KR101941590B1 - “근해”구역으로 풍력 터빈을 수송하는 선박 및 이를 배치하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 소위 "중력" 토대(1)가 제공된 풍력 터빈(2)을 "근해" 구역에 수송하는 선박(4)에 관한 것이며, 이는 그 자신의 무게에 풍력 터빈의 무게가 더해지는 영향을 받아 해저(FM)에 풍력 터빈(2)을 안정화시킬 수 있고, 위에서 보면 이 선박(4)은 선체들(40) 및 이들을 연결하는 접합 브릿지(41)를 정의하는 2 개의 "브랜치"를 갖는 일반적인 "U" 형이며, 이 선체들(40)을 분리하는 공간이 풍력 터빈(2)의 파일론(23)으로 하여금 거기에 들어가게 하고, 이는 상기 선박(4)을 통해 연장되는 복수의 강성인 수직 "파일들"(5)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이들의 하단부에는 상기 토대(1)에 의해 지탱되는 매칭 구성부(8)에 연결되는 변형가능한 구성부(6)가 제공되고, 이 파일들은 요구에 따라 수직 방향으로 이동가능하여, 이 파일들(5)의 하강 움직임에 의해 이 하강 움직임 동안 상기 풍력 터빈(2)이 안내되고 안정화되게 되며, 상승 움직임에 의해 상기 파일들(5)이 상기 풍력 터빈(2)에 상승 움직임을 전달하게 된다.

Description

“근해”구역으로 풍력 터빈을 수송하는 선박 및 이를 배치하는 방법{SHIP FOR TRANSPORTING A WIND TURBINE ONTO AN“OFFSHORE”SITE AND METHOD FOR PLACING IT}

본 발명은 외양(open ocean)에 위치되는 "근해(offshore)" 구역에, 소위 "중력식" 토대(foundation)가 제공된 풍력 터빈(wind turbine)을 수송하는 선박에 관한 것이다.

또한, 이는 선박을 이용하여 "근해" 설치 구역에 풍력 터빈을 배치하는 공정에 관한 것이다.

현재, 대부분의 풍력 발전 지역(wind farm)은 2 개의 주 단계로 근해 구역에 설치된다. 제 1 단계는 풍력 터빈들에 대한 토대들의 설치를 수반하는 단계로 구성되는 한편, 제 2 단계는 풍력 터빈들 자체의 설치, 즉 이들의 파일론(pylon), 카울링(cowling), 및 블레이드(blade)를 배치하는 단계로 구성된다.

토대들에 대하여, 이들로 하여금 현장에 수송되게 하고, 설치되게 하는 여러 형태의 선박들이 존재한다. 이 선박들은 토대의 형태에 의존한다. 선박들은 바지선(barge) 또는 "잭업(jack up)"(자체-리프팅) 타입의 선박, "두발 기중기(shear leg)" 타입의 바지선-장착 크레인(barge-mounted crane), 또는 더욱 다양한 크레인-구비 선박(crane-equipped ship)들로 구성될 수 있다.

풍력 터빈들에 대한 여러 형태의 토대들이 존재한다. 따라서, 모노파일(mono-pile), 자켓, 중력, 트리포드(tripod), 석션파일(suction pile) 등의 토대들이 언급될 수 있다.

가장 가벼운 토대들(즉, 모노파일 및 트리포드 타입들)에 대하여, 작은 리프팅 능력을 갖는 선박들이 적절하다; 이들은 고가인 편이고, 꽤 흔하다.

가장 무거운 토대들에 대해서는, 높은 리프링 능력을 갖는 선박들이 요구되며, 즉 중력 토대들에 대해 3000 톤 이상이 요구된다. 후자는 드물며, 이에 따라 이용가능성이 낮고 고가이다.

바다에서의 작업 시간은 필연적으로 육지에서 수행되는 동일한 작업들보다 더 높은 비용을 들인다.

잭업 타입 선박들은 자신의 다리로 자체 리프팅하고, 풍력 터빈 또는 토대가 놓일 때마다 이들을 접는데(retract) 소정 시간을 소비한다. 이들은 크레인에 의해 풍력 터빈의 구간적 건립(piecewise erection)을 수행한다. 이 형태의 건립은 수많은 작업과 관계된 위험요소를 포함하며, 이들은 기상 조건 특히 (블레이드들을 장착하는데 있어서) 바람 조건에 의해 제한된다.

바다에서의 작업 시간을 감소시키기 위해, 근해 설치 구역에 일체형(single piece)으로서 토대 및 그와 연계된 풍력 터빈을 수송하는 발상이 이미 생각되고 있었다. 풍력 터빈의 완전한 조립은, 예를 들어 풍력 발전 지역에 근접한 항구 구역에서 수행된다. 그 후, 선박이 그 토대에 조립된 풍력 터빈을 취하여, 이를 근해 구역으로 옮기고 제 위치에 설치한다.

이러한 기술들의 예시들은 특허 WO 2001/34 977, WO 2010/059489, US 7 234 409, FR 2 923 454 및 WO 2010/02 87 62에서 찾아볼 수 있다.

따라서, 이 문서들의 처음에서 근해 구역에 풍력 터빈을 설치하는 디바이스가 설명되고, 이는 이 풍력 터빈의 전체 무게를 지지할 필요 없이 그 수송을 허용한다.

후자는 그 토대가 물을 거의 포함하지 않거나 아예 포함하지 않는 한 떠오를 수 있다.

소정 실시예들에서, 디바이스는 풍력 터빈의 파일론을 붙잡는 조(jaw)가 제공된 선박의 형태를 갖는다. 위에서 보면, 이 선박은 길이방향 슬롯을 갖는 U-형 포크(fork)의 형태를 가지며, 상기 슬롯의 대면 에지(facing edge)들은 풍력 터빈의 파일론의 직경보다 약간 더 큰 간격을 갖는다.

수송을 위해, 토대의 상부면은 선박의 저부와 접촉하게 되고, 케이블, 사슬, 또는 유사한 요소들에 의해 이것이 유지되는 것으로 언급된다.

이 디바이스는 일반적으로 만족스러운 것으로 보이지만, 가능한 한 완벽한 안정성을 보장하는 조건들 하에서 해저 상에 풍력 터빈을 핸들링하고 배치하는 것으로 구성된 작업은 개선될 수 있다.

정말로, 물 위에 떠 있어서 6 자유도로 이동하기 쉬운 선박으로부터 토대가 구비된 풍력 터빈과 같은 무거운 패키지를 해저에 놓는 단계(depositing)는 물 밑의 타겟까지 패키지를 안내하고 안정화시키기 위해 강성이면서(rigid), 일단 패키지가 놓이면 선박이 초과 수평력을 기부(base)에 전달하지 않도록 유연성을 가진(flexible) 툴을 필요로 한다.

따라서, 이 목적이 본 발명에 따라 얻어진다.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 소위 "중력" 토대가 제공된 풍력 터빈을 "근해" 구역에 수송하는 선박에 관한 것이며, 이는 그 자신의 무게에 풍력 터빈의 무게가 더해지는 효과로 해저에 풍력 터빈을 안정화시킬 수 있고, 이 선박은 위에서 보면 선체들 및 이들을 연결하는 접합 브릿지(junction bridge)를 정의하는 2 개의 "브랜치(branch)"를 갖는 일반적인 "U" 형이며, 공간이 선체들을 분리하여 풍력 터빈의 파일론으로 하여금 그 공간에 들어가게 하고, 이는 상기 선박을 통해 연장되는 복수의 강성인 수직 "파일들"을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이들의 하단부에는 상기 토대에 의해 지탱되는 매칭 구성부(matching arrangement)에 연결되는 변형가능한 구성부(deformable arrangement)가 제공되고, 이 파일들은 요구에 따라 수직 방향으로 이동가능하여, 이 파일들의 하강 움직임에 의해 이 하강 움직임 동안 상기 풍력 터빈이 안내되고 안정화되게 되며, 상승 움직임에 의해 상기 파일들이 상기 풍력 터빈에 상승 움직임을 전달하게 된다.

상기 선박은 캐터머랜(catamaran) 타입으로 이루어질 수 있다.

따라서, 예를 들어 약 50 미터 길이의 이 파일들은 45 m 깊이만큼의 저부에 풍력 터빈을 놓기 위한 강성률(rigidity)이 얻어지게 한다.

변경가능한 연결 구성부들은, 10 미터 가량의 길이를 갖는 경우 약 10 도의 자유 원뿔(a cone of freedom) 내에서 이동할 때의 유연도를 가질 수 있게 하며, 이는 동적 위치설정 성능(타겟 위치에 대해 1 또는 2 m 편차)과 관련된 선박의 수평 움직임에 대응한다.

이 디자인은 물 밑이나 또 다른 선박에서 토대들을 놓거나 들어올리는 많은 근해 크레인들에서 발견되는 바와 같이, 상하동요(heave) 또는 다른 움직임들을 보상하는 구성들을 필요로 하지 않는다.

케이블들이 풍력 터빈의 토대에 연결되어 있는 선반에 설치된 4 개의 윈치(winch)들이 사용되는 경우, 하강 동안 떠 있는 선박(floating ship)과 풍력 터빈 간의 상대 운동으로 인해, 제어가 어려운 측방향 변위(lateral displacement)를 가질 위험이 존재할 수 있다. 이 이동들은 풍력 터빈 자체의 불안정을 초래하거나, 풍력 터빈의 파일론과 선박 간의 바람직하지 않은 접촉을 초래하거나, 필요한 타겟에 대하여 저부에 놓는데 있어서 허용가능하지 않은 정확성을 초래할 수 있다. 또한, 흐름이 이 측방향 위치 오프셋들을 증폭시킬 수도 있다.

다른 유리하지만 제한적이지 않은 특징들에 따르면:

- 상기 파일들은 4 개이고, 위로부터 보이는 바와 같이 개념상 사변형의 4 개의 사각 모서리에 위치된다;

- 상기 파일들은, 몇몇은 상기 접합 브릿지의 에지에 있고 다른 것들은 상기 선체들의 에지에 있도록 위치된다;

- 상기 변형가능한 구성부들의 길이는, 변형가능한 구성부들이 선박의 움직임들을 보상하거나 흡수하여 풍력 터빈 및 그 토대로 구성된 "패키지"가 "근해" 구역의 배치 동안 "안정적"으로 있게 되는 방식으로 결정된다;

- 이는 수직 움직임으로 상기 파일들을 구동하는 구성부들을 포함한다;

- 이 구성부들은 상기 파일들에 의해 지탱되는 래크(rack)들과 맞물리는 피니언(pinion)들을 포함한다;

- 상기 변형가능한 수단은 슬링(sling)들로 구성된다;

- 상기 변형가능한 구성부들에는 그 자유 단부에 상기 토대에 연결되는 시스템이 제공되고, 이 구성부들은 바람직하게는 자동이고 원격으로 작동된다;

- 이는 수송 동안 풍력 터빈을 막을 수 있는 구성부들을 포함한다;

- 상기 구성부들은 선체의 표면에 형성되고 개구부가 아래로 지향되는 수직 방위를 갖는 채널들로 구성되는 한편, 토대는 동일한 수의 돌출 부재들을 포함하며, 이들이 상기 채널들에 들어가고 그 안에 고정(lock)되도록 배치된다;

- 이는 반잠수형(semi-submersible type)으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시형태는, 앞선 특징들 중 하나에 따른 반잠수형 선박을 이용하여 "근해" 설치 구역에 배치하는 방법에 관한 것이고, 패키지가 풍력 터빈 및 그 토대로 구성되며, 상기 패키지는 "중력식"이고, 이는 물에 가라앉을 수 있으며, 그 자신의 무게의 영향을 받아 해저에서 안정적으로 자체 유지된다.

이 방법은 다음 단계들을 포함한다는 점에서 주목할 만하다:

a/ 파일들의 하단부가 토대에 의해 지탱되는 매칭 연결 구성부들 수직 위에, 또는 실질적으로 수직 위에 있을 때까지 선박을 이동시키는 단계;

b/ 파일들을 내리고, 상기 매칭 수단에 변형가능한 수단을 연결하는 단계;

c/ 연결된 풍력 터빈을 갖는 파일들을 올리는 단계 -풍력 터빈의 토대는 항상 적어도 부분적으로 잠긴 채로 있음- ;

d/ 설치 구역을 향해 상기 선박을 이동시키는 한편, 그 안정성을 개선하도록 그 드래프트(draft)를 증가시키는 단계;

e/ 설치 위치의 수직 위에 선박을 위치시키는 단계;

f/ 토대가 해저에 놓일 때까지 파일들을 내리는 단계;

g/ 변형가능한 구성부들의 분리 및 선박(4)의 철수.

유리하고 제한적이지 않은 이 방법의 특징들에 따르면:

- 단계 d/와 단계 e/ 사이에서, 상기 선박의 드래프트는 더 증가된다;

- 상기 드래프트는 선박에 포함된 밸러스트 격실(ballast compartment)들을 물로 채움으로써 증가된다;

- 상기 단계 f/ 이후, 토대에 포함된 밸러스트 격실들이 채워진다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 다음에 오는 설명들을 읽을 때 나타날 것이다. 이는 첨부된 도면들을 참조하여 수행될 것이다:
- 도 1 및 도 2는 각각 풍력 터빈의 토대의 항구 또는 다른 구역에서의 구성을 예시하는 개략적인 사시도 및 정면도;
- 도 3은 도 1의 2 개의 떠 있는 토대들을 이동시키는 예인선(tug)의 개략적인 사시도;
- 도 4는 항구 또는 다른 구역에 위치된 소위 조립 구역으로 바지선에 의해 전달된 크레인 및 파일론 부분들을 이용한 풍력 터빈의 조립을 나타내는 사시도;
- 도 5는 파일론 부분들의 건립 전, 초킹 크래들(chocking cradle) 상의 제 자리의 풍력 터빈의 토대를 나타내는 사시도;
- 도 6은 풍력 터빈에 접근하는 작업 시, 본 발명에 따른 선박을 나타내는 사시도;
- 도 7은 도 6과 실질적으로 유사하지만, 다른 각도에서 바라본 부분도;
- 도 8은 가상선(phantom line)으로 도시되는 풍력 터빈 및 선박의 사시도;
- 도 9는 본 발명의 선박에 구비된 4 개의 파일들뿐 아니라, 풍력 터빈 및 그 파일론의 일부분의 토대의 사시도;
- 도 10은 이 파일들 중 하나의 중앙 및 수직 단면 평면의 부분도;
- 도 11은 선박에 대해 초킹되게 하는 구성부들을 나타내도록 의도된 토대의 부분도;
- 도 12는 선박의 선체에 만들어진 슬롯들과 상호작동하는 도 11의 구성부들을 다른 각도에서 바라본 도면;
- 도 13 및 도 14는 설치 구역을 향하는 선박에 의한 풍력 터빈의 수송을 예시하는 개략적인 사시도;
- 도 15 및 도 16은 근해 구역에서의 터빈 하강 및 배치 작업을 나타내는 도면; 및
- 도 17 및 도 18은 그 구역에서 제 자리에 풍력 터빈을 남기는 선박의 떠남뿐만 아니라, 토대에 대한 선박의 파일들의 철수를 예시하는 도면이다.

도 1 및 도 2에서, 필요에 따라 풍력 터빈의 최종 조립 영역으로 바지선에 의해 수송(도 3)될 수 있는 구성의 형태인, 예를 들어 드라이 독(dry dock)의 바닥에서의 풍력 터빈 토대의 제조가 매우 개략적으로 도시된다.

바람직하게는, 이러한 토대는 강철 쉘(steel shell)로 구성되며, 콘크리트로 밸러스트를 싣고, 역시 강철로 만들어진 트렁크로 덮여서, 이 지오메트리 및 이 질량(mass)이 토대를 수송할 선박의 기술적 특성과 호환가능하게 된다.

변형예로서, 이러한 토대들은 오직 철근 콘크리트로 만들어질 수 있다.

슬리브(sleeve: 12)들의 존재는, 수직 이동의 가능성으로 기둥(13)(도 3 참조)들이 끼워지는 이 평행육면체 토대의 두 마주하는 면들에서 주목될 것이다.

이 기둥들의 장점은 본 명세서에서 더 설명될 것이다.

또한, 토대가 반드시 평행육면체의 형상을 갖는 것은 아니다.

비용의 최적화를 허용하고 이 토대들(1)의 운송을 안전하게 하기 위해, 이들은 바람직하게는 십자형 조립체(11)에서의 소정 수의 인접 셀(10)들로 구분되며, 몇몇은 콘크리트로 채워지는 한편 다른 것들은 비어 있다. 하지만, 비어 있는 것들은 그들의 내부 공간으로 물을 수용함으로써 밸러스트를 싣도록, 또는 후속한 단계에서 콘크리트로 일부 채워지도록 설계된다.

단지 예시의 방식으로, 이 단계에서 이 조립체의 강철의 총 질량은 1300 톤인 한편, 콘크리트의 질량은 200 톤일 수 있다.

도시되지는 않지만, 후속한 단계에서 토대의 부유(floating)가 수행되고, 이는 특히 풍력 터빈을 위한 조립 구역으로의 운송을 위한 것이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 2 개(또는 그 이상)의 토대를 함께 연결하고, 알려진 형태의 예인선(R)을 이용하여, 예를 들어 항구 영역의 토대 저장 위치로 조립체를 이동시킬 수 있다.

이 도면 및 다음 도면들에서, 물의 표면 및 해저는 각각 SE 및 FM으로 표시된다.

예시의 방식으로, 이 운송 시 토대들의 드래프트는 약 4.5 m이다.

토대의 운송은 조립 구역으로 수행되고, 여기에 그 토대(1) 상으로 풍력 터빈(2)의 조립을 계속하고 완료할 수 있는 크레인(G)이 존재한다. 이를 위해, 풍력 터빈(2)의 파일론(23)의 부분들(22)이 크레인에 근접하여 미리 배치되었다. 참조부호(24)는 풍력 터빈의 카울링이며, 간명함을 위해 카울링에 의해 지탱되는 블레이드들은 여기에 도시되지 않는다. 이 요소들은 도면에 B로 도시된 바와 같은 1 이상의 바지선에 의해 해로 또는 육로로 수송될 수 있다.

도 5는 조립체로 하여금 이 조립 단계 동안 안정화되게 하는 콘크리트 또는 자갈 크래들(3)에 토대가 배치된 것을 제외하고는, 앞선 도면과 동일한 상황을 개략적으로 나타낸다.

도 4 및 도 5의 두 상황들에서, 이제까지 비어있었던 밸러스트 격실들을 물로 채우고, 앞서 언급된 약 1300 톤의 강철에 추가하여 3800 톤의 콘크리트에 도달하도록 소정 격실들을 콘크리트로 채움으로써 밸러스트 싣기를 완료하도록 처리되었다.

파일론, 카울링 및 블레이드들도 고려되는 경우, 이 질량은 약 900 톤만큼 증가되어, 대략 총 6000 톤에 도달한다. 풍력 터빈 및 그 토대로 구성된 "패키지"의 운송을 위해, 그 후 물 밸러스트 격실들이 완전히 또는 부분적으로 비워져서, 이 패키지의 겉보기 무게(apparent weight)가 토대의 부분적이거나 완전한 잠수로 인해 약 1400 톤에 도달하게 된다.

도 6 및 도 7에서, 토대에 조립되는 풍력 터빈(2)을 허용할 선박의 근해 구역으로의 접근 단계들을 상이한 각도들로 나타낸다.

초기에, 앞서 설명된 토대가 소위 중력식으로 구성된다고 언급되며, 이는 풍력 터빈 자체의 무게가 더해지는 그 자신의 무게의 영향을 받아 토대가 해저에서 안정적이라는 것을 의미한다.

그러므로, 일단 풍력 터빈이 제 자리에 놓이면, 이는 어떠한 조건에서도 떠오를 수 없다.

앞서 언급된 선박(4)은 반잠수형 캐터머랜 타입으로 이루어지며, 위에서 보면 평행한 선체(40)들을 정의하는 2 개의 "브랜치", 및 이들을 연결하는 접합 브릿지(41)를 갖는 일반적인 U 형이다. 그 결과, 선체들(40)들을 분리하고 풍력 터빈의 파일론(23)의 맞물림을 가능하게 하는 공간이 존재하는 한편, 토대(1)는 절차의 어느 단계가 고려되는지에 따라, 때로는 선박의 플로트(float)들 사이에 위치되고, 때로는 선박 아래 위치되는 공간을 차지한다.

도 13에서만 참조부호(45)로 도시되는 보강 크로스 부재(stiffening crossmember)가 선박의 변형에 대한 저항을 개선하고, 수송 동안 부분적으로 또는 완전히 가라앉아 있게 되는 토대의 유체역학 특질을 개선한다. 이 크로스 부재는 접합 브릿지(41) 밑에, 그리고 이로부터 거리를 두고 배치된다.

이 브릿지는 보트의 조종석을 구성하는 선루(superstructure: 42)를 지탱한다.

최종적으로, 접합 브릿지(41)는 비어있는 공간의 수직 위에 위치되고 사용 장소(service space)들을 하우징하는 일반적으로 U 형인 연장부(extension: 410)를 갖는다.

본 발명의 특히 중요한 한 가지 특징은, 선박이 이를 통해 연장되는 복수의 강성인 수직 파일들(5)을 포함한다는 사실로 구성된다.

"파일들"이라는 용어가 의미하는 것은, 중실(solid)일 수 있지만 바람직하게는 그 내부에서 중공(hollow out)인 강성 수직 관들이다.

본 발명에서, 이 파일들은 각각 약 55 m의 높이를 갖는다.

이들은 최소 3 개이고, 바람직하게는 4 개이다. 이 경우, 이들은 위에서 보면 접합 브릿지(41)의 연장부(410)에서 연장되는 가상 사변형의 3 개의 사각 모서리에 배치된다. 이 파일들은 파일 조립체로 하여금 선박에 대해 상승하고 하강하게 하는, 예를 들어 래크 및 피니언과 같은 여하한의 알려진 기계 시스템(411)으로 구동된다.

도 10에서, 이러한 파일의 일 실시예가 단면도로 도시된다. 이 파일(5)은 여기에서 중공이다. 그 최상부에 카울링(50)이 있고, 내부에 보강 플랫폼(51)들이 제공되며, 이를 통해 사다리를 통과시키는 개구부들을 통해 내려가는 것이 가능하다.

이러한 시스템은, 특히 파일들에 관한 부분들 모두 정상적으로 작동하고 있을 것을 보장하기 위해 안전 점검을 허용한다.

또한, 본 발명의 주요 항에 따르면, 파일들의 하단부에는 토대에 의해 지탱되는 매칭 구성부들(8)에 연결되는 변형가능한 구성부들(6)이 제공된다.

본 명세서에 나타낸 실시예들에서, 이들은 링크들의 조립체로 구성된 슬링들이다.

하지만, 이들은 케이블 또는 여하한의 다른 변형가능한 수단으로 구성될 수 있다. 예시의 방식으로, 이 슬링의 길이는 약 6 m이다.

도 8 및 도 9는 선박 및 토대에 대한 파일들(5), 선박 내에 형성된 기계 시스템(411), 및 슬링들의 위치를 이해할 수 있게 한다.

도 9를 참조하면, 토대(1)가 그 4 개의 모서리 부근과 그 상부면에, 원뿔이 위로 발산하는 원뿔대 형상으로 위를 향하여 연장되는 중공관으로 이루어진 벽들을 갖는다는 것이 주목되며, 이는 리프팅 지점들 역할을 한다. 예를 들어, 갈고리를 이용한 잠금 시스템(locking system: 7) -도시되지 않음- 이 슬링들로 하여금 토대 상의 상기 리프팅 지점들에 연결되게 한다.

벽들 바로 위에 위치한 파일들(5)의 동시 하강 움직임 동안, 벽들에 슬링들을 맞물리고 잠금 구성부들(7)을 통해 이들을 단단히 부착하는 것이 가능하다. 이 작업이 수행되는 경우, 토대 및 연계된 풍력 터빈은 선박에 연결된다.

그 후, 도 14에서 알 수 있는 바와 같이 선박의 선체에 대향하여 접경하게 될 때까지 파일들의 상승을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 9 및 도 12에 나타낸 구성부들을 이용함으로써 선박(4)에 풍력 터빈을 고정하는 것이 가능하다.

본 명세서에서, 이들은 선박(4)의 선체들 각각에 만들어진 채널들(44)로 구성되며, 이는 아래를 향하는 개구부를 갖는 수직 방위인 한편, 토대(1)는 동일한 수의 돌출 부재들(9)을 가져, 이들이 채널들(44)에 들어가고 그 저부에 대향하여 접경하게 되도록 배치된다. 이 접경 위치에 유지하는 것은, 기계적 파일-상승 시스템에서의 수직 프리텐션(pre-tension)에 의해 제공되며, 이때 (Z 방향으로의) 수직 이동은 가능하지 않다.

더 정확하게는, 돌출 부재들에 채널들(44)로 들어가는 플레이트들(90)이 제공된다.

이 디자인이 슬링들 및 리프팅 지점들에서 큰 수직력들을 발생시키기 때문에[또한, 토대에 의해 "수행된" 리프팅 지점들의 치수화는 임계적(critical)임], 일 변형예는 파일들의 상부에 프레임을 배치하고, 선박에 대해 평면에서의(X 및 Y 방향들로) 토대의 움직임들을 막는 시스템을 배치하는 것일 수 있다. 이때, 선박에 대한 Z(수직) 방향으로의 자유도는 자유롭다(free).

이 변형예에서 리프팅 시스템의 치수화는 그다지 문제가 되지 않는데, 이는 미리 설치(pre-loaded)되지 않고 더 이상 동적 순간(dynamic moment)들을 처리하지 않으며, 패키지의 겉보기 무게로 인한 힘들만을 처리하기 때문이다.

따라서, 토대는 선박에 묶인 경우(lash) 부분적으로 또는 완전히 가라앉은 토대에 가해지는 아르키메데스 추력(Archimedes thrust)으로 인해 약 1400 톤의 겉보기 무게를 갖는다.

그 후, 바람직하게는 안정성을 개선하도록 선박(4)의 드래프트를 증가시키면서 선박이 이동된다. 이를 위해, 선박은 반잠수형으로 구성되고, 이는 그 선체가 바닷물로 채워질 수 있는 밸러스트 탱크들을 포함한다는 것을 의미한다.

이 방식 동안, 드래프트는 예를 들어 10 m이다.

일단 구역에 도착하면, 기둥들(13)은 우선 토대(1)의 슬리브들(12)에 대해 이들을 하강시키도록 구동되어, 이들이 토대의 하부면을 넘어 돌출하게 된다. 그 후, 풍력 터빈을 이동시켜 해저(FM)에 배치하기 위한 준비가 이루어진다. 이를 위해, 선박의 드래프트가 필요에 따라 예를 들어 15 m로 증가되고, 파일들(5)의 동시 하강이 명령된다.

수직 방향으로 이동가능한 기둥들이 구비된 이러한 토대는 본 명세서에 설명된 선박과 독립적으로 사용될 수 있다.

이 풍력 터빈 및 그 토대와 같은 "무거운 패키지"를 떠 있는(그리고 이에 따라 물의 움직임에 따라 물에서 움직이기 쉬운) 선박(4)으로부터 해저에 내려놓는 것은, 물 밑의 타겟으로 패키지를 안내하고 안정화시키는 강한 툴을 필요로 한다는 것이 쉽게 이해된다.

이 경우, 이는 파일들(5)로 구성된다. 하지만, 이 툴은 일단 패키지가 놓이게 되면 선박이 토대에 초과 수평력을 전달하지 않도록 유연해야 한다.

이 경우, 이는 슬링들을 수반한다. 이 슬링들은 10 도 가량의 자유 원뿔 내에서 이동함으로써 그 유연도를 가질 수 있게 하며, 이는 동적 위치설정 성능(타겟 위치에 대해 1 또는 2 m 빗나감)과 관련된 선박의 수평 움직임에 대응한다. 이 기술은 물 밑이나 또 다른 선박에서 패키지들을 놓거나 들어올리는 많은 근해 크레인들에서 통상적으로 발견되는 바와 같이, 상하동요 또는 다른 움직임들을 보상하는 구성들을 필요로 하지 않는다.

이 하강 움직임 동안, 앞서 슬리브(12)로부터 연장된 기둥들(13)은 해저(FM)로 관통하며, 이는 토대 아래 지면을 흐트러뜨리지 않고 평면에서 풍력 터빈의 안정성을 상당히 증가시킨다. 토대(1)가 해저(FM)에 가까이 접근할수록, 해저와 토대 간의 석션 효과로 인해 선박의 상하동요가 더 많이 감소된다.

따라서, 토대와 지면 간의 접촉 시 충격이 감소되며, 내려놓은 후 토대가 지면으로부터 떨어질 위험이 감소된다. 하중이 선박으로부터 해저로 점점 전달되기 때문에, 선박의 드래프트가 감소된다(전부 약 2 m). 일단 이 작업이 수행되면, 연결 구성부들(7)은 원격으로 분리되고 리프팅 툴이 상승된다.

도 18에 나타낸 최종 단계에서, 선박의 철수가 진행된다.

토대의 공기 밸러스트 공간들을 해수로 채우는 것은 선박의 철수 이전에 선박으로부터, 또는 물의 표면(SE) 부근에서 간단한 밸브 개방 작업을 수행하는 동안 풍력 터빈 옆쪽으로 올 수 있는 또 다른 선박에 의해 유발될 수 있다.

Claims (15)

1. 토대(foundation: 1)가 제공된 풍력 터빈(wind turbine: 2)을 "근해(offshore)" 구역에 수송하는 선박(4)에 있어서,
   상기 풍력 터빈의 무게가 더해지는 토대 자신의 무게의 영향을 받아 해저(FM)에 상기 풍력 터빈(2)을 안정화시킬 수 있고, 상기 선박(4)은 선체들(40) 및 상기 선체들을 연결하는 접합 브릿지(junction bridge: 41)를 정의하는 2 개의 "브랜치(branch)"를 갖는 일반적인 "U" 형이며, 상기 선체들을 분리하는 공간이 상기 풍력 터빈(2)의 파일론(pylon: 23)의 인입을 허용하고,
   상기 선박(4)을 통해 연장되는 복수의 강성인 수직 "파일들"(5)을 포함하며, 상기 파일들의 하단부에는 상기 토대(1)에 의해 지탱되는 매칭 구성부(matching arrangement: 8)들에 연결되는 변형가능한 구성부(deformable arrangement: 6)들이 제공되고, 상기 파일들은 수직 방향으로 이동가능하여, 상기 파일들(5)의 하강 움직임에 의해 이 하강 움직임 동안 상기 토대(1)가 제공된 상기 풍력 터빈(2)이 물 밑의 타겟으로 안내되며, 상기 파일들(5)의 상승 움직임에 의해 상기 파일들(5)이 상기 토대(1)가 제공된 상기 풍력 터빈(2)에 상승 움직임을 전달하게 되는 선박.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파일들(5)은 4 개이고, 상기 4 개의 파일들 각각이 위에서 봤을 때 상기 접합 브릿지(41)의 연장부(410)에서 연장되는 가상 사변형의 4 개의 사각 모서리에 위치되는 선박.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 파일들(5)은, 일부가 상기 접합 브릿지(41)의 에지에 있고 다른 것들이 상기 선체들(40)의 에지에 있는 방식으로 위치되는 선박.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 변형가능한 구성부들(6)의 길이는, 상기 변형가능한 구성부들이 상기 선박의 움직임들을 보상하거나 흡수하여, 상기 풍력 터빈(2) 및 그 토대(1)로 구성된 "패키지(package)"가 상기 "근해" 구역에 상기 토대를 배치하는 동안 "안정적"으로 있게 되는 방식으로 결정되는 선박.
5. 제 1 항에 있어서,
   수직 병진(vertical translation)으로 상기 파일들(5)을 구동하는 구성부들을 포함하는 선박.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 구성부들은 상기 파일들(5)에 의해 지탱되는 톱니 래크(toothed rack: 53)들과 맞물리는 피니언(pinion)들을 포함하는 선박.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 변형가능한 구성부들(6)은 슬링(sling)들로 구성되는 선박.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 변형가능한 구성부들(6)에는 그 자유 단부에 상기 토대(1)에 연결되는 잠금 시스템(7)이 제공되고, 상기 변형가능한 구성부들은 자동이고 원격으로 작동되는 선박.
9. 제 1 항에 있어서,
   수송 동안 상기 풍력 터빈(2)의 움직임을 방지할 수 있는 구성부들(44; 9)을 포함하는 선박.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구성부들은 상기 선체(40)의 표면에 형성되고 개구부가 아래로 지향되는 수직 방위를 갖는 채널들(44)로 구성되는 한편, 상기 토대는 동일한 수의 돌출 부재들(9)을 가지며, 이들이 상기 채널들(44)에 들어가고 그 안에 고정(lock)되도록 배치되는 선박.
11. 제 1 항에 있어서,
    반잠수형(semi-submersible type)으로 구성되는 선박.
12. "근해" 설치 구역에, 토대(1)가 제공된 풍력 터빈(2)을 배치하는 방법에 있어서,
    제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 선박(4)을 이용하여, 상기 풍력 터빈의 무게가 더해지는 토대 자신의 무게의 영향을 받아 해저(FM)에 상기 풍력 터빈(2)을 안정화시킬 수 있고, 상기 풍력 터빈(2)은 잠수 구역에 미리 놓여 있으며,
    a/ 파일들(5)의 하단부가 상기 토대(1)에 의해 지탱되는 매칭 연결 구성부들(8)의 수직 위에 있을 때까지 상기 선박(4)을 이동시키는 단계;
    b/ 상기 파일들(5)을 내리고, 상기 매칭 구성부들(7; 8)에 변형가능한 구성부들(6)을 연결하는 단계;
    c/ 연결된 풍력 터빈(2)을 갖는 상기 파일들을 올리는 단계 -상기 풍력 터빈의 토대(1)는 항상 적어도 부분적으로 잠긴 채로 있음- ;
    d/ 설치 구역을 향해 상기 선박(4)을 이동시키는 한편, 그 안정성을 개선하도록 상기 선박의 드래프트(draft)를 증가시키는 단계;
    e/ 설치 위치의 수직 위에 상기 선박(4)을 위치시키는 단계;
    f/ 상기 토대(1)가 해저에 놓일 때까지 상기 파일들(5)을 내리는 단계;
    g/ 상기 변형가능한 구성부들(6)을 분리하고, 상기 선박(4)을 철수시키는 단계를 포함하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단계 d/와 상기 단계 e/ 사이에서, 상기 선박(4)의 드래프트는 더 증가되는 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 드래프트는 상기 선박(4)에 형성된 일부 밸러스트 격실(ballast compartment)들을 물로 채움으로써 증가되는 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단계 f/ 이후, 상기 토대(1)에 형성된 상기 밸러스트 격실들은 물로 채워지는 방법.

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