(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊装置を繋止するための、且つ、水流の流れ内における前記装置の運動を許容するように適合された、水中係留装置であって、水底面に対する固定取り付けのための基礎と、前記基礎の直立軸を中心として回転可能であるように構成された相対回転可能要素を備えるハブと、を有し、前記基礎及び前記ハブは、前記軸上のスピゴット収納部内において係合可能であるスピゴットを有し、且つ、使用の際に前記収納部内において前記スピゴットと係合するための係合解除可能なラッチを有し、
前記ハブは、前記基礎との係合のための回転不能要素と、浮遊装置の繋ぎ綱に対して装着可能に構成された前記相対回転可能要素とを有し、前記ラッチは、前記回転不能要素上に設けられ、前記収納部は前記基礎の上面に配置され又は突出される
係留装置。
【請求項２】
前記ハブが備える前記スピゴットは、前記回転不能要素を有する請求項１に記載の係留装置。
【請求項３】
前記スピゴットは、前記基礎上に位置し、且つ、前記ハブは、前記収納部を有し、回転可能要素が、浮遊装置の繋ぎ綱に対する装着のために前記ハブ上に設けられている請求項１に記載の係留装置。
【請求項４】
前記ラッチは、前記軸と直交する方向に移動可能である請求項１乃至３の何れか一項に記載の係留装置。
【請求項５】
前記ラッチは、対向するラッチ要素を含む請求項４に記載の係留装置。
【請求項６】
前記スピゴット及び前記スピゴット収納部は、その相対回転を防止するための、放射状に延在する手段を含む請求項１乃至５の何れか一項に記載の係留装置。
【請求項７】
前記手段は、キー、スプライン、及び前記スピゴットの非円形断面のうちの１つを有する請求項６に記載の係留装置。
【請求項８】
前記ハブは、水中タービンの電気ケーブル用の経路を更に含む請求項１乃至７の何れか
一項に記載の係留装置。
【請求項９】
前記経路は、前記ハブの回転可能及び回転不能要素内に規定されている請求項８に記載の係留装置。
【請求項１０】
水中タービンに対する接続用の繋ぎ綱と、水中相互コネクタに対する接続用の前記繋ぎ綱からの電気ケーブルと、を更に含む請求項８又は９に記載の係留装置。
【請求項１１】
浮遊水中タービンを繋止する方法であって、
水底面上に固定基礎を設けるステップと、
繋ぎ綱の一端が接続されたタービンを設けるステップと、
前記固定基礎の直立軸を中心として回転可能であるハブであって、前記繋ぎ綱のための相対回転可能要素、及び前記固定基礎と係合する回転不能要素を有する前記ハブを設けるステップと、
前記繋ぎ綱の他端を前記ハブに装着するステップと、
前記基礎と、スピゴット及び前記基礎の上面に配置され又は突出されるスピゴット収納部を有するハブとを設け、前記スピゴットを前記収納部に保持するための前記ハブの前記回転不能要素に、係合解除可能なラッチを設けるステップと、
前記ハブの前記回転不能要素を前記基礎に係合解除自在に装着するステップであって、前記ハブは、前記タービンから水中相互コネクタまで電気ケーブルを支持している、ステップと、
を有する方法。
【請求項１２】
水面から前記ハブ及び前記基礎をラッチするステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ハブを前記基礎まで引っ張るために前記基礎からのガイドワイヤを設けるステップを含む請求項１１又は１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繋止された浮遊装置用の水中係留装置に関し、更に詳しくは、潮力タービン発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
しばしば、回転システムの水中における電気接続を相対的に固定された海底係留装置に対して実施することが必要となる。例は、ＦＰＳＯ（浮体式プラットフォーム貯蔵積出設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ    Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ））システムであり、且つ、更に最近では、潮流タービンである。
【０００３】
ＦＰＳＯの場合には、油、ガス、水、並びに、水力及び電力ラインを含むことができる製造ライン（上昇管）が、浮遊船のタレットと呼ばれる主要コンポーネントに接続されており、タレットにより、船は、風に舳先を向けると共に係船設備に対する環境からの力を低減するべく、回転することができる。相対的に穏やかな水中においては、タレットは、船の構造の外部に配置され、これにより、ＦＰＳＯの船首から垂れ下がることができる。北海のような更に過酷な環境の場合には、タレットは、一般に、内部に配置される。タレット及び係船システムは、接続解除自在となるように、又は、永久的に係船されたままになるように、設計することができる。いずれの場合にも、回転境界面は、海面の近傍に位置し、且つ、係船索によって海底に接続される。
【０００４】
水中係留装置を通じて繋止された潮力タービンの場合には、潮の変化に追随するための垂直軸を中心とした水中ユニットの回転が、生成された電気を海岸に位置した変電所又は電力系統接続に海底係留装置を介して伝達するための要件と組み合わせられる。このような海底における回転結合部に跨る大量の電力の伝達と、保守又は修理のためのこれらの部品に対するアクセスは、既存のＦＰＳＯシステムに対して非常に異なる技術的課題をもたらす。
【０００５】
風力タービンの場合にも、優勢な風向きに追随するべくタービンのナセルが垂直軸を中心として旋回した際に、同様の回転の問題点に遭遇する。この場合には、結果的に生じる電力ケーブルの捩じれは、許容されたナセルの回転の回数以内において十分な捩じれに適応することができるような長さだけ、これらのケーブルがタワーからぶら下がって延在できるようにすることにより、対処されている。更には、これらのケーブルには、通常、装甲が施されてはおらず、この結果、これらのケーブルには、装甲が施されている場合よりも大きな捩じれに対する柔軟性が付与されている。なんらかの理由で損傷した場合におけるこれらのケーブルの交換は、ケーブルの両端部に対してアクセスすることから、実際的な提案であり、機器を降下及び上昇させることにより、ケーブルを処理及び除去できるようにすることができる。
【０００６】
水中においては、海底における接続が、水面から数十メートル、又は、場合によっては、数百メートル下方に位置している場合があり、交換及び、場合によっては、アクセスさえもが、格段に困難である。通常の強い潮流においては、起重機船又はジャッキアップは実際的ではなく、危険すぎてダイバーを送り込めないかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、潮の方向に追随するように旋回する電気的に接続された海中システムの回転支持及びケーブル配置に対して修理又は交換のために簡単にアクセスする手段が求められて
いる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、浮遊装置を繋止するための、且つ、潮流の流れ内における前記装置の運動を許容するように適合された、水中係留装置が提供され、前記係留装置は、水底面に対する固定取り付けのための基礎と、基礎の直立軸を中心として回転可能であるハブと、を有し、前記基礎及びハブは、前記軸上のスピゴット収納部内において係合可能であるスピゴットを有し、且つ、使用の際に収納部内においてスピゴットを保持するための係合解除可能なラッチを有する。
【０００９】
この配置構成により、ハブの可動及び固定コンポーネントは、修理又は交換のために回収することができる。水中タービンの場合には、電力ケーブルをハブによって持ち上げることにより、係留装置を妨げのない状態に残すことができる。
【００１０】
従って、回転結合部のすべての要素（旋回する部分に対して接続されているもの、海底係留装置に対して接続されているもの、及びこれらの間のベアリング配置構成）は、修理又は交換用の遠隔手段により、海底係留装置に設置すると共にこれから取り外すことができる。本発明は、横揺れと縦揺れを許容しているが、例えば、優勢な流れの方向に配置された状態で固定されたタービン支持部の場合には、偏揺れについて制限されうる海底結合部に対して適用可能である。
【００１１】
本発明の更なる実施形態は、組み合わせられた要素を基礎係留装置内の所定位置に保持する保持システムに関する。
【００１２】
本発明においては、電力ケーブル又はその他のサービス接続は、浮遊装置の繋ぎ綱を介して、ハブまで、さらに基礎まで、又は基礎との関係において固定された隣接する場所まで、引き回されている。一実施形態においては、ハブは、保守及び修理のためにハブによって浮上させられるように、電力ケーブルをガイドしている。ケーブル用の解放自在のコネクタを係留装置の海岸側の水底面に設けてもよく、十分な緩みのケーブルを設けることにより、ケーブルを接続解除することなしに、表面へのハブの浮上を許容してもよい。
【００１３】
ケーブル又はその他のサービス接続は、一実施形態においては、基礎の垂直軸を中心とした繋ぎ綱の回転によって捩じれるように、自由な状態になっており、且つ、スリップリング及びこれに類似したものは不要である。
【００１４】
任意の適切な手段によって表面から制御される１つ又は複数のラッチにより、ハブの非回転部材を係留装置に対してラッチしてもよい。一実施形態においては、非回転部材は、非円形のスピゴットであり、このスピゴットは、前記軸上における運動により、基礎の適切に成形された収容部内に係合可能である。別の実施形態においては、スピゴットは、基礎上に位置し、且つ、回転軸上において上向きに突出しており、且つ、ハブは、スピゴットを受け入れるための孔を含む。
【００１５】
非回転ハブ部材及び係留装置は、回転アライメントを提供するべく、キー又はスプライン又はその他の非円形の形状を含んでもよい。
【００１６】
ハブは、基礎を通過すると共に水面上の船にまで延在するガイドワイヤにより、基礎まで引き下げられてもよい。又、ガイドワイヤは、例えば、その浮力を増大させることによるハブ組立体の制御された浮上を許容してもよい。
【００１７】
ハブのラッチ及びアンラッチは、ガイドワイヤの運動により決定しても、その進入の角
度により決定してもよい。
【００１８】
本発明はまた、浮遊水中タービンを繋止する方法であって、
水底面上において固定基礎を設けるステップと、
繋ぎ綱の一端が接続されたタービンを設けるステップと、
繋ぎ綱の他端をハブに対して装着するステップと、
前記ハブを前記基礎に係合解除自在に装着するステップであって、前記ハブは、前記タービンから水中相互コネクタまで電気ケーブルを支持している、ステップと、
を有する方法を提供する。
【００１９】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、英国特許第２３４８２４９Ｂ号明細書においてＡｒｍｓｔｒｏｎｇが記述しているタイプの自由旋回型の繋止された潮流タービンの例において示すこととする。以下の説明においては、添付図面において好適な一実施形態が示されているが、これは、一例に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】通常の潜水可能な潮力タービンを示す。
【図１ｂ】通常の潜水可能な潮力タービンを示す。
【図２ａ】電力ケーブルの回転を処理するシステムの代替配置構成を示す。
【図２ｂ】電力ケーブルの回転を処理するシステムの代替配置構成を示す。
【図３ａ】結合部及びケーブル回転システムを設置及び解放する構成を示す。
【図３ｂ】結合部及びケーブル回転システムを設置及び解放する構成を示す。
【図３ｃ】結合部及びケーブル回転システムを設置及び解放する構成を示す。
【図４ａ】解放方法をロックさせる代替肢を示す。
【図４ｂ】解放方法をロックさせる代替肢を示す。
【図５ａ】ケーブルの引回し方法を示す。
【図５ｂ】ケーブルの引回し方法を示す。
【図６】ケーブルの解放方法を示す。
【図７】回転結合部上において取り付けられたウインチを有するケーブル引下げシステムを示す。
【図８ａ】基礎上に簡単なペグを有する代替構成を示す。
【図８ｂ】基礎上に簡単なペグを有する代替構成を示す。
【図８ｃ】基礎上に簡単なペグを有する代替構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１ａは、通常の双回転子型の潜水可能な潮力タービンを示している。主浮遊チャンバが水面４０の上方に突出している。タービン３は、接近する水の流れ４１に対してアライメントされている。剛性を有する繋ぎ綱アーム４が、３軸の関節接続型結合部組立体５により、チャンバ１を水底面４２上のマウント２に対して結合している。電気ケーブル６が、海底のマウントから延在し、且つ、潮力タービン３に接続されている。更に多くの又は少ない数のタービンを任意の適切な形態のフレーム上に設けてもよい。浮遊チャンバ１は、通常、浸水した状態から水面にある状態への遷移を許容するために可変の浮揚性を有する。
【００２２】
図１ｂは、水流の流れ方向に沿った方向におけるタービンの図を示している。繋止された組立体は、直立軸を中心として旋回して潮の方向に追随するように、波の動きに応答して上下に波打つように、且つ、浮力の変化の影響下において繋ぎ綱アーム４の長手軸を中心としてローリングし、これにより、保守のためにアクセスすることができる水面４０にタービンを移動させることができるように、結合部組立体５を中心として自由な状態におかれている。
【００２３】
図２ａは、スリップリングユニット７を通じて実施される電力接続の詳細を示している。ケーブル６の相対的に固定された部分が、回転結合部５の下方から出てコネクタ８内に延在し、これにより、海岸からの供給ケーブル４３又は相互コネクタに対して接続している。スリップリングにより、繋ぎ綱アームは、タービンが潮の方向の変化に応答するのに伴って、タービンに対する電気接続を維持しつつ、基礎の垂直軸を中心として回転することができる。
【００２４】
結合部、スリップリングユニット７、及びケーブル接続は、海底基礎内の対応する収納部内において保持されたスピゴット９により、海底マウント２に対して固定され、且つ、その内部において保持されている。スプライン又はキー溝１０を使用し、スピゴット９がマウント２内に引き込まれるのに伴って、スピゴット９を回転方向において方向付けしてもよい。
【００２５】
図２ｂは、代替構成を示しており、この場合には、スリップリングユニットが、所定長の曲がり易いケーブル１１によって置換されている。このケーブル１１は、スピゴット９の固定された上端部に装着された成形された曲がり易いゲートル１２により、潮流内において、安定した状態で、且つ、直立した状態で、保持してもよい。繋ぎ綱アームが潮の方向の変化に応答して回転するのに伴って、ケーブル１１は、繋ぎ綱アームに追随するように曲がることになるが、繋ぎ綱アームとの関係において捩じれることにもなる。この捩じれは、例えば、保持輪の使用などにより、ケーブル１１を緩く繋ぎ綱アームに対して装着することにより、且つ、ケーブルが、中立状態において浮力を有し、且つ、従って、繋ぎ綱アームの最上部にまでずっと、且つ、場合によっては、ケーブルが電気的に接続されている円柱浮標の最上部にまで、捩じれることができるように、浮きを装着することにより、極大化させてもよい。このようにして、適切な制御システムなどによってシステムが巻き戻されるまで、繋ぎ綱アームの何回かの回転と、ケーブルの捩じれと、に対応してもよい。
【００２６】
回転結合部及びケーブル組立体の設置方法が、一例として、図２ｂに示されているスルーケーブル接続を参照し、図３ａに示されている。予め設置されている固定基礎に取り付けられた１つ又は複数のプーリー１４の下方に延在するとともに、海面の支持船（図示せず）まで上向きに伸びる引き下ろしワイヤ１３に、スピゴット９が装着されている。
【００２７】
ワイヤ１３はまた、その下端部において基礎２にヒンジ結合されたアーム１５の近傍にも延在し、且つ、輪１６により、アームに対して緩く保持されている。
【００２８】
図３ｂにおいては、スピゴット９は、完全に下方に基礎の収納部内に引き込まれており、且つ、この位置においてロックされる準備が整っている。この時点で、スピゴット９内の溝１７は、アーム１５の下端部におけるレバーによって一端において係合された摺動部材４４上において取り付けられたペグ１８に対向した状態において位置している。
【００２９】
図３ｃにおいては、牽引の方向が相対的に浅く（即ち、非垂直状態と）なるように、ワイヤ１３に接続された支持船を移動させている。これに伴って、アーム１５が降下し、且つ、ペグ１８が溝１７に係合するように、アーム１５が装着された摺動部材が移動する。これは、スピゴット９を基礎内にロックし、これにより、タービンが繋止されるように機能し、この結果、発電を開始することができる。
【００３０】
この段階で、ダウンホールワイヤ１３を完全に解放することにより、アーム１５が、例えば、基礎上において休止できるようにしてもよい。後の回収のために、例えば、音響によって解放可能な浮標をワイヤの端部に固定してもよく、ワイヤ及び浮標を海底まで降下
させてもよい。
【００３１】
回転結合部及びケーブルシステムの回収は、上述のプロセスを逆転させることにより、実行される。音響浮標を動作させることにより、ワイヤ１３の自由端部を回収してもよく、アーム１５を持ち上げてもよい。ワイヤ１３上の引張力を、ワイヤ１３の、且つ、従って、ひいてはアーム１５の角度と組み合わせることにより、スピゴット９を基礎から解放してもよく、回転結合部、ケーブル、及び繋ぎ綱アームの端部が水面に移動できるようにしてもよい。スピゴット９が基礎の収納部内において固定状態とならないことを保証するために、摺動部材４４は、スピゴット９の面取りされた底部面と係合することによって結束状態を破壊すると共に図示のようにそれを上向きに押し出すべく、一端にカム１９を有する。
【００３２】
図４ａは、完全に内部に収容される係合及びロックメカニズムを有するスピゴット９を示している。スピゴット９は、スピゴット９内に収容されると共にメカニズム２３によって引っ込めたり突出させたりすることができる収納可能なラッチ２１を有し、メカニズム２３は、電気ボール駆動装置、液圧システム、又はその他の機械的手段などにより、作動させることができる。海底係留装置２の一部が、スピゴット９を受けられるように成形されたソケット形状２５を有するように、示されている。これは、形状２５内におけるスピゴット９の回転アライメントを支援するべく、図２ａに示されているようなスプライン形状を含んでもよい。ラッチ受入孔２４が、係留装置２内に配置されており、且つ、この孔２４は、ラッチ２１がその外向きに突出する際に係合するのに伴って、漂流物の排出を支援するべく、幅広の口をその外側に有してもよい。
【００３３】
図４ｂは、係留装置２内において係合したスピゴット９を示しており、この場合には、ラッチ２２が作動して係留装置２の孔２４と係合することにより、２つのコンポーネントを１つに堅固に保持している。スピゴット９の上部セクションは、繋ぎ綱、接続アーム、又は接続装置（図示せず）がスピゴットを中心として自由に回転できるようにする回転ベアリング部材２０を含んでいる。
【００３４】
電気ケーブルの引回し方法が、図５ａに示されており、この場合には、スピゴット及び任意の装着されたタービン接続コンポーネントの係合の前に、図２ａ又は図２ｂに記述したものなどの手段によって潮力タービンに予め接続される電力ケーブル６をスピゴット９の側部内の孔２６を通じて外部に引き回すことができることが分かる。図５ｂは、係留装置２の外部側面図を示しており、スピゴット９が係合し、ケーブル９がスロット２７を介して引き出されている。
【００３５】
主要コンポーネントを分離し、スピゴット、ベアリング、ケーブル、及び任意の接続された機器を回収するべく、ラッチの作動により、スピゴットは、解放され、自由に引き上げることができるようになる。但し、このメカニズムが、損傷するか影響を受けることによって正常な収納及び解放が妨げられる可能性がある。この観点において、図６は、利用可能な第２の取外し方法を示している。ラッチ２２は、ケーブル３１が接続される装着点３０を有する。ケーブル３１は、プーリーシステム３０の周りを通過し、遠隔から作用されることができるスピゴット９の内部を通過して上方に引き回される。ケーブル３１を引っ張ることにより、通常の作動システムが覆されるようにしてもよく、ラッチが収納され、これらがハウジングから係合解除される。
【００３６】
図４及び図５に記述したロックシステムは、図３ａに示されているように、海面からのケーブルループによって実現される引下げシステムを伴ってもよい。この代わりに、図７に示されているように、ウインチ２８をスピゴットアタッチメント５の回転要素上に取り付けると共に地点２９において係留装置に接続することもできる。電気的な又は液圧的な
ものであってもよいウインチを作動させることにより、スピゴット及び装着されたコンポーネントを、ロックシステムと係合させることができる係留装置内に引き下げることができる。取外しは、逆のプロセスであり、スピゴット及び装着されたコンポーネントに水面からアクセスすることができるまで、ウインチがケーブル１３を放出する。この結果、その他の海中における介入を何ら伴うことなしに、保守、修理、又は除去のために、すべてのコンポーネントが回収可能であることが保証される。
【００３７】
図８ａは、代替構成を示しており、この場合には、コンポーネントが逆になっており、基部３２にスピゴット３６が取り付けられている。繋ぎ綱アームに接続される結合部３３が、カラー３４を中心として回転するベアリングシステム３５を含む。このカラー３４は、海底に、且つ、スピゴット３６上に、降下する組立体の一部である。図８ｂは、スピゴット上の所定位置の結合部組立体を示している。スピゴットは、カラー３４とスピゴット３６の間における回転を防止すると共に２つの要素を一緒にガイドするのを支援する形状に構築してもよい。
【００３８】
図８ｃは、一般的なラッチ配置構成３８を示しており、カラーとスピゴットがなんらかの垂直負荷下において分離することを防止するべく利用可能な、スロット３７内において係合した要素３８が示されている。このラッチ配置構成を係合及び係合解除する方法は、上述したものに類似したものであってもよい。又、上述のスリップリングシステム及び引下げウインチ配置構成をこの配置構成に適用することもできる。
【図１ａ】
0006046121.tif 000002
【図１ｂ】
0006046121.tif 000003
【図２ａ】
0006046121.tif 000004
【図２ｂ】
0006046121.tif 000005
【図３ａ】
0006046121.tif 000006
【図３ｂ】
0006046121.tif 000007
【図３ｃ】
0006046121.tif 000008
【図４ａ】
0006046121.tif 000009
【図４ｂ】
0006046121.tif 000010
【図５ａ】
0006046121.tif 000011
【図５ｂ】
0006046121.tif 000012
【図６】
0006046121.tif 000013
【図７】
0006046121.tif 000014
【図８ａ】
0006046121.tif 000015
【図８ｂ】
0006046121.tif 000016
【図８ｃ】
0006046121.tif 000017