(57)【要約】【課題】波の力を利用して、浮体構造物に働く波漂流力を低減する。【解決手段】浮体構造物１は、水面に浮かぶ浮体本体２と、浮体本体２に接続される推力発生機構３とを備える。浮体本体２は、振動水柱部２４と、振動浮体２５とを備える。振動水柱部２４では、入射する波により内部の振動水柱２４０の水面が昇降する。振動浮体２５は、振動水柱２４０の水面に浮かぶ。推力発生機構３は、振動浮体２５に機械的に接続される。推力発生機構３は、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動されることにより、波上側に向かう推力を発生する。これにより、波の力を利用して、浮体構造物１に働く波漂流力を低減することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮かぶ浮体構造物であって、
水面に浮かぶ浮体本体と、
前記浮体本体に接続される推力発生機構と、
を備え、
前記浮体本体が、
入射する波により内部の振動水柱の水面が昇降する振動水柱部と、
前記振動水柱の前記水面に浮かぶ振動浮体と、
を備え、
前記推力発生機構が、前記振動浮体に機械的に接続され、前記振動浮体の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動されることにより、波上側に向かう推力を発生することを特徴とする浮体構造物。
【請求項２】
請求項１に記載の浮体構造物であって、
前記振動水柱部が、
前記浮体本体の波上側において水上から水中まで上下方向に延びる前部隔壁と、
前記前部隔壁の波上側において前記前部隔壁に対向して配置され、水上から水中まで上下方向に延びる仕切壁と、
前記前部隔壁の下端よりも上側に位置する前記仕切壁の下端から、前記波上側に延びる仕切突出部と、
を備え、
前記前部隔壁と前記仕切壁との間の空間に前記振動水柱が位置することを特徴とする浮体構造物。
【請求項３】
請求項２に記載の浮体構造物であって、
前記振動水柱部が、前記仕切壁よりも波上側において水上から水中まで広がる透過壁をさらに備えることを特徴とする浮体構造物。
【請求項４】
水面に浮かぶ浮体構造物であって、
水面に浮かぶ浮体本体と、
前記浮体本体に接続される推力発生機構と、
を備え、
前記推力発生機構が、入射する波により前記浮体本体が昇降する際に生じる機械的エネルギーによって駆動され、波上側に向かう推力を発生することを特徴とする浮体構造物。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、
前記推力発生機構が、
波上側に前縁を向けて配置される水中翼と、
前記機械的エネルギーによって駆動され、前記水中翼の翼角を変更する翼角変更機構と、
を備え、
前記水中翼の揚力の水平成分が前記推力であることを特徴とする浮体構造物。
【請求項６】
請求項５に記載の浮体構造物であって、
前記水中翼の前記前縁に流入する水の流れが水平面に対して上向きに傾斜している場合、前記水中翼が上向きの揚力を発生し、
前記水中翼の前記前縁に流入する水の流れが水平面に対して下向きに傾斜している場合、前記水中翼が下向きの揚力を発生することを特徴とする浮体構造物。
【請求項７】
請求項５または６に記載の浮体構造物であって、
前記翼角変更機構が、前記水中翼の後部に接続されて前記後部を昇降することを特徴とする浮体構造物。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、
前記水中翼が、
水中翼本体と、
前記水中翼本体の後縁側に設けられ、前記翼角変更機構により前記水中翼本体に対する相対翼角が変更可能なフラップと、
を備え、
前記翼角変更機構による前記水中翼の翼角変更が、前記フラップの前記相対翼角の変更であることを特徴とする浮体構造物。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、
前記水中翼が、前記浮体本体よりも波上側に配置されることを特徴とする浮体構造物。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、
前記推力発生機構が、前記機械的エネルギーの周期を、前記振動浮体または前記浮体本体の昇降周期よりも短い周期に変更する周期変更部を備えることを特徴とする浮体構造物。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、
前記浮体本体上に配置される風力発電用の風車をさらに備えることを特徴とする浮体構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面に浮かぶ浮体構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海面に浮かぶ浮体構造物は、波浪等の影響により所定の位置から流されないように係留されているものが多い。特許文献１では、安価に定点係留を行うことを目的として、浮体構造物の周囲に環状の水中翼構造物を設けることが提案されている。当該水中翼構造物は、弾性部材にて形成されており、水中翼構造物が波の力によって上下方向に揺動することにより、水中翼から波に向かう推進力が発生する。その結果、当該推進力により波漂流力が低減される。
【０００３】
特許文献２の浮体構造物では、水中にて水平に延びる２本の円柱状の浮体により、水面よりも上側に位置するデッキが下方から支持される。２本の浮体には、互いの先端部が対向するように配置された２枚のヒレが長手方向に沿って設けられる。特許文献２では、浮体とヒレとにより水中翼が構成され、ヒレが波の力によって上下方向に揺動することにより、水中翼から波に向かう推進力が発生し、浮体構造物に作用する波漂流力が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４３３３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１および特許文献２の浮体構造物では、水中翼の上側および下側を水が流れることにより水中翼が揚力を発生し、当該揚力の水平成分が、浮体構造物に働く前後方向の力となる。したがって、水中翼に対する水の流れが、上流から下流に向かうに従って上方に向かう上昇流である場合、水中翼が波に向かう推進力を発生するためには、水中翼の水流に対する迎角は、上向きの揚力を発生する角度である必要がある。一方、水中翼に対する水の流れが、上流から下流に向かうに従って下方に向かう下降流である場合、水中翼が波に向かう推進力を発生するためには、水中翼の水流に対する迎角は、下向きの揚力を発生する角度である必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２では、水中翼が発生する揚力の向きは、水中翼に流入する水の力によって水中翼が変形することにより決定される。換言すれば、水中翼が発生する揚力の向きは、水中翼に流入する波の位相等により直接的に決定される。このため、水中翼からの揚力の向きは、水中翼に対する水の流入角度に対して、必ずしも適切な向きになるとは限らない。例えば、上昇流によって水中翼が変形し、下向きの揚力を発生する形状となった場合、当該揚力の水平成分は波下側を向くため、波漂流力は増大する。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、波の力を利用して、浮体構造物に働く波漂流力を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、水面に浮かぶ浮体構造物であって、水面に浮かぶ浮体本体と、前記浮体本体に接続される推力発生機構とを備え、前記浮体本体が、入射する波により内部の振動水柱の水面が昇降する振動水柱部と、前記振動水柱の前記水面に浮かぶ振動浮体とを備え、前記推力発生機構が、前記振動浮体に機械的に接続され、前記振動浮体の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動されることにより、波上側に向かう推力を発生する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮体構造物であって、前記振動水柱部が、前記浮体本体の波上側において水上から水中まで上下方向に延びる前部隔壁と、前記前部隔壁の波上側において前記前部隔壁に対向して配置され、水上から水中まで上下方向に延びる仕切壁と、前記前部隔壁の下端よりも上側に位置する前記仕切壁の下端から、前記波上側に延びる仕切突出部とを備え、前記前部隔壁と前記仕切壁との間の空間に前記振動水柱が位置する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の浮体構造物であって、前記振動水柱部が、前記仕切壁よりも波上側において水上から水中まで広がる透過壁をさらに備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、水面に浮かぶ浮体構造物であって、水面に浮かぶ浮体本体と、前記浮体本体に接続される推力発生機構とを備え、前記推力発生機構が、入射する波により前記浮体本体が昇降する際に生じる機械的エネルギーによって駆動され、波上側に向かう推力を発生する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、前記推力発生機構が、波上側に前縁を向けて配置される水中翼と、前記機械的エネルギーによって駆動され、前記水中翼の翼角を変更する翼角変更機構とを備え、前記水中翼の揚力の水平成分が前記推力である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の浮体構造物であって、前記水中翼の前記前縁に流入する水の流れが水平面に対して上向きに傾斜している場合、前記水中翼が上向きの揚力を発生し、前記水中翼の前記前縁に流入する水の流れが水平面に対して下向きに傾斜している場合、前記水中翼が下向きの揚力を発生する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の浮体構造物であって、前記翼角変更機構が、前記水中翼の後部に接続されて前記後部を昇降する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項５ないし７のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、前記水中翼が、水中翼本体と、前記水中翼本体の後縁側に設けられ、前記翼角変更機構により前記水中翼本体に対する相対翼角が変更可能なフラップとを備え、前記翼角変更機構による前記水中翼の翼角変更が、前記フラップの前記相対翼角の変更である。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項５ないし８のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、前記水中翼が、前記浮体本体よりも波上側に配置される。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、前記推力発生機構が、前記機械的エネルギーの周期を、前記振動浮体または前記浮体本体の昇降周期よりも短い周期に変更する周期変更部を備える。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の浮体構造物であって、前記浮体本体上に配置される風力発電用の風車をさらに備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、波の力を利用して、浮体構造物に働く波漂流力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る浮体構造物の側面図である。
【図２】浮体構造物の平面図である。
【図３】浮体構造物の正面図である。
【図４】浮体構造物の一部を示す断面図である。
【図５】水の流れと水中翼の揚力との関係を示す図である。
【図６】水の流れと水中翼の揚力との関係を示す図である。
【図７】他の好ましい推力発生機構の一部を示す側面図である。
【図８】他の好ましい推力発生機構の一部を示す側面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る浮体構造物の一部を示す断面図である。
【図１０】浮体構造物の一部を示す断面図である。
【図１１】浮体構造物の一部を示す断面図である。
【図１２】他の浮体構造物の一部を示す断面図である。
【図１３】他の浮体構造物の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る浮体構造物１を示す側面図である。図２は、浮体構造物１を示す平面図である。図３は、浮体構造物１を示す正面図である。浮体構造物１は、水面に浮かぶ構造物である。図１ないし図３に示す例では、浮体構造物１は、海底に係留されて風力発電を行う風力発電用の浮体構造物である。浮体構造物１は、カテナリー係留により３点係留されている。浮体構造物１の係留方法および係留点の数は、様々に変更されてよい。
【００２２】
浮体構造物１は、浮体本体２と、推力発生機構３と、風車４とを備える。なお、図３では、風車４については、一部のみを示す。浮体本体２は、水面に浮かぶ構造物である。図１ないし図３に示す例では、浮体本体２は略直方体状である。浮体本体２は、平面視において略矩形であり、例えば略正方形である。浮体本体２の中央部には、上下方向に浮体本体２を貫通する貫通孔２１が設けられる。貫通孔２１は、平面視において略矩形であり、例えば略正方形である。浮体本体２は、例えば鉄筋コンクリート製である。浮体本体２の平面視における形状は、例えば、１辺が約５０ｍの略正方形である。また、浮体本体２の深さは約１０ｍであり、浮体本体２の喫水は約５ｍである。貫通孔２１の平面視における形状は、１辺が約２５ｍの略正方形である。
【００２３】
浮体本体２は、図１および図２中の左側に位置する一の側面を、波の主方向の上流側である波上側に向けて配置される。換言すれば、図１および図２中の左側が波上側であり、右側が波下側である。以下の説明では、浮体本体２の波上側の側面を「前面２２」と呼び、波下側の側面（すなわち、図中の右側の側面）を「後面２３」と呼ぶ。また、図１および図２中の左右方向を「前後方向」と呼び、図２中の上下方向および図３中の左右方向を「幅方向」と呼ぶ。図３は、浮体構造物１を浮体本体２の前面２２側から見た図である。図１ないし図３に示す例では、浮体本体２の前端部の幅方向中央部、および、浮体本体２の後端部の幅方向両端部に、係留索９１が接続される。
【００２４】
浮体本体２は、振動水柱部２４と、振動浮体２５とを備える。振動水柱部２４および振動浮体２５は、貫通孔２１よりも前側に配置される。図１ないし図３に示す例では、振動水柱部２４および振動浮体２５は、浮体本体２の波上側の端部において、幅方向の中央部に設けられる。図４は、浮体構造物１の波上側の部位を拡大して示す幅方向に垂直な断面図である。図４では、浮体構造物１の一部の構成については側面を示す。
【００２５】
図１ないし図４に示すように、振動水柱部２４は、浮体本体２の前面２２から後方に凹み、かつ、浮体本体２の底面２６から上方に凹む凹部である。換言すれば、振動水柱部２４は、浮体本体２の前端部かつ幅方向中央部において、前方および下方に開放された空間である。振動水柱部２４は、浮体本体２の外壁により上側、後側（すなわち、波下側）、および、幅方向の両側を囲まれている。振動水柱部２４は、当該外壁により浮体本体２の内部空間から隔絶された略直方体状の空間であり、水中に開放されている。したがって、振動水柱部２４内には、浮体本体２の周囲の水に連続する水が存在する。
【００２６】
振動水柱部２４は、前部隔壁２４１と、一対の側部隔壁２４２と、仕切壁２４３と、仕切突出部２４４と、透過壁２４５と、上部隔壁２４６とを備える。前部隔壁２４１は、振動水柱部２４の後端に位置する。前部隔壁２４１は、浮体本体２の外壁の一部であり、浮体本体２の前後方向の中央部よりも波上側において上下方向に延びる。前部隔壁２４１は、前後方向に略垂直である。一対の側部隔壁２４２は、前部隔壁２４１の幅方向の両端から前方に延びる。一対の側部隔壁２４２は、浮体本体２の外壁の一部であり、浮体本体２の前後方向の中央部よりも波上側において上下方向に延びる。一対の側部隔壁２４２は、幅方向に略垂直である。前部隔壁２４１および一対の側部隔壁２４２は、水上（すなわち、水面よりも上側）から水中まで上下方向に延びる。換言すれば、前部隔壁２４１および一対の側部隔壁２４２は、水面を貫通する。
【００２７】
仕切壁２４３は、前部隔壁２４１の波上側（すなわち、前側）において前部隔壁２４１に対向して配置される板状部材である。仕切壁２４３は、前後方向に略垂直な略平板状の部材である。換言すれば、仕切壁２４３は、前部隔壁２４１から前方に離間しており、仕切壁２４３と前部隔壁２４１とは略平行である。仕切壁２４３は、水上から水中まで上下方向に延びる。すなわち、仕切壁２４３は水面を貫通する。仕切壁２４３の下端は、前部隔壁２４１の下端よりも上側に位置する。仕切壁２４３の幅方向の両端は、一対の側部隔壁２４２に接続される。
【００２８】
仕切突出部２４４は、仕切壁２４３の下端から波上側に（すなわち、前方に）延びる板状部材である。仕切突出部２４４は、上下方向に略垂直な略平板状の部材である。換言すれば、仕切壁２４３および仕切突出部２４４は、幅方向に垂直な断面が略Ｌ型の板状部材である。仕切突出部２４４は、水中にて前後方向に延びる。仕切突出部２４４の幅方向の両端は、一対の側部隔壁２４２に接続される。仕切突出部２４４の前端は、一対の側部隔壁２４２の前端と、前後方向において略同じ位置に位置する。仕切壁２４３および仕切突出部２４４は、水を透過しない不透過部材である。
【００２９】
上部隔壁２４６は、仕切壁２４３の上端から前方に延びる。上部隔壁２４６の幅方向の両端は、一対の側部隔壁２４２に接続される。上部隔壁２４６は、上下方向に略垂直であり、仕切突出部２４４に略平行である。上部隔壁２４６は、仕切突出部２４４と上下方向において対向する。上部隔壁２４６は、浮体本体２の上面２７よりも下側に位置する。
【００３０】
透過壁２４５は、仕切壁２４３よりも波上側に配置され、水上から水中まで広がる。透過壁２４５は、波上側から入射する波を透過する壁状の構造である。透過壁２４５と仕切壁２４３との間の空間は、透過壁２４５を透過した波が流入する遊水室である。透過壁２４５に入射した波のエネルギーは、透過壁２４５を透過する際、および、遊水室内において消費される。このため、仕切壁２４３に作用する波の力が低減される。また、仕切壁２４３からの反射波が低減される。換言すれば、透過壁２４５および上記遊水室により、浮体本体２に入射する波の力が低減される。
【００３１】
図１ないし図４に示す例では、透過壁２４５は、複数の柱部材２４７を備える縦スリット部である。複数の柱部材２４７は、仕切壁２４３に沿って互いに離間しつつ配列される。複数の柱部材２４７はそれぞれ、水上から水中まで上下方向に略平行に延びる。換言すれば、各柱部材２４７は、水面を貫通する。各柱部材２４７は、例えば角柱状であってもよく、円柱状であってもよい。複数の柱部材２４７は、振動水柱部２４の前端部に配置される。各柱部材２４７の下端部は、仕切突出部２４４の前端部に接続される。また、各柱部材２４７の上端部は、上部隔壁２４６の前端部に接続される。換言すれば、仕切突出部２４４は、複数の柱部材２４７を介して浮体本体２に接続される。
【００３２】
振動水柱部２４では、図４に示すように、前部隔壁２４１と仕切壁２４３との間の空間に振動水柱２４０が位置する。具体的には、振動水柱部２４内の水が、前部隔壁２４１、一対の側部隔壁２４２および仕切壁２４３により周囲を囲まれることにより（すなわち、側方を全周に亘って囲まれることにより）、振動水柱２４０が形成される。振動水柱部２４では、浮体本体２に対して波上側から入射する波により、内部の振動水柱２４０の水面が昇降する。振動水柱部２４の幅（すなわち、一対の側部隔壁２４２間の幅方向の距離）は、例えば、５ｍ以上かつ５０ｍ以下である。図１ないし図４に示す例では、振動水柱部２４の幅は、約１２．５ｍである。
【００３３】
振動浮体２５は、振動水柱部２４の振動水柱２４０の水面に浮かぶ部材である。振動浮体２５は、例えば、略平板状または略直方体状である。振動浮体２５は、例えば、振動水柱２４０の水面の中央部に浮かんでおり、振動水柱２４０の周囲の壁（すなわち、前部隔壁２４１、一対の側部隔壁２４２および仕切壁２４３）に接触しないように、図示省略のガイド部材によりガイドされている。
【００３４】
推力発生機構３は、浮体本体２に接続される機構である。詳細には、推力発生機構３は、浮体本体２の振動浮体２５に機械的に接続される。推力発生機構３は、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動されることにより、波上側に向かう推力を発生する。
【００３５】
推力発生機構３は、水中翼３１と、翼角変更機構３３とを備える。水中翼３１は、平面視において略矩形の略板状部材である。図４に示すように、水中翼３１は、波上側に前縁３１１を向けて、浮体本体２の波上側に配置される。水中翼３１の後縁３１２は、波下側に配置される。図４に示す例では、水中翼３１は、浮体本体２の前面２２よりも前側、かつ、浮体本体２の底面２６よりも上側に配置される。より具体的には、水中翼３１は、振動水柱部２４の波上側において仕切突出部２４４よりも前方に配置され、透過壁２４５と前後方向に対向する。
【００３６】
水中翼３１の幅方向に垂直な断面形状（すなわち、翼型）は、例えば、前縁３１１から後方に向かうに従って厚さが漸次増大し、前後方向の中央部よりも前側にて最大厚さとなった後に、後縁３１２に向かって漸次減少する形状（いわゆる、翼形状）である。図４に示す例では、水中翼３１は対称翼（いわゆる、上下対称翼）である。換言すれば、水中翼３１の上面と下面とは、前縁３１１と後縁３１２とを結ぶ直線である翼弦線（基線ともいう。）に対して線対称である。
【００３７】
水中翼３１の翼幅（すなわち、水中翼３１の幅方向の端縁間の距離）は、例えば５ｍ以上かつ５０ｍ以下であり、本実施の形態では約１０ｍである。水中翼３１の翼弦長は、好ましくは上記翼幅以下である。水中翼３１の翼弦長は、例えば１ｍ以上かつ１０ｍ以下であり、本実施の形態では約７．５ｍである。水中翼３１の翼厚比は、例えば５％以上３０％以下であり、本実施の形態では約２０％である。水中翼３１は、入射する波の力では変形しない（すなわち、形状が維持される）剛体である。水中翼３１は、例えば、鉄等の金属製である。
【００３８】
翼角変更機構３３は、水中翼３１と振動浮体２５とを機械的に接続するリンク機構である。図１ないし図４では、翼角変更機構３３の構造を簡素化して示す。翼角変更機構３３は、図示省略の支持構造により、浮体本体２に昇降可能に接続されて支持される。翼角変更機構３３として利用されるリンク機構の構造は、例えば、公知のリンク機構の構造から適宜選択される。
【００３９】
図４に示すように、翼角変更機構３３の波上側の端部は、水中翼３１の後部（すなわち、前後方向の中央部よりも後側の部位）に接続される。翼角変更機構３３は、水中翼３１から上方へと延び、浮体本体２の前面２２に設けられた開口２２１を介して後方へと延び、さらに、振動水柱２４０の上方の位置から下方へと延びる。翼角変更機構３３の波下側の端部は、振動浮体２５に接続される。なお、振動浮体２５は、翼角変更機構３３に接続されていない状態においても、浮力により振動水柱２４０の水面に浮かんでいる。
【００４０】
浮体構造物１では、浮体本体２に入射する波により振動水柱２４０の水面が昇降すると、当該水面に浮かぶ振動浮体２５が上下方向に移動する。振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーは、電気的エネルギー等に変換されることなく、翼角変更機構３３に直接的に伝達される。そして、当該機械的エネルギーによって翼角変更機構３３が駆動され、水中翼３１の後部が昇降する。その結果、水中翼３１の前縁３１１と後縁３１２との上下方向における位置関係が変化し、水平面に対する水中翼３１の翼角が変更される。
【００４１】
水平面に対する水中翼３１の翼角（以下、単に「翼角」ともいう。）とは、幅方向に垂直な断面における水中翼３１の翼弦線と、水平方向を示す基準線との成す角度である。水中翼３１の前縁３１１を通る当該基準線よりも後縁３１２が下側に位置する場合の翼角が正であり、当該基準線よりも後縁３１２が上側に位置する場合の翼角が負である。水中翼３１の翼角は、例えば、−２０°以上かつ２０°以下の範囲で変更される。
【００４２】
なお、浮体構造物１では、水中翼３１の前縁３１１近傍の部位である前縁部に、幅方向に延びる回転軸が設けられてもよい。水中翼３１は、上述のように後部が昇降する際に、当該回転軸を中心として回動してもよい。当該回転軸の幅方向の両端部は、例えば、前後方向に延びる支持部材を介して浮体本体２により支持される。
【００４３】
浮体構造物１では、翼角変更機構３３の構造を変更することにより、振動水柱２４０の水面の位置（すなわち、振動浮体２５の上下方向の位置）と、水中翼３１の翼角との関係を様々に変更可能である。例えば、振動水柱２４０の水面が基準位置（すなわち、波浪がないと仮定した場合の静止水面の位置）に位置する場合の翼角を０°とし、振動水柱２４０の水面が基準位置よりも上側および下側に位置する場合の翼角をそれぞれ、負および正としてもよい。あるいは、振動水柱２４０の水面が基準位置よりも上側および下側に位置する場合の翼角をそれぞれ、正および負としてもよい。
【００４４】
図５および図６は、波浪中の水中翼３１に対する水の流れと、水中翼３１の揚力との関係を示す図である。図５および図６では、水中翼３１の前縁３１１に流入する波浪中の水の流れを、符号Ｗｆを付した矢印にて示す。図５中の水の流れＷｆは、上流から下流に向かうに従って上方に向かう（すなわち、水平面に対して上向きに傾斜している）上昇流である。図６中の水の流れＷｆは、上流から下流に向かうに従って下方に向かう（すなわち、水平面に対して下向きに傾斜している）下降流である。
【００４５】
さらに、図５および図６では、水中翼３１が発生する揚力を、符号Ｌを付した矢印にて示す。また、揚力Ｌの上下成分および水平成分を、符号ＬｚおよびＬｘを付した破線の矢印にて示す。図５および図６中の迎角αは、水の流れＷｆと、水中翼３１の翼弦線３１３との成す角度である。水中翼３１の前縁３１１を通る水の流れＷｆよりも後縁３１２が下側に位置する場合の迎角αが正であり、水の流れＷｆよりも後縁３１２が上側に位置する場合の迎角αが負である。
【００４６】
図５および図６に示すように、推力発生機構３では、波浪中の水の流れＷｆの向きに合わせて、水中翼３１の翼角が翼角変更機構３３により変更される。例えば、図５に示すように、水の流れＷｆが上昇流である場合、水中翼３１の迎角αが正となるように翼角が変更される。これにより、水中翼３１は上向きの揚力Ｌを発生し、揚力Ｌの水平成分Ｌｘが前方（すなわち、波上側）を向く。換言すれば、水中翼３１の揚力Ｌの水平成分Ｌｘは、波上側に向かう推力である。これにより、浮体本体２に波上側に向かう力が作用する。
【００４７】
また、図６に示すように、水の流れＷｆが下降流である場合、水中翼３１の迎角αが負となるように翼角が変更される。これにより、水中翼３１は下向きの揚力Ｌを発生し、揚力Ｌの水平成分Ｌｘが前方（すなわち、波上側）を向く。換言すれば、水中翼３１の揚力Ｌの水平成分Ｌｘは、波上側に向かう推力である。これにより、浮体本体２に波上側に向かう力が作用する。
【００４８】
浮体構造物１では、浮体構造物１の設置海域における主な波の周期および波長、並びに、水中翼３１と振動浮体２５との間の前後方向の距離に基づいて翼角変更機構３３の構造が決定される。そして、翼角変更機構３３により水中翼３１の翼角が変更されることにより、上昇流中における水中翼３１の迎角αが正とされ、下降流中における水中翼３１の迎角αが負とされる。
【００４９】
例えば、浮体構造物１の設置海域における主な波により、上昇流が水中翼３１に流入する際に振動水柱２４０の水面が基準位置よりも下側に位置し、下降流が水中翼３１に流入する際に振動水柱２４０の水面が基準位置よりも上側に位置する場合を考える。この場合、翼角変更機構３３の構造は、振動水柱２４０の水面が基準位置よりも上側のときに水中翼３１の翼角が負となり、振動水柱２４０の水面が基準位置よりも下側のときに水中翼３１の翼角が正となるように決定される。なお、翼角変更機構３３により変更される水中翼３１の翼角の最大値および最小値は、水中翼３１の迎角αが失速角よりも小さくなるように決定されることが好ましい。
【００５０】
図１ないし図３に示すように、風車４は、浮体本体２上に配置される風力発電用の構造物である。風車４は、複数のブレード４１と、ナセル４２と、支柱４３とを備える。複数（例えば、３枚）のブレード４１は、略水平な回転軸を中心としてナセル４２に回転可能に取り付けられる。複数のブレード４１およびナセル４２は、略上下方向に延びる支柱４３により、浮体本体２の上面２７よりも上側にて支持される。風車４では、複数のブレード４１が風を受けて回転することにより、複数のブレード４１の回転軸に接続された発電機（図示省略）により発電が行われる。例えば、風車４のロータ径は約１００ｍであり、支柱４３の高さは約７０ｍ〜８０ｍである。風車４の定格出力は、例えば５ＭＷ（メガワット）である。
【００５１】
浮体本体２の波下側には、振動水柱部２４による浮体本体２の浮力の減少、および、推力発生機構３の重量等と釣り合う錘２９が設けられている。換言すれば、振動水柱部２４および推力発生機構３により生じるモーメント（すなわち、浮体構造物１の幅方向を向く回転軸回りのモーメント）が、錘２９により生じるモーメントにより相殺される。錘２９は、例えば、浮体本体２の内部に配置される。あるいは、錘２９は、浮体本体２の底面２６に下側から接続される。浮体本体２が静止状態で浮かんでいる状態では、浮体本体２の上面２７および底面２６は略水平である。換言すれば、浮体本体２が静止水面に動揺することなく浮かんでいる状態では、浮体本体２の上面２７および底面２６は、上下方向（すなわち、重力方向）に対して略垂直である。なお、浮体構造物１では、錘２９が設けられる代わりに、例えば、浮体本体２の形状が波上側または波下側において変更されることにより、振動水柱部２４および推力発生機構３により生じるモーメントが相殺されてもよい。
【００５２】
以上に説明したように、浮体構造物１は、水面に浮かぶ浮体本体２と、浮体本体２に接続される推力発生機構３とを備える。浮体本体２は、振動水柱部２４と、振動浮体２５とを備える。振動水柱部２４では、入射する波により内部の振動水柱２４０の水面が昇降する。振動浮体２５は、振動水柱２４０の水面に浮かぶ。推力発生機構３は、振動浮体２５に機械的に接続される。推力発生機構３は、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動されることにより、波上側に向かう推力を発生する。これにより、波の力を利用して、浮体構造物１に働く波漂流力を低減することができる。
【００５３】
また、上述のように、推力発生機構３は、推力発生機構３に直接的に入射する波の力（すなわち、水中翼３１に流入する波の力）によっては駆動されず、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動される。このため、浮体構造物１の設置海域における主な波の周期および波長に基づいて、推力発生機構３の構造および設置位置（すなわち、振動浮体２５との前後方向の距離）を適切に設計することにより、推力発生機構３に入射する水の流れＷｆの向きに合わせて、推力発生機構３を適切に駆動することができる。その結果、波の力を利用して、浮体構造物１に働く波漂流力を効率良く低減することができる。
【００５４】
浮体構造物１は、上述のように、浮体本体２上に配置される風力発電用の風車４をさらに備える。このため、風車４に加わる風圧により、浮体構造物１の波漂流力が大きくなる可能性がある。また、浮体構造物１の重心が高くなり、ピッチング等が比較的大きくなって波漂流力が大きくなる可能性もある。したがって、浮体構造物１に働く波漂流力を低減することができる上述の浮体構造物１の構造は、風力発電用の風車を備える浮体構造物に特に適している。
【００５５】
浮体構造物１では、振動水柱部２４が、前部隔壁２４１と、仕切壁２４３と、仕切突出部２４４とを備える。前部隔壁２４１は、浮体本体２の波上側において水上から水中まで上下方向に延びる。仕切壁２４３は、前部隔壁２４１の波上側において前部隔壁２４１に対向して配置され、水上から水中まで上下方向に延びる。仕切壁２４３の下端は、前部隔壁２４１の下端よりも上側に位置する。仕切突出部２４４は、仕切壁２４３の下端から波上側に延びる。前部隔壁２４１と仕切壁２４３との間の空間には、振動水柱２４０が位置する。これにより、振動水柱部２４の構造を簡素化して、浮体構造物１に振動水柱部２４を容易に設けることができる。
【００５６】
上述の例では、仕切壁２４３は前後方向に略垂直な平板状の部材であり、仕切突出部２４４は上下方向に略垂直な平板状の部材である。換言すれば、仕切壁２４３および仕切突出部２４４は、幅方向に垂直な断面が略Ｌ型の板状部材である。これにより、振動水柱部２４の製造コストを低減することができる。
【００５７】
浮体構造物１では、仕切壁２４３および仕切突出部２４４の形状は適宜変更されてよい。例えば、上下方向に延びる仕切壁２４３の下端部が波上側に向かって湾曲し、当該湾曲した部位の先端（すなわち、仕切壁２４３の下端）から、仕切突出部２４４が波上側に延びていてもよい。このように、仕切壁２４３と仕切突出部２４４との接続部を曲面とすることにより、振動水柱部２４における振動水柱２４０の振幅を大きくすることができる。これにより、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーを増大させることができる。その結果、推力発生機構３の駆動に要する機械的エネルギーの供給を容易に実現することができる。
【００５８】
上述のように、振動水柱部２４は、仕切壁２４３よりも波上側において水上から水中まで広がる透過壁２４５をさらに備える。これにより、仕切壁２４３に入射する波の力を低減することができ、その結果、浮体構造物１に働く波漂流力をさらに低減することができる。
【００５９】
また、透過壁２４５は、水上から水中まで上下方向に延びる複数の柱部材２４７を備える縦スリット部である。複数の柱部材２４７は、仕切壁２４３に沿って互いに離間しつつ配列される。これにより、透過壁２４５の構造を簡素化して浮体構造物１の製造コストを低減することができる。
【００６０】
なお、透過壁２４５の構造は適宜変更されてよい。例えば、透過壁２４５は、略水平に延びる複数の柱部材が上下方向に配列された横スリット部であってもよい。あるいは、透過壁２４５は、平板状の壁部材に、前後方向に貫通する複数の貫通孔が略均等に設けられた構造であってもよい。いずれの場合であっても、上記と同様に、浮体構造物１に働く波漂流力をさらに低減することができる。
【００６１】
浮体構造物１では、推力発生機構３が、水中翼３１と、翼角変更機構３３とを備える。水中翼３１は、波上側に前縁３１１を向けて配置される。翼角変更機構３３は、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動され、水中翼３１の翼角を変更する。推力発生機構３が発生する波上側に向かう推力は、水中翼３１の揚力の水平成分である。このように、浮体構造物１では、水中翼３１の揚力を利用することにより、推力発生機構３における可動部の動きを比較的小さくしつつ、比較的大きい推力を得ることができる。その結果、浮体構造物１に働く波漂流力をさらに低減することができる。
【００６２】
また、浮体構造物１では、浮体本体２の外部に水中翼３１が設けられることにより、浮体構造物１の幅方向を向く回転軸回りの慣性モーメントを大きくすることができる。これにより、浮体構造物１のピッチングを抑制することができる。その結果、浮体構造物１に働く波漂流力をさらに低減することができる。
【００６３】
浮体構造物１では、水中翼３１が浮体本体２よりも波上側に設けられることにより、上記慣性モーメントをより一層大きくすることができる。その結果、浮体構造物１に働く波漂流力をより一層低減することができる。また、水中翼３１が浮体本体２の鉛直下方に配置される場合等に比べて、水中翼３１および翼角変更機構３３のメンテナンスを容易とすることができる。浮体構造物１では、水中翼３１が剛体であるため、水中の浮遊物等との衝突による水中翼３１の破損や経年劣化を抑制することができる。
【００６４】
上述のように、水中翼３１は、振動水柱部２４の波上側にて透過壁２４５と前後方向に対向する。浮体構造物１では、浮体本体２に入射した波の反射波を透過壁２４５により低減することができるため、当該反射波による水中翼３１の性能低下を抑制することができる。その結果、浮体構造物１に働く波漂流力を好適に低減することができる。
【００６５】
推力発生機構３では、水中翼３１の前縁３１１に流入する水の流れＷｆが水平面に対して上向きに傾斜している場合、水中翼３１は上向きの揚力を発生する。また、水中翼３１の前縁３１１に流入する水の流れＷｆが水平面に対して下向きに傾斜している場合、水中翼３１は下向きの揚力を発生する。これにより、水中翼３１に対する水の流れＷｆが上昇流である場合であっても、下降流である場合であっても、水中翼３１は波上側に向かう推力を発生することができる。その結果、浮体構造物１に働く波漂流力を効率良く低減することができる。
【００６６】
なお、推力発生機構３では、必ずしも、水中翼３１に対する水の流れＷｆが上昇流である場合および下降流である場合の双方で、水中翼３１が波上側に向かう推力を発生する必要はない。換言すれば、水中翼３１に対する水の流れＷｆが上昇流または下降流である場合に、水中翼３１は波上側に向かう推力を発生すればよい。例えば、水中翼３１に対する水の流れＷｆが上昇流である場合のみ、水中翼３１の揚力が上向きとなり、波上側に向かう推力を発生するように、翼角変更機構３３により水中翼３１の翼角が変更されてもよい。この場合、水中翼３１に対する水の流れＷｆが下降流である状態では、例えば、水中翼３１の揚力がほぼゼロとなるように、水中翼３１の翼角が変更される。
【００６７】
上述のように、翼角変更機構３３は、水中翼３１の後部に接続されて水中翼３１の後部を昇降する。これにより、水中翼３１の翼角を容易に変更することができる。また、翼角変更機構３３が水中翼３１の前部に接続される場合等に比べて、水中翼３１の周囲の水の流れが翼角変更機構３３の影響により乱れることを抑制することができる。このため、水中翼３１が、波上側に向かう推力を効率良く発生することができる。
【００６８】
なお、波上側に向かう所望の推力を水中翼３１から得ることができる場合、翼角変更機構３３は、例えば水中翼３１の前部に接続されてもよい。また、水中翼３１の構造は様々に変更されてよい。
【００６９】
図７は、他の好ましい推力発生機構３ａを示す側面図である。推力発生機構３ａでは、図１ないし図４に示す水中翼３１とは構造が異なる水中翼３１ａが、水中翼３１に代えて設けられる。図７では、翼角変更機構３３については、一部のみを示す。
【００７０】
図７に示すように、水中翼３１ａは、水中翼本体３１５と、フラップ３１６とを備える。フラップ３１６は、水中翼本体３１５の後縁側に設けられる。水中翼本体３１５とフラップ３１６とを合わせた形状は、図４に示す水中翼３１と略同じである。換言すれば、図４に示す水中翼３１の後縁３１２近傍の部位である後縁部がフラップ３１６に相当し、当該水中翼３１の後縁部以外の部位が水中翼本体３１５に相当する。
【００７１】
水中翼本体３１５は、例えば、幅方向の両側に接続された図示省略の支持部材により、浮体本体２に固定される。フラップ３１６は、幅方向に延びる回転軸３１７を介して水中翼本体３１５に接続される。フラップ３１６は、回転軸３１７を中心として回動可能である。回転軸３１７の幅方向の両端部には、例えば、波下側に突出する突出部３１８が設けられる。突出部３１８は、図１ないし図４と略同様の構造を有する翼角変更機構３３に機械的に接続される。
【００７２】
推力発生機構３ａでは、振動浮体２５（図４参照）の昇降により生じる機械的エネルギーが、電気的エネルギー等に変換されることなく、翼角変更機構３３に直接的に伝達される。そして、当該機械的エネルギーによって翼角変更機構３３が駆動されることにより、水中翼３１ａの突出部３１８が下方に押し下げられ、あるいは、上方に持ち上げられる。これにより、図７中において二点鎖線にて示すように、フラップ３１６の水中翼本体３１５に対する相対翼角であるフラップ角βが変更される。フラップ角βとは、水中翼３１ａの翼弦線３１３とフラップ３１６の翼弦線３１９との成す角度である。水中翼３１ａの翼弦線３１３よりもフラップ３１６の後縁３１２（すなわち、水中翼３１ａの後縁３１２）が下側に位置する場合のフラップ角βが正であり、水中翼３１ａの翼弦線３１３よりもフラップ３１６の後縁３１２が上側に位置する場合のフラップ角βが負である。
【００７３】
水中翼３１ａでは、翼角変更機構３３によりフラップ角βを正とすることにより、水中翼３１ａの翼角が実質的に正となり、フラップ角βを負とすることにより、水中翼３１ａの翼角が実質的に負となる。換言すれば、翼角変更機構３３によりフラップ３１６の水中翼本体３１５に対する相対翼角（すなわち、フラップ角β）を変更することにより、水中翼３１ａの翼角が実質的に変更される。
【００７４】
推力発生機構３ａが設けられた浮体構造物１においても、上述と同様に、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによって推力発生機構３ａが駆動されることにより、水中翼３１ａが波上側に向かう推力を発生する。これにより、波の力を利用して、浮体構造物１に働く波漂流力を低減することができる。
【００７５】
また、推力発生機構３ａでは、水中翼３１ａ全体ではなく、フラップ３１６のみが翼角変更機構３３により駆動されて角度変更される。換言すれば、翼角変更機構３３による水中翼３１ａの翼角変更が、フラップ３１６のフラップ角βの変更である。これにより、比較的小さい機械的エネルギーで水中翼３１ａの翼角を実質的に変更することができる。その結果、推力発生機構３ａの構造を小型化または簡素化することができる。なお、翼角変更機構３３によるフラップ角βの変更は、上述の例とは異なる様々な構造により行われてもよい。
【００７６】
図８は、他の好ましい推力発生機構３ｂの一部を示す側面図である。図８では、浮体構造物１の一部の構成については断面を示す。推力発生機構３ｂは、図１ないし図４と同様の水中翼３１および翼角変更機構３３に加えて、周期変更部３４をさらに備える。周期変更部３４は、例えば、台風の影響により大波高の波が浮体構造物１の振動水柱部２４に入射する際に、推力発生機構３ｂを駆動する機械的エネルギーの周期を、振動浮体２５の昇降周期よりも短い周期に変更する。
【００７７】
図８に示す例では、周期変更部３４は、翼角変更機構３３の水中翼３１（図４参照）とは反対側の端部と振動浮体２５との間に設けられる。周期変更部３４は、翼角変更機構３３と振動浮体２５とを機械的に接続する。
【００７８】
周期変更部３４は、ピニオン３４１と、ラック３４２と、ボールネジ３４３と、カム３４４とを備える。ピニオン３４１は、振動浮体２５に接続され、振動浮体２５から上方に延びる。ピニオン３４１は、振動浮体２５の昇降に伴って昇降する。ラック３４２は、ピニオン３４１と係合し、ピニオン３４１の昇降を回転運動に変換する。ラック３４２には、ボールネジ３４３の前後方向を向くネジ軸３４５が固定されており、ラック３４２の回転に伴ってネジ軸３４５が回転する。これにより、ボールネジ３４３のナット３４６（すなわち、スライダ）に接続されたカム３４４が前後方向に移動する。カム３４４の上端は、略サイン曲線状の凹凸を有する。図８に示す例では、カム３４４は、前後方向に交互に並ぶ３つの凸部および３つの凹部を備える。カム３４４の上端には、翼角変更機構３３の先端に設けられたローラ状の接触子３３１が接触する。
【００７９】
推力発生機構３ｂでは、通常の波高の波が入射している状態では、カム３４４のうち、中央の凸部の右側の斜面が、翼角変更機構３３の接触子３３１に接触する。換言すれば、翼角変更機構３３の接触子３３１は、カム３４４の中央の凸部と中央の凹部との間で往復移動する。例えば、振動浮体２５が上昇の頂点に位置するときには、接触子３３１はカム３４４の中央の凸部の頂点に位置し、振動浮体２５が下降の頂点に位置するときには、接触子３３１はカム３４４の中央の凹部の底部に位置する。
【００８０】
一方、台風等の影響により、通常よりも波高が大きい波が浮体構造物１の振動水柱部２４に入射すると、振動浮体２５の上下方向の振幅は大きくなり、カム３４４の前後方向の移動距離も大きくなる。換言すれば、翼角変更機構３３の接触子３３１のカム３４４上における移動距離が大きくなる。例えば、振動浮体２５の振幅が通常時の３倍である場合、翼角変更機構３３の接触子３３１は、カム３４４の最も波上側の凹部と最も波下側の凸部との間で往復移動する。
【００８１】
これにより、振動浮体２５の１回の上下方向の往復移動の間に、翼角変更機構３３の上下方向の往復移動は３回行われる。換言すれば、翼角変更機構３３を介して水中翼３１の翼角変更に供される機械的エネルギーの周期は、振動浮体２５の昇降周期の約１／３となる。また、翼角変更機構３３の上下方向の移動距離（すなわち、振幅）は、通常の波が入射する場合と同じであるため、水中翼３１の翼角の変動範囲も、通常の波が入射する場合と同じである。
【００８２】
このように、周期変更部３４により、推力発生機構３ｂを駆動する機械的エネルギーの周期が、振動浮体２５の昇降周期よりも短い周期に変更される。これにより、台風等の影響による大波高の波が浮体構造物１に入射する場合であっても、推力発生機構３ｂの可動部（例えば、水中翼３１）の移動範囲が過剰に大きくなることを抑制することができる。これにより、推力発生機構３ｂの損傷を防止または抑制することができる。また、台風等の影響による長波長の波が浮体構造物１に入射する場合、波の周期よりも短い周期で比較的頻繁に水中翼３１を上下に揺動させることができる。そして、当該揺動によっても波上側に向かう推力を発生させることにより、浮体構造物１に働く波漂流力をさらに低減することができる。なお、周期変更部３４の構造（例えば、カム３４４の形状）は、適宜変更されてよい。
【００８３】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る浮体構造物１ａの一部を示す断面図である。図９では、浮体構造物１ａの波上側の部位を示す。また、図９では、浮体構造物１ａの一部の構成については側面を示す。浮体構造物１ａでは、図１ないし図４に示す振動水柱部２４および振動浮体２５に代えて、移動子２５ａが浮体本体２に設けられる。また、浮体構造物１ａでは、図１ないし図４に示す推力発生機構３に代えて、翼角変更機構３３とは構造が異なる翼角変更機構３３ａを備える推力発生機構３ｃが設けられる。浮体構造物１ａの他の構造は、図１ないし図４に示す浮体構造物１とほぼ同様である。以下の説明では、浮体構造物１の各構成と対応する浮体構造物１ａの構成に同符号を付す。
【００８４】
図９に示すように、浮体本体２は、移動子２５ａおよびガイド部材２５１を備える。移動子２５ａは、浮体本体２に固定されたガイド部材２５１に沿って、上下方向に滑らかに移動可能である。移動子２５ａは、例えば、比較的質量が大きい錘である。
【００８５】
水中翼３１の前縁３１１近傍の部位である前縁部には、幅方向に延びる回転軸３１４が設けられる。水中翼３１は、回転軸３１４を中心として回動可能である。回転軸３１４の幅方向の両端部は、図示省略の支持部材を介して浮体本体２により支持される。
【００８６】
翼角変更機構３３ａは、上部接続ライン３３２と、２つの上部滑車３３３と、下部接続ライン３３４と、２つの下部滑車３３５とを備える。２つの上部滑車３３３はそれぞれ、水中翼３１の上方、および、移動子２５ａの上方に配置される。上部接続ライン３３２は、移動子２５ａと水中翼３１の後縁部とを、２つの上部滑車３３３を介して接続する。上部接続ライン３３２のうち、水中翼３１の上方の上部滑車３３３と水中翼３１との間の部位には、弾性部材３３２ａが設けられる。２つの下部滑車３３５はそれぞれ、水中翼３１の下方、および、移動子２５ａの下方に配置される。下部接続ライン３３４は、移動子２５ａと水中翼３１の後縁部とを、２つの下部滑車３３５を介して接続する。下部接続ライン３３４のうち、水中翼３１の下方の下部滑車３３５と水中翼３１との間の部位には、弾性部材３３４ａが設けられる。上部接続ライン３３２および下部接続ライン３３４は、例えば金属ワイヤである。弾性部材３３２ａおよび弾性部材３３４ａは、例えばコイルバネである。
【００８７】
図９に示すように、水中翼３１の翼角が０°の状態では、弾性部材３３２ａおよび弾性部材３３４ａは伸張状態であり、移動子２５ａは、ガイド部材２５１の上下方向の中央部に位置する。移動子２５ａは、弾性部材３３２ａ，３３４ａの復元力により支持される。浮体本体２に上向きの加速度が加わると、図１０に示すように、移動子２５ａは慣性力により下方へと移動する。これにより、水中翼３１の後縁部が上方に引っ張られ、水中翼３１の翼角が負に変更される。一方、浮体本体２に下向きの加速度が加わると、図１１に示すように、移動子２５ａは慣性力により上方へと移動する。これにより、水中翼３１の後縁部が下方に引っ張られ、水中翼３１の翼角が正に変更される。
【００８８】
換言すれば、浮体構造物１ａでは、浮体本体２に入射する波により浮体本体２が昇降すると、移動子２５ａが慣性力により上下方向に移動する。移動子２５ａの昇降により生じる機械的エネルギーは、電気的エネルギー等に変換されることなく、翼角変更機構３３ａに直接的に伝達される。そして、当該機械的エネルギーによって翼角変更機構３３ａが駆動され、水中翼３１の後縁部が昇降することにより、水中翼３１の翼角が変更される。
【００８９】
浮体構造物１ａでは、浮体構造物１ａの設置海域における主な波の周期および波長、並びに、当該主な波により生じる浮体構造物１ａの揺れ（特に、ピッチングおよびヒービング）に基づいて、水中翼３１と浮体本体２との間の前後方向の距離が決定される。そして、翼角変更機構３３ａにより水中翼３１の翼角が変更されることにより、上昇流中における水中翼３１の迎角αが正とされ、下降流中における水中翼３１の迎角αが負とされる。
【００９０】
具体的には、浮体構造物１ａの設置海域における主な波により、浮体構造物１ａに上向きの加速度が作用して水中翼３１の翼角が負になる際に、図６に示すように、水中翼３１に流入する水の流れＷｆが下降流となる前後方向の位置に水中翼３１が配置される。水中翼３１の前後方向の位置は、また、浮体構造物１ａに下向きの加速度が作用して水中翼３１の翼角が正になる際に、図５に示すように、水中翼３１に流入する水の流れＷｆが上昇流となる位置でもある。なお、翼角変更機構３３ａにより変更される水中翼３１の翼角の最大値および最小値は、水中翼３１の迎角αが失速角よりも小さくなるように決定されることが好ましい。
【００９１】
以上に説明したように、浮体構造物１ａは、水面に浮かぶ浮体本体２と、浮体本体２に接続される推力発生機構３ｃとを備える。推力発生機構３ｃは、入射する波により浮体本体２が昇降する際に生じる機械的エネルギーによって駆動され、波上側に向かう推力を発生する。これにより、波の力を利用して、浮体構造物１ａに働く波漂流力を低減することができる。
【００９２】
また、上述のように、推力発生機構３ｃは、推力発生機構３ｃに直接的に入射する波の力（すなわち、水中翼３１に流入する波の力）によっては駆動されず、浮体本体２の昇降により生じる機械的エネルギーによって駆動される。このため、浮体構造物１ａの設置海域における主な波の周期および波長に基づいて、推力発生機構３ｃの構造および設置位置（すなわち、移動子２５ａとの前後方向の距離）を適切に設計することにより、推力発生機構３ｃに入射する水の流れＷｆの向きに合わせて、推力発生機構３ｃを適切に駆動することができる。その結果、波の力を利用して、浮体構造物１ａに働く波漂流力を効率良く低減することができる。
【００９３】
浮体構造物１ａでは、浮体本体２が昇降する際に生じる機械的エネルギーにより翼角変更機構３３ａを駆動する構造は、上述の移動子２５ａには限定されず、適宜変更されてよい。水中翼３１の翼角を変更する構造も、上述の翼角変更機構３３ａには限定されず、適宜変更されてよい。また、浮体構造物１ａでは、水中翼３１に代えて、図７に示す水中翼３１ａが設けられ、フラップ角βが変更されることにより、水中翼３１ａの翼角が実質的に変更されてもよい。
【００９４】
上述の浮体構造物１，１ａでは、様々な変更が可能である。
【００９５】
例えば、図１に示す浮体構造物１では、水中翼３１は、必ずしも浮体本体２の前面２２よりも前側に配置される必要はなく、底面２６よりも上側に配置される必要もない。例えば、水中翼３１は、浮体本体２の底面２６よりも下側において、前面２２の鉛直下方に配置されてもよい。
【００９６】
図１に示す浮体構造物１では、振動水柱部２４の構造は、上述のものには限定されず、適宜変更されてよい。例えば、透過壁２４５は振動水柱部２４から省略されてもよい。また、振動水柱部２４は、例えば、浮体本体２の波下側（すなわち、後面２３近傍）に設けられてもよい。
【００９７】
図９に示す浮体構造物１ａでは、移動子２５ａは、図４に示す振動水柱部２４の水面に浮かぶ振動浮体２５にローラカム等を介して接続されてもよい。この場合、振動浮体２５の昇降により移動子２５ａが上下方向に移動される。
【００９８】
浮体構造物１，１ａでは、水中翼３１，３１ａに代えて、波上側に向かう推力を発生する様々な構成が利用されてよい。例えば、図１２に示す推力発生機構３ｄは、上述の振動水柱部２４および振動浮体２５に加えて、プロペラ３５を備える。プロペラ３５は、前後方向を向く回転軸３５１を中心として回転する。プロペラ３５は、例えば、振動浮体２５に接続されたピニオン３５２、ラック３５３、傘歯車３５４，３５５、ワンウェイクラッチ３５６等の駆動機構により駆動される。当該駆動機構は、振動浮体２５の昇降を、プロペラ３５の回転軸３５１の回転に変換する。推力発生機構３ｄでは、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによってプロペラ３５が一方向に回転されることにより、波上側に向かう推力が発生する。
【００９９】
図１３に示す推力発生機構３ｅは、上述の振動水柱部２４および振動浮体２５に加えて、フィン３６を備える。フィン３６は、幅方向に略垂直な略平板状の部材である。フィン３６は、入射する波の力では変形しない（すなわち、形状が維持される）剛体である。フィン３６の波上側の端部は、上下方向を向く回転軸３６１に固定されている。フィン３６は、回転軸３６１の回転に伴い、回転軸３６１を中心として回動（すなわち、幅方向に揺動）する。フィン３６は、例えば、振動浮体２５に接続されたピニオン３６２、ラック３６３、傘歯車３６４等の駆動機構により駆動される。当該駆動機構は、振動浮体２５の昇降を、フィン３６の回転軸３６１の回転に変換する。推力発生機構３ｅでは、振動浮体２５の昇降により生じる機械的エネルギーによってフィン３６が幅方向に揺動されることにより、波上側に向かう推力が発生する。なお、フィン３６は弾性体により形成されてもよい。
【０１００】
図１２および図１３に示す例では、プロペラ３５およびフィン３６は浮体本体２の波上側の部位の下方に配置されるが、プロペラ３５およびフィン３６の位置は様々に変更されてよい。また、プロペラ３５およびフィン３６を駆動する機械的エネルギーは、振動浮体２５の昇降により生じるものには限定されず、例えば、図９に示すように、浮体本体２の昇降により生じるものであってもよい。
【０１０１】
浮体構造物１，１ａでは、浮体本体２、推力発生機構３，３ａ〜３ｅおよび風車４の大きさおよび形状は様々に変更されてよい。例えば、浮体本体２の平面視における形状は、略六角形または略八角形であってもよい。これにより、浮体本体２の抗力係数が小さくなり、浮体本体２に生じる波漂流力が低減される。また、浮体本体２の喫水等も適宜変更されてよい。風車４では、ブレード４１の数は、１枚、２枚または４枚以上であってもよい。また、風車４は、上述のような水平軸型風車（すなわち、横軸風車）には限定されず、ダリウス型風車等の垂直軸型風車（すなわち、縦軸風車）であってもよい。
【０１０２】
浮体構造物１，１ａは、必ずしも係留される必要はなく、ＤＰＳ（Dynamic Positioning System）により浮体構造物１，１ａの位置保持が行われてもよい。
【０１０３】
浮体構造物１，１ａは、必ずしも風力発電用の風車４を備える必要はない。浮体構造物１，１ａは、風力発電以外の様々な用途に使用されてよい。
【０１０４】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１ａ    浮体構造物
２    浮体本体
３，３ａ〜３ｅ    推力発生機構
４    風車
２４    振動水柱部
２５    振動浮体
３１，３１ａ    水中翼
３３，３３ａ    翼角変更機構
３４    周期変更部
２４０    振動水柱
２４１    前部隔壁
２４３    仕切壁
２４４    仕切突出部
２４５    透過壁
３１５    水中翼本体
３１６    フラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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