(57)【要約】      （修正有）【課題】石油や電力という貴重なエネルギ資源を消費しないで、海流中または風の中で浮体の位置保持を行う。【解決手段】海流または風７のエネルギを、海中あるいは風７の中に置かれたタービン９とこれに連結された発電機で電気エネルギとして吸収し、別に設けられた空中または海中に設けられたプロペラ４を回して推力を発生させて、浮体２が海流または風７に流されるのを防いで浮体２の位置保持をする。また海流中の位置保持の場合は海中に、あるいは風７の中での位置保持の場合は空中にセールを設置し、ヨットのタッキングと同じ原理で海流あるいは風７に逆らって前進させ時間的な平均位置を保つことにより浮体２が海流または風７に流されるのを防いで浮体２の時間平均位置の保持をする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海流あるいは風の中で、海流あるいは風のエネルギを利用して位置保持を行う自己位置保持の原理。
【請求項２】
海中あるいは空中に置かれたエネルギ吸収用タービンを動力として発電機を駆動し、その電気を使って空中あるいは海中に置かれた推力発生用タービンで推力を発生させて、海流あるいは風により押し流されないようにする自己位置保持の原理。
【請求項３】
海中あるいは空中にセールを設置して、ヨットがタッキング運動により風に逆らって前進するのと同じ原理で、浮体を海流あるいは風に逆らって前進させて、時間平均的に位置を保持する時間平均的自己位置保持の原理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海流および風の中で海流または風のエネルギを利用して浮体の位置を保持する装置の原理に 関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、海流または風の中で浮体の位置を保持するためには、発動機などを用いて水中の推進器を回して推力を発生させて、海流または風に流されないようにするものが殆どで、石油や電力のような貴重なエネルギ資源を消費することが前提となっている。
【０００３】
海流または風のエネルギを利用して推力を発生させることが出来れば、貴重なエネルギ資源を消費しないでも位置保持が可能となる。このような位置保持を自己位置保持と呼ぶことにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
なし
【非特許文献】
【０００５】
なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
海流または風の中で浮体の位置を保持するためには、発動機などを用いて水中の推進器を回して推力を発生させて、海流または風に流されないようにすることが従来行われてきたが、海流または風のエネルギを利用して推力を発生させることにより、貴重なエネルギ資源を使うことなく位置保持を可能にすることにより、浮体の位置保持のために貴重なエネルギ資源を消費せざるを得ないという従来の問題点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、 海流または風のエネルギを、海中あるいは風の中に置かれたタービンとこれに連結された発電機で電気エネルギとして吸収し、これとは別に設けられた空中または海中に設けられたプロペラを回して推力を発生させて、浮体が海流または風に流されるのを防いで、浮体の位置保持をする。エネルギ吸収タービンと推力発生プロペラは発電機を介さずに、機械的に回転軸を連結してもよい。
【０００８】
または、海流中の位置保持の場合は海中に、あるいは風の中での位置保持の場合は空中にセールを設置して、ヨットのタッキングと同じ原理で海流あるいは風に逆らって前進させて、時間的な平均位置を保つことにより浮体が海流あるいは風に流されるのを防いで、浮体の時間平均位置の保持をする。
【発明の効果】
【０００９】
石油や電力という貴重なエネルギ資源を消費しないで、海流中または風の中で浮体の位置保持を行うことを可能にする。 
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は海流中に置かれたタービンで駆動された発電機の動力で空中のプロペラを回して推力を発生させて、浮体が海流に流されるのを防ぐ位置保持装置の説明図である。（実施例１）
【図２】図２は海流中に置かれたセールを用いるヨットのタッキング運動と同じ浮体の運動により海流に逆らって前進させて、海流の中での浮体の時間平均的な位置を保持して浮体が海流に流されるのを防ぐ時間平均的な位置保持装置の説明図である。（実施例２）
【図３】図３は空中に置かれたタービンで駆動された発電機の動力で海中のプロペラを回して推力を発生させて、浮体が風に流されるのを防ぐ位置保持装置の説明図である。（実施例３）
【図４】図４は風の中に置かれたセールを用いるヨットのタッキング運動と同じ浮体の運動により風に逆らって前進させて、風の中での浮体の時間平均的な位置を保持して浮体が風に流されるのを防ぐ時間平均的な位置保持装置の説明図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図３を元に風エネルギを用いる自己位置保持の原理の説明を行う。
【００１２】
風の速度をU0air、海流の速度を０としてBetzの運動量理論を適用すると、風エネルギ吸収タービンの抗力Dharは数式１により、推力発生プロペラの推力Tthrは数式２により与えられる。ここで、ρairは空気の密度、 ρseaは海水の密度、Aｈａｒは風エネルギ吸収タービンの作動ディスクの面積、Aｔｈｒは推力発生プロペラの作動ディスクの面積、ｕ１ｈａｒは風エネルギ吸収タービンの後流速度、 ｕ１ｔｈｒは推力発生プロペラの後流速度である。
【００１３】
風のエネルギで位置保持を行う自己位置保持の条件は数式３で与えられる。この式より、風エネルギ吸収タービンの後流速度ｕ１ｔｈｒが数式４のように求まる。
【００１４】
数式４を用いると推力発生プロペラのパワＰｔｈｒが数式５のように求まる。Ｐｔｈｒと風エネルギ吸収タービンの吸収パワＰｈａｒとの比を求めると、数式６になる。
【００１５】
自己位置保持の条件は数式７で与えられる。
【００１６】
風エネルギ吸収タービンの効率が最大になるのは数式８の条件で与えられるので、この条件を与えると数式９が求まる。数式９を数式６に代入すると数式１０が求まる。横軸を作動ディスクの面積比の 平方根（Ａｔｈｒ／Ａｈａｒ）１／２ 、縦軸を入出力パワ比Ｐｔｈｒ／Ｐｈａｒに取ってグラフにしたものを図５に示す。
【００１７】
風エネルギを利用する自己位置保持の場合には、作動ディスクの面積比の平方根（Ａｔｈｒ／Ａｈａｒ）１／２の広い範囲にわたり、入出力パワ比Ｐｔｈｒ／Ｐｈａｒが１以下になるので、これらの範囲で自己位置保持が可能である。
【００１８】
図１に示される海流のエネルギを利用する自己位置保持の場合についても同様の考察により、海流のエネルギを用いる自己位置保持の原理が可能であることが示される。
【００１９】
空気と海水の密度比は非常に大きく、風の密度と海水の密度との比は約１／８６０である。空気の密度と海水の密度の大きな違いは風エネルギ利用の場合には極めて有利に働くが、海流エネルギ利用の上ではかなり不利になる。浮体を海流からの吸収エネルギの小さな観測プラットホームとして使う場合には図１で示されるような位置保持が可能と考えられるが、海流発電などには現実的でなくなる可能性がある。
【実施例１】
【００２０】
海流発電や海洋観測プラットフォームなどの場合には、図１に示されるように、 海流中に置かれたタービンで駆動された発電機の動力で空中のプロペラを回して推力を発生させて、浮体が海流に流されるのを防ぐ。
【実施例２】
【００２１】
海流発電のようにエネルギ吸収量が大きい場合には、図２に示されるようなヨットのタッキング運動を利用する時間平均的自己位置保持の方がより現実的であろう。タッキング運動により風に逆らってヨットを前進させる方法は周知であるので、原理の説明は省く。
【実施例３】
【００２２】
風力発電や海洋観測プラットフォームなどの場合には、図３に示されるように、 風の中に置かれたタービンで駆動された発電機の動力で海中のプロペラを回して推力を発生させて、浮体が風に流されるのを防ぐ。
【実施例４】
【００２３】
風力発電や海洋観測プラットフォームなどの場合には、図４に示されるようにヨットのタッキング運動を利用する時間平均的自己位置保持の方がより現実的であろう。タッキング運動により風に逆らってヨットを前進させる方法は周知であるので、原理の説明は省く。
【００２４】
【数１】
2016068746.tif 000003
【数２】
2016068746.tif 000004
【数３】
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【数４】
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【数５】
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【数６】
2016068746.tif 000008
【数７】
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【数８】
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【数９】
2016068746.tif 000011
【数１０】
2016068746.tif 000012
【産業上の利用可能性】
【００２５】
海流発電、風力発電、海洋観測などに用いられるプラットフォームの位置保持に適用でき、石油や電力のような貴重なエネルギ資源を消費することなく、海流や風のエネルギを用いて位置保持できる利点がある。
【符号の説明】
【００２６】
１  海面
２  浮体
３  エネルギ吸収タービン
４  プロペラ
５  海流
６  セール
７  風
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月16日(2014.12.16)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】図１は海流中に置かれたタービンで駆動された発電機の動力で空中のプロペラを回して推力を発生させて、浮体が海流に流されるのを防ぐ位置保持装置の説明図である。（実施例１）
【図２】図２は海流中に置かれたセールを用いるヨットのタッキング運動と同じ浮体の運動により海流に逆らって前進させて、海流の中での浮体の時間平均的な位置を保持して浮体が海流に流されるのを防ぐ時間平均的な位置保持装置の説明図である。（実施例２）
【図３】図３は空中に置かれたタービンで駆動された発電機の動力で海中のプロペラを回して推力を発生させて、浮体が風に流されるのを防ぐ位置保持装置の説明図である。（実施例３）
【図４】図４は風の中に置かれたセールを用いるヨットのタッキング運動と同じ浮体の運動により風に逆らって前進させて、風の中での浮体の時間平均的な位置を保持して浮体が風に流されるのを防ぐ時間平均的な位置保持装置の説明図である。（実施例４）
【図５】図５は、横軸を作動ディスクの面積比の平方根（Ａｔｈｒ／Ａｈａｒ）１／２、縦軸を入出力パワ比Pｔｈｒ／Pｈａｒに取った図で、海中プロペラと風エネルギ吸収タービンの作動ディスクの面積比と、海中プロペラへの投入パワと風エネルギ吸収タービンの出力パワ比の間の関係を示す説明図である。（実施例３）