(57)【要約】  浮き構造物を錨止するための設備が、揺動可能に構成された係留ブーム１２０ａ，１２０ｂ；６５０ａ，６５０ｂを両端部に含み、しかも、各係留ブームが、その自由端にブッシング１２４ａ，１２４ｂ；６５４ａ，６５４ｂを有し、該ブッシングを貫通してアンカー・チェーン又はワイヤが延びている。この、ブッシングの１つを貫通して延びるアンカー・チェーンは、浮き構造物の反対側の端部に結合されている。加えて、安定性上の理由から、係留ブームの自由端を浮き構造物に結合する引張り線が備えられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の端部を含む浮き構造物（１００；６２０）を錨止する設備において、
前記端部の各々に、前記浮き構造物が、下方に突出した少なくとも１個の剛性係留ブーム（１２０ａ，１２０ｂ；１２０´ａ，１２０´ｂ；６５０ａ，６５０ｂ）を備え、
前記浮き構造物の第１端部に結合された係留ブームが、その自由端に、細長の係留部材（１１０ａ；６１７ａ）を案内する手段（１２４ａ；６５４ａ）を含み、その係留部材の１端が前記浮き構造物の第２端部に結合でき、
前記浮き構造物の第２端部に結合された係留ブームが、その自由端に、細長の係留部材（１１０ｂ；６１７ｂ）を案内する手段（１２４ｂ；６５４ｂ）を含み、その係留部材の１端が前記浮き構造物の第１端部に結合できることを特徴とする、
第１と第２の端部を含む浮き構造物を錨止する設備。
【請求項２】
前記各係留ブーム（１２０ａ，１２０ｂ；１２０´ａ，１２０´ｂ；６５０ａ，６５０ｂ）が、前記浮き構造物に揺動可能に（１２２ａ，１２２ｂ；６５２ａ，６５２ｂ）取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項３】
前記各係留ブーム（１２０ａ，１２０ｂ；１２０´ａ，１２０´ｂ；６５０ａ，６５０ｂ）が、該係留ブームの伸縮を可能にする伸縮式部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項４】
第１と第２の細長の前記各係留部材（１１０ａ，１１０ｂ；６１７ａ，６１７ｂ）が、前記浮き構造物の第１と第２の端部の各取り付け箇所（１３０ｂ，１３０ａ；６３０ｂ，６３０ａ）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項５】
細長の前記係留部材（６１７ａ，６１７ｂ）を案内する前記部材（６５４ａ，ｂ）の各々が前記それぞれの係留ブームに揺動可能に取り付けられたスリーブであることを特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項６】
前記細長の係留部材（１１０ａ，１１０ｂ；６１７ａ，６１７ｂ）が、前記案内部材（１２４ａ，１２４ｂ；６５４ａ，６５４ｂ）と組み合わされてスライド可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項７】
前記浮き構造物（６２０）が複数の浮き部材（６１０）によって支持され、該浮き部材は複数対で配置され、かつ前記浮き構造物から、好ましくは該浮き構造物の第１と第２の端部から突出していることを特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項８】
前記係留ブームの自由端を前記各浮き構造物の第１と第２の端部に結合する複数対の引張り線（１２６；６６０）を特徴とする、請求項１に記載された設備。
【請求項９】
前記複数対の引張り線が、前記係留ブームの自由端を前記各浮き部材（６１０）に結合していることを特徴とする、請求項１、請求項７、請求項８のいずれか１項に記載された設備。
【請求項１０】
前記設備が複数の支持アーム（６１５）を有し、該支持アームが、それらの端部の一方を前記浮き構造物に揺動可能に結合され、他方の端部を、水流からエネルギーを発生させる各発電機（７５０，７５２）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された設備。
【請求項１１】
前記各係留部材が、前記の各案内手段（１２４ａ，１２４ｂ；６５４ａ，６５４ｂ）と、プラント下方の水底の各錨止箇所との間にストッパ手段（１１２ａ，１１２ｂ）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浮き構造物（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）用の係留システムに関するものである。より詳しく言えば、本発明は、予測可能な流れ方向を有する水流、例えば潮の流れや川の流れの中に錨止される浮き構造物の平衡の取れた係留用の自己調節式設備に関するものである。本発明は、したがって例えば潮力発電ステーションの錨止に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
（低速）の水流から電力を発生させる浮きプラント（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｐｌａｎｔ）の１例が、米国特許第４８６４１５２号（ＵＳ  ４８６４１５２）に記載されている。このプラントは、海底に固定された係留ビット（ｍｏｏｒｉｎｇ  ｂｉｔｔ）の周囲に自由浮動可能に設計されている。
発電用浮きプラントの別の例は、出願人自身の国際特許出願ＰＣＴ／ＮＯ／０２／００２４９（２００２年７月８日提出、２００３年１月２３日付けでＷＯ  ０３／００６８２５  Ａ１として公開）に説明されている。このプラントは、複数の浮き部材を、好ましくはその各コーナーに１個ずつ備えたプラットフォームを含んでいる。これによって、縦横両方向での安定性面の要求が、最小の変位で確実に満たされる。複数の支持アームがプラットフォームから各側へ延び、各１つのアームが発電機ハウジングを支持している。これらの支持アームは、プラットフォームへの取り付け箇所でヒンジ結合されている。
【０００３】
この設備は、両方向にアンカー（図示せず）とチェーンとを使用する標準的な公知の錨止が可能である。各方向に１個又は２個のアンカー、又は各方向に１個のアンカーが２つのプラットフォームを抑留する。このことは、プラットフォームが、長手方向に所望の間隔をおいて、かつまたタービンが互に邪魔されずに回転できるだけ相互に近接して錨止できることを意味する。数ユニットを並置して錨止する場合、横の間隔は、チェーンによって調節／保証できよう。
タービンからの産生荷重（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｌｏａｄ）は、各方向でのアンカーの引張りに使用される。アンカー荷重が負荷される側と反対側のチェーンのたるみは巻き上げられ、水流が変われば、同じことが反対側で再び起こる。このようにして、流れが２方向で移動するときに、確実で安定した位置が得られる。
【０００４】
潮力発電用の浮きステーションの稼働中、浮き構造物は、タービンからの産生荷重によりかなりの力やモーメントにさらされる。特に、浮き構造物のトリミング・モーメントは、かなりの大きさとなりうる。
船級協会（ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｃｏｍｐａｎｉｅｓ）が定めた規則では、（アンカーと浮き構造物との間の）アンカー・チェーンの長さは、チェーンがアンカーによって海底から持ち上げられない程度の長さが要求される。典型的な発電用浮きステーションでは、発生する力（産生荷重、等方向での初期張力および牽引力）の合計により２００トン程度の張力が生じ、この張力は、６ノットの水流で約１．５ＭＷを抽出する際に生じる。
【０００５】
これらのモーメントを計算し、浮き構造物が目標位置に確実に抑留されるようにするために、プラントのアンカー・ウィンチを積極的に使用することが要求される。しかし、実際には、それらのモーメントの計算は極めて難しく、その結果、運動が生じる。これが、公知プラントの明らかな欠点である。
米国特許第５０６１１３１号（ＵＳ  ５０６１１３１）には、浮きプラットフォーム用の「自動復元式」係留システム（“ｓｅｌｆ−ｒｉｇｈｔｉｎｇ”  ｍｏｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）が説明されている。この文書には、海底の各アンカーへ延びるアンカー・チェーンを使用して係留されるプラットフォームが教示されている。各アンカー・チェーンには錘が備えられているが、この錘は、平常状態では海底より上の離れた位置にある。力（例えば水流、風）を受けると、プラットフォームは移動する。風下のアンカー・チェーンの錘は、海底方向へ移動する。その説明によると、錘が海底に着くと、プラットフォームの大きい復元力が即時に増す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、浮きプラットフォームには、事実上トリミング（ｔｒｉｍ）（またはピッチング）を生じない係留システムが必要であり、ほとんど漂流することなく安定的な位置決めが保証され、アンカーと浮き構造物との間の距離が低減された係留システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、これらの課題は、（例えばタービンからの産生荷重により発生される）モーメントを、拘束システム、係留ブーム、およびアンカー・チェーンに対する引張り荷重によって相殺することで解決される。
そうすることにより、第１と第２の端部を有する浮き構造物を錨止する設備が得られ、この設備は、浮き構造物が、前記各端部に少なくとも１つの下方へ突出した剛性係留ブームを備え、浮き構造物の第１端部に結合された係留ブームが、その自由端に細長の係留部材を案内する部材を含み、該係留部材が、その一端を浮き構造物第２端部に結合可能であり、更に、浮き構造物の第２端部に結合された係留ブームが、その自由端に細長の係留部材を案内する手段を含み、該係留部材は、その一端を浮き構造物の第１端部に結合可能であることを特徴としている。
本発明の好適実施例は従属請求項２−１１に開示されている。
以下で本発明の一実施例を添付図面を参照して更に詳細に説明するが、図面では類似部材には類似符号が付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明による設備は、浮き構造物１００の、好ましくは図８ａに示したような、第１と第２の端部を有する細長の構造物の最も基本的な形式から成っている。係留ブーム１２０ａ，１２０ｂは、浮き構造物の各端部に取り付けられている。これらの係留ブームは、回転の各中心点１２２ａ，１２２ｂを中心として好ましくは揺動可能に浮き構造物に取り付けられている。各係留ブームは、その自由端にブッシング１２４ａ，１２４ｂを有し、このブッシングを貫通してワイヤ、チェーン、またはその他が延びている。このワイヤ、チェーン、またはその他（以下では係留部材と呼ぶ）は、例えば海底（図示せず）に錨止してもよい。ブッシング１２４ａ，１２４ｂの各々は、各係留部材を貫通案内可能に設計され、係留部材は浮き構造物の両端へ取り付けられる。図から分かるように、係留部材の一方１１０ａはスリーブ１２４ａを貫通して、係留ブーム１２０ａが取り付けられた端部と反対側の浮き構造物端部まで延びている。同じことが、係留部材１２４ｂの場合にも言える。既述のように、各係留ブームは、浮き構造物に好ましくは揺動可能に取り付けられているが、係留ブームはまた伸縮式部材（ばねやダンパを含む）を含むこともでき、これらの部材により、前記係留ブームは伸縮可能になり、浮き構造物への揺動可能な取り付けの代わりとなる。その１例が図１０ａ及び図１０ｂに示されている。
【０００９】
既述のように、このプラント又は構造物は、両端に好ましくは揺動可能な係留ブームを有しており、各係留ブームはその自由端にスリーブ又はブッシングを有し、そのスリーブ又はブッシングをチェーンが、図示のように貫通することができる。ブッシングの１つを貫通して延びるアンカー・チェーン又はワイヤは、プラントの反対側の端部に固定される。加えて、安定化のために、双方の係留ブームの自由端部をプラントに結合する引張り線（ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ  ｌｉｎｅｓ）１２６を有するのが好都合である。図８ｂ、図１０ｂ、図１１ｂは、図の左手側から流れてくると仮定した水流中に設置した本発明の異なる実施例を示したものである。構造物の両端部からは、主チェーン（細長の係留部材）が水流方向に延びている。図示のように、これらの係留部材は、構造物の「尾端」から出発して中心線に沿って構造物の下を通り、既述のように、係留ブーム自由端に取り付けられたスリーブ１２４ａ，１２４ｂを貫通して延びている。この係留ブームは、「荷重方向」において、構造物に対しほぼ４５°の角度を維持する。
【００１０】
係留ブームは、圧力負荷（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｌｏａｄｓ）を吸収でき、好ましくは構造物端部にヒンジ結合され、下端においてブッシング又はスリーブから構造物の各側部へ延びる引張り線を備えている。係留ブームの長さ及び重量は、トリムを発生させたり阻止したりするモーメントがトリムの両方向で等しい大きさになるように選択される。こうすることで、構造物に作用するすべてのモーメントの自動調節式「トリム平衡」が達せられる。
【００１１】
係留ブームは、また、その回転中心点１２２ａ，１２２ｂを中心として、好ましくは側部の緊締用控え（ｔａｕｔ  ｓｉｄｅ  ｓｔａｙｓ）１２６と共に自由揺動でき、アンカー・チェーン上で「デッドマン（ｄｅａｄｍａｎ）」（非垂直チェーンを緊締する錘）に似た機能を果たすことができる。このことは、主牽引力が働く方向とは反対の側で特に有用であり、最適な安定的位置決めが保証される。水流が変われば、係留ブームの機能は自動的に切り替えられる。また、構造物をどこに位置決めすべきか精密に決定した場合、水底の深さや地形に関連して、実際にアンカーを配置すべき場所を決定する方法も考えられる。アンカーは、アンカー処理船を使用して設置され、チェーンが構造物の配置方向に敷設される。チェーン端部がリリースされる前に、アンカーが引きよせられ、チェーン端部に（後に引き上げるための）浮き部材を有するケーブルがリリースされる。同じ手続きがアンカー数２（ａｎｃｈｏｒ  ｎｕｍｂｅｒ  ２）に対して繰り返される。実際にプラントを配備せねばならない場合、浮き部材は、引き上げられ、係留ブーム１２０ａ，１２０ｂのスリーブを通過させられ、構造物のほうへ案内される。チェーンは、まず、液圧式チェーン・ストッパ１３０ａ，１３０ｂ上に引きつけられた後、液圧巻上げ装置を使ってチェーンが引き込まれる。アンカーの最終的な巻上げと固定は、水流が十分に大きい場合は、プラントのタービンを使用して行われる。
【００１２】
図１は、本発明の実施例を示し、この場合、支持構造物６２０が、制御室６００と、低速の水流から電力を発生させる発電機７５２に結合された支持アーム６１５とを備えている。支持アーム６１５は、出願人の特許出願ＰＣＴ／ＮＯ／０２／００２３９に述べたように（前述参照）、構造物６２０に揺動可能に結合されている。図１に示すように、構造物６２０は、好ましくは構造物の第１と第２の端部に複数対の浮き部材６１０を備えている。図１には、また取り付け箇所６３０ａ，６３０ｂと、係留部材を引き込みかつ調節するために必要な液圧式調節装置とが示されている。既述のように、係留ブーム６５０ａ，６５０ｂは構造物から斜め下方へ延び、図１に示した実施例では、これらは各回転箇所６５２ａ，６５２ｂで構造物に揺動可能に取り付けられている。係留ブームの自由端の各々は、好ましくは係留ブームに揺動可能に取り付けられたブッシング又はスリーブ６５４ａ，ｂを備えている。安定化効果は、図１に示すように、係留ブームの自由端から浮き部材６１０の各々まで延びている引張り線６６０によって達せられる。
【００１３】
図２には、図１と同じ設備が示されているが、図２の場合、一方の端部から見た図で、引張り線６６０が実際にはチェーンであることが示されている。
図３には、また取り付け箇所（ｐｏｉｎｔｓ  ｏｆ  ａｔｔａｔｃｈｍｅｎｔ）６３０ａ，６３０ｂと、構造物の上側に延びる係留部材６１７ａ，６１７ｂとを示し、この図では、係留部材が構造物の双方の端部を囲んで延びていることが示される。この図は、また浮き部材６１０の配置によって、支持構造物６２０が平常は水と接触しないようになっていることを示しているが、本発明はこの種の構造に限定されるものではない。図１−図４には、水中に、ただし静止した水の中に設置された本発明の実施例が示されている。つまり、構造物はいずれの方向の流れにもさらされていない。
図５は、係留ブーム６５０ａ，６５０ｂの一実施例を示し、係留ブームの端部の詳細を開示している。
図６は、ブッシング６５４の一実施例を示し、該ブッシングが係留ブームに揺動可能に取り付け可能であることを示している。
【００１４】
図７は、係留ブームが構造物に設けられた回転中心点６５２ａ，６５２ｂに、どのように連結可能か、その一例を示している。
図８ａ−図１１ｂは、本発明の構成を、より基本的な形式で示したものである。既述のように、図８ａは、基本的な浮き構造物１００と、これに結合された２つの係留ブーム１２０ａ，１２０ｂとを示し、各係留ブームが係留部材（すなわちチェーン又はワイヤ）を案内している。図８ａは、静水(ａ  ｓｔｉｌｌ  ｂｏｄｙ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ)中に設置された本発明による設備を示し、この場合、係留部材１１０ａ，１１０ｂは、各側から延び、例えば海底でアンカーに錨止されたと仮定されている。図８ｂは、図８ａに示したのと同じ設備が、図の左側からの水流にさらされた場合に結果として占める位置で示されている。この場合、分かることは、係留部材１１０ｂに張力が作用する結果、係留ブーム１２０ｂがいくらか上方へ移動している一方、係留ブーム１２０ａは下方へ押しやられていることである。双方の係留ブーム１２０ａ，１２０ｂは、各々回転中心点１２２ａ，１２２ｂを中心として回転する。
【００１５】
図９ａは、係留ブーム１２０ａ，１２０ｂの一実施例を示している。原則として、係留ブームは、大きくて剛性の部材としうるが、実際には（既出の図面にも見られるが）、係留ブーム１２０ａ，１２０ｂは図９ｂに示したようなものであり、この場合には、図示のように引張り線又は引張り部材１２６を備えるのが有利である。
図１０ａ及び図１０ｂは、本発明による設備の一変化形を示し、この場合は、係留ブーム１２０´ａ，ｂが伸縮式になっている。当業者には、これらの係留ブームが構造物１００に剛性結合されるか、既述のように、揺動可能に取り付けられるかすることが理解されよう。図１０ｂは、既出の図面同様、図１０ａの設備が、図の左側からの水流の結果として占める位置を示している。
【００１６】
モーメント・アーム（ｍｏｍｅｎｔ  ａｒｍ）を制御するために、係留部材１１０ａ，１１０ｂは、各係留ブーム１２０ａ，１２０ｂの外方にそれぞれストッパ１１２ａ，１１２ｂを備えることができる。これらのストッパは、構造物１００が図の左側からの水流による結果として、右方へ押される図１１ｂに示すように、各係留ブームの自由端と係合（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）するようになるもので、ストッパ１１２ａは、ブッシング１２４ａと係合し、そのためプラント全体の動きを制限する。係留部材上の所定箇所に（すなわち構造物に対する係留ブームのある角度で）設けられたこの種のストッパは好都合である。それによって、トリムを防止するモーメントが増大するだろうからである。実際には、チェーンをプラットフォームに（前記箇所と反対側の端部で）固定し、かつ実際のプラットフォームの前方へ長く突出している係留ブームの端部でスリーブを貫通させる方法は、構造物（プラント）全体が、荷重方向でこの箇所の後方に位置することを意味している。
【００１７】
その理由は、係留ブームの下方の同じ箇所（係留部材が貫通してスライドするブッシングのところ）が、ブームの上端と同じ箇所にヒンジ結合されている２本の水面に近いチェーンによって横方向の一定位置に維持されるからである。例えば、係留部材の一方が破断すれば、プラント全体が「スピン」することになろう。別の肯定的な要因は、水流が増した場合、係留ブームに対する水流の圧力も増すだろうが、その結果、係留ブームは下方へ押し下げられ、「取り付け箇所」が下方へ移動することでトリムに抗することができる点である。係留ブームの長さと、重量を増すために砂が充填されていることとの関係は、実際の試験によって十二分に調節できる関係である。理想的な長さ、重量、傾斜角度等々は、各タービンの産生荷重がどの程度の大きさかが不明確なので、前もって精確に計算するのは難しい。
【００１８】
本発明を、主として、低速の水流からエネルギーを発生させるためのプラントについて説明したが、その設計のために、この係留設備は、かなりのトリミング・モーメントを受けるどのような浮き構造物にも好適であることを指摘しておく。この係留設備は、したがって、ポンツーン（ｐｏｎｔｏｏｎ）６１０を有する構造物ならびに長方形又は主として細長の構造物に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】水流から電力を発生させるためのプラントに使用される、本発明による設備の一実施例を示す斜視図。
【図２】一端から見た、図１の設備を示す。
【図３】側面から見た、図１の設備を示す。
【図４】上から見た、図１の設備を示す。
【図５】係留ブームの一実施例の斜視図。
【図６】図５の符号Ｂの部分の拡大図で、係留ブームの自由端に配置されたブッシングを示す。
【図７】図５の符号Ａの部分の拡大図で、構造物の揺動取り付け部を示す。
【図８ａ】本発明による設備の略示側面図で、該設備が静水（ｓｔｉｌｌ  ｂｏｄｙ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ）中に浮かぶ状態を示した図。
【図８ｂ】図８ａの設備を、図の左側からの流水の結果として位置が変化した状態で示す。
【図９ａ】上から見た、本発明の設備の略示図で、安定化用の控えケーブル（ｓｔａｙ  ｃａｂｌｅｓ）なしの場合を示す図。
【図９ｂ】図９ａの設備を、安定化用控えケーブルを備えた状態で示す。
【図１０ａ】側面から見た、伸縮式の係留ブームを装備した本発明の設備の、静水中に浮いた場合の略示図。
【図１０ｂ】図１０ａの設備を、図の左側からの流水の結果として位置の変化した状態で示す。
【図１１ａ】側面から見た、ストッパ手段を備えた本発明の設備の、静水中に浮いた場合の略示図。
【図１１ｂ】図１１ａの設備を、図の左側からの水流の結果として位置の変化した状態で示した図。
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【国際調査報告】
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2007505007.tif 000019