浮體式流體力利用系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的風(fēng)力推進(jìn)船的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠應(yīng)對流體力導(dǎo)致的翻倒力矩且能夠抑制浮體的傾斜及大型化的浮體式流體力利用系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的風(fēng)力推進(jìn)船。本發(fā)明是具備從風(fēng)或水取出能量的組件(12)和支撐組件(12)的浮體(13)的浮體式流體力利用系統(tǒng)(1)，組件(12)具有受到流體力的受風(fēng)部(10)和支撐受風(fēng)部(10)的支柱(11)，組件(12)，其重心(15)配置于水面下，并且，相對于浮體(13)而可沿任意的方向搖動地被支撐。
【專利說明】浮體式流體力利用系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的風(fēng)力推進(jìn)船
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠由搖動的船舶或海上構(gòu)造物使用的浮體式流體力利用系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的風(fēng)力推進(jìn)船。
【背景技術(shù)】
[0002]作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在陸地，水平軸風(fēng)車正在普及。在風(fēng)車先進(jìn)的國家，已經(jīng)在陸地存在穩(wěn)定的風(fēng)力能量且適合于風(fēng)車的設(shè)置的土地正在變得不足，得到穩(wěn)定的風(fēng)力且具有廣大的面積的海上的設(shè)置正在變得不可缺少，但目前，在至水深1m左右為止的極淺的海岸線附近的海域，只通過與陸地同樣地固定設(shè)置于海底的方法來實(shí)施。
[0003]由于今后可期待海上設(shè)置的進(jìn)一步的擴(kuò)大，因而要求開發(fā)設(shè)置于浮體的實(shí)用的方法。由于一般在陸地需要電力，因而有必要通過電線而將電力供給至陸地，但為了抑制該傳遞過程中的損失，必須設(shè)置于陸地附近，必須必然地設(shè)置在淺海域?？勺鳛橄乱淮暮Ｉ巷L(fēng)車設(shè)置方法而期待的浮體式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，首先，要求能夠經(jīng)濟(jì)地設(shè)置在水深2(T30m左右的淺海域的方法。
[0004]風(fēng)車在將風(fēng)力能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力時，受到強(qiáng)的風(fēng)力，這產(chǎn)生使風(fēng)車翻倒的力矩，但在陸地發(fā)展的水平軸風(fēng)車，在支撐于空中的高位置的水平軸一點(diǎn)受到風(fēng)力，因而在鉛垂的支柱的根部產(chǎn)生巨大的翻倒力矩。在水平軸風(fēng)車中，安裝有以風(fēng)車支柱的上端附近為中心而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)車，而且，該風(fēng)車必須持續(xù)改變方向，從而始終使風(fēng)車正對于風(fēng)，因而為了支承前述的巨大的力矩，不能將支承支柱的拉線伸展。因此，必須盡可能地將水平軸風(fēng)車的支柱牢固地固定于地面，難以為了改變風(fēng)車的方向而連同支柱一起轉(zhuǎn)動，即使將轉(zhuǎn)臺設(shè)在地上水平面，只要不極端地增大轉(zhuǎn)臺的直徑，也就不能支承支柱的翻倒力矩。因此，通常，水平軸風(fēng)車的轉(zhuǎn)臺設(shè)在支柱上端的艙體的正下方。另一方面，作為水平軸風(fēng)力發(fā)電所需要的功能，存在著水平軸的軸承支撐系統(tǒng)、增速齒輪、發(fā)電機(jī)、制動器、葉片間距控制裝置等必須設(shè)在風(fēng)車軸旋轉(zhuǎn)的周圍的設(shè)備，但是，為了避免該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的變動和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的干涉，優(yōu)選那些設(shè)備比轉(zhuǎn)臺更設(shè)在風(fēng)車側(cè)，不僅這些全部的主要設(shè)備，而且甚至連潤滑油系統(tǒng)、控制盤等的周邊設(shè)備，也設(shè)在空中的艙體。結(jié)果，水平軸風(fēng)車的重心成為非常高的位置。另外，在將水平軸風(fēng)車?yán)喂痰匕惭b于浮體的情況下，由于在支柱上端以浮體為中心的搖晃幅度增大，因而產(chǎn)生過大的橫G，所以，設(shè)置于艙體的設(shè)備具有必須能夠耐受該橫G的強(qiáng)度和潤滑系統(tǒng)等的缺點(diǎn)。
[0005]圖17是作為比較例I而示意性地示出將水平軸風(fēng)車載置于浮體的情況的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖。
[0006]由于一般地浮體擁有復(fù)原力，因而必須在比位于浮體附近的定傾中心(浮力線和浮體中心線的交點(diǎn))更低的位置擁有重心，但在如前所述的構(gòu)成的水平軸風(fēng)車200中，由于重量設(shè)備全部位于空中的高位置，因而重心G非常高，不擁有復(fù)原力。S卩，如果欲將陸地型的水平軸風(fēng)車200固定并設(shè)置于浮體201，則如圖17所示，由于重心G高，因而如果浮體201稍微傾斜，則其重力Fl比作用于浮體201的浮力F2更作用于外側(cè)，因而欲使浮體201更傾斜的力作用。此外，如圖17所示，受到在高的位置受到的風(fēng)力F3所導(dǎo)致的巨大且變動的翻倒力矩。
[0007]g卩，由于浮體201不僅不擁有必要的復(fù)原力，而且還受到風(fēng)力F3導(dǎo)致的巨大且變動的翻倒力矩，因而具有作為浮體構(gòu)造物而不成立的問題。
[0008]為了解決這樣的問題，有必要將主要設(shè)備全部設(shè)在浮體上的低位置，將維護(hù)的作業(yè)場所與重心G —起極力降低。
[0009]在水平軸風(fēng)車200的情況下，如先前在陸地風(fēng)車的示例中所觀察到的，只要不能排除將風(fēng)車支柱202牢固地固定于浮體201的必要性，就必須將轉(zhuǎn)臺設(shè)置于風(fēng)車支柱202的上端，必然地，將全部的的上游設(shè)備載置于其上的艙體203，難以降低重心G。
[0010]圖18是作為比較例2而示意性地示出將垂直軸風(fēng)車載置于浮體的情況的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖，(a)示出傾斜輕微的狀態(tài)，(b)示出傾斜變大的狀態(tài)，(C)示出傾斜進(jìn)一步變大的狀態(tài)。
[0011]相對于比較例I的水平軸風(fēng)車200，如果是如圖18所示的垂直軸風(fēng)車300，則能夠?qū)⑷康闹亓吭O(shè)備不設(shè)在空中高處，而是設(shè)在與在陸地通常設(shè)在根基上的情況同樣地設(shè)在浮體301上，應(yīng)該能夠使重心G相當(dāng)?shù)汀Ｈ欢?，如在陸地所觀察到的，在支柱302本身與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的垂直軸風(fēng)車300的情況下，難以固定支柱302以能夠耐受風(fēng)力F3導(dǎo)致的翻倒力矩，必須將拉線(省略圖示)伸展至四方而支承支柱302的上端。這樣的話，作為浮力體，需要擁有必要的大小以上的寬廣的甲板面的浮體構(gòu)造物。另外，即使除了拉線的問題以外，依據(jù)該程度的低重心化，如圖18(a)所示，在風(fēng)力F3等導(dǎo)致的浮體301的傾斜小的期間，傾斜導(dǎo)致浮力中心C橫向移動的移動量比重心G橫向移動更大，因而復(fù)原力起作用，但如果傾斜進(jìn)一步前進(jìn)，則如圖18(b)所示，重心G的橫向移動終究追上浮力中心C的橫向移動，失去復(fù)原力，如果是進(jìn)一步的傾斜，則如圖18(c)所示，欲使浮體進(jìn)一步傾斜的力起作用。即，如果超過某種程度的傾斜角度，則存在失去復(fù)原力而翻倒的問題。這是由于這樣的情況而發(fā)生的現(xiàn)象:在重心G位于浮體301上的情況下，如果傾斜變大,則重心G橫向移動，但浮體中心C為了不從浮體向外超出而趕超重心G的橫向移動，這是只要在浮體301的沒水部以下不存在重心G，就不可避免的問題。
[0012]圖19是作為比較例3而示意性地示出將垂直軸風(fēng)車相對于浮體而不可傾斜運(yùn)動地支撐并設(shè)有水中壓載的情況的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖。
[0013]在一般的游艇的情況下，在水中設(shè)置壓載，實(shí)現(xiàn)無論如何傾斜，都具有復(fù)原力的構(gòu)造。應(yīng)用這樣的游艇的構(gòu)造，考慮作為這樣的垂直軸風(fēng)車400:如圖19所示，將支柱403相對于浮體401而不可傾斜運(yùn)動地支撐，并且，在水中設(shè)置壓載402。垂直軸風(fēng)車400由于重心G比位于浮體401的附近的傾斜運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)中心(浮力中心C)更低而能夠?qū)崿F(xiàn)，但在該方式的情況下，由于對將支柱403向浮體401安裝的安裝部401a施加過大的應(yīng)力，因而僅以此支承是不現(xiàn)實(shí)的，能夠通過將支承支柱403的被稱為前拉桿、側(cè)拉桿的線(省略圖示)與陸地的垂直軸風(fēng)車的拉線同樣地伸展至三方至四方而初步實(shí)現(xiàn)。另外，在將該構(gòu)造保持原樣地應(yīng)用于系留于海上而運(yùn)營的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的情況下，由于浮體401與支柱403 —起大大地傾斜，因而對作業(yè)員而言危險，受到浮體401的傾斜的影響的系留系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)也尤其在淺灘變得過大。
[0014]作為解決這樣的浮體的復(fù)原力不足的方法，到此為止探討了各種方法。例如，提出了設(shè)置多個水平軸風(fēng)車并將它們?nèi)吭O(shè)置于一體的巨大的浮體的方法、設(shè)置多個水平軸風(fēng)車并將分別支撐它們的浮體剛性地結(jié)合的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)、利用縱長地延伸至水面下深處的圓筒形的被稱為帆桅的浮體來得到穩(wěn)定的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)，由被稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋的金屬管等將浮體向著海底拉伸而穩(wěn)定的被稱為TLP的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)等。
[0015]可是，與能夠通過該系統(tǒng)而從風(fēng)力回收的能量的量比較，浮體構(gòu)造物均為大規(guī)模，因而具有過度花費(fèi)建造成本、設(shè)置成本的缺點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)上難以成立。另外，如果任一個方法均考慮巨大的構(gòu)造物的搖晃導(dǎo)致的吃水變化、縱長的構(gòu)造物的吃水、縱向拉伸的預(yù)應(yīng)力鋼筋的幾何學(xué)的可動范圍等，則是需要某種程度的水深的概念，具有不傾向于如前所述地接近需要電力的陸地的淺灘的設(shè)置的缺點(diǎn)。
[0016]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-216273號公報；
專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-248792號公報；
專利文獻(xiàn)3:日本特開2010-030379號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明是鑒于上述的狀況而作出的，其目的在于，提供能夠應(yīng)對流體力導(dǎo)致的翻倒力矩且能夠抑制浮體的傾斜及大型化的浮體式流體力利用系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的風(fēng)力推進(jìn)船。
[0018]用于解決課題的方案
本發(fā)明是具備從風(fēng)或水取出能量的組件和支撐所述組件的浮體的浮體式流體力利用系統(tǒng)，所述組件具有受到流體力的受力部和支撐所述受力部的支柱，所述組件，其重心配置于水面下，并且，相對于所述浮體而可沿任意的方向搖動地被支撐。
[0019]依據(jù)本發(fā)明，由于組件，其重心配置于水面下，并且，相對于所述浮體而可沿任意的方向搖動地被支撐，因而組件如果受到流體力，則沿任意的方向傾斜，但施加于位于水面下的重心的重力產(chǎn)生欲使傾斜以搖動軸的支撐部為中心而返回的復(fù)原力。該復(fù)原力隨著傾斜變大而變大，不消失，因而組件自身能夠?qū)菇M件的翻倒力矩。因此，浮體不必負(fù)擔(dān)翻倒力矩，從而不必設(shè)置拉線，因而能夠使浮體小型化。另外，由于組件相對于浮體而可搖動地被支撐，因而組件的傾斜不傳遞至浮體。
[0020]此外，作為受力部，考慮利用受到風(fēng)的帆、固定翼、水平型或垂直型風(fēng)車、受到潮流力的潮流力帆、龍骨、水平型或垂直型水車等。
[0021]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述組件經(jīng)由銷接頭、萬向接頭、滑枕式滾珠型球面軸承以及彈性體支撐機(jī)構(gòu)中的任一個而相對于所述浮體而可搖動地被支撐。
[0022]依據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⑷菰S搖動且同時大重量的組件簡便、可靠地支撐于浮體。
[0023]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述組件相對于所述浮體而可圍繞所述支柱的中心軸旋轉(zhuǎn)地被支撐。
[0024]依據(jù)這樣的構(gòu)成，在受力部為需要旋轉(zhuǎn)的類型的情況下，能夠依然一體地組成整個組件而容許旋轉(zhuǎn)。
[0025]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:是利用風(fēng)力作為所述流體能量的至少一個的浮體式流體力利用系統(tǒng)，所述受力部包括在空中受到風(fēng)力的受風(fēng)部而構(gòu)成，所述支柱具備支撐所述受風(fēng)部的上支柱和支撐配置于水面下的壓載的下支柱。
[0026]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于受力部包括在空中受到風(fēng)力的受風(fēng)部而構(gòu)成，所述支柱具備支撐所述受風(fēng)部的上支柱和支撐配置于水面下的壓載的下支柱而構(gòu)成，因而能夠由配置成貫通浮體的支柱支撐受風(fēng)部和壓載，同時，將整個組件相對于浮體而可搖動地且可旋轉(zhuǎn)地支撐。
[0027]此外，在例如受風(fēng)部為固定翼的情況下，必須對照風(fēng)向而改變受力部的方向，但如果預(yù)先以在水中取得平衡的壓載作為圓柱狀或球狀(相對于支柱的旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)對稱的形狀)，則能夠一體地構(gòu)成在空中保持受力部的上支柱和在水中保持壓載的下支柱。
[0028]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述上支柱和所述下支柱關(guān)于所述支柱的中心軸而以剛性的狀態(tài)經(jīng)由軸承而可相對地同軸旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。
[0029]依據(jù)所涉及的構(gòu)成，由于所述上支柱和所述下支柱關(guān)于所述支柱的中心軸而以剛性的狀態(tài)經(jīng)由軸承而可相對地同軸旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接，因而能夠構(gòu)成為，即使上支柱和受力部旋轉(zhuǎn)，下支柱和壓載也不旋轉(zhuǎn)。因此，例如，能夠防止下支柱和壓載將浮游物卷入。另外，例如，即使在將固定翼設(shè)在水面上并將龍骨和壓載設(shè)在水面下的情況下，也能夠?qū)⒏鱾€部件保持為最佳的角度。
[0030]另外，優(yōu)選，所述受力部包括水平軸風(fēng)車或垂直軸風(fēng)車而構(gòu)成。
[0031]依據(jù)所涉及的構(gòu)成，由于即使在由水平軸風(fēng)車或垂直軸風(fēng)車構(gòu)成受力部的情況下，也將組件的重心配置于水面下，并且，將包括這些風(fēng)車的整個組件相對于浮體而可搖動地支撐，因而能夠?qū)狗沽?，并且，能夠抑制浮體的傾斜或大型化。
[0032]另外，也可以構(gòu)成為，所述受力部包括水平軸水車或垂直軸水車而構(gòu)成，所述水平軸水車或所述垂直軸水車配置于水面下并作為壓載或壓載的一部分而起作用。
[0033]依據(jù)所涉及的構(gòu)成，由于即使在由水平軸水車或垂直軸水車構(gòu)成受力部的情況下，也將組件的重心配置于水面下，并且，將包括這些水車的整個組件相對于浮體而可搖動地支撐，因而能夠?qū)狗沽?，并且，能夠抑制浮體的傾斜或大型化。
[0034]另外，由于水平軸水車或垂直軸水車作為壓載或壓載的一部分而起作用，因而不必另外設(shè)置壓載，能夠謀求構(gòu)造的簡化。而且，能夠作為在支柱的上下設(shè)置風(fēng)車和水車的構(gòu)成。
[0035]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述上支柱和所述下支柱經(jīng)由齒輪系統(tǒng)而互相聯(lián)接，從而保持指定的相對的旋轉(zhuǎn)關(guān)系而同軸旋轉(zhuǎn)，并且，相對于所述浮體而可相對旋轉(zhuǎn)地且可搖動地被支撐。
[0036]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于通過將上支柱和下支柱經(jīng)由齒輪系統(tǒng)而互相聯(lián)接，使得兩者保持指定的相對的旋轉(zhuǎn)關(guān)系而同軸旋轉(zhuǎn)，因而能夠作為這樣的構(gòu)成:在設(shè)計(jì)潮流流速和設(shè)計(jì)風(fēng)速不同的情況下，使風(fēng)車和水車以各自的效率良好的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時，取出兩方的能量。例如,如果構(gòu)成為,受風(fēng)部作為垂直軸風(fēng)車而構(gòu)成,壓載部作為垂直軸水車而構(gòu)成,軸線依然剛性地將上支柱和下支柱經(jīng)由軸承和行星齒輪系統(tǒng)或差動齒輪系統(tǒng)而聯(lián)接，在下支柱和垂直軸水車旋轉(zhuǎn)I次的期間，上支柱和受風(fēng)部旋轉(zhuǎn)多次，那么，能夠效率良好地取出兩方的能量。
[0037]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述上支柱和所述下支柱具有這樣的機(jī)構(gòu):在指定條件下，將所述上支柱和所述下支柱中的一方的旋轉(zhuǎn)傳遞至另一方，在其他條件下，不將所述上支柱和所述下支柱中的一方的旋轉(zhuǎn)傳遞至另一方。
[0038]依據(jù)這樣的構(gòu)成，通過將例如棘輪齒輪、離合器、粘液耦合器、轉(zhuǎn)矩限制器等裝入上支柱與下支柱之間，從而能夠?qū)⑾嗷バD(zhuǎn)斷開、使旋轉(zhuǎn)的傳遞單向通行、防止過度旋轉(zhuǎn)、鎖定相互旋轉(zhuǎn)。
[0039]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述組件具備從所述受力部的旋轉(zhuǎn)取出旋轉(zhuǎn)能量的旋轉(zhuǎn)能量取出部，所述上支柱和下支柱構(gòu)成為互相同軸反向旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)能量取出部配置成在從所述上支柱和下支柱取出旋轉(zhuǎn)能量時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩互相消除。
[0040]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于上支柱和下支柱構(gòu)成為互相同軸反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)能量取出部以在取出能量時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩互相消除的方式安裝，因而能夠抑制浮體的旋轉(zhuǎn)或浮體的系留系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。
[0041]如果進(jìn)一步詳細(xì)地說明，則例如，在水車從上方觀看時例如順時針地旋轉(zhuǎn)時，如果將其能量取出至浮體，則產(chǎn)生欲使浮體也順時針地轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩。同樣地，風(fēng)車的垂直軸旋轉(zhuǎn)也在自此取出能量時產(chǎn)生欲使浮體一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。在這些情況下，浮體旋轉(zhuǎn)，其系留系統(tǒng)被扭轉(zhuǎn)，取決于情況而卷繞于浮體側(cè)面，張力提高，產(chǎn)生對抗所述轉(zhuǎn)矩的反向轉(zhuǎn)矩，至平衡為止，浮體的旋轉(zhuǎn)不停止，系留系統(tǒng)的構(gòu)成要素產(chǎn)生過大的彎曲或疲勞、磨損。于是，如果像本發(fā)明那樣，設(shè)定例如風(fēng)車和水車的翼的行進(jìn)方向或?qū)⒎聪蛐D(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)介入設(shè)置于上支柱和下支柱之間，使得例如設(shè)有垂直軸水車的下支柱和設(shè)有垂直軸風(fēng)車的上支柱一定反向旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)矩互相抵銷，能夠消除或減少問題。
[0042]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述旋轉(zhuǎn)能量取出部是具備轉(zhuǎn)子和定子的發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)將所述轉(zhuǎn)子連接至所述上支柱和所述下支柱中的任一方，將所述定子連接至另一方，利用所述轉(zhuǎn)子和所述定子的差動而發(fā)電。
[0043]依據(jù)這樣的構(gòu)成，在欲將旋轉(zhuǎn)能量變換成電力而取出的情況下，如果構(gòu)成為，將轉(zhuǎn)子連接至上支柱和下支柱中的任一方，并且，將定子連接至另一方，通過差動而發(fā)電，則使轉(zhuǎn)矩抵消，并且，成為相對高的轉(zhuǎn)速，例如減少發(fā)電機(jī)的極數(shù)，能夠使用更小型的發(fā)電機(jī)。
[0044]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述受力部包括升力型的垂直軸風(fēng)車和阻力型的垂直軸水車而構(gòu)成，所述垂直軸風(fēng)車通過所述垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)而起動。
[0045]依據(jù)這樣的構(gòu)成，一般能夠由起動性良好的阻力型的垂直軸水車使缺乏自起動性的升力型的垂直軸風(fēng)車起動。另外，由于垂直軸水車設(shè)在水面下，因而與垂直軸風(fēng)車碰撞的風(fēng)流不紊亂，能夠抑制風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)效率的下降。
[0046]如果進(jìn)一步詳細(xì)地說明，則一般而言，垂直軸風(fēng)車的以大流士型為代表的升力型的風(fēng)車的效率良好，另外，具有無論是來自哪個風(fēng)向的風(fēng)，都不必進(jìn)行任何調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)，但是，具有如果在初動時不施加旋轉(zhuǎn)，則不能自起動的缺點(diǎn)。作為解決該問題的風(fēng)車，還存在著添加根據(jù)上風(fēng)和下風(fēng)等的位置而改變迎角的連桿機(jī)構(gòu)而使自起動成為可能的回轉(zhuǎn)(gyromill)型風(fēng)車，但由于需要根據(jù)風(fēng)向、旋轉(zhuǎn)速度和風(fēng)速的關(guān)系的調(diào)整，而且，機(jī)構(gòu)搭載于手夠不著的位置，因而具有在海上難以維護(hù)的缺點(diǎn)。不僅以大流士型作為主轉(zhuǎn)子，而且將效率低但起動特性良好的薩沃紐斯型等的風(fēng)車組合而設(shè)置在大流士型風(fēng)車的內(nèi)側(cè)，對自起動力不足進(jìn)行補(bǔ)充的方式也實(shí)用化，但薩沃紐斯型風(fēng)車具有使與大流士型風(fēng)車碰撞的風(fēng)流紊亂而降低效率的缺點(diǎn)。在本發(fā)明中，能夠例如將大流士型用于風(fēng)車，將薩沃紐斯型用于水面下的潮流力而將薩沃紐斯型風(fēng)車起動。如果這樣地構(gòu)成，則薩沃紐斯型水車不使與大流士型風(fēng)車碰撞的流體流紊亂。
[0047]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述受力部包括升力型的垂直軸風(fēng)車和阻力型的垂直軸水車而構(gòu)成，所述垂直軸水車經(jīng)由增速裝置而聯(lián)接至所述垂直軸風(fēng)車，所述增速裝置，在垂直軸風(fēng)車的增速后的旋轉(zhuǎn)速度為所述垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)速度以下的情況下，將所述垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)傳遞至所述垂直軸風(fēng)車，在所述垂直軸風(fēng)車的增速后的旋轉(zhuǎn)速度比所述垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)速度更大的情況下，不將所述垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)傳遞至所述垂直軸水車。
[0048]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于在垂直軸風(fēng)車的增速后的旋轉(zhuǎn)速度為垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)速度以下的情況下，垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)傳遞至垂直軸風(fēng)車，因而能夠提高升力型的垂直軸風(fēng)車的起動性。另外，在垂直軸風(fēng)車的增速后的旋轉(zhuǎn)速度比垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)速度更大的情況下，垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)不傳遞至垂直軸水車，因而垂直軸水車不成為阻力。
[0049]如果進(jìn)一步詳細(xì)地說明，則一般而言，潮流的設(shè)計(jì)速度比風(fēng)的設(shè)計(jì)風(fēng)速慢得多，而且，在薩沃紐斯型轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子的最大徑部的周速為與流體速度相同的程度，效率良好，與此相對的是，大流士型轉(zhuǎn)子的周速為風(fēng)速的4飛倍左右，效率良好，因而薩沃紐斯型水車的軸旋轉(zhuǎn)可以增速而傳遞至大流士型風(fēng)車的軸旋轉(zhuǎn)，另外，在風(fēng)速提高的情況下，風(fēng)車軸的旋轉(zhuǎn)可以使旋轉(zhuǎn)的傳遞斷開或成為單向通行，使得水車不成為制動器。此外，潮流流速一般相當(dāng)慢，但由于水擁有接近空氣的800倍的比重，因而如果將與設(shè)置在空中的起動用薩沃紐斯風(fēng)車相同程度的大小的起動用薩沃紐斯水車設(shè)置在水中，那么，能夠?qū)⒖罩械乃_沃紐斯型風(fēng)車起動。這樣的構(gòu)成在擁有以下等特征的包括日本近海的海域特別有用:雖然潮流的流速慢，但是在比較多的時間內(nèi)流動，如果刮風(fēng)，則風(fēng)速快，但大多停止，風(fēng)向不為一定。
[0050]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述組件具有與所述組件的自重平衡的程度的浮力，并且，相對于所述浮體而可相對地上下運(yùn)動地被支撐，具備從所述組件和所述浮體的相對的上下運(yùn)動取出能量的上下運(yùn)動能量取出部。
[0051]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于組件具有與組件的自重平衡的程度的浮力，并且，相對于浮體而可相對地上下運(yùn)動地被動支撐，因而如果作用于兩者的浮力由于波浪而變動，則由于對波浪的各自的浮體的追隨性的差而相對地上下運(yùn)動。而且，由上下運(yùn)動能量取出部從浮體和組件的相對的上下運(yùn)動取出能量(波浪能量)。
[0052]此外，由于組件的比較重量大，另外，水面貫通部比較細(xì)，因而吃水變動導(dǎo)致的浮力變化比較少，在長的周期內(nèi)上下?lián)u晃，另一方面，由于浮體的比較重量輕，而且，水面貫通部大，因而良好地追隨波浪，因此，在波浪中產(chǎn)生相對的上下運(yùn)動。
[0053]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述上下運(yùn)動能量取出部是具備平移器和定子的線性發(fā)電機(jī)，所述線性發(fā)電機(jī)將所述平移器連接至所述組件和所述浮體中的任一方，將所述定子連接至另一方，利用所述平移器和所述定子的差動而發(fā)電。
[0054]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于上下運(yùn)動能量取出部是具備平移器和定子的線性發(fā)電機(jī)，線性發(fā)電機(jī)將平移器連接至組件和浮體中的任一方，將定子連接至另一方，因而能夠從組件和浮體的相對的上下運(yùn)動直接發(fā)電。
[0055]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:上下運(yùn)動能量取出部具備由滾珠絲杠、齒條和小齒輪、連桿和曲柄機(jī)構(gòu)以及陀螺儀中的任一個構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)。
[0056]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于由滾珠絲杠、齒條和小齒輪、連桿和曲柄機(jī)構(gòu)或陀螺儀等旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)將上下運(yùn)動變換為旋轉(zhuǎn)，因而能夠?qū)⑸舷逻\(yùn)動能量用于效率更佳的旋轉(zhuǎn)型的發(fā)電機(jī)的發(fā)電。
[0057]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述受力部具備升力型的垂直軸型風(fēng)車和升力型的垂直軸水車中的至少任一個，利用由所述旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)得到的旋轉(zhuǎn)力而起動。
[0058]依據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⒂尚D(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)得到的旋轉(zhuǎn)力傳遞至大流士型風(fēng)車和大流士型水車并用于這些機(jī)構(gòu)的起動，而且，能夠?qū)L(fēng)力能量和潮流力能量收集而由旋轉(zhuǎn)型發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0059]另外，本發(fā)明是使用前述的浮體式流體力利用系統(tǒng)的風(fēng)力推進(jìn)船，所述浮體是船體，所述受力部包括在空中受到風(fēng)力的受風(fēng)部而構(gòu)成，所述支柱具備支撐所述受風(fēng)部的上支柱和支撐配置于水面下的壓載的下支柱，具備配置于水面下并大致圍繞水平軸被所述受風(fēng)部所受到的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)的螺旋槳。
[0060]依據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠由大致圍繞水平軸被受風(fēng)部所受到的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)的螺旋槳推進(jìn)船體。此時，由受風(fēng)部和支柱構(gòu)成的組件相對于船體而可搖動地構(gòu)成，而且，組件的重心配置于水面下，因而能夠作為即使設(shè)置擁有越是得到充分的推力就越大的受力部的風(fēng)車，也擁有充分的復(fù)原力的安全的風(fēng)力推進(jìn)船，并且，能夠抑制船體的傾斜和大型化。
[0061]此外，優(yōu)選，組件在航行中由約束組件的搖動方向的約束裝置約束，從而僅能夠沿船體的搖晃方向搖動。
[0062]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:所述風(fēng)力推進(jìn)船的螺旋槳設(shè)置于所述壓載。
[0063]依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如，能夠構(gòu)成為，將垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)增速并傳遞至在壓載內(nèi)貫通至下方的軸，由設(shè)在壓載內(nèi)的傘齒輪變換為水平軸旋轉(zhuǎn)，將設(shè)置于此的螺旋槳旋轉(zhuǎn)并推進(jìn)。
[0064]另外，可以構(gòu)成為，所述壓載或所述下支柱作為升力型的龍骨而起作用。
[0065]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于所述壓載或所述下支柱作為升力型的龍骨而起作用，因而能夠通過下支柱的旋轉(zhuǎn)而調(diào)整龍骨的迎角。
[0066]如果進(jìn)一步詳細(xì)地說明，則受到大的風(fēng)力能量而推進(jìn)的船，在受到側(cè)風(fēng)而前進(jìn)時，被風(fēng)按壓而滑動至下風(fēng)側(cè)并同時前進(jìn)。在游艇中也是如此，在高性能游艇的情況下，如果存在側(cè)滑速度，則由于與前進(jìn)速度合成的合成速度在水中的龍骨形成迎角，因而通過在龍骨產(chǎn)生將游艇向上風(fēng)側(cè)按壓的升力，從而保持平衡，但由于成為存在某種程度的側(cè)滑而初始平衡的構(gòu)成，因而不可避免船體阻力與側(cè)滑相應(yīng)地增加。在本發(fā)明中，由于能夠由可旋轉(zhuǎn)地被支撐的壓載龍骨系統(tǒng)對龍骨賦予迎角，從而即使不產(chǎn)生側(cè)滑，也在龍骨產(chǎn)生向上風(fēng)按壓的升力，因而船體能夠依然向著前進(jìn)方向直線前進(jìn)，能夠減少船體阻力。
[0067]另外，也可以作為這樣的構(gòu)成:具備配置在所述船體的前后的2個所述組件，所述2個龍骨，在受到側(cè)風(fēng)的直線前進(jìn)時，以沿相同方向擁有迎角的方式旋轉(zhuǎn)，在回旋時，以前端的所述龍骨和后端的所述龍骨擁有互相反向的迎角的方式旋轉(zhuǎn)。
[0068]依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于2個龍骨在受到側(cè)風(fēng)的直線前進(jìn)時，以沿相同方向擁有迎角的方式旋轉(zhuǎn)，在回旋時，以前端的所述龍骨和后端的所述龍骨擁有互相反向的迎角的方式旋轉(zhuǎn)，因而能夠作為廢除舵且阻力少的高性能的風(fēng)力推進(jìn)船。
[0069]發(fā)明的效果
如以上所說明的，依據(jù)本發(fā)明的浮體式流體力利用系統(tǒng)，由于將在水中擁有重心的組件可搖動地支撐于浮體，因而具有這樣的效果:能夠應(yīng)對巨大的且變動的流體力導(dǎo)致的翻倒力矩，即使空中的受力部受到大的力而傾斜，浮體也不傾斜，始終保持浮體的復(fù)原力，而且，安全地實(shí)現(xiàn)用于檢查等的作業(yè)員的進(jìn)入。
[0070]另外，具有這樣的效果:在空中或水中的受力部暴露于過大的流體速度的情況下，能夠使受力部自然地傾斜而釋放流體力，但即使在該情況下，浮體也不傾斜，保持復(fù)原力。
[0071]另外，依據(jù)本發(fā)明，由于不必設(shè)置拉線，因而能夠抑制浮體的大型化。另外，無論是水平軸風(fēng)車還是垂直軸風(fēng)車，都能夠在浮體上設(shè)置齒輪箱、轉(zhuǎn)臺、發(fā)電機(jī)等主要設(shè)備的大部分，使檢查、維護(hù)變得容易，而且，能夠極力減少在設(shè)置時或運(yùn)轉(zhuǎn)期間所需要的高處起重機(jī)作業(yè)。
[0072]另外，由于實(shí)現(xiàn)即使在未被系留的狀態(tài)下，也具有獨(dú)立穩(wěn)定性的系統(tǒng)，因而能夠在靠岸處完成組裝之后拖航，能夠大幅地削減設(shè)置成本。而且，具有能夠利用該特性來實(shí)現(xiàn)這樣的高效率且大型的風(fēng)力推進(jìn)船的效果:設(shè)有受到足夠的程度的浮力以作為推進(jìn)力的主力的受力設(shè)備，即使受到側(cè)風(fēng)，也不搖晃，也不側(cè)滑，能夠直線前進(jìn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0073]圖1是對第I實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)示意性地示出將垂直軸風(fēng)車可搖動地支撐于浮體的情況下的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖。
[0074]圖2是放大示出第I實(shí)施方式的組件和浮體的聯(lián)接部的截面圖。(a)示出正立時的狀態(tài)，(b)示出傾斜時的狀態(tài)。
[0075]圖3是示出可搖動地支撐第I實(shí)施方式的組件的支撐構(gòu)造的圖，(a)是截面圖，(b)是立體圖，(C)是分解立體圖。
[0076]圖4是對第2實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)示意性地示出將水平軸風(fēng)車可搖動地支撐于浮體的情況的圖，(a)示出正立時的狀態(tài)，(b)示出傾斜時的狀態(tài)。
[0077]圖5是第2實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)的平面圖，(a)示出旋轉(zhuǎn)前的狀態(tài)，(b)示出旋轉(zhuǎn)后的狀態(tài)。
[0078]圖6是放大示出第2實(shí)施方式的組件和浮體的聯(lián)接部的截面圖，(a)示出正立時的狀態(tài)，(b)示出傾斜時的狀態(tài)。
[0079]圖7是對第3實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)示意性地示出將垂直軸風(fēng)車和垂直軸水車可搖動地支撐于浮體的情況的圖，(a)是正立時的側(cè)面圖，(b)是正立時的平面圖，(C)是水車的截面圖。
[0080]圖8是放大示出第3實(shí)施方式的組件和浮體的聯(lián)接部的截面圖，(a)示出正立時的狀態(tài)，(b)示出傾斜時的狀態(tài)。
[0081]圖9是對第3實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)示意性地示出強(qiáng)風(fēng)對策時的狀態(tài)的側(cè)面圖。
[0082]圖10是對第4實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)示意性地示出將通過上下運(yùn)動而起動的垂直型水車可搖動地支撐于浮體的情況的側(cè)面圖，(a)示出正立時，(b)示出傾斜時。
[0083]圖11是放大示出第4實(shí)施方式的組件和浮體的聯(lián)接部的截面圖，(a)示出正立時的狀態(tài)，(b)示出傾斜時的狀態(tài)。[0084]圖12是示意性地示出第5實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船的圖，(a)示出側(cè)面圖，(b)示出正立時的截面圖，(C)示出傾斜時的截面圖。
[0085]圖13是對第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船示意性地示出搭載有2個垂直軸風(fēng)車的情況的圖，(a)示出側(cè)面圖，(b)示出平面圖。
[0086]圖14是第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船的截面圖，(a)示出正立時的狀態(tài)，(b)示出傾斜時的狀態(tài)。
[0087]圖15是放大示出第6實(shí)施方式的組件和船體的聯(lián)接部的截面圖。
[0088]圖16是第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船的底面圖，(a)示出受到側(cè)風(fēng)的直線前進(jìn)時的龍骨的狀態(tài)，(b)示出回旋時的龍骨的狀態(tài)。
[0089]圖17是作為比較例I而示意性地示出將水平軸風(fēng)車載置于浮體的情況下的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖。
[0090]圖18是作為比較例2而示意性地示出將垂直軸風(fēng)車載置于浮體的情況下的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖，(a)示出傾斜輕微的狀態(tài)，(b)示出傾斜變大的狀態(tài)，(C)示出傾斜進(jìn)一步變大的狀態(tài)。
[0091]圖19是作為比較例3而示意性地示出將垂直軸風(fēng)車相對于浮體而不可傾斜運(yùn)動地支撐且設(shè)有水中壓載的情況下的傾斜和復(fù)原力的關(guān)系的圖。
[0092]【具體實(shí)施方式】
[0093]<第I實(shí)施方式>
第I實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)1，如圖1所示，具有組件12和浮體13，組件12由配置于空中而受到風(fēng)的受風(fēng)部10和支承該受風(fēng)部10的支柱11構(gòu)成，浮體13可搖動地支撐組件。組件12在支柱11的下端部具備用于將組件12的重心15配置于水面下的壓載14。此外，浮體13由系繩13a聯(lián)接至圖中未顯示的錨。
[0094]作為在浮體13可搖動地支撐組件12的支撐構(gòu)造，考慮銷接頭、萬向接頭、球面支撐、彈性體支撐等。以下，以采用彈性體支撐構(gòu)造的情況為例，參照圖2、圖3并同時進(jìn)行說明。
[0095]如圖2所示，支柱11具有支撐受風(fēng)部10的上支柱I la、支撐壓載14的下支柱Ilb以及設(shè)在其中間的球形部17。支柱11在設(shè)于浮體13的大致中央的開口部13b以貫通浮體13的方式設(shè)置。開口部13b形成為越是向著下方，內(nèi)徑越是變大的錐形狀。在開口部13b的上部，架設(shè)有用于支撐支柱11的支撐架臺20。
[0096]如圖2、圖3所示，球形部17載置于環(huán)狀的彈性橡膠支承18上并硫化粘接，并且，在球形部17上，也同樣地載置有環(huán)形狀的彈性橡膠支承19并硫化粘接。而且，兩個彈性橡膠支承18、19的外側(cè)端部硫化粘接于支撐架臺20的球形內(nèi)面20a。球形內(nèi)面20a形成為與球形部17擁有共同的中心的同心球狀。
[0097]彈性橡膠支承18、19是用于例如大廈的耐震支承等的部件，將橡膠板和金屬板沿在圖3(a)的截面圖中示意性地示出的方向(球形部17的半徑方向)層疊而構(gòu)成。由于彈性橡膠支承18、19具有對于剪切力而柔軟地變形，但對于壓縮而為高剛性的特性，因而球形部17的上下運(yùn)動、左右運(yùn)動等，被環(huán)狀橡膠的壓縮特性牢固地約束，但是，以球形部17和球形內(nèi)面20a的中心為旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)被環(huán)狀橡膠的剪切變形特性柔軟地支撐。因此，如圖2(b)所示，能夠相對于浮體13而可搖動地支撐組件12。
[0098]如圖2所示，支撐架臺20為了在組件12欲超出設(shè)計(jì)搖動范圍而搖動時柔軟地阻止，經(jīng)由螺旋彈簧21而聯(lián)接至浮體13。此外，螺旋彈簧21在必要時設(shè)置即可，也可以省略。
[0099]〈第2實(shí)施方式>
第2實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IA與前述的第I實(shí)施方式的主要不同點(diǎn)是采用水平軸風(fēng)車30以作為受力部，以及將上支柱Ila和下支柱Ilb可相對旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。
[0100]在以下的說明中，主要對與第I實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行說明，對共同的構(gòu)成標(biāo)記同一符號并省略說明。
[0101]如圖4(a)所示，浮體式流體力利用系統(tǒng)IA的組件12在上支柱Ila的上端具備水平軸風(fēng)車30。另外，上支柱Ila以關(guān)于支柱11的中心軸而剛性的狀態(tài)相對于下支柱Ilb而可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。在下支柱Ilb的下端部，設(shè)有用于將組件12的重心配置于水面下的壓載14。組件12相對于浮體13而可搖動地被支撐。
[0102]浮體式流體力利用系統(tǒng)IA的組件12，如圖4(b)所示,在水平軸風(fēng)車30暴露于過大的風(fēng)速的情況下，浮體13依然水平地穩(wěn)定而使包括支承風(fēng)車的上支柱Ila的組件12傾斜，利用通過傾斜來避開風(fēng)的效果和將受風(fēng)部降低至風(fēng)速低的高度的效果，從而能夠大幅地減少水平軸風(fēng)車30受到的風(fēng)力。由此，能夠減小由于強(qiáng)風(fēng)而導(dǎo)致水平軸風(fēng)車30損傷的可能性，所以，具有不一定需要間距控制系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的效果。
[0103]另外，在浮動式流體力利用系統(tǒng)IA的組件12，其本身具有復(fù)原力，因而不必在浮體13牢固地支撐上支柱11a，因此，如圖5 (a) (b)所示，能夠?qū)⑺捷S風(fēng)車30連同上支柱Ila—起以相對于浮體13而旋轉(zhuǎn)的方式支撐。因此，能夠?qū)⑺捷S風(fēng)車所必需的、用于使風(fēng)車向著風(fēng)向的轉(zhuǎn)臺31不設(shè)在空中的艙體32的正下方，而是如圖6(a) (b)所示地設(shè)在浮體13的甲板上方附近(下支柱Ilb的上端部)。
[0104]此外，在使風(fēng)車支柱旋轉(zhuǎn)的情況下，通常難以固定支柱下端，因而如在陸地的垂直軸型大流士(Darius)型風(fēng)車中所觀察到的，必須將拉線伸展至四方而保持支柱，但在第2實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)中，支柱11的翻倒力矩由貫通浮體13而設(shè)置的壓載14所施加的復(fù)原力直接支承，因而能夠通過廢除從浮體13取得翻倒力矩的反力的需要而實(shí)現(xiàn)。
[0105]另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于期望比轉(zhuǎn)臺31更靠近風(fēng)車的葉片側(cè)安裝而有必要設(shè)置于艙體32上的增速齒輪或發(fā)電機(jī)等(省略圖示)也能夠設(shè)在轉(zhuǎn)臺31的正上方，即浮體13的甲板上方附近的機(jī)械室33 (參照圖6 (a))。在該情況下，空中的水平軸的旋轉(zhuǎn)能夠由設(shè)在艙體32的內(nèi)部的傘齒輪轉(zhuǎn)換為垂直軸的旋轉(zhuǎn)，在上支柱Ila的內(nèi)部使傳遞軸旋轉(zhuǎn)而傳遞至機(jī)械室33內(nèi)的增速齒輪、發(fā)電機(jī)。通過這些構(gòu)成，從而能夠在浮體13的附近的甲板上設(shè)置或廢除在典型的水平軸風(fēng)車中設(shè)于空中的艙體32的間距控制系統(tǒng)、增速齒輪、其潤滑油系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、附隨于該發(fā)電機(jī)的控制盤、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺的全部，因而具有大幅的重心的改善效果、能夠維護(hù)的海洋現(xiàn)象條件的緩和、與維護(hù)相伴的成本和危險的降低、機(jī)械種類所涉及的橫G等的設(shè)計(jì)條件的緩和以及與橫G等相伴的故障的防止等效果。
[0106]如圖6(a) (b)所示，在上支柱Ila的下端部，設(shè)有機(jī)械室33和插入軸部34。另外，在下支柱Ilb的上端部，設(shè)有轉(zhuǎn)臺31。在轉(zhuǎn)臺31的中心，設(shè)有軸孔35，在軸孔35的上端和下端，配置有可旋轉(zhuǎn)地支撐插入軸部34的軸承35a、35a。另外，在下支柱Ilb的上側(cè)，一體地設(shè)有球形部17。由此，組件12的整個支柱11相對于浮體13而可搖動地被支撐，并且，上支柱Ila和水平軸風(fēng)車30相對于浮體13而可旋轉(zhuǎn)地被支撐。
[0107]〈第3實(shí)施方式〉
第3實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IB與前述的第I和第2實(shí)施方式的3個主要不同點(diǎn)是(I)采用大流士型風(fēng)車40以作為受力部，(2)采用薩沃紐斯(Savonius)型水車50以作為壓載14，以及(3)下支柱Ilb也相對于浮體13而可相對旋轉(zhuǎn)地構(gòu)成。
[0108]在以下的說明中，主要對與第I和第2實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行說明，對共同的構(gòu)成標(biāo)記同一符號并省略說明。
[0109]如圖7(a) (b)所示，第3實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IB具備作為升力型的垂直軸風(fēng)車的一種的大流士型風(fēng)車40，以作為受力部。大流士型風(fēng)車40具有成為垂直軸的上支柱Ila和在上支柱Ila的周圍以等間隔設(shè)置3個的葉片41。葉片41的上端部41a和下端部41b沿上下方向可旋轉(zhuǎn)地分別由設(shè)在上支柱Ila的上端部的上托架42和設(shè)在上支柱Ila的下端側(cè)的下托架43支撐。葉片41的中間部41c構(gòu)成為鉸鏈構(gòu)造。另外，下托架43構(gòu)成為相對于上支柱Ila而可滑動。葉片41構(gòu)成為通過使下托架43上下滑動，從而使葉片41的中間部41c彎曲，能夠變更其旋轉(zhuǎn)半徑r。
[0110]薩沃紐斯型水車50兼具作為壓載14的功能，由下支柱Ilb支撐其上端部。薩沃紐斯型水車50，如圖7(c)所示，具備將圓筒體沿軸方向?qū)﹂_的形狀的葉片51、51。2個葉片51、51以沿著分割面互相偏移的形狀結(jié)合。潮流通過被葉片51、51包圍的空間51a，由此，薩沃紐斯型水車50旋轉(zhuǎn)。第3實(shí)施方式所涉及的薩沃紐斯型水車50成為使這樣的葉片51、51上下重疊2層且分別使相位互相偏移90度而配置的構(gòu)造。
[0111]薩沃紐斯型水車50設(shè)定例如配置、尺寸、質(zhì)量等，使得從支柱11的搖動中心至薩沃紐斯型水車50的重心的距離與薩沃紐斯型水車50的水中質(zhì)量的乘積比從支柱11的搖動中心至大流士型風(fēng)車40的重心的距離與大流士型風(fēng)車40的空中重量的乘積更大。由此，薩沃紐斯型水車50還作為壓載14而起作用，組件12的重心配置于水面下，能夠得到復(fù)原力。
[0112]接著，參照圖8(a) (b)，對第3實(shí)施方式中的組件12的支撐構(gòu)造進(jìn)行說明。
[0113]如圖8(a)所示，在第3實(shí)施方式中，上支柱11a、下支柱Ilb以及球形部17可相對旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。
[0114]上支柱IIa在其下端部通過錐柄而與聯(lián)接部件Ilc的上部一體地結(jié)合。聯(lián)接部件Ilc的下端側(cè)插入下支柱Ilb的上端部并可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。另外，聯(lián)接部件Ilc的上端側(cè)形成為越是向上，直徑就越小的錐形狀，插入于形成在上支柱Ila的下端部的倒錐形狀的孔部Ilal0在聯(lián)接部件Ilc的上端部Ilcl形成有螺紋槽，通過擰緊螺母N，從而經(jīng)由聯(lián)接部件Ilc而將下支柱Ilb向上支柱Ila拉近，并一體地結(jié)合。在聯(lián)接部件Ilc和下支柱Ilb之間的適當(dāng)?shù)牟课?，設(shè)置有軸承B，能夠互相相對旋轉(zhuǎn)。另外，在下支柱Ilb的上端部的更外側(cè)，外嵌有球形部17。在球形部17和下支柱Ilb之間，設(shè)有軸承B，能夠互相相對旋轉(zhuǎn)。球形部17經(jīng)由彈性橡膠支承18、19而可搖動地支撐于支承架臺20。由此，上支柱11a、下支柱Ilb以及球形部17依然沿軸方向以剛性的狀態(tài)牢固地聯(lián)接，能夠互相相對旋轉(zhuǎn)，并且，如圖8(b)所示，能夠相對于浮體13而搖動。
[0115]在下支柱Ilb的上端部，形成有上部開口的圓筒形狀的圓筒部lid。而且，在該圓筒部Ild和聯(lián)接部件Ilc之間(即上支柱Ila合下支柱Ilb之間)，設(shè)置有齒輪系統(tǒng)60和發(fā)電裝置70。
[0116]齒輪系統(tǒng)60由例如行星齒輪系統(tǒng)構(gòu)成，具有使上支柱IIa和下支柱Ilb同軸反向旋轉(zhuǎn)的功能。齒輪系統(tǒng)60由刻在聯(lián)接部件Ilc的周圍的太陽齒輪61、經(jīng)由后述的棘輪機(jī)構(gòu)64而聯(lián)接至圓筒部Ild的環(huán)形齒輪62以及配置于太陽齒輪61和環(huán)形齒輪62之間的多個行星齒輪63構(gòu)成。行星齒輪63通過圖中未顯示的載體而相對于球形部17以不可移動的方式連接。由此，例如，如果潮流導(dǎo)致薩沃紐斯型水車50和下支柱Ilb在從上方觀看時順時針地開始旋轉(zhuǎn)，則齒輪系統(tǒng)60導(dǎo)致上支柱Ila和大流士型風(fēng)車40在從上方觀看時逆時針地開始旋轉(zhuǎn)(起動)。由此，能夠提高大流士型風(fēng)車40的起動性。
[0117]另外，齒輪系統(tǒng)60還具有作為將下支柱Ilb的旋轉(zhuǎn)增速并傳遞至上支柱Ila的增速裝置的功能。例如，通過調(diào)節(jié)行星齒輪系統(tǒng)的齒輪比，從而能夠設(shè)定成在薩沃紐斯型水車50 (即環(huán)形齒輪62)旋轉(zhuǎn)I次時，大流士型風(fēng)車40 (即太陽齒輪61)旋轉(zhuǎn)多次(例如8次)。由此，能夠?qū)L(fēng)車的設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)速度和水車的設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速和流速對照而分別適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
[0118]作為一個示例，以起動時的設(shè)計(jì)潮流流速作為每秒0.3m并以設(shè)計(jì)風(fēng)速作為每秒3m而說明。為了使大流士型風(fēng)車40自身開始旋轉(zhuǎn)，有必要以使大流士型風(fēng)車40的周速成為風(fēng)速的3倍左右以上，即每秒9m左右以上的方式起動。如果大流士型風(fēng)車40的旋轉(zhuǎn)半徑r為20m，則有必要以4.3rpm旋轉(zhuǎn)。另一方面，薩沃紐斯型水車50僅以與潮流相同的程度的周速轉(zhuǎn)動。如果薩沃紐斯型水車50的半徑是5m,則為0.6rpm左右，因而由設(shè)在作為風(fēng)車軸的上支柱Ila和作為水車軸的下支柱Ilb之間的行星齒輪系統(tǒng)將薩沃紐斯型水車50的旋轉(zhuǎn)速度增速至8倍并傳遞至大流士型風(fēng)車40。在該情況下，薩沃紐斯型水車50，與將其設(shè)在空中的情況相比，流體速度成為10分之1，因而，假設(shè)流體的比重相同，則產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩由于平方而成為100分之1，自此進(jìn)一步通過增速而成為8分之I，因此，大流士型風(fēng)車40的起動用的轉(zhuǎn)矩成為800分之1，但由于實(shí)際上流體的比重成為800倍，因而能夠利用與陸地型同等的大小的薩沃紐斯型水車50而將大流士型風(fēng)車40起動。
[0119]棘輪機(jī)構(gòu)64具有在指定條件下不將上支柱Ila的旋轉(zhuǎn)傳遞至下支柱Ilb的功能。具體而言，如果薩沃紐斯型水車50從停止?fàn)顟B(tài)起開始旋轉(zhuǎn)，則薩沃紐斯型水車50的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由棘輪機(jī)構(gòu)64而傳遞至環(huán)形齒輪62，伴隨著環(huán)形齒輪62的旋轉(zhuǎn)，聯(lián)接至太陽齒輪61的大流士型風(fēng)車40沿與薩沃紐斯型水車50相反的方向以8倍的速度開始旋轉(zhuǎn)。然后，如果大流士型風(fēng)車40由于風(fēng)力而以薩沃紐斯型水車50的8倍以上的速度(即薩沃紐斯型水車50的增速后的旋轉(zhuǎn)速度以上)旋轉(zhuǎn)，則環(huán)形齒輪62相對于棘輪機(jī)構(gòu)64而空轉(zhuǎn)。由此，大流士型風(fēng)車40的旋轉(zhuǎn)不傳遞至薩沃紐斯型水車50。所以，薩沃紐斯型水車50不成為大流士型風(fēng)車40的負(fù)荷(制動)。
[0120]在圓筒部Ild的內(nèi)部且在齒輪系統(tǒng)60的下方，設(shè)置有具有轉(zhuǎn)子71和定子72的發(fā)電裝置70。轉(zhuǎn)子71固定于聯(lián)接部件11c，定子72固定于圓筒部lid。由此，由于轉(zhuǎn)子71和定子72反向旋轉(zhuǎn)，因而發(fā)電裝置70能夠利用兩者的差速而效率良好地發(fā)電。
[0121]此時，反向轉(zhuǎn)矩作用于轉(zhuǎn)子71和定子72之間，但由于轉(zhuǎn)子71和定子72分別固定于反向旋轉(zhuǎn)的上支柱Ila和下支柱11b，因而消除反向轉(zhuǎn)矩。因此，能夠謀求用于防止浮體13的旋轉(zhuǎn)的系留設(shè)備的簡略化、小型化。
[0122]此外，在第3實(shí)施方式中，在圓筒部Ild和球形部17之間設(shè)置有棘輪75。由此，SP使在例如潮流停止的情況下，下支柱Ilb也不與上支柱Ila共轉(zhuǎn)，能夠發(fā)電。
[0123]接著，參照圖9，對第3實(shí)施方式中的大流士型風(fēng)車40的收縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0124]如圖9所示，大流士型風(fēng)車40使下托架43相對于上支柱Ila而滑動至下方，由此，能夠使葉片41變形成直線狀。由此，能夠使大流士型風(fēng)車40的旋轉(zhuǎn)半徑r大致為0，防止強(qiáng)風(fēng)所導(dǎo)致的葉片41的破損，并且，降低受風(fēng)面積并降低翻倒力矩。
[0125]〈第4實(shí)施方式〉
第4實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IC與前述的第I至第3實(shí)施方式的主要不同點(diǎn)是組件80獨(dú)自地具有浮力，通過組件80和浮體13的基于波浪的上下運(yùn)動的差而發(fā)電。
[0126]如圖10所示，第4實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IC具備具有浮力的組件80和將組件80可搖動地且可旋轉(zhuǎn)地且可上下運(yùn)動地支撐的浮體13。
[0127]組件80主要具有例如大流士型的垂直軸水車81和成為旋轉(zhuǎn)軸的支柱82。組件80，通過例如由空心部件構(gòu)成支柱82，由此，具有組件80自身盡可能地漂浮于水面的浮力。組件80形成為上下細(xì)長的形狀，因而難以受到波浪導(dǎo)致的水面的上下運(yùn)動的影響。另一方面，與組件80相比，浮體13容易受到波浪導(dǎo)致的水面的上下運(yùn)動的影響。因此，組件80和浮體13由于對波浪的響應(yīng)速度的差而相對地上下運(yùn)動。
[0128]由于組件80可搖動地被支撐于浮體13，因而即使在大的潮流力作用的情況下，如圖10(b)所示，也能夠使組件80傾斜而避開潮流力。另外，由于垂直軸水車81作為壓載而起作用，因而能夠?qū)⒔M件80恢復(fù)至垂直的狀態(tài)。
[0129]而且，由于組件80相對于浮體13而可旋轉(zhuǎn)地被支撐，因而通過組件80的旋轉(zhuǎn)而使后述的發(fā)電裝置70 (參照圖11)旋轉(zhuǎn)，由此，能夠取出潮流能量。
[0130]另外，組件80相對于浮體而可上下運(yùn)動地被支撐，并且，具備將上下運(yùn)動變換成旋轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)88。由此，能夠?qū)⒔M件80的相對的上下運(yùn)動變換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，用作大流士型的垂直軸水車81的起動力。
[0131]接著，參照圖11，對第4實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IC的支撐構(gòu)造進(jìn)行說明。
[0132]如圖11 (a)所示，組件80的球形部17，與前述的其他實(shí)施方式同樣地，經(jīng)由彈性橡膠支承18、19而可搖動地被支撐于支撐架臺20。在球形部17的中心部，成為垂直軸水車81的旋轉(zhuǎn)軸的支柱82的上端部83上下貫通而配置。
[0133]在支柱82的上端部83，嵌合安裝有作為線性軸承的滾珠花鍵襯套86。滾珠花鍵襯套86以能夠相對于支柱82的上端部83而沿上下方向(軸方向)相對地移動的方式設(shè)置。另一方面，滾珠花鍵襯套86以不可上下運(yùn)動的方式由球形部17保持。而且，滾珠花鍵襯套86卡合在刻于支柱82的上端部83的花鍵槽86a，由此，與支柱82 —起旋轉(zhuǎn)。在滾珠花鍵襯套86，固定有發(fā)電裝置70的轉(zhuǎn)子71，在球形部17的內(nèi)周面，固定有定子72。由此，如果大流士型的垂直軸水車81旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子71與滾珠花鍵襯套86 —起旋轉(zhuǎn)。由于定子72固定于球形部17而不旋轉(zhuǎn)，因而通過轉(zhuǎn)子71和定子72的相對旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行發(fā)電。此外，產(chǎn)生于定子72的反向轉(zhuǎn)矩由浮體13的系留系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。
[0134]在支柱82的上端部83中的從球形部17突出的部分，刻有螺紋槽83a，并且，嵌合安裝有螺母84，形成所謂的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。另一方面，在球形部17的上部，突出形成有圓筒狀的螺母保持部17a，經(jīng)由棘輪機(jī)構(gòu)85而將螺母84可沿一個方向旋轉(zhuǎn)地且不可上下移動地保持。這些螺紋槽83a、螺母84、棘輪機(jī)構(gòu)85以及螺母保持部17a構(gòu)成旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)88。由該旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)88進(jìn)行垂直軸水車81的起動。
[0135]具體而言，例如，從上方觀看時，將棘輪機(jī)構(gòu)85設(shè)置成螺母84能夠逆時針地旋轉(zhuǎn)(相對于棘輪而變得自由)，但不能順時針地旋轉(zhuǎn)，并且，將大流士型的垂直軸水車81設(shè)置成逆時針地旋轉(zhuǎn)。另外，刻有螺紋槽83a，從而在使支柱82相對于螺母84而從上方觀看時逆時針地旋轉(zhuǎn)時，支柱82相對于螺母84而向下移動。
[0136]然后，在垂直軸水車81停止的狀態(tài)下，如果組件80相對于螺母84 (浮體13)而向上移動，則根據(jù)螺紋槽83a的方向，螺母84逆時針地旋轉(zhuǎn)。此時，棘輪機(jī)構(gòu)85空轉(zhuǎn)。
[0137]另一方面，在垂直軸水車81停止的狀態(tài)下，如果組件80相對于螺母84而向下移動，則根據(jù)螺紋槽83a的方向，螺母84欲順時針地旋轉(zhuǎn)，但由于被棘輪機(jī)構(gòu)85約束而不能旋轉(zhuǎn)。因此，垂直軸水車81逆時針地旋轉(zhuǎn)而向下移動。由此,垂直軸水車81起動。
[0138]如果垂直軸水車81起動而逆時針地開始旋轉(zhuǎn),則垂直軸水車81欲相對于螺母84而向下移動。可是，由于垂直軸水車81具有浮力，因而產(chǎn)生在以某種程度向下移動之后，不能進(jìn)一步向著下方向移動的狀態(tài)。于是，螺母84與垂直軸水車81同樣地沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，使得與垂直軸水車81的相對的位置關(guān)系不變,此時,棘輪機(jī)構(gòu)85空轉(zhuǎn)。由此,垂直軸水車81旋轉(zhuǎn)，由發(fā)電裝置70進(jìn)行發(fā)電。
[0139]此外，雖然省略圖示，但也可以在滾珠花鍵襯套86和支柱82之間設(shè)置由線性發(fā)電機(jī)(省略圖示)構(gòu)成的輔助發(fā)電裝置。線性發(fā)電機(jī)例如將平移器安裝于滾珠花鍵襯套86，并且，將定子安裝于支柱82的上端部83。于是，能夠利用滾珠花鍵襯套86和支柱82的相對的上下運(yùn)動來進(jìn)行發(fā)電。
[0140]另外，在第4實(shí)施方式中，作為旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)，采用由螺紋槽83a和螺母84構(gòu)成的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，但也可以采用齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)、連桿和曲柄機(jī)構(gòu)或陀螺機(jī)構(gòu)等，以代替滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。
[0141]接著，參照圖12，對利用浮體式流體力利用系統(tǒng)的第5實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船100進(jìn)行說明。
[0142]如圖12所示，第5實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船100是所謂的游艇，具備成為浮體的船體101和成為組件的固定翼102。固定翼102具有貫通船體101而配置的支柱103。支柱103可搖動地且可轉(zhuǎn)動地被支撐于船體101。另外，支柱103具備比船體101的支撐機(jī)構(gòu)1la更靠近上側(cè)的上支柱103a和比該支撐機(jī)構(gòu)更靠近下側(cè)的下支柱103b。下支柱103b是沿前后方向?qū)挾葘拸V地形成并作為龍骨而起作用的部位。在下支柱103b的下端部，設(shè)置有壓載104。該壓載104導(dǎo)致固定翼102的重心配置于水面下。在船體101的內(nèi)部，設(shè)置有約束支柱103的向前后方向的搖動的阻尼裝置105。阻尼裝置105的基端聯(lián)接至船體101，阻尼裝置105的前端聯(lián)接至下支柱103b的龍骨上部。
[0143]此外，可搖動地且可轉(zhuǎn)動地將支柱103支撐的支撐機(jī)構(gòu)1la未被特別地限定，例如能夠適當(dāng)采用第2至第4實(shí)施方式中所說明的支撐機(jī)構(gòu)。[0144]風(fēng)力推進(jìn)船100使下支柱103b的龍骨旋轉(zhuǎn)而賦予仰角，從而在受到側(cè)風(fēng)而前進(jìn)時，防止側(cè)風(fēng)導(dǎo)致的側(cè)滑，船體101能夠依然向著行進(jìn)方向航行。另外，即使風(fēng)力推進(jìn)船100的固定翼102由于風(fēng)力而受到大的力并傾斜，船體101也不搖晃，下支柱103b和壓載104傾斜而產(chǎn)生復(fù)原力。由此，能夠防止船體101傾斜而犧牲居住性、船體阻力增加、阻力中心沿橫方向偏移而需要轉(zhuǎn)舵且阻力進(jìn)一步增加，能夠?qū)崿F(xiàn)效率良好的游艇。
[0145]此外，由于在使上支柱103a旋轉(zhuǎn)的情況下，難以進(jìn)行支柱下端的固定，因而通常需要如在現(xiàn)有的游艇中所觀察到的前拉桿和側(cè)拉桿、如在陸地的垂直軸型大流士型風(fēng)車中所觀察到的拉線，但在風(fēng)力推進(jìn)船100中，上支柱103a的翻倒力矩由貫通船體101而設(shè)置的下支柱103b和壓載104導(dǎo)致的復(fù)原力直接支承，因而不必從船體101支承力矩，能夠省略。
[0146]接著，參照圖13至圖16，對第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船110進(jìn)行說明。第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船110與前述的第5實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船100的主要不同點(diǎn)是受風(fēng)部由大流士型風(fēng)車40構(gòu)成，以及具備通過大流士型風(fēng)車40的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的螺旋槳116。
[0147]如圖13(a) (b)所示，風(fēng)力推進(jìn)船110在船體111的前后具備2個組件112、112。各組件112經(jīng)由支撐機(jī)構(gòu)Illa而相對于船體111而可搖動地且可旋轉(zhuǎn)地被支撐。各組件112主要具備支撐受力部的支柱113和作為受力部的大流士型風(fēng)車40。大流士型風(fēng)車40的構(gòu)造與第3實(shí)施方式同樣，因而省略詳細(xì)的說明。
[0148]支柱113具備上支柱113a和下支柱113b。上支柱113a是作為大流士型風(fēng)車40的旋轉(zhuǎn)軸而起作用的部位。下支柱113b是沿前后方向?qū)挾葘拸V地形成且作為龍骨而起作用的部位。在下支柱113b的下端部，設(shè)置有壓載115。壓載115具有與大流士型風(fēng)車40的旋轉(zhuǎn)連動而旋轉(zhuǎn)的螺旋槳116。約束裝置117使得支柱113僅沿?fù)u晃方向搖動。約束裝置117由例如液壓阻尼器等構(gòu)成。
[0149]如圖14(a) (b)所示，組件112以能夠相對于船體111而搖動的方式構(gòu)成。即使風(fēng)力推進(jìn)船110的組件112由于風(fēng)力而受到大的力并傾斜，船體111也不搖晃，下支柱113b和壓載115傾斜而產(chǎn)生復(fù)原力。由此，能夠防止船體111傾斜而犧牲居住性、船體阻力增加、阻力中心沿橫方向偏移而需要轉(zhuǎn)舵且阻力進(jìn)一步增加，能夠?qū)崿F(xiàn)效率良好的風(fēng)力推進(jìn)船110。
[0150]如圖15所示，支撐機(jī)構(gòu)Illa具有形成在下支柱113b的上端部的球形部113c、可搖動地支撐球形部113c的彈性橡膠支承18、19以及支撐彈性橡膠支承18、19的支撐架臺20。
[0151]在上支柱113a的下端部，形成有向下開口的圓筒部113d。圓筒部113d可旋轉(zhuǎn)地由球形部113c保持。在圓筒部113d的內(nèi)部，設(shè)置有增速裝置120。增速裝置120具有環(huán)形齒輪121、行星齒輪122以及太陽齒輪123。環(huán)形齒輪121經(jīng)由棘輪124而連接至圓筒部113d。行星齒輪122通過圖中未顯示的載體而相對于球形部113c不可移動地連接。太陽齒輪123刻在后述的旋轉(zhuǎn)軸131的外周面。由此，如果上支柱113a旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)軸113以指定的增速比旋轉(zhuǎn)。
[0152]在上支柱113a的下端部，旋轉(zhuǎn)軸131可旋轉(zhuǎn)地被懸掛支撐。旋轉(zhuǎn)軸131貫通球形部113c和下支柱113b而到達(dá)至壓載115。在旋轉(zhuǎn)軸131的下端部，設(shè)有傘齒輪132。傘齒輪132卡合在設(shè)于螺旋槳116的水平軸116a的前端的2個傘齒輪116b。由此，旋轉(zhuǎn)軸131的旋轉(zhuǎn)變換為水平軸116a的水平軸旋轉(zhuǎn)，通過螺旋槳116的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生推進(jìn)力。
[0153]在球形部113c的內(nèi)部且在增速裝置120的下方，設(shè)置有發(fā)電裝置70。發(fā)電裝置70的轉(zhuǎn)子71固定于旋轉(zhuǎn)軸131的外周面，發(fā)電裝置70的定子72固定于球形部113c。伴隨著旋轉(zhuǎn)軸131的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子71旋轉(zhuǎn)，由此，由發(fā)電裝置70進(jìn)行發(fā)電，在停泊中通過將約束裝置117(參照圖13)解放，從而對組件112容許搖晃、間距方向2軸的搖動。利用由大流士型風(fēng)車40受到的風(fēng)進(jìn)行發(fā)電。
[0154]此外，發(fā)電裝置70在航行中構(gòu)成為能夠作為電動機(jī)而補(bǔ)充風(fēng)力導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)力。
[0155]風(fēng)力推進(jìn)船110，在受到側(cè)風(fēng)而直線前進(jìn)的情況下，如圖16(a)所示，使作為龍骨而起作用的下支柱113b平行地傾斜。由此，能夠?qū)τ上轮е?13b構(gòu)成的龍骨賦予仰角而產(chǎn)生防止側(cè)滑的升力。
[0156]另外，風(fēng)力推進(jìn)船110，在回旋的情況下，如圖16(b)所示，使作為龍骨而起作用的下支柱113b互相反向地傾斜。由此,能夠減小回旋半徑。
[0157]以上，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施方式，能夠在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變更。
[0158]例如，也可以將第4實(shí)施方式的上下運(yùn)動機(jī)構(gòu)添加于第3實(shí)施方式所涉及的浮體式流體力利用系統(tǒng)IB的支撐機(jī)構(gòu)。于是，能夠通過組件12相對于浮體13的上下運(yùn)動而將浮體式流體力利用系統(tǒng)IB的大流士型風(fēng)車40起動。同樣地，也可以將第4實(shí)施方式的上下運(yùn)動機(jī)構(gòu)添加于第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船110的支撐機(jī)構(gòu)111a。
[0159]另外，在第3實(shí)施方式中，如圖8(a) (b)所示，在上支柱Ila和下支柱Ilb之間，設(shè)置有齒輪系統(tǒng)60和棘輪機(jī)構(gòu)64，但在不需要下支柱Ilb的旋轉(zhuǎn)的增速的情況下，也可以省略齒輪系統(tǒng)60，在上支柱Ila和下支柱Ilb之間，可以只配置棘輪機(jī)構(gòu)64。依據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠使旋轉(zhuǎn)的傳遞成為單向通行或防止過度旋轉(zhuǎn)。
[0160]另外，在第3實(shí)施方式中，如圖8(a) (b)所示，構(gòu)成為，通過在上支柱Ila和下支柱Ilb之間設(shè)置齒輪系統(tǒng)60,從而使上支柱IIa和下支柱Ilb同軸反向旋轉(zhuǎn),但在不必利用水車而將風(fēng)車起動的情況下，如果將風(fēng)車和水車的葉片的方向設(shè)定成互相反向旋轉(zhuǎn)，則能夠省略齒輪系統(tǒng)60。
[0161]另外，在第6實(shí)施方式所涉及的風(fēng)力推進(jìn)船110中，構(gòu)成為作為龍骨而起作用的下支柱113b和壓載115相對于船體111而一體地旋轉(zhuǎn)，但本發(fā)明不限定于此，也可以構(gòu)成為僅成為龍骨的下支柱113b旋轉(zhuǎn)。
[0162]此外，作為本發(fā)明的參考例，對組件相對于浮體而不搖動的情況進(jìn)行說明。
[0163]例如，在本發(fā)明的第3實(shí)施方式中，如圖7所示，在上支柱Ila設(shè)有作為升力型的垂直軸風(fēng)車的大流士型風(fēng)車40，并且，在下支柱Ilb設(shè)有作為阻力型的垂直軸水車的薩沃紐斯型水車50，而且，如圖8所示，構(gòu)成為將支柱11相對于浮體13而可搖動地支撐，但在例如薩沃紐斯型水車50足夠大的情況下，也可以構(gòu)成為將支柱11相對于浮體13而不可搖動地支撐。即，在例如水深大的海域等，由于容易充分地增大薩沃紐斯型水車50，因而，即使大流士型風(fēng)車40受到風(fēng)力，也能夠充分地對抗其翻倒力矩，所以，如果不必為了避開過大的風(fēng)力和潮流力而設(shè)定受到過大的風(fēng)力和潮流力則傾斜的重量等，那么，不必在浮體13可搖動地支撐支柱11。在該情況下，將支柱11相對于支撐架臺20而可旋轉(zhuǎn)地安裝即可，因而能夠省略球形部17和彈性橡膠支承18、19而使支撐機(jī)構(gòu)簡化。[0164]另外，由于第4實(shí)施方式是僅具備水車的構(gòu)成，因而，如果不必為了避開過大的潮流力而設(shè)定受到過大的潮流力則傾斜的重量等，則不必在浮體13可搖動地支撐支柱11。在該情況下，也可以構(gòu)成為將支柱11可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至第4實(shí)施方式的支撐架臺20且省略球形部17和彈性橡膠支承18、19。
[0165]符號說明
I浮體式流體力利用系統(tǒng)
10受風(fēng)部
11支柱
12組件
13浮體
14壓載
15重心
【權(quán)利要求】
1.一種浮體式流體力利用系統(tǒng)，具備從風(fēng)或水取出能量的組件和支撐所述組件的浮體，其特征在于， 所述組件具有受到流體力的受力部和支撐所述受力部的支柱， 所述組件，其重心配置于水面下，并且，相對于所述浮體而可沿任意的方向搖動地被支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述組件經(jīng)由銷接頭、萬向接頭、滑枕式滾珠型球面軸承以及彈性體支撐機(jī)構(gòu)中的任一個而相對于所述浮體而可搖動地被支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述組件相對于所述浮體而可圍繞所述支柱的中心軸旋轉(zhuǎn)地被支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，利用風(fēng)力作為所述流體能量的至少一個，其特征在于， 所述受力部包括在空中受到風(fēng)力的受風(fēng)部而構(gòu)成， 所述支柱具備支撐所述受風(fēng)部的上支柱和支撐配置于水面下的壓載的下支柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述上支柱和所述下支柱關(guān)于所述支柱的中心軸而以剛性的狀態(tài)經(jīng)由軸承而可相對地同軸旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述受力部包括水平軸風(fēng)車或垂直軸風(fēng)車而構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述受力部包括水平軸水車或垂直軸水車而構(gòu)成， 所述水平軸水車或所述垂直軸水車配置于水面下并作為壓載或壓載的一部分而起作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述上支柱和所述下支柱經(jīng)由齒輪系統(tǒng)而互相聯(lián)接，從而保持指定的相對的旋轉(zhuǎn)關(guān)系而同軸旋轉(zhuǎn)，并且，相對于所述浮體而可相對旋轉(zhuǎn)地且可搖動地被支撐。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述上支柱和所述下支柱具有這樣的機(jī)構(gòu):在指定條件下，將所述上支柱和所述下支柱中的一方的旋轉(zhuǎn)傳遞至另一方，在其他條件下，不將所述上支柱和所述下支柱中的一方的旋轉(zhuǎn)傳遞至另一方。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述組件具備從所述受力部的旋轉(zhuǎn)取出旋轉(zhuǎn)能量的旋轉(zhuǎn)能量取出部， 所述上支柱和下支柱構(gòu)成為互相同軸反向旋轉(zhuǎn)， 所述旋轉(zhuǎn)能量取出部配置成在從所述上支柱和下支柱取出旋轉(zhuǎn)能量時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩互相消除。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)能量取出部是具備轉(zhuǎn)子和定子的發(fā)電機(jī)， 所述發(fā)電機(jī)將所述轉(zhuǎn)子連接至所述上支柱和所述下支柱中的任一方，將所述定子連接至另一方，利用所述轉(zhuǎn)子和所述定子的差動而發(fā)電。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述受力部包括升力型的垂直軸風(fēng)車和阻力型的垂直軸水車而構(gòu)成，所述垂直軸風(fēng)車通過所述垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)而起動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述受力部包括升力型的垂直軸風(fēng)車和阻力型的垂直軸水車而構(gòu)成， 所述垂直軸水車經(jīng)由增速裝置而聯(lián)接至所述垂直軸風(fēng)車， 所述增速裝置，在垂直軸風(fēng)車的增速后的旋轉(zhuǎn)速度為所述垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)速度以下的情況下，將所述垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)傳遞至所述垂直軸風(fēng)車，在所述垂直軸風(fēng)車的增速后的旋轉(zhuǎn)速度比所述垂直軸水車的旋轉(zhuǎn)速度更大的情況下，不將所述垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)傳遞至所述垂直軸水車。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述組件具有與所述組件的自重平衡的程度的浮力，并且，相對于所述浮體而可相對地上下運(yùn)動地被支撐， 具備從所述組件和所述浮體的相對的上下運(yùn)動取出能量的上下運(yùn)動能量取出部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述上下運(yùn)動能量取出部是具備平移器和定子的線性發(fā)電機(jī)， 所述線性發(fā)電機(jī)將所述平移器連接至所述組件和所述浮體中的任一方，將所述定子連接至另一方，利用所述平移器和所述定子的差動而發(fā)電。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，上下運(yùn)動能量取出部具備由滾珠絲杠、齒條和小齒輪、連桿和曲柄機(jī)構(gòu)以及陀螺儀中的任一個構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于，所述受力部具備升力型的垂直軸風(fēng)車和升力型的垂直軸水車中的至少任一個，利用由所述旋轉(zhuǎn)力變換機(jī)構(gòu)得到的旋轉(zhuǎn)力而起動。
18.一種風(fēng)力推進(jìn)船，使用根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一項(xiàng)所述的浮體式流體力利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述浮體是船體，所述受力部包括在空中受到風(fēng)力的受風(fēng)部而構(gòu)成，所述支柱具備支撐所述受風(fēng)部的上支柱和支撐配置于水面下的壓載的下支柱， 具備配置于水面下并大致圍繞水平軸被所述受風(fēng)部所受到的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，利用風(fēng)力，以作為用于其旋轉(zhuǎn)的能量的至少一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的風(fēng)力推進(jìn)船，其特征在于，所述螺旋槳設(shè)置于所述壓載。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的風(fēng)力推進(jìn)船，其特征在于，所述壓載或所述下支柱作為升力型的龍骨而起作用。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)力推進(jìn)船，其特征在于， 具備配置在所述船體的前后的2個所述組件， 所述2個龍骨，在受到側(cè)風(fēng)的直線前進(jìn)時，以沿相同方向擁有迎角的方式旋轉(zhuǎn)，在回旋時，以前端的所述龍骨和后端的所述龍骨擁有互相反向的迎角的方式旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】F03D11/04GK104040170SQ201280053825
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】中村拓樹, 秋元博路 申請人:中村拓樹