(57)【要約】  特にフローティング支持構造に関する、外部応力を受けるシステムのための安定化システム（１）であって、該安定化システムは、少なくとも３つの液体貯留槽（２）と少なくとも３つの連結管（３）とを有する。液体貯留槽は、空間的に分散されている。さらに、連結管は、全ての液体貯留槽間で液体を流れさせる。本発明は、さらにそのような安定化システムを有するフローティング支持構造に関する。
2019508313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの液体貯留槽（２）と、
少なくとも３つの連結管（３）と、を有し、
前記液体貯留槽（２）は、上から見たときに、前記液体貯留槽（２）の中心が少なくとも２つの異なるライン上に位置するように分散され、
前記連結管（３）が、前記液体貯留槽（２）間で液体が流れるように前記液体貯留槽（２）どうしを連結する、特にフローティング支持構造のための安定化システムにおいて、
複数の前記連結管（３）が、全ての前記液体貯留槽（２）を互いに連結することを特徴とする、安定化システム。
【請求項２】
前記連結管（３）は、前記液体の通過を制限する手段（４）を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
複数の前記連結管（３）は、星形または多角形、好ましくは正多角形を形成し、前記星形または前記多角形の頂点が前記液体貯留槽（２）によって形成され、前記星形または前記多角形の辺が前記連結管（３）によって形成される、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記安定化システム（１）は、前記星形または前記多角形の中心に液体貯留槽（２）を有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記液体の前記各貯留槽（２）は、その上部に気体を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記安定化システム（１）は、少なくとも２つの液体貯留槽（２）を連結して、前記気体を通過させる、少なくとも１つの配管（５）を有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記気体通過配管（５）は、前記連結管（３）と平行である、請求項５または６に記載のシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの気体通過配管（５）は、気体通過制限手段（６）を有する、請求項５から７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも１つの液体貯留槽（２）は、外部媒質からの気体との連結部（７）を有する、請求項５から８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記液体貯留槽（２）は、概ね円筒形状である、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記安定化システム（１）は、３つから８つの液体貯留槽（２）を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記連結管（３）は、前記液体貯留槽（２）の下部に配置される、請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記連結管（３）は、概ね水平である、請求項１から１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つのフロータと、請求項１から１３のいずれか１項に記載の安定化システム（１）と、を有するフローティング支持体。
【請求項１５】
前記フローティング支持構造は、少なくとも３つのフロータを有し、
各フロータは、前記安定化システム（１）の液体貯留槽（２）を有する、請求項１４に記載のフローティング支持体。
【請求項１６】
風力タービンと、請求項１４または１５に記載のフローティング支持体とを有する、洋上エネルギー生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上フローティング支持構造の分野に関し、特に洋上風力タービンのための支持構造に関する。本発明は、洋上底部固定支持構造の分野に関し、特に底部固定風力タービンのための支持構造に関する。並びに、本発明は、土木工学の分野に関し、特に超高層ビルまたは橋梁の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
洋上風力タービンの場合、フローティング支持構造は、洋上に現れている部分における、フローティング支持体上に固定されたブレード、ロータ、ナセル及びタワーから構成された風力タービンを支持する。これらのフローティング支持体は、緊張係留索、半緊張（semi-taut）係留索または懸垂係留索によって海底に固定できる。フローティング支持体の目的は、風力タービンに浮力及び安定性をもたらし、この組立体の動きを制限しつつ風力タービンに加わる応力を吸収することである。
【０００３】
現在、多くの国において、洋上にマルチメガワット風力タービンを設置することを目的とした様々なフローティング支持構造が開発されている。検討中の海域の深さに応じて、いくつかの構造選択肢が考えられる。フローティング支持構造は非常に多様であるにもかかわらず、以下に示す幾つかのフローティング支持体グループが明らかになってきている。
・ＳＰＡＲ型フロータは、細長い幾何学的形状と、構造全体の重心を最大限に低くし、安定性をもたらすような顕著なバラストを有することを特徴とする。
・バージ型フロータは、非常に広く、喫水の浅い支持構造である。バージ型フロータの安定性はその広い喫水面によってもたらされる。しかしながら、この種の支持構造は波動の影響を非常に受けやすい。
・ＴＬＰ（緊張係留式プラットフォーム）型支持構造は、構造安定性をもたらす緊張ケーブルによって海底に係留される特有の特徴を有する。
・半潜水型フロータは、剛性を付与するアームによって連結された少なくとも３つのフロータからなる支持構造である。これらの支持構造は、概して変位量が少なく、喫水面慣性が高く、それ故、構造の安定性に関して十分な復原力を提供する。さらに、この種のフロータはバージよりも波動の影響を受け難い。
【０００４】
フローティング支持構造は、（海における）洋上風力タービン設置以外の分野、例えば、炭化水素生成手段、（波エネルギーを機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換する）波エネルギー変換システム等でも使用できる。
【０００５】
波によって生じる動きを減衰させることができるように、これらのフロータでは様々な減衰解決策が検討されている。
【０００６】
第１の解決策によれば、減衰は、Ｕ字の２つの垂直部の間を移動できる液体を含む「Ｕ字管」を有するバラストシステムを用いて実現できる。この解決策は、特に非特許文献１に記載されている。
【０００７】
しかしながら、この解決策では、単一方向における波によって生じる動きのみ減衰させることができる。実際に、方向が「Ｕ字管」と平行ではない波の場合、動きは減衰されない。さらに、海では、波動の方向が時間と共に変化するため、動きが常に「Ｕ字管」と平行であるとは限らない。
【０００８】
さらに、安定性の問題は、他の分野、例えば波動によって応力を受ける底部固定構造（特に底部固定風力タービン）、並びに波または地震によって応力を受ける可能性がある土木構造物（建物、橋梁）でも生じる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】C. Coudurier, O. Lepreux and N. Petit, “Passive and semi-active control of an offshore floating wind turbine using a tuned liquid column damper” （調整された液柱ダンパーを使用する洋上フローティング風力タービンの受動制御及び半能動制御）, in Proc. of 10th IFAC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft, MCMC, 2015.
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、少なくとも３つの液体貯留槽と少なくとも３つの連結管とを有する、外部応力を受けるシステムのための安定化システムに関する。複数の液体貯留槽は空間的に分散されている（１つの平面内には位置していない）。さらに、複数の連結管は、全ての液体貯留槽間で液体を循環させる。そのため、液体が全ての方向に流れて、波動の方向にかかわらず励起（excitations）を減衰させることができる。
【００１１】
本発明は、特にフローティング支持構造のための安定化システムであって、少なくとも３つの液体貯留槽と少なくとも３つの連結管とを有し、前記液体貯留槽が、上から見たときに、複数の前記液体貯留槽の中心が少なくとも２つの異なるライン上に位置するように分散され、複数の前記連結管が、前記液体貯留槽間で液体を循環させるように複数の前記液体貯留槽どうしを連結する安定化システムに関する。複数の前記連結管は、全ての前記液体貯留槽を互いに連結する。
【００１２】
一実施形態によれば、前記連結管は、前記液体の通過を制限する手段を有する。
【００１３】
複数の前記連結管は、星形または多角形、好ましくは正多角形を形成し、前記星形または多角形の頂点が前記液体貯留槽によって形成され、前記星形または多角形の辺が前記連結管によって形成されるのが有利である。
【００１４】
一変形実施形態によれば、前記安定化システムは、前記星形または多角形の中心に液体貯留槽を有する。
【００１５】
一実装形態によれば、前記液体の貯留槽は、その上部に気体を含む。
【００１６】
前記安定化システムは、少なくとも２つの液体貯留槽を連結して、前記気体を通過させる、少なくとも１つの配管を有するのが有利である。
【００１７】
前記気体通過配管は、前記連結管と平行であることが好ましい。
【００１８】
一デザインによれば、少なくとも１つの気体通過配管は、気体通過制限手段を有する。
【００１９】
少なくとも１つの液体貯留槽は、外部媒質からの気体との連結部を有するのが有利である。
【００２０】
一実施形態によれば、前記液体貯留槽は、概ね円筒形状である。
【００２１】
一特徴によれば、前記安定化システムは、３つから８つの液体貯留槽を有する。
【００２２】
一デザインによれば、前記連結管は、前記液体貯留槽の下部に配置される。
【００２３】
一実装形態によれば、前記連結管は、概ね水平である。
【００２４】
さらに、本発明は、少なくとも１つのフロータと、上記の特徴のうちの１つによる安定化システムとを有する、フローティング支持構造に関する。
【００２５】
一実装形態によれば、前記フローティング支持構造は、少なくとも３つのフロータを有し、各フロータは前記安定化システムの液体貯留槽を有する。
【００２６】
さらに、本発明は、風力タービンと、上記の特徴のうちの１つによるフローティング支持構造とを有する、洋上エネルギー生成システムに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明によるシステムの他の特徴並びに利点は、非限定的な例として与えられる後述する実施形態の説明を添付の図面と併せて読むことで明らかになるであろう。
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による安定化システムを示している。
【図２ａ】図２ａは、第１の実施形態の変形実施形態を示している。
【図２ｂ】図２ｂは、第１の実施形態の変形実施形態を示している。
【図２ｃ】図２ｃは、第１の実施形態の変形実施形態を示している。
【図２ｄ】図２ｄは、第１の実施形態の変形実施形態を示している。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態による安定化システムを示している。
【図４ａ】図４ａは、第２の実施形態の変形実施形態を示している。
【図４ｂ】図４ｂは、第２の実施形態の変形実施形態を示している。
【図４ｃ】図４ｃは、第２の実施形態の変形実施形態を示している。
【図４ｄ】図４ｄは、第２の実施形態の変形実施形態を示している。
【図５ａ】図５ａは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。
【図５ｄ】図５ｄは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。
【図５ｅ】図５ｅは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。
【図５ｆ】図５ｆは、本発明による安定化システムの様々な実施形態を示している。
【図６】図６は、様々な入射角に関する、従来技術によるシステムためのフロータ及び本発明によるフロータの変位振幅を示す曲線を示している。
【図７ａ】図７ａは、図６の例に関する波動の向きを示している。
【図７ｂ】図７ｂは、図６の例に関する波動の向きを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、外部応力を受ける可能性があるシステムのための安定化システムに関する。安定化システムは、少なくとも３つの液体貯留槽と、少なくとも３つの連結管とを有する。複数の液体貯留槽は、三次元的に（空間的に）分散されている、すなわち上から見たときに複数の液体貯留槽の中心が少なくとも２つの異なるライン上に位置する。そのため、複数の液体貯留槽は、少なくとも２つの異なる平面内に分散されている。言い換えれば、複数の液体貯留槽は、単一の平面内に位置しておらず、上面図において複数の液体貯留槽の中心が単一のラインに沿って整列することに相当する。この三次元分散は、フローティング支持体の動きを、波動の全ての方向において減衰させることができる。複数の連結管で液体貯留槽どうしを連結することで、液体が液体貯留槽間を自由に循環できる。本発明によれば、複数の連結管が全ての液体貯留槽を互いに連結する。すなわち、液体は、安定化システムの１つの貯留槽から任意の他の貯留槽に自由に動的に（すなわち、制御されることも外部からエネルギーを供給されることもなしに）流れることができる。この特有の特徴は、動的応力を減衰させることが可能な動的システムの手段によって多方向減衰を最適化できる。さらに、この特徴は、フローティングシステム内で単一の減衰システムを用いることでコストを削減することが可能であり、複数の液体貯留槽に対する空間要件を制限することが可能であり、フローティング支持構造を容易に調整できる（このことは従来のＵ字管では必ずしも可能であるとは限らない）。複数の連結管は、隣接する液体貯留槽を互いに連結すること、及び／またはある液体貯留槽を中央液体貯留槽に連結すること、及び／またはある液体貯留槽を別の液体貯留槽に連結することのうちの少なくとも１つを可能にする。
【００２９】
応力を受ける可能性があるシステムは、波動によって応力を受けるフローティング支持体であってもよい。また、このシステムは、波動によって応力を受ける底部固定構造であってもよい。あるいは、このシステムは、風または地震によって応力を受ける建物、橋梁等の土木構造物であってもよい。本明細書では、フローティング支持構造についてのみ説明するが、本明細書において説明する様々な安定化システムの変形実施形態は、外部応力を受ける任意のタイプのシステムにも適している。
【００３０】
使用する液体は、水、例えば海水であるのが有利である。液体は、任意の種類であってもよく、特に漏れが生じた場合に周囲媒質の水をほとんど汚染しない液体であればよい。
【００３１】
複数の連結管は、液体貯留槽間の液体の移動を促進させるように複数の液体貯留槽の下部に（ベース部に）配置するのが有利である。
【００３２】
さらに、複数の連結管は、概ね水平であればよく、その場合、重力による液体の移動量を制限する。
【００３３】
以下の説明及び特許請求の範囲において、波、波力及び波動の用語は同等と見なす。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、複数の連結管は星形または多角形を形成してもよい。その場合、複数の液体貯留槽は星形または多角形の頂点を形成し、複数の連結管は星形または多角形の辺を形成する。多角形または星形の選択は、特にフローティング支持構造のアーキテクチャに適合させるために行う。通常、半潜水型フローティング支持体の場合、複数の貯留槽が半潜水型構造の複数のフロータに配置され、複数の連結管は複数のフロータどうしを連結する複数のアームで支持される。これら複数のアームは星形または多角形にできるため、安定化システムはその形状に応じて適合させればよい。
【００３５】
「星形」デザインは、より短い連結管を用いることができる。「多角形」デザインは、複数の連結管どうしの連結を避けることで、より簡単なデザインが可能になる。
【００３６】
例えば、星形は３つから６つの分岐部を有することができる。さらに、星形はその中心に液体貯留槽を有することができる。複数の連結管で多角形を形成する場合、該多角形は正多角形であることが好ましい。その場合、液体をバランスよく分散させて、フローティング支持体の三次元減衰を促進させる。例えば、安定化システムは、三角形、好ましくは正三角形を形成する複数の連結管によって連結された３つの液体貯留槽を有していてもよい。別の例によれば、安定化システムは、四角形、好ましくは菱形、より好ましくは方形を形成する４つの連結管によって連結された４つの貯留槽を有していてもよい。多角形は、五角形、六角形、（８つの液体貯留槽を有する）八角形等であってもよい。
【００３７】
本発明の一実装形態によれば、少なくとも１つの連結管は、鋼、複合材料、プラスチック、コンクリートまたは任意の同様の材料で製造してもよい。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの連結管、好ましくは全ての連結管は、液体通過制限手段を有する。液体通過制限手段は、そこを流れる自由流を減速させることが可能であり、安定化システムによって提供される減衰を最適化する。これらの液体通過制限手段は、受動手段であってもよく、あるいは能動手段であってもよい。能動制限手段は、減衰性能を向上させることができる。能動制限手段の目的は、液体を移動させることではなく、むしろ、唯一の目的は、液体の自由な流れを抑制／部分的に制限することである。この制限手段は、例えば、局所管径縮小部、バルブ、ポンプまたはコンプレッサ等から構成できる。この制限量を調整することは、減衰システムに特有の特性の調整を可能にする。
【００３９】
複数の液体貯留槽は様々な形状としてもよい。その場合、各液体貯留槽をそれぞれ異なるフローティング支持形状に適合させることができる。本発明の好ましいデザインによれば、複数の液体貯留槽は概ね円筒形状である。その場合、複数の液体貯留槽は円柱と呼んでもよい。
【００４０】
本発明の一実装形態によれば、少なくとも１つの液体貯留槽は、鋼、複合材料、プラスチック、コンクリートまたは任意の同様の材料で製造してもよい。
【００４１】
本発明の一実装形態によれば、複数の液体貯留槽の下部に液体を含み、上部に、気体、特に空気を含む。第１のデザインによれば、複数の液体貯留槽は外部媒質と自由に気体を交換できる。
【００４２】
（上部に気体を含む）この実装形態では、安定化システムに複数の液体貯留槽どうしを連結する複数の気体通過配管を有していてもよい。この場合、複数の液体貯留槽を外気から遮断できるため、一方の液体貯留槽内の過圧によって、気体流が気体通過配管を通してより低い圧力を有する液体貯留槽の方へ流れる。複数の気体通過配管は、複数の液体貯留槽の上部に配置するのが有利である。複数の気体通過配管は、複数の連結管と平行であってもよい。この平行構成によって安定化システムのサイズを制限できる。あるいは、複数の気体通過配管は、複数の連結管と異なるように複数の液体貯留槽どうしを連結してもよい。例えば、複数の連結管で星形を形成するとき、複数の気体通過配管は多角形を形成してもよく、複数の連結管で多角形を形成するとき、複数の気体通過配管は星形を形成してもよい。
【００４３】
一特徴によれば、複数の気体通過配管は気体通過制限手段を有していてもよい。気体通過制限手段は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽への気体の流れを制限できる。これらの気体通過制限手段は、受動手段であってもよく、あるいは能動手段であってもよい。能動制限手段の目的は、気体を移動させることではなく、むしろ、唯一の目的は、気体の自由な流れを抑制／部分的に制限することである。能動制限手段は、減衰性能を向上させることができる。気体制限手段は、例えば、局所管径縮小部、バルブ、ポンプまたはコンプレッサから構成できる。この制限量を調整することは、安定化システムの減衰に関する特有の特性の調整を可能にする。
【００４４】
さらに、気体通過配管の代替または追加として、少なくとも１つの液体貯留槽に外部媒質との連結部を有していてもよく、その場合、外部媒質からの空気が液体貯留槽の上部に流れる、または液体貯留槽の上部からの空気が外部媒質に流れることが可能になる。そのため、液体貯留槽内の過圧によって外部へ向かう気体流が生成される。この連結部は制限を加えるものであってもよい。この過圧を調整することは、安定化システムの減衰に関する特有の特性の調整を可能にする。
【００４５】
複数の連結管の寸法及び複数の液体貯留槽の寸法は、フローティング支持体の寸法に依存する。フローティング支持体において、複数の水貯留槽をできるだけ遠くに配置することを望む場合、複数の連結管はその距離に応じて適合される。例えば、直径が３６ｍの円形バージの場合、三角の多角形構成では、長さが約３０ｍで直径が約１．５ｍの複数の連結管、高さが５ｍ〜１０ｍで直径が３ｍの複数の貯留槽を使用できる。通常、総質量が、フローティング支持体の質量の５％〜１５％程度の（各液体貯留槽及び各連結管内に含まれる）液体を使用できる。この概念は全てのスケールにおいて有効である。
【００４６】
一実施形態によれば、安定化システムは、同数の液体貯留槽及び連結管を有する。あるいは、液体貯留槽の数と連結管の数との差を１としてもよい。このように数が等しい、あるいはほぼ等しいことで、全ての液体貯留槽を連結管によって互いに確実に連結できる。一方、より多くの連結管を有する安定化システムは、安定化システムの固有振動数を増やすことで、単一の安定化システムによって波動の幾つかの成分（通常は回転及び並進）を同時に減衰できる。
【００４７】
図１は、本発明の第１の実施形態による安定化システムを、非限定的な例として概略的に示している。安定化システム１は、３つの液体貯留槽２と３つの連結管３とから構成される。複数の液体貯留槽２の中心は、２つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。そのため、複数の連結管３は三角形を形成する。図示の例では、この三角形が正三角形である。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽２の下部に配置されている。この構成は、トリフロータ型フローティング支持体に適しており、各フロータは液体貯留槽２を有する。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。
【００４８】
図２ａ〜図２ｄは、第１の実施形態の４つの変形実施形態、すなわち３つの液体貯留槽が三角形に連結された変形実施形態を、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。
【００４９】
図２ａの変形実施形態による安定化システムは、図１で示された各要素に加えて複数の液体通過制限手段４を有する。複数の液体通過制限手段４は、各連結管３上に設けられている。液体通過制限手段４は、連結管３を通過する液体の流量を低減できる。
【００５０】
図２ｂの変形実施形態による安定化システムは、図１で示された各要素に加えて複数の気体通過配管５（点線で示されている）と複数の気体通過制限手段６とを有する。複数の気体通過配管５は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽に気体が流れるように液体貯留槽２の上部どうしを連結する。この変形実施形態の場合、複数の気体通過配管５は、複数の連結管３と平行であり、三角形を形成する。さらに、複数の気体通過配管５は複数の気体通過制限手段６を有する。気体通過制限手段６は、液体貯留槽２間の気体の流れを制限できる。なお、これらの気体通過制限手段６は省略可能である。
【００５１】
図２ｃの変形実施形態による安定化システムは、図１で示された各要素に加えて複数の気体通過配管５（点線で示されている）と複数の気体通過制限手段６とを有する。複数の気体通過配管５は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽に気体が流れるように液体貯留槽２の上部どうしを連結する。この変形実施形態の場合、複数の気体通過配管５は、複数の連結管３と平行ではなく、複数の連結管３で形成された三角形の中心において合流することで星形を形成する。さらに、各気体通過配管５は気体通過制限手段６を有する。気体通過制限手段６は、液体貯留槽２間の気体の流量を制限できる。なお、これらの気体通過制限手段６は省略可能である。
【００５２】
図２ｄの変形実施形態による安定化システムは、図１で示された各要素に加えて複数の外部媒質との連結部を有する。複数の連結部７は、制限を加えつつ、気体が外部媒質から複数の液体貯留槽２の上部に流れることを可能にし、かつ気体が複数の液体貯留槽２の上部から外部媒質に流れることを可能にする。さらに、この変形実施形態は複数の気体通過配管（不図示）を有していてもよい。
【００５３】
これらの変形実施形態は、互いに組み合わせることが可能であり、特に図２ｂから図２ｄの変形実施形態の安定化システムは、図２ａで示された液体通過制限手段４を有していてもよい。
【００５４】
図３は、本発明の第２の実施形態による安定化システムを、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。安定化システム１は、３つの液体貯留槽２と３つの連結管３とで構成される。複数の液体貯留槽２の中心は、２つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は１つの液体貯留槽２を他の２つの連結管３に連結する。そのため、複数の連結管３は、３つの分岐部を有する星形を形成する。図示の例では、この三角形は正三角形である。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、三角フロータ型フローティング支持体に適しており、各フロータは液体貯留槽２を有する。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。
【００５５】
図４ａから図４ｄは、第２の実施形態の４つの変形実施形態、すなわち３つの液体貯留槽が星形に連結された変形実施形態を、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。
【００５６】
図４ａの変形実施形態による安定化システムは、図３で示された各要素に加えて複数の液体通過制限手段４を有する。複数の液体通過制限手段４は各連結管３上に配置される。液体通過制限手段４は、連結管３を通過する液体の流量を低減できる。
【００５７】
図４ｂの変形実施形態による安定化システムは、図３で示された各要素に加えて、複数の液体通過制限手段と、複数の気体通過配管５（点線で示されている）と、複数の気体通過制限手段６と、複数の外部媒質との連結部７とを有する。複数の液体通過制限手段４は各連結管３上に設けられている。液体通過制限手段４は、連結管３を通過する液体の流量を低減できる。複数の気体通過配管５は、ある液体貯留槽２から別の液体貯留槽に気体が流れるように液体貯留槽２の上部どうしを連結する。この変形実施形態の場合、複数の気体通過配管５は、複数の連結管３と平行ではなく、三角形を形成する。さらに、各気体通過配管５は複数の気体通過制限手段６を有する。気体通過制限手段６は、液体貯留槽２間の気体の流量を制限できる。なお、これらの気体通過制限手段６は省略可能である。さらに、複数の連結部７は、制限を加えつつ、気体が外部媒質から複数の液体貯留槽２の上部に流れることを可能にし、かつ気体が複数の液体貯留槽２の上部から外部媒質に流れることを可能にする。
【００５８】
図４ｃの変形実施形態による安定化システムは、図３で示された各要素に加えて複数の気体通過配管５（点線で示されている）と複数の気体通過制限手段６とを有する。複数の気体通過配管５は、ある液体貯留槽から別の液体貯留槽に気体が流れるように液体貯留槽２の上部どうしを連結する。この変形実施形態の場合、複数の気体通過配管５は、複数の連結管３と平行であり、星形を形成する。さらに、各気体通過配管５は複数の気体通過制限手段６を有する。気体通過制限手段６は、液体貯留槽２間の気体の流量を制限できる。なお、これらの気体通過制限手段６は省略可能である。
【００５９】
図４ｄの変形実施形態による安定化システムは、図３で示された各要素に加えて複数の外部媒質との連結部７を有する。複数の連結部７は、制限を加えつつ、気体が外部媒質から複数の液体貯留槽２の上部に流れることを可能にし、かつ気体が複数の液体貯留槽２の上部から外部媒質に流れることを可能にする。この変形実施形態は、複数の気体通過配管（不図示）をさらに有していてもよい。
【００６０】
これらの変形実施形態は、互いに組み合わせることが可能であり、特に図４ｃ及び図４ｄの変形実施形態の安定化システムは、液体通過制限手段を有していてもよい。さらに、図４ａ〜図４ｄの各変形実施形態は、星形の中心に液体貯留槽を有していてもよい。
【００６１】
図５ａ〜図５ｆは、本発明による安定化システムの他の実施形態を、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。これらの図では、主要な要素のみが示されている。これらの実施形態は、複数の気体通過配管、複数の液体通過制限手段、複数の気体通過制限手段、複数の外部媒質との連結部等を使用してもよい。
【００６２】
図５ａの実施形態による安定化システムは、６つの液体貯留槽２と６つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２の中心は２つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。したがって、複数の連結管３は、六角形を形成する。図示の例では、この六角形は正六角形である。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、各フロータが液体貯留槽２を有する、六角フロータ型フローティング支持体に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。
【００６３】
図５ｂは、本発明の別の実施形態による安定化システムを、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。安定化システム１は、６つの液体貯留槽２と６つの連結管３とから構成される。複数の液体貯留槽２の中心は３つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は液体貯留槽２を他の連結管３に連結する。そのため、複数の連結管３は、６つの分岐部を備えた星形を形成する。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、各フロータが液体貯留槽２を有する、六角フロータ型フローティング支持体に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。この実施形態では、星形の中心に液体貯留槽を有していてもよい(不図示)。
【００６４】
図５ｃは、本発明の別の実施形態による安定化システムを、非限定的な例として、上面図において概略的に示している。安定化システム１は、４つの液体貯留槽２と３つの連結管３とから構成される。複数の液体貯留槽２の中心は２つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は液体貯留槽２を他の連結管３に連結する。そのため、複数の連結管３は、３つの分岐部を備えた星形を形成しており、(星形の中心に)中央液体貯留槽を有する。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、各フロータが液体貯留槽２を有する、三角フロータ型フローティング支持体に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。
【００６５】
図５ｄの実施形態による安定化システムは、４つの液体貯留槽２と４つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２は、単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２の中心は２つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。そのため、複数の連結管３は、四角形を形成する。図示の例では、この四角形は方形である。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、各フロータが液体貯留槽２を有する、四角フロータ型フローティング支持体に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。
【００６６】
図５ｅの実施形態による安定化システムは、５つの液体貯留槽２と５つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２の中心は３つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。そのため、複数の連結管３は、五角形を形成する。図示の例では、この五角形は正五角形である。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、各フロータが液体貯留槽２を有する、五角フロータ型フローティング支持体に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。
【００６７】
図５ｆの実施形態による安定化システムは、４つの液体貯留槽２と６つの連結管３とを有する。複数の液体貯留槽２の中心は２つの異なるライン上に位置する、すなわち複数の液体貯留槽２は単一の平面内に配置されておらず、空間的に分散されている。複数の液体貯留槽２は概ね円筒形状である。各連結管３は２つの液体貯留槽２を連結する。この実施形態では、複数の連結管３は、星形及び三角形、特に正三角形を形成しており、三角形の中心に液体貯留槽２が配置されている。複数の連結管３は、複数の液体貯留槽の下部に配置されている。この構成は、各フロータが液体貯留槽２を有する、四角フロータ型フローティング支持体に適している。この変形実施形態は、安定化システム全体を備える単一のフロータを有するフローティング支持体にも適している。この構成は、単一の減衰システムによって（このことが可能になるのは、固有振動数が増えるからである）波動の２つの成分（通常は回転及び並進）を減衰させることができる。
【００６８】
さらに、本発明は、フローティング支持体に関する。このフローティング支持体は、上述した変形実施形態の組合せのうちの任意の１つによる安定化システムを有する。この安定化システムは、フローティング支持体に対する波の多方向運動を減衰させることができる。
【００６９】
フローティング支持体は、例えば仏国特許出願公開第２９９８３３８号明細書に記載されているように、概ね円筒状の単一のフロータを有していてもよい。この場合、安定化システムは単一のフロータに含めることができる。
【００７０】
あるいは、フローティング支持体は、互いに連結された複数のフロータを有していてもよい。このフローティング支持体は、特に仏国特許出願公開第２９９０００５号明細書（米国特許出願公開第２０１５／００７１７７９号明細書）に記載されたような三角フロータ型のフローティング支持体であってもよい。いくつかのフロータを有するこのデザインは、概して変位量が少なく、喫水面慣性が高く、それ故、構造の安定性に関して十分な復原力をもたらす。さらに、この種のフロータは、バージよりも波動の影響を受け難い。複数のフロータの場合、各フロータは安定化システムの液体貯留槽を有していてもよく、その場合、安定化システムの複数の連結管は、様々なフロータを互いに連結し、マルチフロータフローティング支持体の構造によって支持できる。
【００７１】
これらのフローティング支持体は、緊張係留索、半緊張係留索または懸垂係留索によって海底に固定できる。
【００７２】
本発明は、ある範囲に広がる水（例えば、海）上における風力タービン設置にも関する。この設置は、垂直軸風力タービンまたは水平軸風力タービンと、上述した様々な組合せのうちのいずれか１つによるフローティング支持体とを含む。フローティング支持体の目的は、風力タービンの浮力及び安定性をもたらし、この組立体の動きを制限しつつ風力タービンに加わる応力を吸収することである。本発明によるフローティング支持体は、波動の減衰及び風力タービンの安定性をもたらすために、（海における）洋上風力タービンを設置するのに特に適している。
【００７３】
本発明によるフローティング支持体は、（海における）洋上風力タービンの設置以外の他の分野、例えば、炭化水素生成手段、（波エネルギーを機械的エネルギーまたは電気的エネルギーに変換する）波エネルギー転換システム、並びに、例えば超高層ビルまたは橋梁に関する土木工学においても使用できる。
【００７４】
実施例
本発明による安定化システムを備えたフローティング支持体（フロータ）の性能を評価することで、一方で安定化システムとフロータとの相互作用を表し、他方でフロータと波動との相互作用を表すことができる。この運動方程式を得るためにラグランジュ的アプローチが用いられる。その一般形態は次式によって与えられる。
【００７５】
【数１】
2019508313.tif 000003
【００７６】
ここで、Ｌはフロータと安定化システムとからなるシステムのラグランジュアンであり、ｑｋはシステムのパラメータであり、Ｑｋは一般力である。
【００７７】
この例では、本発明による安定化システムの多方向特性が示されている。そのため、波動の様々な入射角に関して、図１で示された本発明による安定化システムを備えるフロータの応答を評価する。図７ａで定義されるように、各入射角に局所基準フレームを関連付ける。入射角にかかわらず、特に（ＸＦに沿って）入射する波と垂直な方向における角運動振幅に関して、入射波の動き（したがって、励起）の局所的基準フレームにおけるフロータの動きを評価する。
【００７８】
（文献J.M. Jonkman, “Dynamics modeling and loads analysis of an offshore floating wind turbine” （洋上フローティング風力タービンの動的モデリングおよび負荷分析）, PhD Thesis NREL/TP-500-41958, National Renewable Energy Laboratory, Nov.2007に記載されているように）ＭＩＴバージをフロータとして使用した結果が図６に示されている。図６は、波周期Ｔｈ（ｓ）の関数として、波高に対する角度振幅の比Ａ（°／ｍ）の曲線を示している。このフロータは対称的な円形であり、減衰装置が無い場合のフロータの応答、すなわち従来技術によるフロータの応答は入射角にかかわらず同じである。この応答は曲線ＲＥＦによって示されている。本発明による安定化システムを備えるフロータの、波の入射角に対する応答感度を評価するため、この角度を−３０°から＋３０°の間において１５°間隔で変化させる（図７ｂ参照）。本発明による「正三角形」の支持体は、１２０°単位で回転させても、それ形状は変わりがなく、対称であるため、この６０°走査は入射角の３６０°走査と同等である。本発明によるシステムで得られる曲線（波入射角毎に１つの曲線）はＩＮＶによって示されている。これらの曲線はほぼ１つになっている。従来技術による基準ＲＥＦに対して、本発明のＩＮＶによる安定化システムを使用すると、波の入射平面に配置された単純な「Ｕ字管」を備えたバージの場合のように、広範囲の励起周期にわたって非常に顕著な運動振幅の低減（約５０％）を実現できる。さらに、曲線どうしが重なることで、入射角に対する感度が非常に低くなることが分かる。したがって、本発明による安定化システムは、減衰に関して多方向特性を有すると言える。これに対して、単純な「Ｕ字管」を有するシステムでは、入射角が「Ｕ字管」の軸に対して垂直な波動に対する減衰が生じない。
【図１】
2019508313.tif 000004
【図２ａ】
2019508313.tif 000005
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
2019508313.tif 000007
【図２ｄ】
2019508313.tif 000008
【図３】
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【図４ａ】
2019508313.tif 000010
【図４ｂ】
2019508313.tif 000011
【図４ｃ】
2019508313.tif 000012
【図４ｄ】
2019508313.tif 000013
【図５ａ】
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【図５ｂ】
2019508313.tif 000015
【図５ｃ】
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【図５ｄ】
2019508313.tif 000017
【図５ｅ】
2019508313.tif 000018
【図５ｆ】
2019508313.tif 000019
【図６】
2019508313.tif 000020
【図７ａ】
2019508313.tif 000021
【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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2019508313.tif 000024
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