(57)【要約】  本発明は、水底の配備場所に水力発電タービンを設置する方法を提供するものであり、複数本のラインを用いて、タービン及び連結されるベースを、船舶から水底まで降下させること、及び、水底設置後、ベース又はタービンからの遠隔測定データが分析されている間に、これらのラインを用いて、船舶をベース又はタービンに係留すること、を含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース（１２）及び水力発電タービン（１０）を水底に設置する方法であって、
前記タービン（１０）を前記ベース（１２）に連結するステップ、
配備用船舶（１４）により、前記ベース（１２）及び前記タービン（１０）を配備場所に輸送するステップ、
前記ベース（１２）を前記配備用船舶（１４）から前記水底まで降下させるステップ、
前記配備用船舶（１４）を前記ベース（１２）に係留した状態で保持するステップ、
前記設置の適切性を確立するステップ、及び、
前記配備用船舶（１４）を前記ベース（１２）から切り離すステップ、
を含んで構成される方法。
【請求項２】
前記配備用船舶（１４）から送り出される複数本の降下用ライン（２２）を用いて、前記ベース（１２）を降下させることを含んで構成される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ベース（１２）を前記水底に配置した後に、前記降下用ライン（２２）に緩みを与えるステップを含んで構成される請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ベース（１２）を、水流中にて前記水底まで降下させることを含んで構成される請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記ベース（１２）を、潮流中、海流中、又は、河川流中にて前記水底まで降下させることを含んで構成される請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
水流に対する前記配備用船舶（１４）の位置を十分に保持するステップを含んで構成される請求項４又は請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記水底への最終配置を行う前に、前記ベース（１２）及び前記タービン（１０）の少なくとも一方から遠隔測定データを受信するステップを含んで構成される請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記輸送するステップにて、前記配備用船舶（１４）を前記配備場所に曳航することを含んで構成される請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記配備用船舶（１４）と前記ベース（１２）との間の降下用ライン（２２）を緩ませた後に、曳航用船舶と前記配備用船舶（１４）との間の引き綱を緩ませるステップを含んで構成される請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記設置の適切性を確立するステップにて、前記水底設置時に、前記ベース（１２）及び前記タービン（１０）の少なくとも一方から遠隔測定データを受信することを含んで構成される請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記降下させるステップにて、前記配備用船舶（１４）の直下から前記ベース（１２）を降下させること含んで構成される請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記配備用船舶（１４）から前記ベース（１２）を降下させる前に、前記配備場所の上流側のアンカーに前記ベース（１２）を係留するステップを含んで構成される請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記ベース（１２）から前記配備用船舶（１４）を切り離す前に、前記ベース（１２）の少なくとも一部を前記水底から引き上げ、かつ、再配置するステップを更に含んで構成される請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電タービンを水底に設置する方法に関し、特に、この設置の前に、水力発電タービンをベースに予備設置可能とし、これにより、設置プロセスを大幅に簡素化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の燃焼によって地球に加えられてきた環境破壊により、太陽エネルギ、風力エネルギ、及び潮力（tidal power）に関して展開される様々なプロジェクトと共に、ついに再生燃料が大きく注目され始めている。比較的断続的にしか得られず、それゆえ、信頼性が低い風力エネルギや太陽エネルギとは異なり、潮流は、完全に予想可能であり、かつ、一定であるので、これらの代替エネルギの中でも、潮力は、最も魅力的であることにほぼ間違いない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、潮汐エネルギの利用においては、それ自体、特に、潮汐エネルギ発電機（例えば、水力発電タービン等）の設置及びメンテナンスに関して、問題がある。これは、このような発電機が、まさにその運転特性により、比較的速い流れの潮流中、どちらかというと水底に配置されるからである。加えて、経済的に成立させるためには、これらのタービンは大規模なものでなければならない。その結果、タービン、及び、連結されるベース又は支持部材は、大型で扱い難いコンポーネントとなってしまい、配備を実現するためには、かなり大型の昇降及び輸送装置が必要になる。このような大型の昇降装置を使用することは、通常、危険を伴い、この装置が、海洋にて、厳しく不安定な状態で運転される場合には、より大きな危険に晒される。加えて、このような潮力発電装置の設置では、ほとんどの場合、設置の第１段階として、１本以上の杭を水底に固定し、第２段階として、杭に１基以上のタービンを設置する。潮流の速い場所にて水底に杭を打ち込むことは、問題がかなりあり、一般に、危険な作業となる。加えて、多くの掘削装置及び杭打ち装置を設置場所まで輸送し、設置場所にて運転させなければならないので、運転の複雑性及びコストが大幅に増大してしまう。
【０００４】
このような掘削作業を行うのに適した船舶及び装置の市場では、その不足量が増大しており、また、潮流の速い場所にて従事する潜水士には、極度の危険が存在するので、設置プロセスは、更に困難となっている。
【０００５】
上述のように、大型で高重量な装置を用いて海洋にて作業することは、危険であり、また、多大な時間を必要とするので、この作業を簡素化するため、又は、所要時間を削減するためにできることならば、全てが非常に有益なことである。
【０００６】
このため本発明は、水力発電タービンの配備を簡素化することを目的として開発され、この方法によって、ベースに予備設置された水力発電タービンの配備が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ベース及び水力発電タービンを水底に設置する方法を提供するものであり、この方法は、タービンをベースに連結するステップ、配備用船舶により、ベース及びタービンを配備場所に輸送するステップ、ベースを配備用船舶から水底まで降下させるステップ、配備用船舶をベースに係留した状態で保持するステップ、設置の適切性を確立するステップ、及び、配備用船舶をベースから切り離すステップ、を含んで構成される。
【０００８】
好ましくは、上記方法は、配備用船舶から送り出される複数本の降下用ラインを用いて、ベースを降下させることを含んで構成される。
【０００９】
好ましくは、上記方法は、ベースを水底に配置した後に、降下用ラインに緩みを与えるステップを含んで構成される。
【００１０】
好ましくは、上記方法は、ベースを、水流中にて水底まで降下させることを含んで構成される。
【００１１】
好ましくは、上記方法は、ベースを、潮流中、海流中、又は、河川流中にて水底まで降下させることを含んで構成される。
【００１２】
好ましくは、上記方法は、水流に対する配備用船舶の位置を十分に保持するステップを含んで構成される。
【００１３】
好ましくは、上記方法は、水底への最終配置を行う前に、ベース及びタービンの少なくとも一方から遠隔測定データを受信するステップを含んで構成される。
【００１４】
好ましくは、上記方法は、輸送するステップにて、配備用船舶を配備場所に曳航することを含んで構成される。
【００１５】
好ましくは、上記方法は、配備用船舶とベースとの間の降下用ラインを緩ませた後に、曳航用船舶と配備用船舶との間の引き綱を緩ませるステップを含んで構成される。
【００１６】
好ましくは、上記方法は、設置の適切性を確立するステップにて、水底設置時に、ベース及びタービンの少なくとも一方から遠隔測定データを受信することを含んで構成される。
【００１７】
好ましくは、上記方法は、降下させるステップにて、配備用船舶の直下からベースを降下させること含んで構成される。
【００１８】
好ましくは、上記方法は、配備用船舶からベースを降下させる前に、配備場所の上流側のアンカーにベースを係留するステップを含んで構成される。
【００１９】
好ましくは、上記方法は、ベースから配備用船舶を切り離す前に、ベースの少なくとも一部を水底から引き上げ、かつ、再配置するステップを更に含んで構成される。
【００２０】
本明細書において、「水底」という用語は、河川底等のあらゆる適切な水域の底部又は基部に加えて、海底を意味するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】配備用船舶が、配備場所に向けて曳航されつつ、ベースと、このベースに載置されたタービンと、を輸送する状態を示す概略図である。
【図２】図１に示す配備用船舶が、ベース及びタービンを、水底に向けて降下させる状態を示す図である。
【図３】ベース及びタービンを水底に配置した後の図１及び図２の設備を示す図である。
【図４】ベース及びタービンを水底から牽引した後の図３の設備を示す図である。
【図５】ベース及びタービンが、配備用船舶から切り離され、運転を開始する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで、添付図面を参照すると、これら図面には、水力発電タービン１０と、連結されるベース１２と、を水底Ｂの配備場所Ｓに設置する方法が記載及び図示されている。図示する実施形態では、配備用船舶１４を用いて、タービン１０及びベース１２を配備場所Ｓに輸送する。この好ましい実施形態において、船舶１４は、それ自体が推進手段を備えていないので、曳航用船舶Ｔを用いて、船舶１４を配備場所Ｓに輸送する。しかし、当然のことながら、船舶１４は、船内モータ又は船外モータ等（図示せず）の推進手段を備えることができ、この状態では、曳航用船舶Ｔの利用を省略することができる。それゆえ、曳航用船舶Ｔの利用は、本発明の上記方法に不可欠な要素ではない。加えて、タービン１０、ベース１２、及び船舶１４は、それぞれ、特定の構造又は形状にて示されているが、これらは単なる例示であり、本発明の設置方法に不可欠なものではないことが理解されるべきである。
【００２３】
船舶１４は、配備場所Ｓに向かう前に、タービン１０の配備に適した潮流状態を待つために、好ましくは、近隣の湾等の比較的保護される場所に曳航される。配備に好ましい潮流速度は、下げ潮時の速度であるが、当然のことながら、この状態は、本発明の配備方法に不可欠ではなく、本発明の設置方法における理想的な作業状態を単に提示するのみである。下げ潮時に配備することによる１つの利点は、配備を打ち切る場合に、「潮だるみ」の間に、タービン１０及びベース１２を水面に戻す時間を確保することができる点であり、これは、以下の記載により明らかになるであろう。加えて、下げ潮は、船舶１４を、潮流に対向した適切な方向で保持する傾向があり、それゆえ、タービン１０が水底Ｂに降下されると、タービン１０も、潮流に対向するので、最大運転効率を得ることができる。
【００２４】
好ましい潮流状態になると、船舶１４は、配備場所Ｓの上方に曳航される。ここにおいて、配備場所Ｓの上方に存在する船舶１４の位置を保持するために、曳航用船舶Ｔを引き潮Ｆに対向させると共に、曳航用船舶Ｔの速度を潮流の速度に可能な限り厳密に一致させる。この時、タービン１０及びベース１２は、船舶１４から切り離し可能な状態である。しかし、タービン１０はベース１２から除外可能であり、それゆえ、ベース１２は、分離して、水底Ｂに降下されることが予想される。そして、タービン１０は、ベース１２の上に適切に配置され、かつ、固定される必要があるだろう。
【００２５】
ベース１２は、図示する実施形態において、船舶１４の下面に固定可能なフレーム１６を含んで構成され、ベース１２は、フレーム１６から下方に延びる３本の脚１７を有する。ベース１２は、フレーム１６から上方に突出する一対の支持部材１８を更に含んで構成される。船舶１４は、支持部材１８が船舶１４を介して上方に突出できるように構成され、支持部材１８の上部には、タービン１０が適切に固定される。複数個（図示する実施形態では３個）のウィンチ２０は、船舶１４上に設けられ、フレーム１６に固定されて、船舶１４に対するベース１２の昇降に用いられる。ベース１２が船舶１４の下面にしっかりとロックされるように、ロック手段（図示せず）を、ベース１２及び船舶１４の少なくとも一方に設けることが好ましい。また、ウィンチ２０は、それら自体がこのロック手段を兼ねてもよい。
【００２６】
図２に示すように、船舶１４が場所Ｓの上方に配置されると、ロック手段（図示せず）は解除され、この後、ウィンチ２０を用いて、水底Ｂに向けてベース１２及びタービン１４の降下を開始させる。図示する実施形態では、タービン１０は、船舶１４を真っすぐに通過することができ、これにより、ベース１２及びタービン１０を、船舶１４の真下に真っすぐに降下させることができ、それゆえ、降下プロセスの間の高い安定性を実現することができる。水底Ｂ（具体的には、設置場所Ｓ）に向けてベース１２を降下させるために、各ウィンチ２０は、それぞれ、ベース１２に連結された個別の降下用ライン２２を送り出す。従来式では、このようなコンポーネントを船舶から降下させるときに、船舶の側面から張出したクレーン、又は、同様のブーム式ホイスト（図示せず）を用いる必要がある。この種の配置は、クレーンと、それにより吊り下げられたコンポーネントとのモーメントにより、本質的に不安定である。
【００２７】
ベース１２が水底Ｂの近くに配置されると、それに接触していなくても、ベース１２及びタービン１０の少なくとも一方に備えられたセンサ（図示せず）を用いて、ベース１２からの遠隔測定データ（テレメトリー；telemetry）を受信する。特に、センサ（図示せず）は、設置を調整する者、好ましくは配備用船舶１４に搭乗している者に対して、映像、位置、及び深度の情報を提供するように構成されることが好ましい。この遠隔測定データ情報が許容パラメータの範囲内であると判断されると、ベース１２は水底Ｂまで完全に降下され得る。そして、センサ（図示せず）は、ベース１２が水底Ｂに実際に接触したときを示す遠隔測定データを再び提供する。
【００２８】
図３に示すように、曳航用船舶Ｔは、この時、下げ潮Ｆに対する配備用船舶１４の位置を保持しようとし、その間に、追加長さ分の降下用ライン２２が各ウィンチ２０から送り出される。ここでは、追加長さ分として、例えば、５ｍ分のライン２２が送り出される。ライン２２の緩みにより、ベース１２は、水底Ｂに確実に配置され、そして、曳航用船舶Ｔは、曳航用船舶Ｔと船舶１４との間に取り付けられた引き綱Ｌを緩めて、引き綱Ｌに緩みを形成する。この配置により、ベース１２は、船舶１４を係留するアンカーとして機能し得る。このようにして、ベース１２は、船舶１４に連結されたまま、タービン１０及びベース１２の自重が完全に作用する状態で、水底Ｂに配置され得る。この後、何らかの理由により、タービン１０及びベース１２を水底Ｂから引き上げる必要があっても、船舶１４とベース１２との間の連結が、このプロセスを簡素化すると思われる。
【００２９】
この時、ベース１２及びタービン１０には、外部負荷が作用していないので、ベース１２は水底Ｂに安定配置されるはずである。この設置時に、曳航用船舶Ｔは、引き綱Ｌに対していかなる負荷も作用させていない点は、重要である。この時、遠隔測定データを、ベース１２から取り出し、学習して、ベース１２の水底Ｂでの配置状態を確認する。
【００３０】
図４に示すように、ベース１２が、例えば、位置、方向、傾き、深度等の許容パラメータの範囲内に配置されていないことを、遠隔測定データが示した場合には、ウィンチ２０を用いて、ベース１２及びタービン１０を、迅速かつ容易に、引き上げて、再配置することができる。この時、再配置のために、ウィンチ２０を用いて、ベース１２を水底Ｂから引き上げ、そして、降下用ライン２２の緩みを取り除く。このプロセスの間に、曳航用船舶Ｔを再び用いて、船舶１４の位置を下げ潮に対して安定に保持させる。ベース１２が持ち上げられると、曳航用船舶Ｔを用いて、船舶１４を新しい位置に移動することができ、その位置にて、上述のように、ベース１２を水底Ｂに再配置することができる。ベース１２の配置時に、利用可能な手段を用いて、又は、許容パラメータの範囲内に入るように、設置を完了することが不可能な場合には、ベース１２及びタービン１０を完全に引き上げて元の位置に戻し、船舶１４に連結し、曳航して港に戻すことができる。
【００３１】
好ましい配置では、ベース１２は、２本の後脚１７に先立って前脚１７が水底Ｂに接触するように、降下される。これは、前ウィンチ２０からの降下用ライン２２を若干長く送り出すことにより、達成される。前脚１７が水底Ｂに接触すると、これはピボットとして利用可能であり、このピボットにて、ベース１２を回転させることができ、これにより、ベース１２の方向を変更することができる。船舶１４を移動させることにより、ベース１２の方向を修正することができ、これが完了した後に、２本の後脚１７を水底Ｂに降下させることができる。
【００３２】
図５に示すように、ベース１２が許容パラメータの範囲内で水底Ｂに配置されている場合には、降下用ライン２２を、各々、ベース１２と船舶１４との間から切り離すことができ、これにより、配備場所Ｓに配置されたベース１２及びタービン１０を残し、運転を開始することができる。そして、曳航用船舶Ｔは、空になった船舶１４を曳航して港に戻ることができる。
【００３３】
上述の設置方法では、ベース１２を水底Ｂまで降下させる間にベース１２を安定させるために、アンカー（図示せず）を用いるように変更してもよい。特に、このアンカーは、ベース１２が船舶１４に固定されている間にアンカーに連結され得るように、設置場所の上流側の水底に配置され、好ましくは、それに係留されるブイを備えるであろう。船舶が配備場所の上方に配置されると、例えば、前脚１７にて、ベースがアンカーに連結される。このようにして、ベース１２が水底Ｂに向けて降下されると、ベース１２の上流側に配置されたアンカーは、ベース１２の適切な方向を保持するのに役立つ。
【００３４】
従って、本発明は、水力発電タービン１０及びベース１２を水底Ｂに設置する方法であって、配備用船舶１４を切り離す前に設置の確認が可能な方法を提供する。
【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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【国際調査報告】
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