(57)【要約】浮遊発電アセンブリは、発電手段を備え、水域内で浮遊する少なくとも３つの浮遊ユニットを有する。３つの浮遊ユニットのうちの少なくとも１つは、テンションレグプラットフォームである。アセンブリはまた、水の下の表面に固定される第１のアンカーと、浮揚性の本体を第１のアンカーに接続する第１のケーブルとを備えている。第２のアンカーが水中の表面に固定され、第２のケーブルにより浮遊ユニットに接続される。浮遊ユニットは、実質的に少なくとも１つの三角形または四角形の頂点に配列される。
2011503422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電手段を備え、水域内で浮遊する少なくとも３つの浮遊ユニットを構成要素として有する浮遊発電アセンブリであって、該アセンブリは、該３つの浮遊ユニットのうちの少なくとも１つが、浮揚性の本体を備えているテンションレグプラットフォームであり、該アセンブリはまた、該水域の下の固体表面に固定される少なくとも１つの第１のアンカーと、張力下に維持され、該浮揚性の本体を該第１のアンカーに接続する少なくとも１つの第１のケーブルとを備え、該浮遊発電アセンブリは、該水域の下の該固体表面に固定される少なくとも３つの第２のアンカーをさらに備え、該複数の第２のアンカーのそれぞれは、該複数の浮遊ユニットのうちの少なくとも１つに第２のケーブルによって接続され、該浮遊ユニットのそれぞれは、少なくとも２つの他の構成要素にケーブルによって接続され、該浮遊ユニットは、実質的に少なくとも１つの三角形または四角形の頂点に配列されることを特徴とする、浮遊発電アセンブリ。
【請求項２】
複数の発電手段のそれぞれは、風力タービンと、波または海流から電力を抽出するための手段とのうちの少なくとも１つを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記複数の浮遊ユニットのそれぞれは、前記アセンブリの少なくとも３つの他の構成要素にアセンブリケーブルによって接続されることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記複数の浮遊ユニットのうちの少なくとも１つは、
水面の上から下に延在するマストと、
複数の羽根を備え、該複数の羽根が回転しているときに、該羽根が水に接触しないように、該マストの上端部に、または該マストの上端部に隣接して、回転可能に載置される風力タービンと、
水面に隣接して該マスト上に提供され、前記アセンブリに浮力を提供するように配列される浮力部と、
水面の下で該マスト上に提供されたベース部であって、該ベース部に取り付けられた前記ケーブルを有し、該ベース部は、該浮遊ユニットの重心が実質的に水面の下にあるように加重される、ベース部と
を備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記複数の浮遊ユニットのうちの少なくとも１つは、
複数の羽根を備え、該複数の羽根が回転しているときに、該羽根が水に接触しないように水面の上に回転可能に載置される風力タービンと、
該風力タービンを支持し、該風力タービンから下方に延在する、マストと、
該マストの下端部に配置される、プラットフォームと、
該プラットフォームから下方に延在する複数の支持部材と、
該複数の支持部材の下端部に取り付けられる少なくとも１つの浮遊チャンバと
を備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記複数の支持部材のうちの１つに固定され、それにケーブルを取り付けるための手段を有する、ケーブル取付支柱をさらに備えている、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記支持部材に取り付けられ、それにケーブルを取り付けるための手段を備えている、複数の浮遊チャンバを有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項８】
少なくとも１つの浮遊チャンバは、少なくとも１つの支持部材に固定される骨組みを備え、前記浮遊部材は、浮遊部材に対する波浪荷重によって引き起こされる、前記アセンブリの水平加速度を低減するように、該骨組みに移動可能に固定される、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項９】
ケーブルに取り付けられる少なくとも１つのケーブル安定化ユニットをさらに備え、該ケーブル安定化ユニットは、浮きと、接続部材を介して該浮きに接続されるディスクとを備え、該ディスクは、該ケーブルに取り付けられ、該ケーブルの水を通る移動に対する抵抗を増加させるように機能する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
水域上に浮遊する少なくとも３つの浮遊ユニットと、該水域の下の固体表面に固定される少なくとも３つのアンカーとを構成要素として有する、浮遊発電アセンブリであって、該複数の浮遊ユニットのそれぞれは、複数の発電手段を備え、該複数のアンカーのそれぞれは、ケーブルによって該浮遊ユニットのうちの少なくとも１つに接続され、該浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルによって少なくとも２つの他の構成要素に接続され、該浮遊ユニットは、少なくとも１つの四角形の頂点に実質的に配列される、浮遊発電アセンブリ。
【請求項１１】
複数の発電手段のそれぞれは、風力タービンと、波および／または海流から電力を抽出するための手段とのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１０に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルにより前記アセンブリの少なくとも３つの他の構成要素に接続される、請求項１０に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１３】
前記複数の浮遊ユニットのうちの少なくとも１つは、
水面の上から下に延在するマストと、
複数の羽根を備え、該複数の羽根が回転しているときに、該羽根が水に接触しないように、該マストの上端部に、または該マストの上端部に近接して、回転可能に載置される風力タービンと、
水面に隣接して該マスト上に提供され、前記アセンブリに浮力を提供するように配列される浮力部と、
水面の下で該マスト上に提供されたベース部であって、該ベース部に取り付けられた前記ケーブルを有し、該ベース部は、前記浮遊ユニットの重心が実質的に水面の下にあるように加重される、ベース部と
を備えている、請求項１０に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１４】
前記浮遊ユニットの重心は、水面から少なくとも約３０メートル下にある、請求項１３に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１５】
前記浮力部から、前記ベース部を前記アセンブリの他の構成要素に接続する前記ケーブルまで、または該アセンブリの他の構成要素まで延在する、少なくとも２つの補助ケーブルをさらに備えている、請求項１３に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１６】
正三角形、または、一方の軸に沿って正三角形を伸長する一方で他方の軸に沿って不変のままにすることによって形成された三角形の頂点に配置される、少なくとも３つの浮遊ユニットを有する、請求項１３に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１７】
長方形または正方形の頂点に配置される、少なくとも４つの浮遊ユニットを有する、請求項１０に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１８】
前記ベース部は、前記浮遊ユニットの流体力学的質量を増加させるように、そして、その自然上下浮動周期を延長するように配列される、周辺フープを備えている、請求項１３に記載の浮遊発電アセンブリ。
【請求項１９】
水域上に浮遊する少なくとも３つの浮遊ユニットと、該水域の下の固体表面に固定される少なくとも３つのアンカーとを構成要素として有する、浮遊発電アセンブリを組み立てるためのプロセスであって、該複数の浮遊ユニットのそれぞれは、複数の発電手段を備え、該複数のアンカーのそれぞれは、ケーブルにより該複数の浮遊ユニットのうちの少なくとも１つに接続され、該浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルにより少なくとも２つの他の構成要素に接続される、プロセスであって、該プロセスは、
所望の位置に該複数のアンカーを設置することであって、各アンカーは、それに取り付けられたケーブルと、該ケーブルの長さを変動させるための手段と、少なくとも２つのケーブルを相互接続することができる、少なくとも１つの一時的コネクタと、該ケーブルの端部を該アンカーから離して水面で維持することができる、浮遊手段とを有する、ことと、
最終アセンブリにおいて必要とされる複数のケーブル間の接続を提供するように、該一時的コネクタを用いて該ケーブルを相互接続することと、
該一時的コネクタを該浮遊ユニットと置換することと、
該最終アセンブリを生産するように、少なくとも１つのケーブルの長さを短縮することと
を含む、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、国際出願公開ＷＯ２００５／０４０６０４号に関連する。
【０００２】
本発明は、発電アセンブリおよびそれを用いた用途のための装置に関する。より具体的には、本発明は、（ａ）水上発電アセンブリ、および（ｂ）浮遊ユニットを水上に設置するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
上記のＷＯ２００５／０４０６０４号（特許文献１）は、風力発電アセンブリの利点、特に、海底またはその他の水中固体表面上に剛構造を載置することなく深海に風力発電地帯（すなわち、風力発電アセンブリの集合）を設置する利点を述べている。本願は、水域上に浮遊する少なくとも３つの浮遊ユニットと、水域の下の固体表面に固定される少なくとも３つのアンカーとを構成要素として有する浮遊発電アセンブリであって、浮遊ユニットのそれぞれは発電手段を備え、アンカーのそれぞれは、ケーブルにより浮遊ユニットのうちの少なくとも１つに接続され、浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルにより少なくとも２つのその他の構成要素に接続され、浮遊ユニットは、実質的に少なくとも１つの正三角形の頂点に配列される、浮遊発電アセンブリを記載している。
【０００４】
上記出願に記載される発電アセンブリまたは風力発電地帯は、垂直浮遊（「ＶＦＦ」）ユニット、すなわち、海底にそれらを接続する任意のテンションレグなしに自由に浮遊する浮揚ユニットを使用し、風力発電地帯において使用されるケーブルは、複数の方向からの水平張力支持を提供するために使用され、これによりＶＦＦユニットを水平方向の力に対しより安定としている。ケーブルはまた、ＶＦＦユニットが所定の場所から漂流しないようにし、互いに対し正しい位置を維持する。そのようなＶＦＦユニットは良好な結果をもたらし得るが、各浮遊ユニットの重心が水面から下の十分な距離にあること、および各ユニットが数メートルの十分なメタセンター高（その重心とメタセンターとの間の距離）を有することを確実にする必要性、ならびに比較的重い風力タービンおよび発電器を水面の上に高く載置する必要性は、すなわち、実際にはＶＦＦユニットは重くなければならず、典型的には、約数百トンから数千トンの重さであることを意味する。そのような重いＶＦＦユニットは大量の建設資材を必要とし、したがって、特にエネルギーコストの増加に起因するコンクリートや鋼鉄等の建設資材の最近のコストの大きな増加を鑑みると、生産に費用を要する。
【０００５】
海での使用が求められる風力タービンおよびその他のデバイスは、テンションレグプラットフォーム（ＴＬＰ）上に載置することができることが知られている。テンションレグプラットフォームは、海底に係止される少なくとも１つの、典型的には、３つ以上のケーブルまたは類似の接続デバイスに接続される浮揚性の本体を備えている。ケーブルは大きな張力下に維持され、浮揚性の本体は効果的に海底に繋留される。
【０００６】
ＴＬＰは、同じ高さのＶＦＦユニットよりも安定に作製することができるが、以下で図１３から１５を参照しながらより詳細に説明するように、ＶＦＦユニットよりも、大きい水平力下で壊滅的に傾く可能性があり、大きな重量を水面から高く載置することはＴＬＰユニットの壊滅的な傾きを受ける傾向を増幅するため、この水平力の影響の受けやすさは、ロータおよび発電器等の大きな重量のユニットをＴＬＰ上に水面から十分な距離上方に位置付ける必要がある据付装置に問題を引き起こす。
【０００７】
現在、上記出願に記載される風力発電地帯におけるＶＦＦユニットのいくつかまたはすべてがＴＬＰにより置き換えられた場合、大きな利点がもたらされることが判明しており、ＴＬＰは類似のＶＦＦユニットよりも軽く安価となり得、一方風力発電地帯自体のアンカーおよびケーブルにより提供される浮遊ユニット間の相互接続は、（任意の個々のＴＬＰに関連したアンカーおよびケーブルとは対照的に）傾きおよび水平力に対するＴＬＰの影響の受けやすさを低減し、従ってＴＬＰに発電に使用されるロータおよび発電器のより安定な据付けをもたらす。
【０００８】
本発明はまた、上記特許文献１に記載の風力発電地帯のある特定の修正された形態にも関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００５／０４０６０４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明は、発電手段を備え、かつ水域内で浮遊する、少なくとも３つの浮遊ユニットを構成要素として有する、浮遊発電アセンブリであって、アセンブリは、３つの浮遊ユニットのうちの少なくとも１つが、浮揚性の本体を備えているテンションレグプラットフォームであることを特徴とし、アセンブリはまた、水域の下の固体表面に固定される、少なくとも１つの第１のアンカーと、張力下に維持され、かつ浮揚性の本体を第１のアンカーに接続する少なくとも１つの第１のケーブルとを備え、浮遊発電アセンブリは、水域の下の固体表面に固定される、少なくとも３つの第２のアンカーをさらに備え、第２のアンカーのそれぞれは、第２のケーブルにより浮遊ユニットのうちの少なくとも１つに接続され、浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルにより少なくとも２つの他の構成要素に接続され、浮遊ユニットは、実質的に少なくとも１つの三角形または四角形の頂点に配列される、浮遊発電アセンブリを提供する。
【００１１】
本発明の本側面は、以降本発明の「ＴＬＰアセンブリ」と呼ばれる場合がある。また、便宜上、ＴＬＰに関連した第１のアンカーおよび第１のケーブルは、「ＴＬＰアンカー」および「ＴＬＰケーブル」と呼ばれる場合があり、一方、アセンブリ全体を適所に抑制するように機能する第２のアンカーおよび第２のケーブルは、「アセンブリアンカー」および「アセンブリケーブル」と呼ばれる場合がある。そのようなＴＬＰアセンブリにおいて、浮遊ユニットのすべてがＴＬＰであってもよく、または浮遊ユニットのいくつかがＴＬＰで残りがＶＦＦユニットであってもよい。各発電手段は、風力タービンおよび波または海流から電力を抽出するための手段のうちの少なくとも一つを備えていることができる。３つのアセンブリアンカーは実質的に三角形の頂点に配列され、浮遊ユニットがこの正三角形の辺の中に、または辺に沿って配列され得る。荒れた気候および／または強い海流が問題を引き起こし得る用途を意図した、係止される浮遊アセンブリの一形態において、浮遊ユニットのそれぞれは、アセンブリケーブルによりアセンブリの少なくとも３つの他の構成要素に接続される。ＴＬＰアセンブリは、実質的に六角形の頂点に配列される少なくとも６つの浮遊ユニットを備え、典型的には、７つ目の浮遊ユニットが六角形の中心に配置され得る。
【００１２】
ＴＬＰアセンブリにＶＦＦユニットが存在する場合、望ましくは、ＶＦＦユニットのうちの少なくとも１つは、
水面の上から下に延在するマストと、
複数の羽根を備え、回転時に羽根が水に接触しないように、マストの上端部に、または上端部に近接して、回転可能に載置される、風力タービンと、
水面に隣接したマスト上に提供され、アセンブリに浮力を提供するように配列される、浮力部と、
水面の下のマスト上に提供され、それに取り付けられたケーブルを有する、ベース部であって、浮遊ユニットの重心が実質的に水面の下にあるように加重される、ベース部と
を備えている。
【００１３】
望ましくは、そのようなアセンブリにおいて、ＶＦＦユニットの重心は、水面から少なくとも約３０メートル下にあり、ＶＦＦユニットは、望ましくは、少なくとも約１０メートルのメタセンター高（重心とメタセンターとの間の距離）を有する。また、ＴＬＰアセンブリは、浮力部から、ベース部をアセンブリの他の構成要素に接続するケーブルまで、またはアセンブリの他の構成要素（他の浮遊ユニットを含む）まで延在する、少なくとも２つの補助アセンブリケーブルをさらに備えていることができる。マストのベース部は、浮遊ユニットの流体力学的質量を増加させるように、およびその自然上下浮動周期を延長するように配列される、周辺フープを備えていることができる。マストは、水面において断面積が低下した部分を有することができ、また、水面の下にあるマストの部分は、少なくとも１つのバラストタンクを備えていることができる。
【００１４】
本発明のＴＬＰアセンブリは、上記のＷＯ２００５／０４０６０４号、および以下の図２９Ａ〜Ｄの説明に記載のものに厳密に類似した方法により展開され得る（当然ながら、ＴＬＰアンカーおよびケーブルを展開する必要性がある場合）。
【００１５】
本発明はまた、水域上に浮遊する少なくとも３つの浮遊ユニットと、水域の下の固体表面に固定される少なくとも３つのアンカーとを構成要素として有する浮遊発電アセンブリであって、浮遊ユニットのそれぞれは発電手段を備え、アンカーのそれぞれは、ケーブルにより浮遊ユニットのうちの少なくとも１つに接続され、浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルにより少なくとも２つのその他の構成要素に接続され、浮遊ユニットが実質的に少なくとも１つの四角形の頂点に配列されることを特徴とする、浮遊発電アセンブリを提供する。
【００１６】
そのような「四角形」発電アセンブリにおいて、各発電手段は、風力タービンならびに波および／または海流から電力を抽出するための手段のうちの少なくとも１つを備えていることができる。また、浮遊ユニットのそれぞれは、ケーブルによりアセンブリの少なくとも２つの他の構成要素に接続され得る。浮遊ユニットのうちの少なくとも１つは、水面の上から下に延在するマストと、複数の羽根を備え、回転時に羽根が水に接触しないように、マストの上端部に、または上端部に隣接して、回転可能に載置される風力タービンと、水面に隣接したマスト上に提供され、アセンブリに浮力を提供するように配列される、浮力部と、水面の下のマスト上に提供され、それに取り付けられたケーブルを有する、ベース部であって、浮遊ユニットの重心が実質的に水面の下にあるように加重される、ベース部と、を備えていることができる。そのようなマストを含有する浮遊ユニットにおいて、浮遊ユニットの重心は、水面から少なくとも約３０メートル下であってもよく、アセンブリは、浮力部から、ベース部をアセンブリの別の構成要素に接続するケーブルまたはアセンブリの別の構成要素に延在する、少なくとも２つの補助ケーブルをさらに備えていることができる。アセンブリは、長方形または正方形の頂点に配置される少なくとも４つの浮遊ユニットを有することができる。少なくとも１つのベース部は、浮遊ユニットの流体力学的質量を増加させるように、およびその自然上下浮動周期を延長するように配列される、周辺フープを備えていることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】添付の図面の図１は、本発明のＴＬＰアセンブリにおいて使用され得るテンションレグプラットフォームの上方から正面および一方の側面への概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示されるＴＬＰユニットの浮遊部の上方から一方の側面への拡大された概略斜視図である。
【図３】図３は、図１および２に示される対応する部分に置換され得る変更された浮遊部の、図２のそれと類似した図である。
【図４】図４は、従来技術のＶＦＦユニットとともに図１および２に示されたＴＬＰユニットの変形例を示す図である。
【図５】図５〜図８は、本発明のアセンブリに使用される様々なＴＬＰユニットにケーブルが連結される様式の詳細を示す図である。
【図６】図５〜図８は、本発明のアセンブリに使用される様々なＴＬＰユニットにケーブルが連結される様式の詳細を示す図である。
【図７】図５〜図８は、本発明のアセンブリに使用される様々なＴＬＰユニットにケーブルが連結される様式の詳細を示す図である。
【図８】図５〜図８は、本発明のアセンブリに使用される様々なＴＬＰユニットにケーブルが連結される様式の詳細を示す図である。
【図９】図９〜図１２は、ＶＦＦおよびＴＬＰユニットが本発明のアセンブリにおいて相互接続され得る様々なケーブル配列を示した図である。
【図１０】図９〜図１２は、ＶＦＦおよびＴＬＰユニットが本発明のアセンブリにおいて相互接続され得る様々なケーブル配列を示した図である。
【図１１】図９〜図１２は、ＶＦＦおよびＴＬＰユニットが本発明のアセンブリにおいて相互接続され得る様々なケーブル配列を示した図である。
【図１２】図９〜図１２は、ＶＦＦおよびＴＬＰユニットが本発明のアセンブリにおいて相互接続され得る様々なケーブル配列を示した図である。
【図１３】図１３〜図１５は、ＴＬＰユニットに作用する力およびその倒壊形態の概略図である。
【図１４】図１３〜図１５は、ＴＬＰユニットに作用する力およびその倒壊形態の概略図である。
【図１５】図１３〜図１５は、ＴＬＰユニットに作用する力およびその倒壊形態の概略図である。
【図１６】図１６は、本発明のアセンブリにおける使用のための好ましいＴＬＰユニットの側面図であり、このユニットがユニットの倒壊をもたらす傾向を有する力を低減する様式を示す図である。
【図１７】図１７は、浮遊チャンバがユニットのその他の構成要素と相対的に移動し得る変更されたＴＬＰユニットの概略側面図である。
【図１８】図１８は、浮遊チャンバがユニットのその他の構成要素と相対的に移動し得るＶＦＦユニットの一部の概略側面図である。
【図１９】図１９は、本発明のアセンブリのアセンブリケーブルのうちの１つ以上に取り付けることができるケーブル安定化ユニットの側面図（部分的に断面図）である。
【図２０】図２０は、図１９に示されるケーブル安定化ユニットの端面図である。
【図２１】図２１および図２２は、図１１に示されるものに置換され得る代替のケーブル配列を示す図である。
【図２２】図２１および図２２は、図１１に示されるものに置換され得る代替のケーブル配列を示す図である。
【図２３】図２３は、図１９および２０に示されるケーブル安定化ユニットの修正された形態の側面図（部分的に断面図）である。
【図２４Ａ】図２４Ａおよび図２４Ｂは、風が主に一方向であることが既知である場所を利用するように変更された、上記ＷＯ２００５／０４０６０４号の浮遊発電アセンブリの形態を示す図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａおよび図２４Ｂは、風が主に一方向であることが既知である場所を利用するように変更された、上記ＷＯ２００５／０４０６０４号の浮遊発電アセンブリの形態を示す図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、浮遊ユニットが四角形に配列される本発明の浮遊発電アセンブリの形態を示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、浮遊ユニットが四角形に配列される本発明の浮遊発電アセンブリの形態を示す図である。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、浮遊ユニットが四角形に配列される本発明の浮遊発電アセンブリの形態を示す図である。
【図２６Ａ】図２６Ａおよび図２６Ｂは、非発電浮遊ユニットと関連した発電浮遊ユニットを使用する本発明の浮遊発電アセンブリを示す図である。
【図２６Ｂ】図２６Ａおよび図２６Ｂは、非発電浮遊ユニットと関連した発電浮遊ユニットを使用する本発明の浮遊発電アセンブリを示す図である。
【図２７】図２７および図２８は、図２６Ａおよび２６Ｂのアセンブリにおいて使用される２種類の非発電浮遊ユニットを示す図である。
【図２８】図２７および図２８は、図２６Ａおよび２６Ｂのアセンブリにおいて使用される２種類の非発電浮遊ユニットを示す図である。
【図２９Ａ】図２９Ａ〜図２９Ｄは、本発明の浮遊発電アセンブリを展開するための好ましい方法を示す平面図である。
【図２９Ｂ】図２９Ａ〜図２９Ｄは、本発明の浮遊発電アセンブリを展開するための好ましい方法を示す平面図である。
【図２９Ｃ】図２９Ａ〜図２９Ｄは、本発明の浮遊発電アセンブリを展開するための好ましい方法を示す平面図である。
【図２９Ｄ】図２９Ａ〜図２９Ｄは、本発明の浮遊発電アセンブリを展開するための好ましい方法を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
すでに示したように、本発明の第１の側面は、浮遊ユニットのいくつかまたはすべてがテンションレグプラットフォームの形態を有する、上記ＷＯ２００５／０４０６０４号に記載の発電アセンブリまたは風力発電地帯の変更型に関する。したがって、本発明のＴＬＰアセンブリは、ＷＯ２００５／０４０６０４号に記載の浮遊ユニットの任意選択の特徴のいずれかを含み得る。
【００１９】
添付の図面の図１は、本発明のＴＬＰアセンブリにおいて使用され得るテンションレグプラットフォーム（全体を通して１００で指定されている）の上方から正面および一方の側面への概略斜視図である。ユニット１００は、複数の羽根（３つが図示されている）を備え、水平軸周りの回転のためのハブ（またはナセル）１０４上に、回転時にロータ羽根が水に接触しないように十分高く上方に載置されるロータ１０２を備え、実際には、ロータ羽根が表面の抗力により妨げられない全風速を受けることを確実とするために、ロータ羽根が、最も低い点において、水位から上に少なくとも１５メートルのクリアランスを有するのが望ましい。ハブ１０４は、発電器（または他の形態の動力取出システム、図示せず）を収容し、塔またはマスト１０６上に支持される。ロータと発電器を備えているハブとを備えているユニットは市販されており、市販のユニットは、本発明の風力発電地帯において容易に使用することができる。市販のユニットは、ロータを風に対向させておくための手段（図示せず）、およびハブから短い距離だけ下に位置する回転結合部（これも図示せず）をすでに備え、固定されるマスト上でハブおよびロータが回転可能とし、卓越風に対向するようにロータが回る時に回転しなければならない重量を最小化する。
【００２０】
ここまでは、ユニット１００の構造は従来通りである。しかしながら、剛性支柱、陸地または海底に固定されるかわりに、ユニット１００は深海における係止のためのテンションレグプラットフォームであってもよい。図１に示すように、ユニット１００は、以下で図２を参照しながらより詳細に説明される浮遊部（全体を通して１０８で指定されている）をさらに備えている。ユニット１００はまた、そこから１２０°の間隔で３つのレグまたはスポーク１１０Ｓが延在する環状ハブ１１０Ｈを有するケーブル据付部を備えているが、スポークまたはレグの数および隣接するスポークまたはレグの間の角度は、当然ながら、ＴＬＰアセンブリの厳密な形態に依存して広く変動し得る。（このケーブル据付部１１０は、それへのＴＬＰケーブル接続の相対的位置を維持するのに好適な代替の構造設計のもの、例えば、それぞれの角にＴＬＰケーブル１１２が接続される正三角形として構成される３つの梁の一組等であってもよい。）３つの第１のまたはＴＬＰケーブル１１２は、浮遊部１０８から垂直下方に延在し、スポークＨＯＳの外側端部を通ってそれに固定され、そこからＴＬＰアンカー（図示せず）まで垂直下方に延在し、該アンカーは、従来のテンションレグプラットフォームと同様に、例えば、重力アンカーおよび／またはサクションパイル等によりケーブル１１２の下端部を海底に係止する。３つの下方のアセンブリケーブル１１４は、スポークＨＯＳの外側端部から外向きおよび若干上方に延在し、一方３つの上方のアセンブリケーブル１１６は、浮遊部１０８から外向き下方に延在する。以下でより詳細に説明されるように、下方および上方のアセンブリケーブル１１４および１１６は、ユニット１００から離れた点で互いに結合される。
【００２１】
図１に示される浮遊部１０８の上方から一方の側面への概略斜視図である図２に示すように、浮遊部１０８は、マスト１０６を支持する三角形プラットフォーム１２０を備えている。中央支持部材１２２および３つの外側支持部材１２４が、それぞれ三角形プラットフォーム１２０の中心および頂点から垂直下方に延在し、水面を通過する。垂直の支持部材１２２および１２４を提供することにより、水線における浮遊部１０８の断面積が低減され、したがってユニット１００の波の作用の受けやすさが低減される。米国特許第７，２９３，９６０号、図１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａおよび１４Ｂ、ならびに明細書の第１３欄および１４欄にまたがる段落を参照されたい。垂直な支持部材１２２および１２４の下端部は、ＴＬＰユニット１００に対する浮力を提供する中空の浮遊チャンバ１２６に固定接続される。図２に示すように、浮遊チャンバ１２６は、実質的に、その両端部に円錐台形が載置された扁平円筒の形態を有し、該円錐台形は中心の円筒部から離れる方向において内向きに先細となっている。中央支持部材１２２は、上部円錐台形部の平坦な上面に固定接続され、一方外側支持部材１２４は、中心円筒部との結合点に隣接した上部円錐台形部の外側の縁に固定接続される。
【００２２】
３つの水平ケーブル取付支柱１２８が中央支持部材１２２から１２０°の間隔で水平外向きに延在し（ここでも、これらの支柱の数およびその間の角度は、それらが使用されるＴＬＰアセンブリの厳密な構造に依存して広く変動し得る）、外側支持部材１２４に接続され、それを超えて外向きに伸びる。ケーブル取付支柱１２８の外側部分の、それに大きな荷重が付加される際の過度の屈曲を防止するため、外側支持部材１２４と浮遊チャンバ１２６との結合点から上方外向きにブレース１３０が延在し、ケーブル取付支柱１２８に、これらの支柱の外側端部に隣接して接続される。ＴＬＰケーブル１１２は、各支柱１２８の下側に、支柱の外側端部に隣接して接続され、一方上方のアセンブリケーブル１１６は、各支柱１２８の外側端部に提供された小穴に接続される。
【００２３】
図３は、図１および２に示される対応する部分１０８に置換され得る変更された浮遊部（全体を通して３０８と指定される）の、図２のそれと類似した図である。図３から、変更された浮遊部３０８において、マスト１０６はまた、その中心から垂直下方に延在する中央支持部材１２２を有する三角形プラットフォーム１２０上に載置されることが分かる。しかしながら、浮遊部３０８において、外側支持部材３２４は、三角形プラットフォーム１２０の頂点から外側下方に延在する。また、浮遊部３０８において、図２に示される浮遊部１０８の単一の浮遊チャンバ１２６が３つの別個の浮遊チャンバ３２６Ａ、３２６Ｂおよび３２６Ｃで置き換えられており、そのそれぞれが、半球部が載置された偏長円筒部を有する。チャンバ３２６Ａ、３２６Ｂおよび３２６Ｃは、保持部材３２８により、正三角形の頂点において、水面から下の同じ深度に互いに離間して保持される。各保持部材３２８の中心から、水平支持支柱３３０が内向きに延在し、中央支持部材１２２の下端部に接続される。ＴＬＰケーブル１１２は、チャンバ３２６Ａ、３２６Ｂおよび３２６Ｃの円形ベースの中心に取り付けられ、一方上方のアセンブリケーブルは、チャンバの円筒部の上端部に隣接して取り付けられる。
【００２４】
図４は、従来技術のＶＦＦユニットとともに図１および２に示されたユニットのさらなる変形例を示す。ユニットの規模を概略的に把握するために、図４の左側にメートルで垂直目盛が示されている。図４において、「Ａ」と指定されたユニットは、実質的に米国特許第７，２９３，９６０号の図１５に示されそれに説明されているような、従来技術のＶＦＦユニットであるが、ただしユニットＡにおいて、ベース部分の最も低い部分は骨組みで置き換えられている。図４のユニットＦは、図１および２に示されるようなユニットであり、浮遊チャンバの形状がわずかに変更されている。
【００２５】
図４のユニットＢはいわゆる「単一レグ高フロータ」ユニットであり、理論上は、ユニットＡのベース部分の下部を除去し、それを単一のＴＬＰケーブルおよび図１に示される変更バージョンのケーブル取付部１１０Ｈ、１１０Ｓと置換することにより得られると考えられる。図１および２に示されるユニット１００の場合のように、下方のアセンブリケーブルはケーブル取付部のスポークの外側端部に取り付けられ、一方上方のアセンブリケーブルは、ユニットＡの場合のように、浮遊チャンバの上端部に取り付けられる。
【００２６】
図４のユニットＤおよびＥは、ユニットＦの変形である。ユニットＤはいわゆる「トリプルレグ高フロータ」であり、垂直の支持部材１２２および１２４を短縮し、ブレース１３０を省略して、垂直の支持部材が浮遊チャンバに結合される点に上方のアセンブリケーブルを直接取り付けることにより、図１および２に示されるユニット１００から得られると考えることができる。ユニットＤにおいて、浮遊チャンバは水面に近いため、この設計は大きな波が予想されない遮蔽された場所での使用に最も好適である。ユニットＤにおけるケーブル取付支柱は、浮遊チャンバの下端部上に直接載置されるため、図２に示されるブレース１３０に対応するブレースの必要性はない。
【００２７】
図４のユニットＥはいわゆる「トリプルレグ低フロータ」ユニットであり、これは実質的に、浮遊チャンバを水面から下により深く保持するように設計されたユニットＦの変形であり、したがって、ユニットＥは大きな高さの波が予想される場所により良く適合され得る。ユニットＥの下部は、本質的にユニットＤの下部と同一である。しかしながら、ユニットＥの上部において、垂直の支持部材は延長され、長い外側支持部材を剛性とし、それらは、３つの外側支持部材を結合する三角形の「カラー」により、その中間点に隣接して互いに結合される。このカラーは、図２に示されるケーブル取付支柱１２８と同様の支柱、または図３における部材３２８と同様の保持部材、および図３に示される支柱３３０と同様の支柱を備えていることができる。また、外側支持部材は、その中間点と中央支持部材の下端部との間に延在する対角ブレースにより補強され得る。上方のアセンブリケーブルは、外側支持部材に、そのカラーとの結合点で取り付けられている。
【００２８】
最後に、図４のユニットＣはいわゆる「単一レグ低フロータ」ユニットであり、これはユニットＥの上部をユニットＢの下部と組合せたものと考えることができ、したがって詳細に説明する必要はない。
【００２９】
図５〜８は、ＴＬＰおよびアセンブリケーブルが、本発明のアセンブリにおいて使用される様々なユニットに結合される様式の詳細を示す。図５は、図１および２に示されるユニット１００に取り付けられたケーブルを示す。前述のように、ＴＬＰケーブル１１２は、支柱１２８から垂直下方にＴＬＰアンカー（図示せず）まで延在し、該アンカーは、従来のテンションレグプラットフォームと同様にケーブル１１２の下端部を海底に係止する。３つの下方のアセンブリケーブル１１４は、ケーブル取付部１１０の外側端部から外向きおよび若干上方に延在し、一方３つの上方のアセンブリケーブル１１６は、支柱１２８から外向き下方に延在する。ユニット１００から離れた点で、下方および上方のアセンブリケーブル１１４および１１６は、ケーブルブロック１３０内に受容され、各ケーブルブロック１３０から単一のケーブル１３２が隣接したＴＬＰまたはＶＦＦユニットまで延在する。
【００３０】
図６は、図５と同様の図であるが、ＴＬＰおよびアセンブリケーブルが図３に示されるユニットに結合される様式を示している。前述したように、ＴＬＰケーブル１１２は、チャンバ３２６Ａ、３２６Ｂおよび３２６Ｃ（３２６Ｃは図６では見えない）から垂直下方に延在し、ケーブル据付部１１０の外側端部を通ってそれに固定され、そこからＴＬＰアンカー（図示せず）まで垂直下方に延在する。このユニットにおいて使用されるケーブル据付部１１０は、図１に示されるものと同様の設計であるが、図３に示されるユニットにおけるＴＬＰケーブル１１２の据付の間のより大きな間隔に対応するために、それより大きくてもよい。図６におけるケーブルブロック１３０およびケーブル１３２の配列は、５のものと同一である。
【００３１】
図７および８は、図５および６のものと同様の図を示すが、それぞれ図４に示されるユニットＥおよびＣを使用している。図７および８における浮遊チャンバは図５および６のそれより水面から実質的により深いところにあるが、上方のアセンブリケーブルの据付点は、図５〜８のそれぞれにおいて、これらの据付点が水面から実質的に同じ距離だけ下にあるように配列されていることに留意されたい。
【００３２】
本発明のアセンブリにおけるＴＬＰおよびＶＦＦ（該当する場合）ユニットの好ましい配列は、上記ＷＯ２００５／０４０６０４号に詳細に説明されているものおよび以下に記載のものと同じである。ＷＯ２００５／０４０６０４号の図１０Ａ〜１０Ｆおよび２０Ａ〜２０Ｊならびに関連した説明、さらに以下で説明される図２４Ａ、２４Ｂ、２５Ａ〜２５Ｃ、２６Ａおよび２６Ｂを参照されたい。
【００３３】
そのようなアセンブリにおいて、隣接したユニット間にケーブルが延在する配列に注意されたい。図９〜１１は、それぞれ、図の左側に示されている図４に示されるＶＦＦユニットＡを、図の右側の図１および２に示されるユニット１００に相互接続するためのケーブル配列を示す。図９〜１１において、下方および上方のアセンブリケーブルの両方が（約何トンもの）大きな張力下にあり、図面は、ある特定のケーブルにおいてケーブル自体の重量による曲率を大きく誇張して示していることを理解されたい。図９において、下方のアセンブリケーブルは、ユニットＡのベース部とユニット１００のケーブル取付部との間を本質的に直接繋げており、一方上方のアセンブリケーブルは、ユニットの上部から延在している。
【００３４】
図１０に示される変更された配列において、下方のアセンブリケーブルおよび上方のアセンブリケーブルの配列は、図９に示されるものと同様であるが、上方のケーブルの長さは、下方および上方のケーブルの結合が図９の場合よりも浅い深さでなされるように調整されている。ケーブルの長さに依存して、上方のケーブルの下方のケーブルへの取付点は、下方および上方のケーブルが２つのユニットに取り付けられる深さの間の約中間に位置してもよい。
【００３５】
図１１は、異なる種類の上方のアセンブリケーブルを示す。この種類の上方のケーブルは、下方のケーブルに接続されず、２つの隣接した浮遊ユニットの間に直接延在し、下方のケーブルと実質的に平行であるがその上方で伸びている。この種類の相互接続は、ユニット間により高い引張強度の接続を提供し得る。これは、ユニット間のより強固な接続を提供するが、上方のケーブルがより波の動きの影響を受けやすくなるという欠点を有する。船舶がそこを通過する必要があり得る領域に浮遊アセンブリが存在する場合は、上方のケーブルはそのような船舶の限られた喫水しか許容しない。
【００３６】
最後に、図１２は、２つのＴＬＰユニットを接続するために使用され得る、またＶＦＦユニットの接続に好適となり得るケーブル接続の形態を示す。本質的に、図１２に示されるケーブル配列は、下方のアセンブリケーブルを省略し、上方のアセンブリケーブルのみで２つのＴＬＰユニットを相互接続させることにより、図１１に示されるものから得ることができる。図１２に示されるケーブル配列は、下方のアセンブリケーブルおよびその据付を省略することにより、コストを大きく削減する。図１２のケーブル配列がＴＬＰユニットの安定化に効果的な理由を、図１３から１６を参照しながら以下で説明する。
【００３７】
図９〜１２において、接続ケーブルは、それ自体の重量により下方に弛んでいるように示されている。弛みはケーブルに対する大きな張力により制限されるため、これらの図面においてそのような弛みの程度は大きく誇張されている。さらに弛みを低減するために、ケーブルは中性浮力を有するように設計することができ、「中性浮力ケーブル」は直線接続を提供し、従ってユニットのより剛性の構成を提供する。しかしながら、そのようなより剛性の構成は、いくつかの場合において大概は適当であることを見出すことができる（例えば、流体力学的シミュレーションによるさらなる調査により）が、これは１つのユニットから周囲のユニットへの側方の運動および力を拡散する傾向があるためである。したがって、本発明は、通常および中性浮力ケーブルの使用に拡張する。中性浮力ケーブルは、スチール製のコアの周りの厚い保護層で形成、典型的には、合成フォーム等の合成材料で形成することができ、したがって、浮力を有する。中性浮力ケーブルは、ＶＦＦおよびＴＬＰユニットの両方とともに、また図２１および２２を参照しながら以下で説明される交差張力ケーブルを含む、本明細書に記載のケーブル構成のすべてにおいて使用することができる。
【００３８】
本発明がＴＬＰユニットを安定化する様式をここで説明する。図１３は、いかなる類似のユニットにも接続されていない単一の従来のＴＬＰに作用する力を、非常に概略的な様式で示している。矢印Ａは、水面の上に配置されるロータ、ハブおよびユニットのその他の部分に衝突する風を表す。衝突は、羽根およびハブの設計およびサイズにより変動する。衝突ＡがＴＬＰユニットの設計限界を超える極端な場合に達すると、ＴＬＰユニット全体が、ＴＬＰケーブルがユニットに接続される「テンションレグ接続アーム」である点Ｅの周りに（図示されるように）時計方向に回転する。したがって、極端な風の衝突下でのＴＬＰ全体の回転モーメントは、点Ｅ、およびアームを接続するその他のテンションレグを、水面の下により浅く位置付けることにより低減され得る。
【００３９】
図１３の矢印Ｂは、ＴＬＰユニットに対する水平波浪荷重を表す。（構造単位に対する）この波浪荷重は、水面近くで最大となる。したがって、水面近くでのＴＬＰユニットの断面領域を最小化すれば（図２の細い垂直の支持部材１２２および１２４を提供することにより）、この荷重を低減することができる。また、テンションレグ接続アームを水面より下により浅く位置付けることにより、点Ｅの周りの荷重Ｂのモーメントを低減することができる。
【００４０】
矢印ＣはＴＬＰユニットの水面下の部分に対する水平波浪荷重を、矢印Ｄは垂直波浪加重を表す。いずれの場合においても、波浪荷重は構造の流体力学設計に依存し、ＴＬＰユニットの大きな構成要素（特に浮遊部）をより深く位置付けることにより、荷重を低減することができる。
【００４１】
ＴＬＰユニットにおいて最も回避することが望ましい状態は、図１４に示される「仰向けに倒れる」状態である。この極端な場合において、水平波力Ｂおよび垂直波力Ｄは、風の衝突Ａと組み合わさって点Ｅの周りに壊滅的なモーメントを形成し、ユニット全体が仰向けに倒れるように反対のテンションレグを緩ませ、羽根および発電器への重大な損傷、またはさらに破壊をもたらす可能性がある。また、図１５に示されるような「後方に押される」状態に対し保護する必要もある。この状態において、風の衝突Ａ、水平波力Ｂおよび水平波浪荷重Ｃがすべて同じ方向に作用して大きな水平力をもたらし、ＴＬＰユニット全体の過度の水平加速度が生じる。（小さい水平運動は常に生じており、後方に押される状態は、ＴＬＰユニットの過度の水平加速度が生じた場合にのみ問題となる。）ＴＬＰユニットの大きな構成要素（特に浮遊部）を水面より下により深く位置付けることにより、波浪荷重ＣおよびＤを大きく低減することができるが、点Ｅが浮遊部と同じ深さに位置した場合、この点の周りのモーメントが増加するため、図１４および１５に示される２つの別個の倒壊様式の存在により、従来型ＴＬＰの設計者はジレンマに陥る。
【００４２】
上記問題を解決するための従来技術の試みには、テンションレグ接続アームを延長して、倒壊の間の回転点として機能するアームの端部（例えば、上述の点Ｅ）の周りの浮力のモーメントを増加させること（ＴＬＰユニットの浮遊部により提供される）が含まれる。しかしながら、そのようなアームの延長は、ＴＬＰユニットの水面下の部分のより大きくより重い構造をもたらし、「後方に押される」問題に対しては、ユニット全体をより大きく、より重く、またより高価とする以外に効果的な解決法がほとんどない。
【００４３】
図１６に示されるように、本発明において使用される好ましいＴＬＰユニットは、（図２の細い垂直な支持部材１２２および１２４により提供されるように）水面におけるユニットの断面積を最小化して水平波浪荷重Ｂを低減することにより、また、テンションレグ接続点Ｅをより水面に近く維持しながら波浪荷重ＣおよびＤを最小化するのに十分深く浮遊部を位置付けることにより、上記問題を軽減する。実質的に水平な下方および上方のアセンブリケーブルの提供は、「後方に押される」問題を減衰するための支持を提供し、これは例示された設計の主要な利益のうちの１つである。また、図１５に示されるような風力および波力が増加すると、ＴＬＰの任意の後ろ側に押される動きが、右上方のアセンブリケーブル１１６に対する力の垂直成分を低減し、左上方のアセンブリケーブル１１６に対する力の垂直成分を増加させ、したがってＴＬＰの安定化を補助し、図１４に示される「後方に倒れる」状態の危険性を低減する。
【００４４】
図１７は、ユニットに対する波浪荷重をさらに低減することができる、上述のＴＬＰユニットの浮遊部の変更型を図示している。本質的に、図１７に示される変更型ユニットは、最大の流体力学的構成要素である浮遊チャンバの制御された揺動を可能とし、構造の残りに対する動的波力を低減する。
【００４５】
図１７に示されるように、変更型ＴＬＰユニットは、三角形プラットフォーム１２０および垂直の支持部材１２２および１２４を有し、これらはすべて、図１および２に示されるユニット１００の対応部分と概して同様である（図の簡略化のために図１７からはマスト１０６が省略されている）。しかしながら、浮遊チャンバに固定接続される代わりに、支持部材１２２および１２４の下端部は、第１の水平部７２０（図２に示される支柱１２８または図３に示される部材３２８および３３０に類似し得る）、３つの垂直部７２２（図１７ではそのうち２つのみが見えている）、および、図２に示される支柱１２８または図３に示される部材３２８および３３０に類似し得る第２の水平部７２４を備えている骨組みに固定される。ＴＬＰケーブル１１２および上方のアセンブリケーブル１１６は、第１の水平部７２０の周縁に取り付けられる。浮遊チャンバ７２６は骨格７２０、７２２、７２４内に保持され、チャンバ７２６の下端部はジンバル結合部７２８を用いて第２の水平部７２４に載置され、一方垂直部７２２のそれぞれは、動的運動制御ダンパ７３０によりチャンバ７２６の上端部に接続される。
【００４６】
ジンバル結合部７２８は骨組み内のチャンバ７２６の制限された揺動を可能とし、一方動的運動制御ダンパ７３０はこの揺動を制御し、骨組みに対するチャンバ７２６の最大の運動を制限する。ダンパ７３０は、空気圧式、流体圧式またはバネ式であってもよく、追加の電気を生成するよう配列され得る。
【００４７】
波浪荷重を低減するための可動浮遊チャンバの使用は、ＴＬＰユニットに制限されず、ＶＦＦユニットにも拡張することができる。例えば、図１８は、図４に示されるＶＦＦユニットＡの修正された形態において使用されている可動浮遊チャンバ７２６を示す。
【００４８】
図１９および２０は、それぞれ、ＶＦＦまたはＴＬＰユニットの水平運動に対するケーブルの抵抗を増加させるために上記アセンブリのアセンブリケーブルのうちの１つ以上に取り付けることができるケーブル安定化ユニット（「ＣＳＵ」−全体を通して８００で指定されている）の側面図（部分的に断面図）および端面図（図１９の左から見た図）である。図１９および２０に示されるように、ケーブル安定化ユニット８００は、水面より下にあり、ＣＳＵの残りの構成要素より短い距離だけ上にあるフロート８０２を備え、後述するように、ケーブル安定化ユニットおよびそれが取り付けられるケーブルの位置および浮力を制御する。フロート８０２は、ケーブル８０４を介して、その周縁部において中空円筒８０８に取り付けられたディスク８０６を備えているＣＳＵの主要部に接続される。アセンブリケーブル（図５〜８のいずれにおいてもケーブル１３２として示されている）がディスク８０６の中心を通過し、６つのＣＳＵケーブル８１０（ディスク８０６の各側に３つ）が円筒８０８上の離間した点から、ＣＳＵ８００から離間したケーブル１３２上の点まで延在し、このようにしてディスク８０６をケーブル１３２に垂直に保持している。
【００４９】
ＣＳＵ８００は、ケーブル１３２の水平運動に対する追加の抵抗、ひいては、ケーブル１３２に取り付けられたＶＦＦまたはＴＬＰユニットに対する水平運動に対する追加の抵抗を提供するように機能する。ＣＳＵ８００は、波の作用（ケーブル１３２の望ましくない水平運動を引き起こし得る）により影響されないようない位置にあるべきであり、したがって望ましくは、ケーブル１３２の最も深い部分、典型的には、このケーブルに取り付けられたＶＦＦまたはＴＬＰユニット間の中間点に位置する。ＣＳＵ８００は、ＶＦＦおよび／またはＴＬＰユニット間のケーブルに沿って設置されて、ＶＦＦおよび／またはＴＬＰに対する波力の位相に対するＣＳＵに対する波力の予測される位相を利用することができる。
【００５０】
例えば、ディスク８０６は、８メートルの直径を有し得、円筒８０８は４メートルの軸長を有し得る。そのようなＣＳＵの流体力学的質量（すなわち、捕捉された水の重量）は約２００トンであり、フロート８０２の排水量は約２０トンであるだろう。フロータ８０２は、繊維強化プラスチックまたは同様の材料で形成することができ、ケーブル８０４は、合成ロープ、スチールケーブルまたはスチールチェーンで形成することができる。ディスク８０６および円筒８０８は、繊維強化プラスチックもしくは同様の複合材料、スチールまたは鉄骨鉄筋コンクリートで形成することができる。
【００５１】
図２１および２２は、図１１に示されるものに置換され得る代替のケーブル配列を示す。図２１および２２において、１つのＶＦＦまたはＴＬＰユニット上の上方のケーブルの取付点と、隣接したユニット上の下方のケーブルの取付点との間に延在する交差張力ケーブル８３０が提供され、交差張力ケーブル８３０が２つのユニット間で「対角線上に」延在するようになっている。２つの交差張力ケーブル８３０は、それらが互いを通り過ぎるところで互いに取り付けられてもよく、またはこの点において互いに対し自由に動くようにされてもよい。図２１は、２つのＶＦＦユニットを接続するために使用されている交差張力ケーブルを示し、一方図２２は、１つのＶＦＦユニットと１つのＴＬＰユニットとを接続するために使用されている交差張力ケーブルを示しているが、交差張力ケーブルは、当然ながら２つのＴＬＰユニットを接続するために使用されてもよい。交差張力ケーブルの使用は、ＶＦＦまたはＴＬＰプラットフォームの波により誘引された動きを低減するために用いられてもよく、また、必要とされる全張力が２つではなく４つのケーブル間で分配され得るため、個々のケーブルをより小さく、より軽く作製することを可能とし得る。あるいは、図２１および２２に示される上方および下方のケーブルは、交差張力ケーブルのみが存在するように省略することができる。
【００５２】
図２３は、図１９および２０に示されるケーブル安定化ユニットの修正された形態（全体を通して９００で指定される）を示す。図２３に示されるＣＳＵ９００は、ディスク８０６の中央を通過する主ケーブル１３２の部分が省略されている点で、図１９および２０に示されるＣＳＵ８００とは異なる。これには、ディスク８０６の各側の３つの（またはその他の数が提供される）ＣＳＵケーブルが主ケーブル１３２における全張力を支えることができるほどＣＳＵケーブル８１０が十分強いことが必要である。図２３に示されるようにディスク８０６の中央を通過する主ケーブル１３２の部分を省略すると、主ケーブルをＣＳＵのディスクに通す必要がないため、主ケーブルへのＣＳＵの取り付けが簡略化され得る。
【００５３】
ここで、本発明の第２の主要な側面、すなわち、ユニットがＶＦＦもしくはＴＬＰ型であるか、またはその混合であるかにかかわらず使用可能な四角形の同様の発電アセンブリに注目されたい。上記ＷＯ２００５／０４０６０４号の図１０および２０に示される様々な浮遊発電アセンブリにおいて、ＶＦＦユニットは正三角形型で配列される。しかしながら、これは、発電アセンブリの不可欠な特徴ではなく、浮遊ユニットを正三角形型に配列すると、水面の面積あたりの浮遊ユニットの数が最大となるが、特定の状況においては非正三角形またはその他の多角形、特に四角形が望ましくなり得る。特に、風が主に一方向からのものである場所に浮遊発電アセンブリが存在する場合、図１０および２０に示されるもの等の正三角形ベースの配列を、卓越風の方向に沿って配列を伸張することにより変形させることが有利であることが判明している。理論的には、風が支配的な方向で吹く場合に浮遊ユニットが互いの遮蔽（「遮蔽」とは、風上の浮遊ユニットが風下の浮遊ユニットの出力を低減する傾向を指す）を最小化するように配列されるべきである。風の方向が極めて一定である領域、例えば、貿易風が一年中吹いている領域であっても、「卓越風の方向」は、実際は（大体）４５度の範囲であるため、実際にはこれを実現するのは本質的に不可能である。したがって、実際には、ユニット間の距離が卓越風の方向に近い方向に沿ってより大きくなるように浮遊ユニットを配列することが望ましい。変形型正三角形に基づくアセンブリの例を図２４Ａおよび２４Ｂに示す。
【００５４】
図２４Ａは、例示のために図面においては水平から上または下に数度の角度で吹くと仮定された卓越風を考慮するように変更された（当然ながら、示した図面の横方向に対して考慮されている）、ＷＯ２００５／０４０６０４号の図２０Ｇに示される６アンカー１９浮遊ユニットアセンブリの変形例を示す。より卓越した風を考慮するために、アセンブリは、隣接した浮遊ユニットが「引張方向」において羽根の直径の６倍だけ隔てられるが、この方向に垂直な方向には羽根の直径の４倍のみの分だけ隔てられるように、卓越風の方向から数度外れた方向に沿って約５０パーセント伸張されている。浮遊ユニット間の引張方向におけるこの増加された間隔は、ある浮遊ユニットの隣接した風下の浮遊ユニットに対する「遮蔽」効果を低減する。
【００５５】
隣接した浮遊ユニット間の間隔が一方向に増加された図２４Ａに示されるアセンブリ等のアセンブリは、１２０度より大きく開いた角度を有し得る。そのような大きく開いた角度は、アセンブリを、気候による乱れに対しより脆弱にする傾向がある。アセンブリの場所において予測される気候条件に依存して、追加のアンカーを提供してアセンブリの安定性を増加させ、また大きく開いた角度をなくすようにいくつかのケーブルを再分配することが望ましくなり得る。例えば、図２４Ｂは、４つの追加のアンカー２８０２を備え、また、大きく開いた角度を取り除くように再分配された、これらのアンカー２８０２に取り付けられたいくつかのケーブルを備えた、図２４Ａのアセンブリの修正された形態を示す。
【００５６】
すでに述べたように、本発明の浮遊発電アセンブリにおいて使用される浮遊ユニットは、三角形の頂点に配列される必要はなく、四角形、好ましくは、長方形または正方形の頂点に配列することができる。図２５Ａ〜２５Ｃは、この種類のアセンブリを示している。図２５Ａは、８つのアンカーおよび２１個の浮遊ユニットを備えているアセンブリを示し、浮遊ユニットは、浮遊ユニットが１０個の正方形および４つの直角三角形の頂点に配列されるように、本質的に角部のユニットを省略した変更型５×５配列で配列される。図２５Ｂは、図２４Ｂに示されたアセンブリと同様に変形された図２５Ａのアセンブリの変更型を示しており、すなわち、図２５Ｂのアセンブリは、図２５Ａのアセンブリを、卓越風の方向に近いと仮定される水平方向に伸ばすことにより形成される。図２５Ｃのアセンブリもまた、図２５Ａのアセンブリを伸ばすことにより形成されるが、この場合は図２５Ｃにおける浮遊ユニットが、実際には（図２５Ａの場合のように）正方形または（図２５Ｂの場合のように）長方形ではなく、平行四辺形の頂点に配列されるように、対角線の方向に伸張される。
【００５７】
図２６Ａおよび２６Ｂは、発電浮遊ユニットおよび非発電浮遊ユニットを組合せ、研究および調査を主目的として意図される浮遊アセンブリを示す。図２６Ａに示されたアセンブリは、４つのアンカー、発電浮遊ユニット９００、およびヘリコプターデッキユニット３１０２を備えている。図２６Ｂに示されるアセンブリは、６つのアンカー、発電浮遊ユニット９００、ヘリコプターデッキユニット３１０２、およびレーダーユニット３１０４を備え、３つのユニット９００、３１０２および３１０４は正三角形型に配列され、それぞれ２つのアンカーに接続されている。
【００５８】
図２７および２８は、それぞれ、図２６Ａおよび２６Ｂに示されるユニット３１０２および３１０４の拡大側面図である。ユニット３１０２および３１０４のそれぞれの水面下の部分は、ＷＯ２００５／０４０６０４号の図１１に示される浮遊ユニット１１００のそれと極めて類似しており、それに従い標示されている。ヘリコプターデッキユニット３１０２の水面下の部分は、水中ドッキングステーション３２２０を備えている。水線の上では、ユニット３１０２および３１０４は両方とも、小型船ドック３２２２および研究または作業スペース３２２４を備えている。ユニット３１０２の平坦上面はヘリコプターデッキ３２２６を形成する。
【００５９】
ユニット３１０４の上部は、レーダーまたは通信ドーム３２２８を備えている。さらに、ユニット３１０４は、ケーブル３２３２により補助ケーブル１１１４に繋留されるフロート３２３０を備えているセンサユニットを備えている。ロッドまたはケーブル３２３４がフロート３２３０から垂下し、１つ以上のセンサユニット３２３６（そのようなユニットの１つのみが図３３に示されている）を支え、これらのセンサユニット３２３６は、波の動き（図３３において二重の矢印により示される）、温度および塩分、海流ならびにその他の任意の所望のパラメータを測定することができる。望ましい場合は、追加のセンサまたはセンサユニットを主ケーブルおよび補助ケーブルに提供することができ、すべてのセンサが研究スペース３２２４における機器にフィードバックすることができる。
【００６０】
水中ドッキングステーション、船ドック、およびセンサユニット等の様々な補助的構造を、ユニット３１０２および３１０４に提供することは極めて変動的であり、補助的構造のいずれも、どちらのユニットにも提供され得る。確かに、デッキ３２２６を拡大することにより、ヘリコプターデッキおよびレーダーまたは通信ドームの両方を提供し、したがってユニット３１０２および３１０４の機能を本質的に組み合わせることが可能となり得る。
【００６１】
図２９Ａから２９Ｄは、浮遊発電アセンブリを形成するために必要なアンカーおよびケーブルが組み立てられ、ＶＦＦならびに／またはＴＬＰユニットがアンカーおよびケーブルに取り付けられる様式を、非常に概略的な様式で示している。簡潔にするために、図２９Ａから２９Ｄは、７つの浮遊ユニットおよび６つのアンカーを有するＷＯ２００５／０４０６０４号の図２０Ｄに示される浮遊発電アセンブリの組み立てを示しているが、これは、より複雑なレイアウトを組み立てるために必要なプロセスの必須の変更は、係止される浮遊ユニットを配備する技術分野の当業者には容易に明らかとなるためである。
【００６２】
図２９Ａに示されるように、プロセスは、アンカー２００２を、それらが最終の浮遊発電アセンブリにおいて占有する位置に設置することから始まる。アンカー２００２は、ケーブル部分により、それらの関連したケーブル、一時的コネクタ２００６および一時的浮標２００８を延長または短縮するよう機能するケーブル調整デバイス２００４に接続される。（アンカー２００２の１つ、図２９Ａに示されるような左側のアンカーは、２つの一時的コネクタ２００６を支え、一方他のアンカーはそれぞれ１つのみ支えることに留意されたい。）プロセスの次のステップにおいて、図２９Ｂに示されるように、ケーブル調整デバイス２００４によりケーブルの長さが調整され、一時的コネクタ２００６が、全く同じ位置を占有するわけではないが浮遊ユニット９００が最終アセンブリにおいて占有する位置を実質的に占有し、ケーブルネットワークが位相的に最終ネットワークと同じであるように、様々なケーブルが相互接続される。明確性のために一時的浮標２００８は、図２９Ｂからは省略されているが、その関連した一時的コネクタ２００６にすぐ隣接した位置を占有し、一時的コネクタ２００６およびケーブルの隣接した位置を水面近くに維持するように機能する。
【００６３】
次に、図２９Ｃに示されるように、一時的コネクタ２００６は、アセンブリの幾何学的配列を大きく変化させることなく浮遊ユニット９００で置き換えられ、浮遊ユニット９００の浮力により一時的浮標２００８が不要となるため、一時的浮標２００８もまたこの段階で取り除かれる。最後に、図２９Ｄに示されるように、ケーブル調整デバイス２００４を使用して、ケーブルに必要な張力を提供し、最終的な浮遊発電アセンブリを形成するようにケーブルの長さが調整される。
【００６４】
本明細書に記載される浮遊ユニットの種類は、設計を大きく変更することなく極めて拡張可能であり、したがって、上で述べた好ましい寸法、重量および出力は、所望の具体的な出力に依存して広範に変動し得る。
【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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【図１４−１５】
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【図１６】
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【図１７−１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【国際調査報告】
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