KR101205261B1

KR101205261B1 - 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법 및 건설 장치

Info

Publication number: KR101205261B1
Application number: KR1020097011547A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 누마지리
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2012-11-27
Also published as: US8313266B2; US20110119889A1; AU2008317693B2; WO2010023743A1; AU2008317693A1; EP2319755A1; JP4838885B2; KR20100045404A; CA2669002A1; AU2008317693B9; CN101778757B; CA2669002C; JPWO2010023743A1; CN101778757A

Abstract

수심이 깊은 해상에 플로트식의 해상 풍력 발전 장치 (10) 를 안전하고 순조롭게 건설하는 건설 장치 (50) 를 제공한다. 해상 풍력 발전 장치 (10) 를 크레인선 (S) 에 의해 건설하는 건설 장치 (50) 는, 크레인선 (S) 에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재 (51) 와, 축방향을 복수로 분할한 타워부 (20) 를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 가이드 부재 (51) 를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부 (60) 를 구비하여 구성된다.

Description

해상 풍력 발전 장치의 건설 방법 및 건설 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONSTRUCTING MARINE WIND POWER GENERATION DEVICE}

본 발명은, 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법 및 건설 장치, 또는 유지보수 방법 및 유지보수 작업 장치에 관한 것이다.

종래의 해상 풍력 발전 장치 (이하, 「해상 풍차」라고 한다) (1) 는, 예를 들어 도 11 에 나타내는 모노파일식이나 도 12 에 나타내는 착저식 (着底式) 의 기초가 채용되고 있다.

이 때문에, 해상 풍차 (1) 의 건설시에는, 예를 들어 도 13 에 나타내는 바와 같이, 시공에 사용하는 크레인선 (S) 의 아우트리거 (So; outrigger) 를 해저에 착저시켜, 파랑 (波浪) 에 의한 선체의 흔들림을 억제하여 건설하는 방법이 채용되고 있다. 또한, 도면 중의 부호 2 는 해상 풍력 발전 장치 (1) 의 타워부 (지지 기둥), 3 은 나셀 (nacelle), 4 는 로터 헤드, 5 는 풍차 날개이다.

그러나, 아우트리거 (So) 가 없는 크레인선 등을 사용하여 시공하는 경우, 통상적으로는 해상 풍차 (1) 의 크기에 따라 정해지는 일반적인 중량급보다 대형의 크레인선을 선정함으로써, 파랑에 의한 흔들림의 영향을 작게 할 필요가 있었다.

이와 같은 해상 풍차 (1) 의 건설 방법은, 해상 풍차 (1) 의 기초가 해저에 착저하고 있어, 크레인선 (S) 측을 고정 또는 흔들림의 영향을 회피함으로써, 상대적인 위치의 어긋남을 일으키지 않도록 하여 시공하기 위한 수단이다.

모노파일식이나 착저식의 해상 풍차 (1) 에 대해 크레인선 (S) 을 사용하여 시공하는 건설 방법 등은, 예를 들어 하기의 특허 문헌 1 ～ 3 에 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2006-37397호

특허 문헌 2 : WO2007/091042 A1

특허 문헌 3 : 미국 특허 출원 공개 제2006/0120809호 명세서

발명의 개시

그러나, 해상 풍차를 해저가 깊은 앞바다에 설치하는 경우에는 해상 풍차의 기초를 해저에 착저시키는 것은 곤란하여, 일반적으로는 플로트식의 구조가 채용된다.

플로트 (float) 식의 해상 풍차를 건설하는 경우에는, 크레인선과 해상 풍차 사이에서, 파랑의 흔들림 등에서 기인되는 쌍방의 상대적인 위치 어긋남을 회피하는 방법이 불가결하다. 즉, 위치 어긋남을 회피하는 방법이 없으면, 예를 들어 타워 상단부 (上端部) 에 상공에서 나셀을 결합하여 설치하는 작업이나, 타워 상단부의 나셀에 상공에서 허브 및 풍차 날개를 결합하여 장착하는 작업에서, 구성 부품간의 위치 관계를 확보하는 것은 매우 곤란해진다.

이와 같은 배경으로부터, 예를 들어 수심이 깊은 해역에 설치되는 플로트식의 해상 풍차에 있어서는, 구성 부품간의 위치 어긋남을 회피하여 상공에서 용이하게 조립하는 것을 가능하게 하는 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법 및 건설 장치, 또는 유지보수 방법 및 유지보수 작업 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 수심이 깊은 해상에 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 안전하고 순조롭게 건설할 수 있는 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법 및 건설 장치, 또는 유지보수 방법 및 유지보수 작업 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명의 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치는, 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 건설하는 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치로서, 상기 크레인선에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재와, 축방향을 복수로 분할한 타워부를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 상기 가이드 부재를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부를 구비하여 구성되어 있다.

이와 같은 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치에 의하면, 크레인선에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재와, 축방향을 복수로 분할한 타워부를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 가이드 부재를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부를 구비하고 있으므로, 타워부를 아암부가 파지하여 크레인선에 결합하여, 파랑의 흔들림에 의한 상대적인 위치 어긋남을 없앤 상태에서 건설 작업할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는, 상기 크레인선에 대해 횡방향의 항행 (航行) 위치와 상하 방향의 작업 위치 사이를 회전 가능하게 장착되어 있는 것이 바람직하고, 이로써 가이드 부재가 크레인선의 항행의 방해가 되는 것을 방지할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는, 축방향의 슬라이드 기구 및/또는 축방향 길이가 가변하는 신축 기구를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 이로써 크레인선 항행시의 방해가 되지 않도록 가이드 부재를 해중으로부터 끌어올리거나, 혹은 가이드 부재 길이를 짧게 할 수 있다. 또, 건설하는 해상 풍력 발전 장치의 타워부 길이 등에 따라 신축 기구를 조작하면, 최적인 작업 상태의 가이드 부재 길이나 위치를 얻을 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 아암부는, 서로의 축방향간 거리가 가변하는 복수 조 (組) 의 파지부를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 이로써 타워부의 길이가 변화해도 확실하게 파지할 수 있다.

본 발명의 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법은, 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 건설하는 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법으로서, 상술 중 어느 하나에 기재된 건설 장치를 사용하여, 상기 크레인선에 상기 타워부를 결합한 상태로 하여 건설한다.

이와 같은 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법에 의하면, 상술 중 어느 하나에 기재된 건설 장치를 사용하여 크레인선에 타워부를 결합한 상태로 하여 건설하므로, 파랑의 흔들림에 의한 상대적인 위치 어긋남을 없앤 상태에서의 건설 작업으로 되어, 위치 맞춤 등의 작업이 용이해진다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 예를 들어 수심이 깊은 해역에 설치되는 플로트식의 해상 풍차를 건설할 때, 구성 부품간의 위치 어긋남을 회피하여 상공에서 용이하게 조립할 수 있게 된다. 즉, 수심이 깊은 해상에서 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 안전하고 순조롭게 건설할 수 있다.

본 발명의 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 작업 장치는, 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 유지보수하는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 작업 장치로서, 상기 크레인선에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재와, 축방향을 복수로 분할한 타워부를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 상기 가이드 부재를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부를 구비하여 구성되어 있다.

이와 같은 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 작업 장치에 의하면, 크레인선에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재와, 축방향을 복수로 분할한 타워부를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 가이드 부재를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부를 구비하고 있으므로, 타워부를 아암부가 파지하여 크레인선에 결합하여, 파랑의 흔들림에 의한 상대적인 위치 어긋남을 없앤 상태에서 유지보수 작업을 할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는, 상기 크레인선에 대해 횡방향의 항행 위치와 상하 방향의 작업 위치 사이를 회전 가능하게 장착되어 있는 것이 바람직하고, 이로써 가이드 부재가 크레인선의 항행의 방해가 되는 것을 방지할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는, 축방향의 슬라이드 기구 및/또는 축방향 길이가 가변하는 신축 기구를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 이로써 크레인선 항행시의 방해가 되지 않도록 가이드 부재를 해중으로부터 끌어올리거나, 혹은 가이드 부재 길이를 짧게 할 수 있다. 또, 유지보수하는 해상 풍력 발전 장치의 타워부 길이 등에 따라 신축 기구를 조작하면, 최적인 작업 상태의 가이드 부재 길이나 위치를 얻을 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 아암부는, 서로의 축방향간 거리가 가변하는 복수 조의 파지부를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 이로써 타워부의 길이가 변화해도 확실하게 파지할 수 있다.

본 발명의 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 방법은, 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 유지보수하는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 방법으로서, 상술 중 어느 하나에 기재된 유지보수 작업 장치를 사용하여, 상기 크레인선에 상기 타워부를 결합한 상태로 하여 건설한다.

이와 같은 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 방법에 의하면, 상술 중 어느 하나에 기재된 유지보수 작업 장치를 사용하여, 크레인선에 타워부를 결합한 상태로 하여 유지보수 작업을 하므로, 파랑의 흔들림에 의한 상대적인 위치 어긋남을 없앤 상태에서의 유지보수 작업으로 되어, 위치 맞춤 등의 작업이 용이해진다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 예를 들어 수심이 깊은 해역에 설치되는 플로트식의 해상 풍차를 건설 또는 유지보수할 때, 구성 부품간의 위치 어긋남을 회피하여 상공에서 용이하게 조립할 수 있게 된다. 즉, 수심이 깊은 해상에서, 플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 안전하고 순조롭게 건설하거나, 혹은 유지보수할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법 및 건설 장치에 대해, 일 실시형태의 개요를 나타낸 설명도이다.

도 2 는 도 1 에 나타내는 해상 풍력 발전 장치의 타워부 구성예를 나타낸 도면이다.

도 3 은 도 1 의 크레인선에 장비된 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치에 대해, 구성의 일례를 나타낸 도면이다.

도 4 는 도 3 의 건설 장치에 대해, 주요부의 제 1 변형예를 나타낸 도면이다.

도 5 는 도 3 의 건설 장치에 대해, 주요부의 제 2 변형예를 나타낸 도면이다.

도 6 은 도 3 의 건설 장치에 대해, 아암부의 구체적 구성예를 나타낸 도면이다.

도 7 은 도 6 의 아암부에 대해, 주요부의 제 1 변형예를 나타낸 도면이다.

도 8 은 도 6 의 아암부에 대해, 주요부의 제 2 변형예를 나타낸 도면이다.

도 9 는 도 6 의 아암부에 대해, 주요부의 제 3 변형예를 나타낸 도면이다.

도 10 은 본 발명에 관련된 해상 풍차의 건설 장치를 사용한 건설 방법의 공 정을 나타낸 설명도이다.

도 11 은 모노파일식의 해상 풍력 발전 장치를 나타낸 도면이다.

도 12 는 착저식의 해상 풍력 발전 장치를 나타낸 도면이다.

도 13 은 종래예로서 크레인선의 아우트리거를 사용한 해상 풍력 발전 장치의 시공예를 나타낸 도면이다.

부호의 설명

10 해상 풍력 발전 장치 (플로트식)

20 타워부 (지지 기둥)

21 밸러스트

22 해중 타워부

23 해상 타워부

25 플랜지

26 볼록부

50 건설 장치

51, 51A, 51B 가이드 부재

52 유압 실린더

53 슬라이드 기구부

55 신축 기구

60 아암부

61 슬라이더

70, 70´, 80, 90 파지부

71 파지부 본체

73 유지부

74 유지편

91 롤러 (전동체)

S 크레인선

C 계류 케이블

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관련된 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치 및 건설 방법에 대해, 일 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 에 있어서, 플로트식의 해상 풍력 발전 장치 (이하, 「해상 풍차」라고 한다) (10) 는, 타워부 (지지 기둥) (20) 의 상단부에는 풍향에 따라 선회하는 나셀 (3) 이 설치되어 있다. 나셀 (3) 의 전단부 (前端部) 에는, 방사상으로 돌출되는 복수의 풍차 날개 (5) 와 일체로 회전하는 로터 헤드 (4) 가 장착되어 있다. 또한, 나셀 (3) 의 내부에는, 도시하지 않은 증속 기구나 발전기 등의 기기류가 수납 설치되어 있다.

도시하는 해상 풍차 (10) 는, 타워부 (20) 의 하단부에 밸러스트 (부체 (浮體)) (21) 를 구비한 모노폴 부체식이다. 이와 같은 플로트식의 해상 풍차 (10) 는, 수심이 깊은 해상에 밸러스트 (21) 의 해중 타워의 부력에 의해 뜬 상태 로 설치되고, 계류 케이블 (C) 에 의해 해저에 고정되어 있다. 즉, 플로트식의 해상 풍차 (10) 는, 타워부 (20) 가 기초를 개재하여 해저에 고정된 것이 아니고, 계류 케이블 (C) 에 의해 해저에 고정되어 원하는 해역에 떠있는 상태로 되어 있다.

해상 풍차 (10) 의 타워부 (20) 는, 예를 들어 도 2 에 나타내는 바와 같이, 축방향이 복수로 분할되어 있다. 즉, 타워부 (20) 는, 축방향의 길이를 복수로 분할된 기둥상 부재를 해상에서 연결하여 일체화 된다.

도시하는 타워부 (20) 는, 가장 하단부측이 되는 밸러스트 (21) 와, 밸러스트 (21) 의 상방에 연결되어, 통상적인 설치 상태에서는 해중에 위치하고 있는 해중 타워부 (22) 와, 해중 타워부 (22) 의 상방에 연결되어, 통상적인 설치 상태에서는 해상에 노출되어 있는 해상 타워부 (23) 에 의해 구성된다. 또한, 나셀 (3) 은, 타워부 (20) 의 최상단부가 되는 해상 타워부 (23) 의 상단부에 설치된다.

도 2 에 있어서, 밸러스트 (21) 는 축방향의 길이가 n 분할되고, 해중 타워부 (22) 가 m 분할되며, 또한 해상 타워부 (23) 가 k 분할되어 있다. 또한, 분할 수인 k, m, n 에 대해서는, 해상 풍차 (10) 의 출력에 따라 상이한 모든 조건 (예를 들어, 풍차 날개 (5) 의 길이 등) 에 의해 적절히 변경되는 것이다.

또한, 도 2 에 있어서, 도면 중의 부호 24 는 계류 케이블 (C) 의 일단을 연결하는 앵커부이다.

상기 서술한 플로트식의 해상 풍차 (10) 는, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이, 크레인선 (S) 을 사용하여 해상의 소정 위치에 건설 (설치) 된다.

크레인선 (S) 에는, 후술하는 해상 풍차 (10) 의 건설 장치 (50) 가 장비되어 있다. 이 건설 장치 (50) 는, 타워부 (20) 를 파지하여 크레인선 (S) 에 결합하여, 파랑의 흔들림에 의한 상대적인 위치 어긋남을 없앤 상태에서의 건설 작업을 가능하게 한다.

해상 풍차 (10) 의 건설 장치 (50) 는, 예를 들어 도 3 에 나타내는 바와 같이, 크레인선 (S) 에 대해 대략 연직이 되는 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재 (51) 와, 이 가이드 부재 (51) 를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부 (60) 를 구비하여 구성된다. 도시하는 구성예에서는 상하 1 쌍의 아암부 (60) 가 형성되어 있으므로, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 상부 아암 (60A) 및 하부 아암 (60B) 으로 구별한다.

또, 상기 서술한 아암부 (60) 는, 축방향을 복수로 분할한 타워부 (20) 를 착탈할 수 있는 파지부 (70) 를 구비하고 있다.

도시하는 크레인선 (S) 에는, 메인 크레인 (Km) 및 서브 크레인 (Ks) 이 설치되어 있다. 메인 크레인 (Km) 및 서브 크레인 (Ks) 은, 해상 풍차 (10) 를 분할하여 크레인선 (S) 에 적재된 나셀 (3), 로터 헤드 (4), 풍차 날개 (5), 밸러스트 (21), 해중 타워부 (22) 및 해상 타워부 (23) 등의 구성 부재에 대해, 세워 일으키거나 매달아 올리는 등의 적재?건설 작업에 사용된다.

또한, 상기 서술한 해상 풍차 (10) 의 구성 부재에 대해서는, 크레인선 (S) 에 적재시켜 반송해도 되고, 다른 선박에서 반송한 후, 메인 크레인 (Km) 등을 사용하여 건설용의 크레인선 (S) 으로 주고 받아도 된다.

가이드 부재 (51) 는, 예를 들어 크레인선 (S) 의 전방에 배치되어 있다. 이 가이드 부재 (51) 는, 소정 작업 위치에 있어서 연직 방향으로 연장되는 길이가 긴 강성 부재로, 그 하단부측은 해중에 배치되어 있다.

또, 상기 서술한 가이드 부재 (51) 는 이하에 설명하는 바와 같은 회전 운동 기구를 구비하고 있다. 이 회전 운동 기구는, 도 3 에 실선으로 나타내는 가이드 부재 (51) 의 작업 위치와 가상선으로 나타내는 가이드 부재 (51) 의 항행 위치 사이에서, 예를 들어 유압 실린더 (52) 를 신축 동작시킴으로써, 가이드 부재 (51) 가 지지점 (P) 을 중심으로 회전 운동하는 자세 변화를 가능하게 한 장치이다. 즉, 회전 운동 기구를 구비한 가이드 부재 (51) 는, 크레인선 (S) 에 대해 횡방향이 되는 대략 수평의 항행 위치와 대략 연직 방향의 작업 위치 사이를 회전 가능하게 장착되어 있으므로, 크레인선 (S) 이 건설 현장까지 이동할 때에 항행의 방해가 되는 경우는 없다.

또, 상기 서술한 가이드 부재 (51) 의 회전 운동 기구 대신에, 예를 들어 도 4 에 나타내는 제 1 변형예의 슬라이드 기구를 채용해도 된다.

이 변형예에 있어서, 가이드 부재 (51A) 는, 크레인선 (S) 에 고정 지지된 슬라이드 기구부 (53) 에 의해 연직 방향 (도면 중의 화살표 54 참조) 으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 즉, 크레인선 (S) 의 항행시에는 슬라이드 기구부 (53) 에 의해 가이드 부재 (51A) 의 하단부를 해중으로부터 끌어올린 상태로 하고, 통상적인 작업 위치에서는 가이드 부재 (51A) 의 하단부를 수중에 넣은 상태로 할 수 있다. 이 결과, 크레인선 (S) 의 항행시에는 가이드 부재 (51A) 의 하단부 를 해중으로부터 끌어올린 상태로 하거나, 혹은 해중에 있는 가이드 부재 (51A) 의 길이를 저감시키고, 통상적인 작업 위치에서는 가이드 부재 (51A) 의 하단부를 해중에 넣은 상태로 할 수 있다. 또, 건설하는 해상 풍차 (10) 에 의해 상이한 타워부 (20) 의 구성 부재 길이 등에 따라 슬라이드 기구 (53) 를 조작하면, 작업에 최적인 가이드 부재 (51A) 의 위치를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 슬라이드 기구 (53) 를 구비한 가이드 부재 (51A) 에 대해서는, 특히 가이드 부재 (51A) 의 전체 길이가 긴 경우 등, 슬라이드 기구부 (53) 와 크레인선 (S) 사이에 상기 서술한 회전 운동 기구를 개재시켜도 된다.

또, 상기 서술한 가이드 부재 (51) 의 회전 운동 기구 대신에, 예를 들어 도 5 에 나타내는 제 2 변형예의 신축 기구를 채용해도 된다.

이 변형예에 있어서, 가이드 부재 (51B) 는 크레인선 (S) 에 고정 지지된 신축 기구 (55) 에 의해, 연직 방향 (도면 중의 화살표 56 참조) 의 길이를 가변으로 할 수 있다. 즉, 크레인선 (S) 의 항행시에는 신축 기구 (55) 를 동작시켜 가이드 부재 (51B) 의 축방향 길이를 짧게 하고, 통상적인 작업 위치에서는 신축 기구 (55) 를 동작시켜 가이드 부재 (51B) 의 축방향 길이를 길게 한다. 이 결과, 크레인선 (S) 의 항행시에는 가이드 부재 (51B) 의 하단부를 해중으로부터 끌어올린 상태로 하거나, 혹은 해중에 있는 가이드 부재 (51B) 의 길이를 저감시키고, 통상적인 작업 위치에서는 가이드 부재 (51B) 의 하단부를 해중에 넣은 상태로 할 수 있다. 또, 건설하는 해상 풍차 (10) 의 타워부 (20) 에 의해 상이한 타워 구성 부재의 길이 등에 따라 신축 기구 (55) 를 조작하면, 작업에 최적인 가이 드 부재 (51B) 의 길이나 위치를 얻을 수 있다.

또한, 이와 같은 신축 기구 (55) 를 구비한 가이드 부재 (51B) 에 대해서도, 특히 가이드 부재 (51B) 의 전체 길이가 긴 경우 등, 상기 서술한 회전 운동 기구 및 슬라이드 기구부 (53) 의 적어도 일방과 조합한 구성으로 해도 된다. 또, 기어나 도르래와 와이어 등을 사용함으로써, 유압 실린더로 회전 운동된 것과 같은 동작을 가능하게 하는 구성 (도시 생략) 도 포함하고 있다.

아암부 (60) 는, 예를 들어 도 6 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 가이드 부재 (51) 를 따라 이동하는 슬라이더 (61) 를 구비하고 있다. 이 슬라이더 (61) 는, 도면 중에 화살표 (62) 로 나타내는 바와 같이, 가이드 부재 (51) 의 축방향 (길이 방향) 으로 슬라이드 가능하다. 이와 같은 아암부 (60) 는, 1 개의 가이드 부재 (51) 에 대해, 적어도 상하로 1 쌍 형성되어 있다.

또, 상기 서술한 아암부 (60) 에는, 축방향을 복수로 분할한 타워부 (20) 를 착탈할 수 있는 복수 조의 파지부 (70) 가 형성되어 있다. 도시하는 구성예에서는, 아암부 (60) 가 서로의 축방향간 거리가 가변하는 2 조 (組) 의 파지부 (70) 를 구비하고 있다. 이하의 설명에서는, 필요에 따라, 연직 방향의 상방에 위치하는 파지부 (70) 를 상완부 (70A) 라고 하고, 연직 방향의 하방에 위치하는 파지부 (70) 를 하완부 (70B) 라고 하여 구별한다.

즉, 상기 서술한 파지부 (70) 의 구성예를 구체적으로 설명하면, 파지부 본체 (71) 가 아암부 (60) 에 고정 지지되어 일체로 이동한다.

파지부 본체 (71) 에는, 가이드 부재 (51) 의 축방향 (도면 중의 화살표 72 참조) 으로 신축하여, 서로의 축방향간 거리가 가변하는 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 가 형성되어 있다.

상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 는, 모두 좌우 1 쌍의 L 자 형상 부재로 이루어지고, 타워부 (20) 를 분할한 밸러스트 (21), 해중 타워부 (22) 및 해상 타워부 (23) 의 형상에 추종하는 좌우 1 쌍의 유지부 (73) 를 가지고 있다. 이 유지부 (73) 는, L 자 형상의 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 에 대해, 핀 (73a) 을 개재하여 자유롭게 요동할 수 있도록 지지되어 있다.

각 유지부 (73) 에는 1 쌍의 유지편 (74) 이 장착되어 있다. 이 유지편 (74) 은 핀 (74a) 을 개재하여 자유롭게 요동할 수 있도록 지지되어 있다. 또한, 유지편 (74) 의 유지면 (74b) 은 타워부 (20) 의 원형 단면에 대응한 곡면으로 되어, 필요에 따라 고무 등의 미끄러짐 방지가 장착되어 있다.

상기 서술한 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 는, 도면 중에 화살표 72 로 나타내는 연직 방향과 직교하는 수평 방향 (도면 중의 화살표 75 참조) 으로 개폐된다. 이 결과, 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 를 닫으면, 대향하는 좌우 1 쌍의 유지부 (73) 간에 존재하는 타워부 (20) 의 분할 부재에 대해, 그 외주면에 4 개의 유지편 (74) 이 가압된다. 이 때, 핀 (73a) 이 유지부 (73) 를 자유롭게 요동할 수 있도록 지지하고, 또한 핀 (74a) 이 유지편 (74) 을 자유롭게 요동할 수 있도록 지지하고 있으므로, 유지편 (74) 의 유지면 (74b) 은, 밸러스트 (21), 해중 타워부 (22) 및 해상 타워부 (23) 에 있는 외경 차이를 흡수하여 밀착된다. 따라서, 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 는, 밸러스트 (21), 해중 타워부 (22) 및 해상 타워부 (23) 를 확실하게 파지할 수 있다.

또한, 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 가 대상인 타워부 (20) 를 파지할 때에는, 슬라이더 (61) 의 위치나 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 의 축방향간 거리 등을 조정하여, 최적 위치를 파지할 수 있다.

상기 서술한 슬라이더 (61) 의 이동, 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 의 축방향간 거리 변경, 그리고 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 를 개폐하는 동작에 대해서는, 예를 들어 유압 실린더나 랙 ＆ 피니언 등, 공지된 구동 기구를 채용하면 된다.

또, 상기 서술한 상완부 (70A) 및 하완부 (70B) 에 대해서는, 슬라이드에 의한 개폐를 실시하는 파지 방식으로 한정되지 않고, 예를 들어 도 7 에 나타내는 제 1 변형예와 같이, 핀 (76) 에 의해 자유롭게 요동할 수 있도록 지지한 파지부 (70´) 를 채용하여 개폐하는 방식으로 해도 된다. 또한, 도 7 에 있어서는, 상기 서술한 요동하는 유지부 (73) 및 유지편 (74) 등의 도시가 생략되어 있다.

또, 도 8 은, 아암부 (60) 의 파지부 (70) 또는 유지편 (74) 에 대해, 제 2 변형예를 나타내고 있다. 이 방식은, 상기 서술한 타워부 (20) 의 분할 부재에 대해, 외주부를 유지하는 대신에 플랜지 (25) 등의 손잡이부를 형성해 두고, 이 플랜지부 (25) 를 파지부 (80) 에 의해 유지하는 것이다. 이 경우의 손잡이부는, 분할한 타워부 (20) 를 연결하기 위한 플랜지 (25) 에 한정되지 않고, 핀 등의 볼록부이어도 된다.

또, 도 9 에 나타내는 제 3 변형예에서는, 타워부 (20) 의 분할 부재에 삼각 형 단면의 볼록부 (26) 를 형성해 두고, 이 볼록부 (26) 와 파지부 (90) 사이에 롤러 (91) 등의 전동체 (轉動體) 를 개재시키고 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 파지부 (90) 에 대해 타워부 (20) 의 회전이 허용되기 때문에, 분할된 타워부 (20) 의 플랜지 볼트 구멍을 용이하게 위치 맞춤할 수 있다.

또한, 도시하는 구성에서는 타워부 (20) 측을 회전 가능하게 했지만, 예를 들어 파지부 (80, 90) 를 아암부 (60) 에 대해 회전 가능하게 하여, 파지한 타워부 (20) 와 일체로 회전하도록 해도 된다.

이와 같이 구성된 해상 풍차 (10) 의 건설 장치 (50) 에 의하면, 크레인선 (S) 에 대해 대략 연직 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재 (51) 와, 축방향을 복수로 분할한 타워부 (20) 를 착탈할 수 있는 파지부 (70) 를 구비하고, 가이드 부재 (51) 를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부 (60) 를 구비하고 있으므로, 타워부 (20) 를, 구체적으로는 타워부 (20) 를 분할한 구성 부재 (밸러스트 (21), 해중 타워부 (22) 및 해상 타워부 (23)) 를 아암부 (60) 가 파지하여 크레인선 (S) 에 결합할 수 있다. 이 결과, 해상의 크레인선 (S) 과 타워부 (20) 의 분할 부재가 대략 일체로 되어 파랑에 의해 요동하므로, 파랑의 흔들림에 의한 양자 간의 상대적인 위치 어긋남이 없는 상태에서 건설 작업을 할 수 있다.

이 경우, 아암부 (60) 는, 서로의 축방향간 거리가 가변하는 복수 조의 파지부 (70) 를 구비하고 있으므로, 타워부 (20) 의 길이가 변화해도 밸런스가 좋은 위치를 확실하게 파지할 수 있다.

이하에서는, 상기 서술한 건설 장치 (50) 를 사용하여, 크레인선 (S) 에 타워부 (20) 의 분할 구성 부재를 결합한 상태로 하여 해상 풍차 (10) 를 건설하는 건설 방법에 대해, 도 10 에 나타내는 공정도에 기초하여 설명한다. 또한, 이 경우, 도 3 에 나타내는 건설 장치 (50) 가 도 6 에 나타내는 아암부 (60) 를 구비하고 있는 것으로 하고, 크레인선 (S) 의 서브 크레인 (Ks) 에 대해서는 필요한 경우를 제외하고 도시가 생략되어 있다.

제 1 공정에서는, 타워부 (20) 에 있어서의 최초의 분할 구성 부재로서, 밸러스트 (21) 를 크레인선 (S) 의 메인 크레인 (Km) 으로 매달아 올린다. 이 때, 밸러스트 (21) 가 복수로 분할되어 있으면, 최하부가 되는 분할 구성 부재가 매달아 올라간다. 이렇게 하여 매달아 올려진 밸러스트 (21) 는, 메인 크레인 (Km) 에 의해 가이드 부재 (51) 의 근방까지 이동하여 하부 아암 (60B) 에 파지된다.

또한, 이하의 설명을 용이하게 하기 위해, 이 공정에서 하부 아암 (60B) 에 파지된 최하부의 밸러스트 (21) 를 분할 구성 부재 (20a) 라고 하고, 이 상방에 순차 연결되는 것을 분할 구성 부재 (20b, 20c …) 라고 한다. 즉, 밸러스트 (21), 해중 타워부 (22) 및 해상 타워부 (23) 를 복수로 분할한 탑체 (분할 구성 부재) 에 대해, 필요한 경우를 제외하고 특별히 구별하지 않고 설명한다.

제 2 공정에서는, 다음의 분할 구성 부재 (20b) 를 밸러스트 (21) (분할 구성 부재 (20a)) 상에 탑재하여 결합한다. 이 경우의 분할 구성 부재 (20b) 는, 밸러스트 (21) 가 복수로 분할되어 있는 경우, 아래로부터 2 번째의 밸러스트 분할 구성 부재가 되고, 밸러스트 (21) 가 분할되어 있지 않은 경우, 해중 타워부 (22) 를 분할한 최하부의 분할 구성 부재가 된다.

제 3 공정에서는, 추가로 다음의 분할 구성 부재 (20c) 를 분할 구성 부재 (20b) 의 최상부에 탑재하여 결합하고, 이 분할 구성 부재 (20c) 를 상부 아암 (60A) 으로 파지한다.

제 4 공정에서는, 하부 아암 (60B) 에 의한 분할 구성 부재 (20a) 의 파지가 해제되어 자유로워진다. 이 후, 상부 아암 (60A) 은, 분할 구조 부재 (20c) 를 파지한 상태에서, 가이드 부재 (51) 를 따라 하방으로 이동 (슬라이드) 한다. 이 경우의 하방 이동량은 대체로 분할 구성 부재 (20a) 의 1 개분이 되고, 따라서 이동 완료 후에는 하부 아암 (60B) 에 의해 분할 구성 부재 (20b) 를 파지할 수 있다.

제 5 공정에서는, 추가로 다음의 분할 구성 부재 (20d) 를 최상부에 탑재하여 결합한다. 이 후, 상부 아암 (60A) 은, 분할 구성 부재 (20c) 의 파지를 해제하여 상방으로 이동하고, 최상부에 있는 분할 구성 부재 (20d) 를 파지한다.

이하, 상기 서술한 제 3 공정으로 돌아와, 제 3 ～ 5 공정을 1 사이클로 하여 필요 횟수 (남아 있는 분할 구성 부재 수 분량) 만큼 반복한다. 이 결과, 복수로 분할된 타워부 (20) 의 분할 구성 부재가 일체로 연결되어, 상부의 2 지점이 상부 아암 (60A) 및 하부 아암 (60B) 에 의해 파지된 상태가 된다. 즉, 타워부 (20) 는, 건설 장치 (50) 에 의해 크레인선 (S) 과 결합되어, 파랑의 흔들림에 의한 상대적인 위치 어긋남이 생기지 않는 상태가 되었다.

마지막 공정에서는, 완성된 타워부 (20) 의 상부에 나셀 (3) 이나 로터 (4) 를 장착함으로써, 해상 풍차 (10) 의 조립이 완성된다. 이 때, 파랑의 영향을 받아도, 크레인선 (S) 과 타워부 (20) 는 일체적으로 요동하므로, 설치용 볼트 및 볼트 구멍의 위치 맞춤 등을 용이하게 실시할 수 있다.

이 후, 크레인선 (S) 과 해상 풍차 (10) 를 떼어낼 때에는, 상부 아암 (60A) 및 하부 아암 (60B) 을 상하 이동시킴으로써, 해상 풍차 (10) 의 부력과 자중이 균형이 맞는 위치로 조정한 후, 상부 아암 (60A) 및 하부 아암 (60B) 에 의한 파지를 개방한다.

이와 같이, 상기 서술한 본 발명에 의하면, 예를 들어 수심이 깊은 해역에 설치되는 플로트식의 해상 풍차 (10) 를 건설할 때, 구성 부품간의 위치 어긋남을 회피하여 타워부 (20) 의 최상단부가 되는 상공에서 용이하게 조립할 수 있게 된다. 즉, 수심이 깊은 해상에서도, 플로트식의 해상 풍차 (10) 를 안전하고 순조롭게 건설할 수 있다.

상기 서술한 건설 장치 (50) 를 구비한 크레인선 (S) 은, 해상 풍차 (10) 의 신설시뿐만 아니라, 크레인을 필요로 하는 유지보수 작업에 있어서도, 크레인선 (S) 과 해상 풍차 (10) 의 상대 변위를 없앨 수 있기 때문에 유효하다.

즉, 상기 서술한 건설 장치 (50) 는, 유지보수 작업을 실시할 때에 유지보수 작업 장치로서 사용할 수 있고, 상기 서술한 건설 방법은, 유지보수시의 유지보수 방법으로서 적용할 수 있다. 또한, 유지보수 작업 장치 및 유지보수 방법의 구체적 설명에 대해서는, 상기 서술한 건설 장치 건설 방법에 있어서의 건설이나 건 설 작업을 유지보수나 유지보수 작업으로 치환하여 이해하면 된다.

이와 같이, 본 발명의 건설 장치 및 건설 방법은, 그리고 유지보수 방법 및 유지보수 작업 장치는, 크레인선 (S) 과 해상 풍차 (10) 의 타워부 (20) 사이에, 타워부 하부(해면) 부근에 상기 서술한 건설 장치 (50) 와 같은 서로 결합 가능한 구조를 가지고 있다. 이 결과, 해상 풍차 (10) 를 건설할 때에는, 해상 풍차 (10) 와 크레인선 (S) 의 상대 변위를 완화 혹은 없애는 구조를 갖게 된다. 또, 본 발명에서는, 해면 이하로 가라앉는 해상 풍차 (10) 의 구조체 등을 타워부 (20) 나 나셀 (3) 을 설치하기 전에 크레인선 (S) 의 선체와 결합해 두는 것도 포함한다.

즉, 본 발명에서는, 크레인선 (S) 과 해상 풍차 (10) 가 도킹함으로써, 파랑의 영향에 대해 양자가 동일한 움직임을 하게 되어, 지상이나 해저에 대해 완전하게 고정시킬 수는 없지만, 크레인선 (S) 과 해상 풍차 (10) 의 상대 변위를 없애는 것은 가능하다. 따라서, 해저가 깊은 해상에 있어서, 안전하고 순조롭게 해상 풍차 (10) 를 건설할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 유지보수시에도 사용할 수 있는 등, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 변경할 수 있다.

Claims

플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 건설하는 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치로서,

상기 크레인선에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재와,

축방향을 복수로 분할한 타워부를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 상기 가이드 부재를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부를 구비하고,

상기 아암부는, 서로의 축방향간 거리가 가변하는 복수 조의 파지부를 구비하고 있는 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드 부재는, 상기 크레인선에 대해 횡방향의 항행 위치와 상하 방향의 작업 위치 사이를 회전 가능하게 장착되어 있는 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드 부재는, 축방향의 슬라이드 기구 또는 축방향 길이가 가변하는 신축 기구 중 하나 이상을 구비하고 있는 해상 풍력 발전 장치의 건설 장치.
삭제
플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 건설하는 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법으로서,

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 건설 장치를 사용하여, 상기 크레인선에 상기 타워부를 결합한 상태로 하여 건설하는 해상 풍력 발전 장치의 건설 방법.
플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 유지보수하는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 작업 장치로서,

상기 크레인선에 대해 상하 방향의 작업 위치에 장착되어 하단부측을 해중에 배치한 가이드 부재와,

축방향을 복수로 분할한 타워부를 착탈할 수 있는 파지부를 구비하고, 상기 가이드 부재를 따라 슬라이드하는 적어도 1 쌍의 아암부를 구비하고,

상기 아암부는, 서로의 축방향간 거리가 가변하는 복수 조의 파지부를 구비하고 있는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 작업 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 가이드 부재는, 상기 크레인선에 대해 횡방향의 항행 위치와 상하 방향의 작업 위치 사이를 회전 가능하게 장착되어 있는 해상 풍력 발전 장치의 유지보 수 작업 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 가이드 부재는, 축방향의 슬라이드 기구 또는 축방향 길이가 가변하는 신축 기구 중 하나 이상을 구비하고 있는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 작업 장치.
삭제
플로트식의 해상 풍력 발전 장치를 크레인선에 의해 유지보수하는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 방법으로서,

제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유지보수 작업 장치를 사용하여, 상기 크레인선에 상기 타워부를 결합한 상태로 하여 유지보수하는 해상 풍력 발전 장치의 유지보수 방법.
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