(57)【要約】  潜水可能なタービンアッセンブリであって、前記潜水可能なタービンアッセンブリは、底部を有する水域の表面の下方の所定の深さ範囲に、１つまたは複数の流水駆動式タービンを支持するようにサイズ決めおよび構成されているフレームを含み、前記フレームは、少なくとも１つの不変の浮力コンポーネントと、少なくとも１つの可変の浮力コンポーネントと、随意的に１つまたは複数の流体力学的揚力発生表面とを含み、前記１つまたは複数の流水駆動式タービンは、水速度によって変化する抗力を作り出すことが予期され、前記アッセンブリは、前記水域の底部の上方の所定の位置に維持されるように配置されており、少なくとも２つの上流のピンと張ったムアリングラインランおよび少なくとも１つの下流のピンと張ったムアリングラインランによって、前記予期される水域表面の下方に沈められており、前記ムアリングラインランは、それぞれのアンカー点において、前記水域の底部にアンカー固定されるように配置されており、前記それぞれのアンカー点は、前記アッセンブリの前記予期される位置の下方の点から、少なくとも前記水底の上方の前記アッセンブリの高さだけ、間隔を離して配置されており、前記フレームは、前記ピンと張ったムアリングラインランのための取り付け点を有し、前記取り付け点は、それぞれのムアリングラインランを形成する上側および下側または一次的なおよび二次的なムアリングラインまたはケーブルの間隔を離した取り付けのための、上側取り付け点および下側取り付け点を含み、前記取り付け点は、設置の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインのうちの少なくともいくつかの移動を許容するように配置されており、使用の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインをロックするための構成体を有しており、使用時に、毎秒３メートルの公称流速を有する水流の中で、前記上流ムアリングラインランおよび下流ムアリングラインランの両方がピンと張ったままとなるように、前記アッセンブリが配置されており、不変および可変の浮力と任意の流体力学的揚力から、前記アッセンブリの重量を引いたものから生じる正味の上向きの力が、構造体にかかる前記抗力および前記少なくとも１つのタービンによって作り出されるスラストの少なくとも２５％である、潜水可能なタービンアッセンブリが提供される。【選択図】図１
2015534004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜水可能なタービンアッセンブリであって、前記潜水可能なタービンアッセンブリは、
底部を有する水域の表面の下方の所定の深さ範囲に、１つまたは複数の流水駆動式タービンを支持するようにサイズ決めおよび構成されているフレームを含み、
前記フレームは、少なくとも１つの不変の浮力コンポーネントと、少なくとも１つの可変の浮力コンポーネントと、随意的に１つまたは複数の流体力学的揚力発生表面とを含み、
前記１つまたは複数の流水駆動式タービンは、水速度によって変化する抗力を作り出すことが予期され、
前記アッセンブリは、前記水域の底部の上方の所定の位置に維持されるように配置されており、少なくとも２つの上流のピンと張ったムアリングラインランおよび少なくとも１つの下流のピンと張ったムアリングラインランによって、前記予期される水域表面の下方に沈められており、
前記ムアリングラインランは、それぞれのアンカー点において、前記水域の底部にアンカー固定されるように配置されており、前記それぞれのアンカー点は、前記アッセンブリの前記予期される位置の下方の点から、少なくとも前記水底の上方の前記アッセンブリの高さだけ、間隔を離して配置されており、
前記フレームは、前記ピンと張ったムアリングラインランのための取り付け点を有し、前記取り付け点は、それぞれのムアリングラインランを形成する上側および下側または一次的なおよび二次的なムアリングラインまたはケーブルの間隔を離した取り付けのための、上側取り付け点および下側取り付け点を含み、
前記取り付け点は、設置の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインのうちの少なくともいくつかの移動を許容するように配置されており、使用の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインをロックするための構成体を有しており、
使用時に、毎秒３メートルの公称流速を有する水流の中で、前記上流ムアリングラインランおよび下流ムアリングラインランの両方がピンと張ったままとなるように、前記アッセンブリが配置されており、不変および可変の浮力と任意の流体力学的揚力から、前記アッセンブリの重量を引いたものから生じる正味の上向きの力が、構造体にかかる前記抗力および前記少なくとも１つのタービンによって作り出されるスラストの少なくとも２５％である、潜水可能なタービンアッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアッセンブリであって、５ｍ／ｓにおいて、前記正味の上向きの力が、構造体にかかる前記抗力および前記少なくとも１つのタービンによって作り出されるスラストの２００％以下となるように、前記アッセンブリが配置されている、アッセンブリ。
【請求項３】
潜水可能なプラットフォームを上昇させる方法であって、前記潜水可能なプラットフォームは、可変のプラスの浮力を有し、発電タービンを装着するのに適切であり、前記潜水可能なプラットフォームは、アンカー固定システムによってアンカー固定されており、前記方法は、
前記潜水可能なプラットフォームの前記可変のプラスの浮力を少なくとも部分的に低減させるステップと、次いで、前記アンカー固定システムを解放するステップとを含む、潜水可能なプラットフォームを上昇させる方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記アンカー固定システムが、３つ以上のアンカー固定点において水底に固定されている、方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の方法であって、前記アンカー固定システムが、水域の平均の波の高さの下方の所定の深さに沈められている前記潜水可能なプラットフォームを制約するために、下向きの力を提供するように配置されている、方法。
【請求項６】
潜水可能なプラットフォームであって、前記潜水可能なプラットフォームは、可変のプラスの浮力を有し、発電タービンを装着するのに適切であり、前記潜水可能なプラットフォームは、アンカー固定システムによってアンカー固定されており、前記潜水可能なプラットフォームは、前記アンカー固定システムが解放される前に、前記可変のプラスの浮力を低減させるように構成されている、潜水可能なプラットフォーム。
【請求項７】
請求項７に記載の潜水可能なプラットフォームであって、アンカー固定システムが、３つ以上のアンカー固定点において水底固定されている、潜水可能なプラットフォーム。
【請求項８】
請求項７または８に記載の潜水可能なプラットフォームであって、前記アンカー固定システムは、水域の平均の波の高さの下方の所定の深さに沈められている前記潜水可能なプラットフォームを制約するために、下向きの力を提供するように配置されている、潜水可能なプラットフォーム。
【請求項９】
流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、
４つのカップリングであって、前記カップリングは、前記装置の上に間隔を離して配置されており、前記装置の姿勢が変更され得るように空間的に配置されている、４つのカップリングと、
２つのムアリングラインであって、それぞれのムアリングラインは、２つのテザーによって前記装置に連結されており、それぞれのテザーは、前記４つのカップリングのうちの異なる１つに連結されている、２つのムアリングラインと、
前記装置の配向を感知するように構成されている配向センサーと、
姿勢制御装置であって、前記姿勢制御装置は、前記配向センサーに連結されており、水域の中の沈められている位置において、前記装置の前記姿勢を変更させ、前記感知される配向に基づいて、水の流れの方向の変化を収容する、姿勢制御装置と
を含み、
前記装置の前記姿勢を変更させることは、前記テザーの中のテンションを変更させることを含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記装置の前記姿勢を変更させることは、前記テザーの中の前記テンションを積極的に変更させることを含む、装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の装置であって、前記姿勢が、ピッチ、ロール、およびヨーのうちの少なくとも１つを含む、装置。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置であって、前記４つのカップリングが、前記装置の前記ピッチおよびヨーが変更され得るように、前記装置の上に空間的に配置されており、前記姿勢制御装置が、水域の中の沈められている位置において、前記装置の前記ヨーをさらに積極的に変更させるように動作可能であり、前記感知される配向に基づいて、水の流れの方向の変化を収容し、
前記装置の前記ヨーを積極的に変更させることは、前記ムアリングラインの中の前記テンションを変更させることを含む、装置。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも１つのカップリングが、テンション制御装置を含み、前記テンション制御装置は、前記テザーおよび／またはムアリングラインの中の前記テンションを変更させるために、伸長または後退するように構成されている、装置。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれか一項に記載の装置であって、前記テンション制御装置が、ウィンチおよび／または水圧ラムを含む、装置。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれか一項に記載の装置であって、前記装置が、可変の揚力デバイスを含み、前記可変の揚力デバイスは、揚力を提供するように動作可能であり、前記深さを変化させ、および／または、流水の中に沈められている位置において、前記装置の前記姿勢および／またはヨーを積極的に変更させる、装置。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれか一項に記載の装置であって、前記装置が、可変の浮力デバイスを含み、前記可変の浮力デバイスは、前記深さを変化させるように、ならびに／または、水域の中に沈められている位置において、前記装置の前記姿勢および／もしくはヨーを積極的に変更させるように動作可能である、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、前記可変の浮力デバイスが、前記装置の中へまたは前記装置から水をポンプ送りすることによって、前記装置の合計質量を変更させる、装置。
【請求項１８】
請求項９から１７のいずれか一項に記載の装置であって、前記可変の浮力デバイスによって、前記装置の前記深さおよび／または姿勢および／またはヨーを変化させることは、加圧空気供給源から、前記装置のコンパートメントを膨張または収縮させる、装置。
【請求項１９】
請求項９から１８のいずれか一項に記載の装置であって、前記装置が、質量分布デバイスをさらに含み、前記質量分布デバイスは、前記デバイスの中の質量の前記分布を変更させるように動作可能であり、流水の中に沈められている位置において、前記装置の前記姿勢および／またはヨーを変化させる、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、前記質量分布デバイスによって前記デバイスの中の質量の前記分布を変更させることが、前記装置の中へまたは前記装置から水をポンプ送りすることを含む、装置。
【請求項２１】
請求項９から２０のいずれか一項に記載の装置であって、前記配向センサーが、フローセンサーを含み、前記フローセンサーは、前記流水のフローの前記速度および／または方向を感知するように動作可能である、装置。
【請求項２２】
請求項９から２１のいずれか一項に記載の装置であって、前記配向センサーが、フラックスゲートコンパスおよび／または加速度計を含む、装置。
【請求項２３】
請求項９から２２のいずれか一項に記載の装置であって、前記配向センサーが、コンパスを含み、前記コンパスは、磁界に対する前記装置の前記配向を検出するように動作可能である、装置。
【請求項２４】
請求項９から２３のいずれか一項に記載の装置であって、前記配向センサーが、ジャイロスコープを含み、前記ジャイロスコープは、前記装置の前記配向の変化を検出するように動作可能である、装置。
【請求項２５】
請求項９から２４のいずれか一項に記載の装置であって、前記配向センサーが、ＭＥＭＳチルト加速度計を含む、装置。
【請求項２６】
流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、
タービンと、
配向制御装置であって、前記配向制御装置は、前記装置に対する前記タービンの配向を調節するように動作可能であり、故障が検出された場合に、前記タービンの前記配向を変化させ、前記タービンからの電力の発生を抑止するように構成されている、配向制御装置と
を含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置。
【請求項２７】
流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、
タービンと、
配向制御装置であって、前記配向制御装置は、前記装置に対する前記タービンの配向を調節するように動作可能であり、水の速度が選択された閾値速度よりも小さい場合に、前記タービンの前記配向を変化させ、前記タービンからの電力の発生を抑止するように構成されている、配向制御装置と
を含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置。
【請求項２８】
流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、
タービンと、
配向制御装置であって、前記配向制御装置は、前記装置に対する前記タービンの配向を調節するように動作可能であり、水の速度が選択された閾値速度よりも大きい場合に、前記タービンの前記配向を変化させ、前記タービンからの電力の発生を可能にするように構成されている、配向制御装置と
を含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置。
【請求項２９】
請求項２７または２８に記載の潜水可能な装置であって、前記潜水可能な装置は、フロー速度センサーをさらに含み、前記フロー速度センサーは、流水の速度を感知するように構成されている、潜水可能な装置。
【請求項３０】
請求項２７または２８に記載の潜水可能な装置であって、前記潜水可能な装置は、インバーターをさらに含み、前記インバーターは、前記タービンの前記配向を変化させる前に、前記タービンを減速させるために、前記タービンからより多くの電力を引き出すように構成されている、潜水可能な装置。
【請求項３１】
請求項２７または２８に記載の潜水可能な装置であって、前記潜水可能な装置は、電気的なダンプロードをさらに含み、過剰な電力が、前記電気的なダンプロードに放出され得る、潜水可能な装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の潜水可能な装置であって、前記電気的なダンプロードが、１つまたは複数のバッテリーである、潜水可能な装置。
【請求項３３】
潜水艇を制御するための遠隔から制御可能な無人の水上船であって、前記船は、
前記水上船を移動させるための原動ユニットと、
遠隔デバイスと通信するための第１の通信インターフェースであって、前記第１の通信インターフェースは、前記原動ユニットに連結され、前記遠隔デバイスが前記原動ユニットを制御することを可能にする、第１の通信インターフェースと、
前記潜水艇を制御するために前記潜水艇と通信するための第２の通信インターフェースであって、前記第２の通信インターフェースは、前記潜水艇と前記遠隔デバイスとの間の通信のために、前記第１の通信インターフェースに連結されている、第２の通信インターフェースと
を含み、
前記水上船は、制御装置を含み、前記制御装置は、前記遠隔デバイスから前記潜水艇に送られるコマンドに応答して、前記原動ユニットを動作させ、前記水上船を移動させるように構成されており、前記潜水艇が、前記水上船の通信範囲の中に留まるようになっている、潜水艇を制御するための遠隔から制御可能な無人の水上船。
【請求項３４】
請求項３３に記載の遠隔から制御可能な無人の水上船であって、前記水上船は、範囲決定器を含み、前記範囲決定器は、前記船から前記潜水艇への前記範囲を決定するように動作可能であり、前記制御装置は、前記範囲が選択された閾値範囲よりも大きくなるまで、前記水上船を移動させないように構成されている、遠隔から制御可能な無人の水上船。
【請求項３５】
請求項３３または３４に記載の遠隔から制御可能な無人の水上船であって、前記潜水艇は、前記水上船にテザーで繋がれており、前記潜水艇の制御は、前記テザーの中の検出されるテンションに基づいている、遠隔から制御可能な無人の水上船。
【請求項３６】
請求項３３から３５のいずれか一項に記載の遠隔から制御可能な無人の水上船であって、前記水上船が、抗力および／またはテザーの中のテンションを低減させるように配向させられる、遠隔から制御可能な無人の水上船。
【請求項３７】
請求項３３から３６のいずれか一項に記載の遠隔から制御可能な無人の水上船であって、前記水上船が、水の表面条件によって引き起こされる負荷を低減させるように配向させられる、遠隔から制御可能な無人の水上船。
【請求項３８】
流水駆動可能なタービン装置を制御する方法であって、前記方法は、
水速度を感知するステップと、
前記水速度が第１の所定の速度範囲の中にある場合には、前記タービンから電力を導き出すように配置されているパワーデライバーに電力供給を提供するステップと、
流体速度が前記第１の所定の速度範囲の中にない場合には、前記パワーデライバーに電力供給を提供しないステップと
を含む、流水駆動可能なタービン装置を制御する方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法であって、前記タービン装置が、電力貯蔵部を含み、前記方法が、前記パワーデライバーの出力から前記電力貯蔵部を充電するステップを含む、方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の方法であって、前記方法が、前記流体速度が前記第１の所定の速度範囲の中にない場合に、前記電力貯蔵部を、前記パワーデライバーによって充電されている状態から切り離すステップを含む、方法。
【請求項４１】
請求項３９または４０に記載の方法であって、前記パワーデライバーに電力供給を提供するステップが、前記電力貯蔵部からのＤＣ電力供給電圧を連結し、前記パワーデライバーに電力を提供することを含む、方法。
【請求項４２】
請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法であって、前記パワーデライバーが、ＡＣ−ＤＣコンバーターを含み、前記ＡＣ−ＤＣコンバーターは、ある閾値オン電圧を有する少なくとも１つの電圧制御されるインピーダンスを含み、前記電力供給の電圧は、前記電圧制御されるインピーダンスの前記閾値オン電圧に基づいて選択される、方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であって、前記方法が、前記パワーデライバーの出力電圧が前記閾値オン電圧よりも大きい場合に、前記パワーデライバーに電力を供給することから前記電力貯蔵部を切り離すステップを含む、方法。
【請求項４４】
水速度センサーと、
前記タービンの駆動から電力を導き出すためのパワーデライバーと、
制御装置であって、前記制御装置は、流体速度が第１の所定の速度範囲の中にある場合には、電力供給を前記パワーデライバーに連結させるように構成されており、前記流体速度が前記第１の所定の速度範囲の中にない場合には、前記パワーデライバーから前記電力供給を切り離すように構成されている、制御装置と
を含む、流水駆動可能なタービン装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の装置であって、前記タービン装置が、電力貯蔵部を含み、前記電力貯蔵部は、前記パワーデライバーの出力から電力を貯蔵するように配置されている、装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の装置であって、前記装置が、制御装置を含み、前記制御装置は、前記流体速度が前記第１の所定の速度範囲の中にない場合に、前記パワーデライバーから電力を貯蔵することから前記電力貯蔵部を切り離すように構成されている、装置。
【請求項４７】
請求項４６に記載の装置であって、前記制御装置が、前記電力貯蔵部からのＤＣ電力供給電圧を連結し、前記パワーデライバーに電力を提供するように動作可能である、装置。
【請求項４８】
請求項４５から４７のいずれか一項に記載の装置であって、前記パワーデライバーが、ＡＣ−ＤＣコンバーターを含み、前記ＡＣ−ＤＣコンバーターは、ある閾値オン電圧を有する少なくとも１つの電圧制御されるインピーダンスを含み、前記電力供給の電圧は、前記電圧制御されるインピーダンスの前記閾値オン電圧に基づいて選択される、装置。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法であって、前記制御装置が、前記パワーデライバーの出力電圧が前記閾値オン電圧よりも大きい場合に、前記パワーデライバーに電力を供給することから前記電力貯蔵部を切り離すように構成されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水駆動可能なタービンアッセンブリが、一方向のまたは双方向の水の流れを伴う河川または海の領域に位置付けされ、水の流れの運動エネルギーを、たとえば、水圧エネルギーまたは電気エネルギーなどの、より容易に伝達可能な形態のエネルギーに変換することに関する。
【背景技術】
【０００２】
水の流れによってタービンを駆動することがよく知られている。水の流れから運動エネルギーを抽出することは、通過する水の運動量の低減を引き起こし、そして、それは、タービンの上に大きい反力を生成させる。これらの反力は、主に、水の流れの方向に作用する抗力として現れる。たとえば、タービンは、８００ｋｇから最大２００トンまでの範囲の重さがある可能性があり、４ｍから２１ｍの間のローター直径を有することが可能である。より小さいタービンは、おおよそ４５ｋＮのスラストを有する可能性があり、一方、より大きいタービンは、おおよそ６ノットの典型的な水の流れの下で、おおよそ１ＭＮ（１００トンと同等である）のスラストを有する可能性がある。したがって、流水駆動可能なタービンアッセンブリは、しっかりとアンカー固定されなければならない。表面の近くに見られる波との相互作用を回避するために、または、ボートとの衝突を回避するために、タービンアッセンブリは、深海にアンカー固定されることが多い。しかし、タービンは、アンカー固定サイトまで輸送可能でなければならない。また、タービンアッセンブリは、メンテナンスおよび修理のために、合理的な量の時間で、アクセス可能でなければならない。水力駆動可能なタービン技術のこれらの態様は、相当な工学的挑戦をもたらす。流体力学は、効果的にシミュレーションするには複雑である可能性があり、そのうえ、現実世界のフロー条件は、かなり変化する可能性がある。結果として、タービンに関する多くの論文提案は、実用的でないということが見出されている。簡単であるが効果的な装着の構成は、工学的問題を改善し、存続可能な潮汐エネルギーまたは海流エネルギーを実用的に利用することとなり、長く望まれた環境的に有益な問題を解決する。
【０００３】
特許公報第ＷＯ９９／０２８５３号は、水ストリームの大きい面積をカバーするストリームタービンを開示しており、それは、造船所で製造され、使用サイトまで輸送され、そこでアンカー固定され得る。ストリームタービンは、全体として、メンテナンスまたは修理のために、浮揚および牽引され得る。
【０００４】
特許公報第ＷＯ２００４／０８５８４５号および第ＷＯ２００５／０６１８８７号は、海または河川の河口で水流タービンを支持するためのサポート構造体を開示している。タービンを伴うサポート構造体は、メンテナンスまたは修理のために水面まで浮揚させることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の態様は、水流から電力を発生させるための、可変の正味のプラスの浮力を有するタービンアッセンブリを提供することに関する。タービンアッセンブリは、たとえば、設置および回収を可能にするために、わずかにプラスの浮揚性であることが可能である。また、タービンアッセンブリは、たとえば、海底または河底にアンカー固定させることが可能である。アンカー固定されるときに、タービンアッセンブリの可変の正味の浮力は増加させられ、タービンアッセンブリが水域（ｂｏｄｙ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ）の中の異なる深さに位置付けされることを可能にすることができる。実質的に固定されている位置において、このように位置付けされるとき、タービンアッセンブリは、水域の中の選択された深さにおいて、水流から電力を発生させることが可能である。可変の正味の浮力は、タービンアッセンブリの中の不変の浮力および可変の浮力の組み合わせによって提供される。アンカー固定システムは、正味のプラスの浮力によって提供される力に対して反対の力を提供し、タービンアッセンブリを選択された深さに保持する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様では、潜水可能なタービンアッセンブリであって、前記潜水可能なタービンアッセンブリは、底部を有する水域（ｗａｔｅｒ  ｂｏｄｙ）の表面の下方の所定の深さ範囲に、１つまたは複数の流水駆動式タービンを支持するようにサイズ決めおよび構成されているフレームを含み、前記フレームは、少なくとも１つの不変の浮力コンポーネントと、少なくとも１つの可変の浮力コンポーネントと、随意的に１つまたは複数の流体力学的揚力発生表面とを含み、前記１つまたは複数の流水駆動式タービンは、水速度によって変化する抗力を作り出すことが予期され、前記アッセンブリは、前記水域の底部の上方の所定の位置に維持されるように配置されており、少なくとも２つの上流のピンと張ったムアリングラインランおよび少なくとも１つの下流のピンと張ったムアリングラインランによって、前記予期される水域表面の下方に沈められており、前記ムアリングラインランは、それぞれのアンカー点において、前記水域の底部にアンカー固定されるように配置されており、前記それぞれのアンカー点は、前記アッセンブリの前記予期される位置の下方の点から、少なくとも前記水底の上方の前記アッセンブリの高さだけ、間隔を離して配置されており、前記フレームは、前記ピンと張ったムアリングラインランのための取り付け点を有し、前記取り付け点は、それぞれのムアリングラインランを形成する上側および下側または一次的なおよび二次的なムアリングラインまたはケーブルの間隔を離した取り付けのための、上側取り付け点および下側取り付け点を含み、前記取り付け点は、設置の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインのうちの少なくともいくつかの移動を許容するように配置されており、使用の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインをロックするための構成体を有しており、使用時に、毎秒３メートルの公称流速を有する水流の中で、前記上流ムアリングラインランおよび下流ムアリングラインランの両方がピンと張ったままとなるように、前記アッセンブリが配置されており、不変および可変の浮力と任意の流体力学的揚力から、前記アッセンブリの重量を引いたものから生じる正味の上向きの力が、構造体にかかる前記抗力および前記少なくとも１つのタービンによって作り出されるスラストの少なくとも２５％である、潜水可能なタービンアッセンブリが提供される。
【０００７】
我々は、拡張的なタンク−テスティングおよびシミュレーションを通して、この特定の構成は、最も現実世界の用途において遭遇しそうな多種多様なフロー条件の全体を通して、実行可能な垂直方向の安定性、水平方向の位置の維持、および「転覆」に対する抵抗を与える、簡単であるが効果的な配置を提供するということを見出した。
【０００８】
好ましくは、５毎秒メートルの公称流速における正味の上向きの力は、構造体にかかる抗力およびスラストの約２００％以下である。この制約は、実際の構造体の安定性を保持する。
【０００９】
ある態様では、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中で可変のプラスの浮力を有しており、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、水底の上のアンカー固定点にアンカー固定されるように配置されており、前記タービンアッセンブリは、浮力デバイスを含み、前記浮力デバイスは、固定された浮揚性材料とバラストタンクとを含み、前記バラストタンクは、水で充填され、前記浮力デバイスによって提供される前記プラスの浮力を低減させるように構成されており、前記固定された浮揚性材料は、前記バラストタンクの周りに配置され、前記バラストタンクの周りに固定された浮揚性材料のクレードルを提供している、タービンアッセンブリが提供される。
【００１０】
前記浮力デバイスは、細長くすることが可能であり、その長さが支配的な水の流れの方向に沿って存在するように配置されており、前記固定された浮揚性材料によって提供される浮力が前記バラストタンクの長さおよび幅のうちの少なくとも１つに沿って対称的となるように、固定された浮揚性材料の前記クレードルは配置されている。固定された浮揚性材料の前記クレードルは、前記バラストタンクの下方に少なくとも部分的に配置され得、および／または、前記バラストタンクの上方に部分的に配置され得、前記バラストタンクを取り囲むようになっている。代替例として、固定された浮揚性材料の前記クレードルは、１つまたは複数の浮力デバイスに対する１つまたは複数のタービンの位置を固定するためにフレームを含むことが可能である。さらなる代替例として、前記フレームは、前記１つまたは複数の浮力デバイスの下に前記クレードルを提供する。
【００１１】
前記正味のプラスの浮力は、アンカー固定システムによって提供される反作用の下向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約するのに十分であるように選択され得、選択された閾値力までの下向きの垂直方向の外力の下でその位置を維持し、前記下向きに垂直方向の力が前記選択された閾値力を超える場合には、前記タービンアッセンブリが下向きに変位させられることを可能にする。前記選択された閾値力は、過度の負荷が前記アンカー固定システムの前記ムアリングラインに加えられないように、前記タービンアッセンブリの移動を抑制するように選択することが可能である。前記選択された閾値力は、たとえば毎秒１メートルの水平方向のまたは垂直方向の波の粒子速度を有する波によって及ぼされる力に対応するように選択することが可能である。前記正味のプラスの浮力は、前記アンカー固定システムの前記ムアリングラインのすべての中のテンションを維持するように選択される。
【００１２】
前記バラストタンクが満杯にされているときの前記タービンアッセンブリの前記正味のプラスの浮力は、前記バラストタンクが水のないときの前記プラスの浮力の１５％未満とすることが可能であり、前記固定された浮揚性材料は、前記バラストタンクが満杯にされているときの前記タービンアッセンブリのプラスの浮力を維持するのに十分であることが可能である。別の可能性のある態様では、前記バラストタンクが満杯にされているときの前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力が５トン未満となるように、前記固定された浮揚性材料および前記バラストタンクが配置されている。本発明の一実施形態では、前記バラストタンクが満杯にされているときの前記タービンアッセンブリの前記正味のプラスの浮力は、約２００ｋｇとすることが可能である。前記バラストタンクが空のときの前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力が、流体力学的抗力および前記タービンによって発生させられるスラスト力の両方の組み合わせに反発するのに十分であるように、前記固定された浮揚性材料および前記バラストタンクは配置され得、前記デバイスが、前記タービンが動作しているときの動作条件の下で、ウォーターカラムの中で下に移動しないようになっている。
【００１３】
前記タービンアッセンブリは、ウィンチと、ムアリングラインによって前記アンカー固定システムに接続可能なタグラインとを含むことが可能であり、前記ウィンチは、前記タグラインを使用して、前記タービンアッセンブリの中へ前記ムアリングラインを引くように動作可能であり、前記ムアリングラインの破断応力は、前記タグラインの破断応力よりも大きい。代替的に、前記ムアリングラインおよび前記タグラインは、同じラインのタイプおよび／またはサイズのものであり、実質的に等しい破断応力を有している。前記タグラインは、前記タービンアッセンブリのロッキング手段に係合するように配置されているカップリング部材によって、前記ムアリングラインに連結され得、前記ロッキング手段は、前記カップリング部材をロックし、前記ムアリングラインを前記タービンアッセンブリに固定し、前記ウィンチからの引張荷重を解放するように動作可能である。代替例として、より小さいタービンアッセンブリでは、または、負荷が過剰でない場合には、前記ラインは、前記ウィンチを使用してロックを外され得る。前記カップリング部材は、前記ウィンチが前記タグラインの中で巻かれるときに、前記カップリング部材を前記ロッキング手段の中へガイドするようにテーパーが付けられていることが可能である。
【００１４】
前記タービンアッセンブリは、水流を流体力学的揚力に変換し、前記タービンアッセンブリの上に上向きの力を提供するための水中翼を含むことが可能である。たとえば、前記タービンアッセンブリは、フレームを含むことが可能であり、フレームは、前記浮力デバイスに対して前記タービンを支持するように配置されている複数のフレーム部材を含み、前記フレーム部材のうちの少なくとも１つが、前記水中翼を含む。上向きの力を提供するように水中翼を使用することは、浮力による上向きの力を提供するための少なくとも部分的な代用として使用され得、したがって、前記アッセンブリの中で要求される前記正味の浮力を低減させる。
【００１５】
ある態様では、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、浮力デバイスを有しており、前記浮力デバイスは、水の中で可変のプラスの浮力を提供するように動作可能であり、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、水底の上のアンカー固定点にアンカー固定されるように配置されており、前記タービンアッセンブリは、前記タービンを支持するためのフレームを含み、前記フレームは、複数のフレーム部材を含み、前記複数のフレーム部材は、使用時に前記フレームが水の中でタービンを支持するときに、第１の複数の前記フレーム部材が引張応力の状態にあり、第２の複数の前記フレーム部材が、圧縮負荷の状態にあるように配置されており、前記第１の複数のフレーム部材は可撓性であり、前記第２の複数のフレーム部材は剛体である、タービンアッセンブリが提供される。
【００１６】
前記剛体フレーム部材は、中空であることが可能であり、それらのうちの少なくとも１つ（たとえば、横断方向の水平方向のフレーム部材）は、流体力学的揚力を提供するように選択される断面を有することが可能である。前記第１の複数のフレーム部材は、ケーブルまたはチェーンを含むことが可能であり、前記ケーブルまたはチェーンは、シースによって取り囲まれ、水の流れによって引き起こされる前記流体力学的抗力を低減させることが可能である。
【００１７】
ある態様では、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中で可変のプラスの浮力を有しており、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、水底の上のアンカー固定点にアンカー固定されるように配置されており、前記タービンアッセンブリは、固定された浮揚性材料および水で充填されるように構成されているバラストタンクのうちの１つまたは両方を含む複数の浮力デバイスと、前記少なくとも１つのタービンを支持するために前記複数の浮力デバイスに連結されているフレームとを含む。前記フレームのうちの１つおよび前記浮力デバイスのうちの１つは、前記フレームをラインによってアンカー固定システムに接続するための複数のラインカップリングを含むことが可能であり、前記浮力デバイスのうちの１つは、ウィンチを含むことが可能であり、前記ウィンチは、少なくとも１つのラインカップリングを通してラインをウィンチで巻き上げ、前記タービンアッセンブリと前記アンカー固定システムとの間に引張力を加えるように動作可能である。前記タービンアッセンブリは、２つの流水駆動可能なタービンを含むことが可能である。前記ラインカップリングのうちの少なくとも１つは、前記浮力デバイスのうちの１つの浮力の中心の下に配置され得、前記複数のラインカップリングのうちの少なくとも１つは、前記浮力デバイスのうちの前記１つのノーズ端部またはテール端部に向けて配置されている。
【００１８】
前記タービンアッセンブリは、水域の中で経験される平均の有意な波の高さの下方の所定の深さにおいて、沈められた状態で浮揚しているように典型的に配置されている。この所定の深さは、前記タービンアッセンブリの上に波によって過度の負荷が引き起こされることを回避するように選ぶことが可能である。
【００１９】
ある態様では、水域の中の水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中で可変のプラスの浮力を有しており、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、前記水域の底部の上のアンカー固定点にアンカー固定されるように配置され、前記水域の中で経験される前記平均の有意な波の高さの下方のある深さにおいて沈められている前記タービンアッセンブリを制約するために、下向きの力を提供しており、前記タービンアッセンブリは、前記タービンアッセンブリを前記アンカー固定システムに取り付けるための少なくとも４つの相互に間隔を置いて配置されたラインカップリングを含み、前記ラインカップリングは、真っ直ぐなピンと張ったラインによって、前記アンカー固定システムに接続されている、タービンアッセンブリが提供される。前記タービンアッセンブリおよび前記ラインのうちの１つは、プラスの浮力を有することが可能であり、前記プラスの浮力は、真っ直ぐなラインからの前記ラインの最大偏差が、前記アンカー固定システムと前記タービンアッセンブリとの間の前記ラインの長さの５％以下となるように選択されており、たとえば、前記ラインは、浮力支援デバイスを含むことが可能である。
【００２０】
ある態様では、水の中で可変のプラスの浮力を有するタービンアッセンブリを沈める方法であって、前記タービンアッセンブリは、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンと、アンカー固定システムに接続可能なそれぞれの引張ラインを有する少なくとも１つのウィンチとを有しており、前記方法は、ａ）前記タービンアッセンブリを設置サイトに浮揚させるステップと、ｂ）前記引張ラインまたはそれぞれの引張ラインを水の中に沈められているアンカー固定システムに連結するステップと、ｃ）前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力を低減させるステップと、ｄ）前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチを操作し、前記引張ラインまたはそれぞれの引張ラインの中のテンションの力によって、目標場所へ前記タービンアッセンブリを沈めるステップと、ｅ）前記目標サイトに到着すると、前記ウィンチをロックするステップと、ｆ）前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力を増加させるステップとを含む、方法が提供される。随意的に、ステップｅ）は、前記目標サイトに到着すると、前記引張ラインまたはそれぞれの引張ラインを前記タービンアッセンブリにロックし、前記ウィンチから緊張を解放することを含む、方法が提供される。
【００２１】
前記引張ラインは、タグラインおよびムアリングラインを含むことが可能であり、前記ムアリングラインは、前記タグラインよりも大きい破断応力を有しており、前記引張ラインを前記タービンアッセンブリにロックするステップは、前記ムアリングラインを前記タービンアッセンブリにロックすることを含む。
【００２２】
本明細書で説明されているのは、水の中でプラスに浮揚性のタービンアッセンブリをアンカー固定するためのアンカー固定システムであって、前記タービンアッセンブリは、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを有し、前記アンカー固定システムは、少なくとも３つのアンカー固定ケーブルを含み、前記少なくとも３つのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリよりも幅および長さが大きい設置面積をカバーする、水底の上の少なくとも３つの相互に間隔を置いて配置されたアンカー固定点にアンカー固定可能であり、前記水底の上のそれぞれのアンカー固定点は、前記タービンアッセンブリの上の２つの相互に間隔を置いて配置された取り付け点に取り付け可能であり、前記アンカー固定システムは、前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力の前記上向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約するために、下向きの力を提供するように配置されている、アンカー固定システムである。
【００２３】
前記アンカー固定システムは、少なくとも三脚の構造の３つのアンカー固定ケーブルを有することが可能であり、それは、前記タービンアッセンブリの前記上向きの力に対抗して、および、前記タービンアッセンブリを通過して流れる水流によって引き起こされる抗力に対抗して、プラスに浮揚性のタービンアッセンブリを制約するのに十分な下向きに反作用の力および安定性を提供する。有利には、前記アンカー固定ケーブルの固有の可撓性は、前記タービンアッセンブリまたはそのローターに対する衝撃を吸収することが可能である。追加的な安定性は、衝撃を吸収する前記アンカー固定システムの能力を弱めることなく、追加的なアンカー固定ケーブルによって提供され得る。
【００２４】
深海サイト（すなわち、４０ｍ以上の深さ）において、ウォーターカラムの上側３分の１（すなわち、電力抽出のために最適な位置）は、構造体の流体力学的抗力の増加、および、水流抗力によって引き起こされる転倒モーメントに起因して、海底へ打ち込まれる重力アンカーまたはカラムなどのような、伝統的なアンカー固定システムにはアクセス不可能である。ウォーターカラムの前記上側３分の１は、深海サイトであっても、単に前記アンカーケーブルの長さを変化させることによって、前記アンカー固定システムにはアクセス可能であり得る。有利には、前記アンカー固定ケーブルの固有の可撓性は、前記アンカー固定点が、前記海底の広い面積にわたって適切なサイトに位置付けされ、たとえば、波動を収容し、危険を回避することを許容する。これは、前記アンカー固定システムの設置面積の幅および長さを大きくし、長くし、そうすることで、前記水底の上方のより大きい高度において、前記タービンアッセンブリが受ける増加した任意の転倒モーメントに対抗する安定性を増加させることが可能である。
【００２５】
前記タービンアッセンブリの上の前記取り付け点は、少なくとも浮力の上向きの力の方向に、相互に間隔を置いて配置させることが可能である。これは、水の流れの下のうねり（ｈｅａｖｅ）に対してより強い抵抗を提供する。
【００２６】
それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリの上の前記２つの取り付け点を、前記水底の上の単一のアンカー点に連結することが可能である。
【００２７】
それぞれのアンカー固定ケーブルまたはムアリングラインランは、前記タービンアッセンブリの上の１対の相互に間隔を置いて配置された取り付け点に連結するために、二股に分かれて１対のケーブルブランチになることが可能である。これは、すべての６つの自由度において前記タービンアッセンブリに対する制約を提供する。
【００２８】
それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力の前記上向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約するために、ムアリングラインを含むことが可能であり、それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリにディレクショナルサポートを提供するために、タグラインを含み、前記タグラインは、前記ムアリングラインから分岐する。特定の機能を実施するために異なるラインを使用することは、前記アンカー固定システムの性能を改善する。
【００２９】
前記ムアリングラインの長さおよび／または前記タグラインの長さは可変にすることが可能である。これは、前記アンカー固定システムによって前記水底にアンカー固定されているときに、前記タービンアッセンブリの配向の調節を許容する。
【００３０】
前記タグラインは、前記ムアリングラインよりも大きい弾性を有することが可能である。前記タグラインは、衝撃を吸収し、また、前記ムアリングラインが前記アンカー固定システムの基本的な剛性を維持しながら、前記タービンアッセンブリの局在化された移動を許容することが可能である。
【００３１】
前記タグラインおよび前記ムアリングラインは、異なる材料から作製することが可能である。前記ムアリングラインは、ダイニーマ（商標）ポリエチレンロープなどのような、余剰な強度を有する高性能材料から作製することが可能である。前記タグラインは、編組ナイロンなどのような基本的材料から作製することが可能であり、それによって、コストを節減する。
【００３２】
前記タグラインは、前記ムアリングラインの長さに沿って、中間点において、前記ムアリングラインから分岐することが可能である。これは、すべての６つの自由度において、前記タービンアッセンブリに対する制約を提供する。
【００３３】
前記少なくとも３つのアンカー固定ケーブルは、前記水底の上の実質的にピラミッドの形態で、前記タービンアッセンブリから外向きに前記水底へ分散する４つのアンカー固定ケーブルとすることが可能である。これは、水の流れの下のうねりに対する増加した抵抗を提供し、すべての６つの自由度において、前記アッセンブリを制約する。
【００３４】
また、前記少なくとも３つのアンカー固定ケーブルは、少なくとも６対のアンカー固定ケーブルとすることが可能であり、それぞれの対のアンカー固定ケーブルの端部は、前記水底の上のそれぞれのアンカー点に連結されており、それぞれの対のアンカー固定ケーブルの前記アンカー固定ケーブルは、前記アンカー固定点から、前記アンカー固定ケーブルの両側端部が前記タービンアッセンブリの１対の相互に間隔を置いて配置された点に固定されている場所へ分散しており、少なくとも３対のアンカー固定ケーブルは、前記細長いタービンアッセンブリのそれぞれの端部に固定されている。これは、水の流れの中で、より大きい安定性を提供する。
【００３５】
前記水底からの前記水平方向に対する前記アンカー固定ケーブルの傾斜の角度は、約６０度以下とすることが可能である。代替的に、前記水底からの前記水平方向に対する前記アンカー固定ケーブルの傾斜の角度は、約４５度以下とすることが可能である。これは、アンカー固定システムに垂直方向の安定性を提供するためであり、前記水底のそれらの孔部から前記アンカー固定点を引き出す傾向はない。
【００３６】
前記水底からの前記水平方向に対する前記アンカー固定ケーブルの傾斜の角度は、約１０度以上とすることが可能である。代替的に、前記水底からの前記水平方向に対する前記アンカー固定ケーブルの傾斜の角度は、約１５度以上とすることが可能である。これは、アンカー固定に水平方向の安定性を提供するためであり、また、それは、水の流れのために、前記タービンサポートの下にクリアランスを提供する。これは、前記タービンサポートの上のうねりを低減させる。
【００３７】
前記水底からの前記水平方向に対する前記アンカー固定ケーブルの傾斜の角度は、３０度＋／−１５度とすることが可能である。
【００３８】
少なくとも１つのアンカー固定ケーブルは、衝撃に対する一体的な抵抗を有することが可能であり、および／または、少なくとも１つのアンカー固定ケーブルは、直列にまたは並列に、ダンパーに接続され得る。
【００３９】
前記アンカー固定ケーブルは、流線形にされ、および／または、渦抑制装置を装備することが可能である。これは、前記アンカー固定ケーブルの周りの水の流れによって引き起こされる渦励振動を低減させるか、または排除することが可能である。また、それは、前記アンカー固定ケーブルの前記流体力学的抗力を低減させるためである。
【００４０】
それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記水底の中のそれぞれの孔部の中にアンカー固定され得る。
【００４１】
本明細書で説明されているのは、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含む潜水可能なタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中でプラスに浮揚性であり、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムを含み、前記アンカー固定システムは、前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力の前記上向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約するために、下向きの力を提供するように配置されており、前記アンカー固定システムは、少なくとも３つのアンカー固定ケーブルを含み、前記少なくとも３つのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリよりも幅および長さが大きい設置面積をカバーする、水底の上の少なくとも３つの相互に間隔を置いて配置された点にアンカー固定可能である、潜水可能なタービンアッセンブリである。この態様を具現化するタービンアッセンブリは、３つのアンカー固定ケーブルの少なくとも三脚の構造を備えるアンカー固定システムを有し、それは、前記タービンアッセンブリの前記上向きの力に対抗して、および、前記タービンアッセンブリを通過して流れる水流によって引き起こされる抗力に対抗して、プラスに浮揚性のタービンアッセンブリを制約するのに十分な安定性を提供する。有利には、前記アンカー固定ケーブルの固有の可撓性は、前記タービンアッセンブリまたはそのローターに対する衝撃を吸収することが可能である。追加的な安定性は、衝撃を吸収する前記アンカー固定システムの能力を弱めることなく、追加的なアンカー固定ケーブルによって提供され得る。
【００４２】
前記水底の上のそれぞれのアンカー固定点は、前記タービンアッセンブリの上の２つの相互に間隔を置いて配置された取り付け点に取り付け可能にすることができる。
【００４３】
前記タービンアッセンブリの上の前記２つの相互に間隔を置いて配置された取り付け点のそれぞれは、少なくとも前記プラスの浮力の上向きの力の方向に、相互に間隔を置いて配置させることが可能である。
【００４４】
それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリの上の前記２つの相互に間隔を置いて配置された取り付け点のそれぞれを、前記水底の上の単一のアンカー固定点に連結することが可能であり、それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力の前記上向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約するために、ムアリングラインを含み、それぞれのアンカー固定ケーブルは、前記タービンアッセンブリにディレクショナルサポートを提供するために、タグラインを含み、前記タグラインは、前記ムアリングラインから分岐する。
【００４５】
また、本明細書で説明されているのは、水の中でプラスに浮揚性のタービンアッセンブリのアンカー固定システムのためのアンカー固定ケーブルであって、前記アンカー固定ケーブルは、らせん状突出部を含み、前記らせん状突出部は、前記アンカー固定ケーブルの周囲部の周りに配置され、渦抑制装置を提供する、アンカー固定ケーブルである。渦励振動は、アンカー固定システムが水流を有する水の中に設置された後に明らかになり得る。有利には、前記アンカー固定ケーブルは、前記アンカー固定ケーブルの周りの水の流れによって引き起こされる渦励振動、放浪（ｗａｎｄｅｒｉｎｇ）、および流体力学的抗力を低減させるために、渦抑制装置システムまたはデバイスを改造する必要性を回避することが可能である。
【００４６】
前記アンカー固定ケーブルは、織って作ることが可能であり、前記らせん状突出部は、前記アンカー固定ケーブルに織り込むことが可能である。これは、前記らせん状突出部の製作を、前記ケーブルを作製するために使用される織り込みプロセスに一体化させる。
【００４７】
代替的に、前記らせん状突出部は、前記アンカー固定ケーブルに結合される。これは、前記らせん状突出部の製作を、ケーブル製造プロセスに一体化させる。
【００４８】
前記らせん状突出部および前記アンカー固定ケーブルは、同じ材料から作製することが可能である。これは、用いられる様々な材料を節減する。
【００４９】
前記らせん状突出部のピッチは、前記アンカー固定ケーブルの直径の１６倍以下とすることが可能である。さらに、前記らせん状突出部の前記ピッチは、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の１２倍以下とすることが可能である。
【００５０】
前記らせん状突出部の前記ピッチは、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の４倍以上とすることが可能である。さらに、前記らせん状突出部の前記ピッチは、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の８倍以上とすることが可能である。
【００５１】
前記らせん状突出部の前記ピッチは、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の８倍から１２倍の間とすることが可能である。これは、前記らせん状突出部の渦抑制特性を最適化することが可能である。
【００５２】
前記らせん状突出部の外径は、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の２００％以下とすることが可能である。さらに、前記らせん状突出部の前記外径は、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の１１０％以上とすることが可能である。
【００５３】
前記らせん状突出部の前記外径は、前記アンカー固定ケーブルの前記直径の１３５％から１７５％の間とすることが可能である。これは、前記らせん状突出部の前記渦抑制特性を最適化することが可能である。
【００５４】
前記アンカー固定ケーブルは、ナイロン、ポリプロピレン、および／またはポリエチレン材料から作製することが可能である。これらの材料は、テンションを受けて使用されているケーブルまたはロープに適切であり、それらは腐食しない。
【００５５】
また、本明細書で説明されているのは、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中で可変のプラスの浮力を有し、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、水底の上のアンカー固定点にアンカー固定されるように配置されており、前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力は、第１の上向きの力と、前記第１の上向きの力よりも大きい第２の上向きの力との間で可変であり、前記第１の上向きの力は、アンカー固定システムの下向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約するのに十分な大きさである、タービンアッセンブリである。前記プラスの浮力は、前記タービンアッセンブリが沈められることとなるときに低減させることが可能である。次いで、前記プラスの浮力は、目標場所に到着すると増加させることが可能であり、目標場所において、より大きい浮上力が、前記アンカー固定システムを強固にするために要求される。これは、前記タービンアッセンブリをその目標場所まで沈めるために必要とされる労力を低減させることを助ける。有利には、より小さい引張ラインを備えるより小さいウィンチを、沈めるプロセスを実施するために使用することが可能である。代替的に、遠隔操作車両をその代わりに使用することが可能であり、それは、より少ないプラスの浮力に対抗して、より迅速に前記沈めるプロセスを実施することが可能である。可変のプラスの浮力は、有利なフレキシビリティーをオペレーターに提示する。
【００５６】
前記タービンアッセンブリは、タービンサポートをさらに含むことが可能であり、前記タービンサポートは、前記アンカー固定システムによって、水底にアンカー固定されるように配置されており、前記少なくとも１つのタービンは、前記タービンサポートに固着されている。前記タービンサポートは、浮力デバイスを収納するための容量を提供する。
【００５７】
前記タービンサポートは、水の中で可変のプラスの浮力を有することが可能であり、それは、前記第１のプラスの浮力と前記第２の浮力との間で可変である。これは、前記少なくとも１つのタービンに浮力を取り付ける必要性を回避する。
【００５８】
前記タービンアッセンブリは、プラスの浮力媒体で充填可能なバラストタンクをさらに含むことが可能である。前記バラストタンクは、水上船、遠隔操作車両から、または、前記タービンアッセンブリの上に貯蔵された圧縮空気から、空気または別のプラスの浮力媒体で充填することが可能であり、プラスの浮力を調節する容易に制御可能な手段を提供する。
【００５９】
前記タービンアッセンブリは、水流を流体力学的揚力に変換するための手段をさらに含むことが可能であり、前記タービンアッセンブリに上向きの力を提供する。これは、空気で充填可能なバラストタンクなどのようなデバイスによって提供される任意の積極的な上向きの力に加えて、または、代替例として、受動的な上向きの力を提供することが可能である。
【００６０】
水流を流体力学的揚力に変換するための前記手段は、少なくとも１つの水中翼を含むことが可能である。前記水中翼またはそれぞれの水中翼は、製造の間に、前記タービンアッセンブリに取り付けることが可能である。
【００６１】
前記流体力学的揚力は、可変であることが可能である。これは、周囲の水流速度の増加に比例してプラスの浮力を増加させ、長手方向の抗力によって生成される任意の抗力モーメントに漸進的に対抗することが可能である。
【００６２】
前記タービンまたはそれぞれのタービンは、前記タービンを通して水を導くためのダクトを有するタービンモジュールを含むことが可能である。ダクトは、任意の隣接するタービンまたは波の作用によって引き起こされる乱流から前記タービンを遮蔽し、前記水流からのエネルギー抽出の効率を向上させることが可能である。
【００６３】
本発明の随意的な態様では、流体力学的揚力および／または可変の浮力は、前記タービンアッセンブリの前記不変の浮力と組み合わせられて、前記アンカー固定システムの前記アンカー点の周りに作用する、前記タービンアッセンブリを通過して流れる水流によって引き起こされる抗力の下向きの成分に対抗するのに十分な大きさであり、前記タービンアッセンブリが水の流れの変化に伴う移動に抵抗するようになっている。
【００６４】
本発明の随意的な態様では、前記アンカー固定システムの前記下向きの力に対抗して作用する前記タービンアッセンブリの前記流体力学的揚力および／または可変の浮力は、最大目標速度および／または最大目標波高さにおける水流の状態で、前記タービンアッセンブリの長さの２倍を超える、目標位置からの前記タービンアッセンブリの偏位（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）に対抗するのに十分な大きさである。さらなる随意的な態様では、前記アンカー固定システムの前記下向きの力に対抗して作用する前記タービンアッセンブリの前記流体力学的揚力および／または可変の浮力は、最大目標速度および／または最大目標波高さにおける水流の状態で、前記タービンアッセンブリの前記長さを超える、目標位置からの前記タービンアッセンブリの偏位に対抗するのに十分な大きさである。
【００６５】
本発明の随意的な態様では、前記アンカー固定システムの前記下向きの力に対抗して作用する前記タービンアッセンブリの前記流体力学的揚力および／または追加的な浮力は、最大目標速度および／または最大目標波高さにおける水流の状態で、前記タービンアッセンブリの高さの２倍を超える、目標位置からの前記タービンアッセンブリの偏位に対抗するのに十分な大きさである。さらなる随意的な態様では、前記アンカー固定システムの前記下向きの力に対抗して作用する前記タービンアッセンブリの前記流体力学的揚力および／または追加的な浮力は、最大目標速度および／または最大目標波高さにおける水流の状態で、前記タービンアッセンブリの前記高さを超える、目標位置からの前記タービンアッセンブリの偏位に対抗するのに十分な大きさである。
【００６６】
本発明の随意的な態様では、前記タービンアッセンブリの前記流体力学的揚力および／または可変の浮力によって提供される浮上力は、前記タービンアッセンブリの前記不変の浮力によって提供される前記浮上力の４００％以下である。
【００６７】
本発明の随意的な態様では、前記流体力学的揚力および／または追加的な浮力によって提供される浮上力は、前記タービンアッセンブリの前記不変の浮力によって提供される前記浮上力の８０％以上である。
【００６８】
本発明の随意的な態様では、プラスの浮力の最大の正味の上向きの力は、空気中での前記タービンアッセンブリの重量の１５０％以下である。さらなる随意的な態様では、プラスの浮力の最大の正味の上向きの力は、空気中での前記タービンアッセンブリの前記重量の１００％以下である。さらなる随意的な態様では、プラスの浮力の最大の正味の上向きの力は、空気中での前記タービンアッセンブリの前記重量の５０％以下である。プラスの浮力の前記正味の上向きの力を最小化することによって、より小さい直径のアンカー固定ケーブルを使用することが可能である。これは、前記アンカー固定システムの前記重量を低減させることが可能である。また、前記アンカー固定ケーブルの中のテンションを低減させることが可能であり、それによって、前記アンカー固定点に作用する力を低減させる。
【００６９】
本発明の随意的な態様では、前記第１の上向きの力は、前記タービンアッセンブリに取り付けられている固定された浮揚性材料によって提供される。これは、前記タービンアッセンブリが常にいくらかの程度のプラスの浮力を有することを確実にすることが可能である。それは、外部の干渉なしに、前記水面の上を設置サイトまで牽引され得る。ある程度のプラスの浮力は、前記タービンアッセンブリが沈められている間の制御を支援する。
【００７０】
また、本明細書で説明されているのは、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中でプラスの浮力を有しており、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、水底にアンカー固定されるように配置されており、前記タービンアッセンブリは、前記アンカー固定システムに接続可能なそれぞれの引張ラインをそれぞれ備える少なくとも１つのウィンチを含み、前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチは、前記引張ラインを通して作用する引張力によって、前記タービンアッセンブリを前記水底に向けて引くように動作可能であり、前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチは、前記引張ラインを通して作用する引張力に対抗してロック可能であり、水の中の前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力は、アンカー固定システムの下向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約する上向きの力を有する、タービンアッセンブリである。海上、河川、および河口における条件は、かなりおよびすぐに変化する可能性がある。水流は、方向を変化させる可能性がある。これらの環境的要因は、タービンアッセンブリなどのような大きい物体を水中に設置するときの問題を提示する。有利には、前記ウィンチは、前記タービンアッセンブリに自動推進の手段を提供することが可能であり、前記自動推進の手段は、周囲の水の好ましくない環境条件にかかわらず、その設置サイトまで直接的にそれを沈めることが可能であり、その設置サイトにおいて、それは、前記ムアリングラインのためのドッキングコネクター（ロッキング手段）によって、前記タービンアッセンブリに対してロックされ得、前記ムアリングラインの中の前記引張荷重は、前記ムアリングラインが接続されると、前記ウィンチの負担とならないようになっている。また、これは、前記タービンアッセンブリをその設置サイトまで沈め、または、その後にそれを回収するために、大型リフティングクレーンを備える大型水上船に対する必要性を回避する。これは、予測不可能な様式で前記タービンアッセンブリを引く前記水上船の運動に関連付けされる問題を排除することが可能である。
【００７１】
本発明の随意的な態様では、前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力は、可変である。前記プラスの浮力は、前記タービンアッセンブリが沈められているときに低減させることが可能である。次いで、前記目標場所に到達し、より大きい浮上力が要求されるときに、前記プラスの浮力を増加させることが可能である。これは、沈めるプロセスの間に、前記引張ラインの中のテンションを低減させ、１つまたは複数の前記ウィンチの一部に要求される労力を最小化することを助ける。より小さい直径のアンカー固定ケーブルは、これらが引張ラインの役割も果たす場合には、使用することが可能である。
【００７２】
本発明の随意的な態様では、前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチは、外部から動作可能である。これは、重量、および、前記ウィンチに恒久的に連結されているモーターを有する費用を節減する。
【００７３】
前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチは、それに連結されている電気モーターによって動作可能であり得、前記電気モーターは、遠隔から制御可能である。これは、前記タービンアッセンブリを完全に自走式にする。前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチは、液圧式とすることが可能であり、前記タービンアッセンブリは、少なくとも１つのウィンチに動力を提供するように配置されている液圧パワーユニットを含むことが可能である。
【００７４】
本発明の随意的な態様では、前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチは、それに連結されている遠隔操作車両によって動作可能である。
本発明の随意的な態様では、前記タービンアッセンブリは、可変のプラスの浮力を有している。前記タービンアッセンブリは、牽引する間、および、使用時に、増加したプラスの浮力を有することが可能であり、前記タービンアッセンブリは、その設置サイトへ沈められている間には、低減されたプラスの浮力を有することが可能であり、それによって、前記ウィンチまたはそれぞれのウィンチにかかる負荷を低減させる。
【００７５】
本発明の随意的な態様では、前記少なくとも１つのウィンチは、少なくとも３つのアンカー固定ケーブルを有する上述のアンカー固定システムのそれぞれのアンカー固定ケーブルの一部に接続するための引張ラインをそれぞれ備える少なくとも３つのウィンチを含む。これは、前記設置サイトにおけるその最適な位置まで直接的な自動推進の手段を前記タービンアッセンブリに提供することが可能である。有利には、前記３つのウィンチは、前記タービンアッセンブリの前記位置（すなわち、ピッチまたはロール）を変化させるために使用することが可能である。
【００７６】
本発明の随意的な態様では、それぞれの引張ラインは、それぞれのアンカー固定ケーブルの一部に一体的に接続されている。このアンカー固定ケーブルは、引張ラインの役割も兼ね、それによって、材料の経済的な使用を行う。
【００７７】
また、本明細書で説明されているのは、水の中でプラスの浮力を有するタービンサポートを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンサポートは、アンカー固定システムによって、水底にアンカー固定されるように配置されており、複数のタービンモジュールは、水の中でプラスの浮力をそれぞれ有しており、それぞれのタービンモジュールは、前記タービンサポートに固着されており、水の中の前記タービンサポートおよび前記タービンモジュールの組み合わせのプラスの浮力は、アンカー固定システムの下向きの力に対抗して前記タービンサポートおよび前記タービンモジュールを制約する上向きの力を有しており、それぞれのタービンモジュールは、ダクトと、前記ダクトの中に装着された流水駆動可能なタービンを有しており、前記ダクトは、前記タービンを通して水を導くためのものであり、前記タービンは、水の流れから電力を発生させるためのものである、タービンアッセンブリである。
【００７８】
前記タービンアッセンブリは、タービンモジュールにフィットさせられると、任意のタイプの流水駆動可能なタービン（すなわち、軸流タービンまたはクロスフロータービン）を受け入れるように動作可能であることが可能である。これは、望まれる場合には、異なる製造業者からの異なるタービンが、前記タービンサポートに対する修正なしに、互いのそばで動作することが可能であるということ意味している。これは、修理およびメンテナンスにおけるフレキシビリティーを改善し、コスト、時間、およびエネルギーを低減させる。
【００７９】
前記モジュール式タービンアッセンブリは、１つだけのタービンモジュールを含むことが可能である。これは、典型的に、前記タービンモジュールアッセンブリがテスティングまたはプロトタイピングのために使用されるときであろうが、たとえば、メンテナンスもしくは修理のために、または、幅の狭い河川または他のサイズを制約されたサイトで使用するために、前記タービンモジュールのうちの１つを残してすべてが、前記タービンサポートから取り外されたときなどのような、他の理由が存在し得る。
【００８０】
水は、一般的に、河川の中で１つの方向に流れ、一方、海上での潮流は、一般的に、２つの方向に水の流れを引き起こす。本発明の随意的な態様では、前記タービンは、前記ダクトを通っていずれかの方向に流れる水によって駆動可能である。これは、前記タービンアッセンブリが、一方向の河川水の流れ、または、海上での双方向の潮汐水の流れの運動エネルギーを利用することができるという利点を有する。
【００８１】
前記ダクトは、水の流れを真っ直ぐにすることによって、および、水の流れを前記タービンの軸線に整合させることによって、潮流角度、軸外の水の流れ、および波の相互作用の変化の影響を低減させる。本発明の随意的な態様では、前記ダクトは、中空の概して円筒形状のボアを画定し、前記タービンは、前記ダクトと同軸のローターを備える水平軸型タービンであり、前記ローターは、前記ダクトの内径に合わせられている。
【００８２】
本発明の随意的な態様では、前記ダクトは、前記ダクトのそれぞれの端部において、フレア付きの環状セクションに流体連通しており、それぞれのフレア付きの環状セクションは、前記ダクトに向けてテーパーが付けられている。水の流れの方向に応じて、下流側のフレア付きの環状セクションは、前記ダクトの中へ水を誘い込み、もう一方のフレア付きの環状セクションは、水を放出する。これは、前記ダクトを通る水の流れを増加させることが可能である。
【００８３】
本発明の随意的な態様では、前記フレア付きの環状セクションは、前記タービンサポートの上に装着させられる。これは、前記タービンモジュールのサイズ、重量、および複雑性を低減させることが可能である。
【００８４】
本発明の随意的な態様では、前記ダクトと前記フレア付きの環状セクションとの間の境界部は、少なくとも１つのギャップを有し、水が前記ダクトから下流側の前記フレア付きの環状セクションの中へ流れる場所の周りで、水の流れの増強を促進させる。これは、水の流れと、前記ディフューザー、すなわち、前記下流側のフレア付きの環状セクションとの間で、境界層接続を再確立させることによって、水の渦を低減させる。水の渦の低減は、寄生的なエネルギー損失および抗力を低減させ得るので有益である。前記少なくとも１つのギャップは、１つのギャップ、または、一連のギャップもしくはスロットとすることが可能である。
【００８５】
本発明の随意的な態様では、前記少なくとも１つのギャップは、環状のギャップである。これは、前記ディフューザー、すなわち、前記下流側のフレア付きの環状セクションの全体周囲部の周りの水の流れの増強を促進させることが可能である。
【００８６】
本発明の随意的な態様では、それぞれのフレア付きの環状セクションは、横断方向のベーンのアレイを有している。前記ベーンは、海洋動物、海洋植物、および破片の侵入を防止するのを助け、前記ダクトから避けてそのような物体をガイドする。前記ベーンは、前記タービンの中へ流れる水を真っ直ぐにするのを助ける。
【００８７】
本発明の随意的な態様では、前記タービンモジュールは、前記タービンモジュールを取り囲む水の中の上向きおよび下向きの波の運動との相互作用を低減させるように流線形にされている。波の運動、とりわけ、上向きおよび下向きの波の運動は、タービンアッセンブリの前記アンカー固定システムの上にかなりの力を及ぼすことが可能であり、時間の経過とともに、前記アンカー固定システムを損傷または弱化させる可能性がある。これは、前記タービンアッセンブリが潮流の負荷を受けているときに、特にそうである。波の運動との相互作用は、深海に、すなわち、４０ｍの水の中に、前記タービンアッセンブリをアンカー固定することによって、可能な限り低減させられるべきである。前記タービンモジュールを流線形にすることは、減少した水平方向の断面積を提示することによって、波の相互作用をさらに低減させるという利点を有する。
【００８８】
本発明の随意的な態様では、それぞれのタービンモジュールは、前記タービンサポートと取り外し可能にドッキングされる。前記タービンアッセンブリのコンポーネントのすべては、それらが組み立てられる投錨サイトまで浮揚させることが可能である。前記タービンサポートは、沈められ、前記水底に恒久的にアンカー固定される。前記タービンモジュールは、前記タービンサポートと取り外し可能にドッキングするために沈められ、そこで、それらは、メンテナンス、修理、または交換が必要とされるまで留まる。その場合には、残りの前記タービンアッセンブリを妨害する必要なしに、１つのタービンモジュールを前記水面まで浮揚させることが可能である。これは、時間、エネルギー、およびコストを抑える。メンテナンスまたは修理が予想外に長期化される場合には、欠陥があるタービンモジュールを置換する決定を、迅速におよび効率的にとることが可能である。そのうえ、代用タービンモジュールが利用可能でない場合には、残りの前記タービンアッセンブリは途切れることなく動作し続けている間に、前記欠陥があるタービンモジュールを港に戻すことが可能である。
【００８９】
本発明の随意的な態様では、前記タービンモジュールの前記プラスの浮力は、前記ダクトの上方および下方に局在化される。前記流線形にされたプロファイルは自然と前記水面の上に横になるので、前記タービンモジュールは、増加された水平方向の断面積によって、その側部を下にして浮揚することが可能である。これは、水の中で牽引されているときに、前記タービンモジュールの安定性を改善し、前記タービンモジュールのドラフトを低減させる。
【００９０】
本発明の随意的な態様では、前記タービンモジュールは、前記ダクトを通る水の流れの方向に細長くなっており、前記タービンモジュールの外部表面は、概して楕円形の横断方向の断面プロファイルを有している。楕円形のプロファイルは、流線形にされたプロファイルの例であり、それは、減少した水平方向の断面積を提示することによって、上向きまたは下向きの波の運動との相互作用を低減させることを助ける。
【００９１】
本発明の随意的な態様では、前記タービンは、前記タービンモジュールの除去可能な側部を通して除去可能である。広々とした水の中の前記タービンへの完全なアクセスは、また、フローティングクレーンによる前記タービンの除去も、前記タービンモジュールに対する修理またはメンテナンスに関する時間、エネルギー、およびコストを抑えることにおいて、非常に有益である可能性がある。
【００９２】
本発明の随意的な態様では、それぞれのタービンモジュールは、プラスの場所配置の前記タービンサポートとドッキングするように適合されている。前記タービンモジュールは、前記タービンサポートの中へ低下させられるときに、自分自身のドッキング場所を見出すので、これは、前記ドッキングプロセスを自動化させる利点を有する。前記プロセスは、前記タービンサポートにドッキングされる前記タービンモジュールに固定するように、ラッチによってさらに自動化させることが可能である。たとえば、ロックまたはピンなどのような代替的な固定手段を用いることが可能である。
【００９３】
本発明の随意的な態様では、前記タービンサポートは、３つから５つのタービンモジュールとドッキングするように適合されている。
【００９４】
本発明の随意的な態様では、前記サポート構造体および／または前記タービンモジュールの前記プラスの浮力は、可変である。特に、遠隔操作車両が、ウィンチの代わりに使用されることとなる場合には、前記サポート構造体またはタービンモジュールの前記浮力は、沈めることを容易にするために低減させられ得る。前記タービンサポートまたは前記タービンモジュールが、タービンの完全なアッセンブリと組み立てられると、前記浮力を、前記アンカー固定システムを強固にするように増加させることが可能である。可変の浮力は、有利なフレキシビリティーを前記オペレーターに提示する。
【００９５】
前記タービンサポートは、前記モジュール式タービンアッセンブリを備えるアッセンブリに別々に提供され得る。
【００９６】
前記タービンモジュールは、前記モジュール式タービンアッセンブリを備えるアッセンブリに別々に提供され得る。
【００９７】
また、本明細書で説明されているのは、広々とした水の中で前記モジュール式タービンアッセンブリを組み立てる方法であって、前記方法は、タービンサポートを投錨サイトまで牽引するステップと、アンカー固定システムによって、前記タービンサポートを水底にアンカー固定するステップと、複数のタービンモジュールを前記投錨サイトまで牽引するステップと、前記タービンモジュールのうちの１つを沈め、前記タービンサポートとドッキングさせるステップと、タービンモジュールの総数が前記タービンサポートとドッキングされるまで、最後のステップを繰り返すステップとを含む、方法である。
【００９８】
前記タービンアッセンブリの深さは、タービンサイズおよび前記アンカー固定サイトの条件に依存する。最小の沈められる深さは、河川の中で、または、保護された位置で、１ｍとすることが可能である。特定の条件において、前記深さは、１ｍ未満とすることが可能であり、それによって、前記タービンサポートは、完全には沈められない。本発明の随意的な態様では、モジュール式タービンアッセンブリを組み立てる前記方法は、それを牽引するステップと、それをアンカー固定するステップとの間に、前記タービンサポートを沈める追加的なステップを含む。
【００９９】
本発明の随意的な態様では、広々とした水の中でモジュール式タービンアッセンブリを組み立てる前記方法の最後のステップは、少なくとも１つの引張ラインを備えるウィンチの力によって実施され、前記ウィンチは、前記タービンサポートの上に装着させられている。これは、前記タービンモジュールが前記タービンアッセンブリとドッキングすることを確実にする信頼性の高い方式である。
【０１００】
代替的に、広々とした水の中でモジュール式タービンアッセンブリを組み立てる前記方法の最後のステップは、遠隔操作潜水可能な車両の力によって実施される。これは、ウィンチが前記タービンサポートにフィットさせられていない場合に、または、ウィンチが動作不能である場合に、適切な代替例である。
【０１０１】
本発明の随意的な態様では、前記タービンモジュールの前記プラスの浮力は、沈められているときに、遠隔アクセス車両によって低減させられ、前記タービンサポートとドッキングされた後に増加させられる。これは、前記遠隔アクセス車両が前記タービンモジュールを沈めることを容易にする。
【０１０２】
本発明の随意的な態様では、広々とした水の中でモジュール式タービンアッセンブリを組み立てる前記方法は、水の流れの下のうねりに対するその固有の抵抗に起因して、上記に説明されている前記アンカー固定システムによって実施される。
【０１０３】
また、本明細書で説明されているのは、前記モジュール式タービンアッセンブリに対する修理またはメンテナンスの方法であって、前記方法は、水面までの制御された浮揚のために、前記タービンモジュールのうちの１つをテザーで繋ぐステップと、前記タービンサポートから前記タービンモジュールを取り外すステップと、前記タービンモジュールを前記水面まで浮揚させるステップと、前記タービンモジュールに修理またはメンテナンス作業を実施するか、または、前記タービンサポートとドッキングさせるように代用タービンモジュールを沈めるステップとを含む、方法である。
【０１０４】
本発明の随意的な態様では、モジュール式タービンアッセンブリに対する修理またはメンテナンスの前記方法は、少なくとも１つの引張ラインを備えるウィンチの力によって実施され、前記ウィンチは、前記タービンサポートの上に装着させられる。これは、前記タービンモジュールが前記タービンアッセンブリとドッキングすることを確実にする信頼性の高い方式である。
【０１０５】
代替的に、モジュール式タービンアッセンブリに対する修理またはメンテナンスの前記方法は、遠隔操作潜水可能な車両によって実施される。これは、ウィンチが前記タービンサポートにフィットさせられていない場合に、または、ウィンチが動作不能である場合に、適切な代替例である。
【０１０６】
本発明の随意的な態様では、前記タービンモジュールの前記プラスの浮力は、沈められているときに、遠隔アクセス車両によって低減させられ、前記タービンサポートとドッキングされた後に増加させられる。これは、前記遠隔アクセス車両が前記タービンモジュールを沈めることを容易にする。
【０１０７】
また、本明細書で説明されているように、前記タービンサポートを投錨サイトまで牽引することによって、および、アンカー固定システムによって、前記タービンサポートを水底にアンカー固定することによって、前記タービンサポートを提供することが可能であり、本発明のある態様では、これは、上記に説明されている前記アンカー固定システムであることとなる。
【０１０８】
また、本明細書で説明されているように、前記タービンモジュールを前記投錨サイトまで牽引することによって、および、前記タービンサポートとドッキングさせるために前記タービンモジュールを沈めることによって、前記タービンモジュールを提供することが可能である。
【０１０９】
また、本明細書で説明されているように、水の流れから電力を発生させるための少なくとも１つの流水駆動可能なタービンを含むタービンアッセンブリであって、前記タービンアッセンブリは、水の中でプラスの浮力を有し、前記タービンアッセンブリは、アンカー固定システムによって、水底にアンカー固定されるように配置されており、前記タービンまたはそれぞれのタービンは、それぞれのダクトの中に装着されており、前記ダクトは、前記タービンを通して水を導くためのものであり、前記タービンは、水の流れから電力を発生させるためのものであり、前記ダクトは、前記ダクトの端部において、フレア付きの環状セクションに流体連通しており、前記フレア付きの環状セクションは、前記ダクトに向けて内向きにテーパーが付けられている、タービンアッセンブリである。前記フレア付きの環状セクションは、前記ダクトに向けて水流を導くのを助け、それによって、前記タービンを通過する水の流れを集中させ、エネルギー抽出を増加させる。代替的に、前記フレア付きの環状セクションは、前記ダクトから水の流れを導くディフューザーとして作用することが可能である。
【０１１０】
本発明の随意的な態様では、前記ダクトと前記フレア付きの環状セクションとの間の境界部は、少なくとも１つのギャップを有する。これは、水の流れと、前記ダクトまたは前記ギャップの下流側のフレア付きの環状セクションとの間に境界層接続を再確立させることによって、水の渦を低減させることが可能である。水の渦の低減は、寄生的なエネルギー損失および抗力を低減させ得るので有益である。前記少なくとも１つのギャップは、１つのギャップ、または、一連のギャップもしくはスロットとすることが可能である。
【０１１１】
本発明の随意的な態様では、前記少なくとも１つのギャップは、環状のギャップである。これは、前記フレア付きの環状セクションの全体周囲部の周りの水の流れの増強を促進させることが可能である。
【０１１２】
本発明の随意的な態様では、前記ダクトは、前記ダクトの第２の反対側の端部において、第２のフレア付きの環状セクションに流体連通しており、前記フレア付きの環状セクションは、前記ダクトに向けて内向きにテーパーが付けられている。前記第１のフレア付きの環状セクションは、前記ダクトを通る水の流れのコンセントレーターとして作用することが可能であり、一方、前記第２のフレア付きの環状セクションは、前記ダクトからの水の流れのディフューザーとして作用することが可能であり、水の流れ方向に応じて、その逆もまた同様である。
【０１１３】
本発明の随意的な態様では、前記ダクトと前記第２のフレア付きの環状セクションとの間の境界部は、少なくとも１つのギャップを有している。これは、水の流れと、前記ダクトまたは前記ギャップの下流側の第２のフレア付きの環状セクションとの間に境界層接続を再確立させることによって、水の渦を低減させることが可能である。水の渦の低減は、寄生的なエネルギー損失および抗力を低減させ得るので有益である。前記少なくとも１つのギャップは、１つのギャップ、または、一連のギャップもしくはスロットとすることが可能である。
【０１１４】
本発明の随意的な態様では、前記少なくとも１つのギャップは、環状のギャップである。これは、前記第２のフレア付きの環状セクションの全体周囲部の周りの水の流れの増強を促進させることが可能である。
【０１１５】
本発明の随意的な態様では、前記タービンまたはそれぞれのタービンは、前記ダクトを通っていずれかの方向に流れる水によって駆動可能である。これは、前記タービンアッセンブリが、一方向の河川水の流れ、または、海上での双方向の潮汐水の流れの運動エネルギーを利用することができるという利点を有する。
【０１１６】
本発明の随意的な態様では、前記ダクトは、中空の概して円筒形状のボアを画定し、前記タービンは、前記ダクトと同軸のローターを備える水平軸型タービンであり、前記ローターは、前記ダクトの内径に合わせられている。
【０１１７】
本発明の随意的な態様では、水の中での前記タービンアッセンブリの前記プラスの浮力は、アンカー固定システムの下向きの力に対抗して前記タービンアッセンブリを制約する上向きの力を有している。
【０１１８】
また、本明細書で説明されているのは、潜水可能なプラットフォームを上昇させる方法であって、前記潜水可能なプラットフォームは、可変のプラスの浮力を有し、発電タービンをその上に装着するのに適切であり、前記潜水可能なプラットフォームは、アンカー固定システムによってアンカー固定されており、前記潜水可能なプラットフォームは、前記アンカー固定システムが解放される前に、前記可変のプラスの浮力を低減させるように構成されている、潜水可能なプラットフォームである。プラットフォームを上昇させる前にプラスの浮力を低減させることは、反直感的であるが、あまりに急速にそれを浮上させることによってプラットフォームを損傷させる高いレベルのプラスの浮力のリスクを維持する。
【０１１９】
さらに、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、４つのカップリングであって、前記カップリングは、前記装置の上に間隔を離して配置されており、前記装置の姿勢が変更され得るように空間的に配置されている、４つのカップリングと、２つのムアリングラインであって、それぞれのムアリングラインは、２つのテザーによって前記装置に連結されており、それぞれのテザーは、前記４つのカップリングのうちの異なる１つに連結されている、２つのムアリングラインと、前記装置の配向を感知するように構成されている配向センサーと、姿勢制御装置であって、前記姿勢制御装置は、前記配向センサーに連結されており、水域の中の沈められている位置において、前記装置の前記姿勢を変更させ、前記感知される配向に基づいて、水の流れの方向の変化を収容する、姿勢制御装置とを含み、前記装置の前記姿勢を変更させることは、前記テザーの中のテンションを変更させることを含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置が提供される。
【０１２０】
さらに、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、タービンと、配向制御装置であって、前記配向制御装置は、前記装置に対する前記タービンの配向を調節するように動作可能であり、故障が検出された場合に、前記タービンの前記配向を変化させ、前記タービンからの電力の発生を抑止するように構成されている、配向制御装置とを含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置が提供される。
【０１２１】
さらに、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、タービンと、配向制御装置であって、前記配向制御装置は、前記装置に対する前記タービンの配向を調節するように動作可能であり、水の速度が選択された閾値速度よりも小さい場合に、前記タービンの前記配向を変化させ、前記タービンからの電力の発生を抑止するように構成されている、配向制御装置とを含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置が提供される。
【０１２２】
さらに、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置であって、前記装置は、タービンと、配向制御装置であって、前記配向制御装置は、前記装置に対する前記タービンの配向を調節するように動作可能であり、水の速度が選択された閾値速度よりも大きい場合に、前記タービンの前記配向を変化させ、前記タービンからの電力の発生を可能にするように構成されている、配向制御装置とを含む、流水から電力を発生させるためのタービンを支持するための潜水可能な装置が提供される。
【０１２３】
さらに、潜水艇を制御するための遠隔から制御可能な無人の水上船であって、前記船は、前記水上船を移動させるための原動ユニットと、遠隔デバイスと通信するための第１の通信インターフェースであって、前記第１の通信インターフェースは、前記原動ユニットに連結され、前記遠隔デバイスが前記原動ユニットを制御することを可能にする、第１の通信インターフェースと、前記潜水艇を制御するために前記潜水艇と通信するための第２の通信インターフェースであって、前記第２の通信インターフェースは、前記潜水艇と前記遠隔デバイスとの間の通信のために、前記第１の通信インターフェースに連結されている、第２の通信インターフェースとを含み、前記水上船は、制御装置を含み、前記制御装置は、前記遠隔デバイスから前記潜水艇に送られるコマンドに応答して、前記原動ユニットを動作させ、前記水上船を移動させるように構成されており、前記潜水艇が、前記水上船の通信範囲の中に留まるようになっている、潜水艇を制御するための遠隔から制御可能な無人の水上船が提供される。
【０１２４】
さらに、流水駆動可能なタービン装置を制御する方法であって、前記方法は、水速度を感知するステップと、前記水速度が第１の所定の速度範囲の中にある場合には、前記タービンから電力を導き出すように配置されているパワーデライバー（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｒｉｖｅｒ）に電力供給を提供するステップと、流体速度が前記第１の所定の速度範囲の中にない場合には、前記パワーデライバーに電力供給を提供しないステップとを含む、流水駆動可能なタービン装置を制御する方法が提供される。
【０１２５】
さらに、水速度センサーと、前記タービンの駆動から電力を導き出すためのパワーデライバーと、制御装置であって、前記制御装置は、流体速度が第１の所定の速度範囲の中にある場合には、電力供給を前記パワーデライバーに連結させるように構成されており、前記流体速度が前記第１の所定の速度範囲の中にない場合には、前記パワーデライバーから前記電力供給を切り離すように構成されている、制御装置とを含む、流水駆動可能なタービン装置が提供される。
【０１２６】
ここで、前記タービンアッセンブリ、前記アンカー固定システム、および前記アンカー固定ケーブルの実施形態が、単なる例として図面を参照して説明されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】海底にアンカー固定されているモジュール式タービンアッセンブリの実施形態の斜視図である。
【図２】図１のモジュール式タービンアッセンブリのタービンサポートとドッキングしているタービンモジュールの斜視図である。
【図３】タービンサポートの上部の平面図である。
【図４】タービンモジュールの斜視図である。
【図５】タービンモジュールの正面図である。
【図６】それぞれの端部においてフレア付きの環状セクションを備えるタービンモジュールの断面図である。
【図７Ａ】タービンモジュールを分解する３つの段階を示す図である。
【図７Ｂ】タービンモジュールを分解する３つの段階を示す図である。
【図７Ｃ】タービンモジュールを分解する３つの段階を示す図である。
【図８】アンカー固定システムによって海底にアンカー固定されているタービンアッセンブリの実施形態の斜視図である。
【図９】２つのタービンを有する図８のタービンアッセンブリの修正例の正面図である。
【図１０】４つのタービンを有する図８のタービンアッセンブリの修正例の正面図である。
【図１１】図８のアンカー固定システムのアンカーケーブルのタグラインを調節するためのウィンチの切り欠き部を備える斜視図である。
【図１２】図８から図１０のタービンアッセンブリの浮力デバイスを通る垂直方向の断面の図である。
【図１３】図８のアンカー固定システムのアンカー固定点を通る断面の図である。
【図１４】図８のアンカー固定システムのアンカーケーブルのタグラインまたはムアリングラインの斜視図である。
【図１５】アンカー固定システムによって海底にアンカー固定されているタービンアッセンブリの実施形態の平面図である。
【図１６】空気だけを含有する浮力デバイスを示す、図１５のタービンアッセンブリの浮力デバイスを通る断面の図である。
【図１７】水で部分的に満杯になっている浮力デバイスを示す、図１６の浮力デバイスを通る断面の図である。
【図１８】図１５のタービンアッセンブリの側面図である。
【図１９】図１８のタービンアッセンブリの側面図であり、上昇させられる前のタービンアッセンブリを示し、また、水の表面まで上昇させられたときのタービンアッセンブリを示す図である。
【図２０】図１９のタービンアッセンブリの側面図であり、アンカー固定システムからアッセンブリを取り外しているダイバーを示す図である。
【図２１】タービンおよびブレードを回転させるために使用されるギヤメカニズムを示す図である。
【図２２】タービンおよびブレードを回転させるために使用されるギヤメカニズムを示す図である。
【図２３】タービンアッセンブリの側面図であり、タービンアッセンブリは、アンカー固定システムから取り外され、２つの船によって牽引されていることを示す図である。
【図２４】タービンアッセンブリの側面図であり、アンカー固定システムの中のテザーのうちの１つが壊れていることを示す図である。
【図２５】図２４のタービンアッセンブリの平面図であり、アンカー固定システムの中の破断されたテザーを示す図である。
【図２６】図２５のタービンアッセンブリの平面図であり、フェイルセーフモードのタービンを示す図である。
【図２７】タービンアッセンブリのそばの水上船およびテザーで繋がれた潜水艇の側面図である。
【図２８】タービンアッセンブリの上に載っている電力電子機器の簡単化されたシステムダイアグラムである。
【図２９】Ｚ方向の潮流による通常動作時のタービンアッセンブリの側面図である。
【図３０】図２９のタービンアッセンブリの平面図であり、潮汐が変わり始め、潮流がＹ方向に流れ始めるときを示す図である。
【図３１】図３０のタービンアッセンブリの平面図であり、タービンが、潮流Ｙの方を向くように回転している途中のときを示す図である。
【図３２】Ｙ方向の潮流による通常動作時のタービンアッセンブリの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２８】
本発明の実施形態の潜水可能なタービンアッセンブリには、アッセンブリ全体がわずかに正味のプラスに浮揚性であることを確実にするのに十分な不変の浮力が提供されている。これは、設置、浮上、または回収の間などのような、移行段階の間に、タービンアッセンブリが浮揚性であることを可能にする。
【０１２９】
この不変のプラスの浮力は、不変の浮力コンパートメントによって提供され、不変の浮力コンパートメントは、たとえば、空気、発泡体、または窒素などの、十分な変位量を提供する媒体によって充填される。浮力は、立方体積に、このケースでは海水の密度を掛け、タービンアッセンブリの質量をマイナスして、キログラムで計算される。
【０１３０】
浮力（ｋｇ）＝（体積（ｍ３）ｘ海水の密度（Ｋｇ／ｍ３））−質量（ｋｇ）
アッセンブリが、ウォーターカラムの中のその所望の位置に留まることを確実にするように、および、ムアリングライン（互換可能にムアリングラインランと称される）が、すべての動作条件の間にテンションの状態に留まることを確実にするように、可変の浮力はサイズ決めされている。目的は、アッセンブリに十分な浮上力を提供することである。この浮上力の全体は、アッセンブリの可変の浮力を通して提供され得る。アッセンブリの中の水中翼の使用を通して、部分的にまたは全体に、流体力学的浮上力を置換することが可能であり得、それは、浮上力を提供するためにアッセンブリの中に必要とされる浮力の量を低減させることとなる。しかし、より低い速度またはより低い公称流速を有する水流の中では、浮上力のうちの少なくともいくらかは、浮力によって提供される必要があることとなる。海流がアッセンブリに対して流れていないときに、浮力は、ムアリングラインのすべてをテンションの状態に維持する浮上力を提供する。潮流速度が増加すると、構造体は、抗力を受ける。タービンが動作し始めると、スラスト力が生成される。タービンアッセンブリに作用する力は、上流のアンカー点から離れるようにそれを押すように作用し、また、アンカー点およびライン長さは固定されているので、これは、アンカー点の周りにモーメントを生成させ、アッセンブリは、ムアリングライン長さおよびアンカー点によって描かれる円弧の方向にそれを押す負荷を受けることとなる。したがって、提供される浮上力は、アッセンブリを下向きに押すように作用するこれらの力に打ち勝つのに十分でなければならない。すなわち、浮力または浮上力は、抗力およびスラスト力の組み合わせの下向きの成分よりも大きくなければならない。加えて、乱流によって誘導される追加的な速度の衝撃、および、波によって誘導される水平方向および垂直方向の両方の加速度を、考慮しなければならない。構造体の上に誘導される動的な流体力学的な力は、抗力および追加された質量成分の両方を有する。これらの説明された負荷のすべての組み合わせに反発し、動作条件においてムアリングラインの中のテンションを維持するのに十分な浮上力を提供するように、可変の浮力の合計量をサイズ決めすることが可能である。
【０１３１】
潜水可能なタービンアッセンブリは、１つまたは複数の流水駆動式タービンを支持するようにサイズ決めおよび構成されているフレームを含むことが可能である。前記アッセンブリは、海または河川などのような、水域の表面の下方の所定の深さ範囲に位置付けされ得、前記水域は、底部を有している。前記フレームは、少なくとも１つの不変の浮力コンポーネントと、少なくとも１つの可変の浮力コンポーネントとを含む。また、随意的に、前記フレームは、１つまたは複数の流体力学的揚力発生表面を含むことが可能である。前記１つまたは複数の流水駆動式タービンは、水速度によって変化する抗力を作り出すことが予期され、前記アッセンブリは、前記水域の底部の上方の所定の位置に維持されるように配置されており、少なくとも２つの上流のピンと張ったムアリングラインランおよび少なくとも１つの下流のピンと張ったムアリングラインランによって、前記予期される水域表面の下方に沈められており、前記ムアリングラインランは、それぞれのアンカー点において、前記水域の底部にアンカー固定されるように配置されており、前記それぞれのアンカー点は、前記アッセンブリの前記予期される位置の下方の点から、少なくとも前記水底の上方の前記アッセンブリの高さだけ、間隔を離して配置されており、前記フレームは、前記ピンと張ったムアリングラインランのための取り付け点を有し、前記取り付け点は、それぞれのムアリングラインランを形成する上側および下側または一次的なおよび二次的なムアリングラインまたはケーブルの間隔を離した取り付けのための、上側取り付け点および下側取り付け点を含み、前記取り付け点は、設置の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインのうちの少なくともいくつかの移動を許容するように配置されており、使用の間に、前記フレームに対する前記ムアリングラインをロックするための構成体を有しており、使用時に、毎秒３メートルの公称流速を有する水流の中で、前記上流ムアリングラインランおよび下流ムアリングラインランの両方がピンと張ったままとなるように、前記アッセンブリが配置されており、不変および可変の浮力と任意の流体力学的揚力から、前記アッセンブリの重量を引いたものから生じる正味の上向きの力が、構造体にかかる前記抗力および前記少なくとも１つのタービンによって作り出されるスラストの少なくとも２５％である。
【０１３２】
図１を参照すると、潮汐力に起因して２つの方向に水が流れる海の領域の海底２が示されている。水の中に沈められているのは、モジュール式タービンアッセンブリ４であり、モジュール式タービンアッセンブリ４は、流れる水の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、それを、海岸または沖合に位置付けされている設備に送達するためのものである。タービンアッセンブリは、タービンサポート６を含み、タービンサポート６は、水の中でプラスに浮揚性があり、それは、アンカー固定システム８によって海底にアンカー固定されている。タービンアッセンブリ４は、タービンサポート６の中に１列に配置されている５つのタービンモジュール１０のアレイを有している。それぞれのタービンモジュール１０は、水の中でプラスに浮揚性がある。それぞれのタービンモジュール１０は、タービンサポート６に取り外し可能にドッキングされている。タービンサポート６および５つのタービンモジュール１０の組み合わせのプラスの浮力は、上向きの力を有しており、それは、アンカー固定システム８の下向きの力を制約する。
【０１３３】
この実施形態のタービンアッセンブリが、海においてアンカー固定されているとき、両矢印Ｔは、潮汐力が水を流れさせる両方の方向を示している。モジュール式タービンアッセンブリ４は、５つのタービンモジュール１０のアレイが概して矢印Ｔに沿うように配向させられ、可能な限り多くの水が、真っ直ぐな経路で、タービンモジュールを通って流れるようになっている。
【０１３４】
タービンモジュール１０は、互いに交換可能であり、同じ方式でサポート構造体６にドッキングされるので、タービンアッセンブリ４は、モジュール式として説明されている。
【０１３５】
図２を参照すると、タービンモジュール１０’が示されており、タービンモジュール１０’は、２つの引張ライン１２を備えるタービンサポートの上のウィンチによって、下向きに引っ張られている。タービンモジュール１０’は、タービンサポート６とドッキングしている。サポート構造体とドッキングされると、将来いつか、タービンモジュール１０’が、メンテナンス、修理、または交換のために取り外されなければ、または、取り外されるまで、タービンモジュール１０’は、アンカー固定システムによって海底にアンカー固定される。
【０１３６】
メンテナンス、修理、または交換が必要とされるならば、または、必要とされるときは、タービンモジュール１０’は、タービンサポートから取り外され、水の中でのそれ自身の固有の浮力の下で、表面まで浮揚することを許容される。タービンモジュール１０’の上昇は、２つの引張ライン１２を備えるウィンチによって制御される。
【０１３７】
代替的に、２つの引張ラインを備えるウィンチは、タービンモジュールを沈めてタービンサポートとドッキングさせるタスクを実施するために、遠隔操作車両によって置換され得る。遠隔操作車両は、表面へのタービンモジュールの制御された浮揚のタスクを実施することが可能である。
【０１３８】
図３を参照すると、タービンサポート６は、フレーム１４を含む。フレームは、タービンモジュールを支持するのに十分に強い任意の材料（すなわち、鋼鉄、アルミニウム、繊維強化コンクリート、膨張材料、または複合材）から作製することが可能である。フレームは、浮揚性材料で充填されているエレメント、または、浮揚性材料に取り付けられているエレメントを有しており、タービンサポートのプラスの浮力を提供する。プラスの浮力は、圧縮空気もしくは浮揚性ジェルによって、または、表面からポンプ送りされるかまたは海中貯蔵部によって供給される別の媒体によって、調節され得る。タービンサポート６のプラスの浮力は、アンカー固定サイトに牽引されるように十分に大きい。
【０１３９】
フレーム１４は、５つのタービンモジュールドッキングベイ１６に分割されている。それぞれのドッキングベイ１６は、それぞれのタービンモジュール１０を受け入れるように、フレームの上部を通してアクセス可能である。それぞれのドッキングベイは、タービンサポート６のフレーム１４に接続されている１対のフレア付きの環状セクション２０ａ、２０ｂを有している。１つのフレア付きの環状セクションが、ドッキングベイのそれぞれの端部に位置付けされている。それぞれのフレア付きの環状セクションは、ドッキングベイに向けてテーパーが付けられている。
【０１４０】
図４および図５を参照すると、タービンモジュール１０は、中空の概して円筒形状のボアを画定するダクト２６を形成させるように接合される主本体シェル２２および副本体シェル２４を有している。接合された副本体シェルおよび主本体シェルの外部表面２７は、ダクトの円筒形状のボアの横断方向に、概して楕円形のプロファイルを有している。本体シェル２２、２４は、浮揚性材料（すなわち流体、固体、または、両方の組み合わせ）で充填されるか、または、浮揚性材料に取り付けられており、タービンモジュールのプラスの浮力を提供する。それぞれのタービンモジュール１０のプラスの浮力は、アンカー固定サイトに牽引されるように十分に大きい。
【０１４１】
タービンモジュール１０は、ダクトの内側のブラケット３０の上に装着されている水力駆動可能な水平軸型タービン２８を有している。タービンは、ダクトと同軸のローター３２を有している。ローターは、ダクトの直径に合わせられている。ダクトは、隣接するタービンによって引き起こされる乱流からタービンを遮蔽しており、５つのタービンモジュールのアレイが、近くに間隔を置いて配置され得るようになっている。タービンは、ダクトを通っていずれかの方向に流れる水によって駆動可能であり、電力を発生させる。
【０１４２】
より詳細に図２に戻ると、それぞれのタービンモジュール１０は、相補的な位置決め配置で、それぞれのドッキングベイ１６とドッキングされており、それは、外部表面２７の楕円形のプロファイルの主軸１８を、タービンサポート６の中で概して直立位置に自動的に配向させ、そこで、タービンモジュールは、ロッキングメカニズムによって、適切な場所にロックされる。これは、タービンモジュールの水平方向の断面積を低減させる。結果として、タービンモジュールは、周囲の水の中の上向きまたは下向きの波の運動との相互作用を低減させるように流線形にされる。
【０１４３】
タービンモジュール１０とタービンサポート６との間の電気的な接続は、ドッキングの前または後に作られる。タービンによって発生させられる電力は、水の流量によって変化する。それぞれのタービンモジュールは、タービンによって発生させられる電力を調整するための電力機器（図示せず）を有している。タービンサポートは、５つのタービンモジュールからの調整された電力を組み合わせるための電力管理機器（図示せず）を有している。タービンサポートの電力管理機器は、発生させられる電力を、電力ケーブル４０を介して沿岸の設備または沖合の設備に送信するための昇圧変圧器（図示せず）を含む。タービンアッセンブリからの通信ケーブル４２は、電力ケーブルを伴っている。
【０１４４】
図６を参照すると、ダクト２６が示されており、タービンモジュール１０のうちの１つが、タービンサポート６（図示せず）のドッキングベイ１６（図示せず）のうちの１つの中にドッキングされているときに、ダクト２６は、フレア付きの環状セクション２０ａ、２０ｂの対に流体連通している。環状セクションは、双方向の水の流れに適している。片方向矢印Ｔは、水の流れの方向を示しており、それは、上流側の環状セクション２０ａが、コンセントレーターの役割を果たし、ダクトの中へ水を誘い込むこと、および、下流側の環状セクション２０ｂが、ディフューザーの役割を果たし、ダクトから水を放出することを結果として生じさせる。潮汐が変化し、水がダクトを通って反対方向に流れ、矢印Ｔが逆になるときに、この状況は逆になることとなる（すなわち、環状セクション２０ｂは、コンセントレーターになり、環状セクション２０ａは、ディフューザーになる）。
【０１４５】
環状セクション２０ａ、２０ｂの幾何学形状は、タービンの水の流れの要件に合わせられている。環状セクションは、鋼鉄、アルミニウム、繊維強化コンクリート、膨張材料、または複合材から作製することが可能である。環状セクションが接続されているということは、タービンサポートのプラスの浮力に貢献することが可能である。
【０１４６】
ダクト２６とフレア付きの環状セクション２０ａ、２０ｂとの間の境界部は、環状のギャップ３４ａ、３４ｂをそれぞれ有している。ギャップは、タービンモジュールの外側を流れる水が、ベンチュリー効果によって、ディフューザー（すなわち、この例では、下流側の環状セクション２０ｂ）に進入することを可能にする。これは、水の流れの増強を促進させ、それは、水の流れとディフューザーとの間の境界層接続を再確立させることによって、水の渦を低減させる。水の渦の低減は、寄生的なエネルギー損失および抗力を低減させるので有益である。
【０１４７】
ダクト２６から離れる方向を向くフレア付きの環状セクション２０ａ、２０ｂの端部は、横断方向のベーン３６ａ、３６ｂのアレイをそれぞれ装備している。ベーンは、ダクトの中への破片の侵入を防止することを助け、タービン２８の中への流れる水を真っ直ぐにすることを助ける。ベーンは、水の流れの中へ回転流れを誘導し、タービンのエネルギー抽出を増加させる。
【０１４８】
図７Ａを参照すると、タービンモジュール１０のプラスの浮力が、楕円形の外部表面２７の主軸１８の周りに局在化されている。結果として、タービンモジュールは、水平方向の断面積の増加によって、水面の上に浮揚しようとする。これは、海上で牽引されているときに、タービンモジュールの安定性を改善し、タービンモジュールのドラフトを低減させる。
【０１４９】
図７Ｂを参照すると、主本体シェル２２は、プラスの浮力を有しており、主本体シェルおよびタービン２８が浮かんだままの状態で、副本体シェル２４の除去を可能にする。副本体シェルの除去は、タービンへの完全なアクセスを許容し、図７Ｃによって示されているように、タービンモジュールに対する修理またはメンテナンスの目的のために、フローティングクレーンによるタービンの除去までも許容する。
【０１５０】
より詳細に図１に戻ると、アンカー固定システム８は、８対のアンカー固定ケーブル４４ａ、４６ａ〜４４ｈ、４６ｈを含む。それぞれの対のアンカー固定ケーブルは、上側アンカー固定ケーブル４４および下側アンカー固定ケーブル４６を含む。２対のアンカー固定ケーブルが、タービンサポート６のフレーム１４のそれぞれのコーナーエッジに固定されている（すなわち、それぞれの対の上側アンカー固定ケーブルは、それぞれの対の下側アンカー固定ケーブルがコーナーエッジに固定されている場所の上方のコーナーエッジに固定されている）。それぞれの対のアンカー固定ケーブルの他の端部は、海底の上のそれぞれのアンカー点４８ａ〜４８ｈに恒久的に固定されている。
【０１５１】
それぞれの対のアンカー固定ケーブルのアンカー固定ケーブル４４ａ、４６ａ〜４４ｈ、４６ｈは、タービンサポート６のフレーム１４から、それらのそれぞれのアンカー固定点４８ａ〜４８ｈへ収束している。水平方向に対するそれぞれの対のアンカー固定ケーブルのアンカー固定ケーブルの傾斜の平均角度は、おおよそ３０度である。
【０１５２】
アンカー点４８ａ〜４８ｈは、タービンサポート６の周りに配置され、海底地形に適しており、概して水平方向の位置にタービンサポートを維持する。アンカー点は、タービンサポートよりも幅および長さが大きい設置面積をカバーしている。
【０１５３】
タービンサポート６および５つのタービンモジュール１０の組み合わせのプラスの浮力の上向きの力は、アンカー固定ケーブル４４ａ、４６ａ〜４４ｈ、４６ｈの全長に沿って引張力を生じさせる。
【０１５４】
アンカー固定ケーブルは、（高性能）合成繊維ロープ、鋼鉄／ワイヤーロープ、チェーン、固体金属ロッドまたは固体複合材ロッドとすることが可能である。
【０１５５】
アンカー固定ケーブルは、渦抑制装置を装備しており、流体力学的抗力を低減させ、水の流れによって引き起こされる任意の振動を低減させる。たとえば、渦抑制システムは、アンカー固定ケーブルに組み込まれているかまたは取り付けられている、繊維ストランドまたはテープストランドとすることが可能である。繊維ストランドまたはテープストランドは、水の流れとともに流れ、フェアリングまたは水中翼を形成する。また、アンカー固定ケーブルの上方にフィットし、水の流れと整合する、回転式に整形されたセクション、アンカー固定ケーブルの構造体にフィットさせられるか、もしくは、アンカー固定ケーブルの構造体の中に組み込まれている、スパイラルセクション、または他の専用の渦抑制システムも、適切である。
【０１５６】
図２に戻ると、タービンアッセンブリからの電力ケーブル４０および通信ケーブル４２は、上側アンカー固定ケーブル４４ａの中に組み込まれている。
【０１５７】
投錨サイトまでタービンサポートを牽引し、タービンサポートを沈め、タービンサポートが恒久的に留まる場所で、アンカー固定システムを用いて、タービンサポートを海底にアンカー固定することによって、モジュール式タービンアッセンブリは、海上で組み立てられる。５つのタービンモジュールは、投錨地まで牽引されて沈められ、１つずつが、順にタービンサポートとドッキングする。
【０１５８】
以下の特徴は、独立してそれぞれ提供され得、または、組み合わせることが可能である。
【０１５９】
テザーで繋がれた海中設置ベースは、デバイスが装着されているときに、それ自体は、水平軸型潮汐エネルギーコンバーター（ＴＥＣ）の小さいアレイを含む。ベースは、深海サイト（４０ｍｓｗを超える）での使用のためのものであり、電力出力（表面の近くで、すなわち、最速の公称流速を有する表面の近くで、最も強い海流が見出される）と波の相互作用からの構造的な悪影響および流れの悪影響との間の妥協によって決められる最適な深さにＴＥＣが位置付けされることを可能にする。代替的に、ベースは、より浅いサイトで使用することが可能であり、そこで、ベースは、水面の非常に近くに沈められるか、または、さらに、（ＴＥＣが沈められるという条件で、）水面の上方にわずかに突出して沈められる。
【０１６０】
設計に不可欠な部分として、個々のＴＥＣがその中に搭載される浮揚性モジュールを使用して、ＴＥＣを設置および回収する方法が開示されている。搭載されたモジュールは、次いで、サイトまで牽引され、電気的に、および、ラインの張力を介して、海中ベースに接続される。モジュールは、ラインの張力によって海中で引っ張られ、海中ベースにインターフェース接続し、海中ベースの中へロックされる。
【０１６１】
上記方法の代替例として、浮揚性モジュールは、遠隔操作車両（ＲＯＶ）によって、ＰＭＳＳまで運ばれ、ＰＭＳＳから回収され得、遠隔操作車両（ＲＯＶ）は、具体的には、その目的のために設計されており、要求される推進能力を有している。これは、海中でモジュールを駆動するために要求されるスラストの量を低減させるために、浮揚性モジュールの中で可変の浮力を使用することを含むことが可能である。
【０１６２】
タービンサポートは、恒久的に設置される浮揚性海中構造体ＰＭＳＳとすることが可能であり、それは以下のものを含む。
【０１６３】
・  鋼鉄、アルミニウム、または複合構造から作製され得る構造的スペースフレーム。そのエレメントは、圧力容器を形成するようにシールされ得、または、浮揚性材料（空気または他のガスを含む）で充填され、浮揚性材料によって取り囲まれ、または、取り付けられた浮揚性材料を有することが可能であり、構造体を支持するために要求される浮力のすべてまたは一部を提供する。
【０１６４】
・  「円錐形状の」ディフューザーおよびコンセントレーターセクション。コンセントレーターおよびディフューザーの正確な幾何学形状は、ＴＥＣのフロー要件に合わせることが可能である。
【０１６５】
・  ディフューザーおよびコンセントレーターセクションは、双方向フローに適していることが可能である。
【０１６６】
・  ディフューザーおよびコンセントレーターセクションは、「スロット」を組み込むことができ、フロー増強がディフューザーの中に境界層接続を再確立させることを可能にする。
【０１６７】
・  ディフューザーおよびコンセントレーターセクションは、鋼鉄、アルミニウム、繊維強化コンクリート、膨張材料（すなわち、「ｈｙｐｅｒｌｏｎ」または同様のもの）、複合材（すなわち、ガラスまたは他の繊維強化プラスチック）から構築させることが可能である。
【０１６８】
・  ディフューザーおよびコンセントレーターセクションは、ＰＭＳＳの浮力に寄与することが可能である。
【０１６９】
・  ＰＭＳＳの浮力は、表面からポンプ送りされるか、または海中貯蔵部から供給される、圧縮空気もしくは浮揚性ジェル、または他の媒体によって調節可能にすることが可能である。
【０１７０】
・  発生させられる電力を、電力ケーブルを介して沿岸の処理設備または沖合の処理設備へ送信するための昇圧変圧器。
【０１７１】
・  １つまたは複数の潮汐エネルギーコンバーターの出力を電力として組み合わせて送信するために要求されるような電力調整およびスイッチング機器。
【０１７２】
アンカー固定システムは、テンションスプレッドムアリングシステム（ＴＳＭ）である。
【０１７３】
・  海底固定点。それは、走錨；重力アンカー；サクションパイル；ピン留めされるテンプレート構造体；海中地理学的特徴への取り付けとすることが可能である。
【０１７４】
・  テンション部材。それは、ＵＨＭｗＰＥ（すなわち、ダイニーマ）などのような高性能合成繊維ロープ；鋼鉄／ワイヤーロープ；チェーン；固体金属ロッド（すなわち、ナイトロニック５０；１７−４ｐＨ；３１６ステンレス鋼など）とすることが可能である。
【０１７５】
・  渦励振動（ＶＴＶ）抑制システム。それは、テンション部材に組み込まれまたは取り付けられている繊維ストランドまたはテープストランドとすることが可能であり、テンション部材は、フェアリング（「ヘアリー（ｈａｉｒｙ）」または「リボン」フェアリング）を形成するためにフローで覆われる；テンション部材の上方にフィットし、フローに整合する、回転式に整形されたセクション；テンション部材または他の専用の渦抑制システムの構造体にフィットさせられるか、またはその中に組み込まれているかのいずれかである、スパイラルセクション。
【０１７６】
・  パワーコンダクターおよび通信（すなわち光ファイバーまたは従来の信号ペアのコンダクター）を組み込む電力送信ケーブル。
【０１７７】
・  電力送信および通信ケーブルは、テンション部材のうちの１つまたは複数の中へ組み込まれ得る（すなわち、構造的ケーブルケーシングは、テンション部材として作用することが可能である）。
【０１７８】
タービンモジュールは、浮揚性モジュール（ＢＭ）である。
【０１７９】
・  海流を真っ直ぐにし、海流をＴＥＣ軸線に整合させることによって、軸外のフローおよび波の相互作用の影響を低減させるようにＴＥＣに合わせられている、平行な環状のダクト。
【０１８０】
・  設置されると、ＢＭは、「円錐形状の」ディフューザーセクションおよびコンセントレーターセクション（それは、ＰＭＳＳの一部を形成する）と一体化され、外洋条件の中で実現可能なものを超えて性能を強化する。
【０１８１】
・  ＢＭは、海中のラインの張力、浮力制御、または、その２つの組み合わせによって、海中構造体の中に設置される。
【０１８２】
・  ＢＭは、楕円形の（または、その他の非円形）体積の分布を有しており、波の運動に提示される水平方向の面積を低減させ、表面の上にあるときの安定性を与える。
【０１８３】
・  ＢＭは、それぞれの個々のＴＥＣに関する要求に応じて、電力調整機器を含有することが可能であり、オンワード送信のために、作り出された電力が中央集中型の昇圧変圧器へ給送されることを可能にする。
【０１８４】
・  ＢＭは、オーバーヘッドクレーンによるＴＥＣの設置を可能にするように、分割することが可能である。
【０１８５】
これは、要求されるクレーン容量を最小化する。
【０１８６】
海中動作のための電力
海中ウィンチを駆動するための電力は、恒久的にもしくは一時的に海中構造体にフィットさせられた機器によって提供することが可能であり、または、水上船舶からのアンビリカル接続によって、もしくは、特別に装備された遠隔操作車両（ＲＯＶ）によって、提供することが可能である。
【０１８７】
物体侵入に対する保護。コンセントレーターおよびディフューザーの上のベーンは、以下の機能のうちのいくつかまたはすべてを提供することが可能である。
【０１８８】
・  海洋動物、海洋植物、漂流物／破片の侵入を防止する。
【０１８９】
・  ダクトおよび海中構造体から避けて物体をガイドする。
【０１９０】
・  タービンブレードの中へのフローをさらに真っ直ぐにする。
【０１９１】
・  水ストリームの中へ反対回転流れを誘導し、エネルギー抽出ポテンシャルを増加させる。
【０１９２】
ベーンは、設計の基本的な部分ではないが、タービン設計の一部として考慮された場合には、かなりの効率利益を有する可能性がある。その理由は、それは、かなり高いローター速度、および、したがって、より軽く、よりコストの低い発電機を許容する可能性があるからである。ベーンの設計は、単に、２つの伝統的な「カウキャッチャー」と同様に見える可能性があり、それは、ミラー対称であり、中心線の上で接合され、入口ガードを形成し、１つのそのようなユニットは、それぞれの端部において任意の物体を捕え、入口部から避けてタービンダクトへ任意の物体をガイドする。
【０１９３】
図８を参照すると、潮汐力に起因して水が２つの方向に流れる海の領域における海底１０２が示されている。水の中に沈められているのは、タービンアッセンブリ１０４であり、タービンアッセンブリ１０４は、流水の運動エネルギーを電気エネルギーへ変換するためのものであり、また、海岸にまたは沖合に位置付けされている設備へそれを送達するためのものである。タービンアッセンブリは、タービンサポート１０６を含み、タービンサポート１０６は、アンカー固定システム１０８によって海底にアンカー固定されている。タービンアッセンブリ１０４は、タービンサポート１０６に固着されている単一のタービン１１０を有している。タービンサポート１０６は、フレーム１０６ａおよび１対の浮力デバイス１０７を含み、１対の浮力デバイス１０７は、安定性のために、フレーム１０６ａの両側端部に位置付けされている。
【０１９４】
タービン１１０は、浮力デバイス１０７同士の間で、フレーム１０６ａに固着されている。タービンは、浮力デバイス同士の間のおおよそ中間に位置付けされ、タービンアッセンブリのＸ軸の周りの不安定性を最小化し、タービンアッセンブリのＸ軸は、タービンの中心軸線を通過している。随意的に、タービン１１０は、取り外し可能であり、他のタービンと交換可能であり得る。
【０１９５】
タービンサポート１０６は、水の中でプラスの浮力を有しており、プラスの浮力は、より詳細に以下に説明されているように、浮力デバイス１０７によって可変である。随意的に、タービン１１０は、水の中で可変のプラスの浮力を有することが可能である。水の中でのタービンアッセンブリ１０４の組み合わせられたプラスの浮力は、上向きの力を有しており、それは、アンカー固定システム１０８の下向きの力を制約する。
【０１９６】
この実施形態のタービンアッセンブリは、海上でアンカー固定されているので、両矢印Ｔは、潮汐力が水を流れさせる両方の方向を示している。タービンアッセンブリ１０４は、タービン１１０を通る軸線Ｘが概して矢印Ｔに沿うように配向させられ、可能な限り多くの水が、真っ直ぐな経路で、タービンを通って流れるようになっている。浮力デバイス１０７は、タービンアッセンブリの軸線Ｘの方向に流線形にされて細長く、矢印Ｔに沿って流れる水流に対する流体力学的抵抗を最小化する。
【０１９７】
浮力デバイスの横断方向の断面は、波に誘導される運動を低減させるように形状決めされている。浮力デバイスの上側部は、流線形にされており、下側部は、絶壁のように形状決めされており、浮力またはアンカー固定によって提供される運動に対する任意の抵抗に加えて、水を通して浮力デバイスを下向きに移動させることに関連付けされる流体力学的抗力が、水を通して浮力デバイスを上向きに移動させることに関連付けされる流体力学的抗力よりも大きくなるようになっている。したがって、浮力デバイスは、使用するときに、タービンアッセンブリの上に位置付けされるように形状決めされており、浮力デバイスは、その頂上部の周りよりもそのベース部の周りで広くなっており、浮力デバイスの上向きに面する表面は、下向きに面する表面よりも垂直方向に近くに整合させられている。
【０１９８】
図９を参照すると、第１の代替的なタービンアッセンブリ２０４が示されており、それは、タービンサポート２０６に固着されている２つのタービン１１０を有するが、上述のタービンサポート１０６と同様のタービンサポート２０６を含む。タービンサポート２０６は、フレーム２０６ａおよび３つの浮力デバイス１０７を含み、２つは、安定性のために、フレーム２０６ａの両側端部に位置付けされており、第３の浮力デバイス１０７は、追加的な浮力のために、フレーム２０６ａの真ん中に位置付けされている。タービン１１０は、フレームに固着されており、浮力タンク同士の間のそれぞれのギャップの中に１つのタービンがある。タービンは、浮力デバイス同士の間でおおよそ中間に位置付けされ、Ｘ軸の周りの不安定性を最小化する。
【０１９９】
図１０を参照すると、第２の代替的なタービンアッセンブリ３０４が示されており、それは、タービンサポート３０６に固着されている４つのタービン１１０を有するが、上述のタービンサポート１０６、２０６と同様のタービンサポート３０６を含む。タービンサポート３０６は、フレーム３０６ａおよび３つの浮力デバイス１０７を含み、２つは、安定性のために、フレーム３０６ａの両側端部に位置付けされており、第３の浮力デバイス１０７は、追加的な浮力のために、フレーム３０６ａの真ん中に位置付けされている。タービン１１０は、フレームに固着されており、浮力タンク同士の間のそれぞれのギャップの中に２つのタービンがある。それぞれの対のタービンの重力の中心は、浮力デバイス同士の間でおおよそ中間に位置付けされ、Ｘ軸の周りの不安定性を最小化する。
【０２００】
図８から図１０を参照すると、タービンサポートのフレーム１０６ａ、２０６ａ、３０６ａは、１つまたは複数のタービン１１０を支持するのに十分に強い任意の材料（すなわち、鋼鉄、アルミニウム、繊維強化コンクリート、膨張材料、または複合材）から作製させることが可能である。
【０２０１】
図１１を参照すると、浮力デバイス１０７は、フレーム１００６ａ、２０６ａ、３０６ａに固着されている。それぞれの浮力デバイスは、浮力デバイスの両側端部に、発泡体などのような、固定された浮揚性材料１１２を含み、バラストタンク１１４が、固定された浮揚性材料の間に位置付けされている。タービンサポートの浮力は、バラストタンクを水で充填することによって調節され、プラスの浮力を低減させることが可能である。プラスの浮力の低減は、目標場所におけるその設置の間に、タービンアッセンブリを沈めるために要求される力を低減させるのに望ましい可能性がある。また、タービンサポートの浮力は、バラストタンクから水を出すことによって、および、水を空気と交換することによって調節され、プラスの浮力を増加させることが可能である。プラスの浮力の増加は、タービンアッセンブリをアンカー固定サイトまで牽引することを容易にするのに望ましい可能性がある。空気は、タービンサポートの中に貯蔵される圧縮空気とすることが可能である。代替的に、浮揚性ジェルを使用することが可能であり、または、表面からポンプ送りされるかもしくは海中貯蔵部によって供給される別の浮力媒体を使用することが可能である。バラストタンク１１４は、等しい量の固定された浮揚性材料１１２の間で中間に位置付けされ、バラストタンクの浮力が変化させられているときに、タービンアッセンブリのＹ軸の周りの不安定性を最小化する。
【０２０２】
図１１は、タービンサポート１０６、２０６、３０６の端部において、上側および下側取り付け点において固着されている１つの浮力デバイス１０７を通る断面を示しており、それは、タグラインウィンチ１１６およびムアリングラインウィンチ１１８を装備しているフレーム１０６ａ、２０６ａ、３０６ａの一部を示している。浮力デバイスのそれぞれのノーズ端部１２０において、タグラインウィンチが示されている。それぞれのノーズ端部１２０は、固定された浮揚性材料１１２から部分的に形成されており、タグラインウィンチをカバーするフェアリングを有している。また、水バラストタンクの下に、ムアリングラインウィンチが示されている。ウィンチの目的は、より詳細に以下に説明されている。上側および下側取り付け点は、タービンアッセンブリの本体部の上の任意の適切な場所の上に位置付けさせることが可能である。
【０２０３】
図８に戻ると、タービン１１０は、軸線Ｘと同軸の細長い概して円筒形状の本体シェル１２２を有し、流体力学的抗力を最小化する。上述のように、タービンは、プラスの浮力を有することが可能であり、その場合には、本体シェル１２２は、浮揚性材料（すなわち、流体、固体、または、両方の組み合わせ）で充填されるか、または、浮揚性材料に取り付けられている。
【０２０４】
タービン１１０は、２つのローターブレードを有するローター１３２を備える水力駆動可能な水平軸型タービンである。ローターは、３つ以上のローターブレードを有することが可能である。ローター直径は、典型的に、１ＭＷタービンに関して１６ｍであるが、ローター直径は、５０ｋＷタービンに関して２メートルから、２００ｋＷタービンに関して６メートル、および、２ＭＷタービンに関して２０メートルの範囲にあることが可能である。任意の隣接するタービンまたは波の作用によって引き起こされる乱流からタービンを遮蔽するために、および、水流からのエネルギー抽出の効率を向上させるために、ダクトをローターの周りにフィットさせることが可能であるが、図１に示されているタービンは、ダクト内にない。たとえば、タービン１１０のローター１３２は、ダクトの中に位置付けさせることが可能であり、ダクトは、図６に示されているダクト２６および１対のフレア付きの環状セクション２０ａ、２０ｂのように、ダクトの一方の端部において、コンセントレーターに流体連通しており、ダクトの他方の端部において、ディフューザーに流体連通している。タービン１１０は、ローター１３２を通っていずれかの方向に流れる水によって駆動可能であり、電力を発生させる。
【０２０５】
タービン１１０とタービンサポート１０６、２０６、３０６との間の電気的な接続は、タービンがタービンサポートに固着されるときに行われる。タービンによって発生させられる電力は、水流量によって変化する。それぞれのタービンは、タービンによって発生させられる電力を調整するための電力機器（図示せず）を有している。タービンサポートは、１つまたは複数のタービンからの調整された電力を組み合わせるための電力管理機器（図示せず）を有している。タービンサポートの電力管理機器は、発生させられる電力を、電力ケーブル１４０を介して沿岸の設備または沖合の設備に送信するための昇圧変圧器（図示せず）を含む。タービンアッセンブリからの通信ケーブル１４２は、電力ケーブルを伴っている。
【０２０６】
アンカー固定システム１０８は、４つのアンカー固定ケーブル１４４ａ〜１４４ｄを含む。それぞれのアンカー固定ケーブルは、ムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄおよびタグライン１４６ａ〜１４６ｄを含み、タグライン１４６ａ〜１４６ｄは、ムアリングラインに沿って中間点においてムアリングラインから分岐している。それぞれのアンカー固定ケーブルのムアリングラインの一方の端部は、タービンフレーム１０６ａ、２０６ａ、３０６ａのその最も近い下側角部に接続されている。ムアリングラインは、タービンアッセンブリの浮力の中心の下方に接続され、安定したピッチおよびロール姿勢を維持する。それぞれのアンカー固定ケーブルのタグラインは、その最も近い浮力デバイス１０６ａ、２０６ａ、３０６ａの最も近いノーズ端部１２０において、タービンフレームに接続されている（すなわち、それぞれのアンカー固定ケーブルのタグラインは、プラスの浮力の上向きの力の方向に、ムアリングラインが接続されているフレームの角部のおおよそ上方にあるフレーム端部の角部に接続されている）。そのように、アンカー固定ケーブルのタグラインおよびムアリングラインの端部は、フレームのそれぞれの角部に接続されている。タグラインは、角部に取り付けられる必要はなくそのノーズまたはテールから離れて、浮力デバイスの下のある点において配置され得る。
【０２０７】
それぞれのムアリングラインの他方の反対側の端部は、海底の上で、それぞれのアンカー点１４８ａ〜１４８ｄに恒久的に取り付けられている。タービンアッセンブリからの電力ケーブル１４０および通信ケーブル１４２は、ムアリングライン１４５ｂの中に組み込まれている。
【０２０８】
アンカー固定ケーブル１４４ａ〜１４４ｄは、タービンサポートから水底へ外向きに分散している。テンションを受けているムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄは、海底の上で、実質的にピラミッド形状の縁部を形成している。水平方向に対するそれぞれのアンカー固定ケーブルのムアリングラインの傾斜の平均角度αは、おおよそ２５度である。ムアリングラインに対するそれぞれのアンカー固定ケーブルのタグラインの傾斜の平均角度のβは、おおよそ１５度である。
【０２０９】
アンカー点１４８ａ〜１４８ｄは、タービンサポート１０６、２０６、３０６の周りに配置され、海底地形に適しており、概して水平方向の位置にタービンサポートを維持している。海底の上のアンカー固定システムの設置面積は、アンカー固定ケーブルのムアリングラインがアンカー固定点１４８ａ〜１４８ｄに取り付けられている場所によって定義されたときに、それは、タービンサポートよりも幅および長さが大きくなっている。拡大された設置面積は、タービンアッセンブリの安定性を改善する。
【０２１０】
タービンアッセンブリ１０４、２０４、３０４のプラスの浮力の上向きの力は、アンカー固定ケーブル１４４ａ〜１４４ｄの全長に沿って引張力を引き起こす。アンカー固定システム１０８によってアンカー固定されているタービンアッセンブリ１０４、２０４、３０４は、典型的に、水流からの電力抽出、すなわち、水の公称流速が最適となる、ウォーターカラムの上側３分の１の動作深さを有している。タービンアッセンブリは、表面の下に少なくとも５ｍまたは７．５ｍの深さにおいて、沈められた状態で浮揚するように配置させることが可能であり、および／または、垂直方向の波の粒子速度が、時間の５％を上回って、毎秒１メートルを超えないように選択される深さにおいて、沈められた状態で浮揚するように配置させることが可能である。
【０２１１】
これは、海底へ打ち込まれる重力アンカーまたはカラムなどのような、伝統的なアンカー固定システムとは似ていず、それらは、底側３分の１のウォーターカラムの動作深さを有しており、その場所では、水流の公称流速が遅くなるので、水流からの電力抽出は準最適となる。
【０２１２】
浮力デバイス１０７の固定された浮揚性材料１１２は、タービンアッセンブリ１０４、２０４、３０４が、アンカー固定システム１０８によって海底にアンカー固定されているときに、ゼロの水流および波の負荷の状態の動作深さにおいて、水の中で十分なプラスの浮力を有している。海流および長手方向のおよび水平方向の波の粒子速度によって引き起こされる長手方向の抗力によって生成される、アンカー点１４８ａ〜１４８ｄの周りの抗力モーメントに対抗するために、プラスの浮力の可変のコンポーネントは、十分な上向きの力を提供することが追加的に要求される。水流公称流速（互換可能に水流速度と称される）は、０ｍ／ｓ（無風状態）と８ｍ／ｓ（暴風状態ｓ）との間で変化することが可能であり、タービン１１０からのピーク電力出力のための最適な水流速度は約２．５ｍ／ｓである。任意の特定のサイトにおける平均水流速度は、ウォーターカラムの深さ、タービンアッセンブリの場所、および、海底の水深などのような要因に依存する。バラストタンク１１４によって提供されるプラスの浮力の可変のコンポーネントは、サイトにタービンアッセンブリが設置されると、（すなわち、バラストタンクから水を出すことによって、および、バラストタンクを空気で充填することによって、）変化させられ、次いで、その運用年数にわたって一定にすることが可能であるか、または、必要な場合には、その運用年数の間に変化させることが可能である。追加的にまたは代替的に、可変のプラスの浮力は、潮汐周期の全体にわたって、流体力学的な上向きの力によって補充され得る。流体力学的な上向きの力は、タービンサポート１０６ａ、２０６ａ、３０６ａに固着されている水中翼またはフィンによって提供され得る。図８から図１０を参照すると、バラストタンク１１４から外向きに突出する水中翼１５０が示されている。アンカー固定点の周りの抗力モーメントに対抗するために要求されるプラスの浮力および流体力学的な上向きの力は、タービンアッセンブリによって受ける最大水流速度に比例する。水中翼１５０は、増加する水流とともに上向きの力を増加させるように形状決めされており、そうすることで、増加する長手方向の抗力によって引き起こされるアンカー点の周りの抗力モーメントに対する反作用を増加させ、海底の上方の所望の高度にタービンアッセンブリを維持する。
【０２１３】
通常の動作条件において、タービンアッセンブリの偏位は、水平方向および垂直方向の両方の平面において、約＋／−２メートルである可能性がある。暴風状態において、タービンアッセンブリの偏位は、水平方向および垂直方向の両方の平面において、約＋／−１０メートルである可能性がある。
【０２１４】
実際には、可変の上向きの力をタービンアッセンブリの全体の（不変および可変の）上向きの力で割った割合は、タービンアッセンブリに沿う最大海流速度の数値（メートル／秒として表現される）の１０％から２０％であるべきであるということを我々は見出した。同様に、可変の上向きの力をタービンアッセンブリの合計重量で割った割合は、タービンアッセンブリに沿う最大海流速度の数値（メートル／秒として表現される）の２０％から３０％であるべきであるということを我々は見出した。
【０２１５】
アンカー固定ケーブルのタグライン１４６ａ〜１４６ｄおよびムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄは、ナイロン、ポリプロピレン、および／もしくは高性能ポリエチレン材料から作製されたロープとすることが可能であり、または、アンカー固定ケーブルは、鋼鉄／ワイヤーロープ、チェーン、固体金属ロッド、もしくは固体複合材ロッドとすることが可能である。タグラインは、ムアリングラインとは異なる材料から作製され、タグラインは、ムアリングラインよりも大きい弾性を有している。したがって、ムアリングラインは、タービンアッセンブリのプラスの浮力の上向きの力に対抗して、タービンアッセンブリを制約する。タグラインは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の周りのタービンアッセンブリ１０４、２０４、３０４のピッチ、ロール、またはヨー運動に対抗するために、ディレクショナルサポートを提供するべきである。タグラインは、タービンアッセンブリが突然動いた場合の衝撃に対する一体的な抵抗を有している。衝撃に対する追加的な抵抗は、タグラインの１つまたは複数に直列または並列に接続されているダンパーによって提供され得る。
【０２１６】
図１１に戻ると、それぞれのタグライン１４６ａ〜１４６ｄは、それぞれのタグラインウィンチ１１６に接続されており、それぞれのムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄは、それぞれのムアリングラインウィンチ１１８に接続されている。ウィンチ１１６、１１８は、タグラインおよびムアリングラインの長さを変化させるように動作可能である。ウィンチは、より詳細に以下に説明されているように、水面からその目標の動作深さへタービンアッセンブリ１０４、２０４、３０４を沈めるために使用される。追加的に、ウィンチは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の周りのタービンアッセンブリの配向を調節するように使用することが可能であり、そうすることで、海底にアンカー固定されているときの最適な方向にそれを配向させることが可能である。ウィンチは、典型的に、遠隔操作車両によって、外部から活性化させられるが、ウィンチは、それらの自身の電気モーターによって活性化させられることも可能である。それぞれのウィンチは、テンションを受けているタグラインおよびムアリングラインの意図しない解放に対抗するようにそれをラチェット式にロックする。タービンアッセンブリのフレーム１０６ａ、２０６ａ、３０６ａは、タグラインおよびムアリングラインウィンチを装備しているが、当業者は、ウィンチが、アンカー固定点１４８ａ〜１４８ｄの近く、または、アンカー固定点１４８ａ〜１４８ｄにおいてなど、アンカー固定システムに設置され得るということを理解することとなる。
【０２１７】
加えて、ウィンチは、浮力デバイスのうちの１つだけに配置させることが可能であり、引張ラインのための取り付けの点が、タービンアッセンブリの周りに分配されている。このように
図１４を参照すると、アンカー固定ケーブル１４４ａのムアリングライン１４５ａが示されており、それは、アンカー固定点１４８ａに接続されている。アンカー固定点は、ドリルで１５メートル海底の中へ掘られた孔部の中から、水平方向に対しておおよそ２５度の角度αで突出している。ドリリング動作は、海底に配備された遠隔操作車両によって実施することが可能である。孔部の底側のおおよそ１０メートルは、底岩１５０の中にあり、孔部の上側のおおよそ５メートル（孔部の開口部を含む）は、風化した岩石１５２の中にある。孔部の直径は、おおよそ０．２５ｍであり、その中に、単一または複数のテンドン（ｔｅｎｄｏｎ）アンカー１５４ａが設置され、グラウトで固められている。アンカー固定点１４８ａは、アンカー１５４ａの露出された端部にあり、ムアリングラインがそれに接続されている。グラウトが硬化されると、テンションをムアリングラインに加えることが可能である。
【０２１８】
アンカー固定ケーブルのムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄおよびタグライン１４６ａ〜１４６ｄは、渦抑制装置を装備しており、それらの流体力学的抗力を低減させ、それらを通過して流れる水によって引き起こされる任意の振動を低減させる。渦抑制装置は、らせん状突出部１５６を含み、らせん状突出部１５６は、それぞれのラインの周囲部の周りに配置されており、ラインを作製するために使用されているロープ材料のストランドに織り込まれ、または結合されている。らせん状突出部は、ラインの直径１６０のおおよそ１２倍のピッチ１５８を有しているが、ラインの直径１６０の４から１６倍の範囲に入るピッチ１５８を使用することが可能である。らせん状突出部は、ラインの直径のおおよそ１５０％の外径１６２を有しているが、ラインの直径１６０の１１０％から２００％の範囲に入る外径１６２を使用することが可能である。
【０２１９】
らせん状突出部１５６は、以下の方法の１つまたは複数によって、ムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄまたはタグライン１４６ａ〜１４６ｄのロープに適用される。
【０２２０】
ａ）  他の巻き線よりも目立ったらせんが発生させられるように、ロープを作製するために使用される材料の織り方を配置し、上記に説明されているピッチ比の性質を表示する。
【０２２１】
ｂ）  追加的な材料が、ロープの製作の間に加えられ、ロープを大きくし、らせんを形成させることが可能である。大きくする材料は、ロープと同じ材料か、または、らせんとして事前形成され、ロープに結合される熱可塑性の材料の剛体セクションと同じ材料とすることが可能である。および／または
ｃ）外側のカバーが、様々な点において連続的に織り込まれるパーツでロープの周りに巻かれるかまたは巻き付けられる。材料は、コアロープまたは上記にリストアップされている他のものと同じにすることが可能である。
【０２２２】
他の可能性のある渦抑制装置は、アンカー固定ケーブルに組み込まれているかまたは取り付けられている、繊維ストランドまたはテープストランドを含む。繊維ストランドまたはテープストランドは、フェアリングまたは水中翼を形成するために水の流れで覆われる。また、アンカー固定ケーブルの上にフィットし、水の流れに整合する、回転式に整形されたセクション、アンカー固定ケーブルの構造体にフィットさせられるかまたは組み込まれているスパイラルセクション、または、他の専用の渦抑制システムも適切である。
【０２２３】
浮揚式のタービンアッセンブリ１０４、２０４、３０４は、最初に、港で組み立てられ、その後、それは、投錨サイトまで牽引され、投錨サイトでは、４つのアンカー固定点１４８ａ〜１４８ｄが海底に固定されている。アンカー固定ケーブル１４４ａ〜１４４ｄのムアリングライン１４５ａ〜１４５ｄおよびタグライン１４６ａ〜１４６ｄは、それらのそれぞれのウィンチ１１６、１１８から巻き戻され、海底に向けて沈められる。ムアリングラインの自由端部は、それぞれのアンカー固定点に固定されている。可変のプラスの浮力は、バラストタンク１１４を水で充填することによって低減させられる。ウィンチは、ゆっくりと回され、タグラインおよびムアリングラインを巻き上げる。ウィンチは、遠隔操作車両によって操作される。タービンアッセンブリは、その動作深さまで着実に沈められる。バラストタンクは、動作深さに到達すると、空気で再充填される。これは、プラスの浮力を増加させ、タービンアッセンブリが、アンカー固定システム１０８によって、ムアリングラインおよびタグラインの引張力を用いて、海底にアンカー固定されるようになっている。
【０２２４】
図１５を参照すると、２つのタービン１１０と３つの浮力デバイス１０７とを備える浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が示されており、２つのタービン１１０は、水の表面に面するように配向された、すなわち、直立配向に、配向されたローター１３２を有している。浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、４つのムアリングライン１４５ａ、ｂ、ｃ、およびｄを有するアンカー固定システムを使用して、テザーで繋がれており、４つのムアリングライン１４５ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、海底に固定されている４つのアンカー固定点１４８ａ、ｂ、ｃ、およびｄにおいて取り付けられている。また、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、ブイ１００４を有しており、ブイ１００４は、ブイライン１００５によって、中央の浮力デバイス１０７に接続されている。タービン１１０およびローター１３２は、直立配向になっており、それらが、海流の中で回って電力を発生させることを防止し、この位置において、機械的なブレーキングも、タービンの中の歯車装置によって提供されている。
【０２２５】
図１８を簡単に参照すると、支援船１００３および１００２が示されており、それらは、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が設置されるサイトに到着している。船、または、船に乗っている人員は、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の回収を開始する前に、条件、および、任意の局所的な交通があるかどうかをチェックする。この点において、タービン１１０およびローター１３２が、直立配向になっていない（および、依然として電力を発生させている）場合には、タービン１１０およびローター１３２は、水の表面を向くように、すなわち、直立に配向させられ、発電が停止させられる。
【０２２６】
ここで図１６を参照すると、浮力デバイス１０７が、バラストタンク１００１とともに示されている。ローター１３２は、直立配向の状態に見える。浮力デバイス１０７の中のバラストタンク１００１は、上記に説明されているように、通常動作のために空気で充填され、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が、十分な可変のプラスの浮力を有するようになっており、したがって、アッセンブリ１０４は、正味のプラスの浮力によって海底にアンカー固定され、それは、アンカー固定システム１０８の中のムアリングラインが、ムアリングラインのすべての中の引張力によってテンションを受けた状態になることを引き起こす。
【０２２７】
図１７を参照すると、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の可変のプラスの浮力が、浮力デバイス１０７の中のバラストタンク１００１を充填することによって低減され、タンク１００１が水で十分に満杯になるようになっている。ここで、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、表面まで上昇させられる用意ができている。
【０２２８】
図１８に戻って参照すると、それぞれのウィンチは、上流側の上側および下側ライン１４５ｂ、ｃを解放し、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が、図１９に示されているように、水の表面まで上昇するようになっている。図１９は、矢印Ｘを示しており、矢印Ｘは、水面への浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の移動の方向を示している。バラストタンク１００１の中の水は、必要な場合には、たとえば、船１００２、１００３のうちの１つの上に位置付けされている圧縮空気シリンダーを使用して、排出させることが可能である。
【０２２９】
図２０は、破断されたラインを修理するために、および、必要に応じてそれを交換するために、船１００２からダイビングしているダイバー１００７を示している。
【０２３０】
図２１および図２２は、タービン１１０およびブレード１３２のための回転メカニズムについて、より詳細に示している。図２１は、０度、９０度、または１８０度のいずれかまで回転させられているタービンに対応する３つの異なる位置におけるラックアンドピニオンシステムを示している。図２２は、アッセンブリの中に提供されることとなるようなラックアンドピニオンシステムを示している。配置は、タービンがデフォルトの９０度の配向になることとなるように付勢されており、タービン１１０およびブレード１３２が上を向くこととなるようになっている。ラックは、キャリッジの上に装着されており、ラックおよびキャリッジは、トラックの上に移動し、トラックは、第１のラムによって制御され、また、第１のラムも、キャリッジの上に装着されており、第１のラムおよびキャリッジは、第２のラムによって移動させられ、第２のラムは、構造体の上の適切な位置に固定されている。
【０２３１】
図２３は、海底から取り外されたときに、船１００３および１００２によって牽引されている浮揚式のタービンアッセンブリ１０４を示している。牽引ブライドル（ｔｏｗｉｎｇ  ｂｒｉｄｌｅｓ）が、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４と、船１００３および１００２との間に固着されている。
【０２３２】
図２４を参照すると、２つのタービン１１０と３つの浮力デバイス１０７とを備える浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が示されており、２つのタービン１１０は、電力を発生させるように配向させられた、すなわち、海流の方向を向いているローター１３２を有している。浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、４つのムアリングライン１４５ａ、ｂ、ｃ、およびｄを有するアンカー固定システムを使用して、テザーで繋がれており、４つのムアリングライン１４５ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、海底に固定されている４つのアンカー固定点１４８ａ、ｂ、ｃ、およびｄにおいて取り付けられているが、これらのムアリングライン１４５ａのうちの１つは、破断された状態で示されている。また、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、ブイ１００４を有しており、ブイ１００４は、ブイライン１００５によって、中央の浮力デバイス１０７に接続されている。図２５は、上記から同じ浮揚式のタービンアッセンブリ１０４を示しており、ムアリングライン１４５ａが壊れていることを再び示している。
【０２３３】
ここで図２６を参照すると、上流のラインは、最も大きい負荷を受けるため、壊れる可能性が最も高いので、破断されたムアリングライン１４５ａは、ムアリングライン１４５の上流のラインである。タービン１１０およびブレード１３２は、タービン１１０を失速させ、電力の発生を停止させ、スラスト力を除去するように、直立配向へ回転させられており、残りのムアリングラインが反発しなければならない全体負荷を低減させる。タービン１１０は、水圧ラム（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｒａｍｓ）によって作動させられ、水圧ラムは、直立配向に付勢されており、タービン１１０およびブレード１３２が海流の方を向くように移動させるために、電力が加えられることを必要とする。したがって、たとえば、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の上で停電がある場合には、タービン１１０およびブレード１３２は、直立配向へ移動することとなる。次いで、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、表面まで持っていかれ、支援船およびダイバーが、破断されたムアリングライン１４５ａを交換し、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４を再び沈めることを可能にする。
【０２３４】
代替的な実施形態では、浮力タンク１００１（図１６および図１７を参照）は、満杯にされ、ムアリングライン１４５にかかる負荷を低減させることが可能である。
【０２３５】
図２７は、本発明の別の態様を示しており、遠隔から操作される水上船１０１１および潜水艇１０１２が提供されている。潜水艇１０１２は、水上船１０１１にテザーで繋がれており、テザー１０１３が、水上船１０１１から潜水艇１０１２へ電力を供給するために使用されるようになっている。また、適切なケーブル、たとえば、光ファイバーをテザー１０１３の中へ組み込み、直接通信を可能にすることによって、テザー１０１３は、船１０１１と潜水艇１０１２との間の通信のためのルートを提供している。潜水艇１０１２は、たとえば、図１３に示されているように、海底１５０の中へアンカー点を設置するために使用することが可能である。無人の水上船およびテザーで繋がれた潜水艇を組み合わせて使用することの利点は、アンカー点を設置するプロセス、および、水中での他の設置およびメンテナンス作業が、次いで、ダイバーの必要性を低減させるかまたは除去するということである。
【０２３６】
潜水艇１０１２は、海底に沿って移動する牽引式の車両とするか、海底の上に置かれるフレームか、または、潜水艦のような潜水艇車両とすることが可能である。
【０２３７】
また、潜水艇は、（ｉ）たとえば、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４を送電網に接続させるために、海底の上にケーブルを敷設すること、（ｉｉ）たとえば、コンクリートマットレスを敷設することによって、または、ステープルを使用することによって、ケーブルを海底に固着させること、（ｉｉｉ）海中電気接続を作ること、（ｉｖ）様々な態様の水中用装置、たとえば、様々なデバイス、アンカー、またはケーブルを検査すること、（ｖ）サイト調査を実施すること、たとえば、海底の表層探査またはコアサンプル採取などのような、地球物理学的な調査または地質工学的な調査を実施すること、（ｖｉ）破片の除去、たとえば、アンカーまたはケーブルの設置の前にサイトから破片を除去することなどの機能を実施することも可能である。
【０２３８】
電力貯蔵または発電が潜水艇１０１２の上に位置付けされる必要がなく、潜水艇１０１２と水上船１０１１との間の通信が簡単化されるので、テザーの使用によって、潜水艇１０１２の複雑性は低減される。通信のためのテザーがなければ、適切な水中用ワイヤレス通信は、関連の困難性、および、そうするための費用を提供される必要がある。
【０２３９】
また、加えて、水上船１０１１は、遠隔から、たとえば、携帯電話データ接続または衛星通信リンクなどのような適切なワイヤレス通信チャネルを通して制御することが可能である。水上船１０１１は遠隔から制御することが可能であるが、遠隔ユーザーは、潜水艇を制御することに最も関係し、したがって、本発明は、水上船１０１１がデフォルトで潜水艇に追従するように構成されているということを提供する。そのように、遠隔ユーザーが潜水艇１０１２を移動させるとき、水上船は、潜水艇が水上船の通信範囲の中に留まるように、自身を移動させるように構成されている。通信範囲が考慮されるべきものに関する様々な選択肢が存在している。潜水艇１０１２は、水上船にテザーで繋がれているので、最大通信範囲は、テザーの最大長さである。経時的な摩耗に起因するテザーの損傷、または、テザーにかかる過剰なテンションによるテザーの損傷を防止するために、通信範囲は、テザーの最大長さよりも短く設定されることとなるということが、より起こり得る。したがって、閾値のセットは、配置によって使用されることとなり、閾値は、水上船１０１１があまりに頻繁に移動する必要がないように設定されるようになっている（すなわち、移動に関する最小閾値）ということが起こり得る。また、最大閾値は、テザーの中のテンションが所定の値を超えないことを確実にするように設定されることとなり、この所定の値は、テザーの中の過剰なテンションによるテザーの損傷の可能性を低減させるように選択されるということが起こり得る。
【０２４０】
通信範囲を決定するために、水上船１０１１または潜水艇１０１２のいずれかには、水上船１０１１からの潜水艇１０１２の距離を決定するために範囲決定器を設けることが可能である。この範囲決定器は、テザー１０１３の中のテンションを検出するように構成されているある形態のテンション検出デバイスとすることが可能であり、テザー１０１３の中のテンションが所定の最大閾値に到達したことが検出されると、潜水艇１０１２が水上船１０１１から離れるように移動することを停止しなければならないか、または、水上船１０１１が水上船１０１１と潜水艇１０１２との間の距離を短くするように移動しなければならないか、のいずれかであるようになっている。この距離を短くすることによって、テザー１０１３にかかるテンションは、公差内に、および、テザー１０１３の中のテンションに関する閾値の十分に下方に、減少させられなければならない。
【０２４１】
随意的に、水上船１０１１は、たとえば、水面における条件、および、船１０１１およびテザー１０１３の付近の条件を考慮に入れて、自身を配向させ、抗力、および／または、テザー１０１３の中のテンションを低減させるように構成され得る。これは、通常動作におけるテザー１０１３の中のテンションを最小化する利点を有し、テザー１０１３は、抗力からのテンションの低減、および／または、水上船１０１１によって引き起こされるテンションを受けることとなるので、より大きい程度のフレキシビリティー、および、潜水艇に関する範囲を許容する。
【０２４２】
ここで図２８を参照すると、本発明の別の態様が、より詳細に説明されることとなる。図２８は、本発明のある実施形態における電子機器のための簡単化されたシステムダイアグラムを示している。それは、１つまたは複数のタービン１０５０を示しており、それは、水流から交流電流（ＡＣ）を発生させる。これらは、それぞれのＡＣ１０６０の１つまたは複数のラインを、１つまたは複数のインバーター１０５１に提供し、１つまたは複数のインバーター１０５１は、ＡＣを直流電流（ＤＣ）へ変換する。次いで、ＤＣ１０６１のそれぞれの１つまたは複数のラインは、アクティブフロントエンド１０５２に提供され、アクティブフロントエンド１０５２は、ＤＣをＡＣへ再変換する。次いで、ＡＣ１０６２は、送電網１０５３へ提供され、送電網１０５３は、通常、陸地の上に位置付けされ、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４から遠隔に位置付けされている。
【０２４３】
また、図２８は、このシステムダイアグラムのいくつかの随意的な特徴を示している。１つまたは複数のバッテリー１０５６は、タービンが電力を発生させていないときに、任意のオンボードシステム１０５７に電力を与えるために提供されている。しかし、送電網１０５３への接続によって、システムは、電力をバッテリー１０５６の代わりに送電網１０５３から引き出すことができるので、バッテリー１０５６を必要としないことが可能である。ＡＣ１０６２をＤＣ１０６３へ変換して戻し、バッテリー１０５６を充電し、または、オンボードシステム１０５７に電力を与えるために、充電器／インバーター１０５４が提供されるということが留意されるべきである。
【０２４４】
別の随意的な特徴は、マスト１０５９であり、マスト１０５９は、外部電力が、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の中へ提供されることを可能にし、たとえば、１つもしくは複数のオンボードバッテリー１０５６を充電し、または、液圧システム１０５８もしくはオンボード電子システム１０５７に電力を提供する。この外部電力は、たとえば水上船によって提供される一時的な接続であることとなり、ここで、バッテリー１０５６は、十分な充電を有さず、送電網１０５３への接続は利用可能でないということが予期される。マスト１０５９は、ブイライン１００５を介してブイ１００４に接続することが可能であり、電力は、ライトに電力を与えるためにブイに提供され得る。ブイ１００４は、レーダー反射器をさらに含むことが可能である。また、マスト１０５９は、ブイ１００４の上に提供され得るワイヤレスデータリンクに電力を提供することが可能である。また、ブイライン１００５は、ブイの上のワイヤレスデータリンクを浮揚式のタービンアッセンブリ１０４にリンク付けさせるためのデータケーブルを含むことが可能である。また、ブイ１００４は、システム故障の場合に浮揚式のタービンアッセンブリ１０４を制御する手段を提供することが可能であり、液圧システム１０５８およびオンボード電子システム１０５７の制御を含む。また、ブイ１００４は、可変の浮力タンクの中へ空気を提供する手段を提供することが可能である。ブイライン１００５は、マストに取り付けられており、マストは、ブレード１３２からのライン１００５のためのクリアランスを提供する。
【０２４５】
最後に、液圧システム１０５８は、ＡＣ１０６２に接続されており、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が液圧装置に電力を与えることを可能にし、液圧装置は、ウィンチを動作させ、タービン１１０を回転させ、ムアリングラインに対する精密調節を行うために使用される水圧ラムを動作させるために要求される。
【０２４６】
装置は、図２８に示されている電子システムの中のＤＣレールを励起させるように構成されており、たとえば、水の流れセンサーによって、十分な水の流れが検出されるときに、タービンからの電力の製作を始めさせる。ＤＣレールを励起させるために、電力は、バッテリー１０５６かまたは送電網１０５３への接続のいずれかから引き出すことが可能である。
【０２４７】
本発明の別の態様は、上流タービン、すなわち、上流に向くときにだけ電力を発生させるタービンが設けられる本発明の実施形態に関する。この実施形態では、および、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が、双方向の水の流れ、たとえば、潮汐フローを有する場所に位置付けられている場所では、本発明は、両方の方向に発電を提供するように構成され得る。図２９を参照すると、４つのムアリングラインまたはムアリングラインラン１４５ａ、ｂ、ｃ、およびｄを有するアンカー固定システムを使用して、テザーで繋がれた本発明の浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が提供されており、アンカー固定システムは、４つのムアリングラインまたはムアリングラインラン１４５ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、海底に固定されている４つのアンカー固定点１４８ａ、ｂ、ｃ、およびｄにおいて取り付けられている。また、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４は、ブイ１００４を有しており、ブイ１００４は、ブイライン１００５によって、中央の浮力デバイス１０７に接続されている。海流方向は、矢印Ｚの方向にあり、したがって、タービン１１０およびブレード１３２は、電力を発生させるために、海流Ｚの中へ上流に配向させられている。
【０２４８】
ここで図３０を参照すると、同じ浮揚式のタービンアッセンブリ１０４が、海流Ｚから電力を発生させている状態で示されている。いくつかの点において、海流Ｚは、減速および停止することとなり、次いで、海流は、方向を変化させることとなり、その代わりに、矢印Ｙの方向に次第に流れることとなる。
【０２４９】
浮揚式のタービンアッセンブリ１０４には、水速度を検出するためのメカニズム、たとえば、水速度センサーが設けられている。代替的なメカニズムとして、タービン１１０およびブレード１３２は、水速度センサーの代わりに、たとえば、ブレード１３２の回転を監視することを通して、または、タービン１１０による発電のレベルを監視することを通して、のいずれかによって、自分自身を使用することが可能である。
【０２５０】
ここで図３１を参照すると、いくつかの点において、海流Ｚの速度は、電力を発生させるには低すぎるということが決定されることとなり、たとえば、これは、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の上で使用される機器の特定の組み合わせによって決定される閾値によって、事前決定および設定することが可能である。海流の速度が閾値よりも下に落ちると、タービン１１０およびブレード１３２は、直立配向へ、すなわち、水の表面を向くように、回転させられる。この配向の利点は、ブレードのためのブレーキングメカニズムの必要性が低減されることである。別の可能性のある利点は、直立配向によって、ブレードがブレーキングメカニズムなしでブレーキをかけられることが可能となるということである。いくつかの水中用タービンには、ブレーキングメカニズムが設けられておらず、したがって、これは、ブレードが一定の海流の方向の外を向くときに、ブレードが海流によって回転させられることを防止することとなる。いくつかのタービンは、（ブレードが移動し始めると、ブレードを減速および停止させるのとは対照的に、）ブレード１３２が移動することを防止することができるブレーキだけを有しており、したがって、この配置は、ブレードを回転させる原動力を除去することとなり、ブレーキングメカニズムが、ブレードを静止した状態にロックすることできるようになっているか、または、タービンが電力を発生することを開始することを引き起こすこととなる連続的な移動を防止するようになっている。
【０２５１】
上記のこの配置に加えて、１つまたは複数のインバーターを、浮揚式のタービンアッセンブリ１０４の中に設けることが可能である。インバーターは、１つまたは複数のタービン１１０に接続されており、増加された量の電力をタービンから一時的に引き出すように設定され、ブレード１３２を減速させるために電気的なブレーキングを提供することが可能である。
【０２５２】
十分な海流が方向Ｙに検出されると、タービン１１０およびローター１３２は、図３２のように回転させられる。ここで、図３２のローター１３２およびタービン１１０は、海流Ｙの方を向いており、十分な水速度が存在すると、電力を発生させることが可能である。
【０２５３】
上述のように、それぞれの特徴は、独立して提供され、他の実施形態または態様に適用することが可能である。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図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２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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