KR101455641B1

KR101455641B1 - 풍력타워 설치용 가이드

Info

Publication number: KR101455641B1
Application number: KR1020130120719A
Authority: KR
Inventors: 박철규
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-10-28

Abstract

풍력타워 설치용 가이드가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 타워블록의 내측 둘레를 따라 이격 설치되는 복수개의 가이드레일; 및 복수개의 가이드레일에 대응되도록, 기초구조물 상에 기 설치된 지지프레임의 외측 둘레를 따라 이격 설치되는 복수개의 가이드블록;을 포함하며, 각 가이드레일은, 길이방향으로 연장 형성되어 타워블록의 내측면에 상하방향으로 배치되고, 각 가이드블록은, 지지프레임에 장착 고정되는 메인프레임과, 힌지축을 구비하고 메인프레임에 회동 가능하게 장착되어 각 가이드레일에 접촉되는 슬라이딩핀과, 메인프레임에 장착되어 슬라이딩핀을 탄성 지지하는 탄성지지부를 포함하는, 풍력타워 설치용 가이드가 제공된다.

Description

풍력타워 설치용 가이드 {GUIDE DEVICE FOR INSTALLING WIND TOWER}

본 발명은 풍력타워 설치용 가이드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 타워블록의 설치시 지지프레임과의 간격 조절 등을 위한 풍력타워 설치용 가이드에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력발전은 블레이드에 인가되는 풍하중을 통해 로터를 회전시키고, 이러한 로터의 회전력에 의해 전력을 생산하게 된다. 블레이드는 로터, 증속기, 발전기 등이 배치된 나셀에 장착되며, 나셀은 타워형 구조물에 의해 지상 또는 해상에서 소정높이로 지지되게 된다. 이와 같이 나셀을 지지하는 타워형 구조물은 통상 풍력타워로 지칭되기도 하며, 풍력발전기의 규모에 따라 수십미터에 이르기 때문에 다수의 블록(block)이나 섹션(section)으로 분할 제작하고, 이를 상하 적층하는 방식으로 제작 및 설치되고 있다. 일 예로, 공개특허공보 제10-2009-0097122호에서는 이와 같이 분할된 타워섹션이 적층 조립되는 구조를 개시하는 바 있다.

풍력타워를 구성하는 타워블록이나 섹션은 통상 대형 크레인에 의해 인양되어 하부에서 상부측으로 순차적 적층 조립되게 된다. 이때, 타워블록이나 섹션의 인양에 사용되는 대형 크레인 등의 경우, 미세한 위치 조절 등이 어렵기 때문에, 각 타워블록이나 섹션의 적층시 정확한 위치 조절이나 중심 맞춤에 많은 작업시간이 소요되게 된다. 특히, 풍력타워의 내부 공간에는 그리드(grid)로의 송전이나 풍력타워의 운용에 필요한 각종 전계장설비가 배치되게 되는데, 이러한 전계장설비가 장착 지지되는 지지프레임이 미리 설치된 경우, 타워블록의 설치시 지지프레임과 타워블록 간의 간격이나 중심 맞춤이 문제되게 된다.

공개특허공보 제10-2009-0097122호 (2009년 09월 15일 공개)

본 발명의 실시예들은, 타워블록의 설치시 타워블록과 지지프레임 간의 간격 조절이나 중심 맞춤을 용이하게 수행할 수 있는 풍력타워 설치용 가이드를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 타워블록의 내측 둘레를 따라 이격 설치되는 복수개의 가이드레일; 및 상기 복수개의 가이드레일에 대응되도록, 기초구조물 상에 기 설치된 지지프레임의 외측 둘레를 따라 이격 설치되는 복수개의 가이드블록;을 포함하며, 상기 각 가이드레일은, 길이방향으로 연장 형성되어 상기 타워블록의 내측면에 상하방향으로 배치되고, 상기 각 가이드블록은, 상기 지지프레임에 장착 고정되는 메인프레임과, 힌지축을 구비하고 상기 메인프레임에 회동 가능하게 장착되어 상기 각 가이드레일에 접촉되는 슬라이딩핀과, 상기 메인프레임에 장착되어 상기 슬라이딩핀을 탄성 지지하는 탄성지지부를 포함하는, 풍력타워 설치용 가이드가 제공될 수 있다.

본 발명에 실시예들에 따른 풍력타워 설치용 가이드는, 타워블록에 설치되는 가이드레일 및 지지프레임에 설치되는 가이드블록을 통해, 타워블록의 하강시 타워블록과 지지프레임 간의 간격 조절이나 중심 ?춤을 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 풍력타워 설치용 가이드는, 가이드레일 및 가이드블록에 의해 타워블록과 지지프레임 간의 간격 조절이나 중심 ?춤이 수행됨으로 인해, 타워블록 설치시 작업자의 직접 개입을 최소화시킬 수 있으며, 설치 작업을 효율화하고 설치 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 풍력타워의 설치방법을 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력타워 설치용 가이드를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 가이드블록의 상세도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가이드블록의 변형예이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 풍력타워의 설치방법을 보여주는 개략도이다.

도 1을 참고하면, 풍력타워는 해상 등에 미리 설치된 기초구조물(S) 상에 설치될 수 있다. 통상 풍력타워는 복수개의 타워블록(B)으로 분할 제작될 수 있으며, 이러한 타워블록(B)이 기초구조물(S) 상에 순차적 적층 및 조립되어 전체적인 풍력타워가 설치될 수 있다.

한편, 풍력타워는 내측에 공간을 구비하는 중공 원통형으로 형성될 수 있으며, 이러한 풍력타워의 내측 공간에는 발전에 필요한 각종 설비가 배치될 수 있다. 예컨대, 풍력타워의 내측 공간에는 그리드(grid)로의 송전을 위한 컨버터, 변압기 등이 배치될 수 있으며, 컨트롤 캐비닛, 스위치 기어 등도 풍력타워의 내측 공간을 활용해 배치될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 펌프, 구동모터 등의 각종 기계설비 도 풍력타워의 내측 공간에 배치될 수 있다.

설명의 편의를 위해, 이하에서는 상기와 같이 풍력타워 내측에 배치되는 컨버터, 변압기 등의 전장설비와, 펌프, 구동모터 등의 기계설비를 '각종 전계장설비'로 통칭하기로 한다. 다만, 본 명세서에서 '각종 전계장설비'라 함은, 풍력타워의 운용에 필요한 전장설비 또는 기계설비 중 하나 이상을 포함한다는 의미임을 알려둔다.

풍력타워 내측에 배치되는 각종 전계장설비는 지지프레임(F)에 장착 지지될 수 있다. 각종 전계장설비는 지지프레임(F)에 기 조립되거나 모듈화된 형태로 제공되어 지지프레임(F)과 함께 기초구조물(S) 상에 설치되거나, 지지프레임(F)을 기초구조물(S) 상에 설치한 후 각종 전계장설비의 탑재가 이뤄질 수 있다. 또는, 일부 전계장설비만이 지지프레임(F)에 기 조립된 상태로 기초구조물(S) 상에 설치된 후, 나머지 전계상설비를 지지프레임(F)에 탑재하는 방식으로 설치가 이뤄질 수도 있다.

각종 전계장설비가 기 조립된 지지프레임(F)이 기초구조물(S) 상에 설치되거나, 지지프레임(F)의 설치 후 각종 전계장설비의 탑재가 완료되면, 각 타워블록(B)의 설치 및 조립이 이뤄지게 된다. 구체적으로, 타워블록(B)은 크레인(C) 등에 의해 인양된 상태에서 서서히 하강되며, 타워블록(B)이 하강됨에 따라 지지프레임(F)은 타워블록(B) 내측으로 들어가고, 타워블록(B)은 기초구조물(S) 상에 안착되게 된다.

상기와 같은 타워블록(B)의 하강 과정에서, 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 적절한 간격 유지는 설치에 매우 중요한 요인이 된다. 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 간격이 적절히 유지되지 않으면, 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 충돌이 일어날 수 있으며, 이는 타워블록(B), 지지프레임(F) 또는 지지프레임(F)에 탑재된 각종 전계장설비의 심각한 손상을 초래할 수 있기 때문이다.

그러나 크레인(C)과 같은 대형설비는 미세한 위치나 간격 조절에 매우 취약하다. 특히, 해상에 설치되는 풍력타워의 경우에는, 타워블록(B)의 인양을 위해 해상에 부유된 형태의 해상 크레인이나 해상작업선에 설치된 크레인이 사용되게 되는바, 해수의 유동에 영향을 받게 되며, 이는 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 간격 조절을 더욱 어렵게 한다. 따라서 통상적인 경우, 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 간격 조절은 다수의 작업자에 의한 수작업이나, 숙련된 작업자의 노하우 등에 의존하게 되어, 작업 효율성이 떨어지며 작업자의 직접 개입에 의한 안전사고의 위험성 또한 상시 내포하고 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력타워 설치용 가이드를 보여주는 개략도이다.

도 2의 (a)는 풍력타워 설치용 가이드(100)가 타워블록(B) 및 지지프레임(F)에 설치된 모습을 보여주는 측면도, 도 2의 (b)는 풍력타워 설치용 가이드(100)가 타워블록(B) 및 지지프레임(F)에 설치된 모습을 보여주는 평면도를 각각 개략적으로 도시한 것임을 알려둔다.

도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 풍력타워 설치용 가이드(100)는, 타워블록(B)에 설치되는 복수개의 가이드레일(110)과, 지지프레임(F)에 설치되는 복수개의 가이드블록(120)을 포함할 수 있다.

각각의 가이드레일(110)은 길이방향으로 연장 형성될 수 있으며, 타워블록(B)의 내측면을 따라 상하 방향으로 설치될 수 있다. 가이드레일(110)은 타워블록(B) 하단의 개구단에서 상단의 개구단에 이르도록, 타워블록(B)의 상하방향 길이에 대응되는 길이로 연장 형성될 수 있다. 또한, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 가이드레일(110)은 'ㄷ'자형의 횡단면을 가지고 연장 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 각 가이드레일(110)에 접촉 및 슬라이딩되는 각 가이드블록(120)의 이탈이 소정정도 방지되는 효과가 있다.

한편, 각 가이드레일(110)은 타워블록(B)과 별개로 제작되어 접착, 부분 용접, 볼팅 등의 방식으로 타워블록(B) 내에 설치될 수 있다. 다만, 필요에 따라, 각 가이드레일(110)은 타워블록(B)의 내측면 등에 일체화된 형태(즉, 타워블록(B)의 내측면 자체에 가이드레일을 형성)로 제공될 수도 있다.

가이드레일(110)은 복수개가 구비될 수 있으며, 타워블록(B)의 내측면에는 복수개의 가이드레일(110)이 설치될 수 있다. 복수개의 가이드레일(110)은 타워블록(B)의 내측 둘레를 따라 원주방향으로 이격 설치되거나, 방사형으로 이격 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 총 4개의 가이드레일(110)이 타워블록(B)의 내측 둘레를 따라 이격 설치된 경우를 예시하였다. 다만, 가이드레일(110)의 개수 또는 후술할 가이드블록(120)의 개수는, 필요에 따라 증감 변동될 수 있음은 물론이다.

한편, 각 가이드블록(120)은 지지프레임(F)에 설치될 수 있다. 각 가이드블록(120)은 타워블록(B)의 내측면에 설치된 각 가이드레일(110)에 대응되며, 각 가이드레일(110)에 접촉되어, 타워블록(B)이 하강됨에 따라 각 가이드레일(110) 상에서 슬라이딩 이동될 수 있다.

가이드블록(120)은 복수개가 구비될 수 있다. 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 가이드블록(120)은 지지프레임(F)의 외측 둘레를 따라 원주방향으로 이격 설치되거나, 방사형으로 이격 배치될 수 있다. 복수개의 가이드블록(120)은 타워블록(B) 내측면에 설치된 복수개의 가이드레일(110)에 대응되며, 각 가이드블록(120)은 각 가이드레일(110)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 도 2의 (b)를 참고하면, 본 실시예의 경우, 4개의 가이드레일(110)에 대응되도록 평면상 4개의 가이드블록(120)이 방사형으로 배치되고 있다.

한편, 도 2의 (a)를 참고하면, 복수개의 가이드블록(120)은 지지프레임(F)의 높이 방향을 따라 상하로 이격 설치될 수 있다. 예컨대, 복수개의 가이드블록(120)은 지지프레임(F)의 상단, 중단 및 하단에 각각 설치될 수 있다. 이때, 각각의 상단, 중단 및 하단에 설치된 복수개의 가이드블록(120)은, 평면상으로는 도 2의 (b)와 같이 원주방향 이격 또는 방사형 배치될 수 있다. 이는 타워블록(B)이 하강되는 동안, 각각의 상단, 중단 및 하단에 설치된 가이드블록(120)을 통해, 타워블록(B)의 하강 이동이 가이드될 수 있도록 하기 위함이다.

도 3은 도 2에 도시된 가이드블록의 상세도이다.

도 3의 (a)는 가이드블록(120)의 측면도, 도 3의 (b)는 가이드블록(120)의 평면도를 도시한 것임을 알려둔다.

도 3을 참고하면, 각각의 가이드블록(120)은, 메인브라켓(121), 슬라이딩핀(122) 및 탄성지지부(123)를 포함할 수 있다.

메인브라켓(121)은 슬라이딩핀(122), 탄성지지부(123) 등이 장착 지지되는 기본골격을 형성한다. 메인브라켓(121)은 측면상 대략 'L'자 형태를 이루는 프레임, 브라켓 등으로 형성될 수 있다. 또한, 메인브라켓(121)은 지지프레임(F)에 장착되는 장착면(121a)을 구비할 수 있다. 장착면(121a)은 용접, 볼팅 등을 통해 지지프레임(F)의 외측면에 설치되게 된다(도 2 참고).

슬라이딩핀(122)은 메인브라켓(121)에 장착 지지될 수 있다. 슬라이딩핀(122)은 힌지축(122a)을 구비하고, 메인브라켓(121)에 대해 소정정도 회동 가능하도록 형성될 수 있다. 또한, 슬라이딩핀(122)은 가이드레일(110)에 접촉 및 슬라이딩되는 접촉면(122b)을 구비할 수 있다. 접촉면(122b)은 가이드레일(110)을 향해 배치될 수 있으며, 가이드레일(110)로의 접촉 및 슬라이딩 동작이 부드럽게 이뤄질 수 있도록 완만하게 굴곡진 곡면으로 형성될 수 있다.

한편, 탄성지지부(123)는 메인브라켓(121)에 장착 지지되어 슬라이딩핀(122)을 탄성 지지하게 된다. 이때, 탄성지지부(123)는 슬라이딩핀(122)의 접촉면(122b)이 가이드레일(110)에 접촉되는 방향으로 슬라이딩핀(122)을 탄성 지지할 수 있다. 탄성지지부(123)는 스프링 등의 탄성체, 유압 댐퍼(damper), 공압 댐퍼 등을 포함할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 가이드블록의 변형예이다.

도 4를 참고하면, 필요에 따라, 가이드블록(120)은 슬라이딩핀(122)에 장착되는 베어링부(124)를 더 포함할 수 있다. 베어링부(124)는 각각 슬라이딩핀(122)에 회전 가능하게 장착 지지된 복수개의 구름수단(124a)으로 이뤄질 수 있다. 상기의 구름수단(124a)은 볼, 롤러 등을 포함할 수 있다. 베어링부(124)는 가이드레일(110)이 접촉되는 접촉면(122b) 상에 배치될 수 있으며, 가이드레일(110)의 접촉 및 슬라이딩 동작이 보다 원활히 이뤄질 수 있도록 보조하게 된다.

이하, 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 풍력타워 설치용 가이드(100)의 작동에 대해 설명하도록 한다.

전술한 도 2를 참고하면, 먼저 기초구조물(S) 상에 지지프레임(F)이 설치된다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 지지프레임(F)에는 각종 전계장설비가 장착 지지될 수 있다.

이때, 지지프레임(F)의 외측면에 복수개의 가이드블록(120)이 설치된다. 복수개의 가이드블록(120)은 지지프레임(F)의 외측 둘레를 따라 원주방향 이격 설치되는 한편, 지지프레임(F)의 상하로도 이격 설치되게 된다. 또한, 타워블록(B)의 내측면에는 복수개의 가이드레일(110)이 설치된다. 각 가이드레일(110)은 지지프레임(F)에 설치된 각 가이드블록(120)에 대응되며, 타워블록(B)의 내측면에 상하방향 배치되게 된다. 또한, 복수개의 가이드레일(110)은 타워블록(B)의 내측 둘레를 따라 원주방향 이격 배치될 수 있다.

상기와 같이 가이드블록(120) 및 가이드레일(110)이 설치 완료되면, 크레인(C)을 통해 타워블록(B)이 인양 및 하강되면서, 타워블록(B)의 내측으로 지지프레임(F)이 삽입되게 된다. 이때, 지지프레임(F)의 외측면에 설치된 각 가이드블록(120)이 타워블록(B)의 내측면에 설치된 각 가이드레일(110)에 접촉 및 슬라이딩되면서, 타워블록(B)의 하강 이동이 가이드된다.

구체적으로, 각 가이드블록(120)의 슬라이딩핀(122)은 탄성지지부(123)에 의해 탄성 지지된 상태로 가이드레일(110)에 접촉된다. 가이드레일(110)이 접촉되어 외력이 가해짐에 따라 탄성지지부(123)는 소정정도 압축되며, 슬라이딩핀(122)은 탄성지지부(123)에 의해 소정정도의 탄성력을 받는 상태로, 접촉면(122b)이 가이드레일(110)에 접촉되어 슬라이딩되게 된다. 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 가이드레일(110) 및 가이드블록(120)은 타워블록(B)의 내측에 원주방향 또는 방사형으로 이격 배치되는바, 상기와 같은 탄성지지부(123)의 탄성력은 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 중심을 맞추는 힘으로 작용되게 된다. 따라서 타워블록(B)이 하강되는 동안, 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 간격이 일정하게 유지될 수 있으며, 탄성지지부(123)의 탄성력에 의해 타워블록(B)의 하강 동작이 가이드 되게 된다.

이상에서 설명한 바, 본 실시예에 따른 풍력타워 설치용 가이드(100)는, 타워블록(B)에 설치되는 가이드레일(110) 및 지지프레임(F)에 설치되는 가이드블록(120)을 통해, 타워블록(B)의 하강시 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 간격 조절이나 중심 ?춤을 용이하게 수행할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 풍력타워 설치용 가이드(100)는, 가이드레일(110) 및 가이드블록(120)에 의해 타워블록(B)과 지지프레임(F) 간의 간격 조절이나 중심 ?춤이 수행됨으로 인해, 타워블록(B) 설치시 작업자의 직접 개입을 최소화시킬 수 있으며, 설치 작업을 효율화하고 설치 시간을 단축할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 풍력타워 설치용 가이드 110: 가이드레일
120: 가이드블록 121: 메인브라켓
122: 슬라이딩핀 123: 탄성지지부
B: 타워블록 C: 크레인
F: 지지프레임 S: 기초구조물

Claims

타워블록의 내측 둘레를 따라 이격 설치되는 복수개의 가이드레일; 및
상기 복수개의 가이드레일에 대응되도록, 기초구조물 상에 기 설치된 지지프레임의 외측 둘레를 따라 이격 설치되는 복수개의 가이드블록;을 포함하며,
상기 각 가이드레일은, 길이방향으로 연장 형성되어 상기 타워블록의 내측면에 상하방향으로 배치되고,
상기 각 가이드블록은, 상기 지지프레임에 장착 고정되는 메인프레임과, 힌지축을 구비하고 상기 메인프레임에 회동 가능하게 장착되어 상기 각 가이드레일에 접촉되는 슬라이딩핀과, 상기 메인프레임에 장착되어 상기 슬라이딩핀을 탄성 지지하는 탄성지지부를 포함하는, 풍력타워 설치용 가이드.
청구항 1에 있어서,
상기 슬라이딩핀은, 상기 지지프레임에 접촉되는 접촉면을 구비하고,
상기 접촉면은, 완만하게 굴곡진 곡면으로 형성된, 풍력타워 설치용 가이드.
청구항 1에 있어서,
상기 각 가이드블록은, 상기 슬라이딩핀의 접촉면에 배치되는 베어링부를 포함하고,
상기 베어링부는, 각각 상기 슬라이딩핀에 회전 가능하게 장착된 복수개의 구름수단이 상기 접촉면을 따라 배치된 것인, 풍력타워 설치용 가이드.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성지지부는,
상기 슬라이딩핀이 상기 가이드레일에 접촉되는 방향으로 상기 슬라이딩핀을 탄성 지지하는 댐퍼(damper) 및 스프링 중 하나 이상을 포함하는, 풍력타워 설치용 가이드.
청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 가이드블록은,
상기 지지프레임의 외측 둘레를 따라 이격 설치되는 한편, 상기 지지프레임의 상하 방향으로도 이격 설치되는, 풍력타워 설치용 가이드.