知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ アイキドー テクノロジーズ， インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-11-19
(54)【発明の名称】浮体式風力タービンシステムと方法
(51)【国際特許分類】
F03D 13/25 20160101AFI20241112BHJP
B63B 22/20 20060101ALI20241112BHJP
B63B 35/00 20200101ALI20241112BHJP
B63B 75/00 20200101ALI20241112BHJP
B63B 77/10 20200101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
F03D13/25
B63B22/20
B63B35/00 T
B63B75/00
B63B77/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024527083
(86)(22)【出願日】2022-11-04
(85)【翻訳文提出日】2024-06-25
(86)【国際出願番号】 US2022079338
(87)【国際公開番号】W WO2023081849
(87)【国際公開日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】63/276,082
(32)【優先日】2021-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/276,086
(32)【優先日】2021-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524168862
【氏名又は名称】アイキドー テクノロジーズ， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】カナー， サム
(72)【発明者】
【氏名】ユー， ビンビン
(72)【発明者】
【氏名】リーブス， ジェイムズ
【テーマコード（参考）】
3H178
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA26
3H178AA43
3H178BB77
3H178BB90
3H178CC22
3H178DD61X
3H178DD67X
(57)【要約】
本開示は、一態様では、輸送中に、風力タービンを横向姿勢に連結させることにより、これらの港にアクセスするためのシステム及び方法を提供する。障害物を通り過ぎて、より深い水域に位置すると、タービンを建て起こして直立の構成にすることができる。システムは、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、複数の外側柱が、中心軸Ｙを取り囲み、中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、複数の外側柱、を含む、船体アセンブリを備える。
【選択図】図１２
【選択図】図１２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含むタワーであって、前記タワーが中心軸Ｙを有する、前記タワーと、船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
複数の外側柱であって、３つ以下の外側柱を含み、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含み、前記複数の外側柱が、前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置され、それぞれの隣接する外側柱が、前記中心軸Ｙの周りに互いに１２０°離れており、前記中心軸Ｙと一致する３つの対称面を画定し得る、前記複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱のそれぞれの上端から延びる少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱のそれぞれの下端から延びる少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、それぞれの上部トラス部材と下部トラス部材との間に対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を備え、
前記船体アセンブリが、前記第１の上部トラス部材、前記第２の上部トラス部材、及び前記第３の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記第１の下部トラス部材、前記第２の下部トラス部材、及び前記第３の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記３つの外側柱が互いに平行なそれぞれの外側柱中心軸を有する伸長構成をとるように構成されており、
前記船体アセンブリが、前記伸長構成から折り畳み構成をとるように構成されており、前記３つの外側柱のうちの１つまたは２つが、前記タワーに向かって、その近くまで、上方に折り畳まれるように構成され、前記３つの外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が、前記中央柱のベースの下方に、その近くまで、折り畳まれるように構成されている、
前記船体アセンブリと、
を備える、システム。
【請求項2】
前記中央柱及び前記３つの外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記システムは、水域の表面上で前記水域内に浮いた直立構成をとるように構成され、前記船体アセンブリは前記伸長構成にあり、前記タワーは前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記３つの外側柱と前記中央柱とは部分的に前記水域内に沈み、前記システムは、前記少なくとも３つの外側柱と前記中央柱との浮力に基づいて前記水域内に浮いている、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記直立構成の前記システムは、８～１２ｍの港喫水許容値及び５０～７０ｍのエアドラフト許容値に違反するが、前記折り畳まれた水平構成の前記システムは、前記８～１２ｍの港喫水許容値にも、前記５０～７０ｍの港エアドラフト許容値にも違反しない、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
船体アセンブリであって、中心軸Ｙを有する中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を備える、システム。
【請求項6】
タービンを含む前記船体アセンブリから延びるタワーをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記船体アセンブリが、３つ以下の外側柱を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項8】
前記船体アセンブリが、前記第１の上部トラス部材、前記第２の上部トラス部材、及び前記第３の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記第１の下部トラス部材、前記第２の下部トラス部材、及び前記第３の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延びる伸長構成をとるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項9】
前記船体アセンブリは、前記複数の外側柱のうちの１つまたは２つが上方に折り畳まれるように構成され、前記複数の外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が下方に折り畳まれるように構成された折り畳み構成をとるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項10】
船体アセンブリであって、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、中心軸Ｙを取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記複数の外側柱、を含む、前記船体アセンブリを備える、システム。
【請求項11】
前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項13】
前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、をさらに備える、請求項１０のシステム。
【請求項14】
前記船体アセンブリから延びるタワーをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項15】
前記船体アセンブリが、３つ以下の外側柱を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項16】
前記複数の外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項17】
前記船体アセンブリは、前記複数の外側柱のうちの１つまたは２つが上方に折り畳まれるように構成され、前記複数の外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が下方に折り畳まれるように構成された折り畳み構成をとるように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項18】
前記船体アセンブリが、複数の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ複数の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延びる伸長構成をとるように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項19】
前記システムは、水域の表面上で前記水域内に浮いた直立構成をとるように構成され、前記船体アセンブリは前記伸長構成にあり、前記船体アセンブリに結合されたタワーが前記水域の前記表面上に垂直に延び、前記複数の外側柱が少なくとも部分的に前記水域内に沈み、前記システムが、少なくとも前記複数の外側支柱の浮力に基づいて前記水域内に浮く、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記直立構成の前記システムは、港喫水許容値５０～７０ｍに違反するが、折り畳まれた構成の前記システムは、前記港喫水許容値５０～７０ｍに違反しない、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される８°～１０°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が８°及び１０°と等しいか、または８°～１０°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～－７°の範囲で動作することと、を含み、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、
前記タワーであって、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義される静的傾斜角を有し、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記タワーと、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む、少なくとも３つの複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記少なくとも３つの複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を含む、前記船体アセンブリと、を備え、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に受動的に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーが、前記３つの外側柱及び前記中央柱が部分的に前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記少なくとも３つの外側柱及び前記中央柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、前記方法。
【請求項22】
ロータの傾斜角が変更されるように構成されている、請求項２１に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項23】
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、ティータードダウンウィンド型浮体式風力タービンとして動作するように構成され、ロータの傾斜角を変更できるようにするティータードハブを備える、請求項２２に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項24】
前記中央柱及び前記３つの外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成される、請求項２１に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項25】
ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される８°～１０°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が８°及び１０°と等しいか、または８°～１０°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～－７°の範囲で動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有し、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記方法。
【請求項26】
請求項２５に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む、少なくとも３つの複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記少なくとも３つの複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を備える船体アセンブリを備える、前記方法。
【請求項27】
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーは、複数の外側柱が前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、少なくとも前記複数の外側柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、請求項２５に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項28】
ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、ある範囲内の平均ヒール角を取って水域に浮かぶことであって、前記平均ヒール角が、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される、前記浮かぶことと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角を仮定しながら、重力に垂直な水平軸から最大のロータミスアライメントで動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒを中心に回転するように構成され、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに対する垂直軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有する、前記方法。
【請求項29】
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項30】
前記平均ヒール角が５°及び１５°であるか、または５°～１５°である、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項31】
前記最大ロータミスアライメントが１°～１３°である、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項32】
前記ロータ傾斜角が、１°及び１０°であるか、または１°～１０°である、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項33】
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の少なくとも３つの外側柱を含む船体アセンブリを備える、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項34】
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーは、複数の柱が前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、少なくとも前記複数の柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項35】
前記平均ヒール角が１°及び２０°であるか、または１°～２０°である、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項36】
前記最大ロータミスアライメントが２°～２０°である、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項37】
前記ロータの傾斜角が変更されるように構成されている、請求項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項38】
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、ティータード浮体式風力タービンとして動作するように構成され、前記ロータの傾斜角を変更できるようにするティータードハブを備える、請求項３７に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
【請求項39】
ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される１４°～１６°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が１４°及び１６°と等しいか、または１４°～１６°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～１°の範囲で動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有し、前記ロータ傾斜角が３°～７°であり、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、代理人整理番号０１０５１９８－０３７ＰＲＯを付した「ＳＥＬＦ－ＵＰＥＮＤＩＮＧ ＦＬＯＡＴＩＮＧ ＷＩＮＤ ＰＬＡＴＦＯＲＭ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する２０２１年１１月５日に提出された米国仮出願第６３／２７６，０８２号の通常出願であり、この米国仮出願の利益を主張するものである。この米国仮出願を、全体として参照により、あらゆる目的において、本明細書に援用する。
本出願は、代理人整理番号０１０５１９８－０３７ＰＲＯを付した「ＳＥＬＦ－ＵＰＥＮＤＩＮＧ ＦＬＯＡＴＩＮＧ ＷＩＮＤ ＰＬＡＴＦＯＲＭ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する２０２１年１１月５日に提出された米国仮出願第６３／２７６，０８２号の通常出願であり、この米国仮出願の利益を主張するものである。この米国仮出願を、全体として参照により、あらゆる目的において、本明細書に援用する。
【0002】
本出願は、代理人整理番号０１０５１９８－０３８ＰＲＯを付した「ＤＯＷＮＷＩＮＤ ＦＬＯＡＴＩＮＧ ＷＩＮＤ ＴＵＲＢＩＮＥ ＡＮＤ ＩＴＳ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０２１年１１月５日に提出された米国仮出願第６３／２７６，０８６号の通常出願であり、この米国仮出願の利益を主張するものである。この米国仮出願を、全体として参照により、あらゆる目的において、本明細書に援用する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
浮体式風力タービンのいくつかの実施形態を洋上に配備することが着床式風力タービンよりも優れている点の１つは、そのような浮体式風力タービンは、陸上でクレーンと機械を使用して組み立て、試運転し、その後サイトまで曳航できることである。しかし、世界中の多くの港へのアクセスは、構造物が海面からそびえ立つ高さ（「エアドラフト」と呼ばれる）を制限する場合がある橋またはその他の障害物（例えば、空港規制）によって妨げられることがある。世界の既存のインフラの多くは、船舶クラス（例えば、ＰＡＮＡＭＡＸ、ＣＨＩＮＡＭＡＸなど）を標準化した世界的な海運業界によって推進されてきた。いくつかの例では、エアドラフト許容値は、５０～７０ｍになり得る。風力タービンの中には、ハブの高さが１００メートルを超えるものもあり、多くの大規模な港または造船所に入ることができなくなる。
【0004】
本開示は、一態様では、輸送中に、風力タービンを横向姿勢に連結させることにより、これらの港にアクセスするためのシステム及び方法を提供する。障害物を通り過ぎて、より深い水域に位置すると、タービンを建て起こして直立の構成にすることができる。さらに、多くの港では喫水制限が低く設定されていることがあり、その喫水制限は７ｍ～８ｍであり得る。風力タービンを横向姿勢で輸送することにより、様々な実施形態において喫水を低減させることができる。
【0005】
本明細書で説明するいくつかの例のもう１つの利点は、極値風または障害事象において風力タービン及び浮揚船体構造にかかる負荷を低減させることができることである。いくつかの実施形態では、タービンタワーは、強風によって、またはモータ、アクチュエータなどの組み込みによって、横向（またはほぼ横向）の姿勢に連結させられ得る。タービンがこのような位置にある場合、タービン及び浮揚船体にかかる負荷を低減させることができる。いくつかの例では、タービンの障害事象中、タービンからの力が船体に直接伝達されない場合がある。代わりに、さまざまな実施形態では、タービン下部構造の粘性減衰によってエネルギーを消散させる場合がある。
【0006】
現在の風力タービンは、陸上及び固定式の洋上風力プラットフォームでは堅牢であり得るが、浮体式プラットフォームで使用する場合は、通常、複雑な制御システムまたは大型のプラットフォームが必要になる。これらのプラットフォーム制御システムは、設置にコストがかかり、定期的なメンテナンスが必要なため、保守及び運転が困難である。一部の風力タービンでは、動作中のブレードの先端とタワーとの間の空間距離を増やすために、ロータが４～８度だけ上向きに傾けられている。風力タービンの主軸は、ロータからのトルクを伝達するために、発電機またはギアボックスからハブまであるため、水平に対するこの角度はシャフト軸と呼ばれる。
【0007】
本開示の様々な実施形態で説明される風力タービンには、ダウンウィンド型タービンが含まれ、このダウンウィンド型タービンでは、動作中のブレードの先端とタワーとの間の空間距離を増やすために、ロータが水平から４～８度上向きに配向されている。さまざまな例の風力タービンは、風から電力を生成するために推力を発生させる。推力によりプラットフォームに転倒モーメントが発生し得、それによりプラットフォームに平均ヒール角が生じ得る。ここで、ヒール角は、風の方向におけるプラットフォームの平均ピッチ角であり得る。
【0008】
浮体式風力プラットフォームのいくつかの例では、ターゲット設計ヒール角は、プラットフォームがタービンの定格推力を受けたときのプラットフォームのヒール角である。一般的に、定格推力は、運転中のタービンにかかる最大平均推力である。プラットフォームの設計ヒール角は、プラットフォーム及び係留システムの復元力によって決まり得る。復元力は、プラットフォームの重心と浮力、水面慣性モーメント面積、及び係留システムによる復元力の関数となり得る。一般に、プラットフォームの静水圧剛性を高めると、システムのコストもしくは複雑さ、またはその両方が増す可能性がある。例えば、従来の半潜水型浮体式風力プラットフォームの場合、柱の間隔を広げるか、柱のサイズを大きくするか、またはその両方を行うことで静水圧剛性を高めることができる。アクティブプラットフォーム制御システムを備えていない風力プラットフォームは、設計ヒール角を４～５度に設定できるため、最大のロータミスアライメントずれは水平から８～１３度になる。さまざまな実施形態では、タービンの出力はロータの掃引面積の関数である。掃引面積は、タービンの傾斜角の関数として、傾斜角（ｇａｍｍａ）の余弦の関数として減少する。数学的には、
【0009】
Ｐ＝．５＊ｒｈｏ＊Ｃｐ＊Ａ＊ｃｏｓ（ｇａｍｍａ）＊Ｖ＾３
【0010】
ここで、ｒｈｏは空気密度、Ｃｐは出力係数、Ａはブレードの掃引面積、ｇａｍｍａはタービンの傾斜角、Ｖは風速である。
【0011】
一部の実施形態には、平均ヒール角で受動的に動作する浮体式のダウンウィンド型固定ハブタービンが含まれる。例えば、動力を生み出すためにスラストを発生させ、そのようなスラストによって、プラットフォームが風の方向に傾斜し得る（傾き得る）。例えば、平均ヒール角が１０度の浮体式風力タービンを設計することにより、さまざまな実施形態において、陸上のものなど、垂直に向けられたアップウィンド型タービンと同じロータミスアライメント（＋／－５度）が生じる。例えば、平均ヒール角が１５度のプラットフォームを設計することにより、ヒール角が５度の浮体式プラットフォーム上のアップウィンド型タービンと同じロータミスアライメントが生じる。
【0012】
一部の実施形態には、平均ヒール角で受動的に動作する浮体式のダウンウィンド型ティータードタービンが含まれる。例えば、さまざまな実施形態において、平均ヒール角が１５度である浮体式風力タービンを設計することにより、垂直に向けられたアップウィンド型タービンよりもロータミスアライメントが小さくなり得る（例えば、０度対＋５度）。
【0013】
アクティブプラットフォーム制御システムを備えた一部の風力プラットフォームでは、設計ヒール角を５～８度に設定できるため、タワーを垂直に保ち、最大のロータミスアライメントを４～８度に維持することができる。一部の風力タービンには、より大きなアクティブ制御システムが搭載されている場合があり、それによって傾斜角が大きくなり、ロータミスアライメントが０度になる可能性がある。しかし、風力タービンシステムのいくつかの例における前述の障害及び欠陥を克服するために、改良された浮体式専用風力タービン及びその制御方法が必要とされている。
【0014】
さまざまな実施形態において、ある傾斜角で動作する、角度調節可能なダウンウィンド型浮体式風力タービンの利点は、浮体式風力タービンによって生成される後流を押し下げ、複数の浮体式風力タービンがアレイ、グループ、またはファーム状に配置されている下流の浮体式風力タービンへの影響を低減させることができることである。さまざまな実施形態では、これにより、より多くの浮体式風力タービンを所与のエリアに詰め込むことが可能になり得、このことは浮体式風力タービンのオペレータやその他の利害関係者（漁業など）にとって大きな関心事となり得る。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1a】浮体式風力タービンの実施形態例の第１の側面図である。
【0016】
【0017】
【図2a】浮体式風力タービンの別の実施形態例の第１の側面図である。
【0018】
【0019】
【図3】浮体式風力タービンの船体及びタワーのさらなる実施形態例の斜視図である。
【0020】
【図4】ほぼ水平な構成または非垂直構成の浮体式風力タービンの側面図である。
【0021】
【図5】実施形態による格納式ラムを備えた連結型タグバージの側面図である。
【0022】
【図6】実施形態による剛性アーム一点係留（ＳＰＭ）ブイシステムの上面斜視図である。
【0023】
【図7】３枚のタービンブレードを備えた風力タービンを含むナセルの斜視図である。
【0024】
【図8】直立した（例えば、動作可能な）構成における自立型浮体式風力タービンの実施形態例を示す。
【0025】
【0026】
【図10】折り畳まれた（例えば、輸送）構成における自立型浮体式風力タービンの実施形態例を示す。
【0027】
【図11】建て起こし動作中の自立型浮体式風力プラットフォームの実施形態例を示す。
【0028】
【図12】３本の外側柱を有する浮体式風力タービンの別の実施形態例を示す。
【0029】
【図13a】タワーの中心軸Ｙがヒール角０°であり、ロータ傾斜角が５°であるアップウィンド型浮体式風力タービンの例を示す。
【0030】
【0031】
【図14a】タワーの中心軸Ｙがヒール角０°であり、ロータ傾斜角が５°であるダウンウィンド型浮体式風力タービンの例を示す。
【0032】
【0033】
【図15】ティータードロータを備えたダウンウィンド型浮体式風力タービンの例を示す。
【0034】
【図16】風力タービンコントローラの方法のブロック図である。
【0035】
【図17a】静的傾斜角が５°、ヒール角が０°の静的条件下でのダウンウィンド型浮体式風力タービンの実施形態例を示し、この例では、傾斜角が０°の場合と比較して、年間発電量（ＡＥＰ）が０．４％減少する。
【0036】
【図17b】静的傾斜角が５°、ヒール角が１０°、したがって－５°のロータミスアライメントを生じさせる定格スラスト条件下でのパッシブダウンウィンド型浮体式風力タービンの実施形態例を示し、この例では、ロータミスアライメントが０°の場合と比較して、ＡＥＰが０．４％減少する。
【0037】
【図18a】静的傾斜角が５°、ヒール角が０°の静的条件下でのアップウィンド型浮体式風力タービンの実施形態例を示し、この例では、傾斜角が０°の場合と比較して、ＡＥＰが０．４％減少する。
【0038】
【図18b】静的傾斜角が５°、ヒール角が５°、したがって１０°のロータミスアライメントを生じさせる定格スラスト条件下でのパッシブアップウィンド型浮体式風力タービンの実施形態例を示し、この例では、ロータミスアライメントが０°の場合と比較して、許容可能な１．５％のＡＥＰの減少を引き起こす。
【0039】
【図18c】静的傾斜角が５°、ヒール角が１０°、したがって１５°のロータミスアライメントを生じさせる定格スラスト条件下でのパッシブアップウィンド型浮体式風力タービンの実施形態例を示し、この例では、ロータミスアライメントが０°の場合と比較して、許容できない３．４％のＡＥＰの減少を引き起こす。
【発明を実施するための形態】
【0040】
図面は縮尺通りに描かれておらず、同様の構造または機能の要素は概して、図面全体を通して例示目的のために同様の参照番号によって表されていることに留意されたい。また、図面は、好ましい実施形態の説明を容易にすることのみを目的としていることにも留意されたい。図面は、説明された実施形態のあらゆる側面を例示するものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
【0041】
以下では、いくつかの実施形態に従って、タワー及び支持船体プラットフォームを含む、より軽量でより安価な浮体式風力タービンを設計するために使用できる例示的なシステム及び方法について説明する。例えば、様々な実施形態は、以下の１つ以上を含む浮体式風力タービンを含み得る。
【0042】
（１）１枚、２枚または３枚のブレードを有する風力タービン（例えば、水平軸：アップウィンド型またはダウンウィンド型のロータ、または垂直軸）。
【0043】
（２）複数の浮力アセンブリ（例えば４つのアセンブリ）から構成されるプラットフォーム。例えば、いくつかの実施形態では、アセンブリは、ピンベアリングまたは他の適切な要素によって接続された部材を使用する４バーリンク機構を含むことができる。いくつかの例のアセンブリは、主要な浮力部材（例えば柱）を含む。一実施形態では、各アセンブリは中央の柱に接続される。
【0044】
（３）各アセンブリのための可動トラス部材であって、各アセンブリが、上記トラス部材の位置に応じて再構成することができるような、可動トラス部材。さまざまな例において、トラス部材が接続されると、アセンブリの最終的な位置が決定される。一実施形態では、アセンブリの最終位置は、柱が垂直に向くような位置である。
【0045】
一実施形態は、プラットフォームを図８に示すように設計することができる。このような設計は、以下の要素の１つ以上を含むか、本質的にそれらから構成されるか、またはそれらから構成され得るが、実施形態によっては、そのような要素の１つ以上が特に存在しない。
【0046】
（ａ）不定量の質量を有し得る複数の浮力柱（部分的または完全に満たされたバラストタンクなど）。
【0047】
（ｂ）複数の独立したアセンブリであって、水平部材（例えば、図８の上部トラス部材及び下部トラス部材）が中央の柱と浮力構造（例えば、外側の柱）とで４バーリンク機構を形成するような、アセンブリ。いくつかの例では、各構造部材はピンベアリングによって接続され得る。
【0048】
（ｃ）１本以上のピン留め構造用の斜め横梁。
【0049】
（ｄ）横梁の端部が中央の柱／タワーを通過できるようにする機構。
【0050】
一実施形態は、プラットフォームの傾斜角を最適化するために使用できるタービン制御システムを備えた浮体式ダウンウィンド型タービンを含むか、本質的にそれで構成されるか、またはそれで構成される。
【0051】
別の実施形態は、ティータードハブを備えた浮体式ダウンウィンド型タービンと、ロータのティータ角及びプラットフォームの傾斜角を最適化するために使用できるタービン制御システムとを備え、本質的にそれらから構成され、またはそれらから構成される。
【0052】
いくつかのそのような実施形態では、プラットフォームが風の方向に受動的にピッチングまたは傾斜することができるので、プラットフォーム上にアクティブな制御システムが存在しない。しかし、さまざまな例では、ロータ面を水平に揃えたままにできるため、タービンは最大出力を生成することができる。
【0053】
図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂを参照すると、浮体式風力タービン１００の２つの実施形態例１００Ａ、１００Ｂが、それぞれ図１ａ及び図１ｂ、ならびに図２ａ及び図２ｂに示されている。浮体式風力タービン１００は、軸Ｙに沿って延びるタワーシャフト１１２を有するタワー本体１１０を備えて示される。タワー本体１１０は、さらに、タワーシャフト１１２の下端にタワーベース１１４を備え、タワー本体１１０の末端下端にキールプレート１１６が配置されている。１つまたは複数のフィン１１８がキールプレート１１６とタワーベース１１４との間に延在して、キールプレート１１６とタワーベース１１４との間の結合を強化すること、及び／またはタワー１１０の回転、移動、またはピッチを抑えることができる。
【0054】
タワー本体１１０の上端に、ナセル１７０が配置可能である。ナセル１７０は、様々な適切な方法で構成することができ、図７の例に示すように、ハブ１７２を備え、ハブ１７２から複数のブレード１７４が延びる風力タービン７００を含む、様々な適切な要素を含むことができる。さらなる実施形態は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１６、２４、３６、４８など、任意の適切な複数のブレード１７４を含むことができる。いくつかの実施形態では、風力タービン７００は、アップウィンド型またはダウンウィンド型のロータを備えた水平軸で動作することができ、または垂直軸で動作することができる。
【0055】
さまざまな実施形態は、任意の適切なタービン要素を含むことができるため、図７の例は限定的なものとして解釈されるべきではない。さらに、本明細書のさまざまな実施形態は風力タービンに関連しているが、さらなる実施形態が、灯台、橋、通信アレイ、気象観測所、観測所、兵器取り付け台などを含むさまざまな適切な目的のために採用できることは明らかである。
【0056】
図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂに戻ると、浮体式風力タービン１００は、一対のベース要素１３２と一対の支持アーキテクチャ１３４とを含む船体１３０を備え、これらのベース要素１３２及び支持アーキテクチャ１３４は、間隔を空けて配置され、１つ以上のバー１３６を介して互いに結合されていることがさらに示される。図１ｂ及び図２ｂの例に示すように、一対のベース要素１３２Ａ、１３２Ｂ、一対の支持アーキテクチャ１３４Ａ、１３４Ｂ、及び１つ以上のバーは、船体キャビティ１３８を画定し得る。
【0057】
ピッチプレート１４０が、支持アーキテクチャ１３４Ａ、１３４Ｂの間に延在し、ピッチシャフト１４２を介して船体１３０に回転可能に結合され得、それによってピッチプレート１４０が軸Ｘを中心に回転できるようにする。タワーシャフト１１２及び／またはタワーベース１１４は、ピッチプレート１４０を貫通して延び、ピッチプレート１４０に結合することができ、それによってピッチプレート１４０を介してタワー１１０が軸Ｘを中心に回転できるようにし得る。さまざまな実施形態では、タワー１１０の軸Ｙは、軸Ｘに対して垂直であり、及び／または軸Ｘと一致している場合がある。図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂの例（及び同様に本明細書でより詳細に説明されている図３の例）に示されているように、ピッチプレート１４０を介したタワー１１０のこのような回転は、タワーベース１１４及び／またはキールプレート１１６が船体キャビティ１３８内で、本明細書に説明されている様々な構成にまで、スイングまたはピッチングすることを可能にし得る。
【0058】
さらに、タワー１１０は、ヨーベアリング１４４を介してピッチプレート１４０に結合することができ、これにより、タワーシャフト１１２及び／またはタワーベース１１４がタワー１１０の軸Ｙを中心に回転できるようにし得る。いくつかの実施形態では、軸Ｙを中心にタワー１１０を回転させることは、ナセル１７０を、タワー１１０に関連する風力タービン７００が最大量のエネルギーを生成する角度、ブレード１７４の構造的完全性を損なうことなく最大量のエネルギーを生成する角度、ブレード１７４を風による損傷から保護する角度など、所望の方向または最適な方向に配置するために、望ましい場合がある。さらに、いくつかの実施形態では、ナセル１７０は、ヨーベアリング１４４に加えて、またはその代わりに、タワー１１０の上部に回転可能に結合することができる。いくつかの実施形態（例えば、ダウンウィンド型タービンの実施形態）では、中心軸Ｙの周りでタワー１１０のヨー回転を能動的に駆動するヨーモータまたはアクチュエータが存在する場合、または存在しない場合がある。いくつかの例では、風力タービンの風向計が風下にあってもよく、ヨーベアリング１４４が、船体１３０に対するタワー１１０の受動的な回転を可能にすることができる。別の実施形態では、円錐ベアリングによってタワー１１０の自由なヨー運動が可能になってもよく、一方で（例えば、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂに示すように）船体１３０を分割することができる。
【0059】
アップウィンド型タービンの実施形態では、ヨーベアリング１４４は、ナセル１７０内のヨーコントローラの必要性に取って代わることができる。このような実施形態の１つでは、ナセル１７０が風上を向くように、モータがヨーベアリング１４４を駆動することができる。この構成では、いくつかの例では、浮体式風力タービン１００のベアリングまたは他の要素への軸外負荷を最小限に抑えるために、ピッチシャフト１４２の軸Ｘが入射風の方向に対して垂直であることが望ましい場合がある。
【0060】
浮体式風力タービン１００は、水域１０２の表面１０１上に浮かんで配置されるように構成することができ、浮体式風力タービン１００の一部は水域１０２内に配置され、浮体式風力タービン１００の一部は水域１０２の上方１０３に配置される。例えば、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂの実施形態１００Ａ、１００Ｂでは、ナセル１７０、タワーシャフト１１２、ピッチプレート１４０、ピッチシャフト１４２、ヨーベアリング１４４、及び軸Ｘが、水域１０２の表面１０１の上方１０３に配置されている様子が示されている。タワーベース１１４及び支持アーキテクチャ１３４の一部は、部分的に水域１０２の上方１０３にあり、かつ水域１０２内にあるように示されている。船体１３０のベース要素１３２とタワー１１０のキールプレート１１６とは、水域１０２の表面１０１の下にあることが示されている。浮体式風力タービン１００は、海洋、湖、川、人工水域などを含む任意の適切な水域または流体内に配置することができる。
【0061】
さらなる実施形態は、浮体式風力タービン１００のさまざまな要素を、浮体式風力タービン１００が浮いている水域１０２の表面１０１に対してさまざまな適切な位置に配置されるように構成することができるため、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂの例は限定的なものとして解釈されるべきではない。さらに、本明細書で説明するように、浮体式風力タービン１００の浮力は、さまざまな実施形態で変更することができ、これにより、特定の時点でどの要素が水域１０２の上方１０３にあるか、または水域１０２内にあるかを変化させることができる。いくつかの実施形態では、タワー１１０の回転に対する抵抗または回転の減衰をもたらすために、タワーベース１１４の少なくとも一部及びキールプレート１１６などの要素を水域１０２内に配置することが望ましい場合がある。
【0062】
例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のフィン１１８は、回転軸Ｘに平行な平面を有し、この平面は、表面領域を提供することができ、この表面領域は、そのような表面領域と、タワー１１０のフィン１１８が回転する水１０２との間の摩擦に基づいて、タワー１１０の回転に対する抵抗または回転の減衰をもたらす。さらに、いくつかの実施形態では、ピッチプレート１４０、ピッチシャフト１４２、及び／またはヨーベアリング１４４などの要素を水１０２の表面１０１より上に配置して、そのような要素への水の浸入、腐食などを防止または軽減することが望ましい場合がある。
【0063】
様々な実施形態において、浮体式風力タービン１００を水面１０２の表面１０１上の位置に固定するか、または実質的に固定することが望ましい場合がある。例えば、浮体式風力タービン１００が漂流するのを防止し、または浮体式風力タービン１００が（例えば、風力発電所内の）別の浮体式風力タービン１００、礁、海岸、岩、崖などの望ましくない物体に接触するのを防止することが望ましい場合がある。図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂの例を含む様々な実施形態では、１本以上の係留索１５０を浮体式風力タービン１００に結合して、浮体式風力タービン１００を所定の位置に固定するか、または実質的に固定することができる。例えば、このような１本以上の係留索１５０は、支持アーキテクチャ１３４（図１ａ及び図１ｂ参照）、ベース要素（複数可）１３２（図２ａ及び図２ｂ参照）など、船体１３０上の様々な適切な位置に結合することができる。いくつかの例では、係留索１５０は、海底、湖底、河床などの重りまたはアンカーに結合することができる。
【0064】
いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００は、浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）などのタレットシステムまたは一点係留ブイに接続できる。このような係留ブイシステム６００の例を図６に示す。いくつかの実施形態では、このようなタレットシステムは、風上方向に回転するように駆動すること、または受動的に風下方向に風向計を動かすようにすることができる。
【0065】
さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００は（例えば、図７の例に示すように、風力タービン７００を回転させる風を介して）電力を生成することができ、生成された電力は１つ以上の電気ケーブル１５５を介してさまざまな場所に伝送することができ、さまざまな実施形態において、電気ケーブル１５５は、図１ａ及び図１ｂに示すように、キールプレート１１６の底部から延びることができる。例えば、いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００によって生成された電力は、陸上、バッテリーステーション、別の浮体式風力タービン１００、水上電力消費者（例えば、浮体式住宅、船舶、ステーションなど）に送信することができる。さらに、いくつかの実施形態では、１本以上の電気ケーブル１５５は、浮体式風力タービン１００に電力を供給するように構成することができ、その電力は、陸上、バッテリーステーション、別の浮体式風力タービン１００などから受け取ることができる。
【0066】
図３を参照すると、浮体式風力タービン１００のさらなる実施形態１００Ｃの一部が示されており、これは、ピッチシャフト１４２を介して船体１３０に回転可能に結合されたタワー１１０を含む。この実施形態例１００Ｃでは、船体１３０は、タワー１１０を囲む１つ以上のフロータモジュール３３４と、フロータモジュール３３４間に延びる１つ以上のコネクタ３３６とを含むことができる。いくつかの例では、コネクタ３３６は、船体１３０を強化するヒンジ接続部を備えるが、本明細書で説明するように、タワー１１０が倒れることを可能にし得る。
【0067】
船体１３０の上端にヨーユニット３４４が配置され得、一対のピッチユニットがヨーユニット３４４に配置され、このピッチユニットは、ピッチシャフト１４２を保持し、ピッチシャフト１４２を介してタワー１１０を回転させることを可能にし得る。フロータモジュール３３４、コネクタ３３６、及びヨーユニット３４４は、船体キャビティ３３８を画定することができ、タワー１１０が、そのキャビティを通って延在し、ピッチシャフト１４２を介してピッチングまたは回転することができる。ヨーユニット３４４は、タワー１１０が中心軸（例えば、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂに示す軸Ｙ）を中心に回転できるように回転するように構成され得る。船体１３０は、本明細書で説明するように、係留索１５０を浮体式風力タービン１００に結合して固定できるようにする１つ以上のフェアリーダ３５０をさらに備えることができる。
【0068】
さまざまな実施形態において、ヨーユニット３４４のベースは、浮体式風力タービン１００のタワー１１０の９０度のピッチ回転を可能にし得る「Ｃ」字型に設計された浮体を含むことができる。いくつかの実施形態では、コネクタ３３６をヒンジ式にすることができ、コネクタ３３６が開いているときにタワー１１０を連結させることができるようにし得、コネクタ３３６が閉じているときに船体１３０の構造全体にわたって荷重を伝達することができる。
【0069】
いくつかの実施形態では、ピッチベアリングをタワー１１０上に配置することが可能であり、ピッチシャフト１４２は、タワー１１０を浮揚船体１３０から切り離すことができる格納式ラムを備えることが可能である。様々な例において、このようなアセンブリは、図５に示すように、連結型タグバージ５００で使用され得る。別の実施形態では、タワー１１０は、滑節を介して船体１３０に接続され得る。いくつかの例では、タービンを倒すために、内部ケーブルに張力をかけることができる。このような実施形態の１つでは、浮揚船体１３０を、より構造的に効率的なトロイダル形状にすることができる。
【0070】
本明細書で論じられているように、様々な実施形態において、ピッチシャフト１４２などにより、浮体式風力タービン１００のタワー１１０は、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂに示すように垂直またはほぼ垂直の構成（例えば、発電用）、あるいは図４に示すように水平またはほぼ水平の構成（例えば、設置、輸送、負荷軽減用）をとることが可能になり得る。例えば、図４は、タワー１１０の中心軸Ｙがほぼ水平の構成にあり、軸Ｙ１に沿って配置されている浮体式風力タービン１００の実施形態１００Ａを示し、タワー１１０の中心軸Ｙが軸Ｙ２に沿って配置される垂直またはほぼ垂直の構成をとるために、タワー１１０が、ピッチシャフト１４２の周りで角度θだけピッチングするように構成されている。さまざまな実施形態において、構成または軸Ｙ２は、重力、浮体式風力タービン１００が浮いている水域１０２の表面１０１の平面Ｗ、浮体式風力タービン１００の主水平軸などに対して垂直またはほぼ垂直であることができる。
【0071】
いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００を、垂直またはほぼ垂直の構成から（例えば、軸Ｙ２から）、正及び／または負の４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°、９０°、９５°、１００°、１０５°、１１０°、１１５°、１２０°、１２５°、１３０°、１３５°などを含む任意の適切な角度θだけピッチングまたは回転するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態は、垂直またはほぼ垂直の構成から一方向にのみ回転するように構成することができ、あるいは垂直またはほぼ垂直の構成から両方向に回転またはピッチングするように構成することができる。いくつかの実施形態では、両方向の最大回転は、同じであってもよく、または異なっていてもよい（例えば、上記の例示値のいずれか）。いくつかの実施形態では、タワー１１０は、ピッチングまたは回転して、タワー１１０、ナセル１７０、またはナセル１７０の風力タービンが水１０２の中に延びること、あるいは水１０２の表面１０１に接触することを防止する状態になるように構成することができるが、いくつかの実施形態では、タワー１１０、ナセル１７０、及び／またはナセル１７０の風力タービンが水１０２の中に延び、または水１０２の表面１０１に接触するように構成することができる。
【0072】
さまざまな実施形態において、タワー１１０の回転またはピッチは、波、風、嵐などのあおりを受けて、船体１３０が水１０２の表面１０１で回転、ピッチング、または移動する能力に基づいて構成され得る。いくつかの例では、船体１３０が水１０２の表面１０１で回転、ピッチング、または移動したとしても、タワー１１０を垂直またはほぼ垂直の構成に維持できるように、タワー１１０の向きを船体１３０に対してアクティブに制御することができる。例えば、タワー１１０及び／または船体１３０の向きを、所望の垂直またはほぼ垂直の構成を基準にして監視し、決定することができ、モータ、アクチュエータなどにより、水１０２の表面１０１での船体１３０の回転、ピッチング、または移動にかかわらず、タワー１１０の向きを所望の垂直またはほぼ垂直の構成に向けて能動的に変化させることができる。
【0073】
浮体式風力タービン１００を動作させる方法の一実施形態は、タワー１１０及び／または船体１３０の向きを決定することと、タワー１１０及び／または船体１３０の決定された向きに少なくとも部分的に基づいて、タワー１１０が垂直またはほぼ垂直の構成ではない向きにあるか、垂直またはほぼ垂直の構成の誤差範囲内にあるかを判定することと、タワー１１０を（例えば、ピッチシャフト１４２を中心に）作動させて、タワー１１０を所望の垂直またはほぼ垂直の構成に向けて、あるいは所望の垂直またはほぼ垂直の構成の誤差範囲内に移動させることと、を含み得る。いくつかの実施形態では、このような方法は、リアルタイム、ほぼリアルタイム、または０．２５、０．５、０．７５、１．０、１．５、２．０、３．０、４．０、５．０、１０．０秒ごとなどに実行することができる。
【0074】
タワー１１０が水平、ほぼ水平、または非垂直の構成をとるように構成された浮体式風力タービン１００は、浮体式風力タービン１００の設置、浮体式風力タービン１００の組み立て、浮体式風力タービン１００の輸送、浮体式風力タービン１００の保守、浮体式風力タービン１００の負荷軽減などの作業に望ましい場合がある。例えば、図４は、浮体式風力タービン１００の船体１３０に曳航索４１０が連結され、これを使用して浮体式風力タービン１００を移動させることができる実施形態の例を示す。
【0075】
さらに、いくつかの例では、風またはその他の気象条件により、浮体式風力タービン１００の要素（例えば、ブレード１７４、タワーシャフト１１２など）が損傷する可能性があると判断された場合、タワー１１０を自動または手動で水平、ほぼ水平、または非垂直の構成に下げて、浮体式風力タービン１００を損傷から保護することができる。例えば、浮体式風力タービン１００の動作方法は、風または気象条件が安全閾値を超えているか、または超えることが予測されるかを判定し、そうである場合は、浮体式風力タービン１００を保護するためにタワー１１０を水平、ほぼ水平、または非垂直の構成に下げることを含み得る。このような判定は、浮体式風力タービン１００、別の浮体式風力タービン１００に設けられた１つ以上の気象センサ、風センサ、またはその他のセンサにより、気象観測所により、陸上のデバイスなどにより、行われ得る。いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００のコンピューティングデバイスは、ローカルデータ及び／またはリモートデータに基づいてこのような判定を行うことができ、ユーザ入力なしでタワー１１０を自動的に下げること、ユーザに危険を警告すること、及びタワー１１０などを下げる命令を受信することができる。いくつかの例では、タワー１１０の下降は、モータまたは他のアクチュエータによって実行することができ、いくつかの例では、タワー１１０は、ロックされた構成からロック解除された構成に変更され、これにより、タワー１１０がそれ自体の重量で落下または下降することが可能になり得る。
【0076】
さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００の各部分は、可変量の質量またはバラストを有するか、または含むように構成することができる。いくつかの実施形態では、タワーベース１１４の一部またはピッチシャフト１４２の下のタワー１００の部分は、質量またはバラストが追加され、またはそこから除去されるように構成できる。例えば、様々な実施形態において、タワーベース１１４及び／またはキールプレート１１６は、バラスト材料（例えば、砂、重り、水など）を導入しまたは除去することができるキャビティを備えることができる。さらなる実施形態では、バラストまたは質量（例えば、重り、土嚢、水袋など）を、タワーベース１１４及び／またはキールプレート１１６に結合すること、またはタワーベース１１４及び／またはキールプレート１１６から取り除くことができる。
【0077】
このようなバラスト材料の追加により、様々な例において、例えば、図３に示すように、第１のより高い重心ＣＧ１からより低い重心ＣＧ２に下げるなど、タワー１１０の重心を下げることができる。様々な実施形態では、このようなバラスト材料の追加により、タワー１１０の重心をピッチシャフト１４２の上からピッチシャフト１４２の下まで下げることができ（例えば、図３を参照）、これにより、タワー１１０が、水平、ほぼ水平、または非垂直の構成（例えば、図４を参照）から、垂直または実質的に垂直の構成（例えば、図１ａ、図１ｂ、図２ａ、及び図２ｂを参照）へと立ち上がり、または立ち上がりやすくすることができる。さらなる実施形態では、バラストを追加することで、タワー１１０の重心を、ピッチシャフト１４２の上の第１の位置から、ピッチシャフト１４２の上の第２の位置まで下げることができ、またはタワー１１０の重心を、ピッチシャフト１４２の下の第１の位置から、ピッチシャフト１４２の下の第２の位置まで下げることができる。
【0078】
単一の浮体式風力タービン１００または複数の浮体式風力タービン１００のアレイは、さまざまな部分が陸上及び／または水域１０２で行われる、さまざまな適切な方法で、製造、直立化、または配置を行うことができる。例えば、いくつかの実施形態では、船体１３０及びタワー１１０の製造及び／または組み立て中に、タワー１１０は立向き姿勢または横向姿勢のいずれかにあり得る。一実施形態では、ナセル１７０、風力タービン７００、及び／またはブレード１７４は、横向姿勢または実質的に横向姿勢でタワー１１０と結合され得る。いくつかの例におけるこのような実施形態では、より小型で入手しやすいクレーンを使用して、風力タービン７００のナセル１７０及び／またはブレード１７４とともにタワー１１０またはその部分を持ち上げることができる。いくつかの例では、ナセル１７０、風力タービン７００、ブレード１７４などの設置前、設置中、または設置直後に、タワーベース１１４にバラスト（例えば、固体または液体のバラスト）を加えて、そのような要素の重量をバランスさせることができる。一実施形態では、固体バラストは電池の形態をとることができる。いくつかの実施形態では、タワー１１０、ナセル１７０などに追加の要素が設置されるにつれて、バラストを段階的に加えることができる。
【0079】
一実施形態では、加えられるバラストの量は、タワー１１０（ナセル１７０、風力タービン７００などを含む）の垂直重心がピッチ軸Ｘに位置するか、または実質的にピッチ軸Ｘに位置するように、計算することができる（例えば、図１ｂ及び図２ｂを参照）。このような実施形態では（摩擦がない場合）、タービン７００、タワー１１０などの重量によって船体１３０に転倒モーメントが生じることはない。このような実施形態は、浮体式風力タービン１００を横向、ほぼ横向の姿勢、または非立向き姿勢に保つために必要な保持力を低減させることができ、また、タワー１１０を船体１３０に対して（例えば、立向き姿勢またはほぼ立向き姿勢へ、または立向き姿勢から）回転させるために必要な力も低減させることができる。
【0080】
いくつかの実施形態では、タワー１１０が陸上または陸上付近で船体１３０に（例えば、ピッチシャフト１４２を介して）一体化されると、さまざまな例において、組み立てられた浮体式風力タービン１００は、港から浮体式風力タービン１００が設置される水域１０２上の場所まで曳航され得る。多くの港では、前述のように喫水またはエアドラフトの制限があり、これは水面１０１から、船舶、船舶上の貨物、または船舶に牽引されている貨物の最高点までの距離であり得る。喫水制限は、７ｍ、８ｍ、９ｍ、１０ｍ、１２ｍ以下などであり得る。エアドラフト制限は、３５ｍ、４０ｍ、４５ｍ、５０ｍ、５５ｍ、６０ｍ、７０ｍ、７５ｍ、８０ｍ、８５ｍ、９０ｍ以下などであり得る。これらの障害物または制限が解消されると、プラットフォームを、より大きなドラフト、またはより大きなエアドラフト、またはより大きなドラフト及びより大きなエアドラフトの両方を持つように、再構成することができる。
【0081】
一実施形態では、タワーベース１１４及び／またはキールプレート１１６は、港から離れた場所で（例えば、港の障害物及び／または制限が解消された後）砂、砂利、土などで充填することができる。これは、このような材料が、容易に入手可能な低コストの固体バラストの選択肢である可能性があるためである。さらに、保守作業のために港または陸地に戻り、タワー１１０を下げることが必要である場合または望ましい場合、必要に応じて、環境に害を与えることなく、このようなバラスト材料を単に海底に落とすだけでよく、これにより、タワー１１０を下げるか、またはより容易に下げることが可能になり得る。保守作業後、浮体式風力タービン１００が再設置されるか、または水域１０２上の新しい場所に設置されるとき、本明細書で説明するように、タワー１１０を上昇させるか、またはタワー１１０の上昇を容易にするために、新しいバラストをタワー１１０に再度加えることができる（例えば、タワーピッチモータは、十分な量のバラストを加えないとタワーを上昇させることができない可能性がある）。
【0082】
さまざまな実施形態では、追加のバラストが加えられると、タワー１１０の垂直重心がピッチ軸Ｘより下に下がり得る（例えば図３参照）。その結果、風力タービンタワー１１０が、立ち上がって、立向き姿勢またはほぼ立向き姿勢になり得る。その後、浮体式風力タービン１００は、（例えば、曳航索４１０を介して）洋上の風力発電所サイトまで曳航されるので、（例えば、係留索１５０、電気ケーブル１５５などを含む係留及び／またはケーブルシステムに接続されて）設置され得る。別の実施形態では、浮体式風力タービン１００は、タワー１１０を（例えば、図４に示すように）横向姿勢、ほぼ横向姿勢、または非立向き姿勢にして曳航することができて、タワー１１０及び関連要素にかかる抗力を低減させることができるようにする。このような実施形態では、タービンを倒すことは、（例えば、バラスト、ピッチモータ、クレーンなどを追加することによって）風力発電所サイトで行われ得る。
【0083】
さまざまな例において、船体１３０がケーブル及び／または係留システムに接続された後に、タービン７００を稼働させることができる。アップウィンド型水平軸風力タービンを備える一実施形態では、タワー１１０の水平重心は、ナセル１７０のハブ１７２に向かって配置される。静的転倒モーメントが発生し、タービン７００が風に向かって傾く可能性がある。いくつかの例では、風に対する最適な静的傾斜角度は、５～１５度、７～１３度、９～１１度、４～１７度、３～１９度、２～２０度などの範囲であり得る。特定の低風速の場合、タービン７００の傾斜角は、さまざまな実施形態においてナセル１７０の傾斜角を相殺することができるため、タービン７００の傾斜によって発電量が増加する可能性がある。より風速が速い場合、いくつかの例では、タービン７００が風の方向から外れて傾くことがある。
【0084】
いくつかの実施形態では、フィン１１８をタワー１１０のベース１１４及び／またはキールプレート１１６に追加して、傾斜タワー１１０の粘性減衰効果を高めることができる。緊急停止の場合、または推力に劇的な変化が生じるその他の事象の場合、浮体式風力タービン１００は、大きな動的傾斜運動を示す可能性がある。フィン１１８は、いくつかの例では、動的な傾斜運動からのエネルギーを周囲の流体１０２に放散し、それによって船体１３０に伝達される荷重を軽減することができる。
【0085】
前述のように、浮体式風力タービン１００を保守、廃止などのために港に戻す場合、キールプレート１１６及び／またはタワーベース１１４内のバラスト及び／またはそれらの上にあるバラストを除去することができる。これにより、浮体式風力タービン１００の喫水が低減され得、喫水制限のある港に入港することが可能になる。さらに、垂直重心が（例えば、バラストの追加または除去に基づいて）ピッチ軸Ｘと一致するか、またはピッチ軸Ｘに近い場合、さまざまな例において、大型タグボートを必要とせずにタワー１１０を横向姿勢へ移行させることができる。
【0086】
したがって、少なくとも１つの浮体式風力タービン１００を設置する方法は、以下の１つ以上のステップを含むことができ、そのステップは、浮体式風力タービン１００のタワー１１０及び船体１３０の少なくとも一部を組み立てることから開始し、次にタワー１１０を船体１３０に（例えば、ピッチシャフト１４２を介して）結合することを含むことができる。このような組み立ての一部または全部は、港または海岸線を含む陸上で、あるいは港または海岸線から離れた陸上で、行われ得る。例えば、タワー１１０と船体１３０（またはその一部）とは、別々の部品として港または海岸線に輸送され、タワー１１０と船体１３０（またはその一部）とが組み立てられて、完全なまたは実質的に完成した浮体式風力タービン１００が形成され得る。
【0087】
このような完全なまたは実質的に完成した浮体式風力タービン１００は、組み立て中及び／または港または海岸線から浮体式風力タービン１００が設置されることになる所望の場所までの行程の一部の間において、タワー１１０を水平またはほぼ水平の構成にすることができる。可能な場合または望ましい場合には、浮体式風力タービン１００を、タワー１１０が水平またはほぼ水平の構成にある状態から、タワー１１０が垂直またはほぼ垂直の構成にある直立構成に変換することができる。
【0088】
例えば、本明細書で説明するように、いくつかの実施形態では、タワー１１０を建てる際には、タワー１１０の重心を変更するために、タワー１１０の一部の中及び／または上にバラストを追加することを含み、これにより、タワー１１０が自立することができ、またはピッチアクチュエータ、クレーンなどによってタワー１１０を直立させることが可能になり得る。さまざまな実施形態において、このような方法またはその一部は、浮体式風力タービン１００を廃止、修理、下降、または移動して、風または天候などによって引き起こされる可能性のある損傷を防止する必要がある場合に、逆に実行することができる。
【0089】
図８～図１１を参照すると、浮体式風力タービン１００の別の実施形態１００Ｄが示されており、この実施形態は、中央柱８４０と、中央柱８４０に、それぞれの１つ以上の上部トラス部材８６０、それぞれの１つ以上の下部トラス部材８７０、及びそれぞれの１つ以上の横梁８８０を介して結合された複数の外側柱８５０とを含む船体アセンブリ８３０に結合されたタワー１１０を備える。簡略化のため、ナセル、ロータ、タービンなどの要素はこれらの図には示されていないことに留意されたい。
【0090】
タワー１１０は、中心軸Ｙを有するタワーシャフト１１２を備え、中心柱８４０は、中心軸Ｙを共有しながらタワーシャフト１１２の下端に配置され得る。図８及び９の例に示すように、浮体式風力タービン１００は、上部及び下部のトラス部材８６０、８７０及び横梁８８０を介して中心柱８４０から等距離に間隔を置いて配置された４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄを備え得る。さまざまな実施形態において、外側柱８５０は、タワー１１０の中心軸Ｙ及び中央柱８４０と平行なそれぞれ別々の中心軸を持つことができる。さまざまな実施形態において、外側柱８５０及び／または中央柱８４０は、本明細書で説明するように、空気及び／または水などの流体を保持するように構成されたバラストタンクを含むことができる。
【0091】
さらに、４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄは、中央柱８４０の周りに等間隔に配置され得、それぞれの隣接する外側柱８５０は、中心軸Ｙの周りに互いに９０°離れている。例えば、第１の外側柱及び第３の外側柱８５０Ａ、８５０Ｃは、中心軸Ｙと一致する第１の共通平面内に配置することができる。第２の外側柱及び第４の外側柱８５０Ｂ、８５０Ｄは、中心軸Ｙと一致し、第１の外側柱及び第３の外側柱８５０Ａ、８５０Ｃの第１の共通平面に垂直な第２の共通平面内に配置することができる。
【0092】
また、様々な実施形態では、４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄは、４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄの底部が第３の共通平面内に配置され、４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄの上部が、第３の共通平面と平行であり、中心軸Ｙに垂直である第４の共通平面内に配置されるように、等しい長さにすることができる。いくつかの実施形態では（例えば、１０～１５ＭＷのタービン７００）、浮体式風力タービンは、１８０～２３０ｍのロータ直径を有することができる。様々な例において、タワー１１０は、１００～１５０メートルの高さを有し得る。さまざまな実施形態において、柱８４０、８５０は、８～１２ｍの直径を有し得る。いくつかの例では、外側柱８５０は、中央柱８４０から４０～５０メートル離れている場合がある（例えば、上部及び／または下部のトラス部材８６０、８７０の長さは４０～５０メートルであり得る）。いくつかの例では、柱の高さは３０～４０メートルになり得る。さまざまな実施形態において、柱８４０、８５０は１５～２５ｍの運転喫水を有し得る。
【0093】
図８～図１１の浮体式風力タービン１００の実施形態例１００Ｄに示すように、各外側柱８５０は、一対の上部トラス部材８６０を介して中央柱８４０に連結することができる。例えば、図９に示すように、第１の外側柱８５０Ａは、第１の上部トラス部材及び第２の上部トラス部材８６０Ａ１、８６０Ａ２を介して中央柱８４０に結合することができる。様々な実施形態において、上部トラス部材８６０の対は、それぞれの外側柱８５０の上端から、上部トラス部材８６０の対間の距離が中央柱８４０に向かって増加する角度で延びることができる。例えば、このような角度は、２°、４°、６°、８°、１０°、１２°、１４°、１６°、１８°、２０°、２２°、２４°、２６°などであり、また、このような値の間の範囲も含む。さまざまな実施形態において、上部トラス部材８６０は、中心軸Ｙに垂直な共通平面内で中央柱８４０に向かって延びるように構成することができる。
【0094】
様々な実施形態において、上部トラス部材８６０は、図８～図１１の浮体式風力タービン１００の実施形態例１００Ｄに示されるように円筒形のバーであってもよいが、さらなる実施形態において、上部トラス部材８６０は、Ｉビーム、ボックストラスなどの任意の適切な形状であってもよい。さらに、さまざまな実施形態では、各外側柱８５０に関連付けられた上部トラス部材８６０の数は、１、２、３、４、５、１０、２５、１００などの任意の適切な数にすることができる。また、上部トラス部材８６０には、プレート、通路などのさまざまな構造を関連付けることができる。
【0095】
図８～図１１の浮体式風力タービン１００の実施形態例１００Ｄに示すように、各外側柱８５０は、下部トラス部材８７０を介して中央柱８４０に連結することができる。例えば、図９に示すように、第１の外側柱８５０Ａは、第１の下部トラス部材８７０Ａを介して中央柱８４０に連結され得、第２の外側柱８５０Ｂは、第２の下部トラス部材８７０Ｂを介して中央柱８４０に連結され得、第３の外側柱８５０Ｃは、第３の下部トラス部材８７０Ｃを介して中央柱８４０に連結され得、第４の外側柱８５０Ｄは、第４の下部トラス部材８７０Ｄを介して中央柱８４０に連結され得る。
【0096】
様々な実施形態において、下部トラス部材８７０は、プレート及び／または１つ以上のバーなどの様々な適切な構造を含むことができる（例えば、一対の下部トラスバー８７４を覆う下部トラスプレート８７２を示す図９及び図１０を参照）。いくつかの実施形態では、一対の下部トラスバー８７４がそれぞれの外側柱８５０の下端から延びる場合、このような下部トラスバーは、一対の上部トラス部材８６０間の距離が中央柱８４０に向かって増加する角度で延びることができる。例えば、このような角度は、２°、４°、６°、８°、１０°、１２°、１４°、１６°、１８°、２０°、２２°、２４°、２６°などであり、また、このような値の間の範囲も含む。いくつかの例では、このような角度は上部トラス部材８６０と同じになる場合がある。さまざまな実施形態では、下部トラス部材８７０は、中心軸Ｙに垂直な共通平面内で中央柱８４０に向かって延びるように構成することができ、いくつかの例では、このような共通平面は上部トラス部材８６０の共通平面と平行であってもよい。
【0097】
さまざまな実施形態では、下部トラスバー８７４は円筒形のバーであることができるが、さらなる実施形態では、そのような下部トラスバー８７４または下部トラス部材８７０は、Ｉビーム、ボックストラスなどの任意の適切な形状であることができる。さらに、さまざまな実施形態では、各外側柱８５０に関連付けられた下部トラスバー８７４または下部トラス部材８７０の数は、１、２、３、４、５、１０、２５、１００などの任意の適切な数にすることができる。
【0098】
図８～図１１の浮体式風力タービン１００の実施形態例１００Ｄに示すように、横梁８８０は、それぞれの外側柱８５０と中央柱８４０との間に、それぞれの外側柱８５０の下端から中央柱８４０の上端のそれぞれの位置まで延びることができる。しかし、さらなる実施形態では、横梁８８０は、それぞれの外側柱８５０と中央柱８４０との間に、それぞれの外側柱８５０の上端から中央柱８４０の下端のそれぞれの位置まで延びることができる。
【0099】
例えば、図９に示すように、第１の外側柱８５０Ａは第１の横梁８８０Ａを介して中央柱８４０に連結され得、第２の外側柱８５０Ｂは第２の横梁８８０Ｂを介して中央柱８４０に連結され得、第３の外側柱８５０Ｃは第３の横梁８８０Ｃを介して中央柱８４０に連結され得、第４の外側柱８５０Ｄは第４の横梁８８０Ｄを介して中央柱８４０に連結され得る。
【0100】
さらに、４つの横梁８８０Ａ、８８０Ｂ、８８０Ｃ、８８０Ｄは、中央柱８４０の周りに等間隔に配置され得、それぞれの隣接する横梁８８０は、中心軸Ｙの周りに互いに９０°離れている。例えば、第１の横梁及び第３の横梁８８０Ａ、８８０Ｃは、中心軸Ｙと一致する第１の共通平面内に配置することができる。第２の横梁及び第４の横梁８８０Ｂ、８８０Ｄは、中心軸Ｙと一致し、第１の横梁及び第３の横梁８８０Ａ、８８０Ｃの第１の共通平面に垂直な第２の共通平面内に配置することができる。
【0101】
さまざまな実施形態では、横梁８８０は円筒形のバーであり得るが、さらなる実施形態では、このような横梁８８０は、Ｉビーム、ボックストラスなどの任意の適切な形状であることができる。さらに、さまざまな実施形態では、各外側柱８５０に関連付けられた横梁８８０の数は、１、２、３、４、５、１０、２５、１００などの任意の適切な数にすることができる。
【0102】
さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００は、図８及び図９に示すような直立構成と、図１０に示すような折り畳み構成との間で構成を変更するように動作可能であり得る。例えば、外側柱８５０を、中央柱８４０に個別に移動可能に連結して、外側柱８５０をタワー本体１１０に対して上方及び／または下方に折り畳むことができるようにするので、外側柱８５０を中心軸Ｙに近づけて引き込み、船体アセンブリ８３０の最大寸法を縮小することができ、したがって、本明細書で説明するいくつかの例において、浮体式風力タービン１００の輸送に望ましい場合がある。
【0103】
例えば、図１０に示すように、隣接する外側柱８５０Ｂ、８５０Ｃの第１の対は、タワー本体１１０に対して下方に折り畳まれるように構成することができ、したがって、外側柱８５０は中心軸Ｙに近づくように引き込まれ、その結果、この外側柱８５０Ｂ、８５０Ｃの対は、中央柱８４０の底部より完全にまたは少なくとも部分的に下方に配置される。隣接する外側柱８５０Ａ、８５０Ｄの第２の対は、タワー本体１１０に対して上方に折り畳まれるように構成することができ、したがって、外側柱８５０は中心軸Ｙに近づくように引き込まれ、その結果、この外側柱８５０Ａ、８５０Ｄの対は、タワー本体１１０のタワーシャフト１１２の周囲で中央柱８４０の上部より完全にまたは少なくとも部分的に上方に配置される。
【0104】
図１０の例に示すように、様々な実施形態では、外側柱８５０のそれぞれの主軸は、図１０の折り畳み構成において、及び／または外側柱８５０が直立構成から折り畳み構成まで上方または下方に折り畳まれるプロセス中に、中心軸Ｙと平行のままであり得る。いくつかの実施形態では、このような折り畳みは、外側柱８５０と中央柱８４０との間の１つ以上の回転可能な結合、及び／または外側柱８５０と中央柱８４０との間の１つ以上の並進回転結合に基づくことができる。
【0105】
例えば、上部トラス部材８６０及び下部トラス部材８７０のそれぞれの端部は、それぞれの外側柱８５０及び中央柱８４０に回転可能に結合することができ、これにより、外側柱８５０を回転可能に上及び／または下に折り畳むことができる。さらに、中央柱８４０に回転可能に結合された横梁８８０の端部は、中央柱８４０及び／またはタワー本体１１０のタワーシャフト１１２の長さに沿って上下に移動するように構成することができ、それぞれの外側柱８５０に結合した横梁８８０の反対側の端部は、それぞれの外側柱８５０に回転可能に結合することができ、外側柱８５０が回転可能に上及び／または下に折り畳まれるときに横梁８８０が中央柱８４０及び／またはタワーシャフト１１２に向かって折り畳まれるようにすることができる。
【0106】
例えば、図９及び図１０を参照すると、隣接する外側柱８５０Ｂ、８５０Ｃの第１の対は、タワー本体１１０に対して下方に回転可能に折り畳まれるように構成することができ、中央柱８４０に結合された横梁８８０Ｂ、８８０Ｃの反対側の端部は、それぞれの横梁下部トラック８２０を介して中央柱８４０の面に沿って下方に移動し、第２の横梁及び第３の横梁８８０Ｂ、８８０Ｃの端部の回転可能な結合に基づいて、横梁８８０Ｂ、８８０Ｃが中央柱８４０に向かって折り畳まれ、図１０の折り畳まれた構成になる。（第２の横梁８８０Ｂの下部トラック８２０Ｂは図９に示されている）。したがって、隣接する外側柱８５０Ｂ、８５０Ｃの第１の対は、中心軸Ｙに近づくように折り畳まれ、したがって、この外側柱８５０Ｂ、８５０Ｃの対は、中央柱８４０の底部より完全にまたは少なくとも部分的に下方に配置される。
【0107】
隣接する外側柱８５０Ａ、８５０Ｄの第２の対は、中央柱８４０に結合された横梁８８０Ａ、８８０Ｄの反対側の端部が、それぞれの横梁上部トラック８１０Ａ、８１０Ｂを介してタワー本体１１０のタワーシャフト１１２の面に沿って上方に移動し、第１の横梁及び第４の横梁８８０Ａ、８８０Ｄの端部の回転可能な結合に基づいて、横梁８８０Ａ、８８０Ｄがタワー本体１１０に向かって折り畳まれ、図１０の折り畳まれた構成になるように、タワー本体１１０に対して回転可能に折り畳まれるように構成され得る。したがって、隣接する第２の外側柱８５０Ａ、８５０Ｄの対は、中心軸Ｙに近い方向に上方に折り畳まれ、したがって、この第２の外側柱８５０Ａ、８５０Ｄの対は、タワー本体１１０のタワーシャフト１１２の近くで、かつその周囲にある中央柱８４０の上部より完全にまたは少なくとも部分的に上に配置される。
【0108】
外側柱８５０を、直立構成から折り畳み構成に（及びその逆）折り畳むことは、さまざまな適切な方法で実行できる。例えば、いくつかの実施形態では、横梁の上部及び下部トラック８１０、８２０内の横梁８８０の並進結合は、本明細書で説明されているように、中央柱８４０及び／または外側柱８５０の浮力に基づくことができ、及び／またはモータ付き（例えば、流体、電気、または燃料駆動式）にすることができ、これにより、横梁の上部及び下部トラック８１０、８２０内での上及び下への動きが可能になり、外側柱８５０を上及び／または下にモータで作動させることができる。したがって、さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００を、直立した／伸長した構成と折り畳んだ構成との間で構成することは、横梁上部トラック８１０及び下部トラック８２０内の横梁８８０の受動的な並進運動及び／または動力による並進運動に基づいて、モータ駆動式にすることができる。
【0109】
さらなる実施形態では、横梁８８０の並進運動は、ユーザがクランクを回転させたり、またはその他の方法で外部から機械的な力を加えたりすることによって、機械的に行うことができる。さらなる実施形態では、浮体式風力タービン１００の他の部分、例えばケーブル、ウインチ、回転可能なカップリング上のモータなどが、外側柱８５０を作動させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、外側柱８５０の作動は、クレーンなどの外部装置によって実行することができる。いくつかの実施形態では、外側柱８５０の作動は、中央柱８４０及び／または１つ以上の外側柱８５０に導入されるか、または中央柱８４０及び／または１つ以上の外側柱８５０から除去されるバラスト及び／または空気に基づくなど、重力または浮力に基づいて実行され得る。
【0110】
図８～図１１に示すようないくつかの実施形態では、外側柱８５０は、直立構成から折り畳み構成に、上または下に折り畳まれるようにのみ構成されている。例えば、所定の外側柱８５０は、横梁上部トラック８１０または横梁下部トラック８２０とのみ関連付けられる場合があり、これにより、所定の外側柱８５０は、直立構成から折り畳み構成に上または下に折り畳むことのみが操作可能になる場合がある。図８～図１１の例では、浮体式風力タービン１００には、２つの横梁上部トラック８１０及び２つの横梁下部トラック８２０のみがあり、これにより、第１の外側柱の対８５０Ｂ、８５０Ｃは下向きにのみ折り畳まれるように構成され、第２の外側柱の対８５０Ａ、８５０Ｄは上向きにのみ折り畳まれるように構成されることになる。
【0111】
ただし、いくつかの実施形態では、外側柱８５０の１つ以上を双方向に折り畳めるように構成することができ、例えば、上部及び下部の横梁トラック８１０、８２０の両方を備えることができる。また、いくつかの実施形態では、外側柱８５０のそれぞれを個別に作動させることができ、または常にグループとして作動するように構成することができる。例えば、第１の外側柱の対８５０Ｂ、８５０Ｃを、グループとして共に作動するように構成することができ、第２の外側柱の対８５０Ａ、８５０Ｄを、グループとして共に作動するように構成することができ、４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄのすべてを、グループとして共に作動するように構成することができる、などである。
【0112】
さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００は、組み立て及び／または分解のために部品として構成することができ、これは、本明細書で説明するように輸送に望ましい場合がある。例えば、上部トラス部材８６０、下部トラス部材８７０、及び／または横梁８８０は、このような要素を中央柱８４０及び／または外側柱８５０と容易に結合及び分離できるようにする結合部（例えば、ピン、ボルトなどによる）を有することができ、これにより、上部トラス部材８６０、下部トラス部材８７０、及び／または横梁８８０は中央柱８４０及び／または外側柱８５０から分離可能となり得、外側柱８５０及びこのような要素を互いに、及び中央柱８４０から分離することが可能になり得る。いくつかの実施形態では、中央柱８４０はタワー１１０から分離することができる。さらに、さまざまな実施形態では、ナセル１７０、ブレード１７４、ロータなどの要素は、互いに、及び／またはタワー１００から分解できるように構成できる。例えば、様々な実施形態において、そのようなカップリングの１つ以上は、溶接または他の一体型カップリングの代わりに非永久的なカップリングであってもよい。
【0113】
単一の浮体式風力タービン１００または複数の浮体式風力タービン１００のアレイは、さまざまな部分が陸上及び／または水域１０２で行われる、さまざまな適切な方法で、製造、直立化、または配置を行うことができる。例えば、いくつかの実施形態では、タワー１１０、ナセル１７０、ブレード１７４、中央柱８４０、外側柱８５０、上部トラス部材８６０、下部トラス部材８７０、及び／または横梁８８０などの要素を別々に製造し、分解された状態、部分的に組み立てられた状態、または完全に組み立てられた状態で製造場所から水域１０２の港、ドック、またはその他の場所まで輸送することができる。
【0114】
例えば、図８～図１１を例証として使用すると、いくつかの実施形態では、船体アセンブリ８３０は完全に組み立てられ（タワー１１０と結合されていてもいなくてもよい）、折り畳み構成で水域１０２に輸送され得る（例えば、図１０を参照）。いくつかの例では、中央柱８４０、外側柱８５０、上部トラス部材８６０、下部トラス部材８７０、及び／または横梁８８０は別々に製造され、分解されたセットで水域に輸送され、水域１０２で組み立てられ得る。様々な実施形態では、折り畳み構成において、外側柱８５０が折り畳まれ過ぎたり、または望ましくない動きをしたりする代わりに、タワー１１０に係合することができるように、タワー１１０が折り畳み構成で存在することが必要になる場合がある。
【0115】
いくつかの実施形態では、タワー１１０が陸上または陸上付近で船体アセンブリ８３０に一体化されると、さまざまな例において、組み立てられた浮体式風力タービン１００は、港から浮体式風力タービン１００が設置される水域１０２上の場所まで曳航され得る。多くの港では、前述のように喫水またはエアドラフトの制限があり、これは水面１０１から、船舶、船舶上の貨物、または船舶に牽引されている貨物の最高点までの距離であり得る。喫水制限は、７ｍ、８ｍ、９ｍ、１０ｍ、１２ｍ以下などであり得る。エアドラフト制限は、３５ｍ、４０ｍ、４５ｍ、５０ｍ、５５ｍ、６０ｍ、７０ｍ、７５ｍ、８０ｍ、８５ｍ、９０ｍ以下などであり得る。これらの障害物または制限が解消されると、浮体式風力タービン１００を、より大きなドラフト、またはより大きなエアドラフト、またはより大きなドラフト及びより大きなエアドラフトの両方を持つように、再構成することができる。例えば、浮体式風力タービン１００は、折り畳み構成から直立構成に構成することができ、折り畳み構成は障害物または制限（例えば、喫水制限）に準拠しまたは互換性があるが、直立構成は障害物及び制限の一方または両方に準拠せずまたは互換性がない。
【0116】
図８～図１１を例に挙げると、さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００を建て起こすプロセスは、１つ以上の前部フロート（例えば、第１の外側柱及び第４の外側柱８５０Ａ、８５０Ｄ）及び／または中央柱８４０にバラスト（例えば、浮体式風力タービン１００が配置されている水域１０２からの水）を充填することによって、１つ以上の前部フロート（例えば、第１の外側柱及び第４の外側柱８５０Ａ、８５０Ｄ）を水域１０２内に沈めて伸長構成（例えば、図１１に示すように）に達することを含み得る。そうすることで、横梁８８０は、それぞれの上部トラック８１０に沿って移動することができ、所定の位置に（例えば一時的に）固定され得る。
【0117】
さまざまな実施形態では、浮体式風力タービン１００を水線下の水域１０２に沈めると（例えば、１つ以上の柱８４０、８５０にバラストを充填することに基づく）、１つ以上の後部フロート（例えば、第２の柱及び第３の柱８５０Ｂ、８５０Ｃ）が、折り畳み構成（例えば、図１０に示す）から伸長構成（例えば、図１１に示す）に移行し得る。例えば、浮体式風力タービン１００が水域１０２内で十分な高さまで沈められている場合、１つ以上の後部タンク（例えば、第２の柱及び第３の柱８５０Ｂ、８５０Ｃ）の浮力により、図１１に示すように、そのような後部タンクの横梁８８０が下部トラック８２０を通過して伸長位置に到達し得る。
【0118】
横梁８８０は、所定の位置に（例えば、一時的に）固定することができ、浮体式風力タービン１００は、前部フロート（複数可）（例えば、第１の柱及び第４の柱８５０Ａ、８５０Ｄ）及び／または中央柱８４０を（例えば、部分的に）排気し、後部フロート（複数可）（例えば、第２の柱及び第３の柱８５０Ｂ、８５０Ｃ）を部分的に満たすことによって、さまざまな実施形態において直立構成に建て起こすことができる。バラストの変化によって大きな直立モーメントが発生し、浮体式風力タービン１００及びタービン７００が図１１に示す構成から直立し、図８に示すような動作可能な直立構成に達し得る。一部の実施形態では、横梁８８０にピンを挿入して横梁が移動しないようにすることで、横梁８８０を所定の位置に固定できる。いくつかの例では、このようなピンの挿入は、支援船のオペレータなどによって遠隔的にトリガーされてもよい。
【0119】
いくつかの実施形態では、外側柱８５０を１つずつ伸長させることができる。さらに、いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００は、柱８５０にバラストが挿入され、及び／または柱８５０からバラストが除去されることに基づいて（例えば、主軸Ｙを中心に）回転することができるため、外側柱８５０を１本ずつ順番に延長することが容易になるという点で望ましい場合がある。例えば、第１の折り畳まれた下向きの外側柱８５０は、この第１の折り畳まれた外側柱８５０にバラストが加えられて沈み、伸びることに基づいて、伸びることができる。１つまたは複数の外側柱８５０の浮力を変化させると、浮体式風力タービン１００が回転し、折り畳まれた第２の外側柱８５０が下向きになり、折り畳まれた第２の外側柱８５０が下方に沈み、伸びることができる。さらに折り畳まれた柱８５０も同様の方法で順次伸びることができる。
【0120】
いくつかの実施形態では、このような動作可能な直立構成において、下部トラス部材８７０は、水１０２の表面１０１の下の水域１０２内に完全に沈めることができ、中央及び外側の柱８４０、８５０は、下部が水面１０１の下の水１０２の中に沈められ、上部が水面１０１の上の水１０２から出た状態で、部分的に水１０２の中に沈めることができ、上部トラス部材８６０は、水１０２の水面１０１の上に位置することができ、タワー１１０は、水１０２の水面１０１の上に位置することができる。様々な実施形態において、中央柱８４０及び外側柱８５０の水１０２の表面１０１の上または下の高さは、中央柱８４０及び外側柱８５０のバラストタンク内のバラスト及び／または空気の量に基づいて変更することができる。
【0121】
いくつかの実施形態では、外側柱８５０の一部または全部を、折り畳み構成（例えば、図１０）から伸長構成（例えば、図１１）に移行することは、完全に浮力及び／または重力に基づいて行うことができる。例えば、上部トラス部材８６０、下部トラス部材８７０、及び／または横梁８８０のモータ駆動またはその他の能動的な動力による作動は、なくてよい。言い換えれば、いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００の構成を、折り畳み構成と伸長構成との間で変更することは、中央柱８４０及び／または外側柱８５０から導入または除去されるバラストまたは空気に基づいて、実質的にまたは完全に行うことができる。
【0122】
一実施形態では、バラストポンプは浮体式風力タービン１００上に配置され、バラストタンク（例えば、中央柱８４０及び／または外側柱８５０）の充填を実行するために遠隔操作することができる。別の実施形態では、バラストタンク（例えば、中央柱８４０及び／または外側柱８５０のバラストタンク）は、遠隔操作車両（ＲＯＶ）またはダイバーを介して、柱のバルブを開くことによって充填される。別の実施形態では、バラストタンクは、ボート、船舶などの支援船舶に搭載されたバラストポンプにホースを介して接続される。このような実施形態では、同じポンプを逆に作動させることにより、このようなバラストタンクの充填及び排出を行うことができる。
【0123】
さまざまな例において、浮体式風力タービン１００が直立され、電気ケーブルシステム１５５及び／または係留システム１５０に接続された後、タービン７００を浮体式風力タービン１００に取り付けるために試運転することができる。ただし、一部の実施形態では、タービン７００は陸上に設置することができ、または設置場所まで水上輸送中に設置することができ、浮体式風力タービン１００が直立するときにタービン７００が存在してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、建て起こし操作は、ナセル１７０及びブレード１７４が予め取り付けられた状態で実行することができ、または建て起こし操作は、ナセル１７０及びブレード１７４が予め取り付けられることなく、そのような要素が建て起こし操作の後に追加される状態で実行することができる。いくつかの実施形態は、水平方向に事前組み立て可能なナセル１７０及びブレード１７４が含まれる場合がある。
【0124】
前述のように、浮体式風力タービン１００が保守、廃止などのために港に戻る場合、このような設置または直立化の方法は、一部または全部を逆にすることができる。これにより、浮体式風力タービン１００の喫水が低減され得、喫水制限のある港に入港すること、または浅瀬にアクセスすることが可能になる。さらに、タワー１１０は、垂直重心がタワー軸Ｘと一致するか、またはそれに近い場合、さまざまな例において、大型タグボートを必要とせずに横向姿勢に移行できる。いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００は、陸上への輸送または陸上からの輸送のために、バージ（例えば、潜水バージ）に積み込むことができる。
【0125】
したがって、少なくとも１つの浮体式風力タービン１００を設置する方法は、以下の１つ以上のステップを含むことができ、そのステップは、タワー１１０及び船体アセンブリ８３０の一部を組み立てることから始まり、次にタワー１１０を船体アセンブリ８３０に結合することを含むことができる。このような組み立ての一部または全部は、港または海岸線を含む陸上で、あるいは港または海岸線から離れた陸上で、行われ得る。例えば、タワー１１０と船体アセンブリ８３０（またはその一部）とは、別々の部品として港または海岸線に輸送され、タワー１１０と船体アセンブリ８３０（またはその一部）とが組み立てられて、完全なまたは実質的に完成した浮体式風力タービン１００が形成され得る。一実施形態例では、タワー１１０及び船体アセンブリ８３０のそれぞれを並行して組み立てることができる。例えば、外側柱８５０は、タワー１１０の組み立て時に、下部トラス部材８６０及び上部トラス部材８７０、ならびに横梁８８０に取り付けることができる。
【0126】
一実施形態では、タワー１１０の下部セクションとタワーベースとが結合される。中央タワー１１０は、一時的なサポートを使用して地面から持ち上げることができて、前部フロート（例えば、第１の外側柱及び第４の外側柱８５０Ａ、８５０Ｄ）を下部に接続できるようにする。例えば、２つの前部フロートは、中央柱８４０に（例えば、ピンベアリングを介して）接続することができる。２つの後方フロート（例えば、第２の外側柱及び第３の外側柱８５０Ｂ、８５０Ｃ）は、中央柱８４０に（例えば、ピンベアリングを介して）接続することができる。ナセル、ロータなどのタワーの残りのセクションは、タワーシャフト１１２に取り付けることができる。
【0127】
このような完全なまたは実質的に完成した浮体式風力タービン１００は、組み立て中及び／または港または海岸線から浮体式風力タービン１００が設置されることになる所望の場所までの行程の一部の間において、タワー１１０を水平またはほぼ水平の構成にすることができる。一実施形態では、タービンは横向姿勢でタワーベースと結合することができる。このような実施形態では、より小型で、より入手しやすいクレーン（例えば、ガントリークレーン）を使用して、タワーセクション、ナセル、及びブレードを持ち上げることができる。タービンの設置前、設置中、または設置直後に、中央柱または外側柱８４０、８５０に固体バラストを加えて、構造物の重心を下げることができる。一実施形態では、固体バラストは電池の形態をとることができる。
【0128】
別の実施形態では、プラットフォームは、タービンの抗力を低減することができるように、タービンが横向姿勢の状態で曳航することができる。このような実施形態の１つでは、タービンの建て起こしは、風力発電所サイトで行われ得る。例えば、可能な場合または望ましい場合には、浮体式風力タービン１００を、タワー１１０が水平またはほぼ水平の構成にある状態から、タワー１１０が垂直またはほぼ垂直の構成にある直立構成に変換することができるので、浮体式風力タービン１００を、係留及び配線システムに接続することができる。
【0129】
いくつかの実施形態では、タービンがタワー１１０に一体化されると、さまざまな例において浮体式風力タービン１００を港から曳航することができる。前述のように、多くの港では、喫水またはエアドラフトの制限がある。一実施形態では、完全に組み立てられた浮体式風力タービン１００を、バージで輸送することができる。別の実施形態では、完全に組み立てられた浮体式風力タービン１００を、（例えば、図１０に示すような折り畳まれた形態で）水中に直接滑り込ませ、曳航索４１０によって牽引することができる。別の実施形態では、浮体式風力タービン１００は乾ドック内で組み立てられ得、組み立てプロセスが完了した後に乾ドックに水が満たされ得る。次に、組み立てられた浮体式風力タービン１００は、港から洋上の場所（例えば、風力発電所サイト）まで曳航され得る。これは、いくつかの例では、標準的なタグボートによって行われ得る。浮体式風力タービン１００は、いくつかの例では、港湾施設で一般的に使用される自走式モジュール輸送機などの車両によって輸送され得る。このようにして、完全に組み立てられた浮体式風力タービン１００を、沖合輸送用のバージに積み込むことができる。
【0130】
さまざまな実施形態では、港の障害物、制限、または浅瀬が解消されると、浮体式風力タービン１００を建て起こすことができる。例えば、浮体式風力タービン１００は、図１０に示すように、中央柱または外側柱８４０、８５０にバラスト（水など）がないか、または実質的にない状態で、折り畳まれた構成で曳航索４１０を介して港から曳航することができる。
【0131】
浮体式風力タービン１００は、第１のセットの１つ以上の柱８５０（例えば、第１の外側柱及び第４の外側柱８５０Ａ、８５０Ｄ）及び／または中央柱８４０にバラスト（例えば、水）を充填することにより、折り畳まれた構成（例えば、図１０に示す）から建て起こされて、第１のセットの１つ以上の柱８５０の浮力が変化し、その結果、第１のセットの１つ以上の柱８５０が水域１０２内に沈み、伸長構成（例えば、図１１に示す）に達する。さまざまな実施形態では、このような構成の変更には、第１のセットの１つまたは複数の柱８５０の横梁８８０が、それぞれの上部トラック８１０に沿って並進運動することが含まれ得る。
【0132】
様々な実施形態では、図１１の例に示すように、１本以上の柱８５０の第１のセットの伸長には、１本以上の柱８５０の第１のセットが水１０２内に部分的に浸漬された状態から完全に水１０２内に浸漬された状態になることが含まれ得、かつ中央柱８４０が水１０２内に部分的に浸漬された状態から完全に水１０２内に浸漬された状態になることが含まれ得る。
【0133】
さまざまな実施形態では、１つまたは複数の柱８５０の第２のセット（例えば、第２及び第３の柱８５０Ｂ、８５０Ｃ）は、折り畳まれた構成（例えば、図１０に示す）から伸長構成（例えば、図１１に示す）に移行することができる。例えば、図１１に示すように、第２のセットの１つ以上の柱８５０の浮力により、第２のセットの１つ以上の柱８５０の横梁８８０が下部のトラック８２０に沿って並進運動し、伸長位置に到達し得る。いくつかの実施形態では、第２のセットの１つ以上の柱８５０は、第２のセットの１つ以上の柱８５０が折り畳まれた構成から伸長した構成に移行する間、第２のセットの１つ以上の柱８５０の一部が水１０２内に配置され、第２のセットの１つ以上の柱８５０の一部が水から出たままの状態で、水域１０２の表面１０１上に浮かんだままになることができる。
【0134】
いくつかの実施形態では、１つ以上の柱８５０の第１のセットの伸長と１つ以上の柱８５０の第２のセットの伸長とは、同時に発生してもよいし、任意の適切な順序で順次発生してもよい。いくつかの実施形態では、第１のセットの１つ以上の柱８５０及び中央柱８４０が水域１０２に沈むと、第２のセットの１つ以上の柱８５０の浮力に基づいて、第２のセットの１つ以上の柱８５０が水域１０２の表面１０１に浮かんだままになり、第２のセットの１つ以上の柱８５０の伸長を引き起こし得る。
【0135】
浮体式風力タービン１００は、さまざまな実施形態において、第１のセットの１つ以上の柱８５０及び／または中央柱８４０からバラストを除去することによって、直立した構成に建て起こすことができる。さらに、いくつかの例では、このような建て起こし中に、１つ以上の柱８５０の第２のセットが少なくとも部分的にバラストで満たされ得る。１本以上の柱８５０の第１のセット及び／または第２のセットのバラストのこのような変化により、直立モーメントが生成され、浮体式風力タービン１００が図１１に示す構成から直立し、図８に示すような動作可能な直立構成に達し得る。
【0136】
いくつかの実施形態では、１つ以上の柱８５０の第１のセット及び第２のセットは、１つ以上の柱８５０の第１のセット及び第２のセットの等しい浮力を生成するために同じ量のバラストで充填され得るか、または１つ以上の柱８５０の第１のセット及び第２のセットのバラストは、１つ以上の柱８５０の第１のセット及び第２のセットの等しい浮力を生成するように他の方法で構成され得る（例えば、異なる重量を有する柱に対して異なる量のバラストを充填する）。
【0137】
浮体式風力タービン１００のさまざまな例には、４つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ、８５０Ｄが含まれ得るが、さらなる実施形態では、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１６、２５、１００を含む、本明細書で説明する任意の適切な数の柱８５０が含まれ得る。例えば、図１２は、３つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃを有する浮体式風力タービン１００の実施形態例を示す。
【0138】
この例では、３つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃが中央柱８４０の周りに等間隔で配置されており、それぞれの隣接する外側柱８５０は、中心軸Ｙの周りに互いに１２０°離れており、中心軸Ｙと一致する３つの対称面を画定し得る。４つの外側柱８５０を持つ実施形態の説明は、いくつかの例に従って、他の数の外側柱８５０（例えば、３つ）を持つ実施形態にも同様に適用できることは明らかである。
【0139】
さらに、図１２に示すような３つの外側柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃ（または他の数の外側柱８５０）を有する浮体式風力タービン１００の実施形態１００Ｄは、本明細書の他の実施形態例で説明されているように、折り畳むことができ、または別の方法で、折り畳まれた、伸長された、及び／または直立させた構成をとることができる。図１２を例に挙げると、外側の３つの柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃのうちの１つまたは２つの柱８５０は、（例えば、図１０に示す第１の柱及び第４の柱８５０Ａ、８５０Ｄのように）上方に折り畳むように構成することができ、外側の３つの柱８５０Ａ、８５０Ｂ、８５０Ｃのうちの他の１つまたは２つの柱８５０は、（例えば、図１０に示す第２及び第３の柱８５０Ｂ、８５０Ｃのように）下方に折り畳むように構成することができる。同様に、それぞれの柱８５０へのバラストの導入及び／または除去により、１つ以上の柱８５０の前後のセットが伸長及び／または収縮し、本明細書で説明するように浮体式風力タービン１００が建て起こされ、または下降させられ得る。外側柱８５０は、本明細書で説明するようにトラック８１０、８２０を介して移動するように構成することができ、またはそのようなトラック８１０、８２０がなくてもよい。トラック８１０、８２０が存在しないいくつかの実施形態では、上部トラス部材８６０及び／または下部トラス部材８７０の剛性により、展開プロセス中に柱８５０の位置合わせをアライメントを維持できる。いくつかの例では、横梁８８０の端部は、横梁８８０を制御された方法で最終位置に導く、ウインチラインに取り付けられ得る。横梁８８０が最終位置に到達すると、ピンを横梁８８０に挿入して横梁８８０を所定の位置に固定することができる。
【0140】
また、図１２の例に示すように、浮体式風力タービン１００は、１つ以上のはしご８９２、１つ以上の外側柱プラットフォーム８９４、１つ以上の通路８９６、及び１つ以上の中央柱プラットフォーム８９８などを含むことができる様々なアクセス要素８９０を備えることができる。例えば、浮体式風力タービン１００が水域１０２に浮いているとき、ボートまたは船舶が浮体式風力タービン１００にドッキングし、人間のオペレータが外側柱８５０の１つにあるはしご８９２を登って、外側柱プラットフォーム８９４に到達し、歩道８９６を横切って中央柱プラットフォーム８９８に到達することができる。さまざまな例において、タワー１１０には、保守、修理などの目的で人間のオペレータがアクセスできる浮体式風力タービン１００の要素が収容されることがある。さらに、さまざまな例において、タワー本体１１２内にはしごが設けられることがあり、これにより、オペレータはタービン７００の要素の保守、修理などのためにナセル１７０まで登ることができる。
【0141】
さらに、さまざまな実施形態は、中央の柱８４０から放射状に伸びる複数の外側柱８５０を含むことができるが、他の実施形態では、中央柱８４０が存在しない任意の適切な構成の柱８４０、８５０を含むことができる。例えば、外側柱８５０のセットは、中央柱を持たずに、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などの配置にすることができる。さらに、本明細書で例示するさまざまな実施形態には、中央柱８４０から延びるタワー１１０が含まれるが、さらなる実施形態では、１つ以上のタワー１１０が１つ以上の外側柱８５０から延びる場合があり、中央柱８４０が存在する実施形態も含まれる。
【0142】
一実施形態は、浮体式風力タービン１００またはその一部の傾斜角を最適化するために使用できるタービン制御システムを備えた、ダウンウィンド型及び／またはアップウィンド型浮体式風力タービン１００を含むか、本質的にそれから構成されるか、またはそれから構成される。別の実施形態は、ティータハブと、ロータのティータ角、及び浮体式風力タービン１００またはその一部の傾斜角を最適化するために使用できるタービン制御システムとを備えた、ダウンウィンド型及び／またはアップウィンド型浮体式風力タービン１００を含むか、本質的にそれから構成されるか、またはそれから構成される。
【0143】
いくつかのそのような実施形態では、浮体式風力タービン１００が風の方向に受動的にピッチングできるようにすることができるため、浮体式風力プラットフォーム上に能動的な制御システムは存在しない。しかしながら、様々な例において、浮体式風力タービン１００のロータ面が水平に揃ったままであることができるため、風力タービン７００は最大電力を生成することができる。
【0144】
図１３ａ、図１３ｂ、図１４ａ、図１４ｂ、図１５を参照すると、船体アセンブリ８３０上に配置されたタワー１１０と、タワー１１０のタワー本体１１２の上部に配置された風力タービン７００とを含む浮体式風力タービン１００の様々な実施形態が示されている。風力タービン７００は、ハブ１７２を備えたナセル１７０と、ハブ１７２から延びる複数のブレード１７４とを備える。タワー１１０は、中心軸Ｙを持つことができる。ハブ１７２とブレード１７４とはロータ軸Ｒを中心に回転することができ、ブレード１７４はロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを持つ。
【0145】
さまざまな実施形態において、ハブ１７２及び対応するロータ軸Ｒは、タワー１１０の中心軸Ｙが完全に垂直である（つまり、中心軸Ｙが重力軸と平行である）ときに、ロータ軸Ｒと水平軸Ｈ（つまり、重力に垂直な軸）との差によって定義されるロータ傾斜角を持つことができる。例えば、図１３ａは、タワー１１０の中心軸Ｙがヒール角０°（すなわち、中心軸Ｙが重力軸と平行）であり、水平軸Ｈがタワー１１０の中心軸Ｙに垂直である例を示している。この例では、ロータ軸Ｒは水平軸Ｈから５°離れており、図１３ａの例のロータ傾斜角度は５°と定義される。いくつかの実施形態では、ロータ傾斜角は、中心軸Ｙとブレード平面Ｂとの間の角度の差に基づいて定義され得る。
【0146】
図１３ｂを参照すると、図１３ａの浮体式風力タービン１００は、ヒール角が１０°であることが示されている（すなわち、図１３ａに示すように、タワー１１０の中心軸Ｙは、真の垂直から１０°である）。ここで、ヒール角１０°とロータ傾斜角５°とを加えると、この例ではロータ軸Ｒが水平軸Ｈから１５°離れていることを意味する。さまざまな実施形態では、ロータ軸Ｒを水平軸Ｈと平行にすること（例えば、０°のミスアライメント）が、（例えば、このような構成では、ブレード１７４による掃引面積を最大化できるため）風力タービン７００の最適な構成であると考えられ得る。したがって、このような実施形態では、ロータ軸Ｒが水平軸Ｈから１５°離れていることは、ロータ軸Ｒが最適な構成から１５°ずれていると考えられ得る。
【0147】
しかし、さらなる実施形態では、風向、風向角度などに基づいて、任意の適切な軸をロータ軸Ｒの最適な軸として定義することができる。いくつかの例では、ロータ軸Ｒのこのような最適な軸は、変化する環境条件（例えば、風向、風の角度など）に基づいて変化する可能性があり、または環境条件が変化しても同じままである可能性がある。
【0148】
さまざまな実施形態において、ロータ軸Ｒのこのようなミスアライメントは、さまざまな理由から望ましいか、または許容できる場合があるが、エネルギー生産量の減少、例えば年間発電量（ＡＥＰ）の減少などの犠牲を伴う可能性がある。いくつかの実施形態では、ＡＥＰの減少は許容可能と見なされる場合もあれば、許容不可能と見なされる場合もある。例えば、いくつかの実施形態では、ＡＥＰの減少が０．１％、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、１％、１．５％、２％、２．５％、３％、３．５％、４％以下などであれば許容可能とみなすことができる。いくつかの実施形態では、ＡＥＰの減少が１％、１．５％、２％、２．５％、３％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、４％、４．５％、５％以上などであれば許容不可能とみなすことができる。したがって、浮体式風力タービン１００のさまざまな実施形態は、許容可能と見なされる、または許容不可能と見なされない最適値と比較して発電量の低下（例えば、ＡＥＰの低下）を引き起こすロータのミスアライメントを生じさせるロータ傾斜角を伴う平均ヒール角で動作するように構成され得る。
【0149】
いくつかの様々な実施形態の浮体式風力タービン１００には、ダウンウィンド型タービン７００が含まれ、動作中にブレードの先端とタワーシャフト１１２との間の空間距離を増やすために、ロータが水平Ｈから４°～８°上向きに向けられている。さまざまな例の浮体式風力タービン１００は、風から電力を生成するために推力を発生させる。推力により浮体式風力タービン１００の転倒モーメントが発生し得、その結果、浮体式風力タービン１００に平均ヒール角が生じ得る。いくつかの例では、平均ヒール角は、風の方向における浮体式風力タービン１００の平均ピッチ角となり得る。いくつかの実施形態では、平均ヒール角は、０°、１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°、１０°、１１°、１２°、１３°、１４°、１５°、１６°、１７°、１８°、１９°、２０°など、またはそのような例示的な値の間の範囲であり得る。
【0150】
浮体式風力タービン１００のいくつかの例では、ターゲット設計ヒール角は、プラットフォームがタービンの定格推力を受けたときのプラットフォームのヒール角である。定格推力は、運転中のタービンにかかる最大平均推力であり得る。プラットフォームの設計ヒール角は、プラットフォームの静水圧剛性に依存し得る。静水圧剛性は、プラットフォームの重心と浮力、水面慣性モーメント面積、及び係留システムによる復元力の関数となり得る。いくつかの例では、浮体式風力タービン１００の静水圧剛性を高めると、システムのコストまたは複雑さ、あるいはその両方が増加する可能性がある。例えば、一部の半潜水型浮体式風力タービン１００では、柱８４０、８５０の間隔を広げるか、柱８４０、８５０のサイズを大きくするか、またはその両方を行うことによって、静水圧剛性を高めることができる。
【0151】
アクティブ制御システムを備えていない実施形態の浮体式風力タービン１００は、設計ヒール角を４～５度に設定できるため、最大ロータミスアライメントは水平軸Ｈから８～１３度になる。アクティブプラットフォーム制御システムを備えた浮体式風力タービン１００の中には、設計ヒール角を５～８度に設定できるため、タワー１１０は垂直のままであり得、最大ロータミスアライメントは４～８度に維持され得る。一部の風力タービンには、より大きなアクティブ制御システムが搭載されている場合があり、それによって傾斜角が大きくなり、ロータミスアライメントが０度になる可能性がある。いくつかの実施形態では、浮体式風力タービンは、ロータミスアライメントが、－２０°、－１９°、－１８°、－１７°、－１６°、－１５°、－１４°、－１３°、－１２°、－１１°、－１０°、－９°、－８°、－７°、－６°、－５°、－４°、－３°、－２°、－１°、０°、１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°、１０°、１１°、１２°、１３°、１４°、１５°、１６°、１７°、１８°、１９°、２０°など、またはそのような例の値の間の範囲で動作するように構成され得る。
【0152】
様々な実施形態において、ある傾斜角で動作する浮体式風力タービン１００の利点は、浮体式風力タービン１００によって生成された後流を水域１０２に追い込むことができ、複数の浮体式風力タービン１００がアレイ、グループ、またはファームに配置されている下流の浮体式風力タービン１００への影響を低減できることである。様々な実施形態において、これにより、より多くの浮体式風力タービン１００を所与のエリア内にグループ化することが可能となり得、したがって浮体式風力タービン１００のオペレータにとって望ましいものとなり得る。
【0153】
さまざまな実施形態では、浮体式風力タービン１００の設計ヒール角を１０～１５度まで増加させることができ、これにより、いくつかの例では、はるかに小型の浮体式風力タービン１００及び／またはより単純な係留システムなどが可能になり得る。いくつかの実施形態では、ロータの傾斜角が水平軸Ｈより５度上である場合、浮体式風力タービン１００は、浮体式風力タービン１００の定格スラストの影響を受けて傾斜する可能性がある。タービンの設計ヒール角が１０度の場合、さまざまな実施形態では、ロータのミスアライメントは水平からわずか５度だけ下になり、これは、０度の傾斜角（例えば、垂直に向けられた傾斜角）を持つ従来の風力タービンと同じ程度のずれになり得る。
【0154】
さまざまな例には、５°のロータ傾斜角が含まれ得るが、さらなる実施形態では、－１０°、－９°、－８°、－７°、－６°、－５°、－４°、－３°、－２°、－１°、０°、１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°、１０°など、このような例の値の間の範囲を含むさまざまな他のロータ傾斜角を規定できる。いくつかの実施形態では、ロータ傾斜角は、ナセル１７０、ハブ１７２などの物理的位置など、風力タービン７００のさまざまな部分によって規定され得る。いくつかの実施形態では、ロータの傾斜角は、風力タービン７００の物理的構成に基づいて固定することができ、またはいくつかの実施形態では変更可能であってもよい（例えば、ロータの傾斜角を変更するためにナセル１７０をモータ駆動で傾斜させる）。
【0155】
さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００は、船体アセンブリ８３０の重量またはバランス（例えば、柱８４０、８５０内のバラストの量に基づく）、船体アセンブリ８３０、タワー１１０、及び／または風力タービン７００のさまざまな部分の重量、予測または実際の風速及び／または風向などに基づいて、傾斜角または動作角（例えば、中心軸Ｙの真の垂直に対する角度）を持つように構成し得、またはそのように配置され得る。例えば、様々な実施形態において、浮体式風力タービン１００にかかる風力によって、浮体式風力タービンが傾斜する可能性がある。さらに、さまざまな例において、水域１０２の風、波、または潮汐作用により、浮体式風力タービン１００が水域１０２内で揺れたり、または別の形で移動する場合がある。したがって、浮体式風力タービン１００は、ヒール角の範囲内で動作するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００は、－２０°、－１９°、－１８°、－１７°、－１６°、－１５°、－１４°、－１３°、－１２°、－１１°、－１０°、－９°、－８°、－７°、－６°、－５°、－４°、－３°、－２°、－１°、０°、１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°、１０°、１１°、１２°、１３°、１４°、１５°、１６°、１７°、１８°、１９°、２０°など、またはそのような例の値の間の範囲の角度をなすように構成することができる。
【0156】
さらに、浮体式風力タービン１００は、アップウィンド型及び／またはダウンウィンド型で動作するように構成できる。アップウィンド型動作の例を図１３ａ及び図１３ｂに示す。ここでは、風の方向はハブ１７２とブレード１７４の前面に向かい、その後ナセル１７０上に移動する。対照的に、図１４ａ、図１４ｂ、及び図１５は、風の方向がハブ１７２及びブレード１７４の背面に向かい、風がナセル１７０の後方に向かうダウンウィンド型動作の例を示す。
【0157】
例えば、図１４ａ及び図１４ｂは、ロータ平面Ｒがシャフト軸Ｙに対する垂線から５°離れており、ロータ傾斜角が５°である例を示している。図１４ｂに示すように、浮体式風力タービンが（例えば、風、バランスなどに基づいて）１０°の角度をなすと、ロータ軸Ｒが水平軸Ｈから－５°の角度をなす可能性がある。別の実施形態では、設計ヒール角は２０度であり得、ロータ平面Ｒとシャフト軸Ｙとの間に１０度のミスアライメントが生じる。
【0158】
いくつかの例では、さまざまな実施形態のダウンウィンド型のティータード浮体式風力タービン１００により、プラットフォーム設計者は、ロータのミスアライメントを０度に維持しながら、さらに大きな設計ヒール角を実現できる。ティータード浮体式風力タービン１００のいくつかの例では、ロータ軸Ｒが主軸軸Ｙに対して垂直な角度からずれている可能性がある。例えば、図１５はそのような例を示す。この例に示すように、プラットフォームは１５°の設計ヒール角を持つことができるが、ダウンウィンド型タービンと、ロータ軸Ｒに対するハブの移動とを可能にするティータードハブ１５００の付加効果により、入射風に対するロータミスアライメントは０度になる。このように、さまざまな例で、固定ハブのダウンウィンド型風力タービンを使用する場合よりも、プラットフォーム及び係留システムのコスト及び複雑さをさらに軽減できる。
【0159】
さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００は、ブレードピッチコントローラ、ナセルヨー制御、発電機トルク制御などのさまざまな適切な制御システムを備えることができる。さまざまな実施形態において、浮体式風力タービン１００は、プロセッサと、プロセッサによって実行されるとさまざまな方法を実行する命令を格納するメモリとを含むコンピューティングシステムを含むことができる。さまざまな実施形態において、このようなコンピューティングシステムは、１つ以上の加速度計、温度センサ、水センサ、湿度センサ、磁場センサ、ジャイロスコープ、圧力センサ、トルクセンサ、光センサ、雨量計、風速センサ、電流センサ、深度センサ、ＧＰＳユニットなどのさまざまな適切なセンサからデータを取得できる。例えば、このようなセンサからのセンサデータを使用して、浮体式風力タービン１００の位置、傾斜角、向き、速度、発電量、タービン速度、水域内の深さ、その他の状態または構成を判定できる。さらに、いくつかの例では、そのようなセンサからのセンサデータを使用して、気温、水温、水の塩分濃度、風速、風向、波の高さ、波の方向、降水量などの環境条件を判定できる。さまざまな例としては、浮体式風力タービン１００からの電力生産を最適化するために、ブレード１７４のブレードピッチを制御するシステム及び方法が挙げられる。
【0160】
浮体式風力タービン１００は動的な波荷重の影響を受けるため、さまざまな実施形態では、浮体式風力タービン１００は動的なピッチ運動を受ける可能性がある。浮体式風力タービン１００のピッチ運動の大きさは、これらの環境力の変動の大きさ、ならびに浮体式風力タービン１００のピッチ剛性、減衰などの特性に関係する可能性がある。いくつかの実施形態では、浮体式風力タービン１００は、振幅が最大５°の動的ピッチ運動を示すことができる。例えば、設計平均ヒール角が１５度の浮体式風力タービン１００の場合、プラットフォームは垂直から１０～２０度傾く可能性がある。浮体式風力タービン１００が前後に傾くと、ブレード１７４上の相対風速が変化する可能性がある。ブレードピッチが調整されない場合、いくつかの例では、浮体式風力タービン１００の動作が不安定になる可能性がある。
【0161】
いくつかの例では、発電機によって吸収される電力は、ロータ上の相対速度の３乗に比例する可能性がある。プラットフォームの正弦波運動をステップ曲線として近似すると、相対速度が一定値∇Ｖだけ増加または減少し、さまざまな実施形態では、１サイクルで生成される電力を増やすことができる。数学的には、固定タービンによって生成される電力は、入射風速Ｖ∞：の３乗に比例し得る。
Ｐ∞∝Ｖ３ ∞
Ｐ∞∝Ｖ３ ∞
【0162】
数学的には、前後に揺れる風力タービンによって生成される電力は、タービンと風との相対風速Ｖｒｅｌの３乗に比例し得る。
【0163】
Ｐｅｎｈ∝Ｖ３
ｒｅｌ＝０．５＊（Ｖ∞，－∇Ｖ）３＋０．５＊（Ｖ∞，＋∇Ｖ）３＝Ｐ∞＋３Ｖ∞∇Ｖ２
【0164】
増強された電力は、プラットフォームのピッチ速度の二乗にハブの高さを乗じた値であり得る∇Ｖ２に比例し得る。いくつかの例では、瞬間的な電力増強は小さい。しかしながら、浮体式風力タービン１００の耐用年数にわたって、増強される電力は大幅に増加する可能性がある。
【0165】
さまざまな実施形態においてこの電力増強を達成するためには、浮体式風力タービン１００によって吸収される推力は、浮体式風力タービン１００の１ピッチングサイクルにわたって比較的一定に保たれなければならない。浮体式風力タービン１００のピッチの自然周期は、いくつかの例では一般に２０～３０秒であり得る。
【0166】
風力タービン制御装置方法１６００の一実施形態を図１６に示す。コントローラの目的は、浮体式風力タービン１００の位置、速度、加速度、ならびに入射風速及び方向を測定または決定することにより、入射風に対するロータの速度を決定することであり得る。次に、ブレードピッチコントローラを作動させて、ロータのスラストが比較的一定に保たれるようにし得る。
【0167】
さまざまな実施形態におけるこのような風力タービン制御システムの副次的な利点は、推力の変動の振幅を最小限に抑えることができ、その結果、タービン７００及び船体アセンブリ８３０などの疲労損傷が軽減されることである。推力の変動により、タワー１１０のベースに曲げモーメントが発生し得、それが船体アセンブリ８３０に伝達され得る。推力の振幅の変動を低減することにより、様々な例において浮体式風力タービン１００に生じる疲労損傷が低減される。
【0168】
例えば、図１６を参照すると、１６１０で、浮体式風力タービン１００の位置及び／または向きが測定または決定され、これには、ピッチ、ロール、及びヨーの動き、ならびに速度、加速度などが含まれ得る。さまざまな例において、このような測定または判定は、本明細書で説明するように、センサから取得されたセンサデータに基づくことができる。１６２０では、入射風速、入射風向などが測定または決定されるが、これらは、本明細書で説明したように、センサから取得されたセンサデータに基づくことができる。
【0169】
１６３０では、風向に沿った回転運動、速度、及び加速度を順に決定でき、１６４０では、時間範囲（例えば、２０～３０秒）にわたる風向に沿った回転運動、速度、及び加速度を順に予測または決定できる。１６５０では、コントローラの時間範囲にわたってスラストの変化を最小限に抑え、及び／または電力生産を最大化するためにブレードピッチ角（複数可）を決定でき、１６６０では、ブレードピッチシステムを作動させて、１６５０での決定に従って、１つまたは複数のブレード１７４の構成を変更できる。
【0170】
本開示の実施形態は、以下の条項を鑑みて説明することができる。
１．ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含むタワーであって、前記タワーが中心軸Ｙを有する、前記タワーと、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
複数の外側柱であって、３つ以下の外側柱を含み、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含み、前記複数の外側柱が、前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置され、それぞれの隣接する外側柱が、前記中心軸Ｙの周りに互いに１２０°離れており、前記中心軸Ｙと一致する３つの対称面を画定し得る、前記複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱のそれぞれの上端から延びる少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱のそれぞれの下端から延びる少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、それぞれの上部トラス部材と下部トラス部材との間に対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を備え、
前記船体アセンブリが、前記第１の上部トラス部材、前記第２の上部トラス部材、及び前記第３の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記第１の下部トラス部材、前記第２の下部トラス部材、及び前記第３の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記３つの外側柱が互いに平行なそれぞれの外側柱中心軸を有する伸長構成をとるように構成されており、
前記船体アセンブリが、前記伸長構成から折り畳み構成をとるように構成されており、前記３つの外側柱のうちの１つまたは２つが、前記タワーに向かって、その近くまで、上方に折り畳まれるように構成され、前記３つの外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が、前記中央柱のベースの下方に、その近くまで、折り畳まれるように構成されている、
前記船体アセンブリと、
を備える、システム。
２．前記中央柱及び前記３つの外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成されている、条項１に記載のシステム。
３．前記システムは、水域の表面上で前記水域内に浮いた直立構成をとるように構成され、前記船体アセンブリは前記伸長構成にあり、前記タワーは前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記３つの外側柱と前記中央柱とは部分的に前記水域内に沈み、前記システムは、前記少なくとも３つの外側柱と前記中央柱との浮力に基づいて前記水域内に浮いている、条項１または条項２に記載のシステム。
４．前記直立構成の前記システムは、８～１２ｍの港喫水許容値及び５０～７０ｍのエアドラフト許容値に違反するが、前記折り畳まれた水平構成の前記システムは、前記８～１２ｍの港喫水許容値にも、前記５０～７０ｍの港エアドラフト許容値にも違反しない、条項３に記載のシステム。
５．船体アセンブリであって、
中心軸Ｙを有する中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を含む、前記船体アセンブリ、を備える、システム。
６．タービンを含む前記船体アセンブリから延びるタワーをさらに備える、条項５に記載のシステム。
７．前記船体アセンブリが、３つ以下の外側柱を含む、条項５または条項６に記載のシステム。
８．前記船体アセンブリが、前記第１の上部トラス部材、前記第２の上部トラス部材、及び前記第３の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記第１の下部トラス部材、前記第２の下部トラス部材、及び前記第３の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延びる伸長構成をとるように構成されている、条項５～７のいずれかに記載のシステム。
９．前記船体アセンブリは、前記複数の外側柱のうちの１つまたは２つが上方に折り畳まれるように構成され、前記複数の外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が下方に折り畳まれるように構成された折り畳み構成をとるように構成されている、条項５～８のいずれかに記載のシステム。
１０．船体アセンブリであって、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、中心軸Ｙを取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記複数の外側柱、を含む、前記船体アセンブリを備える、システム。
１１．前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、をさらに備える、条項１０に記載のシステム。
１２．前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、をさらに備える、条項１０または条項１１に記載のシステム。
１３．前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、をさらに備える、条項１０～１２のいずれかに記載のシステム。
１４．前記船体アセンブリから延びるタワーをさらに備える、条項１０～１３のいずれかに記載のシステム。
１５．前記船体アセンブリが、３つ以下の外側柱を含む、条項１０～１４のいずれかに記載のシステム。
１６．前記複数の外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成されている、条項１０～１５のいずれかに記載のシステム。
１７．前記船体アセンブリは、前記複数の外側柱のうちの１つまたは２つが上方に折り畳まれるように構成され、前記複数の外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が下方に折り畳まれるように構成された折り畳み構成をとるように構成されている、条項１０～１６のいずれかに記載のシステム。
１８．前記船体アセンブリが、複数の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ複数の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延びる伸長構成をとるように構成されている、条項１０～１７のいずれかに記載のシステム。
１９．前記システムは、水域の表面上で前記水域内に浮いた直立構成をとるように構成され、前記船体アセンブリは前記伸長構成にあり、前記船体アセンブリに結合されたタワーが前記水域の前記表面上に垂直に延び、前記複数の外側柱が少なくとも部分的に前記水域内に沈み、前記システムが、少なくとも前記複数の外側支柱の浮力に基づいて前記水域内に浮く、条項１８に記載のシステム。
２０．前記直立構成の前記システムは、港喫水許容値５０～７０ｍに違反するが、折り畳まれた構成の前記システムは、前記港喫水許容値５０～７０ｍに違反しない、条項１９に記載のシステム。
２１．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される８°～１０°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が８°及び１０°と等しいか、または８°～１０°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～－７°の範囲で動作することと、を含み、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、
前記タワーであって、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義される静的傾斜角を有し、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記タワーと、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む、少なくとも３つの複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記少なくとも３つの複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を含む、前記船体アセンブリと、を備え、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に受動的に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーが、前記３つの外側柱及び前記中央柱が部分的に前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記少なくとも３つの外側柱及び前記中央柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、前記方法。
２２．ロータの傾斜角が変更されるように構成されている、条項２１に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２３．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、ティータードダウンウィンド型浮体式風力タービンとして動作するように構成され、ロータの傾斜角を変更できるようにするティータードハブを備える、条項２２に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２４．前記中央柱及び前記３つの外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成される、条項２１～２３のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２５．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される８°～１０°の平均ヒール角を受動的に取ることと、
ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取り、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が８°及び１０°と等しいか、または８°～１０°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～－７°の範囲で動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有し、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記方法。
２６．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む、少なくとも３つの複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記少なくとも３つの複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、をさらに備える、条項２５に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２７．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーは、複数の外側柱が前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、少なくとも前記複数の外側柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、条項２５または条項２６に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２８．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、ある範囲内の平均ヒール角を取って水域に浮かぶことであって、前記平均ヒール角が、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される、前記浮かぶことと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角を仮定しながら、重力に垂直な水平軸から最大のロータミスアライメントで動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒを中心に回転するように構成され、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに対する垂直軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有する、前記方法。
２９．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、条項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３０．前記平均ヒール角が５°及び１５°であるか、または５°～１５°である、条項２８または条項２９に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３１．前記最大ロータミスアライメントが１°～１３°である、条項２８～３０のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３２．前記ロータ傾斜角が、１°及び１０°であるか、または１°～１０°である、条項２８～３１のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３３．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の少なくとも３つの外側柱を含む船体アセンブリを備える、条項２８～３２のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３４．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーは、複数の柱が前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、少なくとも前記複数の柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、条項２８～３３のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３５．前記平均ヒール角が１°及び２０°であるか、または１°～２０°である、条項２８～３４のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３６．前記最大ロータミスアライメントが２°～２０°である、条項２８～３５のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３７．前記ロータの傾斜角が変更されるように構成されている、条項２８～３６のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３８．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、ティータード浮体式風力タービンとして動作するように構成され、前記ロータの傾斜角を変更できるようにするティータードハブを備える、条項３７に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３９．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される１４°～１６°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が１４°及び１６°と等しいか、または１４°～１６°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～１°の範囲で動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有し、前記ロータ傾斜角が３°～７°であり、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記方法。
１．ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含むタワーであって、前記タワーが中心軸Ｙを有する、前記タワーと、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
複数の外側柱であって、３つ以下の外側柱を含み、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含み、前記複数の外側柱が、前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置され、それぞれの隣接する外側柱が、前記中心軸Ｙの周りに互いに１２０°離れており、前記中心軸Ｙと一致する３つの対称面を画定し得る、前記複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱のそれぞれの上端から延びる少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱のそれぞれの下端から延びる少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結し、それぞれの上部トラス部材と下部トラス部材との間に対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を備え、
前記船体アセンブリが、前記第１の上部トラス部材、前記第２の上部トラス部材、及び前記第３の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記第１の下部トラス部材、前記第２の下部トラス部材、及び前記第３の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記３つの外側柱が互いに平行なそれぞれの外側柱中心軸を有する伸長構成をとるように構成されており、
前記船体アセンブリが、前記伸長構成から折り畳み構成をとるように構成されており、前記３つの外側柱のうちの１つまたは２つが、前記タワーに向かって、その近くまで、上方に折り畳まれるように構成され、前記３つの外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が、前記中央柱のベースの下方に、その近くまで、折り畳まれるように構成されている、
前記船体アセンブリと、
を備える、システム。
２．前記中央柱及び前記３つの外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成されている、条項１に記載のシステム。
３．前記システムは、水域の表面上で前記水域内に浮いた直立構成をとるように構成され、前記船体アセンブリは前記伸長構成にあり、前記タワーは前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記３つの外側柱と前記中央柱とは部分的に前記水域内に沈み、前記システムは、前記少なくとも３つの外側柱と前記中央柱との浮力に基づいて前記水域内に浮いている、条項１または条項２に記載のシステム。
４．前記直立構成の前記システムは、８～１２ｍの港喫水許容値及び５０～７０ｍのエアドラフト許容値に違反するが、前記折り畳まれた水平構成の前記システムは、前記８～１２ｍの港喫水許容値にも、前記５０～７０ｍの港エアドラフト許容値にも違反しない、条項３に記載のシステム。
５．船体アセンブリであって、
中心軸Ｙを有する中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を含む、前記船体アセンブリ、を備える、システム。
６．タービンを含む前記船体アセンブリから延びるタワーをさらに備える、条項５に記載のシステム。
７．前記船体アセンブリが、３つ以下の外側柱を含む、条項５または条項６に記載のシステム。
８．前記船体アセンブリが、前記第１の上部トラス部材、前記第２の上部トラス部材、及び前記第３の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ前記第１の下部トラス部材、前記第２の下部トラス部材、及び前記第３の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延びる伸長構成をとるように構成されている、条項５～７のいずれかに記載のシステム。
９．前記船体アセンブリは、前記複数の外側柱のうちの１つまたは２つが上方に折り畳まれるように構成され、前記複数の外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が下方に折り畳まれるように構成された折り畳み構成をとるように構成されている、条項５～８のいずれかに記載のシステム。
１０．船体アセンブリであって、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、中心軸Ｙを取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記複数の外側柱、を含む、前記船体アセンブリを備える、システム。
１１．前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、をさらに備える、条項１０に記載のシステム。
１２．前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、をさらに備える、条項１０または条項１１に記載のシステム。
１３．前記中心軸Ｙに沿って延びる中心柱と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、をさらに備える、条項１０～１２のいずれかに記載のシステム。
１４．前記船体アセンブリから延びるタワーをさらに備える、条項１０～１３のいずれかに記載のシステム。
１５．前記船体アセンブリが、３つ以下の外側柱を含む、条項１０～１４のいずれかに記載のシステム。
１６．前記複数の外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成されている、条項１０～１５のいずれかに記載のシステム。
１７．前記船体アセンブリは、前記複数の外側柱のうちの１つまたは２つが上方に折り畳まれるように構成され、前記複数の外側柱のうちの他の１つまたは２つの柱が下方に折り畳まれるように構成された折り畳み構成をとるように構成されている、条項１０～１６のいずれかに記載のシステム。
１８．前記船体アセンブリが、複数の上部トラス部材が、第１の共通平面内で、中央柱とそれぞれの外側柱との間に延び、かつ複数の下部トラス部材が、前記第１の共通平面に平行で前記中心軸Ｙに垂直な第２の共通平面内で、前記中央柱とそれぞれの外側柱との間に延びる伸長構成をとるように構成されている、条項１０～１７のいずれかに記載のシステム。
１９．前記システムは、水域の表面上で前記水域内に浮いた直立構成をとるように構成され、前記船体アセンブリは前記伸長構成にあり、前記船体アセンブリに結合されたタワーが前記水域の前記表面上に垂直に延び、前記複数の外側柱が少なくとも部分的に前記水域内に沈み、前記システムが、少なくとも前記複数の外側支柱の浮力に基づいて前記水域内に浮く、条項１８に記載のシステム。
２０．前記直立構成の前記システムは、港喫水許容値５０～７０ｍに違反するが、折り畳まれた構成の前記システムは、前記港喫水許容値５０～７０ｍに違反しない、条項１９に記載のシステム。
２１．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される８°～１０°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が８°及び１０°と等しいか、または８°～１０°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～－７°の範囲で動作することと、を含み、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、
前記タワーであって、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義される静的傾斜角を有し、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記タワーと、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む、少なくとも３つの複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記少なくとも３つの複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、を含む、前記船体アセンブリと、を備え、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に受動的に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーが、前記３つの外側柱及び前記中央柱が部分的に前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記少なくとも３つの外側柱及び前記中央柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、前記方法。
２２．ロータの傾斜角が変更されるように構成されている、条項２１に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２３．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、ティータードダウンウィンド型浮体式風力タービンとして動作するように構成され、ロータの傾斜角を変更できるようにするティータードハブを備える、条項２２に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２４．前記中央柱及び前記３つの外側柱は、前記船体アセンブリのバラストとして機能する水で満たされるように構成される、条項２１～２３のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２５．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される８°～１０°の平均ヒール角を受動的に取ることと、
ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取り、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が８°及び１０°と等しいか、または８°～１０°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～－７°の範囲で動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有し、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記方法。
２６．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、
船体アセンブリであって、
中央柱の上部で前記タワーのベースに結合される前記中央柱であって、前記中央柱が、前記中心軸Ｙと一致する中心柱軸を有する、前記中央柱と、
第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む、少なくとも３つの複数の外側柱であって、前記複数の外側柱が、前記中心軸Ｙの周りで前記中心柱を取り囲み、前記中心柱の周りに等間隔を置いて配置されている、前記少なくとも３つの複数の外側柱と、
複数の上部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の上部トラス部材、第２の上部トラス部材、及び第３の上部トラス部材を含む、前記複数の上部トラス部材と、
複数の下部トラス部材であって、前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱を前記中央柱にそれぞれ連結する、少なくとも第１の下部トラス部材、第２の下部トラス部材、及び第３の下部トラス部材を含む、前記複数の下部トラス部材と、
少なくとも第１の横梁、第２の横梁、及び第３の横梁を含む複数の横梁であって、それぞれ前記第１の外側柱、前記第２の外側柱、及び前記第３の外側柱と前記中央柱とを結合して、それらの間で対角線状に延びる、前記複数の横梁と、をさらに備える、条項２５に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２７．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーは、複数の外側柱が前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、少なくとも前記複数の外側柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、条項２５または条項２６に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
２８．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、ある範囲内の平均ヒール角を取って水域に浮かぶことであって、前記平均ヒール角が、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される、前記浮かぶことと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角を仮定しながら、重力に垂直な水平軸から最大のロータミスアライメントで動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒを中心に回転するように構成され、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに対する垂直軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有する、前記方法。
２９．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、条項２８に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３０．前記平均ヒール角が５°及び１５°であるか、または５°～１５°である、条項２８または条項２９に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３１．前記最大ロータミスアライメントが１°～１３°である、条項２８～３０のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３２．前記ロータ傾斜角が、１°及び１０°であるか、または１°～１０°である、条項２８～３１のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３３．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、第１の外側柱、第２の外側柱、及び第３の外側柱を含む複数の少なくとも３つの外側柱を含む船体アセンブリを備える、条項２８～３２のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３４．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、前記水域の底部に結合されることなく、前記水域の表面上で、前記水域内に浮かぶ直立構成を取るように構成され、前記タワーは、複数の柱が前記水域内に沈んだ状態で前記水域の前記表面より上に垂直に延び、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、少なくとも前記複数の柱の浮力に基づいて前記水域内に浮かぶ、条項２８～３３のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３５．前記平均ヒール角が１°及び２０°であるか、または１°～２０°である、条項２８～３４のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３６．前記最大ロータミスアライメントが２°～２０°である、条項２８～３５のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３７．前記ロータの傾斜角が変更されるように構成されている、条項２８～３６のいずれかに記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３８．前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンは、ティータード浮体式風力タービンとして動作するように構成され、前記ロータの傾斜角を変更できるようにするティータードハブを備える、条項３７に記載のダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法。
３９．ダウンウィンド型浮体式風力タービンを動作させる方法であって、
水域に浮かぶダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンのタワーの中心軸Ｙの風向における平均ピッチ角によって定義される１４°～１６°の平均ヒール角を受動的に取ることであって、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記風によって発生する力から前記平均ヒール角を受動的に取る、前記取ることと、
前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、前記平均ヒール角が１４°及び１６°と等しいか、または１４°～１６°の範囲内であると仮定して、重力に垂直な水平軸から最大ロータミスアライメントが－１°～１°の範囲で動作することと、を含み、
前記タワーが、ナセルと、ハブと、前記ハブから延びる複数のブレードとを備えたタービンを含み、前記複数のブレードが、ロータ軸Ｒの周りを回転するように構成され、前記複数のブレードが、前記ロータ軸Ｒに垂直なブレード平面Ｂを有し、前記ロータ軸Ｒが、前記中心軸Ｙに垂直な軸に対するロータ軸Ｒの角度によって定義されるロータ傾斜角を有し、前記ロータ傾斜角が３°～７°であり、前記ダウンウィンド型浮体式風力タービンが、３°～７°の静的傾斜角を有し、その結果、前記ロータ軸Ｒが、垂直位置で３°～７°のミスアライメントを有する、前記方法。
【0171】
説明された実施形態は、様々な修正及び代替形態の影響を受けやすく、その特定の例は、図面に例として示されており、本明細書で詳細に説明されている。しかし、説明された実施形態は、開示された特定の形態または方法に限定されるものではなく、反対に、本開示は、すべての修正、均等物、及び代替物を網羅するものであることを理解されたい。さらに、特定の実施形態の要素は、その実施形態例にのみ適用可能であると解釈されるべきではなく、したがって、ある実施形態例の要素は他の実施形態にも適用可能である。さらに、実施形態例で具体的に示される要素は、そのような要素を含む、本質的にそのような要素からなる、またはそのような要素からなる実施形態をカバーするものと解釈されるべきであり、またはそのような要素は、さらなる実施形態には明示的に存在しない可能性がある。したがって、ある例に存在する要素の記載は、そのような要素が明示的に存在しないいくつかの実施形態を支持するものと解釈されるべきである。さらに、「浮かぶ」などの用語の使用は、特定の要素またはシステムが現在浮遊していることを示すものとして解釈されるべきではなく、そのような要素が流体内で浮かぶように構成されていること、構成可能であること、または浮かぶことが可能であることを示すものとして解釈されるべきである。
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16】
【図17a】
【図17b】
【図18a】
【図18b】
【図18c】
【国際調査報告】