KR102175782B1 - Apparatus for supporting tower of offshore wind turbine, method for controlling thereof and vessel for transporting and installing of offshore wind turbine having thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치, 이의 제어 방법 및 이를 구비한 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세장비가 큰 해상 풍력발전기를 전체 조립한 후 한번에 탑재, 운송 및 설치하기 위한 지지 프레임의 상부 프레임에서 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하여 해상 풍력발전기의 진자 운동을 억제함으로써 안정적으로 해상 환경에 대응하면서 해상 풍력발전기를 탑재, 운송 및 설치하기 위한, 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치, 이의 제어 방법 및 이를 구비한 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a tower support device of an offshore wind turbine, a method of controlling the same, and a ship for transport and installation of an offshore wind turbine having the same, and more specifically, after assembling the entire offshore wind turbine having a large size, it is mounted, transported and installed at once. A tower of offshore wind turbines to mount, transport and install offshore wind turbines while stably responding to the offshore environment by supporting the side of the tower of offshore wind turbines in the upper frame of the supporting frame It relates to a supporting device, a method for controlling the same, and a ship for transport and installation of an offshore wind turbine having the same.
풍력발전기는 나셀(nacelle), 로터(rotor), 타워(tower)로 구성될 수 있다. 나셀은 로터에 의해 얻어진 회전력을 전기에너지로 변환시키기 위한 장치들을 포함한다. 또한, 로터는 바람이 가진 에너지를 회전력으로 변환시켜주는 장치로서, 복수개의 날개(blade)를 구비한다. 그리고, 타워는 풍력발전기를 지탱해주는 구조물이다. 해상 풍력발전기는 바다에 설치된 하부구조물 위에 조립된다.The wind turbine may be composed of a nacelle, a rotor, and a tower. The nacelle contains devices for converting the rotational force obtained by the rotor into electrical energy. In addition, the rotor is a device that converts the energy of the wind into rotational force, and includes a plurality of blades. And, the tower is a structure that supports the wind turbine. Offshore wind turbines are assembled on a substructure installed in the sea.
해상 풍력발전기 조립은 풍력단지 해역에 미리 설치된 하부구조물 위에 개별 운송한 풍력발전기의 타워, 나셀, 로터를 볼트체결로 쌓아 올리는 방식으로 이루어진다. 흔들리는 선상의 크레인으로 해상에 조립하는 작업은 어렵고 시간이 오래 걸리므로, 크레인을 육상 환경에서처럼 고정시키기 위해 선박전체를 수면위로 들어 올려 고정시키는 고가의 잭업 시스템이 사용된다. Offshore wind turbine assembly is carried out by bolting the towers, nacelles, and rotors of wind turbines individually transported on the substructures pre-installed in the sea area of the wind farm. Since it is difficult and time-consuming to assemble the crane on the sea with a swaying shipboard crane, an expensive jack-up system that lifts and fixes the entire ship above the water surface is used to fix the crane as in a land environment.
이에, 기존에는 위험하고, 어려운 외해조립을 생략하기 위해 육상 혹은 연안에서 풍력발전기 및 하부구조물까지 전체 조립완료 후 이송하는 일괄운송방식에 대해 연구가 진행되고 있다.Accordingly, in order to omit dangerous and difficult offshore assembly, studies are being conducted on a batch transportation method that transfers the entire assembly from the land or coast to the wind turbine and substructure after completion of the assembly.
수심 20m 해역을 가정할 경우, 하부구조물을 포함한 전체 풍력발전기의 높이는 하부구조물 하단에서 나셀까지의 높이가 120m 이상이 된다. 최상부에 설치되는 나셀의 무게가 전체 구조물의 1/4이상이므로 무게중심이 권상부 보다 위쪽에 위치하게 된다. Assuming a sea area of 20m depth, the height of the entire wind turbine including the substructure is 120m or more from the bottom of the substructure to the nacelle. Since the weight of the nacelle installed at the top is more than 1/4 of the total structure, the center of gravity is located above the hoisting part.
수하물을 무게중심 위에서 체결하여 권상하는 경우 시스템은 안정상태로 약간의 흔들림이 발생해도 중력이 복원력으로 작용하여 다시 안정 상태로 자연 복귀 하게 된다. 하지만 수하물을 무게중심 아래에서 권상하게 되면 수하물에 흔들림이 발생하는 경우 중력이 복원력의 반대로 작용하여 전복하게 된다. In the case of hoisting the baggage by fastening it above the center of gravity, the system is in a stable state, and even if a slight shaking occurs, gravity acts as a restoring force and returns to the stable state again. However, when the baggage is hoisted under the center of gravity, when the baggage is shaken, gravity acts in the opposite direction of the restoring force, causing it to overturn.
이에 따라, 수하물의 전복을 방지하기 위해 권상부와 떨어진 부위에 별도의 지지장치가 요구되며, 이러한 지지장치는 풍력발전기의 전복을 방지할 수 있도록 수평방향으로 힘을 주되, 풍력발전기가 상하로 자유롭게 움직일 수 있도록 허용해야 한다. Accordingly, a separate support device is required in the area away from the hoist to prevent the rollover of baggage, and such a support device applies force in the horizontal direction to prevent the wind turbine from overturning, but the wind turbine is free to move up and down. You have to allow it to move.
또한, 타워의 경우 위로 갈수록 지름이 작아지게 경사가 져 있으므로, 지름이 변경되어도 타워에 항상 같은 힘을 가할 수 있도록 제어 되어야 한다. In addition, since the tower is inclined so that its diameter decreases as it goes upward, it must be controlled to always apply the same force to the tower even if the diameter is changed.
따라서, 일괄운송방식에서는 해상 풍력발전기의 타워측면을 지지하는 지지장치를 적용할 필요성이 있다.Therefore, in the batch transportation method, there is a need to apply a support device that supports the tower side of the offshore wind turbine.
본 발명의 목적은 세장비가 큰 해상 풍력발전기를 전체 조립한 후 한번에 탑재, 운송 및 설치하기 위한 지지 프레임의 상부 프레임에서 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하여 해상 풍력발전기의 진자 운동을 억제함으로써 안정적으로 해상 환경에 대응하면서 해상 풍력발전기를 탑재, 운송 및 설치하기 위한, 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치, 이의 제어 방법 및 이를 구비한 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to support the tower side of the offshore wind turbine at the upper frame of the support frame for mounting, transport and installation at a time after assembling the entire offshore wind turbine having a large size, thereby stably suppressing the pendulum motion of the offshore wind turbine. It is to provide a tower support device of an offshore wind turbine, a control method thereof, and a ship for transportation and installation of offshore wind turbines having the same for mounting, transporting and installing offshore wind turbines while responding to the offshore environment.
본 발명의 일실시예에 따른 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치는, 해상 풍력발전기의 탑재, 운송 및 설치를 위한 지지 프레임(130)의 상부 프레임(130a)에 설치되는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치에 있어서, 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치되는 복수 개의 지지암(141); 및 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 상기 복수 개의 지지암 각각을 제어하기 위한 제어부(143);를 포함할 수 있다.The tower support device of an offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention is provided in the tower support device of an offshore wind turbine installed on the
상기 상부 프레임은, 마제형(⊃)으로 개방 구조과 닫힌 구조으로 형성되는 것일 수 있다.The upper frame may be formed in an open structure and a closed structure in a horse-shaped (⊃) shape.
상기 복수 개의 지지암 각각은, 회전식 지지암(141a) 및 고정식 지지암(141b)에서 선택된 어느 하나로 구현되는 것일 수 있다.Each of the plurality of support arms may be implemented with any one selected from a rotary support arm 141a and a
상기 회전식 지지암의 일단은, 상기 상부 프레임에 회전가능하게 회전부(142)에 연결되어 설치되는 것일 수 있다.One end of the rotary support arm may be connected to the rotating
상기 회전식 지지암은, 상기 회전부에 의해 상기 상부 프레임의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치에서 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치로 회전하는 것일 수 있다.The rotary support arm may be rotated to a support position for supporting the side of the tower of the offshore wind turbine at a reference position coincident with the frame direction of the upper frame by the rotation unit.
상기 회전부는, 솔레노이드(solenoid) 또는 유압에 의한 방향제어밸브일 수 있다.The rotating part may be a solenoid or a directional control valve by hydraulic pressure.
상기 고정식 지지암의 일단은, 상기 상부 프레임에 고정되어 설치되는 것일 수 있다.One end of the fixed support arm may be fixed to and installed on the upper frame.
상기 고정식 지지암은, 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치에 고정되는 것일 수 있다.The fixed support arm may be fixed to a support position for supporting the side of the tower of the offshore wind turbine.
상기 회전식 지지암의 설치 위치는, 상기 고정식 지지암의 설치 위치 보다 상기 상부 프레임의 개방 구조에 가까운 것일 수 있다.The installation position of the rotary support arm may be closer to the open structure of the upper frame than the installation position of the fixed support arm.
상기 정해진 위치는, 상기 복수 개의 지지암에 의해 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면에 작용하는 힘이 평형 상태를 형성하는 위치일 수 있다.The predetermined position may be a position in which forces acting on the side of the tower of the offshore wind turbine form an equilibrium state by the plurality of support arms.
상기 복수 개의 지지암은, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다.The plurality of support arms may be any one of a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, an electric cylinder, and a clamp.
상기 제어부는, 상기 해상 풍력발전기의 권상 또는 권하시, 상기 해상 풍력발전기의 타워 직경이 변함에 따라 상기 복수 개의 지지암 각각이 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 제어하는 것일 수 있다.The control unit may be configured to control each of the plurality of support arms to be supported by a predetermined amount of force as the tower diameter of the offshore wind turbine is changed when the offshore wind turbine is hoisted or unloaded.
상기 복수 개의 지지암 각각은, 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면에 작용하는 순간적인 충격 하중에 대한 댐핑(dampping)을 위해 어큐뮬레이터(accumulator)에 연결되는 것일 수 있다.Each of the plurality of support arms may be connected to an accumulator for damping an instantaneous impact load acting on the side of the tower of the offshore wind turbine.
상기 제어부는, 상기 해상 풍력발전기를 프레임 내부 위치에 정렬시키기 위해 선박 이동을 제어하는 것일 수 있다.The control unit may be to control the movement of the vessel to align the offshore wind turbine at a position inside the frame.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법은, 해상 풍력발전기의 탑재, 운송 및 설치를 위한 지지 프레임(130)의 상부 프레임(130a)에 설치되고, 복수 개의 지지암이 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치되는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법에 있어서, (a) 제어부가 상기 해상 풍력발전기를 프레임 내부 위치에 정렬시키기 위해 선박 이동을 제어하는 단계; (b) 상기 제어부가 상기 복수 개의 지지암 중 회전식 지지암을 상기 상부 프레임의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치에서 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치로 회전시키는 단계; 및 (c) 상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 상기 복수 개의 지지암 각각을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the control method of the tower support device of the offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention is installed on the upper frame (130a) of the
상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기의 권상 또는 권하시, 상기 해상 풍력발전기의 타워 직경이 변함에 따라 상기 복수 개의 지지암 각각이 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 제어하는 것일 수 있다.In the step (c), when the offshore wind turbine is hoisted or unloaded, the control unit may control each of the plurality of support arms to be supported with a predetermined force as the tower diameter of the offshore wind turbine changes.
실시예에 따르면, (d) 상기 (c) 단계 이후에, 상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면 지지를 분리하기 위해 상기 복수 개의 지지암 각각을 제어하는 단계; (e) 상기 제어부가 상기 회전식 지지암을 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치에서 상기 상부 프레임의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치로 원위치시키는 단계; 및 (f) 상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기로 이탈하기 위해 상기 선박 이동을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, (d) after the step (c), the control unit controlling each of the plurality of support arms to separate the tower side support of the offshore wind turbine; (e) returning, by the control unit, the rotary support arm from a support position for supporting the side of the tower of the offshore wind turbine to a reference position corresponding to the frame direction of the upper frame; And (f) controlling, by the control unit, the movement of the ship to leave the offshore wind turbine.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박은, 선체; 상기 선체의 일측에 형성된 선체 개방부를 통해 해상 풍력발전기를 탑재, 운송 및 설치를 위한 지지 프레임; 상기 선체 개방부의 개폐를 위해 이동가능한 슬라이딩 데크; 및 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 지지 프레임의 상부 프레임에 설치되는 타워 지지 장치;를 포함하되, 상기 타워 지지 장치는, 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치되는 복수 개의 지지암; 및 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 상기 복수 개의 지지암 각각을 제어하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.In addition, a ship for transportation installation of an offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention includes: a hull; A support frame for mounting, transportation, and installation of an offshore wind turbine through a hull opening formed on one side of the hull; A sliding deck movable to open and close the hull opening; And a tower support device installed on an upper frame of the support frame to support the tower side of the offshore wind turbine, wherein the tower support device comprises: of the upper frame to support the tower side of the offshore wind turbine. A plurality of support arms installed at predetermined positions along the circumference; And a control unit for controlling each of the plurality of support arms to support the side of the tower of the offshore wind turbine with a force of a predetermined size.
상기 복수 개의 지지암 각각은, 회전식 지지암 및 고정식 지지암에서 선택된 어느 하나로 구현되는 것일 수 있다.Each of the plurality of support arms may be implemented with any one selected from a rotary support arm and a fixed support arm.
본 발명은 세장비가 큰 해상 풍력발전기를 전체 조립한 후 한번에 탑재, 운송 및 설치하기 위한 지지 프레임의 상부 프레임에서 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하여 해상 풍력발전기의 진자 운동을 억제함으로써 안정적으로 해상 환경에 대응하면서 해상 풍력발전기를 탑재, 운송 및 설치할 수 있다.The present invention supports the tower side of the offshore wind turbine at the upper frame of the support frame for mounting, transport, and installation at a time after assembling the entire offshore wind turbine of large size equipment, thereby suppressing the pendulum movement of the offshore wind turbine to stably offshore environment. It can mount, transport and install offshore wind turbines while responding to
또한, 본 발명은 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치를 이용하여 작업자에 의한 고박 및 고박 해체를 위한 고소 작업이 필요 없기 때문에 작업자가 안전하게 효율적으로 작업할 수 있다.In addition, the present invention uses the tower support device of an offshore wind turbine so that the operator can safely and efficiently work because there is no need for a high place work for securing and dismantling the anchor.
또한, 본 발명은 순간적인 충격 하중에 대해 자동으로 대응이 가능하므로, 해상 환경에 대응할 수 있다.In addition, since the present invention can automatically respond to an instantaneous impact load, it can respond to a marine environment.
또한, 본 발명은 세장비가 큰 고중량 구조물인 해상 풍력발전기를 수직 방향으로 안전하게 권상 또는 권하할 수 있다.In addition, the present invention can safely hoist or unload an offshore wind power generator, which is a heavy structure with large slenderness, in a vertical direction.
또한, 본 발명은 해상 풍력발전기를 설치할 때 구조물의 자유도를 수직 방향으로만 허용함으로써 구조물이 안전하게 연직 방향으로 설치할 수 있다.In addition, in the present invention, when installing an offshore wind turbine, the structure can be safely installed in the vertical direction by allowing the freedom of the structure in the vertical direction only.
또한, 본 발명은 해상 운송시 최소 유격을 갖도록 수평 변위를 제어함으로 중량물의 가속도를 제어하여 충격 하중의 발생 요소를 제거하고 진자 운동을 억제함으로써 안정성을 증대할 수 있다.In addition, according to the present invention, by controlling the horizontal displacement to have a minimum clearance during sea transportation, it is possible to increase the stability by controlling the acceleration of the heavy object to remove the element generating the impact load and to suppress the pendulum motion.
또한, 본 발명은 고출력이고, 제작 및 설치 비용이 저렴하게 장치를 구성할 수 있다.Further, according to the present invention, the device can be configured with high output and low manufacturing and installation costs.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 도 2에서 지지암이 3개인 경우를 나타낸 도면,
도 5는 도 2의 지지암이 2개인 경우를 나타낸 도면,
도 6은 도 2의 지지암이 4개인 경우를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법을 나타낸 도면,
도 8a 내지 도 8f는 해상 풍력발전기의 탑재, 운송 및 설치 과정을 설명하는 도면이다.1 is a view showing a ship for transport installation of an offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention,
2 is a view showing a tower support device of an offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention,
3 and 4 are views showing a case of three support arms in FIG. 2;
5 is a view showing the case of two support arms of FIG. 2;
6 is a view showing a case of four support arms of FIG. 2;
7 is a view showing a control method of the tower support device of the offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention.
8A to 8F are views for explaining the process of mounting, transporting and installing an offshore wind turbine.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description and the accompanying drawings, detailed descriptions of known functions or configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. In addition, it should be noted that the same components throughout the drawings are indicated by the same reference numerals as much as possible.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventors are appropriately defined as terms for describing their own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.In the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size. The invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. Further, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations of these described in the specification, but one or more other features, numbers, or steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of, operations, components, parts, or combinations thereof.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., as shown in the figure It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in a drawing is turned over, a component described as "below" or "beneath" of another component will be placed "above" the other component. I can. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a ship for transport and installation of an offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a tower support device of the offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박(이하 '선박'이라 함, 100)은, 항구, 조선소 안벽(quay wall) 등의 연안에서 풍력터빈(날개(11), 나셀(12), 타워(13))과 하부구조물(14)을 선조립한 후 전체 구조물(즉, 해상 풍력발전기)을 한번에 선적하여 목표 단지로 운송하여 설치하기 위한 특수 목적선(multi-purpose mobile base)에 해당된다. As shown in FIG. 1, a ship for transportation and installation of an offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as'ship', 100) is a wind turbine (wings) on the coast of a port, a shipyard quay wall, etc. (11) After pre-assembling the nacelle (12), the tower (13) and the substructure (14), the entire structure (i.e., offshore wind turbine) is shipped at a time and transported to the target complex for installation. multi-purpose mobile base).
풍력터빈과 하부구조물(14)은 해상 크레인에 비해 비용이 저렴한 육상 크레인을 이용하여 선조립이 가능하다. 이 경우, 해상 풍력발전기(10)의 외해 설치작업은 잭업바지선 없이 부유 상태에서도 충분히 설치가 가능하다. 외회 설치작업에서 잭업바지선이 필요하지 않는 이유는 풍력터빈과 하부구조물(14)을 선조립하여 부품별 볼트 조립을 요하는 조립 작업이 필요하지 않아서 정밀한 선체의 안정성이 요구되지 않기 때문이다.The wind turbine and the
여기서, 해상 풍력발전기(10)는 풍력터빈과 하부구조물이 조립되어 세장비(slenderness ratio)가 큰 고중량 구조물이다. 해상 풍력발전기(10)의 무게는 풍력터빈과 하부구조물의 전체 무게로서, 대략 1600톤일 수 있다.Here, the
그런데, 선박(100)은 해상 풍력발전기(10)를 한번에 권상한다. 이 경우, 해상 풍력발전기(10)의 무게중심(center of gravity)은 풍력터빈측에 치워쳐 있어서 하부구조물이 아닌 풍력터빈의 타워(13)에 위치하게 된다.By the way, the
도 1을 참조하면, 해상 풍력발전기(10)의 무게중심(CoG)은 타워(13)에 위치하되, 해상 풍력발전기(10)의 권상 범위(LR) 보다 위쪽에 위치하게 된다. 또한, 해상 풍력발전기(10)는 질량 분포도 균등하지 않다.Referring to FIG. 1, the center of gravity (CoG) of the
여기서, 권상 범위(LR)는 해상 풍력발전기(10)를 권상시키기 위한 권상지그(미도시)가 설치 가능한 범위로서, 하부구조물(14)의 높이에 해당된다. Here, the hoisting range LR is a range in which a hoisting jig (not shown) for hoisting the
그런데, 타워(13)의 철판 두께는 25∼35㎜ 수준인데, 타워(13)는 권상지그를 장착하여 권상하는 경우 찌그러질 수 있다. 그래서, 해상 풍력발전기(10)를 권상하기 위해, 권상지그는 하부구조물(14)의 권상 범위(LR) 내에서 장착되는 것이 바람직하다.However, the thickness of the steel plate of the
전술한 바와 같이, 선박(100)은 안벽에서 선조립된 해상 풍력발전기(200)를 선체(110)에 탑재하여 설치장소까지 운송한 후, 해당 설치장소에 선체(110)에 탑재된 해상 풍력발전기(10)를 설치하는 공정을 수행하게 한다.As described above, the
다시 도 1을 참조하면, 선박(100)은 프레임이나 빔 등을 골격으로 하고, 그 바깥면에 외판이나 갑판 등을 붙인 구조로 형성된 선체(110)로 구성된다. 선체(110)의 상부에는 선루, 갑판실, 조종실 등이 설치된다.Referring back to Fig. 1, the
그리고, 선체(110)의 일측에는 해상 풍력발전기(10)의 탑재, 운송 및 설치를 위한 지지 프레임(130)이 설치되고, 지지 프레임(130)의 하부에는 해수면이 드러나게 개방되어 있는 선체 개방부(110a)가 형성된다. In addition, a
즉, 지지 프레임(130)은 선체(110)의 일측에 해상 풍력발전기(10)의 무게가 양분되도록 선체(110)의 일측 중심을 기준으로 대칭되게 설치되고, 선체 개방부(110a)는 선체(110)의 일측 중심을 기준으로 소정의 영역이 내측으로 들어가게 형성된다.That is, the
그리고, 지지 프레임(130)은 선체(110)의 일측에 형성된 선체 개방부(110a)에 대응되게 일측 프레임이 개방된다. 즉, 지지 프레임(130)과 선체 개방부(110a)는 개방 구조이 서로 동일하다. In addition, the
이를 통해, 선체 개방부(110a)와 지지 프레임(130)은 해상 풍력발전기(10)를 지지 프레임(130)의 내부에 수용하여 탑재, 운송 및 설치를 가능하게 한다. Through this, the
즉, 선체 개방부(110a)는 하부구조물(14)의 형상(즉, 타워 중심에서 외부로 벌어진 형상)으로 인해 선체(110)에 충돌하는 간섭 발생을 최소화하면서 해상 풍력발전기(10)를 탑재, 운송 및 설치할 때 프레임 내부에서 권상 또는 권하할 수 있게 한다.That is, the
더욱이, 해상 풍력발전기(10)는 지지 프레임(130)의 내부에 수용된 상태에서 탑재, 운송 및 설치 과정이 진행됨으로써 해상 환경에 안정적으로 설치될 수 있다.Moreover, the
여기서, 해상 풍력발전기(10)가 프레임 내부 또는 외부에 위치하는 것은 해상 풍력발전기(10)가 해당 위치로 이동하는 것이 아니라, 선박(100)의 이동에 의해 해상 풍력발전기(10)가 해당 위치로 이동되는 것이다.Here, when the
또한, 선체 개방부(110a)는 해수면의 수평 방향으로 이동 가능한 슬라이딩 데크(120)에 의해 개폐된다. 즉, 선체 개방부(110a)는 해상 풍력발전기(10)를 선체(110)에 탑재하거나, 탑재된 해상 풍력발전기(10)를 설치장소에 설치하는 경우에, 슬라이딩 데크(120)에 의해 개방된다. 그리고, 선체 개방부(110a)는 해상 풍력발전기(10)를 운송하는 경우에, 슬라이딩 데크(120)에 의해 폐쇄된다. 이 경우, 해상 풍력발전기(10)는 슬라이딩 데크(120) 상에 안착된다.In addition, the
한편, 지지 프레임(130)은 예를 들어, 고중량, 고부피의 중량물을 해상에서 운송하기 위해 사용되는 A 프레임(A-Frame) 형태의 크레인(crane)용 구조물일 수 있다. 이러한 지지 프레임(130)은 주 프레임, 대각 프레임, 수평 프레임 등으로 구성될 수 있고, 인양 대상물의 중량 및 단면적에 따라 각종 치수 및 중량이 최적화 되도록 설계 및 제작될 수 있다.On the other hand, the
지지 프레임(130)은 해상 풍력발전기(10)를 탑재, 운송 및 설치할 때, 해수면의 수직 방향으로 해상 풍력발전기(10)를 권상 또는 권하시킬 수 있는 윈치(winch)(미도시)가 연동되어 있다.The
여기서, 윈치는 선체(110) 상에 설치되고, 와이어(wire) 또는 로프(rope)를 감거나 풀어서 해상 풍력발전기(10)를 수직 방향으로 이동할 수 있게 한다. 이때, 윈치에 의해 감기거나 풀리는 와이어 또는 로프는 지지 프레임(130)의 상부 프레임(130a)에 설치된 도르래 등에 의해 지지되어 해상 풍력발전기(10)에 장착된 권상지그에 연결된다. Here, the winch is installed on the hull 110, and the
전술한 바와 같이, 권상지그는 해상 풍력발전기(10)의 무게중심(CoG) 아래쪽에 장착될 수밖에 없기 때문에, 해상 풍력발전기(10)는 역진자와 같은 형태가 되어 불안정한 상태가 된다.As described above, since the hoisting jig is inevitably mounted below the center of gravity (CoG) of the
이에 따라, 해상 풍력발전기(10)의 무게중심(CoG) 위쪽에는 해상 풍력발전기(10)가 무게중심(CoG)을 기준으로 회전하지 않도록 지지하는 구성이 필요하다. Accordingly, above the center of gravity (CoG) of the
도 2를 참조하면, 지지 프레임(130)의 상부 프레임(130a)에는 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 타워 지지 장치(140)가 설치된다. 여기서, 상부 프레임(130a)은 마제형(말발굽형, ⊃)으로 일측의 개방 구조와 타측의 닫힌 구조로 형성된 것으로 이해될 수 있다.Referring to FIG. 2, a
타워 지지 장치(140)는 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위해 상부 프레임(130a)의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치되는 복수 개의 지지암(supporting arm)(141), 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 지지암(141)을 제어하기 위한 제어부(143)를 포함한다. The
여기서, 제어부(143)는 적어도 하나 이상의 프로세서와 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 제어부(143)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 실행할 때, 타워 지지 장치(140)의 제어 방법을 수행할 수 있다. Here, the
또한, 제어부(143)는 해상 풍력발전기(10)의 탑재, 운송 및 설치에 필요한 전반적인 과정 즉, 선박(100)의 이동, 타워 지지 장치(140)의 제어를 가능하게 한다. 이때, 제어부(143)은 작업 현장에서 이동가능한 휴대용 단말기 형태로 구현되거나, 조종실에 장착된 단말기 형태로 구현될 수 있다.In addition, the
복수 개의 지지암(141)이 설치되는 정해진 위치는 복수 개의 지지암(141)에 의해 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 작용하는 힘이 평형 상태를 형성하는 위치일 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 지지암(141)이 2개이면, 각각의 지지암(141)은 해상 풍력발전기(10)를 기준으로 서로 180°를 형성하게 배치되고, 도 3 및 도 4와 같이 지지암(141)이 3개이면, 각각의 지지암(141)은 해상 풍력발전기(10)를 기준으로 서로 120°를 형성하게 배치되며, 도 6과 같이 지지암(141)이 4개이면, 각각의 지지암(141)은 해상 풍력발전기(10)를 기준으로 서로 90°를 형성하게 배치된다.The predetermined position in which the plurality of
또한, 지지암(141)은 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다. 이를 통해, 지지암(141)은 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 힘이 일정하게 조절될 수 있다.In addition, the
그런데, 지지암(141)은 해상 풍력발전기(10)의 권상 또는 권하시에도 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하게 된다. 또한, 해상 풍력발전기(10)의 타워 직경은 4.2m∼6m로 다양하고, 타워 상부로 갈수록 줄어든다.By the way, the
이때, 제어부(143)는 해상 풍력발전기(10)의 권상 또는 권하시, 해상 풍력발전기(10)의 타워 직경이 변함에 따라 복수 개의 지지암(141) 각각이 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 제어한다. 여기서, 지지암(141)은 스트로크 범위 내에서 로드가 동작된다.At this time, the
이는 지지암(141)이 해상 풍력발전기(10)의 권상 또는 권하시, 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 과한 힘을 작용하여 타워에 변형이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.This is to prevent deformation of the tower by applying an excessive force to the side of the tower of the
그리고, 복수 개의 지지암(141)은 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 작용하는 순간적인 충격 하중에 대한 댐핑(dampping)을 위해 어큐뮬레이터(accumulator)에 연결될 수 있다. 이 경우, 지지암(141)은 예를 들어, 유압실린더일 수 있다. 여기서, 어큐뮬레이터는 블래더형(bladder type), 다이어프램형(diaphragm type), 플런저형(plunger type), 스프링형(spring type), 가스압축형, 중추형 등일 수 있다.Further, the plurality of
한편, 복수 개의 지지암(141) 각각은 일단이 상부 프레임(130a)에 설치되되, 회전식 지지암(141a)과 고정식 지지암(141b)에서 선택된 어느 하나로 구현될 수 있다. Meanwhile, each of the plurality of
먼저, 회전식 지지암(141a)의 일단은 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 회전부(142)에 연결되어 설치된다. 이 경우, 회전식 지지암(141a)은 회전부(142)에 의해 상부 프레임(130a)의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치에서 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치로 회전한다. 여기서, 회전축은 회전식 지지암(141a)의 일단이 된다. 그리고, 회전부(142)는 솔레노이드(solenoid) 또는 유압에 의한 방향제어밸브일 수 있다.First, one end of the rotary support arm (141a) is rotatably connected to the
다음, 고정식 지지암(141b)의 일단은 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위해 고정되어 상부 프레임(130a)에 설치된다. Next, one end of the fixed
이러한 고정식 지지암(141b)은 해상 풍력발전기(10)를 프레임 내부로 들어오게 할 때 항상 동일하게 프레임 내부 위치에 해상 풍력발전기(10)의 타워(13)를 정렬시킬 수 있다. 즉, 고정식 지지암(141b)은 해상 풍력발전기(10)의 타워(13)를 정렬시키는 정렬 기준이 될 수 있다. This
이상에서 살펴본 바와 같이, 회전식 지지암(141a)과 고정식 지지암(141b)의 설치 위치는 해상 풍력발전기(10)가 프레임 내부로 들어가거나 나오는 경우가 고려되어 결정될 수 있다. 즉, 회전식 지지암(141a)의 설치 위치는 고정식 지지암(141b)의 설치 위치 보다 상부 프레임(130a)의 개방 구조에 가깝다. 이를 통해, 해상 풍력발전기(10)는 회전식 지지암(141a)의 회전에 의해 프레임 내부로 자유롭게 출입이 가능하게 되고, 고정식 지지암(141b)의 가이드에 의해 신속하고 신뢰성 있게 프레임 내부에 배치될 수 있다.As described above, the installation positions of the rotary support arm 141a and the fixed
도 3 및 도 4는 도 2에서 지지암이 3개인 경우를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 지지암이 2개인 경우를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 2의 지지암이 4개인 경우를 나타낸 도면이다.3 and 4 are views showing the case of 3 support arms in FIG. 2, FIG. 5 is a view showing the case of 2 support arms of FIG. 2, and FIG. 6 shows the case of 4 support arms of FIG. It is a figure shown.
도 3을 참조하면, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b) 및 제3 지지암(151c)은 상부 프레임(130a)의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치된다. Referring to FIG. 3, the
이때, 정해진 위치는 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b) 및 제3 지지암(151c)에 의해 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 작용하는 힘이 평형 상태를 이룰 수 있는 위치이다. 즉, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b) 및 제3 지지암(151c)은 해상 풍력발전기(10)를 기준으로 서로 120°를 형성하게 배치된다.At this time, the predetermined position is that the force acting on the side of the tower of the
그리고, 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 회전식 지지암이다. 이때, 제1 지지암(151a)의 일단은 제1 회전부(152a)가 연결되어 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 설치되고, 제2 지지암(151b)의 일단은 제2 회전부(152b)가 연결되어 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 설치된다. 이러한 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 예를 들어, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다. In addition, the
또한, 제3 지지암(151c)은 고정식 지지암이다. 이때, 제3 지지암(151c)의 일단은 상부 프레임(130a)에 고정되어 설치된다. 이러한 제3 지지암(151c)은 예를 들어, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다.In addition, the
아울러, 제1 지지암(151a)의 타단은 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 일부 감싸면서 밀착될 수 있는 제1 밀착부(153a)가 형성되고, 제2 지지암(151b)의 타단은 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 일부 감싸면서 밀착될 수 있는 제2 밀착부(153b)가 형성되며, 제3 지지암(151c)의 타단은 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 일부 감싸면서 밀착될 수 있는 제3 밀착부(153c)가 형성된다.In addition, the other end of the
제1 밀착부(153a), 제2 밀착부(153b) 및 제3 밀착부(153c)는 로드의 끝단에 연결되고, 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 대해 마찰계수가 낮은 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics) 재질로 구성될 수 있다. 여기서, 엔지니어링 플라스틱은 그래파이트(graphite)와 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)이 함유된 폴리이미드(polyimide) 재질, 탄소섬유(carbon fiber), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그래파이트로 개질된 폴리페닐설파이드(polyphenylen sulfide, PPS) 재질 등일 수 있다. 이는 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면이 지지암(141)에 의해 지지되는 상태에서도 자유롭게 권상 또는 권하가 가능하게 하기 위함이다.The first contact portion (153a), the second contact portion (153b) and the third contact portion (153c) are connected to the end of the rod, engineering plastic having a low coefficient of friction with respect to the tower side of the offshore wind turbine (10). plastics) material. Here, the engineering plastic is a polyimide material containing graphite and polytetrafluoroethylene (PTFE), carbon fiber, polytetrafluoroethylene (PTFE), and modified with graphite. It may be made of polyphenylen sulfide (PPS). This is to enable freely hoisting or lowering even in a state in which the tower side of the
도 4를 참조하면, 해상 풍력발전기(10)는 위치가 고정되어 있기 때문에, 선박(100)의 이동에 의해 프레임 내부 또는 외부에 위치하게 된다.Referring to FIG. 4, since the
제3 지지암(151c)은 해상 풍력발전기(10)가 프레임 내부로 들어올 때 해상 풍력발전기(10)의 타워(13)를 원하는 프레임 내부 위치에 정렬시키는 기준이 된다.The
그러면, 제1 지지암(151a)과 제2 지지암(151b)은 기준 위치에서 지지 위치로 회전한 후, 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 동작을 수행한다. 이때, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b) 및 제3 지지암(151c)은 스트로크 범위 내에서 로드를 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 일정한 크기의 힘을 작용하게 된다.Then, the
그런데, 이 상태에서는 해상 풍력발전기(10)의 수평 방향 움직임이 제한되지만, 해상 풍력발전기(10)의 권상 또는 권하되는 수직 방향 움직임이 가능하다.By the way, in this state, the horizontal movement of the
이때, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b) 및 제3 지지암(151c)은 해상 풍력발전기(10)의 권상 또는 권하될 때, 해상 풍력발전기(10)의 타워 직경이 변하더라도 일정한 크기의 힘이 타워 측면에 작용되도록 제어된다. 이를 통해, 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면은 권상 또는 권하시 형상이 변형되지 않게 지지될 수 있다.At this time, when the
도 5를 참조하면, 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 상부 프레임(130a)의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치된다. Referring to FIG. 5, the
이때, 정해진 위치는 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)에 의해 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 작용하는 힘이 평형 상태를 이룰 수 있는 위치이다. 즉, 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 해상 풍력발전기(10)를 기준으로 서로 180°를 형성하게 배치된다.At this time, the predetermined position is a position in which the force acting on the side of the tower of the
그리고, 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 회전식 지지암이다. 이때, 제1 지지암(151a)의 일단은 제1 회전부(152a)가 연결되어 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 설치되고, 제2 지지암(151b)의 일단은 제2 회전부(152b)가 연결되어 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 설치된다. 이러한 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 예를 들어, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다. 이 경우는 고정식 지지암이 없다.In addition, the
한편, 제1 지지암(151a)과 제2 지지암(151b)은 해상 풍력발전기(10)가 프레임 내부로 들어올 때 해상 풍력발전기(10)의 타워(13)가 원하는 프레임 내부 위치에 정렬되면, 기준 위치에서 지지 위치로 회전한 후, 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 동작을 수행한다. 이때, 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 스트로크 범위 내에서 로드를 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 일정한 크기의 힘을 작용하게 된다.On the other hand, the first support arm (151a) and the second support arm (151b) when the
도 6을 참조하면, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b), 제3 지지암(151c) 및 제4 지지암(151d)은 상부 프레임(130a)의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치된다. Referring to FIG. 6, the
이때, 정해진 위치는 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b), 제3 지지암(151c) 및 제4 지지암(151d)에 의해 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 작용하는 힘이 평형 상태를 이룰 수 있는 위치이다. 즉, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b), 제3 지지암(151c) 및 제4 지지암(151d)은 해상 풍력발전기(10)를 기준으로 서로 90°를 형성하게 배치된다.At this time, the predetermined position is applied to the side of the tower of the
그리고, 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 회전식 지지암이다. 제1 지지암(151a)의 일단은 제1 회전부(152a)가 연결되어 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 설치되고, 제2 지지암(151b)의 일단은 제2 회전부(152b)가 연결되어 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 설치된다.In addition, the
이러한 제1 지지암(151a) 및 제2 지지암(151b)은 예를 들어, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다. The first and
또한, 제3 지지암(151c) 및 제4 지지암(151d)은 고정식 지지암이다. 제3 지지암(151c)과 제4 지지암(151d)의 각 일단은 상부 프레임(130a)에 고정되어 설치된다. 이러한 제3 지지암(151c) 및 제4 지지암(151d)은 예를 들어, 유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나일 수 있다. In addition, the
한편, 제3 지지암(151c)과 제4 지지암(151d)은 해상 풍력발전기(10)가 프레임 내부로 들어올 때 해상 풍력발전기(10)의 타워(13)가 원하는 프레임 내부 위치에 정렬시킨다.On the other hand, the third support arm (151c) and the fourth support arm (151d) are aligned to the desired position inside the frame by the
제1 지지암(151a)과 제2 지지암(151b)은 기준 위치에서 지지 위치로 회전한 후, 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 동작을 수행한다. 이때, 제1 지지암(151a), 제2 지지암(151b), 제3 지지암(151c) 및 제4 지지암(151d)은 스트로크 범위 내에서 로드를 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면에 일정한 크기의 힘을 작용하게 된다.The
이 경우는 해상 풍력발전기(10)의 타워 직경이 상당히 클 경우에 안정적으로 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지할 수 있게 한다.In this case, when the tower diameter of the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.7 is a view showing a control method of the tower support device of the offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제어부(143)에 의한 해상 풍력발전기(10)의 지지 제어 동작은 S201 단계 내지 S203 단계로 진행될 수 있다.First, the support control operation of the
구체적으로, 제어부(143)는 선박 이동을 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위한 프레임 내부 위치에 정렬시킨다(S201). Specifically, the
그런 다음, 제어부(143)는 복수 개의 지지암(141) 중 회전식 지지암(141a)을 상부 프레임(130a)의 기준 위치에서 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 지지 위치로 회전시킨다(S202). 이때, 제어부(143)는 회전식 지지암(141a)의 일단에 연결된 회전부(142)를 제어한다.Then, the
그리고, 제어부(143)는 복수 개의 지지암(141) 각각을 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하게 한다(S203). 이때, 해상 풍력발전기(10)는 수평 방향 움직임이 제한되어 있지만, 수직 방향 움직임이 가능하다.In addition, the
다음, 제어부(143)에 의한 해상 풍력발전기(10)의 지지 분리 제어 동작은 S204 단계 내지 S206 단계로 진행될 수 있다.Next, the support separation control operation of the
구체적으로, 제어부(143)는 복수 개의 지지암(141) 각각을 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지 분리시킨다(S204).Specifically, the
그런 다음, 제어부(143)는 복수 개의 지지암(141) 중 회전식 회전암을 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 지지 위치에서 상부 프레임(130a)의 기준 위치로 원위치시킨다(S205). 이때, 제어부(143)는 회전식 지지암(141a)의 일단에 연결된 회전부(142)를 제어한다.Then, the
그리고, 제어부(143)는 선박(100)의 이동을 제어하여 해상 풍력발전기(10)로부터 선박(100)을 이탈시킨다(S206).Then, the
도 8a 내지 도 8f는 해상 풍력발전기(10)의 탑재, 운송 및 설치 과정을 설명하는 도면이다.8A to 8F are views for explaining the process of mounting, transporting, and installing the
도 8a를 참조하면, 선박(100)은 해상 풍력발전기(10)로 접근한다. 즉, 제어부(143)는 선박(100)의 이동을 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위한 프레임 내부 위치에 정렬시킨다. 이때, 해상 풍력발전기(10)는 풍력터빈과 하부구조물이 전체 조립된 상태이다.Referring to FIG. 8A, the
도 8b를 참조하면, 제어부(143)는 복수 개의 지지암(141) 중 회전식 지지암(141a)을 상부 프레임(130a)의 기준 위치에서 해상 풍력발전기(10)를 지지하기 위한 지지 위치로 회전시키고, 복수 개의 지지암(141) 각각을 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하게 한다. 이때, 해상 풍력발전기(10)는 권상지그에 와이어 또는 로프가 체결된다.Referring to FIG. 8B, the
도 8c를 참조하면, 제어부(143)는 와이어 또는 로프가 감겨있는 윈치를 제어하여 해상 풍력발전기(10)를 수직 방향으로 권상한 후, 슬라이딩 데크(120)를 제어하여 선체 개방부(110a)를 폐쇄하고, 슬라이딩 데크(120) 상에 해상 풍력발전기(10)를 안착시킨다. 이때, 해상 풍력발전기(10)는 복수 개의 지지암(141)에 의해 타워 측면이 지지되어 수평 방향 움직임이 제한되고, 수직 방향 움직임이 가능한 상태이다.Referring to FIG. 8C, the
도 8d를 참조하면, 제어부(143)는 해상 풍력발전기(10)의 설치장소로 선박(100)의 이동을 제어한다. 이처럼, 해상 풍력발전기(10)는 전체가 조립된 상태로 설치장소까지 운송된다.Referring to FIG. 8D, the
도 8e를 참조하면, 선박(100)이 해상 풍력발전기(10)의 설치장소에 도착하면, 제어부(143)는 와이어 또는 로프가 감겨있는 윈치를 제어하여 해상 풍력발전기(10)를 수직 방향으로 권상한 후, 슬라이딩 데크(120)를 제어하여 선체 개방부(110a)를 개방하고, 해상 풍력발전기(10)를 설치장소로 하강한다.Referring to Figure 8e, when the
그런 다음, 제어부(143)는 복수 개의 지지암(141) 각각을 제어하여 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지 분리시키고, 복수 개의 지지암(141) 중 회전식 회전암을 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하는 지지 위치에서 상부 프레임(130a)의 기준 위치로 원위치시킨다. Then, the
도 8f를 참조하면, 제어부(143)는 선박(100)의 이동을 제어하여 해상 풍력발전기(10)로부터 선박(100)을 이탈시킨다.Referring to FIG. 8F, the
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.Although the above description has been described with focus on the novel features of the present invention applied to various embodiments, those skilled in the art will have the above-described apparatus and method without departing from the scope of the present invention. It will be appreciated that various deletions, substitutions, and changes are possible in the form and detail of a. Accordingly, the scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the above description. All modifications within the scope of equivalents of the claims are included in the scope of the present invention.
10 ; 해상 풍력발전기 11 ; 날개
12 ; 나셀 13 ; 타워
14 ; 하부구조물 110 ; 선체
110a ; 선체 개방부 120 ; 슬라이딩 데크
130 ; 지지 프레임 130a ; 상부 프레임
140 ; 타워 지지 장치 141 ; 지지암
141a ; 회전식 지지암 141b ; 고정식 지지암
142 ; 회전부 143 ; 제어부
151a ; 제1 지지암 151b ; 제2 지지암
151c ; 제3 지지암 151d ; 제4 지지암
152a ; 제1 회전부 152b ; 제2 회전부
153a ; 제1 밀착부 153b ; 제2 밀착부
153c ; 제3 밀착부 10; Offshore
12;
14; Lower structure 110; hull
110a; Hull opening 120; Sliding deck
130;
140;
141a;
142;
151a;
151c;
152a; A first
153a;
153c; 3rd contact part
Claims (20)
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치되는 복수 개의 지지암(141); 및
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 상기 복수 개의 지지암 각각을 제어하기 위한 제어부(143);를 포함하고,
상기 상부 프레임(130a)은, 일측의 개방 구조와 일측의 닫힌 구조로 형성되고,
상기 복수 개의 지지암(141)은 회전식 지지암(141a) 및 고정식 지지암(141b)을 포함하고,
상기 회전식 지지암(141a)은, 상기 상부 프레임(130a)의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치와 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치사이에서, 상기 상부 프레임(130a)에 회전 가능하게 설치되고,
상기 고정식 지지암(141b)의 일단은 상기 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임(130a)에 고정 설치되며,
상기 회전식 지지암(141a)은 상기 고정식 지지암(141b)의 설치 위치보다 상기 상부 프레임(130a)의 개방 구조에 가까운 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.In the tower support device of the offshore wind turbine installed on the upper frame (130a) of the support frame 130 for mounting, transport and installation of the offshore wind turbine,
A plurality of support arms 141 installed at predetermined positions along the circumference of the upper frame to support the side of the tower of the offshore wind turbine; And
Including; a control unit (143) for controlling each of the plurality of support arms to support the side of the tower of the offshore wind turbine with a force of a predetermined size,
The upper frame 130a is formed in an open structure on one side and a closed structure on one side,
The plurality of support arms 141 includes a rotary support arm (141a) and a fixed support arm (141b),
The rotary support arm (141a) is rotatable to the upper frame (130a) between a reference position corresponding to the frame direction of the upper frame (130a) and a support position for supporting the side of the tower of the offshore wind turbine. Installed,
One end of the fixed support arm (141b) is fixedly installed on the upper frame (130a) to support the tower side of the offshore wind turbine (10),
The rotary support arm (141a) is a tower support device for an offshore wind turbine, characterized in that installed at a position closer to the open structure of the upper frame (130a) than the installation position of the fixed support arm (141b).
상기 상부 프레임(130a)은,
마제형(⊃)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 1,
The upper frame (130a),
A tower support device of an offshore wind turbine, characterized in that it is formed in a horse-shaped (⊃).
상기 회전식 지지암(141a)의 일단은,
상기 상부 프레임(130a)에 회전가능하게 회전부(142)에 연결되어 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 2,
One end of the rotary support arm (141a),
Tower support device of an offshore wind turbine, characterized in that the upper frame (130a) is rotatably connected to the rotating part (142) and installed.
상기 회전식 지지암(141a)은,
상기 기준 위치와 상기 지지 위치 사이에서 회전부(142)에 의해 상기 상부 프레임(130a)에 회전 가능게 설치된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 1,
The rotary support arm (141a),
Tower support device of an offshore wind turbine, characterized in that it is rotatably installed on the upper frame (130a) by a rotating part (142) between the reference position and the support position.
상기 회전부(142)는,
솔레노이드(solenoid) 또는 유압에 의한 방향제어밸브인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 5,
The rotating part 142,
A tower support device for offshore wind turbines, which is a solenoid or hydraulic directional control valve.
상기 고정식 지지암(141b)은,
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치에 고정되는 것인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 1,
The fixed support arm (141b),
The tower support device of the offshore wind turbine is fixed to a support position for supporting the tower side of the offshore wind turbine.
상기 정해진 위치는,
상기 복수 개의 지지암(141)에 의해 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면에 작용하는 힘이 평형 상태를 형성하는 위치인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 2,
The predetermined position is,
A tower support device of an offshore wind turbine in which the force acting on the side of the tower of the offshore wind turbine forms an equilibrium state by the plurality of support arms (141).
상기 복수 개의 지지암(141)은,
유압실린더, 공압실린더, 전동실린더, 클램프 중 어느 하나인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 1,
The plurality of support arms 141,
A tower support device for offshore wind turbines, which is one of hydraulic cylinders, pneumatic cylinders, electric cylinders, and clamps.
상기 제어부(143)는,
상기 해상 풍력발전기의 권상 또는 권하시, 상기 해상 풍력발전기의 타워 직경이 변함에 따라 상기 복수 개의 지지암(141)의 각각이 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 제어하는 것인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 1,
The control unit 143,
When the offshore wind turbine is hoisted or unloaded, the tower support device of the offshore wind turbine is controlled to support each of the plurality of support arms 141 with a predetermined amount of force as the tower diameter of the offshore wind turbine changes.
상기 복수 개의 지지암(141)의 각각은,
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면에 작용하는 순간적인 충격 하중에 대한 댐핑(damping)을 위해 어큐뮬레이터(accummulator)에 연결되는 것인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 12,
Each of the plurality of support arms 141,
The tower support device of the offshore wind turbine is connected to an accumulator for damping an instantaneous impact load acting on the tower side of the offshore wind turbine.
상기 제어부(143)는,
상기 해상 풍력발전기를 프레임 내부 위치에 정렬시키기 위해 선박 이동을 제어하는 것인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치.
The method of claim 1,
The control unit 143,
The tower support device of the offshore wind turbine to control the movement of the vessel to align the offshore wind turbine at a position inside the frame.
(a) 제어부(143)가 상기 해상 풍력발전기를 프레임 내부 위치에 정렬시키기 위해 선박 이동을 제어하는 단계;
(b) 상기 제어부(1430가 상기 복수 개의 지지암(141) 중 상기 회전식 지지암(141a)을 상기 상부 프레임(130a)의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치에서 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치로 회전시키는 단계; 및
(c) 상기 제어부(143)가 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 상기 복수 개의 지지암(141)의 각각을 제어하는 단계;
를 포함하는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법.
In the control method of the tower support device of the offshore wind turbine according to claim 1,
(a) controlling, by the control unit 143, the movement of the vessel to align the offshore wind turbine to a position inside the frame;
(b) The control unit 1430 supports the side of the tower of the offshore wind turbine at a reference position corresponding to the frame direction of the upper frame 130a with the rotary support arm 141a among the plurality of support arms 141 Rotating to a support position for; And
(c) controlling each of the plurality of support arms 141 so that the control unit 143 supports the side of the tower of the offshore wind turbine with a predetermined amount of force;
Control method of a tower support device of an offshore wind turbine comprising a.
상기 (c) 단계는,
상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기의 권상 또는 권하시, 상기 해상 풍력발전기의 타워 직경이 변함에 따라 상기 복수 개의 지지암 각각이 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 제어하는 것인 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법.
The method of claim 15,
The step (c),
Control of the tower support device of the offshore wind turbine, wherein the control unit controls each of the plurality of support arms to be supported with a predetermined amount of force as the tower diameter of the offshore wind turbine changes when the offshore wind turbine is hoisted or unloaded. Way.
(d) 상기 (c) 단계 이후에, 상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면 지지를 분리하기 위해 상기 복수 개의 지지암 각각을 제어하는 단계;
(e) 상기 제어부가 상기 회전식 지지암을 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치에서 상기 상부 프레임의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치로 원위치시키는 단계; 및
(f) 상기 제어부가 상기 해상 풍력발전기로 이탈하기 위해 상기 선박 이동을 제어하는 단계;
를 더 포함하는 해상 풍력발전기의 타워 지지 장치의 제어 방법.
The method of claim 15,
(d) after the step (c), the control unit controlling each of the plurality of support arms to separate the tower side support of the offshore wind turbine;
(e) returning, by the control unit, the rotary support arm from a support position for supporting the side of the tower of the offshore wind turbine to a reference position corresponding to the frame direction of the upper frame; And
(f) the control unit controlling the movement of the ship to leave the offshore wind turbine;
Control method of a tower support device of an offshore wind turbine further comprising a.
상기 선체의 일측에 형성된 선체 개방부(110a)를 통해 해상 풍력발전기를 탑재, 운송 및 설치를 위한 지지 프레임(130);
상기 선체 개방부(110a)의 개폐를 위해 이동가능한 슬라이딩 데크(120); 및
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 지지 프레임(130)의 상부 프레임(130a)에 설치되는 타워 지지 장치;를 포함하되,
상기 타워 지지 장치는,
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임(130a)의 둘레를 따라 정해진 위치에 설치되는 복수 개의 지지암(141); 및
상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 일정한 크기의 힘으로 지지하도록 상기 복수 개의 지지암(141)의 각각을 제어하기 위한 제어부(143);를 포함하고,
상기 상부 프레임(130a)은, 일측의 개방 구조와 일측의 닫힌 구조로 형성되고,
상기 복수 개의 지지암(141)은 회전식 지지암(141a) 및 고정식 지지암(141b)을 포함하고,
상기 회전식 지지암(141a)은, 상기 상부 프레임(130a)의 프레임 방향에 일치하는 기준 위치와 상기 해상 풍력발전기의 타워 측면을 지지하기 위한 지지 위치 사이에서, 회전부(142)에 의해 회전 가능하게 상부 프레임(130a)에 설치되고,
상기 고정식 지지암(141b)의 일단은 상기 해상 풍력발전기(10)의 타워 측면을 지지하기 위해 상기 상부 프레임(130a)에 고정 설치되며,
상기 회전식 지지암(141a)은 상기 고정식 지지암(141b)의 설치 위치보다 상기 상부 프레임(130a)의 개방 구조에 가까운 위치에 설치되는 해상 풍력발전기의 운송 설치용 선박.
hull;
A support frame 130 for mounting, transportation and installation of an offshore wind turbine through a hull opening 110a formed on one side of the hull;
A sliding deck 120 movable for opening and closing the hull opening 110a; And
Including; a tower support device installed on the upper frame (130a) of the support frame (130) to support the tower side of the offshore wind turbine,
The tower support device,
A plurality of support arms 141 installed at predetermined positions along the circumference of the upper frame 130a to support the side of the tower of the offshore wind turbine; And
Including; a control unit 143 for controlling each of the plurality of support arms 141 to support the side of the tower of the offshore wind turbine with a force of a predetermined size,
The upper frame 130a is formed in an open structure on one side and a closed structure on one side,
The plurality of support arms 141 includes a rotary support arm (141a) and a fixed support arm (141b),
The rotary support arm (141a) is, between the reference position coinciding with the frame direction of the upper frame (130a) and a support position for supporting the side of the tower of the offshore wind turbine, the upper portion rotatably by the rotation unit 142 It is installed on the frame 130a,
One end of the fixed support arm (141b) is fixedly installed on the upper frame (130a) to support the tower side of the offshore wind turbine (10),
The rotary support arm (141a) is a ship for transport installation of an offshore wind turbine installed at a position closer to the open structure of the upper frame (130a) than the installation position of the fixed support arm (141b).
A computer-readable storage medium storing program code for executing the control method of the tower support device of an offshore wind turbine of claim 15.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115285317A (en) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 武汉理工大学 | Offshore wind turbine-foundation integrated installation vessel and installation method |
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