KR101428197B1 - 해상 타워구조물 설치 장치 - Google Patents

해상 타워구조물 설치 장치 Download PDF

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Abstract

보다 상세하게는 해상 풍력발전장치와 같은 해상 타워구조물을 적재할 수 있고, 적재면을 회전시켜 타워구조물의 설치를 용이하게 할 수 있는 해상 타워구조물 설치 장치가 개시된다.
개시되는 해상 타워구조물 설치 장치는 해상에 정착가능한 본체; 및 상기 본체의 바닥 일부를 구성하며 타워구조물이 적재되고, 상기 본체에 적어도 하나의 회전축을 통해 결합되어 상기 본체로부터 하방으로 회전가능한 회전체;를 포함한다.
이러한 해상 타워구조물 설치 장치에 의하면, 타워구조물이 적재된 적재면 자체가 회전하여 타워구조물을 직립시킴으로써, 해상 타워구조물의 설치를 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

해상 타워구조물 설치 장치{INSTALLING APPARATUS FOR OFFSHORE TOWER}
본 발명은 해상 타워구조물 설치 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해상 풍력발전장치와 같은 해상 타워구조물을 적재할 수 있고, 적재면을 회전시켜 타워구조물의 설치를 용이하게 할 수 있는 해상 타워구조물 설치 장치에 관한 것이다.
일반적으로 해상에 설치되는 풍력 발전기는 플랫폼 형태의 선박에 의해 운반된 다음, 선박에 구비된 타워 컨트롤 데릭(Towoer control derrick) 등을 이용하여 그 설치작업이 이루어지게 된다.
풍력 발전기의 운반 및 설치에는 보통 잭업 바지선(Jack up Barge)이 사용되는데, 이러한 잭업 바지선은 잭업 레그를 가지고 있고, 선체에 나셀, 블레이드, 타워, 하부구조물 등의 풍력 발전기 구성요소들을 적재하여 설치위치까지 운반할 수 있다.
또한, 이러한 잭업 바지선은 설치위치에서 잭업 레그를 하강시켜 선체를 해저에 고정시키고, 선체에 있는 데릭이나 크레인을 사용하여 하부구조물, 타워, 나셀 및 블레이드 순으로 풍력 발전기를 조립한다.
여기서, 특히, 하부구조물은 그 무게가 상당하고 해수의 파력으로 인해, 설치작업이 어려운 구성요소이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 바탕으로 안출된 것으로, 해상 타워구조물의 시공성 및 시공 안정성이 향상된 해상 타워구조물 설치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 해상에 정착가능한 본체; 및 상기 본체의 바닥 일부를 구성하며 타워구조물이 적재되고, 상기 본체에 적어도 하나의 회전축을 통해 결합되어 상기 본체로부터 하방으로 회전가능한 회전체;를 포함하고, 상기 회전체는 회전축방향에 대해 직교방향으로 연장 형성되어, 연장된 방향을 따라 배치되는 복수의 회전축을 구비하며, 복수의 회전축 중 어느 하나가 상기 본체에 회전 가능하게 결합되어 상기 본체로부터 회전하는 회전반경을 조절가능하도록 구성되는 해상 타워구조물 설치 장치를 제공한다.
또한 바람직하게, 상기 회전체는 골조구조물로 구성될 수 있다.
삭제
더욱 바람직하게, 상기 회전체에는 상기 회전체의 수직상태에서 타워구조물의 수직하강 이동을 가이드하는 가이드부가 구비될 수 있다.
또한 바람직하게, 일단이 상기 본체에 연결되고 타단이 상기 회전체의 회전단부에 연결되어, 상기 회전체의 회전각도를 고정하는 고정 케이블을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 타워구조물이 적재된 적재면 자체가 회전하여 타워구조물을 직립시킴으로써, 해상 타워구조물의 설치를 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 해상에 설치되는 해상풍력발전장치와 같은 구조물을 육상에서 조립하여 조립체 자체를 운반 및 해상에 설치할 수 있어, 해상 작업 단계가 줄어듦으로써 해상 구조물의 설치비용이 절감되고, 공기가 단축되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 해상 타워구조물 설치 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 해상 타워구조물 설치 장치의 일 사용례에 따른 구조물 운반동작을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 해상 타워구조물 설치 장치의 일 사용례에 따른 구조물 설치동작을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 해상 타워구조물 설치 장치의 다른 일 사용례를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 해상 타워구조물 설치 장치의 다른 일 사용례를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치장치에 대해서 살펴본다. 여기서, 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치장치를 개략적으로 나타내는 측면도 및 평면도이며, 도 3 및 도 4는 해상 타워구조물 설치 장치의 일 사용례에 따른 구조물 운반동작 및 설치동작을 나타내는 개략도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 본체(110) 및 회전체(120)를 포함한다.
한편, 본 명세서에서는 해상 타워구조물 설치 장치(100)가 잭업 바지선으로 구성된 실시예에 대해서 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 해안가에 설치된 플랫폼으로 구성될 수도 있고, 해상에 고정적으로 설치된 플랫폼으로 구성될 수도 있다는 것을 미리 밝혀둔다.
상기 본체(110)는 해상에 정착가능하도록 구성되며, 해상에 설치되는 타워구조물을 적재할 수 있는 플랫폼 형태로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 해상 타워구조물 설치 장치(100)가 잭업 바지선으로 구성된 경우에, 본체(110)는 잭업 바지선의 선체에 해당할 수 있다. 이때, 본체(110)에는 해저에 지지되며 본체(110)를 해상에 정착시킬 수 있는 잭업 레그(112)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 회전체(120)는 상기 본체(110)의 바닥 일부를 구성하며, 본체(110)에 적어도 하나의 회전축(122)을 통해 결합되어 본체(110)로부터 하방으로 회전동작할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 본체(110)는 전단 또는 후단에 사각형의 공간이 형성되어 바닥이 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있고, 회전체(120)는 이러한 사각형 공간의 면적에 대응하는 형태의 구조물로 구성될 수 있다.
이러한 회전체(120)는 전단 부분이 본체(110)와 힌지결합 등을 통해 회전가능하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 회전체(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 본체(110)의 하방으로 회전될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 회전체(120)는 길이방향, 즉 회전중심을 기준으로 방사방향으로 연장 형성되어 연장된 방향을 따라 배치되는 복수의 회전축(122)를 구비할 수 있다.을 따라 복수의 회전축(122)을 구비할 수 있다. 복수의 회전축(122)은 어느 하나가 본체(110)에 회전 가능하게 결합되어 본체(110)로부터 회전하는 회전체(120)의 회전반경을 조절할 수 있다.
이와 같이, 회전체(120)의 회전축(122)이 복수개로 구성되는 경우는 설치하는 타워(302)구조물의 제원이나 설치장소의 수심 등의 조건에 적절하게 대응할 수 있다는 효과가 있다. 즉, 타워(302)구조물의 길이가 짧거나 설치장소의 수심이 낮은 경우에는 회전축(122)을 조정하여, 본체(110)의 하방으로 회전되는 회전체(120)의 길이를 짧게 조절할 수 있다.
여기서, 복수의 회전축(122) 중에서 하나의 회전축(122)을 선택하는 방법으로는 복수의 회전중심 중에서 하나의 회전중심에 샤프트를 결합하고, 나머지 회전중심의 샤프트는 탈거시키는 방식이 사용될 수 있다.
한편, 회전체(120)의 후단에는 회전체(120)가 본체(110)의 바닥을 구성하며 본체(110)와 평행 상태를 유지하는 경우에 회전체(120)가 회전되지 않도록 고정시키는 고정부(124)가 구비될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 타워구조물 일 예로서, 해상 풍력발전기의 하부구조물인 파일(300)을 도 3에 도시된 바와 같이 회전체(120)의 상면에 적재할 수 있으며, 적재한 회전체(120)를 해상의 설치위치까지 운반할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 파일(300)을 설치할 위치에서 잭업 레그(112)를 통해 본체(110)가 정착되면, 회전체(120)가 회전되어 파일(300)을 직립시킬 수 있다.
이때, 본체(110)에 비치된 크레인(500)은 파일(300)을 홀딩하여 회전체(120)의 회전시 파일(300)이 회전체(120)로부터 이탈되지 않도록 할 수 있으며, 회전체(120)의 회전동작을 보조할 수도 있다. 또한, 크레인(500)은 파일(300)이 회전체(120)에 의해 직립된 상태에서 항타해머(510)를 이용하여 파일(300)을 해저에 관입시킬 수 있다.
이때, 회전체(120)에는 파일(300)의 수직하강 이동을 가이드하는 가이드부(130)가 추가로 구비될 수 있다. 이러한 가이드부(130)는 파일(300)의 측면을 파지할 수 있도록 구성되어, 파일(300) 설치시에 파일(300)이 정위치에 설치될 수 있도록 파일(300)의 이동을 가이드하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 회전체(120)에는 회전각도를 고정할 수 있는 고정 케이블(200)이 연결될 수 있다. 즉, 고정 케이블(200)은 회전체(120)가 안정적으로 회전될 수 있도록 회전체(120)의 회전각도를 조절할 수 있고, 회전된 상태를 고정시킬 수 있다.
일 실시예에서, 이러한 고정 케이블(200)은 일단이 본체(110)에 연결되고 타단이 회전체(120)의 회전단부 즉, 회전체(120)의 후단 측에 연결될 수 있다. 여기서, 고정 케이블(200)은 길이조절을 통해 본체(110)와 회전체(120)의 후단 간의 거리를 조절함으로써 회전체(120)의 회전동작을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 이와 같은 구성에서, 파일(300)을 해저에 설치할 때, 회전체(120)는 해수에 침수되게 되는데, 이때, 해수의 파력에 의한 영향을 최소화하기 위해 즉, 해수의 파력에 의해 회전체(120)가 요동하는 것을 최소화하기 위해, 회전체(120)는 판상이 아닌 골조구조물로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치를 사용하는 다른 일 사용례를 개략적으로 나타내는 평면도 및 측면도로서, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치의 다른 일 사용례에 대해서 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 해상풍력발전기를 설치하는데에 사용될 수 있는데, 이때, 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 해상풍력발전기를 발전기 각각의 구성요소가 조립된 상태로 운반 및 설치할 수 있다.
즉, 본체(110)에는 설치하려는 해상풍력발전기의 나셀(303), 블레이드, 타워(302) 및 하부구조물(301)이 육상에서 조립된 상태로 적재될 수 있다.
이때, 해상풍력발전기의 하부구조물(301)이 회전체(120) 상에 적재되도록 하며, 본체(110)에는 하부구조물(301)의 상단에 조립된 타워(302) 또는 나셀(303)을 지지할 수 있는 지지부(116)가 추가로 구비될 수 있다.
그리고, 해상풍력발전기를 설치위치까지 운반한 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 잭업 레그(112)를 통해 본체(110)를 정착시키고, 본체(110)가 정착된 후에, 회전체(120)를 회전시켜 해상풍력발전기를 직립시킬 수 있다.
이와 같이, 직립된 해상풍력발전기는 크레인(500)을 통해 이동되어 해저에 설치될 수 있게 된다. 이때, 회전체(120)는 해상풍력발전기의 설치위치를 가이드할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 해상 타워구조물 설치 장치(100)는 회전체(120)의 회전을 통해 타워구조물을 용이하게 직립시킬 수 있어, 타워구조물의 시공이 용이하며 이를 통해 공기가 감축되는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 일 사용례와 같이 해상풍력발전기가 조립된 상태로 운반 및 설치되는 경우에는 해상에서의 작업시간이 줄어드는 효과가 있다. 또한, 해상풍력발전기를 육상에서 눕혀놓은 상태로 조립할 수 있으므로 해상풍력발전기의 설치 비용이 감소될 수 있다는 효과도 얻을 수 있다.
그리고, 해상풍력발전기의 무게중심을 고려하여 본체(110) 및 회전체(120)에 적재할 경우에는 회전체(120)를 회전시키기 위한 별도의 동력없이 회전을 통해 해상풍력발전기를 설치할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 해상 타워구조물 설치 장치 110 : 본체
112 : 잭업 레그 116 : 지지부
120 : 회전체 122 : 회전축
124 : 고정부 130 : 가이드부
200 : 고정 케이블 300 : 파일
301 : 하부구조물 302 : 타워
303 : 나셀 500 : 크레인
510 : 항타해머

Claims (5)

  1. 해상에 정착가능한 본체; 및 상기 본체의 바닥 일부를 구성하며 타워구조물이 적재되고, 상기 본체에 적어도 하나의 회전축을 통해 결합되어 상기 본체로부터 하방으로 회전가능한 회전체;를 포함하고,
    상기 회전체는 회전축방향에 대해 직교방향으로 연장 형성되어, 연장된 방향을 따라 배치되는 복수의 회전축을 구비하며, 복수의 회전축 중 어느 하나가 상기 본체에 회전 가능하게 결합되어 상기 본체로부터 회전하는 회전반경을 조절가능하도록 구성되는 해상 타워구조물 설치 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전체는 골조구조물로 구성된 것을 특징으로 하는 해상 타워구조물 설치 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전체에는 상기 회전체의 수직상태에서 타워구조물의 수직하강 이동을 가이드하는 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 해상 타워구조물 설치 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 본체에 연결되고 타단이 상기 회전체의 회전단부에 연결되어, 상기 회전체의 회전각도를 고정하는 고정 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 타워구조물 설치 장치.
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WO2004070119A1 (fr) * 2003-01-09 2004-08-19 Saipem S.A. Procede d’installation en mer d’un eolienne
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