KR20110025890A - 수중 발전소의 설치 및 서비스를 위한 리프팅 장치 - Google Patents

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KR20110025890A
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마티아스 그라소우
벤야민 홀슈타인
노르만 페르너
요헨 바일에프
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보이트 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 가로 센터링 장치(9) 및 그립핑 장치(10)를 갖는 수중 부품(1)을 포함하며, 수중 발전소의 터빈 발전기 유닛(2)을 지지 구조체(4) 상 혹은 외부로 배열하거나 및/혹은 리프팅하기 위한 리프팅 장치에 관한 것으로서, 가로 센터링 장치(9)는 지지 구조체(4) 상의 지지에 의하여 터빈 발전기 유닛(2)과 관련된 수중 부품(1)의 측면 센터링을 야기하며; 및 그립핑 장치(10)는 터빈 발전기 유닛(2)의 첨부된 안전을 위한 이동할 수 있는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중 발전소의 설치 및 서비스를 위한 리프팅 장치 {LIFTING DEVICE FOR THE INSTALLATION AND SERVICE OF AN UNDERWATER POWER PLANT}
본 발명은 지지 구조체 상에 위치할 수 있는, 터빈 발전기 유닛을 갖는 수중 발전소의 설치 및 서비스를 위한 리프팅 장치에 관한 것이다.
해류, 특히 조류로부터 전력을 획득하기 위한 수중 발전소가 알려져 있다. 하나의 가능한 실시 예를 위하여, 지지 구조체 상에 고정된 터빈 발전기 유닛은 부가적인 댐 구조 없이 그 주위로의 자유로운 흐름을 갖는다. 수 터빈은 로터의 형태로 구현될 수 있으며, 발전기 부품 및 구동 트레인(drive train)이 수용되는 기계 너셀(machine nacelle) 상에서 회전할 수 있다.
작은 조류 속도를 이용하기 위하여 이에 상응하여 높은 발전 중량을 갖는 대규모의 수중 발전소가 요구된다. 이는 발전소 설치의 어려움 및 그 결과 수중 발전소를 수 레벨 위로 올리기 위하여 요구되는 유지 작업의 실행 상의 문제점을 야기한다. 그러므로, 해양에서의 작동을 위한 수중 발전소의 구현은 두 파트(part)로 제안되었다. 첫 번째로, 파운데이션(foundation)을 위하여 사용되는 제 1 발전소 파트는 지지 구조체를 갖는 설치 위치에서의 해저 준비 이후에 내려진다. 다음에, 두 번째 발전소 파트인 터빈 발전기 유닛이 지지 구조체 상에 위치하고 결합 장치를 사용하여 장착된다.
두 파트의 발전소 개념을 위하여 WO0712539 A에 바람직한 목적을 위한 참조가 나타나는데, 이로부터 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스(conically tapering coupling connection piece)를 갖는 터빈 발전기 유닛이 알려져 있는데, 이는 배에 장착된 크레인을 사용하여 지지 구조체에 내려진다. 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스의 대응 때문에, 지지 구조체의 지지 컬럼(column)의 상부는 원뿔모양으로 팽창한다. 그러나, 이러한 원뿔모양의 용기 및 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스는 서로 충분히 정렬되는 안전한 결합이 요구된다. 이는 특히 폭풍우 치는 날씨 상태 하에서의 깊은 수심의 경우에서만 겨우 달성된다. 이런 이유 때문에, WO2004/015207 A1에서 수직으로 구동하는 가이드 케이블(guide cable)이 원뿔모양의 용기를 포함하는 지지 구조체를 갖는 두 파트의 수중 발전소의 설치를 위하여 제공되는 것이 제안된다. 터빈 발전기 유닛은 가이드 케이블을 따라 내려진다. 그러나 우선 가이드 케이블의 사용은 설치를 위하여 사용되는 수 차량(water vehicle)으로부터 출발하여 지지 구조체까지 당겨지며 그 위에 고정되는 단점을 갖는다. 이러한 설치 단계는 전형적으로 다이버(diver)에 의하여 실행되며 따라서 복잡하고 위험하다.
또한 작동 동안에 가이드 케이블이 수 터빈에서의 가이드 케이블의 감김을 안전하게 예방하기 위하여 수중 발전소의 처음 설치 이후에 제거되어야 하는 것은 불리하다. 물 위의 발전소 점검을 위한 터빈 발전기 유닛의 복구의 경우에 있어서, 결합 장치를 터빈 발전기 유닛 외부로 리프트하기 위하여, 크레인 시스템의 터빈 발전기 유닛의 결합을 구현하고 센터링될 뿐만 아니라 측면으로 가이드되는 수직 이동을 실행하는 필요성이 존재한다. 일반적으로 크레인 훅(hook)을 걸거나 및/혹은 지지 벨트를 부착하고 가이드 케이블을 고정하기 위하여 서비스 다이버가 다시 필요한데, 사고의 고위험과 더불어 발전소 서비스의 고비용을 초래한다.
본 발명은 설치를 위하여 수중 발전소의 터빈 발전기 유닛이 할당된 지지 구조체 상에 위치하도록 허용하고, 터빈 발전기 유닛이 이미 설치된 발전소의 유지를 위하여 지지 구조체로부터 리프트되고 수 차량의 갑판 위로 운반되는 것을 허용하는, 리프팅 장치의 공개를 목적으로 한다. 이것은 처음의 설치 및 리프트 장치를 사용하여 실행되는 발전소 서비스 모두를 위하여 바람직하다. 더욱이, 터빈 발전기 유닛의 지지 구조체 상의 안전한 배치 및 그 다음으로 이러한 유닛의 수 레벨 위로의 리프팅을 허용하는 방법이 시도된다. 이러한 장치 및 방법은 터빈 발전기 유닛의 안전의 높은 처리에 의해 구별되며 서비스 다이버의 사용이 불필요한 그러한 자동화의 광범위한 단계를 허용한다. 더욱이, 약한 조류를 갖는 시간 창(time window)은 일반적으로 작기 때문에, 터빈 발전기 유닛의 신속한 설치 및 복구가 요구된다.
더욱이, 장치 및 방법은 세부적으로 다르게 디자인된, 유사한 사이즈 치수를 갖는 다양한 수중 발전소를 위한 보편적인 사용에 의해 구별된다.
본 발명이 기초로 하는 목적은 독립항들의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 예는 종속항에서 설명된다.
본 발명에 따른 리프팅 장치는 수중 부품을 포함하는데, 이는 배에 장착된 크레인에 의해 수중 발전소의 설치 위치 아래로 내려간다. 수중 부품은 가로 센터링 장치 및 그립핑 장치를 포함하는데, 이들은 서로 연결되어 있다. 가로 센터링 장치는 지지 구조체 상의 지지 및 특히 지지 구조체의 일부분의 파지(grasping)에 의한 지지 구조체와 관련하여 수중 부품을 측면으로 향하게 하는 목적을 위하여 사용된다. 측면 방향은 수중 부품이 수중 발전소의 수직 축과 관련하여 적어도 하나의 가로 방향과 관련된 특정 위치로 들어오는 것을 의미하는 것으로 이해한다. 센터링은 바람직하게는 수직 축에 가로로 서로 직각으로 구동하는 두 방향으로 실행된다.
크레인 시스템을 사용하여, 이러한 방법으로 측면으로 안전하고 센터링된 수중 부품은 이동할 수 있는 클램핑 요소를 사용하여 그것을 안전하게 하기 위하여 터빈 발전기 유닛을 둘러싸기 위한 그립핑 장치를 허용하는 침수 깊이(immersion depth)에 이르게 된다. 만약 서로 작용하는 두 개의 플라이어(plier) 형태의 클램핑 조(clamping jaw)가 터빈 발전기 유닛의 전체 중량을 지탱할 수 있는 클램핑 요소를 위한 목적으로 사용되면, 그것은 수중 부품에 연결된 크레인 시스템을 사용하여 지지 구조체의 결합 장치 외부로 리프트될 수 있다.
그립핑 장치의 이동할 수 있는 클램핑 요소는 특히 바람직하게는 발전기 터빈 유닛의 기계 너셀의 하우징(housing)을 둘러싼다. 터빈 발전기 유닛의 중량은 바람직한 디자인을 위하여 폼 피트(form fit) 및/혹은 마찰 잠금(friction lock)에 의하여 버틴다. 대안의 디자인으로, 중량은 그 다음의 수중 부품의 바람직한 부분을 나타내는, 터빈 발전기 유닛 아래에서 밀리는 슬롯된 지지 프레임에 의해 지지된다. 그립핑 장치의 클램핑 요소는 지지 프레임(support frame)의 미끄러짐에 대하여 터빈 발전기 유닛을 안전하게 하는 기능을 실행한다.
첫 번째 바람직한 실시 예를 위하여, 클램핑 요소의 인클로져 이동(enclosure movement)은 아래로부터 발생한다. 이러한 목적을 위하여, 수중 부품은 처음에 플랜트 서비스를 위하여 지지 구조체의 측면으로 이동하며, 따라서 그립핑 장치는 개방 상태에서 기계 너셀의 아래에 있으며 접근 이동의 나머지 부분에서 아래로 가이드된다. 이러한 마지막 접근 이동은 바람직하게는 가로 센터링 장치의 이동할 수 있는 인클로져 요소(enclosure element)의 이동에 의해 가이드된다. 인클로져 요소에 대한 하나의 가능한 디자인은 다시 플라이어와 유사한 이동할 수 있는 클램핑 조의 구성이다. 이것들은 지지 구조체의 일부분을 둘러싸기 위하여, 바람직하게는 지지 필라를 수직으로 구동하며, 클램핑 조의 닫힘 이동을 거쳐 수중 부품에 대한 두 개의 공간적 방향에서 측면 센터링을 야기하기 위한 목적으로 사용된다. 이러한 가로 센터링으로부터 출발하여, 수중 부품은 그립핑 장치가 터빈 발전기 유닛을 안전하게 하기 위하여 제공되는 위치 내로 올 때까지, 크레인 시스템을 사용하여 지지 구조체를 따라 수직으로 이동될 수 있다.
바람직한 개량을 위하여, 가로 센터링 장치는 또한 수중 부품의 정확한 수직 포지셔닝(positioning)을 위하여 사용될 수 있다. 이러한 경우를 위하여, 예를 들면, 지지 구조체 상의 상보적 형태의 홈에서 인클로져 요소 상의 원뿔모양으로 구동하는 플렌지(flange)의 맞물림에 의해, 닫힘 이동이 자기 센터링(self-centering)을 통하여 바라는 수직 위치가 되도록 하기 위하여 가로 센터링 장치의 인클로져 요소는 지지 구조체 상에 상보적으로 부착되는 상대(counterpart)로 적용된다.
가로 센터링 장치의 닫힘 및 가로 센터링 장치의 미리 결정된 수직 위치의 세팅 후에, 그립핑 장치의 이동할 수 있는 클램핑 요소가 닫힌다. 만약 그것들이 필러의 형태 및 주어진 둥근 형태로 다시 부착되면, 터빈 발전기 유닛의 최종 안전은 원통 형태로 부착된 기계 너셀의 하우징의 세로 축을 둘러싸는 경우에서 수직 자기 센터링에 연결될 수 있다. 그리고 나서 터빈 발전기 유닛의 결합 장치 외부로의 리프팅은 크레인 시스템의 리프팅 이동에 의해 실행된다. 이러한 목적을 위하여, 특히 바람직하게 수중 부품 및 크레인 시스템 사이에 다중의 케이블 연결이 존재한다.
본 발명의 바람직한 개량을 위하여, 수중 부품이 가이드 케이블을 따라 수중 발전소에 제공된다. 수중 부품의 양쪽 면 상에서 구동하는 가이드 케이블 한 쌍이 바람직하게 사용되는데, 이 길이는 하나의 가이드 케이블을 따라 수중 부품의 이동의 경우에 있어서, 크레인 시스템을 거쳐 수중 부품의 하강은 수중 발전소를 향하는 방향에서 측면 이동으로 연결되도록 세팅된다. 이러한 목적을 위하여, 가이드 케이블의 일 단은 지지 구조체 상에 고정되며, 반면에 타 단은 케이블 길이를 적용하기 위하여 예를 들면, 수 차량의 보드(board) 상의 윈치(winch)와 같은 홀링(hauling) 장치 위로 구동한다. 이러한 길이는 수중 부품의 정면에서 지지 구조체까지 구동하는 가이드 케이블 섹션(section)이 수중 발전소의 설치 위치와 관련하고 수중 부품의 수중 깊이와 관련된 배 위치의 기능으로서의 바람직한 경사 각도를 갖도록 세팅된다. 멈춤 장치는 수중 부품을 수중 발전소로 접근하는 한정된 위치로 가져오기 위하여, 가이드 케이블에 부착될 수 있다. 더욱이, 수중 부품의 터빈 발전기 유닛과의 결합 후에, 가이드 케이블은 인장되고 리프팅에 적합한 수직 위치로 가져오게 된다.
바람직한 실시 예를 위하여, 지지 구조체 상의 고정은 영구히 유지되며, 터빈 내에서의 감김까지 플랜트로부터 떨어져 가이드되는 가이드 케이블의 해제 단은 플랜트 작동 동안에 안정적으로 예방될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 중량 부하(weight load)를 사용하여 해양 가이드 케이블의 풀린 단이 해양 바닥 상에 저장될 수 있다. 게다가, 자동으로 트리거(trigger)될 수 있는 부력 장치가 자유 케이블 단에 연결될 수 있다. 원격 제어기를 사용하여 중량 밸러스트(weight ballast)가 분리되고 케이블 단에 부착된 부력 볼륨이 수 표면까지의 부력을 안전하게 하는 실시 예가 생각될 수 있으며, 따라서 다이버의 사용 없이 케이블에서 끌어당기는 것이 가능하다.
리프트 장치의 수중 부품의 대안의 실시 예를 위하여, 가로 센터링 장치의 이동할 수 있는 인클로져 요소의 닫힘 이동 및 그립핑 장치의 이동할 수 있는 클램핑 요소의 닫힘 이동은 터빈 발전기 유닛 위의 위치로부터 발생한다. 이러한 목적을 위하여, 수중 부품은 다시 터빈 발전기 유닛 위의, 수중 발전소 영역 내로 들어온다. 그 다음에 인클로져 요소는 위로부터 기원하는 피봇 이동을 통하여 지지 구조체를 둘러싸며 적어도 수중 부품의 측면 센터링을 안전하게 한다.
개량을 위하여, 터빈 발전기 유닛까지의 수직 거리의 세팅은 또한 센터링 장치의 인클로져 요소의 닫힘에 의해 세팅될 수 있다. 그리고 나서 그립핑 장치가 터빈 발전기 유닛 위에 있는 피봇(pivot) 축을 갖는 이동할 수 있는 클램핑 요소를 닫는다. 따라서, 유리한 실시 예를 위하여, 그립핑 장치는 위로부터 기계 너셀의 하우징을 둘러싼다. 위에서 설명한 아래로부터의 그립핑 이동과 관련된 장점은 기계 너셀로부터 아래쪽으로 이르는 제공 케이블의 가이드는 수중 유닛과 접촉할 수 없다는 점으로 알 수 있다. 그러므로, 발전소로부터 떨어져 이르게 하는 전기, 유압, 및 공압(pneumatic)용 연결을 위한 어떤 특별한 예방 조치도 수중 부품의 접근을 감당할 수 없다.
수중 부품의 바람직한 실시 예를 위하여, 가로 센터링 장치의 이동할 수 있는 인클로져 요소는 인클로져 요소가 닫힌 상태에서 펀넬(funnel) 형태의 모양에 이르도록 디자인된다. 이는 가로 센터링 장치가 지지 구조체 상의 터빈 발전기 유닛의 설치 동안에 가이드 구조체로서 사용될 수 있도록 허용한다. 이러한 목적을 위하여, 우선 터빈 발전기 유닛은 수중 부품에 달려 있도록 하강되며, 그립핑 장치에 의해 안전하게 된다. 지지 구조체의 접근은 본질적으로 수직으로 발생하는데, 설치를 위하여 사용되는 지지 구조체 및 수 차량 사이에 적어도 하나의 가이드 케이블 및/혹은 그 위에 설치되는 크레인 시스템이 다시 접근 과정을 제공한다. 뒤따르는 하강 과정에서, 가로 센터링 장치는 지지 구조체의 상부 위로 가이드되며 따라서 지지 구조체와 관련하여 제 1 가로 방향을 허용한다. 이러한 과정은 원뿔모양의 내부 표면을 형성하는, 가로 센터링 장치의 닫힌 인클로져 요소의 펀넬 형태의 디자인에 의해 제공된다.
뒤따르는 하강의 과정에서, 터빈 발전기 유닛의 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스는 지지 구조체를 갖는 상보적인 형태의 용기와 접촉하는데, 이것에 의해 지지 구조체와 관련된 터빈 발전기 유닛의 최종 센터링이 실행되고 결합이 완성된다. 그립핑 장치의 클램핑 요소는 그 후에 터빈 발전기 유닛을 열고 해제한다. 지지 구조체로부터 떨어진 수중 부품의 측면 이동은 가로 센터링 장치의 인클로져 요소의 열림에 의해 가능해지며, 따라서 이것은 수중 발전소로부터 안전하게 제거될 수 있다.
본 발명은 이후에 바람직한 실시 예를 기초로 하고 도면과 관련하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 리프팅 장치의 수중 부품을 갖는 수중 발전소의 배경도를 도시한다.
도 2는 도 1로부터의 수중 부품의 부분 배경도를 도시한다.
도 3은 수중 발전소로의 측면 접근 동안에 본 발명에 따른 리프팅 장치의 정면도를 도시한다.
도 4는 도 3의 측면도를 도시한다.
도 5는 가로 센터링 장치에 의한 수중 발전소의 지지 구조체 부분의 인클로져의 정면도를 도시한다.
도 6은 도 5의 측면도를 도시한다.
도 7은 수중 부품의 결합된 가로 센터링 장치 및 결합된 그립핑 장치의 정면도를 도시한다.
도 8은 도 5의 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 리프팅 장치에 의한 터빈 발전기 유닛의 정면도를 도시한다.
도 10은 도 9의 측면도를 도시한다.
종류에 따른 수중 발전소가 도 1에 기술된다. 그것은 수 터빈(3) 및 기계 너셀(machine nacelle)을 갖는 터빈 발전기 유닛(2)을 포함한다. 터빈 발전기 유닛(2)은 지지 구조체(4)의 지지 필라(support pillar, 6) 상에 위치하는데, 이는 차례로 수체 바닥에 대하여 밸러스트 파운데이션(ballasted foundation, 4.1)을 거쳐 지지된다. 지지 구조체(4)의 터빈 발전기 유닛(2) 및 지지 필라(6) 사이의 분리할 수 있는 결합에 대한 상세한 묘사는 도면의 설명에서는 명백하지 않다. 터빈 발전기 유닛(2) 상의 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스(piece) 및 보완적으로, 지지 필라(6) 상부 내의 원뿔모양으로 가늘어지는 용기의 구현을 생각할 수 있다. 그러한 디자인의 경우에 있어서, 터빈 발전기 유닛은 결합 장치의 잠금 해제 후에 지지 필라(6)에 의해 리프트 오프(lift off)될 수 있으며, 및/혹은 설치를 위하여 터빈 발전기 유닛은 위로부터 지지 팔라(6) 상의 결합 장치 내로 삽입될 수 있다.
터빈 발전기 유닛(2)의 조작은 본 발명에 따른 리프팅 장치에 의해 실행된다. 그것은 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 지지 케이블(7,1, 7.2, 7.3)을 거쳐 크레인 시스템(crane system, 자세히 도시되지 않음)을 사용하여 리프팅되거나 하강되는 수중 부품(1)을 포함한다.
수 차량 상의 가능한 크레인 시스템은 포탈 크레인(portal crane) 혹은 에이 프레임(A-frame) 구조를 포함한다. 특히 유리한 실시 예를 위하여, 평행사변형으로 결합된 이중 에이 프레임이 사용되는데, 이는 낮은 전체 높이에서 수 차량 위에 위치한 터빈 발전기 유닛(2)을 갖는 수중 부품을 상승시킬 수 있다. 그러한 실시 예가 도 3에서 도 10까지 기술된다. 더욱이, 본 발명의 경우에 지지 필라(6) 부분의 아래로 수중 부품(1)의 수직 하강 운동을 허용하는 가이드 케이블(guide cable, 81, 82)이 도 1에 도시된다.
수중 부품(1)의 뒤따르는 상세한 설명이 도 2로부터 자명해진다. 기본 부품으로서, 그것은 가로 센터링 장치(transverse centering device, 9)를 포함하는데, 이는 본 발명의 경우에 두 개의 움직일 수 있는 인클로져 요소(11.1, 11.2)로부터 형성된다. 이들은 힌지(hinge, 12.1)를 거쳐 수중 부품(1)의 추가 부분에 회전할 수 있도록 연결되며 지지 구조체의 인클로져, 본 발명의 경우에는 수직으로 구동하는 지지 필라(6)가 수중 부품(1)의 측면의 접근에서부터 설치된 수중 발전기까지 출발하도록 허용한다.
리어(rear)에 열려 있는 펀넬(funnel) 부분으로서의 움직일 수 있는 인클로져 요소(11.1, 11.2)의 특별한 형태 때문에, 닫힌 인클로져 요소(11.1, 11.2)의 경우를 위하여 캡쳐(capture) 장치가 제공되는데, 이는 그 위에 위치한 터빈 발전기 유닛(2)을 갖는 수중 부품(1)의 수직 하강의 경우에 있어서 하강 중인 지지 구조체의 지지 필라(6)에 관한 제 1 센터링을 허용한다. 발전소 설치 동안에 발생하는 이러한 경우는 도 1에 도시된다.
더욱이, 수중 부품(1)은 본 발명의 경우에서 움직일 수 있는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3 및 13.4)를 갖는 그립핑 장치(gripping device, 10)를 포함한다. 그것들은 각각 도시되는 실시 예에서 쌍으로 위치하고 플라이어(plier) 형태의 두 개의 클로징 메카니즘(closing mechanism)을 형성하는데, 이들은 실제로 터빈 발전기 유닛(2)을 안전하게 하거나 및/혹은 운반하기 위하여 기계 너셀(4)을 둘러싼다. 이러한 목적을 위하여, 각각의 경우에 유압 실린더(14)가 제공되는데, 이는 클램핑 요소(13.1 - 13.4)를 수중 부품(1)의 지지 프레임(19)과 관련된 각각의 경우에서 할당된 힌지(12.2) 주위로 이동시킨다.
본 발명의 실시 예를 위하여, 수중 부품(1)은 박스 형태의 첨부된 케이블 가이드(15)를 갖는다. 이것은 가이드 케이블(8.1, 8.2)이 수 터빈 주위에 감기는 것으로부터 안전하게 예방하기 위하여 케이블 체결부(fastening point, 16.1, 16.2)로부터 출발하여 부시(bush, 17.1, 17.2)를 통하여 이르도록 허용한다. 측면 틸팅 운동(tilting movement)에 대한 가드(guard)는 그 위에 위치하는 터빈 발전기 유닛을 갖는 수중 부품(1)의 중력 중심 위의 부시(17.1, 17.2)의 위치에 의한다. 게다가, 세 개의 지지 케이블(7.1, 7.2, 73)이 사용된다. 더욱이, 유리한 실시 예를 위하여, 수 표면 위에 가이드 케이블(8.1, 8.2)을 방출하기 위하여 부시(17.1, 17.2)의 개구부가 존재할 수 있다. 이는 크레인 시스템이 보다 작은 리프팅 높이가 제공되는 리프팅이 사용되도록 허용한다. 수 터빈(3)의 회전 서클 외부에 위치하는 권선 가드(winding guard)는 리어에서의 제 3 체결부를 위하여 필요하지 않다.
더욱이, 케이블 가이드(15)는 수중 부품(1)이 가이드 케이블(8.1, 8.2)을 따라 슬라이딩하기 위하여 사용된다. 케이블 가이드(15) 상부의 가이드 개구부(guide opening, 18.1 및 18.2)는 이러한 목적을 위하여 사용된다. 가이드 케이블(8.1, 8.2)이 가이드되는 뒤따르는 개구부가 케이블 가이드(15)의 하부 영역에 제공된다. 그러한 개부구 중의 하나가 도 2의 부호 18.3에 의해 확인된다.
수중 부품(1)의 작동 모드는 도 3 내지 10의 정면도 및 측면도를 기초로 도시된다. 명확성을 위하여, 가로 센터링 장치(9) 및 그립핑 장치(10)의 구동을 위한 케이블 가이드(15) 및 유압 부품의 상세한 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 수중 부품(1)의 실시 예와 관련하여 생략된다. 수중 부품(1)의 수중 발전소로의 접근은 도 1 및 도 2에 도시된다. 이러한 목적을 위하여, 크레인 시스템(20)을 갖는 수 차량(24)이 수중 발전소의 후면에 위치한다. 더욱이, 가이드 케이블(8.1, 8.2)의 케이블 길이는 수중 부품(1)의 접근이 측면으로 발생하며, 마지막 접근을 위하여, 수중 부품(1)이 터빈 발생기 유닛(2)의 약간 아래와 그들의 후방에 위치하는 것과 같은 방법으로 지지 케이블(7.1, 7.2, 7.3)의 발행 길이와 관련하여 적용된다. 이런 위치에서, 멈춤이 가이드 케이블(8.1)에 제공된다.
뒤따르는 접근을 위하여, 수 차량(24) 및/혹은 크레인 시스템(20)이 이동된다. 도시된 실시 예에서, 수중 부품(1)의 지지 구조체(4)로의 뒤따르는 접근을 위하여, 지지 프레임(20)은 세로 확장 부 위로 슬롯되는 것처럼 구현되며, 지지 필라(6)는 슬롯(29) 내로 삽입된다.
도 3의 정면도로부터 처음에는 수중 부품(1)의 가로 센터링 장치(9) 및 그립핑 장치(10)는 열려 있는 것이 자명하다. 가로 센터링 장치(9)의 열린 인클로져 요소(11.1, 11.2) 및 그립핑 장치(10)의 열린 클램핑 요소(13.1, 13.2)가 설명된다. 도 5 및 도 6의 정면도 및 측면도에서 도시되는 다음의 결합 단계에서, 그립핑 장치(10)는 인클로져 요소(11.1, 11.2)의 안쪽으로 향하는 이동에 의해 닫히는데, 본 발명의 경우에서 두 부분의 스커트(skirt)의 형태로 구현된다. 같은 방법으로, 적어도 지지 필라(6)의 부분적인 인클로져 및 그에 따른 지지 구조체(4) 및 그 위에 위치하는 터빈 발전기 유닛(2)과 관련된 수중 부품(1)의 측면 센터링이 야기된다.
가로 센터링 장치(9)의 다양한 실시 예를 생각할 수 있다. 이것들은 인클로져 요소(11.1, 11.2) 및 그들에 할당된 회전 축의 수에 따라 달라질 수 있다. 특히, 수직 축 주위의 회전을 갖는 도 3 내지 도 10에 도시된 운동에 더하여, 가로 축 주위의 회전 운동, 특히 위로부터의 폴딩 이동(folding movement)이 고려된다. 대안의 디자인으로, 가로 센터링 장치(9)가 수동으로 구현되며 어떠한 운동 요소를 포함하지 않는다. 측면의 센터링은 예를 들면, U 형태의 부품과 같은 그러한 수동적인 가로 센터링 장치(9)에 의해 야기될 수 있다. 더욱이, 스커트 형태로서의 가로 센터링 장치(9)의 구현 및 그것이 가장 좁은 포인트에서의 가로 치수가 지지 필라(6)의 통과를 허용하는 측면 슬롯의 제공을 생각할 수 있다. 더욱이, 지지 구조체(4)를 갖는 다양한 포인트에서 작용하는 다수의 부품을 포함하는 가로 센터링 장치(9)의 구현을 생각할 수 있다. 예를 들면, 이러한 부품들은 대각선으로 구동하는 지지 구조체(4)의 스트럿(strut)을 붙잡을 수 있다.
결합의 다음 과정은 도 7의 정면도 및 도 8의 측면도에 도시된다. 이러한 목적을 위하여, 수중 부품(1)은 크레인 시스템(20)을 사용하여 지지 필라(6)를 따라 위쪽으로 수직으로 리프트되었다. 가이드 케이블(8.1, 8,2)은 미리 인장되었으며 설치 배는 지지 구조체(4)로 옮겨졌다. 지지 프레임(19)이 터빈 발전기 유닛(2)의 바닥 부분과 접촉할 때까지 수중 부품(1)이 리프트된 후에, 그립핑 장치(10)는 닫힐 수 있다.
그 위에 안전하게 된 터빈 발전기 유닛(2)을 갖는 수중 부품(1)은 그 후에 리프트될 수 있다. 이는 도 9의 정면도 및 도 10의 측면도에 도시된다. 리프팅 작용은 인장된 가이드 케이블(8.1, 8.2)을 사용하여 다시 실행되는데, 이는 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스(22)가 지지 필라(6)의 상부에서 용기(25) 밖으로 올리는 경우에서, 본질적으로 수직으로 구동된다.
터빈 발전기 유닛(2)의 리프팅에서, 수중 발전소의 연결 케이블(22)이 수반된다. 이러한 운동의 더 나은 제어를 위하여 붐(boom, 27)이 사용되는데, 이는 수 터빈(3)의 후방의 연결 케이블(26)이 터빈 발전기 유닛(2)의 하강 동안에 정의된 방식으로 새로 정비된 발전 설비 상의 수 체의 바닥 상에 배열한다.
원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스(22)를 지지 필라(6)의 용기 내로 하강시키고 삽입하는 과정은 터빈 발전기 유닛(2)의 재설치를 위하여 위에서 설명한 리프팅 과정에 따라 도 9 및 도 10으로부터 파생된다.
수중 부품(1)의 대안의 실시 예는 위에서 설명한 가로 센터링 장치(9) 및 그립핑 장치(10)가 위로부터 클램프 맞물림을 통하여 터빈 발전기 유닛(2)을 둘러싸는 것과는 다르다. 이는 도에서는 상세히 설명되지 않는다.
본 발명은 다음의 청구항의 범위 내에서 다양하게 구현될 수 있다. 특히 수중 부품의 가로 센터링 장치 및 그립핑 장치의 피벗(pivot) 방향을 특정 발전소 타입에 적용하는 것을 생각할 수 있다. 더욱이, 수중 부품(1)은 지지 구조체와 관련하여 접근을 측정하고 모니터하는 다양한 센서 시스템을 장착할 수 있다. 특히, 광학 시스템 혹은 삼각측량법을 기초로 한 시스템 혹은 심지어 수중음파 탐지기도 고려된다. 게다가, 수중 부품은 케이블 가이드에 부가되거나 혹은 대안의 다양한 공간적 방향에서 작용하는 분리된 수중 구동 시스템이 장착될 수 있다.
1 : 수중 부품
2 : 터빈 발전기 유닛
3 : 수 터빈
4 : 지지 구조
4.1 : 밸러스트 파운데이션
5 : 기계 너셀
6 : 지지 필라
7.1, 7.2, 7.3 : 지지 케이블
8.1, 8.2 : 가이드 케이블
9 : 가로 센터링 장치
10 : 그립핑 장치
11.1, 11.2 : 인클로져 요소
12.1, 12.2 : 힌지
13.1, 13.2, 13.3, 13.4 : 클램핑 요소
14 : 유압 실린더
15 : 케이블 가이드
16.1, 16.2, 16.3 :
17.1, 17.2 : 부시
18.1, 18.2, 183 : 가이드 개구부
19 : 지지 프레임
20 : 크레인 시스템
21 : 설치 선
22 : 원뿔모양으로 가늘어지는 결합 연결 피스
23 : 이중 에이-프레임
24 : 수 차량
25 : 용기
26 : 연결 케이블
27 : 붐
28 : 케이블 가드
29 : 슬롯

Claims (15)

  1. 가로 센터링 장치(9) 및 그립핑 장치(10)를 갖는 수중 부품(1)을 포함하며, 수중 발전소의 터빈 발전기 유닛(2)을 지지 구조체(4) 상 혹은 외부로 배열하거나 및/혹은 리프팅하기 위한 리프팅 장치에 있어서;
    상기 가로 센터링 장치(9)는 지지 구조체(4) 상의 지지에 의하여 터빈 발전기 유닛(2)과 관련된 수중 부품(1)의 측면 센터링을 야기하며; 및
    그립핑 장치(10)는 터빈 발전기 유닛(2)의 첨부된 안전을 위한 이동할 수 있는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  2. 제 1항에 장치에 있어서, 가로 센터링 장치(9)는 지지 구조체(4)의 일 부분을 둘러싸도록 디자인된, 이동할 수 있는 인클로져 요소(11.1, 11.2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 인클로져 요소(11.1, 11.2)는 두 개의 클램핑 조를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  4. 제 2항 혹은 3항 중 어느 한 항에 있어서, 가로 센터링 장치(9)의 인클로져 요소(11.1, 11.2)는 닫힌 상태에서 터빈 발전기 유닛의 배치 동안에 짖 구조체(4)의 상단 위로 가이드되는 센터링 콘(centering cone)을 형성하며 터빈 발전기 유닛의 안전한 부착 후에 인클로져 요소(11.1, 11.2)의 열림 이동에 의해 지지 구조체를 해제하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 전 항 어느 한 항에 있어서, 터빈 발전기 유닛(2)은 기계 너셀(5) 및 적어도 부분적으로 기계 너셀(5)의 하우징을 둘러쌈으로써 터빈 발전기 유닛(2)을 안전하게 하는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3, 13.4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3, 13.4)는 위로부터 기계 너셀(5)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3, 13.4)는 아래로부터 기계 너셀(5)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  8. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 수 차량의 크레인 시스템(20)은 수중 부품(1)에 할당되며 수중 부품(1)은 배열 및/혹은 리프팅 동안에 터빈 발전기 유닛(2)을 운반하(지니?)도록 할당된 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  9. 제 8항에 따른 리프팅 장치에 있어서, 그립핑 장치(10)는 터빈 발전기 유닛(2)을 운반하는 것을 특징으로 하는 리프팅 장치.
  10. 지지 구조체(4) 상에 위치하는 수중 발전소의 터빈 발전기 유닛(2)을 리프팅하기 위한 방법에 있어서,
    가로 센터링 장치(9)가 지지 구조체(4)의 지지에 의하여 터빈 발전기 유닛(2)과 관련된 수중 부품(1)의 측면 센터링을 야기하도록 하기 위하여 수중 발전소와 관련된 크레인 시스템을 사용하여 가로 센터링 장치(9) 및 그립핑 장치(10)를 갖는 수중 부품(1)을 위치시키는 단계;
    측면 센터링 후에, 그립핑 장치(10)는 이동할 수 있는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3, 13.4)를 사용하여 터빈 발전기 유닛(2)을 안전하게 하는 단계; 및
    그 다음에 크레인 시스템이 지지 구조체(4) 외부로 터빈 발전기 유닛(2)을 갖는 수중 부품(1)을 리프트하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 측면 센터링은 지지 구조체(4)의 일부를 둘러싸는, 이동할 수 있는 인클로져 요소(11.1, 11.2)를 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11에 있어서, 수중 부품(1)은 측면으로부터 수중 발전소에 접근하며 가로 센터링 장치(9)의 이동할 수 있는 인클로져 요소(11.1, 11.2)는 측면으로부터의 이동을 통하여 지지 구조체(4)의 일부분을 둘러싸며 그 다음에 그립핑 장치(10)의 이동할 수 있는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3, 13.4)는 아래로부터의 인클로져 이동에 의하여 수중 발전소의 터빈 발전기 유닛(2)의 기계 너셀(5)의 하우징을 안전하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 수중 부품(1)은 위로부터 수중 발전소에 접근하며 가로 센터링 장치(9)의 이동할 수 있는 인클로져 요소(11.1, 11.2)는 위로부터의 이동을 통하여 지지 구조체(4)의 일부분을 둘러싸며 이동할 수 있는 클램핑 요소(13.1, 13.2, 13.3, 13.4)는 위로부터 기원하는 둘러싸는 이동을 통하여 수중 발전소의 터빈 발전기 유닛(2)의 기계 너셀(5)의 하우징을 안전하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 10 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 수중 부품(1)은 가이드 케이블(8.1, 8.2)을 따라 수중 발전소에 접근하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 가이드 케이블(8.1, 8.2)의 일 단은 지지 구조체(4)에 영구히 연결되며 타 단은 필요에 따라 해양 표면에서 원격 제어될 수 있는 부력 시스템을 통하여 해양저(ocean floor) 상의 저장 위치로부터 올려질 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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