(57)【要約】      本発明は、波からのエネルギ吸収のために浮遊ブイ（１）が配置される、波力発電プラントに関する。このブイは、ひとりでに締まるウインチ（２）上に巻き入れられるワイヤ（４）によってつなぎ留められている。波動がブイを持ち上げると、ケーブルドラム（３）が回転することを強いられる。この回転力運動が再構築機械に注がれ、そこでそれが機械的蓄積エネルギに変換される。本発明は、ケーブルドラムと再構築機械との間にフリクションクラッチを備え、それが、荒天の出来事の間の極端な負荷に対して発電プラントおよび再構築機械内の構成部品を保護する。フリクションクラッチは、発電プラントが波からどれだけ大きな最大出力を吸収することができるかの閾値を設定する。これを実現するための１つの原理は、ウインチから伝達される角速度があまりに大きくなると、フリクションクラッチがすべることができることを含む。別の可能性は、フリクションクラッチが、可能にされる最大伝達トルクを決定することである。与えられた波から吸収されることができる出力の量がフリクションクラッチによって決定される閾値より大きいならば、ワイヤが増大された抵抗を提供せずに引き抜かれるように、フリクションクラッチがすべる事実のために、余剰エネルギが波内に残され、および波が通り過ぎるまで、ブイが単に波とともに漂う。前記フリクションクラッチに加えて、本発明の一実施態様において、始動においてシステム内の望ましくない慣性を補償する緩衝ばね（２０）が、ブイ（１）とウインチ（２）との間のワイヤ伝達装置内に挿入され、それによってワイヤおよびシステムの残りを極端に強力なジャークから保護する。  【選択図】  図１ａ
2010525250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波力発電プラントのための装置であって、ウインチワイヤ（４）を備えたひとりでに締まるウインチ（２）であって、前記ウインチワイヤが一端で波力動作吸収要素（１）に、かつ、他端で前記ひとりでに締まるウインチのケーブルドラム（３）に接続され、および前記ケーブルドラムが出力回転軸（１０）に伝達システム（２６）経由で接続され、前記出力回転軸が、エネルギ蓄積再構築機械（５）にさらに接続され、前記吸収要素の運動が、前記ケーブルドラムの回転および前記ケーブルドラムから前記回転出力回転軸（１０）への、かつ前記再構築機械（５）への機械エネルギの伝達に結びつく、ウインチ（２）を備え、前記伝達システム（２６）が、前記出力回転軸に接続されるフリクションクラッチ（６）を備え、前記フリクションクラッチが、前記波力発電プラント内の前記構成部品、特に前記再構築機械内の前記構成部品を、大きい波形の振幅の場合の過負荷に対して保護し、前記フリクションクラッチの係合が前記出力回転軸の回転速度またはトルクに従い変化し、それによって時間単位あたりどれくらい大きなエネルギ量が前記出力回転軸に、かつ前記エネルギ蓄積再構築機械に、伝達されることができるかの最大閾値を提供する、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記ケーブルドラムの回転軸が、一つ以上のギア、および、おそらく前記ギアの前のまたはその間の、またはその後ろのフリーホイール（一方向クラッチ）、を介して中間の回転軸に接続され、そして、前記中間の回転軸がさらに請求項１に記載のフリクションクラッチ経由で前記出力回転軸に接続される、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１および２に記載の装置であって、
前記フリクションクラッチが、前記出力回転軸に伝達されるように試みられる前記角速度（回転速度）が所定の閾値を超える場合、それがすべるような性質である、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１および２に記載の装置であって、
前記フリクションクラッチが、伝達されるように試みられる前記トルクが所定の閾値を超える場合、それがすべるような性質である、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１−３に記載の装置であって、
前記フリクションクラッチが、それぞれ、ばね装置（１３）からのバネ力によって互いに対して押圧される、入力回転軸（９）および出力回転軸（１０）上の隣接するクラッチ表面（８および７）と、前記出力回転軸と関連して、各々が一番遠い端部（１５ａ−ｂ）に、前記バネ装置からの力によって前記軸の方へ押圧される、鉛おもりを備えた、前記出力回転軸に取り付けられる２本以上の持上げ可能アーム（１４ａ−ｂ）からなるクラッチ機構と、を備え、それによって、前記隣接するクラッチ表面（８および７）間の前記圧縮力が、前記出力回転軸の回転速度が増大すると、前記クラッチ内の前記圧縮力が減少するような方法で、前記アーム（１４ａ−ｂ）および前記おもり（１５ａ−ｂ）に働く遠心力の関数として調整される、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１−３に記載の装置であって、
前記フリクションクラッチが、係合の程度が前記出力回転軸（１０）に接続される電子自動制御システムによって調整されるクラッチ機構であり、前記出力回転軸の回転速度が増大するにつれて、前記クラッチ表面間の前記圧縮力が減少する結果を伴う、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１、２、３および５に記載の装置であって、
前記隣接するクラッチ表面（７、８）が、交換可能であり、かつそれぞれのペデスタル表面（１１、１２）に取り付けられ、および互いに対して前記クラッチ表面を押圧する機構が、前記交換可能なクラッチ表面が完全に摺り減るならば／時に、前記ペデスタル表面が互いに接触するようになることを妨げる阻止手段を含む、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１−７に記載の装置であって、
前記吸収要素（１）が、緩衝ばね（２０）経由で前記ケーブルドラム上に巻き取られる前記ワイヤ（４）に接続され、それによって前記緩衝ばねが、前記ワイヤ内のジャークのひずみを取る効果を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１−８に記載の装置であって、
前記吸収要素が、中心接続点（１７）でそれらの対向するワイヤ端部に取り付けられる２本の上部ワイヤ（１６ａ、１６ｂ）によって、各先端で二重につながれるソーセージ形状の浮遊吸収要素（１）であり、前記中心接続点（１７）がさらに、緩衝ばね（２０）経由で前記ウインチ上に巻き取られるワイヤ（４）に接続される、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、
前記２本の上部ワイヤ（１６ｂ）の１つに、残りの係留要素より弱い弱リンク（１９）が組み込まれ、この弱リンクが過負荷の場合にはこわれる最初のものでありおよび他に何もないという結果を伴う、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１−１０に記載の装置であって、
前記吸収要素が、前記海底上の錨（２１）に取り付けられるプーリー（１８）経由でワイヤ（４）によって、伝達システム（２６）に接続される海岸に置かれる前記ウインチ（２）に、接続される、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１−１０に記載の装置であって、
前記ウインチ（２）がひとりでに締まり、内蔵機械的バネシステム等によってしっかりと締められる、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１−１０に記載の装置であって、
前記ウインチ（２）がひとりでに締まり、その半径が前記ケーブルドラムのものより小さい締付けドラムに巻き取られる締付けワイヤ（２３）に取り付けられる水中に沈められた浮力体（２４）によってしっかりと締められ、前記締付けドラムが前記ケーブルドラムと同じ回転軸に固定され、そして、前記締付けワイヤが前記ウインチワイヤ（４）の反対方向に前記ウインチ上に巻き取られ、前記締付けワイヤが、前記浮力体（２４）まで垂直に延伸する前に、前記海底上の錨に取り付けられるプーリー（１８）を介して前記ウインチ（２）から走る、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１−１０に記載の装置であって、
２つのウインチ（２ａ−ｂ）が、互いに若干の距離だけ水平に変位された前記海底に位置して設けられ、両方のウインチが、プーリー（２５）とともに同じ一つの浮力体（２４）によってしっかりと締められ、前記２つのウインチに共通の逆に巻付けられた締付けワイヤ（２３）が前記プーリーを介して走り、それによって、両方の前記ウインチワイヤ（４ａ−ｂ）が、ぴんとはりつめたように保たれることを確実にする、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
特許文献において、１０００を超える装置が、海洋波エネルギの活用のために記載されている。かつては、海洋波からのエネルギの成功する商業的活用には、プラントが一つ（以上）の固有のまたは補助的な過負荷保護機構（複数機構）を有する必要があるとは、認識されていなかった。より新しい波力システムの開発者の間では、しかしながら、ますます多くの業者がこの基本的因子を考慮に入れ始めていた：何らかの方法で、プラントは最も極端な波との遭遇に取り組むための戦略を含まなければならない。この課題に取り組む従来の方法は、極めて強い設計でプラントおよびその中の構成部品を設けることであった。これは困難であると判明しており、および、それが成功した限りにおいては、それは利益をあげない波力発電プラントを作り出した。過負荷保護のための機構を含む、より新しい波力発電技術のいくつかは次の通りである：スコットランドの会社Ｏｃｅａｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｌｔｄ．（ｗｗｗ．ｏｃｅａｎｐｄ．ｃｏｍ）のＰｅｌａｍｉｓ、デンマークのＷａｖｅ  Ｄｒａｇｏｎ（ｗｗｗ．ｗａｖｅｄｒａｇｏｎ．ｄｋ）および
【特許文献１】。これらにおける過負荷保護機構の共通の特徴は、それらが、手動でまたはコンピュータ技術によって制御されなければならない過負荷保護手段の導入より前の海況の登録に基づくこと、および、この過負荷保護手段が、亀が甲羅のなかに頭を引っ込めるときに亀がすることに類似したものと説明されることができることである。これらの「亀戦略」は、プラントのエネルギ生成部分が補強されるか、収縮されるかまたは水の下に沈められることを含み、それらがもはや波力にさらされない（またはより少ない程度でさらされる）という結果を伴う。同時に、エネルギ生成は停止に至るかまたは大いに減少させられる。
【０００２】
これとは対照的に、本願明細書に記載される波力発電プラントのタイプは、単純な機械的原理に基づく即時動作過負荷保護機構を有し、手動またはコンピュータ制御を必要とせず、および、プラントを一時的に停止しない。過負荷保護機構は、プラントタイプを強力にし、それによってプラントが（例えばＰｅｌａｍｉｓと比較して）より大きな程度の波との直接作用に対して設計されることができる。これは、効率の改善を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献２】米国特許第５８０８３６８号
【特許文献３】米国特許第２００５／０１２１９１５号
【特許文献４】ギリシャ特許第９９０１０００３０号
【特許文献５】ドイツ特許出願第ＤＥ  ２８５０２９３号
【特許文献６】特許公表第ＷＯ  ９６／３０６４６号
【特許文献７】米国第４２２８３６０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明が基づく周知の技術。
【０００５】
本発明は、３つの要素に基づく：
１．波のエネルギを吸収する浮上体／複数体を備えた波力発電プラント。
２．対応して巻付けられ繰り出されなければならないいかなる逆対応ワイヤ端部も伴わずに、ワイヤが巻付けられ繰り出されることを可能にするように、ウインチワイヤの端部が、ケーブルドラムに固着されることを特徴とするウインチ
３．システム内に注がれる／向けられるように試みられる出力が、システム内の構成部品が耐えるように設計されている最大レベルに到達するとすべる、過負荷保護フリクションクラッチ。
【０００６】
各個にまたは二つ共にだけで、要素は、本願明細書に記載される本発明によって対処される課題：プラントおよびその中の構成部品が極端な波によって破壊されることなく、プラントの十分に低いコスト設計によって海洋波からのエネルギを活用すること、を解決することが可能でない。全ての３つの要素が、波力の有利な活用を提供するために存在しなければならない。この種類の組合せは、十分なコスト削減をプラントに対して提供し、コスト削減が非常に大きいので、それはおそらくエネルギ供給源としての波力に対する技術的商用進展を伴うであろう。
【０００７】
いくつかの周知の技術的解決策が次に一覧にされ、上述の要素のいくつかが提示される。
ウインチ動作波力発電プラント
【０００８】
波のエネルギの蓄積（吸収）が浮上体によって実施され、および、このエネルギの伝達が、ウインチに取り付けられて巻付けられるワイヤによって遂行される複数の波力発電システムがある。例えば
【特許文献８】および
【特許文献９】を参照されたい。しかしながら、これらはプラントが、それらが利益をあげなくなるような強力な設計を有する必要なく、最悪の嵐の出来事における最も極端な波との遭遇を乗り切ることができるのに必要な過負荷保護フリクションクラッチ／接続類を欠いている。フリクションクラッチ
【０００９】
過負荷保護フリクションクラッチは、本発明における基本的な構成部品である。原則として、この種のフリクションクラッチは２つの方法で構成されることができる：
フリクションクラッチタイプＩ：クラッチの回転に関して特定の角速度を超える時、クラッチがすべる。
フリクションクラッチタイプＩＩ：特定のトルクを超える時、クラッチがすべる。
【００１０】
伝達された出力が、伝達された角速度とトルクの積に等しいので、−出力が伝達される機械が、トルクおよび角速度が互いの関数であるようなありふれた性質のものであり、トルクが一定の回転速度で一定であるという結果を伴う場合には、−これらのクラッチタイプの両方とも、それらが伝達されることができる出力の最大量に対する閾値を設定するように、各個に働く。
閾値を回転速度に設定するためのフリクションクラッチ（タイプＩ）
【００１１】
すべりが角速度によって決定されるフリクションクラッチタイプの２つの類似の変形が、図２および図７内に表されている。原則として、この種類のフリクションクラッチは速度計およびクラッチから成るネガティブフィードバック機構である。それは、ジェームズワットの元々の蒸気エンジン内のはずみ車調速機の機能に密接に関連する機能であって、特定の事前較正された値をこえる回転速度がボイラからの蒸気圧が別の方法で吐出されることに結びつき、それによってあまりに高速度の形の過負荷に対して蒸気機関内の回転部品（ピストン、クランク軸、はずみ車、その他）を保護する、機能を有する。
【００１２】
市場に出ている構成部品、すなわち一種のカムクラッチがあり、とりわけそれは回転速度があまりに高い時、切り離す能力を有する。低速において、クラッチがロックされることをバネシステムが確実にする。切り離しは、カム上の遠心力によって決定され、それは高い回転速度で、バネ力に優先する。椿本チェイン株式会社が、この種のカムクラッチ、シリーズタイプ記号：ＢＲＥＵの供給業者である。ｈｔｔｐ：／／ｔｓｕｂａｋｉｍｏｔｏ．ｃｏｍ、および、ｈｔｔｐ：／／ｔｓｕｂａｋｉｍｏｔｏ．ｃｏｍ／ｔｅｍ／ｐｄｆ／ＣＡＭ＿ＢＲＥＵ．ｐｄｆを参照されたい。
トルクに閾値を設定するためのフリクションクラッチ（タイプＩＩ）を備えたウインチ
【００１３】
ウインチを入力回転軸から伝達されるトルクが所定の値を超えるとすべるフリクションクラッチを含む伝達システムに接続することは、スポーツ釣り竿で使用されている技法である。標準のスポーツ釣り竿リールは、それに組み込まれるこの特定の機能を有する：釣糸があまりに激しくぐいと動かされる場合、それがすべる。（原則として、スポーツ釣り竿リールはウインチとみなされることができる）。しかしながら、ウインチがワイヤを巻付けてそれに固着させる、ウインチ動作波力発電プラントに使用されるかまたは用いられるように提案された、伝達されるトルクが特定の閾値を超えるとすべる、何の周知のクラッチもない。
トルクに閾値を設定するためのフリクションクラッチ（タイプＩＩ）を備えた波力発電プラント
【００１４】
トルクが特定の閾値を超えるとすべるフリクションクラッチを含む波力発電プラントを作成する考えは、１９７８年の
【特許文献１０】内に言及されている。このドイツ特許出願に記載されている波力発電プラントは、ウインチ動作ではなく、しかし、ワイヤがプーリーに取り付けられることなく、かつ、ウインチの場合のようにワイヤがプーリーに巻きつけられると言えることなく、プーリーの上に単一回だけ走るワイヤによって動作させられる。十分な差異が、ここに含まれる。この十分な差異は、ウインチで固定されたワイヤとは対照的に、プーリーの上にゆるく走るワイヤは、ワイヤがプーリーの上に適所にあるように保たれるために、ワイヤの対向端部の釣合いおもりに依存している、という事実に基づく。それはさらに、波吸収体に接続される端部がほどかれるときに、ワイヤがワイヤの対向端部に巻付けられる必要があり、および逆もまた同じである。システムの物理的な寸法は、したがって、必然的に、少なくとも一つの次元において、かなりより大きくなる。ワイヤが、端部で釣合いおもりをゆるくぶら下げるか、または、ワイヤおよび釣合いおもりが
【特許文献１１】に記載のシリンダハウジングに組み込まれるかどうかにかかわらず、このシステムは風および波にさらされる長い、突出する可動部分を有し、それによってシステムをより脆弱にする。従って、それが自然力の作用との遭遇に耐えることを可能にする方法で設計するにはより高価である。他方、ケーブルドラムに固着されて巻付けられるワイヤは、より低いコストでずっとコンパクトな設計ができるようにし、システムが風および波からよりよく守られる。波力と関連して使用される他の解放機構
【００１５】
【特許文献１２】が、波によって動かされ、各々がワイヤ／ケーブル（１７および３６）経由でこの運動をドラム（１６／２８）に伝達する、２つのフロート（２２および３２）を備えた波力発電プラントを記載している。ドラムの各々から２本のワイヤ端部が延伸し、各々が釣合いおもり、吊下げおもり（２０／３４）を有する。この配置は、フロートがワイヤ端部のその対を引き抜くときに、おもりが持ち上げられなければならない、および、逆もまた同じようなものであり：おもりが降ろされ、フロートに対向端部でワイヤの対を引き抜かせた力がおもりの質量未満になると、それによってワイヤの対を引く。この種の配置によって、本特許出願における特許請求項１のもとに記載されているウインチとは対照的に、ドラム上に全てのワイヤを巻付けることは不可能である。おもり（２０／３４）に取り付けられるワイヤの部分およびフロート（２２／３２）内に終端するワイヤの部分の長さの合計は、一定である。
【特許文献１３】の場合のように、したがって、この種の配置は、ワイヤの一端がケーブルドラムに取り付けられ（特許請求項１を参照）、かつ、不当に大きい設計コストを被らずに、波力発電プラントが暴風および台風の場合の海洋波の折に触れて極端な力との遭遇を乗り切ることが可能なために必要な、ウインチによって達成されるコンパクトな解決策に結びつかないことが、確認されることができる。
【特許文献１４】内の配置は、ウインチと称する何の個所もない。この点について、それは
【特許文献１５】と同じようにワイヤの対向端部で吊下げおもりを備えた錨ウィンドラスと記述されることができる。
【００１６】
【特許文献１６】は、軸（１２）と交流発電機、オルタネータ（５４）との間の可能な配置として「フリクションクラッチまたは他の機械的手段」に言及している。何のそれ以上の記述または説明も、これらの「フリクションクラッチ」、それらの設計または配置のどちらについても与えられていない。目的だけが、言及されている。この目的は、過負荷保護とは全く異なる、すなわち：オルタネータによって供給される電流が、それが直接に電力網に送られることができる開閉頻繁度（±１Ｈｚ、６ページ３行目を参照）に関して、この種の品質であるようにするために、オルタネータ（５４）内の回転速度を「フロート２２および３２によって生成される駆動力にかかわらず」一定に保つのを補助する。したがって、本特許出願の過負荷保護フリクションクラッチの目的および機能のように、いかなる特定の最大閾値も波から再構築機械内への出力を制限することを試みる問題ではない。それよりも、その目的は波の変化する動きがはずみ車（５２）およびオルタネータ（５４）の変動する回転速度を引き起こすのを防止することを試みることである。また、
【特許文献１７】の著者が過負荷保護のテーマを決して考慮しなかったことは明らかである。
【００１７】
別の特許刊行物
【特許文献１８】が、ケーブルドラム（１２）と機械エネルギ蓄積システムとの間の伝達システムにクラッチ（７０）を含む、ひとりでに締まるウインチを備えたウインチ動作波力発電プラントを開示している。
【特許文献１９】における機械エネルギ蓄積システムは、ケーブルドラムから接続順に以下の構成部品を備える：・伝達ギア（１８）・関連部分構成部品を備えたエネルギ蓄積要素（２０）・増速ギアシステム（４２）・はずみ車（５０）  はずみ車（５０）は、さらに発電機に接続されている。はずみ車は、さらにクラッチ制御装置（８２）を調整するはずみ車調速機（８０）に接続されている。クラッチ制御装置（８２）は、はずみ車調速機（８０）によって制御される、クラッチ（７０）を切り離すための作用物である。ケーブルドラム（１２）はしたがって、はずみ車（５０）の速度がはずみ車調速機（８０）によって決定される所定の閾値速度を超える場合、エネルギ蓄積システムから切り離される。
【００１８】
【特許文献２０】における解放システムの目的は、どれくらいの出力（時間単位あたりエネルギ）または、波が、どれくらいのパワー（質量または慣性掛ける加速）を波力発電プラントおよびその構成部品に課すことができるかの、最大閾値を与えることによって過負荷保護を確実にすることではない。
【特許文献２１】は、フロートおよびウインチシステムおよびエネルギ蓄積システムの過負荷保護に言及していない。過負荷保護は、はずみ車（５０）に対して、および、はずみ車内のエネルギ含量が特定の限界を超えるときに、より多くのエネルギを供給されることに対する保護の形だけにおいて、かつあまりに大きな出力（時間単位あたりエネルギ）を供給されることに対する、または過剰な力によって影響されることからの過負荷保護の形においてでなく、考慮されるだけである。
【００１９】
【特許文献２２】における解放機構がはずみ車内の蓄積エネルギの量を制限することを取り扱う事実は、特許請求項４（１０ページ、４１行、および、以下）内に、直接に表されている：「[請求項１]請求項１に記載の装置であって、さらに、クラッチ手段（…）、および前記クラッチ手段に接続され、かつ、選択されたエネルギ量が前記エネルギ蓄積はずみ車内に蓄積されると、前記クラッチ手段を切り離す前記はずみ車調速機手段に応答する、クラッチ制御手段、を備える装置。」
【００２０】
【特許文献２３】における解放機構は、はずみ車（５０）が、回転運動エネルギの形で、どれくらいのエネルギを含むことができるかについて限界を設定する。それは波がどれほど大きな出力、または、どれほど大きな力を機械エネルギ蓄積部に注ぐことが可能かに対して何の限界も設定しない。所定の状況の下でそれは、過負荷に至るかもしれない。解放機構は、過負荷力および過負荷出力が機械エネルギ蓄積部内にそれを通して注がれたあとだけ、有効になる。
【特許文献２４】は、過度の回転運動エネルギの蓄積に対してはずみ車（５０）を保護する。しかしながら、はずみ車も、フロート組立体（２）からはずみ車（５０）への、かつ、それを含むシステム内のエネルギ伝達構成部品のいずれかのどちらも、波からの過剰な力または過多な出力伝達に対していかなる形であれ保護されていない。はずみ車がはずみ車調速機（８０）によって決定されるはずみ車の解放速度に従うエネルギによって事前飽和されたときにだけ、クラッチ（７０）の解放が生じる。
【００２１】
また、
【特許文献２５】内に記載されているシステムは、設計されることが提案されているように、はずみ車調速機（８０）が動作に入ることができる前に、何の意図しない過負荷保護も与えず、機械的再構築およびエネルギ蓄積機械全体が、所定の解放速度まで加速されなければならない。この機械が重い機械ばね：半周波の間のエネルギ蓄積能力を備えた「耐久性コイルばね」（５ページ１９行）を、その一つが、１対４０のギアアップ率（７ページ１４行）を提案されるいくつかのギア、および最速回転軸上のはずみ車と共に、含むべきことが提案されているので、ケーブルドラム（１２）からはずみ車（５０）までシステム内に莫大な慣性がある。はずみ車が解放速度に到達する前に、波は、ワイヤ、ウインチおよび機械エネルギ蓄積部を実際問題として波自体内の潜在力だけによって限定される力および出力流入にさらす豊富な機会を有するであろう。
【００２２】
したがって、発電プラント内の構成部品（ワイヤ、ウインチ、回転軸、ギアその他）は、この種のシステムが極端な波から吸収する可能性があり、かつ吸収するであろう極端な力および莫大なエネルギ束に耐える十分に強い設計でなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
波力発電技術の説明
【００２４】
本発明は、次に実施態様の実例を用いて、および、添付の図を参照して更に詳細に記載される。
【図１ａ】本発明に従う装置の原理を例示する。
【図１ｂ】閾値を最大伝達可能出力に設定するためのウインチ、ウインチ回転軸およびフリクションクラッチの本発明に従う例示的な実施態様を例示する。
【図２】２つのアームと共に設計されるフリクションクラッチタイプＩの一実施態様を例示する。
【図３】吸収要素（浮遊ブイ）の一実施態様を例示する。
【図４】ワイヤ、海底上の錨構成および吸収要素を備えたウインチユニットの一実施態様を例示する。
【図５】水中の浮力体を備えたウインチユニットの一実施態様および締付けシステムの一実施態様を例示する。
【図６】水中の浮力体を備えた２つのウインチユニットを有する締付けシステムの第２の実施態様を例示する。
【図７】板クラッチ表面を備えたフリクションクラッチタイプＩの第２の実施態様を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
組込みフリクションクラッチを備えた伝達システム
【００２６】
図１ａは、本発明に従う装置の原理を例示する。波力がウインチワイヤ４の長手方向に吸収要素１を動かすときに、浮上体である吸収要素１が、ケーブルドラム３が回転することを強制されるような方法で、ケーブルドラム３を備えたウインチ２にワイヤ４によってつなぎ留められる。ウインチ２は、例えば、海底につなぎ留められるか、陸上に設置されるかまたは吸収要素１に一体化され水に浮いていることができる。このように波から吸収されるエネルギは、ケーブルドラムから再構築機械５まで回転運動の形で伝達され、吸収エネルギを機械的蓄積エネルギに変換する。例えば、この機械的蓄積エネルギは、ｍ×ｇ×ｈ（質量、重力による加速と垂直高さの積）、ｐ×Ｖ（圧力掛ける体積）、または１／２×ｉ×ω２（慣性モーメント掛ける角速度の二乗、割る２）、の形であることができる。これは特許の主題でないので、再構築機械はさらに下で論じられない。
【００２７】
ウインチ２からの再構築機械へのエネルギの伝達は、伝達システム２６および相互接続される出力回転軸１０経由で、実施される。
【００２８】
伝達システム２６は、ケーブルドラムから再構築機械まで伝達されるように試みられる、回転速度とねじり力の積（角速度掛けるトルク）の形の出力が、特定の値を超える場合にすべるクラッチ（図１ａ内に例示されない）を備える。これは、出力が常に再構築機械に伝達されるが、しかし、この出力は再構築機械の許容度の閾値／限界を超えないことを意味する。
【００２９】
最大可能伝達出力を限定するためのこの種のフリクションクラッチの設計のための原理は、クラッチの出力回転軸の回転速度（角速度）が特定のレベルに到達するにつれて、クラッチがすべることができることを必要とする。フリクションクラッチはそれによって、再構築機械に向けられる回転運動がどれくらいすばやくできるかの上限を与える。図１ｂ、２および７は、この原理に従うフリクションクラッチの実施態様の実例を例示する。
【００３０】
これらの実施態様において、フリクションクラッチ６はそれぞれ入力回転軸９および出力回転軸１０上の隣接する摩擦面８、７ａ−ｂを備え、および、これらの隣接する摩擦面が互いに対して押圧される。圧縮力は、しかしながら一定でない。それは、それが回転する時クラッチ上に働く遠心力によって出力回転軸の回転速度の関数として調整される。出力回転軸上の回転速度が特定の、事前較正された閾値を超えると、遠心力は、隣接する摩擦面が互いに切り離されるが、しかし、ちょうど、入力回転速度が閾値より高いか等しい限り、伝達された回転速度が閾値と等しいままであるという結果をともなう、ことを確実にする。回転速度が閾値より低い間、フリクションクラッチは固定したクラッチとして働く。
【００３１】
波力発電プラントが動作可能な状態にあるときに、隣接する摩擦面は時間とともに摺り減る。それらは、したがって、自動車クラッチのプレートのように交換可能なでなければならない。システムの頑健性は、交換可能な摩擦面が取り付けられるペデスタル表面１１ａ−ｂと１２との間の距離が特定の数ミリメートルより短くなる時、停止に達する交換可能な摩擦面７ａ−ｂ、８を共に押圧する機構によって、さらに増強される。摩擦面がそれから完全に摺り減る時／ならば、クラッチが非常にすべるので実質上、出力回転軸への回転運動の何の伝達も起こらない。
【００３２】
上記の頑健性強化配置の効果は、次の通りである：摩擦面がすり減るにつれて、システムが摩耗によってさらにより大きな摩耗にさらされる代わりに、システムの効率が徐々に低下される。換言すれば：この配置は、摩耗を摩耗限定にさせる。
【００３３】
実際問題として、回転速度があまりに高い時すべるフリクションクラッチは、さまざまな方法で構成されることができる。この文書内の実例において、変動する結合／解放の程度を与えるフィードバック機構は、ジェームズワットが１８世紀に彼の画期的な蒸気機関に使用した有名な回転蒸気調圧機によって示唆され、およびそれ以前にそれは、風車内の石臼間の圧縮力を調整するために使われた（風車の速度が増した時、石臼間の圧縮力が増したように、この場合には反対に結合されるとはいえ）、はずみ車調速機として指定される。その回転速度が出力回転軸の回転速度に依存して、入力回転軸の回転速度に依存しないというような方法で取り付けられることがこのフライホイール調速機にとって重要である。（出力回転軸は、出力がそれに伝達される回転軸である。入力回転軸は、出力がそれから伝達される回転軸である）。この文書において、「解放」は結合を変化させるための機構を指す。可能な設計は、バネ装置１３が互いに対してクラッチ表面７ａ−ｂ、８を押圧することができることを含む、図２および図７を参照されたい。おそらく各アームの端部に鉛おもり１５ａ／ｂを備えた、特定の質量を有する２本以上の持上げ可能アーム１４ａ−ｂが、出力回転軸１０の両側に取り付けられる。アームが出力回転軸から持ち上げられると、クラッチ表面は互いに引き離される。このようにして遠心力によって出力回転軸の回転が特定の閾値速度に到達するとクラッチがすべる。この関連した設計によって、追加の機能が達成される：持上げ可能アーム１４ａ−ｂは、閾値速度が達成された時に出力回転軸の回転速度を安定させるのを助ける。これは、アームが上下するときに、回転質量の角速度が半径の変化の関数として変更されるからである。
【００３４】
可変強度を有するモータまたは電磁石が、出力回転軸がいつでも有する回転速度に従ってクラッチ内の圧縮力が調整されるように配置する電子制御フィードバック機構を構想することもまた、可能である。
【００３５】
最大伝達可能出力の閾値を設定するためのフリクションクラッチを備えた波力動作ウインチは、多数の異なる変形で構成されることが可能である。フリクションクラッチ６に加えて、ケーブルドラム３と出力回転軸１０との間の遷移は、関連クラッチ、例えばフリーホイール（一方向クラッチ）およびおそらくなんらかの形か何かの一つ以上のギアを備えた一つ以上の回転軸を含むことができる。
【００３６】
上記したクラッチタイプ、機械的に設計されたフリクションクラッチおよび電子制御フィードバック機構の双方が、その運転法が、出力回転軸をどれだけすばやく回転させることができるかの上限を設定することを特徴とするフリクションクラッチである。伝達された出力は、伝達された角速度と伝達されたトルクの積に等しい。どれくらいの高速度が回転クラッチ内に伝達されることができるかの閾値を設定することによって、回転速度が一定の場合、再構築機械によって与えられる抵抗（出力回転軸１０上に働くトルク）が一定であることを前提として、閾値が、同時に、多数ワットのパワー出力が再構築機械に注入されることができる、ように設定される。
【００３７】
より単純な、しかしより耐磨耗性でない代替案は、クラッチ表面間の圧縮力が固定される通常のフリクションクラッチの使用を伴い、それによってどれくらい強力な回転（どれくらい大きなトルク）が伝達されることができるか、の上限を設定する。再構築機械に対して、これの結果は同じである、すなわち、再構築機械に注がれるその出力は伝達された角速度とトルクの積によって決定される閾値より大きくなることができない。
【００３８】
設計に関係なく、基本的構想は、波力発電プラントが、その中の波力があまり大きくなると、それは波に抵抗しようと試みず、しかし、その代わりに、道を譲って、および、極端な波の出力の大部分が、破壊力ピークを通過して、海に残ることができるので、最悪の極端な波に耐えることが可能なはずであるということである。
吸収要素の設計
【００３９】
吸収要素は、上述したウインチ２上で内外に走るワイヤ４の端部につなぎ留められる。吸収要素の多数の可能な設計の間で、以下は適切な一例である：チューブ状またはソーセージ形状の浮上体１が、浮上体の各先端に１つの、２つの等しい長さの上部ワイヤ１６ａ−ｂ、によってつなぎ留められる、図３を参照されたい。上部ワイヤの対向端部（浮上体につなぎ留められていない端部）は、中心接続点１７で合流する。波力発電プラントが動作可能な状態にあるときに、中心接続点は海洋表面より下に位置する。中心接続点から主ワイヤが、海底の方へ下降する。（この主ワイヤは、ウインチワイヤ４と同一である）。実際のウインチは、海底に置かれることができる。ウインチワイヤ４は、それでウインチから直接に垂直に上方向へ中心接続点１７まで走る。代替法として、ウインチは陸上に設置されることができ、この場合、ウインチワイヤは中心接続点まで延伸する前に海底につなぎ留められたプーリー１８を介して、ウインチから走ることができる。
【００４０】
主ワイヤによってさらにつなぎ留められる中心接続点に取り付けられる２本の上部ワイヤによって、二重につながれる、この種類のチューブ状またはソーセージ形状の浮上体によって、浮上体は、通常は波面方向に関係なく、側面が波面に沿って配置される。これは、最も大きな可能なエネルギ吸収を与える。一実施態様において、上部ワイヤの１つに弱リンク１９が挿入され、それはワイヤおよび係留システム内の残りの要素より弱い。弱リンク１９は上部ワイヤの１つの直径を変えることによって形成されることができ、異なる破壊強さ、などで上部ワイヤの１つを材料に接続する。これの効果は、次の通りである：波力があまりに激しくなり、何かがこわされる場合、最初にこわれるのがこの弱リンクである。浮上体はその時、側面が波先を横切る位置を占める。海洋波からのエネルギを吸収する、浮上体の能力−および可能性−は、それによって実質的により低くなる。これは、海損の場合には損傷の大きさを減少させる効果を有するはずである。
【００４１】
本発明の一実施態様において、主ワイヤ４と中心接続点１７との間に、強い緩衝ばね２０が挿入され、それは、始動中に、すなわち激しい波の期間の間の周波の最初に、ワイヤ内の強力なジャークの歪を取ることを目的とする。緩衝ばねは、各周波の開始で動かされる可動質量要素：ワイヤ、ケーブルドラム、回転軸、任意のギア、フリクションクラッチ、など、による、システム内の望ましくない慣性を補うために設計される。
ウインチ、伝達システムおよび陸上に設置される再構築機械を備えた波力発電プラントの設計
【００４２】
図４を参照されたい。この設計では、波力発電プラントは以下の部品から成る：
・浮遊する、ワイヤでつなぎ留められた吸収要素１。
・海底上の錨２１に取り付けられたプーリー１８。
・上の節「組込みフリクションクラッチを備えた伝達システム」のもとに記載されている、フリクションクラッチを含む伝達システム経由で、再構築機械５への、吸収要素によって吸収される力の動きの伝達を整えるウインチ２
【００４３】
吸収要素は、節「吸収要素の設計」にて説明したように、および、図３にて図示したように、設計されることができるか、または、それが浮いて、ワイヤでつなぎ留められている限り、それは全く任意の形状をとることができる。プーリー１８は、海底に置かれる錨台２１に取り付けられる。ウインチワイヤ４は、海岸から外へ水の中に斜めに下向きに海底まで延伸し、そこでそれはプーリー１８を介して、かつ、その後垂直に上方向へ水面の方へ走り、そこでそれが吸収要素１をつなぎ留める。
ウインチ締付けシステムの設計
【００４４】
この文書にて説明した、波力動作ウインチは、ウインチをしっかりと締めるためのシステムなしでは機能しない。選択するいくつかの異なるシステム解が、ある。水力溜めは、適切な一代案である。他の可能なシステム解は、次の通りである（優先順位の順にはリストされていない）：
１．ひとりでに締まる機械的バネ装置を用いたウインチワイヤの締付け。
２．端部に取り付けられた水に沈められた浮力体を備えた逆巻付け締付けワイヤを用いたウインチワイヤの締付け。図５を参照。
３．２に基づくが、２つのウインチが同じ浮力体を共有する。図６を参照。
締付けシステム解１（図示せず）：
【００４５】
ウインチワイヤが引き抜かれるにつれて、ばねがしっかりと締められるように配置される内蔵／統合化機械的バネ装置によって、ウインチがしっかりと締められる。ウインチワイヤを引き抜く力／複数力が止まるかまたは十分に減ると、バネシステムはウインチが巻き直されるように配置する。ばねは、ウインチワイヤ４をぴんとはりつめたように保つのに十分に強い。
締付けシステム解２（図５）：
【００４６】
ウインチが海底に配置される場合、このシステム解が最も実際的であり、図５を参照されたい、しかし、ウインチがこのように配置されることは、必須ではない。ウインチは、また、陸上に設置されることもできる。締付けワイヤ２３は、ケーブルドラムと同じ回転軸上に置かれる締付けドラム上に巻き取られる。締付けドラムは、ケーブルドラムより小さい半径を有する。締付けワイヤ２３および主ワイヤ４は、互いに反対方向にそれらのそれぞれのドラムに巻付けられる：主ワイヤが時計回り方向に巻付けられる場合、締付けワイヤは逆時計回り方向に巻付けられなければならず、および逆もまた同じである。締付けワイヤは、海底につなぎ留められたプーリー１８を介して走る。プーリーは、ウインチが海底に配置される場合、水平にウインチから若干の距離だけ変位された錨台２１に固定される。そこから、締付けワイヤは水の中で上方向へ若干の距離だけ垂直に延伸し、そこでその端部が浮力体２４に取り付けられ、それは、純粋なかつ単に長方形のブイまたは比重量が海水より軽いホース形状体である。浮力体は、完全に水の中に沈められて、それが波動によってこれといって影響されないほど、水面よりはるかに下に設置される。主ワイヤ４が海洋表面の波動の結果として、引き抜かれる場合、これによって、浮力体が引き下げられるが、しかし、その浮力のためにそれは、水面の方へ浮き上がろうとし、それによって、波力が軽減する時、主ワイヤが再び巻き取られるように強制する。
締付けシステム解３（図６）：
【００４７】
２つのウインチ２ａ−ｂが、互いに若干の距離で海底に配置され、各々吸収要素１ａ−ｂを動作させる。各々が、締付けウインチを有するが、しかし、図６にて図示したように、締付けワイヤ２３を共有する。締付けシステム解２と同じように、締付けワイヤは、主ワイヤ４ａ−ｂに対して反対方向に締付けドラム上に巻き取られる。締付けワイヤは、底部に取り付けられたプーリー２５を有する沈められた浮力体２４によってしっかりと締められる。締付けワイヤはこのプーリーを介して走る。２つのウインチユニットにこの方法で浮力体を共有させることは、建材を節約し、それによって、コストが削減されることを可能にする。
【符号の説明】
【００４８】
図内に使用する参照用語：
【００４９】
１−吸収要素（浮上体）
２−ウインチ
３−ケーブルドラム
４−ウインチワイヤ（主ワイヤ）
５−再構築機械
６−最大伝達可能出力の閾値を設定するためのフリクションクラッチ
７（ａ−ｂ）−出力回転軸に取り付けられる摩擦面（複数面）
８−入力回転軸に取り付けられる摩擦面
９−入力回転軸／ウインチ回転軸／出力回転軸の前の回転軸
１０−出力回転軸
１１（ａ−ｂ）−出力回転軸に取り付けられるペデスタル表面（複数面）
１２−入力回転軸に取り付けられるペデスタル表面
１３−バネ装置
１４（ａ−ｂ）−出力回転軸上の持上げ可能アーム
１５（ａ−ｂ）−持上げ可能アーム上の鉛おもり
１６（ａ−ｂ）−上部ワイヤ
１７−中心接続点
１８−海底上のプーリー
１９−弱リンク
２０−緩衝ばね
２１−海底／錨台上の錨構成
２２−締付けドラム
２３−締付けワイヤ
２４−浮力体
２５−浮力体に取り付けられるプーリー
２６−伝達システム
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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【国際調査報告】
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