KR102438691B1 - 풍력 발전기 설치 선박 - Google Patents

풍력 발전기 설치 선박 Download PDF

Info

Publication number
KR102438691B1
KR102438691B1 KR1020180127776A KR20180127776A KR102438691B1 KR 102438691 B1 KR102438691 B1 KR 102438691B1 KR 1020180127776 A KR1020180127776 A KR 1020180127776A KR 20180127776 A KR20180127776 A KR 20180127776A KR 102438691 B1 KR102438691 B1 KR 102438691B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hull
tower
suction
frame
drill
Prior art date
Application number
KR1020180127776A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200046511A (ko
Inventor
박주신
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020180127776A priority Critical patent/KR102438691B1/ko
Publication of KR20200046511A publication Critical patent/KR20200046511A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102438691B1 publication Critical patent/KR102438691B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/003—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for for transporting very large loads, e.g. offshore structure modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/002—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for goods other than bulk goods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B35/4413—Floating drilling platforms, e.g. carrying water-oil separating devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • E21B15/02—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts specially adapted for underwater drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12—Underwater drilling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/40—Arrangements or methods specially adapted for transporting wind motor components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2221/00—Methods and means for joining members or elements
    • B63B2221/20—Joining substantially rigid elements together by means that allow one or more degrees of freedom, e.g. hinges, articulations, pivots, universal joints, telescoping joints, elastic expansion joints, not otherwise provided for in this class
    • B63B2221/22—Joining substantially rigid elements together by means that allow one or more degrees of freedom, e.g. hinges, articulations, pivots, universal joints, telescoping joints, elastic expansion joints, not otherwise provided for in this class by means that allow one or more degrees of angular freedom, e.g. hinges, articulations, pivots, universal joints, not otherwise provided for in this class
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박은 선체, 상기 선체에 회전 가능하게 제공되고, 상기 해상 풍력 발전기를 구성하는 부품인 조립 전 상태의 타워를 지지할 수 있는 지지부, 및 해저면의 굴착이 가능한 드릴링 모듈을 포함하고, 상기 선체에 제공되는 드릴링부를 포함하고, 상기 드릴링 모듈은, 상기 지지부에 의해 상기 타워가 지지된 상태에서 상기 타워 내측 하부에 수용되어, 상기 타워를 해저면에 고정시키기 위해 상기 타워의 하측의 해저면을 굴착할 수 있도록 제공된다.

Description

풍력 발전기 설치 선박{WIND TURBINE INSTALLATION VESSEL}
본 발명은 풍력 발전기 설치 선박에 관한 것이다.
친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라, 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 그런데, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 까다로운 환경적인 조건이 요구된다. 예를 들어, 풍력 발전기가 설치되는 장소는 블레이드의 유의미한 회전을 얻기 위한 일정 수준 이상의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 따른 공해가 이슈가 되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요하다.
최근에는 위와 같은 제약 조건으로부터 상대적으로 자유로운 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다. 여기서, 해상 풍력 발전기는 주로 블레이드, 너셀, 타워의 세 가지 유닛으로 이루어진다.
육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛들을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 선박을 일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.
이러한 풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 선체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 선체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 선체를 레그를 따라 들어올린다. 선체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 선체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.
그런데, 종래의 풍력 발전기 설치 선박은, 갑판 상에 수납되어 있던 타워를 해저면에 기 설치되어 있는 파운데이션 상에 설치하는 방식으로 작업이 이루어졌다. 다시 말해서, 종래의 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기 설치를 위해 필요한 각 부품들을 수납하고, 이를 해저면에 기 설치되어 그 상부가 해수면 위로 노출된 상태로 있는 파운데이션 상에 부품들을 설치하여 해상 풍력 발전기를 완성하는 방식으로 작업하도록 구성된다. 이에 따라, 종래에는 해상 풍력 발전기의 설치를 위해 풍력 발전기 설치 선박뿐 아니라, 해저면에 파운데이션을 설치하기 위한 별도의 선박 등의 부유식 구조물이 필요하였고, 이는 경제성 및 작업 효율성 등에 있어서 바람직하지 않은 측면이 있었다.
한국 등록특허공보 제10-1854832호 (2018.04.27. 등록)
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이미 설치된 파운데이션 없이 자체적으로 해저면을 굴착하고 타워를 해저면에 파일링하는 것이 가능한 풍력 발전기 설치 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해상 풍력 발전기의 설치를 위한 선박에 있어서, 선체; 상기 선체에 회전 가능하게 제공되고, 상기 해상 풍력 발전기를 구성하는 부품인 조립 전 상태의 타워를 지지할 수 있는 지지부; 및 해저면의 굴착이 가능한 드릴링 모듈을 포함하고, 상기 선체에 제공되는 드릴링부를 포함하고, 상기 드릴링 모듈은, 상기 지지부에 의해 상기 타워가 지지된 상태에서 상기 타워 내측 하부에 수용되어, 상기 타워를 해저면에 고정시키기 위해 상기 타워의 하측의 해저면을 굴착할 수 있도록 제공되는, 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 두 개의 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 일단을 상기 선체에 회전 가능하게 연결하는 메인 힌지 고정 부재; 두 개의 상기 메인 프레임의 타단을 서로 연결시키고, 상기 메인 프레임에 대하여 회전 가능하게 제공되는 회전 프레임; 상기 회전 프레임에 연결되는 서브 프레임; 및 상기 메인 프레임에 제공되고, 상기 회전 프레임과 연결되며, 상기 회전 프레임을 회전 구동시킬 수 있는 회전 구동 부재를 포함하는, 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 상기 선체에 회전 가능하게 연결되고, 상기 메인 프레임에 단부가 연결되는 신축 부재; 및 상기 신축 부재를 상기 선체에 회전 가능하게 연결하는 서브 힌지 고정 부재를 포함하는, 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.
또한, 상기 드릴링부는, 상기 타워 내부에 삽입 가능하게 제공되고, 상기 드릴링 모듈에 의해 굴착되는 과정에서 비산하는 부유물을 빨아들이기 위한 석션 파이프; 및 상기 석션 파이프의 단부와 상기 선체를 연결하는 연결 라인을 포함하는, 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.
또한, 상기 드릴링 모듈은, 드릴 본체; 상기 드릴 본체에 연결되는 흡입 본체; 상기 흡입 본체의 내부에 적어도 일부가 배치되고, 상단이 상기 석션 파이프와 연통되는 석션 라인; 상기 흡입 본체의 내부에 제공되고, 상기 석션 라인의 도중에 배치되어 상기 석션 라인을 통해 상기 부유물을 흡입하기 위한 압력을 제공하는 흡입 구동 부재; 상기 드릴 본체의 하부에 제공되는 드릴 팁; 및 상기 드릴 본체 내에 제공되고, 상기 드릴 팁과 연결되며, 상기 드릴 팁을 회전 구동시키는 드릴 구동 부재를 포함하는, 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 풍력 발전기 설치 선박은 이미 설치된 파운데이션 없이 자체적으로 해저면을 굴착하고 타워를 해저면에 파일링하는 것이 가능하므로, 종래에 비하여 경제적이고 효율적으로 해상 풍력 발전기를 설치하는 것이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 풍력 발전기 설치 선박의 지지부가 타워 설치를 위한 모드로 전환되는 과정을 도시한 배면도이다.
도 3은 도 1의 풍력 발전기 설치 선박의 측면도이다.
도 4는 도 3의 풍력 발전기 설치 선박의 지지부에 의해 타워가 지지된 상태에서 드릴링부에 의한 해저면 굴착이 준비된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A 부분의 드릴링부의 종단면을 확대하여 도시한 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '결합되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상, 하, 측 등의 방향 표현은 도면의 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박에 대하여 설명하겠다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 풍력 발전기 설치 선박(1)은 선체(10), 레그(20) 및 스퍼드캔(30)을 포함할 수 있다. 선체(10)는 해상 풍력 발전기의 구성 유닛들, 예컨대, 타워, 너셀, 블레이드 등을 적재할 수 있는 주 갑판을 구비하고, 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 이동하기 위한 항해 모드 및 설치 위치에 해상 풍력 발전기를 설치하기 위한 잭업 모드로 전환될 수 있다. 목적지까지 이동하는 항해 모드에서 풍력 발전기 설치 선박(1)은 해수에 의한 저항을 줄이고자 레그(20)를 선체(10)의 상방으로 이동시킨 채로 항해된다.
그 후, 목적지에 도달하면 풍력 발전기 설치 선박(1)은 잭업 모드로 전환하여 도 2에 도시된 바와 같이 레그(20)를 내려 해저에 박은 후, 선체(10)가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 선체(10)가 레그(20)를 따라 상승된다. 선체(10)가 일정 위치에 다다르게 되면 풍력 발전기 설치 선박(1)은 선체(10)의 이동을 중지하고, 이 상태에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업이 수행된다. 작업이 완료되면 위의 역순으로 진행하여 항해 모드로 전이된 이후에 다음 설치 위치까지 이동할 수 있다.
또한, 풍력 발전기 설치 선박(1)은 지지부(100) 및 드릴링부(200)를 포함한다. 지지부(100)는 선체(10)에 회전 가능하게 제공되고, 해상 풍력 발전기를 구성하는 부품인 조립 전 상태의 타워(T)를 지지할 수 있도록 제공된다. 이를 위해, 지지부(100)는 메인 프레임(110), 메인 힌지 고정 부재(120), 회전 프레임(130), 연결 부재(140), 서브 프레임(150), 회전 구동 부재(160), 신축 부재(170) 및 서브 힌지 고정 부재(180)를 포함한다.
메인 프레임(110)은 기둥 형상으로 선체(10) 상에 두 개 제공될 수 있으며, 일단이 선체(10) 상에 제공된 메인 힌지 고정 부재(120)에 회전축 부재(112)를 통해 연결되어 선체(10)에 대하여 회전 가능하게 제공된다. 메인 프레임(110)의 타단에는 회전 프레임(130)이 회전 가능하게 연결되며, 회전 프레임(130)에 의해 두 개의 메인 프레임(110)의 타단이 서로 연결된다. 이러한 회전 프레임(130)은 환봉 형상으로 제공될 수 있다.
서브 프레임(150)은 연결 부재(140)에 의해 회전 프레임(130)에 연결되며, 회전 프레임(130)의 회전에 연동하여 함께 회전될 수 있다. 이에 따라, 메인 프레임(110)이 선체(10)에 대하여 회전되어 회전 프레임(130)이 선체(10)의 외측으로 돌출되었을 때, 회전 프레임(130)이 소정 각도로 회전됨으로써 도 2에 도시된 바와 같이 서브 프레임(150)이 해수면 상에 수직으로 기립된 상태가 될 수 있다. 서브 프레임(150) 또한 메인 프레임(110)과 마찬가지로 두 개가 회전 프레임(130)에 각각 연결되어 제공될 수 있다.
또한, 서브 프레임(150)은 복수의 마디들이 서로 겹쳐지도록 구성되어 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 신축 가능하게 제공될 수 있으며, 도시하지 않은 유압 전달 부재 등에 의해 길이가 늘어나거나 줄어들도록 제어될 수 있다. 또한, 두 개의 서브 프레임(150)의 표면에는 지지 롤러(152)가 복수 개 제공될 수 있으며, 두 개의 서브 프레임(150) 각각에 제공되는 지지 롤러(152)는 서로 마주보도록 하여 동일한 개수로 제공될 수 있다. 이러한 지지 롤러(152)는 선체(10) 상에 제공된 크레인(미도시) 등의 장비에 의해 기립되어 두 서브 프레임(150) 사이에 배치된 타워(T)에 접촉되어 타워(T)의 위치가 고정될 수 있도록 지지하는데 이용된다. 이를 위해, 지지 롤러(152)는 서브 프레임(150)의 각 마디마다 제공될 수 있다.
한편, 메인 프레임(110)에는 회전 프레임(130)과 연결되어 회전 프레임(130)을 회전 구동시킬 수 있는 회전 구동 부재(160)가 제공될 수 있다. 이러한 회전 구동 부재(160)는 일 예로, 외부로부터 전력을 공급받도록 구비되는 모터 등으로 구성되어 회전 프레임(130)의 회전을 위한 구동력을 전달하도록 제공될 수 있다. 또한, 회전 구동 부재(160)는 보강대(162)를 통해 메인 프레임(110)에 단단히 결합된 상태로 제공될 수 있다.
또한, 신축 부재(170)는 선체(10)에 회전 가능하게 연결되고, 메인 프레임(110)에 단부가 연결된다. 이러한 신축 부재(170)는 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있도록 제공되며, 일 예로 유압 실린더 등으로 구비될 수 있다. 신축 부재(170)의 반대측 단부는 서브 힌지 고정 부재(180)에 회전 가능하게 연결되며, 서브 힌지 고정 부재(180)는 선체(10)상에 고정 설치된다. 이에 따라, 신축 부재(170)는 서브 힌지 고정 부재(180)를 통해 선체(10)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
한편 드릴링부(200)는 선체(10)에 제공되며, 타워(T)가 해저면에 삽입되어 고정 설치될 수 있도록 해저면을 굴착할 수 있게 제공된다. 이를 위해, 드릴링부(200)는 연결 라인(210), 석션 파이프(220) 및 드릴링 모듈(230)을 포함한다.
연결 라인(210)은 튜브 등의 탄성 재질로 된 관으로서 제공되며, 해저면 굴착시 발생되는 부유물들을 흡입하기 위한 통로를 제공함과 동시에, 드릴링 모듈(230)로 필요한 전력을 공급하기 위한 전선 등을 포함할 수 있다. 또한, 석션 파이프(220)는 강관으로서 구비될 수 있으며, 항해 모드에서는 선체(10) 상에 수납되었다가, 타워(T) 설치시에는 지지부(100)에 의해 지지된 상태의 타워(T) 내측으로 삽입될 수 있다.
또한, 석션 파이프(220)의 단부에는 드릴링 모듈(230)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 석션 파이프(220)는 드릴링 모듈(230)에 의해 굴착되는 과정에서 비산하는 부유물을 빨아들이기 위한 통로를 제공할 수 있다. 또한, 타워(T)를 해저면에 설치할 때 지지부(100)에 의해 타워(T)가 지지된 상태에서 타워(T)의 내부로 석션 파이프(220)가 삽입되고, 석션 파이프(220)의 단부에는 연결 라인(210)이 연결되어, 결과적으로 석션 파이프(220)와 선체(10)가 연결 라인(210)에 의해 연결된다.
드릴링 모듈(230)은 지지부(100)에 의해 타워(T)가 지지된 상태에서 석션 파이프(220)에 연결된 상태로 타워(T) 내측 하부에 수용되어, 타워(T)를 해저면에 고정시키기 위해 타워(T)의 하측의 해저면을 굴착할 수 있도록 제공된다. 이를 위해, 드릴링 모듈(230)은 드릴 본체(232), 흡입 본체(234), 흡입 구동 부재(235), 석션 라인(236), 드릴 구동 부재(237), 드릴 팁(238) 및 드릴 베어링(239)을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 드릴 본체(232)는 일 예로 박스 형상으로 제공되어 내부에 드릴링을 위한 각종 부품들(미도시)이 탑재되어 제공될 수 있다. 특히, 드릴 본체(232)의 내부에는 드릴 팁(238)과 연결되어 드릴 팁(238)을 회전 구동시키는 드릴 구동 부재(237)가 제공될 수 있다. 이를 위해, 드릴 팁(238)은 드릴 베어링(239)에 의해 드릴 본체(232)와 연결될 수 있으며, 드릴 본체(232)의 하부에 제공될 수 있다. 또한, 드릴 팁(238)은 일반적인 굴착기에 사용되는 강도가 매우 높은 재질로 되어 단부가 뾰족한 형상을 갖도록 구비된다. 이와 같은 드릴 팁(238)이 드릴 구동 부재(237)의 구동에 의해 고속으로 회전됨에 따라 해저면이 굴착될 수 있다. 이때, 드릴 구동 부재(237)의 구동을 위한 전력은 선체(10)로부터 석션 파이프(220)와 연결 라인(210)을 통해 연장된 전력선(미도시)을 통해 공급될 수 있다.
한편, 드릴 팁(238)의 회전에 의해 해저면이 굴착되면서 발생하는 부유물은 선체(10)로 빨아들여 처리되어야 한다. 이를 위해, 드릴 본체(232)에 연결되는 흡입 본체(234)의 내부에 제공되는 흡입 구동 부재(235)에 의해 부유물의 흡입 처리가 이루어질 수 있다. 또한, 흡입 본체(234)의 내부에는 석션 라인(236)의 일부분이 통과하며, 석션 라인(236)의 상단이 석션 파이프(220)와 연통되고, 하단이 드릴 본체(232)의 저면까지 연장되어 외측으로 개구된다.
흡입 구동 부재(235)는 석션 라인(236)의 도중에 배치되어 석션 라인(236)을 통해 굴착시 발생되는 부유물을 흡입하기 위한 압력을 제공한다. 이러한 흡입 구동 부재(235)는 일 예로 흡입 펌프 등으로 구비될 수 있다. 이러한 흡입 구동 부재(235)는 드릴 구동 부재(237)와 마찬가지로 선체(10)로부터 전달되는 전력에 의해 구동될 수 있다. 다만, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 드릴 구동 부재(237)와 흡입 구동 부재(235)는 자체적으로 내장된 배터리 등의 전력 저장 수단으로부터 전력을 공급받도록 하는 구성도 가능하다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
풍력 발전기 설치 선박(1)은 육지에서 제작된 해상 풍력 발전기의 각 부품들이 선체(10) 상에 탑재된 후 항해 모드로 해상 풍력 발전기의 설치가 필요한 해역으로 이동된다. 이때, 지지부(100)는 선체(10)측에 가까운 상태로 유지된다.
설치 해역에 도달하게 되면, 레그(20)가 하강하여 해저면에 스퍼드캔(30)이 고정된 후 선체(10)가 레그(20)를 따라 상승하여 해수면으로부터 상방으로 이격된 위치에 놓이게 된다. 이후, 신축 부재(170)의 길이가 연장되면서 지지부(100)의 메인 프레임(110)을 선체의 외측을 향해 밀어냄으로써 메인 프레임(110)을 메인 힌지 고정 부재(120)를 중심으로 회전시킨다. 이때, 링크 구조로 인해 신축 부재(170) 또한 서브 힌지 고정 부재(180)를 중심으로 회전하게 된다.
메인 프레임(110)의 회전에 의해 회전 프레임(130)이 선체(10) 외측으로 돌출되면, 회전 구동 부재(160)가 구동되어 회전 프레임(130)이 소정 각도로 회전하게 된다. 이에 따라, 서브 프레임(150)이 해수면에 대하여 수직이 되도록 직립될 수 있다. 이 상태에서, 서브 프레임(150)의 길이가 해수면을 향해 연장될 수 있다.
서브 프레임(150)의 길이가 충분히 연장된 후, 선체(10) 상에 구비된 크레인 등의 장비에 의해 타워(T)가 서브 프레임(150)의 사이에 배치된 후, 지지 롤러(152)에 의해 타워(T)가 접촉되어 지지될 수 있다. 이렇게 타워(T)가 지지 롤러(152)에 의해 접촉되어 지지된 상태에서 타워(T)의 저면에 해저면에 접촉될 때까지 하강될 수 있다.
타워(T)의 하단부가 해저면에 접촉되면, 타워(T)의 내부로 석션 파이프(220)와 드릴링 모듈(230)이 삽입될 수 있다. 그리고, 드릴링 모듈(230)의 드릴 팁(238)이 해저면에 접촉되도록 석션 파이프(220)와 드릴링 모듈(230)이 하강될 수 있다. 또한, 석션 파이프(220)의 상단부에는 연결 라인(210)이 연결될 수 있다.
이왁 같이 작업 셋팅이 완료되면, 드릴 구동 부재(237)를 작동시켜서 해저면의 굴착이 진행될 수 있다. 이때, 부유물이 발생될 수 있으며, 이렇게 발생된 부유물은 흡입 구동 부재(235)의 구동에 의해 발생되는 압력에 의해 흡입되어 석션 라인(236), 석션 파이프(220) 및 연결 라인(210)을 통해 선체(10)로 수집될 수 있다. 또한, 굴착에 의해 해저면에 구멍이 발생되면 해당 구멍으로 타워(T)가 삽입되며, 타워(T)가 견고하게 해저면에 고정될 만큼 충분한 깊이로 굴착이 완료되면, 드릴 구동 부재(237) 및 흡입 구동 부재(235)의 구동을 종료하고 석션 파이프(220)와 드릴링 모듈(230)을 타워(T)로부터 꺼냄으로써 타워(T)의 설치를 완료할 수 있다. 이후, 해수면 위로 노출된 타워(T)의 상부에 다른 부품들이 조립되어 해상 풍력 발전기의 설치가 완성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따르면, 이미 설치된 파운데이션 없이 자체적으로 해저면을 굴착하고 타워를 해저면에 파일링하는 것이 가능하므로, 종래에 비하여 경제적이고 효율적으로 해상 풍력 발전기를 설치하는 것이 가능하다는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 소재, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로서 한정적인 것으로서 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1: 풍력 발전기 설치 선박 10: 선체
100: 지지부 110: 메인 프레임
112: 회전축 부재 120: 메인 힌지 고정 부재
130: 회전 프레임 140: 연결 부재
150: 서브 프레임 152: 지지 롤러
160: 회전 구동 부재 162: 보강대
170: 신축 부재 180: 서브 힌지 고정 부재
200: 드릴링부 210: 연결 라인
220: 석션 파이프 230: 드릴링 모듈
232: 드릴 본체 234: 흡입 본체
235: 흡입 구동 부재 236: 석션 라인
237: 드릴 구동 부재 238: 드릴 팁
239: 드릴 베어링 20: 레그
30: 스퍼드캔

Claims (5)

  1. 해상 풍력 발전기의 설치를 위한 선박에 있어서,
    선체;
    상기 선체에 회전 가능하게 제공되고, 상기 해상 풍력 발전기를 구성하는 부품인 조립 전 상태의 타워를 지지할 수 있는 지지부; 및
    해저면의 굴착이 가능한 드릴링 모듈을 포함하고, 상기 선체에 제공되는 드릴링부를 포함하고,
    상기 드릴링 모듈은,
    상기 지지부에 의해 상기 타워가 지지된 상태에서 상기 타워 내측 하부에 수용되어, 상기 타워를 해저면에 고정시키기 위해 상기 타워의 하측의 해저면을 굴착할 수 있도록 제공되며,
    상기 지지부는,
    복수 개의 메인 프레임;
    상기 메인 프레임의 일단을 상기 선체에 회전 가능하게 연결하는 메인 힌지 고정 부재;
    복수 개의 상기 메인 프레임의 타단을 서로 연결시키고, 상기 메인 프레임에 대하여 회전 가능하게 제공되는 회전 프레임;
    상기 회전 프레임에 연결되는 서브 프레임; 및
    상기 메인 프레임에 제공되고, 상기 회전 프레임과 연결되며, 상기 회전 프레임을 회전 구동시킬 수 있는 회전 구동 부재를 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 선체에 회전 가능하게 연결되고, 상기 메인 프레임에 단부가 연결되는 신축 부재; 및
    상기 신축 부재를 상기 선체에 회전 가능하게 연결하는 서브 힌지 고정 부재를 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 드릴링부는,
    상기 타워 내부에 삽입 가능하게 제공되고, 상기 드릴링 모듈에 의해 굴착되는 과정에서 비산하는 부유물을 빨아들이기 위한 석션 파이프; 및
    상기 석션 파이프의 단부와 상기 선체를 연결하는 연결 라인을 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 드릴링 모듈은,
    드릴 본체;
    상기 드릴 본체에 연결되는 흡입 본체;
    상기 흡입 본체의 내부에 적어도 일부가 배치되고, 상단이 상기 석션 파이프와 연통되는 석션 라인;
    상기 흡입 본체의 내부에 제공되고, 상기 석션 라인의 도중에 배치되어 상기 석션 라인을 통해 상기 부유물을 흡입하기 위한 압력을 제공하는 흡입 구동 부재;
    상기 드릴 본체의 하부에 제공되는 드릴 팁; 및
    상기 드릴 본체 내에 제공되고, 상기 드릴 팁과 연결되며, 상기 드릴 팁을 회전 구동시키는 드릴 구동 부재를 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
KR1020180127776A 2018-10-24 2018-10-24 풍력 발전기 설치 선박 KR102438691B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180127776A KR102438691B1 (ko) 2018-10-24 2018-10-24 풍력 발전기 설치 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180127776A KR102438691B1 (ko) 2018-10-24 2018-10-24 풍력 발전기 설치 선박

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200046511A KR20200046511A (ko) 2020-05-07
KR102438691B1 true KR102438691B1 (ko) 2022-08-31

Family

ID=70733362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180127776A KR102438691B1 (ko) 2018-10-24 2018-10-24 풍력 발전기 설치 선박

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102438691B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100758113B1 (ko) * 2006-11-03 2007-09-11 김지용 케이싱 로테이터를 이용한 수중 암반에서의 현장타설대구경 말뚝 시공방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101215493B1 (ko) * 2010-06-24 2012-12-26 삼성중공업 주식회사 타워형 구조물 설치용 선박
KR101854832B1 (ko) 2016-11-11 2018-05-04 삼성중공업 주식회사 라이저 적재 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100758113B1 (ko) * 2006-11-03 2007-09-11 김지용 케이싱 로테이터를 이용한 수중 암반에서의 현장타설대구경 말뚝 시공방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200046511A (ko) 2020-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4838885B2 (ja) 洋上風力発電装置の建設方法及び建設装置
JP5242135B2 (ja) 水流発電装置
CN102079365A (zh) 一种打桩船
CN102449240A (zh) 用于安装柱/桩的方法与设备
KR101422227B1 (ko) 부유식 구조물
AU2006300972B2 (en) Installation of underwater anchorages
KR20160028755A (ko) 콘크리트 베이스를 이용한 해상풍력 지지구조물 및 그 시공방법
KR102438691B1 (ko) 풍력 발전기 설치 선박
KR102192116B1 (ko) 스파형 풍력발전기 및 이의 설치 및 해체 방법
KR20130143355A (ko) 부유식 구조물의 스퍼드캔
KR101334831B1 (ko) 부유식 구조물의 스퍼드캔
KR101750889B1 (ko) 부유식 구조물의 레그 고정 장치
KR20130143363A (ko) 부유식 구조물
JP2019060227A (ja) ジャケット構造体の構築方法
KR101359651B1 (ko) 부유식 구조물의 지지레그 장치
CN217421431U (zh) 一种海上风电基础和海上风力发电机组
KR102438693B1 (ko) 풍력 발전기 설치 선박
KR101422226B1 (ko) 부유식 구조물
KR101358236B1 (ko) 부유식 구조물 및 부유식 구조물의 레그
CN212149222U (zh) 一种海上风电设施安装船
KR102391412B1 (ko) 레그 어셈블리
KR101903167B1 (ko) 부유식 구조물
KR102039674B1 (ko) 잭업 장치 및 이를 포함하는 해양 구조물
JPS5920421Y2 (ja) 昇降式海上作業台
KR101824432B1 (ko) 부유식 구조물의 데크 승강장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right