JP6241011B2 - 浮体型風車係留装置 - Google Patents
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Description
後者は、風力や潮流による水圧によって生じる水平方向の力に対しての保持力が小さいために大きな位置移動を生じ、現地での設置には前者より有利であるがワイヤーの張力変動が大きい為に浮体及び重錘が大型となり係留索周辺の構造強度を高める為などによりコストアップ要因が多い。
図1において、水上に浮かぶ基部1の上部にはポール2が設けられその上部に風車装置3が設けられている。図においてはアップウインド型のものとされているがこの形式に限定するものではない。4は基部1から水平方向に植設された浮体腕部材であり、該浮体腕部材4の先端には結合部材5が設けられている。結合部材5は特別に浮力を有するものではないが、体積に応じて多少の浮力を有していても良い。6は海底に設置する重錘腕部材であり、7は結合部材5と対応する位置に設けた重錘結合部材であり、8は重錘中心部である。9は結合部材5と重錘結合部材7とを結ぶメイン係留索であり、10は結合部材5と重錘中心部8を結ぶサブ係留索である。尚、図1においてはサブ係留索10は結合部材5と重錘中心部8を結んでいるが、逆に基部1の下部と重錘結合部材7とを結んでも理論的にはほぼ同様の効果を得ることができるものである。Wは風によって風車装置3が受ける力、Lは潮流によって係留装置全体が受ける力、Hは波の高さである。
[作用]
図1において、風車装置3に風が当たりWの力が加わると係留装置は水平の力Wと風車装置3の結合部材7とメイン係留索9及びサブ係留索10との結合部からの高さによるモーメントを受ける。水平方向の力Wは左右のサブ係留索10の張力の差によって支えられ、モーメントは左右のメイン係留索9の張力の差によって支えることができるので係留装置は流されたり傾いたりすることはない。但し、メイン係留索9には基部1の浮力によって充分な初期張力が加えられていることが条件であり、その条件を満たす為には重錘結合部材7及び重錘中心部8の重量は上記初期張力及び上記モーメントによって浮き上がらないだけの充分な重量が必要となる。
図2において、水面上にある基部11の上部にはポール12が設けられその上部に風車装置13が設けられている。14は基部1から水平方向に植設された腕部材であり、該腕部材14の先端にはフロート部材15が設けられている。フロート部材15は体積に応じて充分な浮力を有するものである。16はフロート部材15と対応する位置に設けた重錘結合部材である。18は結合部材15と重錘結合部材16とを結ぶ係留索である。尚、Wは風によって風車装置13が受ける力、Lは潮流によって係留装置全体が受ける力、Hは波の高さである。
水平の力Wは係留装置全体が横移動することで生じる幾何学的な水面からの距離変化dによって生じるフロート部材15の浮力の増加があり、該浮力の増加と係留索18の傾きによって生じる横方向の力のバランスによって支えられる。従って、Wによる横方向の移動は折込済みであり、これをなくすることは出来ない。また、モーメントに関しては左右の係留索18の張力変化によって支えることができる。
図3において水上に浮かぶ基部1と海底に設置する重錘腕部材6との間に中間フレーム31が設けられその外周部32にはメイン係留索9が貫通するごとく固定され、中央部33にはサブ係留索10が貫通するごとく固定されてその先が重錘結合部材7に固定されている。図3に示す実施例の場合水深が図1の場合の2倍になった状態に適すものである。
サブ係留索10の傾斜角が図1に示す実施例と同様なので風によって受ける力W及び潮流によって受ける力Lによるサブ係留索10の作用によってフロートの位置移動は制限され、図2に示す実施例の場合のように水深に比例してフロートの位置移動が大きくなるようなことはない。更に基部1が風車のトルクなどによって回転方向にねじれるのを防ぐ場合には図1、図3においては2次元的なものとして説明したので省略されているが、円周上に配置された結合部材5と同様に円周上に配置された重錘結合部材7とにおいて、お互いに隣接するもの同士を斜めに結合する係留索を追加することで防止できることを付記するものである。
2 ポール
3 風車装置
4 浮体腕部材
5 結合部材
6 重錘腕部材
7 重錘結合部材
8 重錘中心部
9 メイン係留索
10 サブ係留索
11 基部
12 ポール
13 風車装置
14 腕部材
15 フロート部材
17 重錘結合部材
19 係留索
20 大径部
21 フック
31 中間フレーム
32 外周部
33 中央部
W 風によって受ける力
L 潮流によって受ける力
H 波の高さ
d 水面からの距離変化
Claims (1)
- 浮力を持つ基部と、
海底に設置した重錘と、
前記基部と重錘の中間部に中間フレームとを設け、
前記基部には上方に伸びるポールを設け、
前記ポールの上部に風車装置を設け、
前記基部から水平方向に放射線状に伸ばして植設した複数の浮体腕部材のそれぞれの先端に設けられた結合部材と、
前記重錘の中心部から水平方向に放射線状に伸び、前記結合部材と対応する位置に設けられた複数の重錘腕部材のそれぞれの先端に設けられた重錘結合部材とを、
前記中間フレームの外周部を貫通する如く固定するメイン係留索、及び前記中間フレームの中央部を貫通する如く固定するサブ係留索により結合したことを特徴とする浮体型風車係留装置。
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