[发明专利]浮体式流体力利用系统及使用该系统的风力推进船

说明书

技术领域

本发明涉及能够由摇动的船舶或海上构造物使用的浮体式流体力利用系统及使用该系统的风力推进船。

背景技术

作为风力发电系统，在陆地，水平轴风车正在普及。在风车先进的国家，已经在陆地存在稳定的风力能量且适合于风车的设置的土地正在变得不足，得到稳定的风力且具有广大的面积的海上的设置正在变得不可缺少，但目前，在至水深10m左右为止的极浅的海岸线附近的海域，只通过与陆地同样地固定设置于海底的方法来实施。

由于今后可期待海上设置的进一步的扩大，因而要求开发设置于浮体的实用的方法。由于一般在陆地需要电力，因而有必要通过电线而将电力供给至陆地，但为了抑制该传递过程中的损失，必须设置于陆地附近，必须必然地设置在浅海域。可作为下一代的海上风车设置方法而期待的浮体式风力发电系统，首先，要求能够经济地设置在水深20~30m左右的浅海域的方法。

风车在将风力能量转换为旋转力时，受到强的风力，这产生使风车翻倒的力矩，但在陆地发展的水平轴风车，在支撑于空中的高位置的水平轴一点受到风力，因而在铅垂的支柱的根部产生巨大的翻倒力矩。在水平轴风车中，安装有以风车支柱的上端附近为中心而旋转的风车，而且，该风车必须持续改变方向，从而始终使风车正对于风，因而为了支承前述的巨大的力矩，不能将支承支柱的拉线伸展。因此，必须尽可能地将水平轴风车的支柱牢固地固定于地面，难以为了改变风车的方向而连同支柱一起转动，即使将转台设在地上水平面，只要不极端地增大转台的直径，也就不能支承支柱的翻倒力矩。因此，通常，水平轴风车的转台设在支柱上端的舱体的正下方。另一方面，作为水平轴风力发电所需要的功能，存在着水平轴的轴承支撑系统、增速齿轮、发电机、制动器、叶片间距控制装置等必须设在风车轴旋转的周围的设备，但是，为了避免该旋转转矩的变动和转台旋转的干涉，优选那些设备比转台更设在风车侧，不仅这些全部的主要设备，而且甚至连润滑油系统、控制盘等的周边设备，也设在空中的舱体。结果，水平轴风车的重心成为非常高的位置。另外，在将水平轴风车牢固地安装于浮体的情况下，由于在支柱上端以浮体为中心的摇晃幅度增大，因而产生过大的横G，所以，设置于舱体的设备具有必须能够耐受该横G的强度和润滑系统等的缺点。

图17是作为比较例1而示意性地示出将水平轴风车载置于浮体的情况的倾斜和复原力的关系的图。

由于一般地浮体拥有复原力，因而必须在比位于浮体附近的定倾中心(浮力线和浮体中心线的交点)更低的位置拥有重心，但在如前所述的构成的水平轴风车200中，由于重量设备全部位于空中的高位置，因而重心G非常高，不拥有复原力。即，如果欲将陆地型的水平轴风车200固定并设置于浮体201，则如图17所示，由于重心G高，因而如果浮体201稍微倾斜，则其重力F1比作用于浮体201的浮力F2更作用于外侧，因而欲使浮体201更倾斜的力作用。此外，如图17所示，受到在高的位置受到的风力F3所导致的巨大且变动的翻倒力矩。

即，由于浮体201不仅不拥有必要的复原力，而且还受到风力F3导致的巨大且变动的翻倒力矩，因而具有作为浮体构造物而不成立的问题。

为了解决这样的问题，有必要将主要设备全部设在浮体上的低位置，将维护的作业场所与重心G一起极力降低。

在水平轴风车200的情况下，如先前在陆地风车的示例中所观察到的，只要不能排除将风车支柱202牢固地固定于浮体201的必要性，就必须将转台设置于风车支柱202的上端，必然地，将全部的的上游设备载置于其上的舱体203，难以降低重心G。

图18是作为比较例2而示意性地示出将垂直轴风车载置于浮体的情况的倾斜和复原力的关系的图，(a)示出倾斜轻微的状态，(b)示出倾斜变大的状态，(c)示出倾斜进一步变大的状态。