JP2022540094A - 洋上発電システム - Google Patents
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Abstract
Description
*船首と船尾を有する船体である浮力体と、
*前記浮力体から上方に突出して前記浮力体上で水平横軸の周りで回転可能に支持される細長で空気力学的に設計されたマストと、
*前記浮力体縦方向を向く水平軸に回転する前記の細長のマストの一の端部で支持されるローターと、
*前記船尾が風の波と入射波へ入り込む位置に前記浮力体を保つ装置と、を備える洋上発電システムに関する。
特許文献1は、船舶の枠組に配置された複数の風力タービンを示している。枠組は、船舶の甲板にヒンジ結合を形成するシャフトによって支持され、シャフトに接続された1つ以上の釣合い重りを有する。釣合い重りは、風力タービンを搭載した枠組を水平方向と垂直方向の間で回転させるのに使用される。船は、枠組が垂直位置にあるときに、釣合い重りが水面上または水面下になるように形成されてもよい。
船首及び船尾を有する船体形状の浮力体と、
前記浮力体から上方に突出するように設計され、水平な横軸を中心として前記浮力体に回転可能に支持される、細長い空気力学的形状のマストと、
前記浮力体の長手方向を向く水平軸を中心に回転するように長手方向マストの一端で支持されるローターと、
前記船首が風及び到来する波の方向を向くように前記浮力体の姿勢を保つ装置を備える洋上発電システムに関する。当該システムは、前記マストの前記回転支持体が、前記マストの重心を通る水平で横方向を向く回転軸を有し、前記マストの重心は、前記浮力体が穏やかな海で動作位置にあるときに前記浮力体の後端の直上で前記浮力体の中心平面内に位置し、前記マストの前記回転支持体の前記回転軸が前記浮力体の中心平面と直交している、ことを特徴としている。
*前記浮力体が前記可動装置に隣接して配置されている前記マストを受けるために、前記浮力体用バラスト水を用いる段階と、
*ローターを搭載したマストの重量移動のためにバラスト水を汲み上げる段階と、
*既知の装置によって重心で支持されるローター付きマストの所望の位置(動作位置、船上搭載・保守位置、または活着位置)へ回転させる段階と、を含む。
*前記油圧シャーボルトを前記マストの脚部との係合から外れるように動かし、それによって穏やかな海における前記水平面に対するマストの位置を、穏やかな海における前記マストの前記通常の動作位置の±2~4度に相当する位置に維持するように前記マストの角度位置を調整するように複数の油圧シリンダを作動させて前記浮力体のピッチング運動を補償する段階、又は、
* 前記油圧シャーボルトを前記マストの脚部との係合から外れるように動かすことで、前記マストを所望の位置(通常の動作位置、搭載・保守位置、活着位置)に操縦する段階、を含む。
110 浮力体
111 後端
112 船首
113 船尾
114 浮力帯の中心面
115 ウエル
116 超構造
117 水中船体
118 前方
119 浮力中心
120 浮揚中心
121 軸受け筐体
122 水平面内でのマストの回転軸
123 支持スタンド
124 アンカーシステム
125 マストおの空気力学的断面
130 風力タービン
131 風力タービンの筐体
132 羽根
133 風力タービンの回転軸
140 マスト
140a 通常動作位置でのマスト
140b 船上搭載・保守位置でのマスト
140c 活着位置でのマスト
141 マストの軸受けシャフト
150 海面
160 減衰装置
160‘ 角度位置
Claims (23)
- 船首及び船尾を有する船体形状の浮力体と、
前記浮力体から上方に突出するように設計され、水平な横軸を中心として前記浮力体に回転可能に支持される、細長い空気力学的形状のマストと、
前記浮力体の長手方向を向く水平軸を中心に回転するように前記マストの一端で支持されるローターと、
前記船首が風及び到来する波の方向を向くように前記浮力体の姿勢を保つ装置を備える洋上発電システムであって、
前記マストの前記回転支持体が、前記マストの重心を通る水平で横方向を向く回転軸を有し、
前記マストの重心は、前記浮力体が穏やかな海で動作位置にあるときに前記浮力体の後端の直上で前記浮力体の中心平面内に位置し、
前記マストの前記回転支持体の前記回転軸が前記浮力体の中心平面と直交している、ことを特徴とする、洋上発電システム。 - 請求項1に記載の洋上発電システムであって、前記浮力体の浮力中心は、前記浮力体の後端から前記浮力体の全長の1/4以下の点に位置する、洋上発電システム。
- 請求項1又は2に記載の洋上発電システムであって、前記浮力体の水平面内での形状は好適には、前記浮力体の後端が最大幅となる三角形で囲まれた形状である、洋上発電システム。
- 請求項3に記載の洋上発電システムであって、
前記浮力体の形状は、方形係数が約0. 35で、表面上での圧縮荷重が前記表面上での前記浮力体の垂直投影にして3~6トン/m2、好ましくは4~5トン/m2、より好ましくは4.5トン/m2のオーダーであるものとして定められてよく、
前記方形係数は式CB=V/L*B*Tで与えられ、ここで、Vは前記浮力体の水中体積、Lは前記浮力体の長さ、Bは前記浮力体の最大幅、Tは前記浮力体の喫水である、
洋上発電システム。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記浮力体の形状は、該浮力体が設計された際の海況における有義波高に対応した喫水で定められる、洋上発電システム。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記ローターは、前記マストに取り付け/設置された空気力学的に設計された風力タービン筐体によって囲まれた風力タービンを含む、洋上発電システム。
- 請求項6に記載の洋上発電システムであって、前記風力タービン筐体はさらに、水バラストタンクを含む、洋上発電システム。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記マストは、動作位置、船内搭載・保守位置、及び活着位置を有する、洋上発電システム。
- 請求項8に記載の洋上発電システムであって、
前記ローターの翼が垂直面にある通常の運転位置では、前記マストは垂直面に対して角度αを形成し、
前記角度αは0~15度、好ましくは6~12度、最も好ましくは9度で、前記浮力体から後方を向く、
洋上発電システム。 - 請求項8に記載の洋上発電システムであって、
前記船上搭載・保守位置での前記マストは、前記ローターの翼が前記水平面内にある状態で、
前記活着位置での前記マストは前記ローターの翼が前記垂直面から前記浮力体の45~50度後方にある状態である、
洋上発電システム。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記風力タービンを搭載した前記マストを様々な位置間で回転させる1つ以上の装置を備え、
前記マストを回転させる前記装置は、前記マストの基礎または前記浮力体内のウエルに設けられたロープ手段、ウインチおよび/または油圧シリンダを含み、
前記ロープ手段は、繊維ロープ、ワイヤー、チェーン等、及び/又は前記マストの位置を調整若しくは変更するための油圧アクチュエータを含む、
洋上発電システム。 - 請求項1~11のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記ローター付きマストは、解放可能な拘束機構によって作動位置に一時的にロックされる、洋上発電システム。
- 請求項12に記載の洋上発電システムであって、前記拘束機構は、前記マストの脚部の下部に配置された複数の油圧作動式シャーボルトを含む、洋上発電システム。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、ローター付きマストは、前記浮力体のピッチ運動を補償するために前記マストを操縦する1つ以上の減衰装置によっておおよその動作位置を維持する、洋上発電システム。w
- 請求項14に記載の洋上発電システムであって、
前記1つ以上の減衰装置は、前記マストの操縦する装置を含み、
前記マストを操縦する装置は、センサー-例えば波センサー、風センサーなど-からの信号を受け取る制御装置によって制御され、
前記制御装置は、前記マストをできるだけ安定した動作位置に維持するために前記マストを操縦する減衰装置を始動させる、
洋上発電システム。 - 請求項15に記載の洋上発電システムであって、前記マストを操縦する装置は、前記浮力体のピッチ運動を補償するための油圧シリンダを含む、洋上発電システム。
- 請求項1~16のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記浮力体を風上に保つための装置は、前記浮力体の船首に配置されたアンカーシステムと、前記浮力体の少なくとも後端に配置された可能なスラスタを含む、洋上発電システム。
- 請求項1~17のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、
前記マストの前記枢動可能な支持体は、前記浮力体の後方に配置された少なくとも1つの支持スタンドによって保持され、
前記支持スタンドは、前記浮力体に固定された空気力学的断面を有する少なくとも1つの脚部を有し、
前記回転支持体は、前記支持スタンドの上部に配置された軸受け筐体を有する、
洋上発電システム。 - 請求項8~18のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、通常の動作位置での前記マストの下部は、前記浮力体の前記船体内の別のウエル内に配置される、洋上発電システム。
- 請求項11~19のいずれか一項に記載の洋上発電システムであって、前記風力タービンと共に前記マストを様々な位置の間で回転させる装置もまた、またはそれに加えて、前記ウエル内に配置される、洋上発電システム。
- 請求項19又は20に記載の洋上発電システムであって、前記ウエルは前記拘束機構を含む、洋上発電システム。
- 浮力体内においてローターを搭載したマストの船上搭載および試運転方法であって、
岸壁/陸上の可動装置上または水上の浮力装置上に水平な船上搭載位置でローターを搭載したマストを配置する段階と、
前記浮力体が前記可動装置に隣接して配置されている前記マストを受けるために、前記浮力体用バラスト水を用いる段階と、
ローターを搭載したマストの重量移動のためにバラスト水を汲み上げる段階と、
既知の装置によって重心で支持されるローター付きマストの所望の位置すなわち、動作位置、船上搭載・保守位置、または活着位置、へ回転させる段階と、
を含む方法。 - 請求項22に記載の方法であって、さらに、
前記マストを通常の動作位置にロックするために前記マストの前記通常の動作位置で複数の油圧式シャーボルトを前記マストの脚部に係合させる段階と、
前記油圧シャーボルトを前記マストの脚部との係合から外れるように動かし、それによって穏やかな海における前記水平面に対するマストの位置を、穏やかな海における前記マストの前記通常の動作位置の±2~4度に相当する位置に維持するように前記マストの角度位置を調整するように複数の油圧シリンダを作動させて前記浮力体のピッチング運動を補償する段階、又は、
前記油圧シャーボルトを前記マストの脚部との係合から外れるように動かすことで、前記マストを所望の位置すなわち、通常の動作位置、搭載・保守位置、活着位置、に操縦する段階、
を含む方法。
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