柱状体10に結合されている。
【0021】柱状体10は、同柱状体10の中心軸線から同
柱状体10の側面までの距離が中心軸線のまわりに不均一
となるように形成され、本実施例では楕円柱として形成
されている。そして、コラム3の内周壁から突出して先
端を柱状体10の側面に摺接する多数の弾性鉛直板11が設
けられ、同鉛直板11は柱状体10の短径部分の側面に先端
を接触する状態で直線状になり、柱状体10の長径部分の
側面に先端を接触する状態で最も撓むようになってい
る。また、鉛直板11には同鉛直板11と一体に撓むように
圧電膜が取り付けられて、同圧電膜で発生した電気を取
り出す配線(図示せず)が設けられている。
【0022】上述の第2実施例では、波浪6が到来する
と、フーティングFのコラム3における管路部材5内の
水路に沿う海水の移動8に伴って翼車9が回転駆動され
る。そして、翼車9の回転に伴い、その車軸9aと一体
の柱状体10も回転して、同柱状体10の側面に先端を摺接
する弾性鉛直板11は、撓曲変形を繰返すようになる。
(図3参照)
【0023】上述のような弾性鉛直板11の変形に伴うエ
ネルギー吸収により波強制力が軽減されるほか、弾性鉛
直板11に取り付けられた圧電膜が同鉛直板11と共に変形
することにより発電作用が行なわれて、その電気は図示
しない配線を通じ上部構造物1上へ取り出され、バッテ
リーに貯えられたり電気設備で消費されたりする。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の波強制力
軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物によれば、上
部構造物を浮力により支持するフーティングに設けられ
たダンパーの変形や同フーティングのコラム内周から突
設された弾性鉛直板の変形によるエネルギーの吸収作用
で、上部構造物に影響する波強制力を大幅に抑制できる
ほか、上記弾性鉛直板に取り付けられた圧電膜を用いて
波浪発電が行なわれることにより、上部構造物上で必要
とされる電力の供給を行なえる効果がある。また、上記
弾性鉛直板の変形作用が、コラム下方からコラム側面へ
到る管路部材の水路に設けられた翼車の回転に伴い、柱
状体を介して効率よく行なわれるようになる効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としての波強制力軽減型波
浪発電装置付き浮体式海洋構造物の要部を示す縦断面図
である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図1のB−B矢視断面図である。
【図4】本発明の第2実施例としての波強制力軽減型波
浪発電装置付き浮体式海洋構造物の要部を示す縦断面図
である。
【図5】従来の浮体式海洋構造物を示す平面図である。
【図6】図5のC−C矢視側面図である。
【符号の説明】
1 上部構造物 2 ロワーハル 3 コラム 3a 開口 4 ダンパー 5 管路部材 6 波浪 7 ロワーハルの動揺 8 水路に沿う海水の流れ 9 翼車 9a 車軸 10 柱状体(楕円柱) 11 弾性鉛直板 F フーティング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部構造物と同上部構造物を浮力により
    支持すべく同上部構造物の下側に設けられた多数のフー
    ティングとからなる浮体式海洋構造物において、上記フ
    ーティングが、水面下のロワーハルと、同ロワーハルを
    上記上部構造物に連結する筒状コラムとをそなえるとと
    もに、上記のコラムとロワーハルとの間に介装された弾
    性可撓壁からなる中空状ダンパーをそなえ、同ダンパー
    の上部開口に臨む上記コラムの下端壁開口から鉛直に立
    ち上がって同コラムの側壁開口へ屈曲して到る管路部材
    が設けられて、同管路部材の下端開口から立ち上がった
    鉛直管路内に、同管路部材内の水路に沿う海水の流れで
    鉛直軸線のまわりに回転駆動される翼車が設けられ、同
    翼車と一体の鉛直軸としての車軸が上記管路部材の管壁
    を上方へ水密に貫通して上記コラム内の柱状体の中心軸
    線に沿うように同柱状体に結合され、同柱状体の中心軸
    線から同柱状体の側面までの距離が中心軸線のまわりに
    不均一となるように同柱状体が形成されて、上記コラム
    の内周壁から突出して先端を上記柱状体の側面に摺接す
    る多数の弾性鉛直板と、同鉛直板に一体に取付けられた
    圧電膜と、同圧電膜から電気を取り出す配線とからなる
    波浪発電装置が設けられたことを特徴とする、波強制力
    軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物。
  2. 【請求項2】 上部構造物と同上部構造物を浮力により
    支持すべく同上部構造物の下側に設けられた多数のフー
    ティングとからなる浮体式海洋構造物において、上記フ
    ーティングが、水面下のロワーハルと、同ロワーハルを
    上記上部構造物に連結する筒状コラムとをそなえるとと
    もに、上記ロワーハルの底部外板における開口から鉛直
    に立ち上がって上記コラムの側壁開口へ屈曲して到る管
    路部材をそなえ、同管路部材の下端開口から立ち上がっ
    た鉛直管路内に、同管路部材内の水路に沿う海水の流れ
    で鉛直軸線のまわりに回転駆動される翼車が設けられ、
    同翼車と一体の鉛直軸としての車軸が上記管路部材の管
    壁を上方へ水密に貫通して上記コラム内の柱状体の中心
    軸線に沿うように同柱状体に結合され、同柱状体の中心
    軸線から同柱状体の側面までの距離が中心軸線のまわり
    に不均一となるように同柱状体が形成されて、上記コラ
    ムの内周壁から突出して先端を上記柱状体の側面に摺接
    する多数の弾性鉛直板と、同鉛直板に一体に取付けられ
    た圧電膜と、同圧電膜から電気を取り出す配線とからな
    る波浪発電装置が設けられたことを特徴とする、波強制
    力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物。
JP29062194A 1994-10-31 1994-10-31 波強制力軽減型波浪発電装置付き浮体式海洋構造物 Withdrawn JPH08127389A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101938230A (zh) * 2010-09-06 2011-01-05 扬州大学 波浪振动压电发电与太阳能组合发电方法及其发电系统
CN107140147A (zh) * 2017-04-26 2017-09-08 哈尔滨工程大学 一种新型船用减摇装置
KR102215739B1 (ko) * 2020-10-06 2021-02-18 재단법인 경북하이브리드부품연구원 압전소자를 이용한 해양관측 부이용 발전 시스템

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