KR20120120217A - 수중 설치용 측정 플랫폼 - Google Patents

수중 설치용 측정 플랫폼 Download PDF

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KR20120120217A
KR20120120217A KR1020127018036A KR20127018036A KR20120120217A KR 20120120217 A KR20120120217 A KR 20120120217A KR 1020127018036 A KR1020127018036 A KR 1020127018036A KR 20127018036 A KR20127018036 A KR 20127018036A KR 20120120217 A KR20120120217 A KR 20120120217A
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bell
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tubes
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underwater
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세자르 델 캄포 와이 루이즈 데 알모도바르
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그루포 데 인제니리아 오씨아니카, 에스.엘.
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Abstract

플랫폼 베이스를 구성하는 향상된 흡입 앵커 타입의 기저부를 포함하는, 수중 설치용 측정 플랫폼은 매우 경량이며 운반이 용이하다. 상기 플랫폼은 외부와 내부 사이의 압력차에 의해 해저에 박히고, 압력 구배를 반전함으로써 재사용을 위해 취출될 수 있다. 상기 측정 플랫폼은, 또한 신축 가능하게 연결된 일련의 튜브들, 이들 튜브상에 위치되며 장치들을 포함하는 하우스, 조립체를 기동하기 위한 수직 샤프트 풍력 터빈, 육지의 스테이션에 데이터를 전송하기 위한 장치(wi-max 또는 등가물), 도플러 레이저 풍속계, 보안 카메라 및 도플러 유속계의 단자를 구비한다.
장치들에 의해 기록된 모든 데이터뿐만 아니라 보안 카메라로부터의 영상은 육지의 스테이션에 지속적으로 보내지게 된다. 따라서, 설비의 보안이 강화되고, 가능한 파괴가 예측된다.

Description

수중 설치용 측정 플랫폼 {MEASUREMENT PLATFORM TO BE INSTALLED IN WATER}
본 발명은 측정 타워, 특히 수중 설치용 측정 타워 분야에 관한 것이다.
본 발명은 바다 및 내수(inland waters)로부터의 재생 가능한 자원뿐만 아니라, 바다에서 생산 장치의 설치 프로젝트를 수행하는데 필요한 해양 역학 파라미터를 측정하기 위한 장치가 있는 플랫폼에 관한 것이다.
현재, 육지는 수요를 충족시킬 만큼 충분한 능력을 갖고 있지 않기 때문에, 인류에게 식량, 에너지 및 물을 제공하기 위해 바다를 이용할 필요가 있다는 것이 알려져 있다.
이를 위해, 이들 자원을 생산할 수 있는 다양한 연안 설치용 장치가 연구되고 있다.
이들 모든 설비 또는 장치는 설치될 워크(work) 및 수행되는 것이 바람직한 기저부(foundation) 모두에 적합한 바다의 장소들에 위치되어야 한다는 사실에 의존한다. 따라서, 이들이 설치되는 것이 바람직한 상기 장소들에서의 기상 조건에 대한 측정 데이터 이력을 알 필요가 있다.
지금까지, 바다에 위치된 모든 설비는 하기의 두 방법 중 어느 것을 이용하여 이것을 행하고 있다. 첫 번째는 풍속계를 유지하는 타워가 상부에 위치되는 대직경 파일(모노파일)을 해저에 박아넣는 것이고, 두 번째는 해양의 해구 및 기후에 적합한 중량을 가진, 일반적으로 50톤 이상인 3개의 대형 콘크리트 발판으로 형성된 삼각대를 지상에서 건조하는 것이다. 그 각각은 상기 풍속계를 지지하는 격자형 타워 내에 끼워진다.
상기 두 방법은, 세계적으로 단지 몇 개의 유닛만이 운용중이어서 그 작동 비용에 더하여 그 원래의 항구로부터 설치 지역까지 동원 및 복원하는 비용이 추가될 수밖에 없는, 그 운반 및 설치를 위한 특별한 장치를 필요로 하는 해법들이고, 이들은 적절한 기상 조건을 필요로 하며, 사용된 후에 설치 전의 장소로 위치를 복구할 것을 요하는 복잡한 관리 절차를 수반한다. 이는 상기 방법의 비용을 더욱 현격하게 증가시키는 매우 전문적인 조작자에 의해 작동되는 서멀 랜스(thermal lances; 절단 도구의 일종)를 사용함으로써 바닥과 동일한 수준에서 상기 모노파일을 절단(바닥으로부터 모노파일을 뽑아내는 것이 불가능하기 때문)하는 것을 수반한다. 삼각대로 건조된, 그 제거는, 사용에 관해서는, 일반적으로 재사용 가능하지 않은, 제거를 위한 동일한 수단을 필요로 한다.
따라서, 이들은, 설치 지역을 결정하기 위해 그 설치 전에 장기간에 걸친, 복잡하고, 그에 따라 비용이 많이 드는 사전의 이론적인 연구를 필요로 하는 매우 고가의 방법이고, 제공된 데이터는 프로젝트 파이낸싱을 얻기 위한 필수 요건을 나타내고 있는 제위치에서의 실제 측정으로 확정되게 한다.
결과적으로, 2년 후의 필요한 측정을 위한 설치, 작동 및 제거의 총 비용은 일반적으로 4백만 유로를 넘고, 선택적인 분석에 의거한 추가 조사 및 장소 선택에 제한적인 요인이 된다.
추가적으로, 풍속계 및 그에 따라 설치된 장치들은 쉽게 파괴될 수 있기 때문에, 끊임없는 경계(vigilance)를 필요로 한다.
다른 추가적인 문제점은, 해양 기후 데이터를 얻기 위한 장치의 설치의 어려움과, 자신의 기저부에 의해 도입된 자연적인 교란(natural disturbance)에 기인한 그 비신뢰성(unreliability)이다.
그러므로, 본 발명은 하기의 기술적인 문제점들을 경제적으로 실행 가능한 방식으로 해결하기 위한 측정 플랫폼을 기술하고자 한다:
● 해법이 삼각대이면, 두 경우에 있어서 그 설치를 위한 특수하고 고가인 수단을 사용하여 의무적으로 독을 제조해야 한다.
● 최종 장소로의 이전의 복잡함.
● 바닥에 고정하기 위한 불안정하고 매우 고가의 시스템.
● 장치들을 파괴하는 것에 대한 문제점.
● 장치들 및 부표를 작동하기 위해 필요한 에너지를 생산하고 저장하기 위한 시스템의 설치상의 어려움.
● 획득한 데이터를 육지에 실시간으로 전송하기 위한 시스템의 설치상의 제약 및 어려움.
● 기저부들 및 구조체들을 재사용 가능하게 하기.
● 기존의 대안들을 분석함으로써 가능한 최고의 장소를 선택하는 것이 가능하도록 비용을 절감하는 것.
● 획득한 해양 기후 데이터를 신뢰할 수 있게 하기 위해 자연 환경을 교란시키지 않기.
● 환경 영향 평가(Environmental Impact Assessment)를 수행하는데 필요한 데이터를 획득하기 위한 장치의 설치를 허용하는 것.
본 발명의 측정 플랫폼 대상물은 매우 경량이다. 그 크기 및 중량은 통상의 트레일러로 운반될 수 있고 임의의 항구 크레인으로 또는 통상의 카 크레인으로 물에 띄워질 수 있다.
물에서의 최종 장소에의 그 이전은 트레일러를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 플랫폼은 플랫폼 베이스를 구성하는 향상된 흡입 앵커 기저부(suction anchor foundation)를 포함한다. 이것은 외부와 내부 사이의 압력차에 의해 해저에 박히고, 압력 구배를 반전함으로써 재사용을 위해 취출될 수 있다. 본 발명의 상세한 설명에서는, 이것을 보다 상세하게 설명한다.
상기 측정 플랫폼은, 또한 신축 가능하게 연결된 일련의 튜브들, 이들 튜브상에 위치되며 장치들을 포함하는 하우스, 조립체를 기동하기 위한 수직 샤프트 풍력 터빈, 육지의 스테이션에 실시간으로 데이터를 전송하기 위한 장치(wi-max 또는 등가물), 도플러 레이저 풍속계 및 보안 카메라를 구비한다.
바다에서는 수리가 보다 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 파괴를 피하기 위해 도플러 레이저 풍속계가 사용된다. 그러므로, 이 풍속계는 디지털 풍속계이며, 풍속계에 분할되어 보내지는 레이저를 이용하고, 그 피드백은 검출기 내의 공기 분자의 양에 의해 감소하기 때문에, 악의적인 방식으로 파손하기 쉬운 하우징이 없고, 여기서 상기 풍속계에서의 레이저의 관련 방사와 방사 피드백 사이의 차이는 우수한 정밀도로 파괴의 위험 없이 풍속의 측정을 가능하게 하는 공기 분자의 속도를 결정하기 위해 비교된다.
장치들 중에서, 물의 유속을 측정할 수 있는 기구인 도플러 유속계(Doppler current meter)도 설치되게 된다. 그것은 그 방향, 깊이 및 수직에 대한 각도, 수온, 압력 및 전도성도 등록한다.
장치들에 의해 기록된 모든 데이터뿐만 아니라 보안 카메라로부터의 영상은 육지의 스테이션에 지속적으로 보내지게 된다. 따라서, 설비의 보안이 강화되고, 가능한 파괴가 예측된다.
앞서 언급한 문제점들을 고려하여, 개발되어 있고 보호가 필요한 해법은 본 기술분야의 기존의 것들에 비해 하기의 이점을 갖는다:
● 육지에서의 대량 생산 제조.
● 트럭에 의해 항구까지 운반하기 쉬움.
● 경량이며, 진수하기 쉬움.
● 재사용 가능함.
● 그 신축형 구조체 및 가벼움 때문에, 최종 장소로 예인함으로써 용이하고 안전하게 이전.
● 바닥에 고정하기 위한 매우 정교하고 신뢰도 높은 시스템.
● 실시간으로 신뢰도 있게 측정 데이터 전송.
● 육지의 스테이션에서 실시간으로 화상을 구비한 보안 카메라.
도 1은 측정 플랫폼 조립체.
도 2는 장치 하우징에 대한 측정 플랫폼의 단면도.
도 3은 기저부의 상세 단면도.
도 4는 전개된 및 접힌 튜브들을 구비한 플랫폼.
본 발명의 양태를 보다 잘 이해할 수 있도록 하고 완전한 기재가 이루어질 수 있도록, 도면 세트가 첨부되고, 하기의 내용은 설명을 위한 것이지 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 보다 양호한 이해를 위해, 측정 플랫폼의 구조체뿐만 아니라 바닥에 고정하는 방법을 첨부된 도면에 의거하여 이후에 기술한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 측정 플랫폼은, 그 최상부로부터 기저부까지, 조립체를 기동시키기 위한 수직 샤프트 풍력 터빈(1), 육지의 스테이션에 데이터를 전송하기 위한 디바이스(wi-max 또는 등가물), 도플러 레이저 풍속계(2) 및 보안 카메라를 포함한다.
이 모두는 장치 하우징(4) 위에 놓이고, 그 안쪽에는 도플러 유속계의 단자를 포함하여, 측정을 행하는데 필요한 모든 장치가 수용된다.
상기 장치 하우징의 베이스 또는 바닥(8)은 신축형 튜브의 칼럼(5)상에 지지되므로, 상하로 쉽게 이동할 수 있다.
이들 튜브(5)는 그 하부가, 통상 스틸제이며 첨예한 베이스, 소위 벨(7)을 갖는 외부 실린더 내의 기저부 플레이트 또는 슈(shoe)(11) 위에 놓인다. 그 상부에서, 상기 벨은 호스를 설치하기 위한 4개의 구멍(17)이 있는 커버(6)를 갖는다.
상기 기저부는 향상된 흡입 앵커의 타입으로 이루어진다. 상기 흡입 앵커 기구는 내부에 진공을 형성함으로써 실린더 또는 벨(7)을 지면에 박도록 구성되고, 압력차 때문에, 지표층 내로 도입된다. 이는 지표층이 불침투성일 경우에 좋은 작업이고, 실린더 내에 물이 유입하는 것을 방지한다.
그것을 점토 타입의 불침투성 지표층 및 침투성 지표층(자갈, 모래, ...) 모두에 설치할 수 있게 하기 위해, 압력차에 의해 구동되는 동일한 원리에 의거하여 디자인이 개발되고 있다.
일반적으로, 상기 시스템은 주사기 플런저와 동일한 방식으로 상기 벨(7) 내측에서 이동할 수 있는 "플러그(plug)"를 벨 내측에 배치하도록 구성된다.
따라서, 이 "플러그"는 기저부 플레이트(11)를 구성하는 엑스트라-헤비(extra-heavy) 콘크리트 슈를 갖는다. 이 기저부 플레이트(11)는 새지 않게 이동하는 것을 허용하는 가변 외형의 O-링(10) 때문에, 상기 벨(7) 내측에서 슬라이드할 수 있다.
상기 기저부 플레이트(11)는 4개의 원통형 구멍을 갖고, 그것을 통해 밸러스트 밸브(13)들의 몇 개의 가이드가 삽입된다. 상기 기저부 플레이트(11)의 중심에는 이전의 것들보다 직경이 큰 원통형 구멍이 있고, 그것을 통해 밸런싱 밸브(15)의 가이드(14)뿐만 아니라 신축형 튜브(5)들이 삽입되게 된다.
상기 벨을 해저에 고정하기 위한 방법에 관하여, 다음과 같은 작업이 이루어진다: 상기 플랫폼은 상기 벨(7)의 저부에 위치된 기저부(11)와 함께 물에 삽입되고, 침수되어, 지면상에 놓일 때까지 밸러스트 밸브(13)를 통해 필요한 부분을 범람시킨다. 상기 벨 커버(6)에는 표면에 도달하여 해수면 위로 떠오르는 호스들의 구멍(17)들이 있고, 상기 벨(7)의 내측은 항상 표준 대기압으로 되며, 외부와 내부 사이의 구배를 증가시키기 위해 압력을 더 감소시키려고 하면, 펌프가 접속되어 상기 벨(7) 및 밸러스트수(ballast water)로부터 공기가 취출된다. 상기 슈가 지층상에 놓이면, 상기 밸런싱 밸브(15)가 개방되어, 감압(sub-pressure)을 보상하는 내부의 높이에 이를 때까지 신축형 튜브(5)들의 내부 사이에 물이 침투되게 한다.
그 위에서 급수관에 의해 거기에 가해진 압력에 표준 대기압을 더한 압력에 저항하는 상기 벨 커버(6)와 내부의 진공 사이의 압력차 때문에, 상기 벨(7)은 지면에 박힌다.
상기 장치 하우징(4)은 수밀식(watertight)으로 설계되므로 상기 벨(7)의 침수 프로세스 중에는 물에 뜨게 된다. 이 프로세스에서, 그들의 중량보다 큰 상기 튜브(5)들의 이동은 벨(7)이 침수되어 박힘에 따라 이들이 전개되게 한다. 이를 위해, 상기 장치 하우징의 베이스(8)에 대한 마지막 튜브의 조인트에는, 내부 공기의 유출을 허용하는 한편 외부의 물의 유입을 방지하는 밸브가 있다. 상기 밸런싱 밸브(15) 및 감압으로 인해, 상기 튜브(5)들 내로 도입된 물은 상기 튜브(5)들을 전개하기 위한 프로세스를 용이하게 하는 한편 촉진한다. 마지막으로, 상기 하우스(4) 및 그 안에 내포된 장치들을 항상 예상 최대 파고 이상의 작동 높이로 올리도록 신축형 리프팅 프로세스를 완료하여 고정하기 위해서는 상기 튜브(5)들의 내측에 압력하에서 물이 도입되어야 한다.
상기 측정 타워가 분리되는 것이 바람직한 경우에는, 압력 구배를 반전하여 상기 벨(7)을 제거하고 재사용을 위해 상기 튜브(5)들을 접는 것이면 충분하다.
상기 튜브(5)들이 전개되지 않을 때에는, 상기 튜브(5)들의 중량은 지지 조인트(16)를 압축하여 그것을 수밀로 만든다.
이 시스템은 바다 및 내수로부터의 재생 가능한 자원에 대한, 또한 법에 정해진 환경 영향 평가를 수행하는데 필요한 그들 각각의 기후 및 파라미터를 인지하기 위한 측정 타워로서 사용하기 위해 특별히 설계되지만, 유사한 특징을 필요로 하는 다른 산업 분야에의 확장을 배제하지는 않는다.
(1) 수직 샤프트 풍력 터빈
(2) 도플러 레이저 풍속계(Lidar)
(4) 장치 하우징
(5) 신축형 튜브
(6) 벨 커버
(7) 벨
(8) 하우스 바닥
(9) 파이프간 접속부
(10) O-링
(11) 기저부
(12) 가이드 밸러스트 밸브
(13) 밸러스트 밸브
(14) 가이드 밸런싱 밸브
(15) 밸런싱 밸브
(16) 지지 조인트
(17) 호스의 구멍

Claims (7)

  1. 지정된 장소에서 데이터를 수집하여 육지의 스테이션에 보내기 위해 설치된 일련의 장치를 갖는, 불침투성 및 침투성 지표층 모두에 설치하기에 적합한, 수중 설치용 측정 플랫폼에 있어서,
    실린더 또는 벨(7)의 내측에서 슬라이드할 수 있는 가변 외형의 O-링(10)이 장착된 기저부 플레이트 또는 슈(11)를 그 베이스에 갖는 흡입 앵커 타입의 기저부를 사용하여 지면에의 고정이 수행되고, 상부에 장치 하우징(4)이 위치되는 일련의 신축형 튜브(5)를 그 중심에 갖고, 상기 장치 하우징은 상기 일련의 튜브들 중 가장 안쪽의 튜브에 결합되며, 상기 신축형 튜브는 용이하게 상하로 이동할 수 있고, 정상 작동 중에는 예상 최대 파고보다 높은 높이에 유지되는 것을 특징으로 하는,
    수중 설치용 측정 플랫폼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치 하우징(4)은 수밀식(watertight)으로 설계되기 때문에, 상기 벨(7)의 침수 동안에는 부유 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는,
    수중 설치용 측정 플랫폼.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장치 하우징(4) 위에는, 조립체를 기동하기 위한 수직 샤프트 풍력 터빈(1), 육지의 스테이션에 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 장치(wi-max 등가물), 도플러 레이저 풍속계(2) 및 보안 카메라가 위치되고, 상기 하우징 내측에는 도플러 유속계의 단자 및 측정을 행하는데 필요한 모든 다른 장치가 있는 것을 특징으로 하는,
    수중 설치용 측정 플랫폼.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저부 플레이트(11)는 4개의 원통형 구멍을 갖고, 그것을 통해 밸러스트 밸브(13)들의 가이드(12)들이 삽입되며, 상기 기저부 플레이트(11)의 중심에는 이전의 것들보다 직경이 큰 원통형 구멍이 있고, 그것을 통해 밸런싱 밸브(15)의 가이드(14) 및 상기 신축형 튜브(5)들이 삽입되게 되는 것을 특징으로 하는,
    수중 설치용 측정 플랫폼.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 측정 플랫폼의 수중 설치 방법에 있어서,
    상기 벨(7)을 해저에 고정하기 위해, 상기 플랫폼은 상기 벨(7)의 저부에 위치된 기저부(11)와 함께 물에 도입되고, 침수되어, 지면상에 놓일 때까지 상기 밸러스트 밸브(13)를 사용하여 필요한 부분을 범람시키고;
    이후, 펌프가 접속되어 상기 벨(7)의 내측 및 밸러스트수(ballast water)로부터 공기가 취출되고; 상기 슈(11)가 지층상에 위치되면, 상기 밸런싱 밸브(15)가 개방되어, 감압을 보상하는 높이에 이를 때까지 신축형 튜브(5)들의 내부에 물의 유입을 허용하고, 벨 커버 위에서 급수관에 의해 거기에 가해진 압력에 표준 대기압을 더한 압력에 저항하는 상기 벨 커버(6)와 내부의 진공 사이에 존재하는 압력차 때문에, 상기 벨(7)은 지면에 박히게 되고, 이 프로세스에서, 상기 튜브(5)들은 상기 벨(7)이 침수되어 박힘에 따라 전개되고, 이를 위해, 상기 장치 하우징의 베이스(8)에 대한 마지막 튜브의 조인트에는, 내부 공기의 유출을 허용하는 한편 외부의 물의 유입을 방지하는 밸브가 있고; 마지막으로, 상기 하우스(4) 및 그 안에 내포된 장치들을 항상 예상 최대 파고 이상의 작동 높이로 올릴 때까지의 신축형 리프팅 프로세스를 완료하여 고정하기 위해서 상기 튜브(5)들의 내측에 압력하에서 물이 도입되는 것을 특징으로 하는,
    측정 플랫폼의 수중 설치 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 튜브(5)들이 전개되지 않을 때에는, 상기 튜브(5)들의 중량은 지지 조인트(16)를 압축하여 그것을 수밀로 만드는 것을 특징으로 하는,
    측정 플랫폼의 수중 설치 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 타워가 분리되어야 할 경우에는, 압력 구배를 반전하여 상기 벨(7)을 제거하고, 재사용을 위해 상기 튜브(5)들을 접는 것을 특징으로 하는,
    측정 플랫폼의 수중 설치 방법.
KR1020127018036A 2009-12-11 2010-12-10 수중 설치용 측정 플랫폼 KR20120120217A (ko)

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