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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-04
(54)【発明の名称】浮力がある回転可能な海洋変換器
(51)【国際特許分類】
B63B 21/00 20060101AFI20220728BHJP
F03B 13/18 20060101ALI20220728BHJP
【ＦＩ】
B63B21/00 B
F03B13/18
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021571854
(86)(22)【出願日】2020-06-02
(85)【翻訳文提出日】2022-01-14
(86)【国際出願番号】 EP2020065223
(87)【国際公開番号】W WO2020245120
(87)【国際公開日】2020-12-10
(31)【優先権主張番号】1907959.9
(32)【優先日】2019-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521527587
【氏名又は名称】ダブリン オフショア コンサルタンツ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ドイル，トーマス
(72)【発明者】
【氏名】ゴールデン，ダニー
(72)【発明者】
【氏名】ヘイズ，ダレン
【テーマコード（参考）】
3H074
【Ｆターム（参考）】
3H074AA20
3H074BB16
3H074CC02
(57)【要約】
本発明は、浮力がある回転可能な海洋変換器および浮力がある回転可能な海洋変換器によって定義される負荷軽減装置に関するものであり、特に、海洋再生可能エネルギー、石油・ガス用途、水産養殖の分野で一般的であるような、浮体式プラットフォーム等などの沖合構造物を固定する際に使用するための負荷軽減装置に関するものであり、この浮力がある回転可能な海洋変換器は、少なくとも部分的に水域に沈められ、負荷がかかっていないときに、本体の長手方向軸が実質的に垂直に配置された第１の向きをとるように適合された浮力がある本体と、本体に設けられた第１および第２の係留接続点であって、少なくとも第１の係留接続点が、第１の係留接続点を介して本体に加わる負荷が長手方向軸の軸から外れて作用するように位置決めされている、第１および第２の係留接続点とを備えている。
【選択図】図１８
【選択図】図１８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水域に少なくとも部分的に沈められ、負荷がかかっていないときに第１の向きをとるように適合された本体であって、前記第１の向きにおいて、前記本体の長手方向軸は基準の向きに配置される、本体と、前記本体に設けられた第１および第２の係留接続点とを備え、少なくとも前記第１の係留接続点は、前記第１の係留接続点を介して前記本体に加わる負荷が前記長手方向軸の軸から外れて作用するように位置決めされる、浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項2】
前記本体が、前記第１および第２の係留接続点を介して前記本体に負荷が加えられたときに変位を受け、前記負荷が取り除かれたときに前記第１の向きに戻るように適合されている、請求項１に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項3】
前記本体が、負荷が加えられたときに回転変位を受けるように適合されている、請求項１または２に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項4】
前記本体が、負荷をかけられた影響により前記本体が変位する間、抗力を最大化および／または制御するように成形される、請求項１～３のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項5】
前記本体が、前記本体が前記第１の向きに戻る間、抗力を最小化および／または制御するように成形される、請求項１～４のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項6】
前記本体が、前記本体内または本体外の点を通って延びる回転軸を中心とした回転変位を受けるように適合されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項7】
前記第２の係留接続点が、前記第２の係留接続点を介して前記本体に加わる負荷が前記長手方向軸の軸から外れて作用するように位置決めされる、請求項１～６のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項8】
前記本体上の少なくとも前記第１の係留接続点の位置が調整可能である、請求項１～７のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項9】
前記第１の係留接続点の位置が、前記本体の長手方向および／または半径方向に調整可能である、請求項８に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項10】
前記本体上の前記第２の係留接続点の位置が調整可能である、請求項１～９のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項11】
前記第２の係留接続点の位置が、前記本体の長手方向および／または半径方向に調整可能である、請求項１０に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項12】
少なくとも前記第１の係留接続点の位置が、前記本体の重心から長手方向に間隔を空けている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項13】
少なくとも前記第１の係留接続点の位置が、前記本体の浮力中心から長手方向に間隔を空けている、請求項１～１２のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項14】
前記第２の係留接続点の位置が、前記本体の重心から長手方向に間隔を空けている、請求項１～１３のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項15】
前記第２の係留接続点の位置が、前記本体の浮力中心から長手方向に間隔を空けている、請求項１～１４のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項16】
前記第１および第２の係留接続点、前記本体の重心、および前記本体の浮力中心が、直線的な配列で配置されている、請求項１～１５のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項17】
前記本体は中立的な浮力がある、請求項１～１６のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項18】
前記本体は正の浮力がある、請求項１～１７のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項19】
前記本体は負の浮力がある、請求項１～１８のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項20】
前記本体が重み付けされた部分を備える、請求項１～１９のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項21】
前記本体が浮力部分を備える、請求項１～２０のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項22】
前記本体が浮力部分と重み付けされた部分とを備える、請求項１～２１のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項23】
前記浮力部分および前記重み付けされた部分が、一緒になって前記本体を前記第１の向きに戻すように作用する力対を確立するように位置決めされる、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項24】
前記浮力部分および前記重み付けされた部分が長手方向に互いに間隔を空けている、請求項２０～２３のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項25】
前記本体の浮力が調整可能である、請求項１～２４のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項26】
エネルギー捕捉テークオフシステムを備える、請求項１～２５のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項27】
前記エネルギー捕捉テークオフシステムが、前記本体の回転に応答して電気エネルギーを生成するように動作可能である、請求項２６に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項28】
前記電気エネルギーが、前記海洋変換器内または前記海洋変換器上に設けられた１つまたは複数の電動部品に供給される、請求項２７に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項29】
１つまたは複数のセンサを備える、請求項１～２８のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項30】
前記１つまたは複数のセンサから取得したデータを無線で送信するように動作可能な送信機を備える、請求項２９に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項31】
前記本体が２つ以上のセクションを備える、請求項１～３０のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項32】
前記本体セクションのうちの少なくとも１つが、別の本体セクションに対して関節動作する、請求項３１に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項33】
前記本体の回転に応答して圧縮するように配置された１つまたは複数のバネを備える、請求項１～３２のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項34】
前記本体が、前記第１の係留接続点と前記第２の係留接続点の間に延びる通路を画定する、請求項１～３３のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項35】
前記通路の一方または両方の端部が、曲げ制限器で終端する、請求項３４に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項36】
前記本体が、前記通路の全長に外部からアクセスできるように、開閉可能である、請求項３４または３５に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項37】
前記係留接続点の１つまたは複数の位置、および／または前記本体内のバラストのレベルまたは位置、および／または前記本体の浮力のレベルまたは位置が、自律的に、および／または前記センサの１つまたは複数からの信号に応答して、および／または外部情報に応答して、動的に制御可能である、請求項１～３６のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器。
【請求項38】
浮体式プラットフォームを固定する係留索の負荷または張力を低減または管理するための負荷軽減装置であって、請求項１～３７のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器を備える負荷軽減装置。
【請求項39】
浮体構造物を固定するための負荷軽減システムであって、少なくとも１つの請求項１～３７のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器と、前記浮体構造物と前記浮力がある回転可能な海洋変換器の本体との間に接続された第１の係留索と、前記浮力がある回転可能な海洋変換器の本体とアンカーとの間に接続された第２の係留索とを備える、負荷軽減システム。
【請求項40】
少なくとも１つの請求項１～３７のいずれか一項に記載の浮力がある回転可能な海洋変換器が一体的に形成されている浮体式プラットフォームであって、前記回転可能な浮力がある海洋変換器は、前記第１または第２の係留点の１つで前記プラットフォームに回転可能に取り付けられる、浮体式プラットフォーム。
【請求項41】
前記回転可能な浮力がある海洋変換器の前記本体が、前記本体が前記プラットフォームに回転可能に取り付けられている係留点の上方にある浮力部分、および／または、前記本体が前記プラットフォームに回転可能に取り付けられている係留点の下方にある重み付けされた部分を備える、請求項４０に記載の浮体式プラットフォーム。
【請求項42】
前記少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器の前記本体が、前記浮体式プラットフォームを浮かべるのに必要な浮力の有効量を有する、請求項４０または４１に記載の浮体式プラットフォーム。
【請求項43】
少なくとも１つの請求項１～３７のいずれか一項に記載の回転可能な浮力がある海洋変換器を備えるセンサシステム。
【請求項44】
請求項１～３７のいずれか一項に記載の回転可能な浮力がある海洋変換器の１つまたは複数を、前記係留接続点の１つを介して前記浮体式プラットフォームに固定するステップと、前記少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器を、前記係留接続点の他の１つを介して固着するステップとを含む、浮体式プラットフォームを係留する方法。
【請求項45】
前記浮体式プラットフォームに固定する前に、前記本体を平衡から外れて回転される向きに一時的に固定するステップと、低い索張力の下で前記本体を前記浮体式プラットフォームに固定するステップと、前記平衡から外れた向きから前記本体を解放するステップとを含む、請求項４４に記載の係留方法。
【請求項46】
前記１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器の前記本体が、前記本体の重み付けされた部分を定めるバラストタンクと、前記本体の浮力部分を定める浮力タンクとを備え、前記方法は、前記１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器を、バラストされていない状態で、かつ浮力タンクが少なくとも部分的に空気または水で満たされた状態で、配備場所またはそれに隣接して水域に位置付けるステップと、前記少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器を、前記係留接続点の一方を介して固着するステップと、前記１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器を、前記係留接続点の他方を介して前記浮体式プラットフォームに固定するステップと、前記バラストタンクにバラストを移動するステップと、前記浮力タンクから水を移動する、または前記浮力タンクに空気を移動するステップとを含む、請求項４４または４５に記載の係留方法。
【請求項47】
前記１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器のそれぞれの前記本体は、アンカーと前記本体との間に延びる係留索と、前記本体と前記浮体式プラットフォームとの間に延びる係留索とがそれぞれ実質的に垂直に延びるように固定される、請求項４４または４５に記載の係留方法。
【請求項48】
前記回転可能な浮力がある海洋変換器の前記本体が潮位変動に応じて回転し、前記回転可能な浮力がある海洋変換器と前記浮体式プラットフォームとの間の索張力が実質的に不変に保たれるように、前記少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器の剛性曲線を調節するステップを含む、請求項４７に記載の係留方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、１つの形態のエネルギーまたは運動を別の形態に変換するための浮力がある回転可能な海洋変換器に関し、この海洋変換器は、負荷軽減装置およびシステム、特に、海洋再生可能エネルギー、石油・ガス用途、水産養殖、およびその他の関連分野で一般的な、浮体、沈体、または半沈体のプラットフォームまたはそれらに類するものなどの沖合構造物を固定するために使用する負荷軽減装置としての用途を有し、この負荷軽減装置は、好ましくは、様々な剛性応答を達成できるように調整可能である。
【0002】
このような海洋構造物は、例えば、石油またはガスのプラットフォーム、風力タービンまたは水中潮力タービン用のプラットフォームまたは同様の支持体、水中アーチ、または特定の場所に係留されることが要求される他の構造物であり得る。
【0003】
本発明はまた、このような浮力がある回転可能な海洋変換器を組み込んだセンサシステム、特に、局所的な海洋環境に関連するデータ、センサシステムが接続されているか一体部分であるシステムに関連する動作データおよびその他のデータを記録し、そのデータをリアルタイムの監視またはその後のレビューのために遠隔地に送信するように動作可能な自己発電型のセンサシステムに関する。
【0004】
本発明はさらに、このような浮力がある回転可能な海洋変換器を一体的な負荷軽減装置として組み込んだ浮体式プラットフォームに関する。
【背景技術】
【0005】
係留を必要とする沖合浮体式プラットフォームまたは同様の海洋構造物は、一般的に厳しい環境条件にさらされ、その結果、そのような海洋構造物を固定するために使用される係留システムもまた、厳しい運用負荷にさらされる。例えば、浮体構造物の波による動きにより、プラットフォーム上の係留接続点に大きな衝撃負荷がかかる。プラットフォームを固定している係留索が、通過する波の動きによって与えられるうねりの結果として、緩んだ状態と張った状態を交互に繰り返すためである。
【0006】
また、風や潮の力によって係留部に追加の負荷がかかり、これも非常に大きく、しかも断続的に発生し得るため、プラットフォームに伝わるピークおよび衝撃負荷が増大し、このような組み合わせにおいて、海洋プラットフォームが耐えなければならない負荷や力は非常に大きく、プラットフォームおよびまたは係留部に損傷を与える可能性があり、最終的には係留部の故障とそれに伴うプラットフォームの喪失につながる可能性がある。
【0007】
したがって、本発明の目的は、負荷軽減装置として機能するように動作可能な浮力がある回転可能な海洋変換器、および負荷軽減装置の少なくとも１つを採用した負荷軽減システムを提供することであり、それらは、係留された浮体式プラットフォームまたはそれに類するものへの負荷伝達の軽減をもたらし、ピーク負荷、衝撃負荷、疲労負荷等を平滑化または減衰させるように適合されており、カテナリー係留、半緊張係留、緊張係留を含むすべての既知の係留タイプに適合する。
【0008】
本発明のさらなる目的は、リアルタイムの監視または将来の評価のために陸上施設等などの遠隔地に送信可能なデータの取得を容易にするために、あるいは、例えば、センサシステムが接続された、または一体的に形成されたシステムのフィードバック制御を可能にするために、１つまたは複数のセンサに電力を供給するために、このような浮力がある回転可能な海洋変換器を備えるセンサシステムを提供することである。
【発明の概要】
【0009】
本発明の第１の態様によれば、水域に少なくとも部分的に沈められ、負荷がかかっていないときに第１の向きをとるように適合された本体であって、第１の向きにおいて、本体の長手方向軸は基準の向きに配置される、本体と、本体に設けられた第１および第２の係留接続点とを備え、少なくとも第１の係留接続点は、第１の係留接続点を介して本体に加わる負荷が長手方向軸の軸から外れて作用するように位置決めされる、浮力がある回転可能な海洋変換器が提供される。
【0010】
好ましくは、本体は、第１および第２の係留接続点を介して本体に負荷が加えられたときに変位を受け、負荷が取り除かれたときに第１の向きに戻るように適合されている。
【0011】
好ましくは、本体は、負荷が加えられたときに回転変位を受けるように適合されている。
【0012】
好ましくは、本体は、負荷をかけられた影響により本体が変位する間、抗力を最大化および／または制御するように成形される。
【0013】
好ましくは、本体は、本体が第１の向きに戻る間、抗力を最小化および／または制御するように成形される。
【0014】
好ましくは、本体は、本体内または本体外の点を通って延びる回転軸を中心とした回転変位を受けるように適合されている。
【0015】
好ましくは、第２の係留接続点は、第２の係留接続点を介して本体に加わる負荷が長手方向軸の軸から外れて作用するように位置決めされる。
【0016】
好ましくは、本体上の少なくとも第１の係留接続点の位置は調整可能である。
【0017】
好ましくは、第１の係留接続点の位置は、本体の長手方向および／または半径方向に調整可能である。
【0018】
好ましくは、本体上の第２の係留接続点の位置は調整可能である。
【0019】
好ましくは、第２の係留接続点の位置は、本体の長手方向および／または半径方向に調整可能である。
【0020】
好ましくは、少なくとも第１の係留接続点の位置は、本体の重心から長手方向に間隔を空けている。
【0021】
好ましくは、少なくとも第１の係留接続点の位置は、本体の浮力中心から長手方向に間隔を空けている。
【0022】
好ましくは、第２の係留接続点の位置は、本体の重心から長手方向に間隔を空けている。
【0023】
好ましくは、第２の係留接続点の位置は、本体の浮力中心から長手方向に間隔を空けている。
【0024】
好ましくは、第１および第２の係留接続点、本体の重心、および本体の浮力中心は、直線的な配列で配置されている。
【0025】
好ましくは、本体は中立的な浮力がある。
【0026】
好ましくは、本体は正の浮力がある。
【0027】
好ましくは、本体は負の浮力がある。
【0028】
好ましくは、本体は重み付けされた部分を備える。
【0029】
好ましくは、本体は浮力部分を備える。
【0030】
好ましくは、本体は浮力部分と重み付けされた部分とを備える。
【0031】
好ましくは、浮力部分および重み付けされた部分は、一緒になって本体を第１の向きに戻すように作用する力対を確立するように位置決めされる。
【0032】
好ましくは、浮力部分および重み付けされた部分は長手方向に互いに間隔を空けている。
【0033】
好ましくは、本体の浮力は調整可能である。
【0034】
好ましくは、浮力がある回転可能な海洋変換器は、エネルギー捕捉テークオフ（ｅｎｅｒｇｙ ｃａｐｔｕｒｅ ｔａｋｅ ｏｆｆ）システムを備える。
【0035】
好ましくは、エネルギー捕捉テークオフシステムは、本体の回転に応答して電気エネルギーを生成するように動作可能である。
【0036】
好ましくは、電気エネルギーは、海洋変換器内または海洋変換器上に設けられた１つまたは複数の電動部品に供給される。
【0037】
好ましくは、浮力がある回転可能な海洋変換器は、１つまたは複数のセンサを備える。
【0038】
好ましくは、浮力がある回転可能な海洋変換器は、１つまたは複数のセンサから取得したデータを無線で送信するように動作可能な送信機を備える。
【0039】
好ましくは、本体は２つ以上のセクションを備える。
【0040】
好ましくは、本体セクションのうちの少なくとも１つは、他の本体セクションに対して関節動作する。
【0041】
好ましくは、浮力がある回転可能な海洋変換器は、第１および／または第２の係留接続点に固定された１つまたは複数の係留索から加えられた負荷が、回転を受ける際に本体に作用する点の変更を容易にするために、本体から外向きに延びる１つまたは複数のフェアリードを備える。
【0042】
好ましくは、浮力がある回転可能な海洋変換器は、本体の剛性応答を調節するように、本体の回転に応答して圧縮するように配置された１つまたは複数のバネを備える。
【0043】
好ましくは、本体は、第１の係留接続点と第２の係留接続点の間に延びる通路を画定する。
【0044】
好ましくは、本体は、通路を通る係留索の変位を制限または防止するように、係留索またはケーブルをクランプするように動作可能である。
【0045】
好ましくは、通路の一方または両方の端部は、曲げ制限器で終端する。
【0046】
好ましくは、本体は、通路の全長に外部からアクセスできるように、開閉可能である。
【0047】
好ましくは、係留接続点の１つまたは複数の位置、および／または本体内のバラストのレベルまたは位置、および／または本体の浮力のレベルまたは位置は、自律的に、および／またはセンサの１つまたは複数からの信号に応答して、および／または外部情報に応答して、動的に制御可能である。
【0048】
好ましくは、浮力がある回転可能な海洋変換器は、浮体式プラットフォームを固定する係留索の負荷または張力を低減または管理するための負荷軽減装置を備える。
【0049】
本発明の第２の態様によれば、浮体式プラットフォーム等を固定する係留索の負荷または張力を低減または管理するための負荷軽減装置が提供され、負荷軽減装置は、本発明の第１の態様による浮力がある回転可能な海洋変換器を備える。
【0050】
本発明の第３の態様によれば、浮体構造物を固定するための負荷軽減システムが提供され、負荷軽減システムは、本発明の第１の態様による少なくとも１つの浮力がある回転可能な海洋変換器と、浮体構造物と浮力がある回転可能な海洋変換器の本体との間に接続された第１の係留索と、浮力がある回転可能な海洋変換器の本体とアンカーとの間に接続された第２の係留索とを備える。
【0051】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様による少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器が一体的に形成されている浮体式プラットフォームが提供され、回転可能な浮力がある海洋変換器は、第１または第２の係留点の１つでプラットフォームに回転可能に取り付けられる。
【0052】
好ましくは、回転可能な浮力がある海洋変換器の本体は、本体がプラットフォームに回転可能に取り付けられている係留点の上方にある浮力部分、および／または、本体がプラットフォームに回転可能に取り付けられている係留点の下方にある重み付けされた部分を備える。
【0053】
好ましくは、少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器の本体は、浮体式プラットフォームを浮かべるのに必要な浮力と変位の有効な量を備える。
【0054】
本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様による少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器を備えるセンサシステムが提供される。
【0055】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第１の態様による回転可能な浮力がある海洋変換器の１つまたは複数を、係留接続点の１つを介して浮体式プラットフォームに固定するステップと、少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器を、係留接続点の他の１つを介して固着するステップとを含む、浮体式プラットフォームを係留する方法が提供される。
【0056】
好ましくは、本方法は、浮体式プラットフォームに固定する前に、本体を平衡から外れて回転される向きに一時的に固定するステップと、低い索張力の下で本体を浮体式プラットフォームに固定するステップと、平衡から外れた向きから本体を解放するステップとを含む。
【0057】
好ましくは、１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器の本体は、本体の重み付けされた部分を定めるバラストタンクと、本体の浮力部分を定める浮力タンクとを備え、方法は、１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器を、バラストされていない状態で、かつ浮力タンクが少なくとも部分的に空気または水で満たされた状態で、配備場所またはそれに隣接して水域に位置付けるステップと、少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器を、係留接続点の一方を介して固着するステップと、１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器を、係留接続点の他方を介して浮体式プラットフォームに固定するステップと、バラストタンクにバラストを移動するステップと、浮力タンクから水を移動する、または浮力タンクに空気を移動するステップとを含む。
【0058】
好ましくは、１つまたは複数の回転可能な浮力がある海洋変換器のそれぞれの本体は、アンカーと本体との間に延びる係留索と、本体と浮体式プラットフォームとの間に延びる係留索とがそれぞれ実質的に垂直に延びるように固定される。
【0059】
好ましくは、方法は、回転可能な浮力がある海洋変換器の本体が潮位変動に応じて回転する際に、回転可能な浮力がある海洋変換器と浮体式プラットフォームとの間の索張力が実質的に一定に保たれるように、少なくとも１つの回転可能な浮力がある海洋変換器の剛性曲線を調節するステップを含む。
【0060】
本明細書で使用される際、「変換器」という用語は、例えば、直線運動を回転運動に、物理的な変位を電気エネルギーに、運動エネルギーを位置エネルギーに、仕事（力に距離を掛けたもの）を回転運動エネルギーに変換するなど、ある形式のエネルギー、力、運動を別の形式に変換できる装置を意味することを意図している。
【0061】
本明細書で使用される際、「浮力がある」という用語は、中立的な浮力がある、負の浮力がある、または正の浮力がある、を意味することを意図している。
【0062】
次に本発明を添付図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】大きな環境負荷がかかっておらず、係留索が弛んでいる状態の、浮体式海洋構造物の既存の係留配置の概略図を示す。
【図3】負荷軽減システムで使用するための本発明の一態様による負荷軽減装置を定める、回転可能な浮力海洋変換器の概略図を示す。
【図8】本発明の代替的な実施形態による負荷軽減装置の概略図を示す。
【図12】浮体式海洋プラットフォームを固定するために負荷軽減システムの一部として配備された一対の負荷軽減装置を示す。
【図14a-14e】本発明の負荷軽減装置の物理的特性を変化させることによって達成され得る様々な剛性応答曲線を示す。
【図15】本発明による負荷軽減装置の代替形状の平面図、立面図、および端面図を示す。
【図16】本発明による負荷軽減装置のさらなる代替形状の平面図、立面図、および端面図を示す。
【図17】本発明による負荷軽減装置のさらに別の形状の平面図、立面図、および端面図を示す。
【図18】本発明の負荷軽減装置の一実施形態に対する係留索の可能な代替接続を示す。
【図19】本発明の負荷軽減装置の一実施形態に対する係留索のさらに可能な代替接続を示す。
【図20】本発明の負荷軽減装置の一実施形態に対する係留索のなおもさらに可能な代替接続を示す。
【図21】本発明の負荷軽減装置の一実施形態に対する係留索の代替的な交差接続を示す。
【図22a】浮体式海洋プラットフォームを固定するための係留用テンショナとして本発明による負荷軽減装置を使用する際の特定の配備方法論を示す。
【図22c】負荷軽減装置を実質的に水平な位置に回転させた状態を示す。
【図22d】浮体式海洋プラットフォームに接続された負荷軽減装置を示す。
【図22e】浮体式海洋プラットフォームに接続され、実質的に水平な位置に保持された負荷軽減装置を示す。
【図22f】負荷軽減装置の重み付けされた端部が下降された様子を示す。
【図22g】負荷軽減装置が完全に下降し、その結果、実質的に垂直な向きに回転されているが、依然として表面に繋がれている状態を示す。
【図22h】表面テザーから解放された負荷軽減装置を示す。
【図23a】浮体式海洋プラットフォームを固定するための係留用テンショナとして本発明による負荷軽減装置を使用する際の代替的な配備方法を示し、負荷軽減装置は固着されているがまだ浮体式海洋プラットフォームに接続されておらず、実質的に水平な向きでバラストされていない状態である。
【図23c】浮体式プラットフォームに接続され、固着された負荷軽減装置を示す。
【図23d】負荷軽減装置の上方に船舶が配置されている状態を示す。
【図23e】バラストおよび浮力ラインが船舶から負荷軽減装置に接続されている様子を示す。
【図23f】バラストと浮力が負荷軽減装置にポンプで送り込まれる様子を示す。
【図23g】バラストラインと浮力ラインがまだ接続された状態で、負荷軽減装置が完全にバラストと浮力を得ている状態を示す。
【図23h】バラストラインおよび浮力ラインが切断された後の負荷軽減装置を示す。
【図24a】垂直係留索を介して浮体式海洋プラットフォームを固定する際の張力を管理するために、本発明による負荷軽減装置を使用する際の配備方法論を示し、係留索は固着されているが、まだ張力がかかっていない状態である。
【図24c】最低天文潮時の浮体式プラットフォームを示す。
【図24d】最高天文満時の浮体式プラットフォームを示す。
【図25a】本発明の一態様による負荷軽減装置の代替実施形態を示しており、装置の剛性応答を調節するために一対のバネを組み込んでいる。
【図25b】外部負荷に応答して部分的に回転された負荷軽減装置を示す。
【図25c】バネが圧縮されようとしている向きに実質的に完全に回転された負荷軽減装置を示す。
【図25d】一対のバネが圧縮されている地点まで回転された負荷軽減装置を示す。
【図26a】本発明の別の態様による一体化された負荷軽減装置を組み込んだ、本発明の一態様による負荷軽減プラットフォームを示し、プラットフォームは実質的に負荷のない状態にある。
【図27a】本発明の一態様による負荷軽減プラットフォームの代替実施形態を示し、一体化された一対の負荷軽減装置を組み込み、実質的に負荷がかかっていない状態にある。
【図28a】本発明の一態様による負荷軽減プラットフォームのさらなる代替実施形態を示し、一体化された一対の浮力負荷軽減装置を組み込み、実質的に負荷がかかっていない状態にある。
【図29a】本発明の一態様による負荷軽減装置のさらなる代替実施形態の側面図を示し、曲げ制限器によってどちらか一端で終端した装置の本体を通る通路を組み込んでいる。
【図29c】通路の全長にアクセスできるように本体を開いた状態の装置を示す。
【図29d】ケーブルまたは索が通過し、実質的に負荷がかかっていない状態にある装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【0064】
図１および図２は、浮体式プラットフォームＰを水域Ｓの表面に固定するための従来の係留システムまたはステーション保持システムを示し、この従来の係留システムは、プラットフォームＰと海底または他の支持面に配置されたアンカーＣとの間に固定された単一または複数の係留索Ｌを備えている。図１は、従来の係留システムを比較的無負荷の状態で示しており、したがって、波、風、潮などの大きな環境的な力がない状態であり、その結果、１本（または複数本）の係留索Ｌは比較的緩んでおり、プラットフォームＰは係留索Ｌを介してベースライン負荷のみを受けている。
【0065】
図２は、環境的な力ＦがプラットフォームＰを変位させるようにプラットフォームＰに作用し、その結果、緊張した係留索ＬがプラットフォームＰの動きを抑制または制限する場合の従来の係留システムを示している。風、波および他の環境的な力によって引き起こされるうねりのある変位の種類により、係留索Ｌが弛んだ状態と張った状態の間を行き来する際に、係留索Ｌを介してプラットフォームＰに大きな衝撃負荷が加えられる。この周期的な負荷は関連付けられた構成要素において特に激しく、したがって本発明はこのような従来の係留システムに代わる改善策を提供することを目的として開発された。
【0066】
次に図３に目を向けると、本発明による回転可能な浮力がある海洋変換器が示されており、本発明の実施形態による負荷軽減装置を定義し、全体的に１０と示され、これは、外部環境力によって誘発されるプラットフォームＰの変位に抵抗するために、また、好ましくは、従来の係留を使用する際に発生する上記の衝撃、ピーク、スナッチおよび／または疲労負荷を除去または減衰するために、水域Ｓに浮体式プラットフォームＰを固定する際に使用される。したがって、負荷軽減装置１０の形態の変換器は、外部環境力を介してプラットフォームＰに加えられる実質的に線形の負荷または力の少なくとも一部を、負荷軽減装置１０の力対付勢回転に変換するように動作可能である。このようにして、以下でより詳細に説明するように、負荷軽減装置１０は、プラットフォームＰに作用する力を散逸するために、直線運動を回転運動に変換する。
【0067】
本発明の負荷軽減装置１０は、図示の実施形態では細長い円筒形である本体１２を備えており、その形状および寸法は、特定の用途、特に固定されるプラットフォームＰのサイズおよび／または重量、および／または現況の局所的な環境条件に応じて変化する可能性がある。例示的な実施形態として、本体１２は、長手方向軸ＬＬによって定義される長手方向の長さが２０ｍであり、直径が２ｍである。本体１２は、任意の適切な材料、例えば、スチール、複合材、プラスチック、コンクリート、または他の適切な材料あるいは材料の組み合わせから形成されてもよく、これらの材料は、長期にわたって局所的な環境条件に耐えることができる。本体１２は、第１の端部１４と、第２の端部１６とを規定しており、その間には円筒形の側壁１８が延びている。側壁１８には、好ましくは直径方向に正反対であるが、長手方向に互いに離間またはオフセットされた第１の係留接続点２０および第２の係留接続点２２が設けられている。第１および第２の係留接続点２０、２２は、以下に詳述するように、それぞれの係留索を固定することができる任意の適切な形態であり得る。
【0068】
係留接続点２０、２２の一方または両方の位置は、係留接続点２０、２２間の分離またはオフセットを変更するために、やはり以下に詳述するように、側壁１８に沿って長手方向に調整できる、または調整可能であり得、したがって、以下に詳述されるように、本体１２に加わる負荷に抵抗して減衰する際に本体１２によって確立される剛性応答曲線に関係している。係留接続点２０、２２は、本体の側壁の内側に配置されてもよいし、その外側に配置されてもよく、この長手方向の調整可能性は、そのような構成にも適用されることが意図されていることを理解されたい。同様に、係留接続点２０、２２の一方または両方の半径方向または横方向の位置は、特にそれぞれの係留接続点２０、２２と本体１２の重心（ＣＯＧ）および／または浮力中心（ＣＯＢ）との間で定義される角度を変更することによって、負荷軽減装置１０の剛性応答曲線をさらに変更するために調整できる、または調整可能であり得る。
【0069】
負荷軽減装置１０は、水域Ｓに配置され、静止時または無負荷時に、長手方向軸ＬＬが基準の向きにある第１の向きをとるように適合されており、この第１の実施形態では、実質的に垂直に配置されている。これは、任意の適切な手段によって達成することができるが、図示の好ましい実施形態では、本体１２は、第１の端部１４から延び、好ましくは本体１２内に空気または発泡体などの浮力材料を設けることによって浮力を有する第１の部分２４と、第２の端部１６から延び、第１の部分２４から長手方向に間隔を空けて配置され、好ましくは本体１２の内部に配置された１つまたは複数の重りを提供することによって重みを付けられる第２の部分２６とを規定している。また、第１の部分２４および第２の部分２６のそれぞれの浮力および重みは、例えば、浮力および重量のある材料を追加または差し引くことによって、調整できることが好ましい。特に、重みを付けられた材料またはバラストは、輸送や設置を容易にするために、装置１０が配備された後に初めて追加されてもよい。
【0070】
第１の部分２４および第２の部分２６を互いに長手方向に離して、好ましくはそれぞれ第１の端部１４および第２の端部１６に隣接して設けることにより、本体１２は、例えば図４に示されるように、水域Ｓに位置するときに第１の垂直の向きに向かう傾向があり、図４はまた、本体１２への接続部に任意選択の剛性セクションを有する両方の係留索Ｌ１、Ｌ２も示している。本体１２の浮力に対する重量の比率によって、負荷軽減装置１０が中立的な浮力がある、負の浮力がある、または正の浮力がある、のいずれであるかが決まる。図４に示す実施形態では、負荷軽減装置１０は中立的な浮力があり、したがって、水面Ｓの下で直立した姿勢で静止する傾向がある。
【0071】
負荷軽減装置１０は、負荷軽減装置１０の少なくとも１つと、第１の係留接続点２０を介して浮体式プラットフォームＰと本体１２との間に固定された第１の係留索Ｌ１と、第２の係留接続点２２を介して本体１２とアンカーＣとの間に固定された第２の係留索Ｌ２とを備える負荷軽減システム５０の一部を形成するように意図されている。もちろん、アンカーＣは、他の適切な機能的代替物で置き換えてもよいことは理解されるであろう。
【0072】
次に図５に目を向けると、プラットフォームＰを変位させるように作用する環境的な力に応答して負荷が負荷軽減装置１０に加えられると、第１および第２の係留索Ｌ１、Ｌ２は張力をかけられるが、この間、本体１２は実質的に垂直な向きに最初は留まっている。その後、第１および第２の係留接続点２０、２２の間の長手方向のオフセットの結果として、本体１２の反対側に作用する反対力およびオフセット力によって確立された張力は、本体１２に転覆モーメントを効果的に適用し、この転覆モーメントは、例えば、第１および第２の係留接続点２０、２２の間に位置する水平方向に延びる回転軸を中心に本体１２を回転させるように作用する。しかしながら、この回転軸は、係留接続点の間以外にも位置し得ることが理解されよう。係留スプレッド内での本体１２の並進により、本体１２は、係留接続点の外側で異なる軸を中心に回転することができる。半緊張係留またはカテナリー係留では、負荷軽減装置１０が負荷を受けて水平の向きに回転したときに本体１２が並進するので、負荷軽減装置１０の動きはトルク結合による回転的なものであるが、装置１０のグローバルな並進も存在する。この２つの動きの結果として、装置の形状の外側にある仮想枢軸を中心とした正味の回転が存在し得る。
【0073】
係留索Ｌ１、Ｌ２を介してかけられた張力を介して本体１２を回転させようとする環境的な力は、浮力がある第１の部分２４と重みのある第２の部分２６によって発生する力対によって打ち消され、これらは一緒に本体１２に自己復原モーメントを生じさせる。この自己復原モーメントまたは復元モーメントは、本体１２を垂直位置に向かって変位させる傾向があり、それによって、浮体式プラットフォームＰを変位させる環境条件によって発生する力に抵抗するように作用する。
【0074】
したがって、負荷軽減装置１０および関連する負荷軽減システム５０は、浮体式プラットフォームＰの位置を許容逸脱領域内に維持し、環境的な力がプラットフォームＰを変位させたときに通常であればプラットフォームＰに加わるかもしれない衝撃負荷を減衰させるように作用する。図６は、本体１２に復元モーメントを発生させる力対、すなわち、第１の端部１４を上向きに回転させるように作用する浮力Ｂと、第２の端部１６を下向きに回転させるように作用する重量ベースの力Ｗとを概略的に示したものである。図７は、長手方向軸ＬＬが実質的に垂直に向けられた状態で本体１２が配置され、プラットフォームＰを意図した位置に維持する第１の負荷のない向きに戻った負荷軽減システム５０を示している。
【0075】
上述した機能を強化するために、本体１２は、環境的な力の影響を受けて本体１２が一方向、すなわち垂直から水平方向に向かって、またはそれを超えて変位するときに最大の抗力を発生させ、反対方向、すなわち垂直位置に戻るときに最小の抗力を発生させるように、成形またはその他の方法で修正されてもよい。このようにして、抗力は環境的な力に対する追加の抵抗を提供する。
【0076】
次に、図８および図９を参照すると、本発明による負荷軽減装置の第２の実施形態が示されており、全体的に１１０として示されている。第２の実施形態では、同様の構成要素は同様の参照番号を付与され、特に断りのない限り、同様の機能を果たす。負荷軽減装置１１０は、第１の端部１１４および反対側の第２の端部１１６を有する円筒形の本体１１２を備え、それら端部の間には側壁１１８が延びている。本体１１２は、第１の実施形態を参照して上述したような機能を提供するために、第１の端部１１４から延在し、その中に発泡体または空気などの浮力材料を含む第１の部分１２４と、第２の端部１１６から延在し、その中に重りまたはバラストを含む第２の部分１２６とを備える。第１の実施形態とは異なり、本体１１２は円筒形である一方で段階的な直径を有し、第１の部分１２４が第２の部分１２６よりも著しく大きな直径を有し、両端が側壁１１８の中間または接続セクションよりも大きな直径を有する。
【0077】
第２の実施形態では、第１の係留接続点１２０は、第２の部分１２６に設けられ、第２の係留接続点１２２は、第１の部分１２４に設けられている。第１の実施形態と同様に、係留接続点１２０、１２２は、好ましくは直径方向に正反対にあるが、長手方向に互いにオフセットするように間隔を置いている。係留接続点１２０、１２２は、それぞれ第２の部分１２６および第１の部分１２４の側壁１１８上に配置されているが、第１および第２の部分１２４、１２６を接続する側壁１１８の中間セクション上に個別にまたは一緒に移動させてもよく、または本体１１２に関する任意の他の適切な位置に移動させてもよいことが理解されるであろう。
【0078】
図９ａは、前述のように、第１および第２の係留接続点１２０、１２２を介してそれに固定された第１および第２の係留索Ｌ１、Ｌ２を有する負荷軽減装置１１０を示す。図９ａは、負荷がかかっていない、したがって垂直な向きの負荷軽減装置１１０を示しており、一方、図９ｂは、負荷がかかっていて回転した向きの負荷軽減装置１１０を示している。第１の実施形態とは異なり、係留索Ｌ１、Ｌ２は、各接続点がそれぞれの係留索から本体１１２の遠方側にオフセットされるように本体１１２上を横断しており、この配置は、剛性応答を制御する上で重要である。また、図９ａおよび図９ｂに示される装置１１０は、回転を受ける際に係留索Ｌ１、Ｌ２のそれぞれからの負荷が本体１１２に作用する点を変更するために、側壁１１８から外向きに延びる１つまたは複数のフェアリード６０を備えることによって、図８の装置１１０から変更されており、それによって、適用される環境負荷に対する負荷軽減装置１１０の剛性応答を変化させることができる。フェアリード６０は、装置１０の回転に伴って係留索とフェアリード６０との間で接触が漸進的に行われるように、または装置１０の回転に伴って係留索とフェアリード６０との間で接触が漸進的に失われるように配置することができる。
【0079】
図１０は、中立的な浮力のために構成された負荷軽減装置１１０を示し、図１１は、水域Ｓの表面を破壊するために正の浮力のために構成された負荷軽減装置１１０を示している。装置１１０は、装置１１０の剛性応答をさらに変化させるために、係留接続点を本体の側壁の半径方向外側に配置することによって、図８に示すものから変更されている。
【0080】
また、例えば図１２および図１３に示されているように、浮体式プラットフォームＰを適切に固定するために、それぞれがそれぞれのアンカーＣに接続された、負荷軽減装置１０；１１０の２つ以上が設けられてもよいことが理解されるであろう。図１３は、負荷軽減装置１０；１１０の１つの特定の用途として、浮体風力タービンプラットフォームＰを示している。負荷軽減装置１０；１１０は、生成されるべき剛性応答曲線をさらに操作するために、例えば互いにヒンジ式に固定された２つ以上の関節セクション（図示せず）を含むことも可能である。さらに、本体１２の形状は大きく変化させることができ、例えば、図１５に示すように、２つの浮力アームと２つの重み付けされたアームを含む十字形の部材、または他の任意の適切な構成として提供することができる。
【0081】
どのような係留システムでも、係留予負荷に加えて、潮流やその他の流れ、および風の負荷により、係留システムの一部を構成する係留索に背景張力またはベースライン張力がかかる。カテナリー係留、半緊張係留、または緊張係留に作用するベースライン張力は、係留システムの剛性応答を増加させる。その結果、後続の波または突風の負荷が剛性の係留に作用し、非常に高い引張力が発生する。
【0082】
本発明の負荷軽減装置１０；１１０は、上述の問題に対処するために、例えば図１４に示されるように、本体１２；１１２が無負荷状態から負荷状態への回転またはその他の変位を受ける際に、非線形の剛性応答曲線を提供することが好ましい。図１４ａは、第１および第２の係留接続点２０；１２０、２２；１２２が、設定された距離、例えば５ｍだけ互いに長手方向に間隔を空けているか、またはオフセットされている場合の応答曲線を示している。応答曲線は、例えば図１４ｃに示されているように、第１および第２の係留接続点２０；１２０、２２；１２２の間のオフセットまたは長手方向の分離間隔を調整することによって変化させることができ、ここでは係留接続点２０；１２０、２２；１２２の間の距離またはオフセットが変更されている。図１４ｂは、浮力部のＣＯＢと重み付けされた部分のＣＯＧとの間の距離を変更することの効果を説明する図である。図１４ｄは、ＣＯＢ、第１および第２の係留接続点と本体１２、１１２のＣＯＧとの間の角度を調整するように、第１および第２の係留接続点２０、１２０、２２および１２２を本体１２、１１２の外側または内側に長手方向軸から離れるように半径方向または横方向に調整または移動させたときの剛性応答曲線の変化を示す図である。
【0083】
図１４ｅは、第１の部分２４；１２４および第２の部分２６；１２６の浮力および／または重さを変更することによって達成され得る様々な剛性応答曲線を示している。
【0084】
上述した応答曲線のいくつかなどの非線形の剛性応答は、非常に剛性の高い初期応答により、ベースライン予負荷、流れまたは風の負荷の下で係留索の最小の伸長が保証されるので有利である。その後、曲線の低い剛性部分が、波からなどのベースラインを超える負荷変動に対する従順な応答を保証する。
【0085】
また、本発明の負荷軽減装置の設計および構成には、様々な修正や変更が想定される。例えば、図１５を参照すると、本発明による、例えば大きな角度の回転変位を容易にするために実質的に「Ｘ」字形の本体を有する負荷軽減装置の平面図、立面図および端面図が示されている。同様に、図１６は、実質的に「Ｙ」字形の本体の平面図、立面図および端面図を示し、図１７は、本体の上部および下部突出部または部分の対が装置の主平面から外れて傾斜している実質的に「Ｘ」字形の本体を示している。
【0086】
図１８は、全体的に２１０として示された本発明による負荷軽減装置の一実施形態を示し、各係留索Ｌ１およびＬ２の接続端部は、装置２１０の本体２１２に回動可能に接続された剛性要素またはアーム２３０；２３２として設けられており、本体２１２の回転軸が本体２１２の回転中心に位置するか、またはその近くに位置するように係留接続点２２０；２２２が位置決めされている。装置２１０は概略的に示されており、例えば、前述のように必要なレベルのバラストおよび浮力を提供するように適切に寸法設定され得る定義された浮力部および重み付けされた部分（図示せず）を有し得る。
【0087】
図１９は、図１８の負荷軽減装置２１０を示しているが、本体２１２の回転軸が本体の浮力中心にあるか、またはその近くにあるように、本体２１２に沿って係留接続点２２０；２２２が調整されている。図２０は、図１８の負荷軽減装置２１０を示しているが、係留接続点２２０；２２２が本体２１２の上端に向かって配置されるように本体２１２に沿って調整されている。図２１は、負荷軽減装置２１０を示しているが、係留索の係留接続点２２０；２２２への接続が逆転しており、その結果、係留索が本体２１２を越えて係留接続点に至り、前の配置で記載して示した方向とは反対の方向に本体２１２の回転をもたらすようになっている。係留索の本体２１２への剛性接続は、係留索が本体２１２上の軸を中心に回転する自由を与え、装置の長手方向軸を中心とした回転を防止し、または係留索接続部の摩耗を防止する。
【0088】
ここで図２２を参照すると、負荷軽減装置２１０は、特定の配備方法の様々な段階で示されている。本体２１２の第１または浮力部分２２４および第２または重み付けされた部分２２６は、力対付勢回転に抵抗するためにそれに作用する浮力および重み付けされた力の下での本体２１２の力対付勢回転を通じて必要な負荷軽減機能を提供するために必要な特性をより正確に反映するために、図１８～図２１の概略図に比べて拡大されていることに留意されたい。
【0089】
図２２ａにおいて、負荷軽減装置２１０が浮体海洋プラットフォームＰに隣接して配置されているが、最初はプラットフォームＰに接続されておらず、第１の係留索Ｌ１が装置２１０から自由に吊り下げられたままになっていることが分かる。装置２１０は、プラットフォームＰに隣接した位置に置かれると、前に詳述したように、第２の係留索Ｌ２を介して海底に固着される。装置２１０の重み付けされた部分２２６は、表面ブイＢまたは他の任意の適切な船舶に繋がれている。
【0090】
図２２ｂは、配備方法における次の重要なステップを示しており、このステップでは、重み付けされた部分２２６が、ブイＢまたは他の船舶への接続を介して上方に引き上げられ、装置２１０は反時計回りの方向に回転される。この段階では、装置は非平衡状態、すなわち不安定な状態にあると言えるが、ブイとの接続によってこの状態が維持される。
【0091】
図２２ｃは、装置２１０が実質的に水平の向きに回転され、ブイＢへの接続によってこの位置に保持されている状態を示している。図２２ｄでは、プラットフォームＰへの接続中に第１の係留索に実質的に張力がかからないようにするために、ブイに繋がれたままの状態で、第１の係留索Ｌ１を介して装置がプラットフォームＰに接続されている。図２２ｅは、プラットフォームＰへの接続が完了した後の配置を示す。
【0092】
図２２ｆは、重み付けされた部分２２６が、ブイＢまたは他の船舶から索を送り出すことによって下に戻され、装置が安定した向き、すなわち平衡状態に向かって回転し、したがって、係留索Ｌ１およびＬ２に張力を加え始めることを示している。図２２ｇは、装置１０が実質的に垂直な向きに完全に回転されているが、ブイＢがまだ接続されている状態を示し、図２２ｈは、ブイＢが切断され、負荷軽減装置２１０が前述のようにプラットフォームＰを固定している状態を示している。
【0093】
次に図２３を参照すると、負荷軽減装置２１０は、代替的な配備方法論の様々な段階で示されている。この配備方法論を容易にするために、装置２１０の第１の部分または浮力部分および第２の部分または重み付けされた部分は、中空であり、後述するように、それぞれ浮力およびバラストで充填可能であり、それぞれバラストタンクおよび浮力タンクを効果的に定める。
【0094】
したがって、図２３ａを参照すると、負荷軽減装置２１０は、浮体海洋プラットフォームＰに隣接して配置されているが、最初はプラットフォームＰに接続されておらず、第１の係留索Ｌ１は装置２１０から自由に吊り下げられたままである。装置２１０は、プラットフォームＰに隣接した位置に置かれると、前に詳述したように第２の係留索Ｌ２を介して海底に固着される。装置２１０の第２または重み付けされた部分は中空で空であるため、第１または浮力部分２２４は、装置２１０の所望の向きを達成するために、空気で満たされるか、または水で部分的に満たされてもよく、所望の向きは、この配備方法論では、示されているように、好ましくは実質的に水平である。
【0095】
図２３ｂは、装置２１０が第１の係留索Ｌ１を介してプラットフォームＰに接続されている状態を示しており、この係留索Ｌ１は、装置２１０の水平方向の向きに起因して、実質的に張力のない状態を維持する。図２３ｃは、プラットフォームＰへの接続が完了した状態を示す。
【0096】
図２３ｄは、プラットフォームＰに隣接して装置２１０の上方に位置する船舶Ｖを示し、図２３ｅは、船舶Ｖ上のバラストタンク（図示せず）と第２の部分２２６との間にバラストラインＭが接続され、船舶Ｖ上の浮力タンク又は空気源（図示せず）と装置２１０の第１の部分２２４との間に浮力ラインＮが接続されていることを示す。
【0097】
図２３ｆでは、重量を増加させるために第２の部分２２６にバラストをポンプで注入する一方、第１の部分２２４に空気をポンプで注入するかまたはそこから水をポンプで排出し、浮力を増加させる。これにより、図２３ｅに示す向きに対して装置２１０を時計回りの方向に回転させるように作用する上述の力対が生じる。図２３ｇは、バラストおよび浮力のポンピングが完了した後の装置を示しているが、ラインＭおよびＮは接続されたままであり、図２３ｈは、ラインが切断され、装置２１０がプラットフォームＰを係留するために完全に動作可能であることを示している。バラストおよび／または浮力を本体２１２にポンピングするのではなく、バラストブロック（図示せず）および／または浮力ブロックを、プラットフォームＰに隣接する水域に配置された後に本体２１２に追加することも想定される。したがって、「バラストタンク」および「浮力タンク」という用語は、実際のタンクまたは筐体が必要とされない、そのような配置を網羅するものとして解釈されるべきであると理解される。
【0098】
図２４に目を向けると、負荷軽減装置２１０は、係留索の比較的一貫した張力を維持しながら水位の潮汐変動に対応するように実質的に垂直な係留索Ｌ１およびＬ２を用いて海洋プラットフォームＰを係留する際の配備および動作の様々な段階で図示されている。図示の方法では、２つ以上、典型的には３つまたは４つの装置２１０が、対応する係留索Ｌ１およびＬ２とともに採用されている。
【0099】
図２４ａでは、装置２１０は最初、実質的に垂直方向に設置されており、係留索Ｌ１およびＬ２には非常に低いまたは無視できる程度の張力がかかっている。次に、係留索Ｌ１およびＬ２は、任意の適切な従来の手段、例えばプラットフォームＰに配置されたウインチによって予備張力を与えられ、力対の付勢に抗して装置が水平の向きに回転する。
【0100】
負荷軽減装置２１０は、係留索Ｌ１およびＬ２の張力の変化を最小限に抑えながら潮位変動に応じて装置２１０が回転するような剛性曲線を有するように、前述のように構成または調整されている。図２４ｃは、装置２１０を水平前の向きに回転させた最低天文潮時のプラットフォームを示し、図２４ｄは、装置２１０を水平を超える向きに回転させて、潮位変動に合わせて索Ｌ１およびＬ２の合計長さを効果的に増加させ、それによって張力の著しい変化を回避した最高天文潮時のプラットフォームを示す。当然のことながら、水平方向の向きは、ここでは単に、潮位の２つの極端な間の装置２１０の相対的な位置の例示として使用されていることが理解されるであろう。また、装置２１０は、係留索の張力および／またはピークおよび／または疲労荷重を低減するために、前述のように環境負荷に反応する。
【0101】
図２５は、全体的に３１０として示された負荷軽減装置を具現化した浮力がある回転可能な海洋変換器の代替実施形態を示す図である。この代替実施形態では、同様の構成要素は同様の参照番号を付与され、特に断りのない限り、同様の機能を果たす。装置２１０は、互いに間隔を置いた第１の浮力部分３２４と第２の重み付けされた部分３２６とを有する浮力本体を備える。この装置は、前述のように、第１および第２の係留索を接続するために、本体３１２に枢動可能に取り付けられた第１および第２のアーム３３０；３３２をさらに備える。前の実施形態とは異なり、装置３１０は第１および第２のバネ３４０；３４２をさらに備え、第１のバネは重み付けされた部分３２６を越えて取り付けられ、第２のバネは浮力部分３２４を越えて取り付けられている。バネ３４０；３４２の位置、種類、および配置は、その所望の機能を保持しながら変化させることができ、装置３１０は単に１つの可能な構成を例示しているだけであることが理解されるであろう。また、単一のバネを採用することも可能であり、図示されている２つより多くのバネを採用することも可能であることが理解されるであろう。また、バネの代わりに、またはバネと組み合わせて、エンドストップまたはバンパ（図示せず）を設けることで、時計回りの回転を制限することに加えて、装置３１０が受ける可能性のある回転運動の範囲、ひいては伸長を制限することができることも理解されるはずである。「バネ」という用語の使用は、単独であるか、別のバネと組み合わせてあるかにかかわらず、そのようなエンドストップまたは他の変形可能な要素も網羅することを意図している。
【0102】
後述するように、バネ３４０；３４０は、装置３１０の剛性応答を段階的に変化させるように動作可能であり、非線形剛性応答曲線を参照して上述したものよりも剛性応答のさらなる段階を効果的に可能にする。図２５ａは、実質的に垂直、したがって負荷のない状態にある装置３１０を示す。図２５ｂは、負荷がかかっていて、ある量の回転変位を受けた状態の装置３１０を示している。図２５ｃは、この回転の進行を示しており、一対のアーム３３０；３３２は、それぞれのバネ３４０；３４２および／またはエンドストップ（図示せず）に近づく程度まで本体３１２に対して回転している。最後に、図２５ｄは、アーム３３０；３３２がバネ３４０；３４２に接触してバネ３４０；３４２を圧縮するのに十分な回転を受けた装置を示している。バネ３４０；３４２の圧縮は、本体の回転のこの最終段階の剛性応答を制御する働きをする。
【0103】
図２６ａに目を向けると、本発明の一態様による海洋プラットフォームＰ１が示されており、プラットフォームＰ１と一体化された負荷軽減装置４１０の形態の浮力がある回転可能な海洋変換器が組み込まれている。負荷軽減装置４１０は、基本的には前述した方法と同じ方法で動作し、浮力部分４２４および重み付けされた部分４２６を定める本体４１２と、一対の係留接続点４２０；４２２とを有する。しかしながら、前の実施形態とは異なり、第１の係留接続点は、プラットフォームＰ１に直接接続する接続部を定め、その接続部を中心に本体１２は回転することができる。第２の係留接続点は、それに回動可能に接続された第２のアーム４３２を有し、そのアームからは、前述したように固着されたまたは別の方法で固定された第２の係留索Ｌ２が延びている。また、プラットフォームＰ１は、剛性の高い第２のアーム４３２を備えず、係留索Ｌ２を係留接続点４２２に直接接続することも想定される。
【0104】
大きな環境負荷がない場合、および図２６ａに示されるように、本体は、浮力部分４２４および重み付けされた部分４２６によって生成される力対の影響下で、実質的に垂直な向きをとる。しかしながら、図２６ｂに示されているように、風、波、潮、その他などの外部環境力がプラットフォームＰ１に作用すると、装置４１０は、負荷の一部を装置４１０の回転変位に変換することによりプラットフォームＰ１の負荷を軽減するために、力対の作用に抗して回転を受ける。
【0105】
プラットフォームＰ１は、単一の一体化された負荷軽減装置４１０とともに示されているが、第２または追加の装置４１０がプラットフォームＰ１の一部として提供されてもよいことを理解されたい。
【0106】
図２７ａおよび２７ｂを参照すると、同様の配置が示されており、プラットフォームＰ２には、プラットフォームＰ２と一体化された負荷軽減装置５１０の形態の浮力がある回転可能な海洋変換器が設けられている。プラットフォームＰ１とは異なり、負荷軽減装置５１０は浮力部分を含まず、代わりに重み付けされた部分５２６のみに依存しており、その結果、外部環境力に対して作用する力は、装置５１０の回転に対する重み付けされた部分の抵抗によってのみ生成される。プラットフォームＰ１と同様に、第２または追加の装置５１０がプラットフォームＰ２の一部として提供されてもよいことを理解されたい。
【0107】
図２８ａおよび２８ｂは、本発明の一態様による海洋プラットフォームＰ３のさらなる実施形態を示し、海洋プラットフォームＰ３は、プラットフォームＰ３と一体化された負荷軽減装置６１０の形態の一対の浮力がある回転可能な海洋変換器を組み込んでいる。装置６１０の構成は、基本的にプラットフォームＰ２上の装置５１０の逆であり、それにより、各負荷軽減装置６１０は、重み付けされた部分を含まず、代わりに浮力部分のみに依存し、その結果、外部環境力に対して作用する力は、装置５１０の回転に対する浮力部分の抵抗によってのみ生成される。したがって、プラットフォームＰ３および装置６１０の配置は、浮力部分６２４が実質的に水没していることを保証しなければならず、図示の実施形態では、２つの浮力部分が実際に、プラットフォームＰ３全体を浮かせるために必要な浮力および変位のかなりの量を提供している。
【0108】
図２９を参照すると、全体的に７１０として示された負荷軽減装置を具現化した浮力がある回転可能な海洋変換器のさらなる代替実施形態が提供されている。この代替的な実施形態では、同様の構成要素は同様の参照番号を付与され、特に断りのない限り、同様の機能を果たす。装置７１０は、長手方向に本体の反対側の端部を定める第１の浮力部分７２４および第２の重み付けされた部分７２６を有する浮力本体７１２を備える。本体７１２は通路７６０を画定し、通路７６０は本体の中を実質的に長手方向に延びるが、第１の係留接続点７２０および第２の係留接続点７２２を効果的に定めるために本体７１２を横方向に抜け、本体の一方の側に第１の係留索Ｌ１を定め、本体７１２の他方の側に第２の係留索Ｌ２を定めるように、単一の索長さが通路７６０を通過することを可能にする。索は、電力ケーブル、ワイヤロープ、チェーン等であり得る。装置７１０は、好ましくは、索の損傷を防止するために、第１の係留接続点７２０を定める第１の曲げ制限器７６２と、第２の係留接続点７２２を定める第２の曲げ制限器７６４とを組み込んでいる。本体７１２は、装置が既存のケーブルまたは索の周りでクランプされることを可能にするために、図２９ｃに示されているように、一対の分離可能なセクションまたは半部として形成されてもよい。この特定の設計の負荷軽減装置は、ケーブルのスナッチ負荷を回避し、曲率を許容範囲内に維持し、これは特定の用途では重要となり得る。
【0109】
本発明の負荷軽減装置は、製造および／または輸送および／または設置および回収を容易にするために、構造がモジュール化されていてもよい。装置の本体は、回転中に水を巻き込むなどして、慣性負荷を増加または減少させるような形状および寸法にされてもよい。本体には、異なる応答のための複数の係留接続点が設けられていてもよい。本体は、バラスト部分のみを備えていてもよいし、逆に浮力部分のみを備えていてもよい。負荷軽減装置は、大きな波または天気予報等のような他の環境情報に応答するなどして、バラストのレベル、浮力、または係留接続点の位置の動的および／または自律的な制御を可能にするように適合されてもよく、それは１つまたは複数のセンサおよび／または受信機内に負荷軽減装置を設けることによって監視されてもよい。また、負荷軽減装置は、そこに作用する環境力から電力を利用するために、例えば、上述の適応型バラストまたは浮力などの１つまたは複数の搭載システムに電力を供給するために、何らかの形態のエネルギー捕捉テークオフシステム（図示せず）を含んでいてもよい。また、本発明の負荷軽減装置は、例えば、複数の負荷軽減手段が利用される全体的な係留構成で、他の構成要素を備える係留システム内のサブ構成要素と組み合わせて、またはサブ構成要素として使用できることを理解されたい。
【0110】
したがって、負荷軽減装置１０、１１０；２１０；３１０；４１０；５１０；６１０；７１０および関連する負荷軽減システムを具現化した浮力がある回転可能な海洋変換器は、１つの形態のエネルギーまたは運動を別の形態に変換するシンプルだが非常に効果的な手段を提供することが理解されるであろう。この機能性は、プラットフォームまたは他の構造物を固定し、そこにかかる厳しい環境誘導力を減衰させるなどの海洋用途を促し、所望の負荷処理性能を提供するために、剛性応答曲線を多くの方法で調整または調節することを可能にする。
【0111】
また、上記の実施形態では、浮力がある回転可能な海洋変換器を負荷軽減装置として利用しているが、別の用途も可能であることを理解すべきである。特に、本発明の回転可能な浮力がある海洋変換器は、変換器の本体上または本体内に１つまたは複数のセンサを備え、温度、圧力、向き、本体に作用する力、その他などの周囲環境の様々なパラメータまたは特性に関するデータを取得するように動作可能なセンサシステム（図示せず）として使用することができる。このようなセンサは、その形状および動作が従来式であり、本明細書で詳細に説明する必要はない。センサシステムは、好ましくは、変換器からデータを無線またはその他の方法で送信することを可能にする送信器を含む。
【0112】
センサシステムは、好ましくは、様々なセンサ、変換器、および関連する電気部品に電力を供給するために、前述したような本体の回転変位を電気エネルギーに変換するように動作可能なエネルギー捕捉テークオフシステムを含み得る。このようにして、センサシステムは長時間の動作が可能となり、これは海洋環境において重要な利点である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9(a)】
【図9(b)】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図14c】
【図14d】
【図14e】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22a】
【図22b】
【図22c】
【図22d】
【図22e】
【図22f】
【図22g】
【図22h】
【図23a】
【図23b】
【図23c】
【図23d】
【図23e】
【図23f】
【図23g】
【図23h】
【図24a】
【図24b】
【図24c】
【図24d】
【図25a】
【図25b】
【図25c】
【図25d】
【図26a】
【図26b】
【図27a】
【図27b】
【図28a】
【図28b】
【図29a】
【図29b】
【図29c】
【図29d】
【図29e】
【国際調査報告】