KR101247754B1 - 레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선 - Google Patents

Abstract

레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선은, 선체를 상하방향으로 관통하고, 외주면에 길이방향을 따라 서로 나란한 복수의 열을 이루는 복수의 지지핀홀이 형성된 레그와, 선체와 결합되고 레그를 선체에 대하여 상하방향으로 승강시키는 복수의 선형구동부를 포함하되, 복수의 선형구동부는 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부를 포함하며, 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는, 선체와 결합되고 하측으로 돌출된 로드를 상방향 또는 하방향으로 구동시키는 적어도 하나의 선형구동수단과, 로드의 하단부에 결합된 핀블록과, 핀블록에 일단부가 레그를 향하여 돌출 및 복귀 가능하게 설치된 지지핀을 포함하며, 지지핀이 핀블록으로부터 돌출되면 그 단부가 지지핀홀에 결합되고 복귀되면 지지핀홀로부터 분리되며, 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는 레그의 중심축을 기준으로 한 쌍씩 마주보는 형상으로 배치되며, 레그를 번갈아 승강시킬 수 있다.

Description

레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선{ELEVATING SYSTEM FOR LEG AND WIND TURBINE INSTALLATION VESSEL WITH THE SAME}

본 발명은 레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선에 관한 것 이다.

풍력발전은 화석연료를 대체할 수 있는 유망한 대체에너지원으로, 환경오염을 유발하지 않는 청정에너지원이다. 풍력발전은 현재 기술에 의한 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 것으로 알려져 있다.

풍력발전기의 효율은 풍속이 강하면서 풍향의 변화가 적을수록 높아진다. 해상에서는 바람의 유동을 저하시키는 지형 등에 따른 영향이 적으므로, 해상풍의 평균풍속이 지상풍의 풍속보다 높고 해상풍의 풍량 또한 지상풍의 풍량보다 풍부하다. 특히, 내륙에서 먼 곳의 해상풍일수록 난류의 특성이 작아지므로 풍력발전에 더욱 유리하다.

또한, 풍력발전기를 지상에 설치할 경우에는 소음 및 미관 등의 제약에 의해 풍력발전기를 설치할 수 있는 장소가 한정되나, 풍력발전기를 해상에 설치할 경우에는 이러한 제약을 거의 받지 않는다는 점에서도 유리하다.

따라서, 현재 대규모의 해상풍력발전단지가 건설되기도 하며, 이를 위한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.

해상에 풍력발전기를 설치하는 과정에서, 해상풍력발전기설치선(Wind Turbine Installation Vessel, WTIV)이 파도 및 조류 등과 같은 환경하중의 영향에 의해 일정한 위치를 유지할 수 없을 경우 설치작업에 많은 어려움이 따르게 된다.

이러한 어려움을 극복하기 위하여 해상풍력발전기설치선의 선체에 상하방향으로 승강시킬 수 있는 복수의 레그(leg)를 설치하고, 레그의 하단부가 해저면에 접하여 선체의 하중을 지지하게 하여 선체를 해수면 위로 상승시킨 후 풍력발전기를 설치하는 방법이 사용되고 있다.

그런데, 이와 같이 레그를 승강시키는 시스템이 점유하는 공간이 클 경우에는 해상풍력발전기설치선 상의 작업공간 또는 적재공간이 감소될 수 있다.

본 발명의 실시예는 레그 승강시스템의 크기를 소형화시키고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해상풍력발전기설치선의 선체를 상하방향으로 관통하고, 외주면에 길이방향을 따라 서로 나란한 복수의 열을 이루는 복수의 지지핀홀이 형성된 레그와, 상기 선체와 결합되고 상기 레그를 상기 선체에 대하여 상하방향으로 승강시키는 복수의 선형구동부를 포함하되, 상기 복수의 선형구동부는 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부를 포함하며, 상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는, 상기 선체와 결합되고 하측으로 돌출된 로드를 상방향 또는 하방향으로 구동시키는 적어도 하나의 선형구동수단과, 상기 로드의 하단부에 결합된 핀블록과, 상기 핀블록에 일단부가 상기 레그를 향하여 돌출 및 복귀 가능하게 설치된 지지핀을 포함하며, 상기 지지핀이 상기 핀블록으로부터 돌출되면 그 단부가 상기 지지핀홀에 결합되고 복귀되면 상기 지지핀홀로부터 분리되며, 상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는 상기 레그의 중심축을 기준으로 한 쌍씩 마주보는 형상으로 배치되며, 상기 레그를 번갈아 승강시키는 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 선형구동수단은 일방향 로드형 유압식 복동실린더일 수 있다.

상기 레그는, 외주면에 길이방향을 따라 서로 나란하게 돌출 형성된 복수의 가이드레일을 더 포함하고, 상기 복수의 지지핀홀은 상기 복수의 가이드레일 상에 각각 일렬로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 핀블록은, 일면으로부터 돌출 형성되어 상기 가이드레일을 슬라이드 가능하게 파지하는 복수의 가이드핀을 더 포함할 수 있다.

삭제

또한, 상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는, 상기 선형구동수단 및 상기 핀블록 사이의 거리를 측정하는 거리측정수단을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 핀블록은, 상기 지지핀의 돌출 및 복귀를 감지하는 위치감지수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체 상에 설치되는 적어도 하나의 운반수단과, 본 발명의 일 측면에 따른 레그 승강시스템을 구비한 해상풍력발전기설치선이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예는 레그 승강시스템의 선형구동부의 특성을 활용하여 출력을 향상시킴으로써 선형구동부의 크기를 소형화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템이 구비된 해상풍력발전기설치선을 개략적으로 도시한 측면도.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템의 정면도.
도 4 및 도 5는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 직선에 의한 핀블록의 종단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템의 작동을 설명하기 위한 정면도.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ 직선에 의한 횡단면도.
도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ 직선에 의한 횡단면도.
도 9는 도 8의 B 부분을 나타낸 확대도.
도 10은 도 3의 Ⅹ-Ⅹ 직선에 의한 종단면도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템이 구비된 해상풍력발전기설치선이 개략적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템이 구비된 해상풍력발전기설치선(10)의 선체(11)에는 데크(12), 지지프레임(13), 복수의 레그(15) 및 베이스 플레이트(16)가 포함될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 선체(11)에 구비된 데크(12)에는 해상에 설치될 풍력발전기의 완성품 또는 부품이 적재될 수 있고, 이들을 운반하기 위한 크레인, 윈치, 컨베이어 등과 같은 운반수단이 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.

데크(12)에는 복수의 지지프레임(13)이 분산 설치되고, 지지프레임(13)에는 레그(15)가 각각 설치된다. 레그(15)는 선체(11)를 상하방향으로 관통하며 설치되고, 레그(15)의 하단부에는 베이스 플레이트(16)가 설치될 수 있다. 베이스 플레이트(16)는 레그(15)가 하강하였을 때 해저면에 접하여 선체(11)의 하중이 해저면에 의해 견고히 지지되도록 할 수 있다.

여기서, 복수의 레그(15)는 해상풍력발전기설치선(10)이 해수면 위로 상승되었을 때 선체(11)의 하중이 복수의 레그(15)에 고루 분산되어 안정적으로 지지되도록 배치될 수 있다.

도 2에는 도 1에 A로 표시한 부분이 확대 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 레그(15)에는 레그 본체(151) 및 복수의 가이드레일(152, 152a, 152b, 152c)이 포함될 수 있다.

복수의 가이드레일(152, 152a, 152b, 152c)은 레그(15)의 외주면에 돌출 형성될 수 있다. 이때, 복수의 가이드레일(152)은 레그(15)의 길이방향을 따라 서로 나란히 배치될 수 있다.

그리고, 가이드레일(152) 상에는 복수의 지지핀홀(153)이 형성되는데, 복수의 지지핀홀(153)은 가이드레일(152)의 길이방향을 따라 일렬로 형성될 수 있다. 즉, 복수의 지지핀홀(153)은 레그(15)의 외주면 상에 서로 나란한 복수의 열을 이루도록 형성될 수 있다.

참고로, 레그 본체(151)는 도시된 바와 같이 횡단면이 원형을 갖도록 제작될 수도 있고, 도시되지는 않았으나 다각형을 갖도록 제작될 수도 있다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템이 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)은 레그(15) 및 복수의 선형구동부(110, 160)를 포함할 수 있다.

레그(15)는 선체(도 1의 11)의 하중을 지지할 수 있는 레그 본체(151)와, 레그 본체(151)의 길이방향을 따라 외주면에 돌출 형성된 복수의 가이드레일(152, 152a)을 더 포함할 수 있다. 가이드레일(152, 152a) 상에는 복수의 지지핀홀(153, 153a)이 일렬로 배치되도록 형성될 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같으므로, 중복되는 설명은 생략한다.

선형구동부(110, 160)는 지지프레임(도 1의 13)에 의해 선체(도 1의 11)와 결합되고, 레그(15)를 선체(도 1의 11)에 대하여 상하방향으로 승강시킨다. 선형구동부(110, 160)에는 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)가 포함될 수 있다.

그리고, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)에는 상술한 두 선형구동부(110, 160) 외에 도면부호를 부여하지 않은 선형구동부가 더 포함될 수 있다. 이들은 제1 선형구동부(110) 또는 제2 선형구동부(160)와 동일한 구성 및 작동을 하므로, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)를 대표로 설명함으로써 나머지 선형구동부들에 대한 설명을 갈음하기로 한다.

제2 선형구동부(160)에는 선형구동수단(161), 로드(164), 브라켓(165), 핀블록(180)이 포함될 수 있다.

선형구동수단(161)의 상측에는 클레비스 브라켓(143)이 돌출 형성 또는 결합된다. 클레비스 브라켓(141)에는 클레비스 핀홀(144)이 형성될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 고정핀(도시되지 않음) 등에 의해 클레비스 브라켓(143)은 지지프레임(도 1의 13)에 결합된다. 따라서, 선형구동수단(161)은 클레비스 브라켓(143) 및 지지프레임(도 1의 13)에 의해 선체(도 1의 11)에 결합된다.

선형구동수단(161)의 하측으로는 로드(164)가 돌출된다. 도시된 바와 같이 선형구동수단(161)은 레그 본체(151)의 길이방향으로 배치되므로, 로드(164) 또한 레그 본체(151)의 길이방향과 나란하게 배치된다.

선형구동수단(161)은 로드(164)를 선형으로 구동시킨다. 즉, 선형구동수단(161)은 로드(164)를 레그 본체(151)의 길이방향과 나란한 상하방향으로 구동시킨다. 이러한 선형구동수단(161)의 예로는 일방향 로드형 유압식 복동실린더를 들 수 있다.

로드(164)에는 핀블록(180)이 결합된다. 더 상세히 설명하자면, 로드(164)의 하단부에 브라켓(165)이 형성 또는 결합되고, 브라켓(165)은 힌지핀(179)에 의해 핀블록(180)에 힌지 결합된다. 따라서, 핀블록(180)은 선형구동수단(161)의 작동에 따라 상방향 또는 하방향으로 이동하게 된다.

도시된 바와 같이, 제2 선형구동부(160)는 상술한 바와 같은 구조를 갖는 선형구동수단(161) 외에 동일한 구조를 갖고 동일한 작동을 행하는 선형구동수단을 더 포함할 수 있다. 이는 제2 선형구동부(160)가 점유하는 공간을 감소시키기 위한 것이다.

즉, 선형구동수단(161)을 복수로 설치하면 로드(164)를 구동시키기 위한 출력을 얻기 위하여 설치되는 선형구동수단의 직경이 감소될 수 있으므로, 제2 선형구동부(160)가 레그 본체(151)로부터 반경방향으로 돌출되는 정도를 감소시킬 수 있기 때문이다.

그리고, 선형구동수단(161)을 복수로 설치하면, 이들 중 하나가 작동 중 고장 등의 이유로 원활히 작동하지 못하더라도 나머지 하나로 제2 선형구동부(160)를 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

다만, 선형구동수단(161)의 직경이 감소되면서도 충분한 출력을 낼 수 있는 경우에는, 도시되지는 않았으나, 제2 선형구동부(160)에 하나의 선형구동수단(161)만을 설치하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이, 선형구동수단(161)의 작동에 의해 핀블록(180)은 레그(15)의 상하방향, 즉 레그 본체(151)의 길이방향을 따라 이동될 수 있다. 이때, 제2 선형구동부(160)는 핀블록(180)이 레그(15)의 상하방향으로 이동되는 동안 가이드레일(152)과 핀블록(180) 사이의 간격이 소정의 거리 이하를 유지하도록 배치될 수 있다.

여기서, 가이드레일(152) 및 핀블록(180) 사이의 간격은 아래에서 설명할 제1 선형구동부(110)의 핀블록(130) 및 가이드레일(152a)이 형성하는 간격과 같으므로, 상술한 소정의 거리에 대해서는 아래에서 설명한다.

제1 선형구동부(110)에는 선형구동수단(111), 로드(114), 브라켓(115) 및 핀블록(130)이 포함될 수 있다. 이들은 상술한 제2 선형구동부(160)의 선형구동수단(161), 로드(164), 브라켓(165) 및 핀블록(180)과 구조 및 작동이 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

선형구동수단(111)의 작동에 의해 핀블록(130)은 레그(15)의 상하방향, 즉 레그 본체(151)의 길이방향을 따라 이동될 수 있다. 이때 제1 선형구동부(110)는, 제2 선형구동부(160)에 대하여 설명했던 바와 같이, 핀블록(130)이 레그(15)의 상하방향으로 이동되는 동안 가이드레일(152a)과 핀블록(130) 사이의 간격이 소정의 거리 이하를 유지하도록 배치될 수 있다.

여기서 소정의 거리는, 핀블록(130)의 후술할 지지핀(132)이 가이드레일(152a)에 형성된 지지핀홀(153a)에 충분히 삽입될 수 있는 거리를 의미한다. 그리고, 제2 선형구동부(160)에서는 핀블록(180)의 후술할 지지핀(도 4 및 도 5의 182 참조)이 가이드레일(152)에 형성된 지지핀홀(153)에 충분히 삽입될 수 있는 거리를 의미한다.

핀블록(130)에는 지지핀(132)이 설치될 수 있다. 지지핀(132)은 핀블록(130)으로부터 일단부가 레그(15)를 향하여 돌출 및 복귀 가능하게 설치될 수 있다. 핀블록(130)으로부터 지지핀(132)이 돌출되면 지지핀(132)의 단부가 지지핀홀(153a)에 삽입되어 결합되고, 지지핀(132)이 원위치로 복귀되면 지지핀(132)의 단부가 지지핀홀(153a)로부터 이탈되어 분리될 수 있다.

이러한 지지핀(132)의 작동에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 더 상세히 설명한다.

도 4 및 도 5에는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 직선에 의한 핀블록의 종단면도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5를 함께 참조하여 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 핀블록(180)에는 지지핀(182), 작동유체(184, 185) 및 위치감지수단(186, 187)이 포함될 수 있다.

핀블록(180) 내에는 실린더부(181)가 형성되고, 실린더부(181) 내에는 타단부에 피스톤부(183)가 돌출 형성된 지지핀(182)이 설치될 수 있다. 실린더부(181) 내에는 작동유체(184, 185)가 주입될 수 있다.

자세히 도시되지는 않았으나, 핀블록(180)에는 실린더부(181)와 연결된 작동유체(184, 185)의 유로(미도시)가 형성되어, 유압펌프(미도시)에 의해 작동유체(184, 185)가 피스톤부(183)의 전방 또는 후방으로 압입될 수 있다.

예를 들어, 지지핀(182)이 도 4에 도시된 바와 같은 위치에 있을 때 유압펌프(미도시)의 작동에 의해 피스톤부(183) 후방으로 작동유체(184)가 압입되면, 피스톤부(183)가 작동유체(184)에 의해 가압되어 지지핀(182)이 도 5에 도시된 바와 같이 이동될 수 있다. 이때, 지지핀(182)의 원활한 이동을 위해 피스톤부(183) 전방의 작동유체(185)가 유로(미도시)를 통하여 실린더부(181) 외부로 배출되도록 할 수 있다.

반대로, 지지핀(182)이 도 5에 도시된 바와 같은 위치에 있을 때 피스톤부(183) 전방으로 작동유체(185)가 압입되면, 피스톤부(183)가 작동유체(185)에 의해 가압되어 지지핀(182)이 도 4에 도시된 바와 같이 이동될 수 있다.

이와 같이, 지지핀(182)의 일단부가 핀블록(180)으로부터 돌출 또는 복귀되도록 할 수 있다.

제1 위치감지수단(186) 및 제2 위치감지수단(187)은 지지핀(182)의 돌출 및 복귀를 감지할 수 있다. 즉, 지지핀(182)의 일단부가 핀블록(180)으로부터 돌출되었을 때의 피스톤부(183)의 위치에 제2 위치감지수단(187)을 설치하고 복귀되었을 때의 피스톤부(183)의 위치에 제1 위치감지수단(186)을 설치하면, 피스톤부(183)의 위치를 알 수 있으므로 지지핀(182)의 일단부가 핀블록(180)으로부터 돌출된 위치에 있는지, 복귀된 위치에 있는지를 감지할 수 있다.

따라서, 제1 위치감지수단(186) 및 제2 위치감지수단(187)에 의해 지지핀(182)이 지지핀홀(153)에 삽입되었는지의 여부를 확인할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)의 작동예를 설명 할 때 더 상세히 설명하기로 한다.

참고로, 제1 위치감지수단(186) 및 제2 위치감지수단(187)으로는 물리적인 접촉을 감지하는 센서, 자기장의 변화를 감지하는 센서 및 통전을 감지하는 센서 등 다양한 것을 사용할 수 있다.

또한, 핀블록(180)으로부터 지지핀(182)을 돌출 및 복귀시키는 동작에는 상술한 바와 같은 유압 또는 공압 액추에이터를 이용할 수도 있고, 도시되지는 않았으나 전자석을 이용한 구동방법, 전동기를 이용하는 방법 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.

도 3을 참조하여 설명한 핀블록(130)은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 핀블록(180)과 구조 및 작동이 동일하므로, 핀블록(180)에 대한 설명으로 핀블록(130)에 대한 설명을 갈음하기로 한다.

다시 도 3을 참조하여 설명한다.

도시되지는 않았으나, 상술한 바와 같이 클레비스 브라켓(141, 143)은 선체(도 1의 11)에 설치된 지지프레임(13)에 견고하게 결합된다. 즉, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)는 클레비스 브라켓(141, 143)에 의하여 선체(도 1의 11)에 결합된다.

따라서, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)는 레그(15)를 선체(도 1의 11)에 대하여 상방향 또는 하방향으로 승강시킬 수 있다.

예를 들어, 핀블록(130)의 지지핀(132)이 지지핀홀(153a)에 결합된 상태일 때, 선형구동수단(111)의 구동에 따라 로드(114)가 하방향으로 이동되면 레그(15)가 선체(도 1의 11)에 대하여 하강하게 된다. 반대로, 선형구동수단(111)에 의해 로드(114)가 상방향으로 이동되면 레그(15)가 선체(도 1의 11)에 대하여 상승하게 된다.

반면, 지지핀(132)이 지지핀홀(153a)로부터 분리된 상태일 때에는 제1 선형구동부(110) 및 레그(15)가 접하지 않은 상태이므로, 제1 선형구동부(110)의 선형구동수단(111)의 구동이 레그(15)의 선체(도 1의 11)에 대한 위치변화에 영향을 주지 않는다.

한편, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)에는 거리측정수단(191, 193)이 포함된다. 더 상세히 설명하면, 제1 선형구동부(110)의 선형구동수단(111)에는 거리측정수단(191)이 설치되고, 거리측정수단(191)으로부터 인출되는 스트링(192)의 단부는 핀블록(130)에 결합된다. 그리고, 제2 선형구동부(160)의 선형구동수단(161) 에도 거리측정수단(193)이 설치되고, 거리측정수단(193)으로부터 인출되는 스트링(194)의 단부는 핀블록(180)에 결합된다.

거리측정수단(191)은 스트링(192)의 길이변화를 측정하여 선형구동수단(111) 및 핀블록(130) 사이의 거리를 측정한다. 따라서, 선형구동수단(111)의 작동에 의해 핀블록(130)의 위치가 변경되면, 스트링(192)의 길이변화가 발생되므로 선형구동수단(111) 및 핀블록(130) 사이의 거리를 측정할 수 있다.

제2 선형구동부(160)에 포함된 거리측정수단(193) 또한 상술한 거리측정수단(191)과 같으므로, 상술한 설명으로 거리측정수단(193)에 대한 설명을 갈음하기로 한다.

참고로, 거리측정수단(191, 193)으로는 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 등 다양한 거리측정장치를 사용할 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)은 거리측정수단(191, 193)으로 스트링 포텐쇼미터(string potentiometer)를 사용하는 것을 예로 든다. 스트링 포텐쇼미터는 스트링(192, 194)의 길이를 측정하고 이를 전기적 신호로 나타내는 장치로, 스트링(192, 194)에는 일정한 장력이 작용되고 자중이 작으므로 정밀한 거리측정이 가능하다.

이상 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)의 구조에 관하여 설명하였다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)의 작동에 대하여 설명하기로 한다.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템의 작동을 설명하기 위한 정면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 3의 Ⅶ-Ⅶ 직선에 의한 횡단면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 6의 Ⅷ-Ⅷ 직선에 의한 횡단면도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 6 내지 도 8을 함께 참조하여 설명한다.

우선 도 3을 다시 참조하면, 선형구동수단(111)에 의해 로드(114)가 상측으로 이동되어 있고, 선형구동수단(161)에 의해 로드(164)가 하측으로 이동되어 있다.

이때, 지지핀(132)은 핀블록(130)으로부터 돌출되어 지지핀홀(153a)에 결합되어 있다. 그리고 도시되지는 않았으나, 핀블록(180)의 지지핀(도 4의 182)은 도 4에 도시된 바와 같이 핀블록(180)으로부터 돌출되지 않고 복귀된 상태를 유지하고 있다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7을 참조하면, 지지핀(132)은 지지핀홀(도 3의 153a)에 결합된 상태이고, 지지핀(도 5의 182)은 핀블록(180)으로부터 돌출되지 않은 상태이다. 따라서, 선체(도 1의 11)의 하중은 지지핀(132)을 통하여 레그본체(151)에 의해 지지된다.

여기서, 미설명 부호들은 레그(도 3의 15)의 중심축을 기준으로 제1 선형구동부(110)의 핀블록(130)과 마주보는 형상으로 배치된 핀블록(130a)과, 핀블록(130a)으로부터 돌출되어 인접한 가이드레일(152c)에 형성된 지지핀홀(미도시)에 결합된 지지핀(132a)과, 레그(도 3의 15)의 중심축을 기준으로 제2 선형구동부(160)의 핀블록(180)과 마주보는 형상으로 배치된 핀블록(180a)과, 핀블록(180a)로부터 돌출되지 않고 복귀된 상태를 유지하고 있는 지지핀(182a)이다.

참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(도 3의 100)에는 4개의 선형구동부, 즉 제1 선형구동부(110), 제1 선형구동부(110)와 마주보는 형상으로 배치된 선형구동부, 제2 선형구동부(160) 및 제2 선형구동부(160)와 마주보는 형상으로 배치된 선형구동부를 포함하는 것으로 되어 있다.

도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(도 3의 100)을 구비한 해상풍력발전기설치선(도 1의 10)의 중량, 풍력발전기를 설치할 해역의 환경하중 등의 조건에 따라 선형구동부의 수는 가감될 수 있다. 선형구동부의 수가 가감될 경우에는 레그 본체(151)의 가이드레일(152)의 수 또한 선형구동부의 수에 상응하게 가감될 수 있다.

단, 지지핀(132, 132a, 182, 182a)에 의해 레그(도 3의 15)에 가해지는 힘이 편중되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(도 3의 100)에 포함되는 복수의 선형구동부의 수는 짝수가 되도록 하고, 레그(도 3의 15)의 중심축을 기준으로 한 쌍씩 서로 마주보는 형상으로 배치되도록 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 화살표로 표시한 바와 같이 선형구동수단(111)에 의해 로드(114)는 하강되어 있고, 선형구동수단(161)에 의해 로드(164)는 상승되어 있다.

즉, 도 3에 도시된 상태에 비하여 핀블록(130)은 하강되었고 핀블록(180)은 상승되어 있다. 이때, 상술한 바와 같이 선형구동수단(111)은 선체(도 1의 11)에 결합되어 있고, 지지핀(132)은 지지핀홀(153a)에 결합되어 있으므로, 레그 본체(151)에는 선형구동수단(111)이 로드(114)를 이동시키는 힘이 전달되어 선체(도 1의 11)에 대하여 레그(15)가 하방향으로 이동된다.

반면, 상술한 바와 같이 선형구동수단(161)도 선체(도 1의 11)에 결합되어 있으나, 지지핀(도 7의 182)이 지지핀홀(153)에 결합되어 있지 않으므로, 선형구동수단(161)에 의한 로드(164)의 상승은 레그(15)의 이동에 영향을 주지 않는다.

이와 같은 상태를 유지하면서, 제1 선형구동부(110)의 핀블록(130)은 이동 가능한 범위 중 최하단 영역으로 이동되고, 제2 선형구동부(160)의 핀블록(180)은 최상단으로 이동된다.

그런데, 제1 선형구동부(110)의 선형구동수단(111)의 작동 가능 범위에는 한계가 있으므로, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같은 상태가 된 후에는 레그(도 3의 15)를 선체(도 1의 11)의 하방향으로 더 이상 이동시킬 수 없게 된다.

따라서, 선체(도 1의 11)를 해수면 위로 상승시키고자 할 경우, 레그(도 3의 15)가 충분히 선체(도 1의 11)의 하방향으로 이동되어 베이스 플레이트(16)가 해저면을 지지하게 되기 전까지는 레그(도 3의 15)를 지속적으로 하강시켜야 한다.

이를 위해서는 핀블록(130)의 지지핀(132)을 지지핀홀(153a)로부터 분리시킨 후, 제1 선형구동부(110)를 반대로 작동시켜 핀블록(130)이 다시 레그(도 3의 15)를 하강시킬 수 있도록 상방향으로 이동되어야 한다.

그런데, 지지핀홀(153a)에 결합되어 있는 지지핀(132)을 통해 선체(도 1의 11)의 하중이 레그(도 3의 15)로 전달되어 지지되고 있으므로, 지지핀(132)을 지지핀홀(153a)로부터 분리시키기 전에 제2 선형구동부(160)의 지지핀(182)을 지지핀홀(153)에 결합시킨다.

제2 선형구동부(160)의 지지핀(182)이 지지핀홀(153)에 결합된 후에는, 지지핀(182)에 의해 선체(도 1의 11)의 하중이 레그(도 3의 15)로 전달되어 지지되므로, 제1 선형구동부(110)의 지지핀(132)을 지지핀홀(153a)로부터 분리시킬 수 있다. 이에 관하여는 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8을 참조하면, 제1 선형구동부(110)의 지지핀(132)이 원위치로 복귀되어 지지핀(132)의 단부가 지지핀홀(도 3의 153a)로부터 분리되어 있고, 제2 선형구동부(160)의 지지핀(182)은 돌출되어 그 단부가 지지핀홀(도 3의 153)에 결합되어 있다.

이때, 레그(도 3의 15)의 중심축을 기준으로 제1 선형구동부(110)와 마주보는 형상으로 배치된 선형구동부의 핀블록(130a)의 지지핀(132a)은 원위치로 복귀되어 지지핀(132a)의 단부가 지지핀홀(미도시)로부터 분리되어 있고, 제2 선형구동부(160)와 마주보는 형상으로 배치된 선형구동부의 핀블록(180a)의 지지핀(182a)은 돌출되어 그 단부가 가이드레일(152b)에 형성된 지지핀홀(미도시)에 결합되어 있다.

따라서, 선체(도 1의 11)의 하중은 제2 선형구동부(160)의 지지핀(182)을 통하여 레그본체(151)에 의해 지지되고, 제1 선형구동부(110)의 지지핀(132)에 의해서는 레그본체(151)로 선체(도 1의 11)의 하중이 전달되지 않게 된다.

제1 선형구동부(110)가 상술한 바와 같이 핀블록(130)을 다시 상방향으로 이동시키는 시간 동안, 제2 선형구동부(160)가 선체(도 1의 11)에 대하여 레그(도 3의 15)를 하강시킬 수 있도록 하면 베이스 플레이트(16)가 해저면에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)가 번갈아 레그(도 3의 15)를 하강시킬 수 있도록 함으로써 해상에 풍력발전기를 설치하는데 소요되는 시간을 단축시켜 설치작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 제1 선형구동부(110)에 의해 레그(도 3의 15)가 하강되는 동안 제2 선형구동부(160)는 레그(도 3의 15)를 하강시킬 준비, 즉 핀블록(180)을 다시 상승시키도록 하고, 제1 선형구동부(110)에 의한 레그(15)의 하강이 완료되면 제2 선형구동부(160)가 레그(15)를 하강시키는 동시에 제1 선형구동부(110)는 핀블록(130)을 다시 상승시키도록 하면, 레그(15)의 하강에 소요되는 시간이 절약된다.

다만, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)가 서로 반대방향으로 작동하되, 제1 선형구동부(110)의 지지핀(132) 및 제2 선형구동부(160)의 지지핀(182)이 동시에 모든 지지핀홀(153a, 153)로부터 이탈되면 레그(15)에 의해 선체(11)가 지지되지 못하므로, 상술한 동작 중에는 지지핀들(132, 182) 중 적어도 하나는 지지핀홀(153a, 153)에 결합되어 있도록 해야 한다.

해상에 풍력발전기를 설치하는 작업이 완료된 후 선체(11)를 다시 해수면으로 하강시키기 위해서는 상술한 바와 같이 선체(11)를 해수면으로부터 상승시키는 절차를 반대로 행할 수 있다. 즉, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)를 상술한 바의 반대 순서로 작동시키면 레그(도 3의 15)가 선체(도 1의 11)에 대하여 상승하므로, 선체(도 1의 11)가 다시 해수면으로 하강하게 된다.

그런데, 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)의 작동에 의해 레그(도 3의 15)를 선체(도 1의 11)에 대하여 원활하게 승강시키기 위해서는 지지핀(132, 182)이 지지핀홀(153a, 153)에 원활히 결합 및 분리될 수 있어야 한다.

지지핀(132, 182)이 지지핀홀(153a, 153)에 정확히 결합되지 않은 경우에는 선체(도 1의 11)의 하중이 레그(도 3의 15)에 의해 견고하게 지지되지 못하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템을 구비한 해상풍력발전기설치선(도 1의 10)이 풍력발전기 설치작업을 수행하지 못하게 되거나 좌초되는 등의 사고가 발생될 수 있다.

따라서, 거리측정수단(191, 193)을 이용하여 핀블록(130, 180)의 위치와 지지핀홀(153a, 153)의 상대적인 위치를 측정하고 선형구동수단(111, 161)의 작동 범위를 조절하여, 지지핀(132, 182)이 지지핀홀(153a, 153 참조)에 원활히 결합 또는 분리될 수 있게 함으로써 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)가 효율적이고 안정적으로 작동되도록 할 수 있다.

또한, 제1 위치감지수단(186) 및 제2 위치감지수단(187)에 의해 지지핀(132, 182)이 지지핀홀(153a, 153 참조)에 완전히 결합 또는 분리되었는지 확인할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(도 3의 100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(100)의 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)는 상술한 방법 외에 다른 방법으로도 이용될 수 있다.

예를 들어, 레그(도 1의 15)를 하강시켜 베이스 플레이트(16)가 해저면을 지지하게 한 후 선체(도 1의 11)를 해수면으로부터 상승시켰을 때, 해저면이 연약지반인 경우에는 풍력발전기를 설치하는 작업 중 레그(도 1의 15) 중 일부가 선체(도 1의 11)를 충분히 지지하지 못할 수도 있다.

이를 방지하기 위해서는 복수의 레그(도 1의 15)를 해저면에 도달시킨 후, 이들 중 하나에 선체(도 1의 11)의 하중 중 상당 부분이 집중되도록 하여, 연약지반이더라도 베이스 플레이트(16)가 해저면에 안정적으로 지지되도록 한다. 이후 나머지 레그(도 1의 15)에도 번갈아 상술한 바와 같은 작업을 하여 레그(도 1의 15) 전체가 해저면에 안정적으로 지지되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 작업을 행할 때에는 일반적인 작업을 행할 때보다 더 강한 힘이 지지핀(132, 182)에 가해지게 된다. 따라서, 이와 같은 작업을 행할 때에는 하중을 집중시킬 레그(도 1의 15)를 선체(도 1의 11)에 대하여 하강시키는 작업을 제1 선형구동부(110) 및 제2 선형구동부(160)가 동시에 수행하도록 하여 선체(도 1의 11)의 하중이 지지핀(132, 182)에 의해 분산 지지되도록 함으로써 작업의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 9에는 도 8의 B 부분이 확대 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 핀블록(130)에는 한 쌍의 가이드핀(139)이 더 포함될 수 있다.

가이드핀(139)은 핀블록(130)의 일면으로부터 가이드레일(152a) 방향으로 돌출 형성되어, 가이드레일(152a)을 슬라이드 가능하게 파지한다. 즉, 가이드핀(139)은 핀블록(130)이 가이드레일(152a)의 길이방향으로만 이동 가능하게 하고, 그 이외의 방향으로는 유동하지 않게 함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(도 3의 100)이 더욱 안정적으로 작동되도록 한다.

도 10에는 도 3의 Ⅹ-Ⅹ 직선에 의한 종단면도가 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 선형구동수단(161)에는 로드(164) 및 작동유체(166, 167)가 포함될 수 있다. 클레비스 브라켓(143) 및 클레비스 핀홀(144)에 대해서는 도 3을 참조하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 그리고, 선형구동수단(111)은 상술한 선형구동수단(161)과 동일한 구조를 갖고 동일하게 작동하므로, 선형구동수단(161)에 관한 설명으로 선형구동수단(111)에 관한 설명을 갈음하기로 한다.

선형구동수단(161) 내에는 실린더부(162)가 형성되고, 실린더부(162) 내에는 타단부에 피스톤부(163)가 돌출 형성된 로드(164)가 설치될 수 있다. 실린더부(162) 내에는 작동유체(166, 167)가 주입될 수 있다.

자세히 도시되지는 않았으나, 선형구동수단(161)에는 실린더부(162)와 연결된 작동유체(166, 167)의 유로(미도시)가 형성되어, 유압펌프(미도시)에 의해 작동유체(166, 167)가 피스톤부(163)의 전방 또는 후방으로 압입될 수 있다.

즉, 유압펌프(미도시)의 작동에 의해 피스톤부(163)의 상방으로 작동유체(166)가 압입되면 피스톤부(163)는 일면(A1)에 작용하는 작동유체(166)의 압력에 의해 하강하여 로드(164)가 선형구동수단(161)의 하방향으로 이동된다. 이때, 로드(164)의 원활한 이동을 위해 피스톤부(163) 하방의 작동유체(167)는 유로(미도시)를 통하여 실린더부(162) 외부로 원활히 배출되도록 할 수 있다.

반대로, 피스톤부(163)의 하방향으로 작동유체(167)가 압입되면 피스톤부(163)는 타면(A2)에 작용하는 작동유체(167)의 압력에 의해 상승하여 로드(164)가 선형구동수단(161)의 상방향으로 이동된다.

도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템을 구비한 해상풍력발전기설치선(10)은, 선체(11)를 해수면 위로 상승시키거나, 선체(11)를 해수면으로 복귀시키기 위하여 레그(15)를 선체(11)에 대하여 하강 또는 상승시킨다.

레그(15)를 선체(11)에 대하여 상승시킬 때에는, 선형구동부(도 3의 110, 160)가 레그(15)의 하중을 극복하고 레그(15)를 상승시킨다. 그리고, 레그(15)를 선체(11)에 대하여 하강시키는 중 베이스 플레이트(16)가 해저면에 접한 후로는 선형구동부(110, 160)가 선체(11) 및 선체(11)에 적재된 풍력발전기(미도시)와 같은 화물의 하중을 분산지지하면서 레그(15)를 하강시킨다. 따라서, 선형구동부(도 3의 110, 16)는 레그(15)를 선체(11)에 대하여 하강시킬 때 더 큰 출력이 필요하다.

다시 도 10을 참조하면, 피스톤부(163)의 타면(A2)에는 로드(164)가 결합되므로, 피스톤부(163)의 일면(A1)의 면적이 타면(A2)보다 넓다. 따라서, 작동유체(166, 167)의 압력이 피스톤부(163)의 일면(A1)에 작용할 때 로드(164)로 전달되는 힘이 타면(A2)에 작용할 때의 힘보다 크다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템(도 3의 100)은, 선형구동수단(161)이 낼 수 있는 두 방향의 힘 중에서 로드(164)가 선형구동수단(161)으로부터 하측으로 돌출하는 방향의 힘을 레그(도 1의 15)의 하강에 사용할 수 있게 구성되어 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선은 선형구동수단(161)의 힘을 효율적으로 사용할 수 있으며, 동일한 유압펌프(미도시)를 사용할 경우 선형구동부(110, 160)를 소형화 할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 레그 승강시스템 및 그것을 구비한 해상풍력발전기설치선에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 해상풍력발전기설치선 11: 선체
13: 지지프레임 15: 레그
100: 레그 승강시스템 110: 제1 선형구동부
111: 선형구동수단 114: 로드
130: 핀블록 132: 지지핀
151: 레그 본체 152: 가이드레일
153: 지지핀홀 160: 제2 선형구동부
161: 선형구동수단 164: 로드
180: 핀블록

Claims (10)

1. 해상풍력발전기설치선의 선체를 상하방향으로 관통하고, 외주면에 길이방향을 따라 서로 나란한 복수의 열을 이루는 복수의 지지핀홀이 형성된 레그; 및
   상기 선체와 결합되고, 상기 레그를 상기 선체에 대하여 상하방향으로 승강시키는 복수의 선형구동부를 포함하되,
   상기 복수의 선형구동부는 상기 레그를 서로 번갈아 승강시키는 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부를 포함하며,
   상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는,
   상기 선체와 결합되고, 하측으로 돌출된 로드를 상방향 또는 하방향으로 구동시키는 적어도 하나의 선형구동수단;
   상기 로드의 하단부에 결합된 핀블록; 및
   상기 핀블록에 일단부가 상기 레그를 향하여 돌출 및 복귀 가능하게 설치된 지지핀을 포함하며,
   상기 지지핀이 상기 핀블록으로부터 돌출되면 그 단부가 상기 지지핀홀에 결합되고, 복귀되면 상기 지지핀홀로부터 분리되며,
   상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는 각각 상기 레그의 중심축을 기준으로 한 쌍씩 마주보는 형상으로 배치되는, 레그 승강시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 선형구동수단은 일방향 로드형 유압식 복동실린더인 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 레그는,
   외주면에 길이방향을 따라 서로 나란하게 돌출 형성된 복수의 가이드레일을 더 포함하고,
   상기 복수의 지지핀홀은 상기 복수의 가이드레일 상에 각각 일렬로 배치된 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 핀블록은,
   일면으로부터 돌출 형성되어 상기 가이드레일을 슬라이드 가능하게 파지하는 복수의 가이드핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템.
   
6. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는,
   상기 선형구동수단 및 상기 핀블록 사이의 거리를 측정하는 거리측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 핀블록은,
   상기 지지핀의 돌출 및 복귀를 감지하는 위치감지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템.
   
8. 선체 상에 설치되는 적어도 하나의 운반수단; 및
   제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 레그 승강시스템을 구비한 해상풍력발전기설치선.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제 1 선형구동부 및 제 2 선형구동부는,
   상기 선형구동수단 및 상기 핀블록 사이의 거리를 측정하는 거리측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템을 구비한 해상풍력발전기설치선.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 핀블록은,
    상기 지지핀의 돌출 및 복귀를 감지하는 복수의 위치감지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레그 승강시스템을 구비한 해상풍력발전기설치선.

Images