(57)【要約】【解決手段】本発明は、支持構造物と、発電機及び電動機として動作することができる少なくとも１つの電気機械と、スペーサ要素によって支持構造物の回転継手に固定され、少なくとも電気機械に間接的に駆動接続する少なくとも１つのタービンとを有する水中発電ステーション及び水中発電ステーションの運転方法に関するものである。電気機械が発電機として作動するときに周囲流水のフローは後者を駆動して、タービンに影響を与える。タービン及びスペーサ要素は第１の位置から第２の位置まで一体的に結合軸の回りで旋回され、前記旋回運動を行うためのトルクは電動機として電気機械を使用するタービンの駆動によって作られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造物（１）と、発電機又は電動機として動作することができる少なくとも１台の電気機械（２）と、スペーサ要素（４）によって支持構造物の旋回継手（５）に取り付けられ、かつ、電気機械（２）と少なくとも間接的に駆動接続された少なくとも１台のタービン（３）とを有する水中発電ステーションを運転する方法であって、
タービン（３）は、電気機械（２）が発電機として動作されるときに周囲水流によって駆動され、タービン（３）及びスペーサ要素（４）は、結合軸（７０）の回りで第１の位置（１０）から第２の位置（２０）まで一体的に旋回され、旋回運動を行うためのトルクが、動作中の電気機械（２）によるタービン（３）の駆動によって引き起こされる方法。
【請求項２】
タービン（３）は、該タービン（３）の力がスペーサ要素（４）に加わる場所と旋回継手（５）上の旋回運動の支点との間の接続線に対して直交する接線力成分（９）を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の位置（１０）及び第２の位置（２０）が、タービン（３）とスペーサ要素（４）とのユニットの旋回運動を制限する機械式ストッパによって決定される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
機械式ストッパのうちの少なくとも１個が、タービン（３）とスペーサ要素（４）から成るユニットの旋回範囲外へ出ることができる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
旋回が行われるときに旋回に対する制動モーメント作用を生成する制動要素が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
制動モーメントが制御又は調整される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１の位置から第２の位置に旋回運動する場合に、制動モーメントが旋回モーメントを超えたときに第２の位置に達する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
旋回運動の実行後に、後方運動を防ぐために係止が行われる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
結合軸（７０）が垂直方向又は水平方向に延在する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
旋回運動は、タービン（３）が第１の流入方向（３０）に合わせられた第１の位置（１０）と、タービン（３）が第２の流入方向（４０）に合わせられた第２の位置（２０）との間で前方運動と後方運動として行われる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
旋回運動は保守位置又は中立位置まで実行される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
支持構造物（１）と、少なくとも１台のタービン（３）と、発電機又は電動機として動作することができ、タービン（３）と少なくとも間接的に駆動接続された少なくとも１台の電気機械（２）とを有する水中発電ステーションであって、
タービン（３）と支持構造物（１）との間にスペーサ要素（４）が設けられ、タービンは、支持要素（４）の一端に取り付けられ、他端に支持構造物（１）に対する旋回継手（５）があり、該旋回継手（５）の連結点は、動作中の電気機械（２）によってタービン（３）の駆動中に生じる推進力の力作用線（１３）に対する横方向オフセット（ａ）の形の偏心を有する水中発電ステーション。
【請求項１３】
電気機械（２）はスペーサ要素（４）に組み込まれている、請求項１２に記載の水中発電ステーション。
【請求項１４】
少なくとも１個のストッパ又はロック要素（１７．１、１７．２、１７．３）を有し、該ストッパ又はロック要素は、タービン（３）とスペーサ要素（４）から成るユニットの旋回運動のための機械式ストッパとして使用され、ユニットが機械式ストッパ上に来たときにロックさせられる、請求項１２又は１３に記載の水中発電ステーション。
【請求項１５】
ストッパ・ロック要素（１７．１、１７．２、１７．３）にダンピング装置が取り付けられている、請求項１４に記載の水中発電ステーション。
【請求項１６】
旋回運動に対して働く制動力を生成する制動装置が提供される、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の水中発電ステーション。
【請求項１７】
制動装置は制御又は調整された制動力を生成する、請求項１６に記載の水中発電ステーション。
【請求項１８】
タービン（３）上にフロープロファイル（４１）が存在するときに、横方向オフセット（ａ）は、発電機動作におけるタービン力の平均力作用線（１４）が、実質的に旋回継手（５）を通るように選択される、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の水中発電ステーション。
【請求項１９】
旋回継手（５）の結合軸（７０）の回りの静的トルクの平衡をとるための釣り合いおもり（１２）が使用され、前記静的トルクは、タービン（３）、スペーサ要素（４）及びスペーサ要素に収容された構成要素の重量によって引き起こされる、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の水中発電ステーション。
【請求項２０】
少なくとも２台のタービン（３）が、互いに間接的に接続されるとともに共通の支持構造物（１）に接続される、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の水中発電ステーション。
【請求項２１】
少なくとも２台のタービン（３）が、結合軸（７０）と一致する軸を有する要素を介して接続される、請求項２０に記載の水中発電ステーション。
【請求項２２】
タービン（３）は、いくつかの旋回継手（５．１、５．２、５．３）と関連付けられ、タービン（３）は、各旋回継手（５．１、５．２、５．３）に対して偏心して連結されている、請求項１２〜２１のいずれか１項に記載の水中発電ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中発電プラント、特に海流中に自立している発電プラントを操作する方法及び装置に関し、特に潮流によって生じる流入方向の変化に合わせることができ、かつ、保守位置に向けて移動させる方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自立浸漬型発電プラントは、現在、２〜２．５メートル／秒の流速から経済的に使用することができる。このために、例えば、周囲流から運動エネルギーを取り出すためのプロペラ状構造を有する水タービンが支持構造物に固定される。水深と海底の性質によって、支持構造物は、例えば、海底内の基礎上に配置された固定支柱として配置することができる。代替として、支持構造物は、単に、例えば、ケーブル又はチェーンシステムによって海底に固定され、水中の特定の深さで浮遊する浮動ユニットを構成する。
【０００３】
関連する従来技術は、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４から分かる。
【０００４】
潮流の特徴は、下げ潮と上げ潮とで流れの向きが定期的に変化することである。したがって、エネルギーを効率的に利用するには、潮流によって駆動されるそれぞれの自立水中発電プラントを、水タービンによる水流からのエネルギーの取り出しが様々な流入方向で可能となるように構成しなければならない。このために、互いに反対向きの２つの流れ方向は、主に、下げ潮と上げ潮に関連するものである。
【０００５】
最も単純な事例では、様々な流れ方向に合わせるために係留点の回りに自由に回転する係留システムを使用することができる。しかしながら、不利な点は、ほとんどの場合に大きな円運動を回避することができず、したがって、そのようなシステムを、いくつかの水中発電ステーションを備えるエネルギーパークに効率的に組み込むことができないことである。それに替えて静止プラントが使用される場合、特に基礎上に立っている発電ステーションが使用される場合、タービンが下流側ランナとして配置されていれば、変化する流れ方向に合わせることは簡単である。この場合、スペーサ要素を支持構造物に連結するために連結継手が使用され、タービンは、スペーサ要素の流れから外れた側（off-stream side ）の端に固定される。前記タービンは、一般に、回転翼の形で配列された２枚以上のタービン翼を備えたプロペラ形タービンである。
【０００６】
しかしながら、下流側ランナ（lee-side runner ）の不利な点は、支持構造物による一定の遮り効果（タワーの影）を回避することができないことである。効率の点で有利なのは、上流側ランナ（current-side runner ）を使用する（すなわち、支持構造物の上流側に支持構造物に対して一定の距離を有するようにタービンを配置する）ことであり、上流側ランナは、支持構造物に対して少なくとも間接的に固定される。しかしながら、上流側ランナは、変化する流入方向に対して受動的な再調整を行うことができず、その結果、タービンの位置を流れ方向に能動的に導かなくてはならない。この目的の既知の駆動機構は、通常、タワーの領域内に複雑な回転機構を有する。そのような駆動機構は、できるだけ保守を必要としない水中発電ステーションを作りたいという要望に鑑みると不利である。なぜなら、追加で使用されるギヤ及び電動機構成要素によって故障する可能性が高くなるからである。したがって、水中発電ステーションへのアクセスが困難なために定期検査が困難となり、定期検査の費用が高くなる。
【０００７】
そのため、独立型潮力発電ステーションを様々な方向からの流入に対して最も単純な方法で合わせることの実現性が検討された。一提案は、ロータ状タービンを使用し、逆方向からの流入を翼取付角調整によって可能にすることであった。この方法は、タービン全体を回転させて流れに合わせる必要性をなくすことができるが、移動される要素とその構成要素に関連したアクチュエータが追加されているため、保守の必要性が高まるという問題は、故障しやすいタービン側装置に移る。
【０００８】
さらに、流れ方向に合わせる他に、タービン及び好ましくはそれに接続された発電ユニットを保守及び取付位置まで移動することができるようにすることが望ましい。これは、一方で、ひねりによって流れから出すことを必要とし、また他方で、ほとんどの場合にタービン発電機ユニットを水面まで持ち上げることを必要とする。したがって、タービンは、検査を始めるために周囲の流れに対して一定の相対位置を取ることになり、その結果、この場合も前述のような問題が生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許第８０９１７９号
【特許文献２】英国特許出願公開第２３１１５６６号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１５３６７２号
【特許文献４】米国特許第７，１０５，９４２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、独立型水中発電ステーションのタービンが周囲海流に対して相対位置をとることを可能にする方法及び装置を提供するという目的に基づく。周囲海流からの電力取得は、海流の主方向と対向する場合に特に可能でなければならない。さらに、例えば、保守作業を始めるために、流入の少ない追加のタービン位置を設定することが望ましい。上記目的は、長い保守間隔に合うように調整された頑強な装置によって実行される方法で達成される。特に、実質的に保守が不要な装置が好ましい。
【００１１】
上記の問題を解決するために、本発明者らは、既存の発電機ユニットが、動作運動を行うための駆動機構として使用される（この場合には、電動機として駆動される）ときには、タービン、特に上流側ランナを流入方向に対して能動的に調整し直すための追加の駆動電動機を省略することができることを認識した。通常、発電機として使用される電気機械が、タービンを電動機動作で駆動するときは、本質的に２個の効果が生じる。ひとつは、電気機械の支持モーメントが生じる。もうひとつは、駆動タービンは推進力を生成する。電気機械の支持モーメントは、ゴンドラの回転に使用することができるが、ほとんどの場合は、中間ギヤが必要になり、したがって、タービンの望ましいアラインメントを設定するためにタービンによる推進効果を使用することが好ましい。
【００１２】
タービンは、一平面内の動きだけを可能にする枢動継手に対してある一定の距離で取り付けられ、駆動タービンの推進力によって、旋回継手の車軸の回りにトルクが生成されるように位置合わせされることが好ましい。これは、支持構造物に取り付けられた旋回継手が、駆動タービンによって引き起こされた推進力の力作用線（force action line ）に対して一定の横方向距離を有するときに成功する。換言すると、タービンと支持構造物との間に、力作用線に対してある一定の距離だけ横方向にオフセットされ、その結果レバーアームが得られる旋回継手を構成するようなスペーサ要素が使用される。この手段により、タービンの駆動中に、タービンの力がスペーサ要素に入る位置に接線力成分が生じるようになり、その結果、駆動タービンの推進力とレバー条件とをそれぞれ適宜決定すれば、旋回運動に必要なトルクが得られる。
【００１３】
これにより得られるタービンとスペーサ要素のユニット上のトルクは、旋回継手の回りの第１の位置と第２の位置との間の旋回運動をもたらす。２個の位置は、一般に、反対の流入方向に対応する。さらに、旋回運動は、好ましくは平面内でガイドされ、これは、支持構造物上にスペーサ要素の旋回継手をそれぞれ配置することよって保証される。旋回継手が旋回軸と関連付けられたとき、第１の形態によれば、旋回継手は垂直方向に延在することができ、したがって、旋回運動は、実質的に水平面内で行われる。他の実施形態は、回転軸が、水平方向、すなわち、海流の２個の反対（逆平行）の主方向（下げ潮と上げ潮の場合）に対して直交する方向に延在するように旋回継手を構成することである。この場合、タービンとスペーサ要素から成るユニットは、垂直面内で旋回され、その回転軸は表面に対して垂直である。この形態では、旋回運動は、最初にタービンを最上位置まで上げ、その後で第２の位置まで再び下げるようにガイドされる。本発明の実施形態によれば、前記最上位置の領域内に、例えば、保守のために近付けられる第３の位置が提供されてもよい。例えば、ロータ状タービンが使用されるとき、この位置では、垂直方向に位置決めされたハブと水平向きの回転翼とを有する。例えば、ロータ状タービンが水の表面まで上がることができるようにするために、この位置からスペーサ要素からの分離を行うことができる。代替として、旋回運動は、タービンが最下位置を通る半円を描くように垂直平面内で実行されてもよい。そのような下方旋回運動の利点は、例えば、必要に応じて高い喫水を有する船を通すために、タービンを航行チャネルの外に旋回させることができることである。
【００１４】
さらに、タービンの取付点と支持構造物の旋回継手との間に提供されるスペーサ要素は、その付加的な機能で、偏心を作り出すための前述の働きの他に発電ユニットのシステム構成要素を収容するために使用することができる。発電機及び電動機として駆動することができる電気機械は、スペーサ要素によって収容され、またスペーサ要素は、さらに他の構成要素と、場合によってはタービンと電気機械との間で駆動列を構成するギヤを収容することが好ましい。その結果、好ましい実施形態は、電気機械が内部に配置されたゴンドラとしてスペーサ要素を構成することである。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、タービンの第１の位置と第２の位置との間の遷移は、それぞれの場合に、スペーサ要素に組み込まれた電気機械と支持構造物内のケーブル接続の更に他のガイド機構との間の接続ケーブルの捻（ねじ）れを回避するために、完全円ではなく往復運動として行われる。このことは、下流側ランナと上流側ランナとの両方に関連し、したがって、下流側ランナの場合でも、海流に対する受動的な調整の代わりに、本発明による方法及び装置による制御された能動的な前方及び後方への運動が好ましい。第１の位置と第２の位置との間で往復運動をするには、タービンによる力の方向を反転させることが必要であり、これは、タービンのそれぞれの逆回転によって達成される。
【００１６】
更に他の好ましい実施形態によれば、タービンとスペーサ要素とから成るユニットのために近付けられる位置に機械式ストッパがそれぞれ提供される。該ストッパは、さらに、ダンピング装置を備えていてもよい。第１の位置と第２の位置との間の往復運動の場合は、静止した機械式ストッパを使用することができる。旋回円内の前記２個の位置の間に、スペーサ要素とタービンとから成るユニットが通り、保守を行ったりタービンを中立位置に旋回させたりする特別の場合にだけ近付けられる第３の位置がある場合は、その領域の機械式ストッパをタービンの旋回領域外へ出すことができるように構成しなければならない。さらに、ストッパには、タービンが周囲海流から運動エネルギーを得る発電機動作中における後方旋回を確実に防ぐロック要素が提供されることが好ましい。該ロック要素は、機械式ストッパと別々に構成されていてもよく、一体部品として構成されていてもよい。
【００１７】
本発明の更に他の実施形態によれば、旋回運動に影響を与える制動装置が提供される。最も簡単なケースでは、これは、旋回継手内の制動装置である。そのような制動装置の利点は、旋回運動をより適切に制御することができることであり、したがって、駆動タービンと本発明によるスペーサ要素のレバーアーム機構とによって引き起こされる旋回運動が、慣性と海流の力によって打ち消されるだけでなく、旋回運動は、実質的に制御又は調整される制動モーメントと対抗して実行される。したがって、新しい所望の位置に達する前の最終段階を特に滑らかに通過することができる。
【００１８】
更に他の展開によれば、制動装置のそれぞれの構成の事例において、ストッパを完全に省くことができる。この機能は、旋回角度に応じた制動モーメントの設定によって置き換えることができる。さらに、ロック要素の代わりに制動装置によって固定することができる。しかしながら、さらに、所望の位置に達したときに二重の固定手段としてそのようなロック要素を使用することが望ましい。
【００１９】
本発明の更に他の実施形態では、共通の支持構造物に接続された２台以上のタービンが使用され、該タービンは、上流側ランナとして構成することもできる。タービンの接続は、支持梁（はり）を介して行うことができ、例えば、支持構造物上の連結点は、支持梁の中間にある。そのような構成を連結点の回りに回転させるために、連結点からある一定の距離にあるタービンの少なくとも１台が駆動される。代替として、いくつか又はすべてのタービンを駆動することができ、その推進力の方向又はその回転方向はそれぞれ、連結点に対するそれぞれの相対位置に依存する。代替として、支持梁によって前述のように何台かのタービンが接続された場合には、支持梁の縦方向の軸の回りに回転が生じる。
【００２０】
次に、本発明を、詳細に示された図面により詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】水中発電ステーションの実施形態の平面図であり、異なる流入方向のための２個の位置が示されている。
【図２】本発明による水中発電ステーションのタービンユニットの旋回運動を行うためのモーメントを生成する本発明による原理を示す。
【図３】旋回運動を停止する埋没モジュールとロック要素の可能な実施形態の概略図である。
【図４】図１の水中発電ステーションの側面の概略図である。
【図５】水平旋回軸の回りの旋回運動の実施形態の側面図である。
【図６Ａ】縦軸の回りに回転可能な支持梁上の異なる２個の位置にある何台かのタービンの配置を示す。
【図６Ｂ】縦軸の回りに回転可能な支持梁上の異なる２個の位置にある何台かのタービンの配置を示す。
【図７】２台のタービンと複数の旋回継手とを有する本発明の更に他の実施形態を示す。
【図８Ａ】図７に示した実施形態の可能な旋回運動を示す。
【図８Ｂ】図７に示した実施形態の可能な旋回運動を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図４は、支柱の形の支持構造物１と海洋の底６０に係留された土台とを有する汎（はん）用自立型水中発電ステーションを示す概略図である。また、支持構造物１は、旋回タービン３を連結点からある一定の距離で支持するのに適していれば、本願と異なるように構成されていてもよい。例えば、支持格子構造や投錨（びょう）式浮動ユニットとして構成してもよい。
【００２３】
図４は、タービン３の第１の流入方向３０を示す。図に示した動作状態では、前記第１の流入方向３０の反対側に、水中発電ステーションの発電動作に好ましい上流側位置にタービン３とスペーサ要素４とのユニットがある。
【００２４】
図４には、２枚のプロペラ翼を備えたロータ状構造物がタービン３として示される。該タービン３は、特に好ましい方法で、ロータハブと強固に接続される。本発明は、他のタービン変形物（例えば、あるピッチ設定を有する垂直タービン又はロータ）によって実施されていてもよい。
【００２５】
タービン３と支持構造物１との間にスペーサ要素４が設けられている。該スペーサ要素４は、ゴンドラ船の形で構成されると有利であり、発電機を収容するために使用することができる。本発明を実施するために、発電機は、旋回運動中に電動機として駆動され、したがって、以下では、発電機と電動機のいずれとしても動作することができる電気機械２という一般名を使用する。更に、電気機械２がタービンのすぐ近くに収容されず、したがって、スペーサ要素４内に収容されない他の実施形態も可能である。その代わりに、電気機械２は、支持構造物１によって収容され、タービン３と電気機械２との間にギヤと連結構造とを介して機械的駆動接続が作られる。代替として、タービン３と電気機械２との間に、例えば、液圧中間回路を介して駆動接続を間接的に実現する伝達要素を挿入してもよい。
【００２６】
図４に第２の流入方向４０として破線で示した変化する流入方向に水中発電ステーションを合わせるために、本発明により、タービン３とスペーサ要素４から成るユニットが、スペーサ要素４と支持構造物１との間の旋回継手５の回りに旋回運動する。該旋回運動は、平面（本実施形態では水平面）内でガイドされ、このために必要なガイド要素は、所定のタイプの構成の旋回継手５によって作られる。したがって、該旋回継手５は、本実施形態では垂直方向に延在する回転軸７０と関連付けられている。代替として、旋回運動は垂直面内で行われていてもよい。これは、図５、６Ａ及び６Ｂによる実施形態の特徴である。
【００２７】
旋回運動を実行するために、電動機として駆動された電気機械２が、タービン３を駆動する。スペーサ要素４と関連して引張力又は推力の形でタービン３によって推進力が発生される。スペーサ要素４は、支持構造物１上において、推進力の力作用線９０に対して横方向にオフセットされた位置に連結点を有する。そのため、発生された推進力が連結点の回りの旋回運動を作り出す。これを図１に概略図で示す。図４の水中発電ステーションは平面図で示され、タービン３とスペーサ要素４とのユニットが、旋回継手５を介して支持構造物１と接続されている。スペーサ要素４上の連結点は、力作用線８０に対して横方向に、すなわち横方向オフセットａだけずらされている。力作用線８０は、タービン３の駆動中に生じる推進力の方向を示す。関連する利点は、横方向オフセットａによって接線力成分９が得られることであり、該接線力成分９は、図２にベクトル分解に基づいて示される。推進力９０を生成する駆動タービン３が示され、推進力９０は、半径方向力成分８と接線力成分９とに分解される。半径方向力成分８は、スペーサ要素４上のタービン３から力がかかる点と旋回継手５との間の接続線に沿って働く。加力点と旋回点との距離によって作成されたレバーアームと関連した半径方向力成分８と直交する接線力成分９は、図２に太い矢印で示された旋回モーメントとなる。
【００２８】
第１の流入方向３０から第２の流入方向４０への変化が起きたときは、タービン３とスペーサ要素４のユニットを第１の位置１０から第２の位置２０に移動しなければならない。図１に示したような状況では、タービン３は、第１の位置１０から第２の位置２０に変化するために、第１の推進方向６に推進力を発生するように駆動される。第２の位置２０から第１の位置１０に戻る動きの場合、第２の推進方向７に推進力を発生するためにタービン３を反対方向に回転させなければならない。
【００２９】
旋回運動の終わりを決める機械式ストッパがそれぞれ設けられることが好ましい。該機械式ストッパは静止機構でよく、旋回モーメントの終わりで旋回継手５の構成要素又はスペーサ要素４の外側領域の一部分がこの機械式ストッパに当接する。特に好ましい機械式ストッパの一実施形態においては、機械式ストッパが支持構造物１によって収容されるとともに、タービン３とスペーサ要素４とから成るユニットが接近する各位置において、同じ接触点（外側の同じ領域を意味する）が機械式ストッパと相互作用する。さらに、単なる機械式ストッパの機能の他に、所望の位置に達したときにロック機能を提供することができることが望ましい。前述のような要件を満たす有利な実施形態は、図３の説明図による埋没ボルト５０を使用する。これは、ボルト５０を完全に埋没させることによって、移動されるユニットが、ストッパ・ロック要素の領域を妨げられることなく通過することができるという利点をもたらす。したがって、埋没ボルト５０は、支持構造物１の凹部からボルトを突出させることができるボルト駆動機構５１と連結されている。例えば、スペーサ要素４の対応する相手側部分が停止面５２が存在するように構成されている場合、図３に示すように第１の上昇位置において埋没ボルト５０を機械式ストッパとして使用することができる。埋没ボルト５０が更に上昇したとき、相手側（これは、一般にスペーサ要素４である）の穴５３に入ってロックすることができ、したがって、到達位置で拘束される。
【００３０】
さらに、旋回装置上に、旋回運動の最終段階で停止位置に滑らかに近付くために使用される装置が設けられていてもよい。最も簡単なケースでは、ゴム弾性要素又は油圧ダンパの形のダンピング装置が機械式ストッパに連結されている。これに加え又はこれに替え、旋回運動を制御又は調整するための制動装置を提供することができる。
【００３１】
図１に示したような例示的な実施形態では、ストッパ・ロック要素は、支持構造物上の参照数字１７．１、１７．２及び１７．３で示された位置に配置される。ストッパ・ロック要素１７．１は、第１の位置１０と関連付けられ、ストッパ・ロック要素の１７．３は、第２の位置２０と関連付けられる。ロック後に、タービン３とスペーサ要素４とから成る要素は、支持構造物１上の２点に対して固定される。これは、一方は旋回継手５であり、他方は前述のストッパ・ロック要素である。
【００３２】
本発明の更に他の展開によれば、旋回運動でタービン３とスペーサ要素４とのユニットが到達することができるいくつかの位置は、いくつかの好ましくは旋回式のストッパ・ロック要素の構成によって固定することができる。これは、一方では、変化する流入方向に対する微調整のために使用することができる。他方では、発電機運転のための２個の主位置の間に、保守の場合のための追加の位置を設けることができる。例えば、図１では、この目的のためのストッパ・ロック要素１７．２が示される。タービン３とスペーサ要素４のユニットの割り当て位置に近付いたとき、タービン３のハブは、垂直方向に延在する回転軸の回りに旋回する場合に、主流入方向（第１と第２の流入方向３０、４０）に対して実質的に垂直なストッパ・ロック要素１７．２と当接し、その結果、保守を行うことができる。この目的のために必要な構成要素は図１に示されていない。
【００３３】
また、この目的のために、発電プラントの建設前に海流の状態が正確に調査されなかった場合に、いくつかのストッパ・ロック要素を使用して第１の流入方向３０と第２の流入方向４０を決定して性能を最適化するように再調整することができる。代替の実施形態によれば、ストッパ・ロック要素を回転要素を介して支持構造物と接続することができ、その結果、水中発電ステーション１００を設置する際に前記構成要素の位置の調整、したがって、所定の海流状態に対する調整を行うことができる。前述の機械式ストッパが、制動装置と置き換えられた場合、実質的に自由に第１の流入方向３０のために第１の位置１０を選択し第２の流入方向４０のために第２の位置２０を選択することができる。さらに、円全体のすべての可能な位置に近付くことによって、周囲海流の楕（だ）円形の挙動プロファイルに対する微調整を行うことができる。
【００３４】
図５は、旋回継手５と関連付けられた回転軸７０が水平方向に延在する本発明による実施形態を示す。したがって、タービン３とスペーサ要素４とから成るユニットは、支持構造物１に対して旋回継手の回転軸７０によってあらかじめ定められた支点の回りに垂直平面内で旋回する。
【００３５】
図５に示したような本発明の変形例は、特に、発電機として動作する際に静的モーメントが減少するという点で好ましい。この場合、タービン３の非対称流入方向が検討される。例として、タービン軸１６に対して非対称的なフロープロファイル４１が示される。このようなフロープロファイル４１は、タービン３が海洋の底から有限距離にあるために生じる。したがって、タービン３の上側部分は、タービン軸１６によってあらかじめ定められた軸より下の領域より速い流入を有する。その結果、圧力中心１５は、この流入プロファイル４１に従って中心からずれ、発電機動作におけるタービン力の力作用線１４は、タービン軸１６の延在方向と一致しない。図５に示した機構によれば、スペーサ要素４を支持構造物１に連結するための旋回継手５は、発電機動作におけるタービン力の力作用線１４が延在する領域まで動かされる。しかしながら、フロープロファイル４１が変化する場合、圧力中心１５は移動し、その結果、理想的なケースでは、タービン力の力作用線は、発電機動作において旋回継手５の支点を正確に通る。しかしながら、フロープロファイル４１の特徴は一般に保持され、その結果、旋回継手５に作用するトルクは、発電機動作において、タービン軸１６に対する旋回継手５の横方向間隔だけ減少する。
【００３６】
さらに、好ましい実施形態によれば、タービン３、スペーサ要素４及びスペーサ要素内に収容された、例えば、電気機械２などの構成要素の重量の結果として旋回継手５上に生じるトルクの平衡が保たれるように釣り合いおもり１２を配置することができる。これにより、発電機として動作中にかかる静的モーメントが減少し、同時に重量分布の平衡がとれるため旋回運動が単純化される。
【００３７】
図５は、さらに、タービン３が電気機械２によって駆動される場合の推進力の力作用線１３の進行を示す。該推進力の力作用線１３は、タービン３の選択されたプロペラ状構成の場合、タービン軸１６の軸と一致する。旋回継手５は、推進力の力線１３に対して垂直の距離を有する。これは、図５に、横方向オフセットａとして示される。前述のように、該横方向オフセットａは、発電機動作におけるタービン出力の力作用線１４の時間平均位置が旋回継手５の支点を通るように構成される。時間平均に替え又はそれに加えて、パワー加重平均（power-weighted averaging）を使用して、発電機動作におけるタービン出力のリンクした力作用線１４と圧力中心１５との間の中間位置を横方向オフセットａについての設計パラメータとして決定することができる。
【００３８】
図５は、さらに、旋回継手５の可能な構成として円盤状要素１１を示し、該円盤状要素１１は、一方では、旋回運動を旋回平面内の動きに固定するために使用される。他方では、ストッパ・ロック要素１８．１、１８．２を係止することができ、該ストッパ・ロック要素１８．１、１８．２は、支持構造物１の回転軸７０に対してある一定の距離に提供され、円盤状要素１１にそれぞれ形成された相手（一般には、くぼみ１９）と係合する。図５に示されたような該くぼみ１９の配置は、図に示した第１の位置１０の他に、該第１の位置１０に対して１８０度回転されたタービン３の第２の位置（図示せず）を設定することができることを示す。さらに、９０度と２７０度の位置を設定することができ、特に、タービン３が上向きとなる最上位置は、保守作業を行うための保守位置を表わす。これは、以下に、支持梁によって接続された何台かのタービン３を備えた汎用発電プラントの実施形態に関して示される。
【００３９】
図６Ａは、共通の支持構造物１上に３台のタービン３がある構成を示す。該構成は、第１の柱５６、第２の柱５７及びスペーサ要素４とタービン３とから成るユニットが取り付けられた支持梁５５を有する。取付方法は、この場合、本発明により、各タービン３毎に、推進力の力作用線１３が、支持梁５５の中心軸に対して横方向オフセットａを有するように選択される。支持梁５５は、第１の柱５６と第２の柱５７とに取り付けられた旋回継手５によって回転可能に保持される。この場合、回転軸７０は、支持梁５５の中心軸と一致する。前記回転軸７０の回りの回転は、本発明により、以下のようにして達成される。少なくとも１台のタービン３が関連付けられた電気機械２によって電動機的に駆動されると、スペーサ要素４とタービン３とのユニットのオフセットされた配置によって、前記配列タービン３について回転軸７０の回りに旋回運動が起こる。個々のユニットの横方向オフセットａは、異なるように選択されていてもよい。さらに、タービン３とスペーサ要素４との特定のユニットと関連付けられた横方向オフセットａは、支持梁５５の中心軸に対して上側に配列されていても下側に設けられていてもよい。
【００４０】
図６Ａに示した実施形態によれば、旋回継手５は、円盤状要素１１を備え、該要素は、第１の柱５６と第２の柱５７とに取り付けられる。さらに、それぞれ第１の柱５６と第２の柱５７のできるだけ近くに配置された２個の釣り合いおもり１２が設けられている。この構成は、タービン３の流入に関係する妨害を最少にし、かつ、支持梁５５上の曲げ荷重を減少させるという点で有利である。
【００４１】
図６Ｂは、保守位置に旋回された後の図６Ａの構成を示す。これは、タービン３の軸が垂直方向に向き、該タービン３が最上位置にあることを意味する。この位置で、タービン３は、できるだけ水面近くまで移動される。さらに、この位置からタービン３を更に持ち上げるために装置を設けることができる。これは、例えば、支持構造物１上の垂直方向に移動可能なユニットによって実現することができる（この場合には、スペーサ要素４が延長される）か、あるいは、水面へのタービン３の浮上に関連して、対応するスペーサ要素４からタービン３を分離することで実現することができる。代替として、各スペーサ要素４の支持梁５５への連結点において分離することもできる。
【００４２】
図７に、本発明の更に他の実施形態を示す。プロペラ状構造の２台のタービン３を示し、これらのタービンの軌道は、通常の発電機動作では図面の平面内にある。タービン３は、海洋の底に立っている柱として構成された支持構造物１に固定され、該支持構造物１の上側端は水面６１から突出する。
【００４３】
変化する海流の方向に合わせるために、タービン３は、柱状の支持構造物１に沿って延在する第１の回転軸７０．１の回りに回転されなければならない。該回転は第１の旋回継手５．１の回りに生じ、このために、必要な旋回モーメントは、本発明により、第１の旋回継手５．１に対する第１の横方向オフセットａ1 によって偏心的に連結された少なくとも１台のタービン３の電動機的駆動により生じる。図８Ａに、そのような回転を示す。さらに、第２及び第３の回転軸７０．２及び７０．３がそれぞれあり、２台のタービン３には第２及び第３の旋回継手５．２、５．３がある。前記連結点の反対側に、タービン３は、てこを生成するために第２の横方向オフセットａ2 で偏心的に配列される。前述のような本発明による方法によれば、この構成の結果として、各タービン３を図面の平面に対して垂直な平面内で旋回させることができる。これは図８Ｂに示される。したがって、タービンは、タービンの電動機的駆動の際に、推進力が垂直方向に向くように位置決めされ、そのような設定は、保守又は修理を行うことができるように、タービンユニット全体を垂直の支持構造物１に沿って水面６１の方に上昇させるために使用される。
【００４４】
本発明による原理、すなわち、タービン３に連結された電気機械２の電動機動作によってタービン３を旋回運動させるための原動力を発生させ、旋回モーメントを生成するためにスペーサ要素４とタービン３とのモジュールを旋回継手５に対して偏心的に配置する構成は、最適な電源入力のため又は特定の保守点に能動的にアクセスするためにタービン３の能動的な位置決めを可能にするために、以下の特許請求の範囲の保護範囲内で様々な方法で変形することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    支持構造物
２    電気機械
３    タービン
４    スペーサ要素
５    旋回継手
５．１    第１の旋回継手
５．２    第２の旋回継手
５．３    第３の旋回継手
６    第１の推進方向
７    第２の推進方向
８    半径方向力成分
９    接線力成分
１０    第１の位置
１１    円盤状要素
１２    釣り合いおもり
１３    推進力の力作用線
１４    発電機動作におけるタービン力の力作用線
１５    圧力中心
１６    タービン軸
１７．１、１７．２、１７．３、１８．１、１８．２    ストッパ・ロック要素
１９    くぼみ
２０    第２の位置
３０    第１の流入方向
４０    第２の流入方向
４１    フロープロファイル
５０    埋没ボルト
５１    ボルト駆動機構
５２    停止面
５３    穴
５５    支持梁
５６    第１の柱
５７    第２の柱
６０    海洋の底
６１    水面
７０    結合軸
７０．１    第１の回転軸
７０．２    第２の回転軸
７０．３    第３の回転軸
８０    力作用線
９０    推進力
１００    水中発電ステーション
ａ    横方向オフセット
ａ1     第１の横方向オフセット
ａ2     第２の横方向オフセット
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【国際調査報告】
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