KR20140000374A - 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선 - Google Patents

Abstract

풍력 터빈용 유지보수장치 운반선이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선은 해상에 설치되는 풍력 터빈의 유지보수작업을 수행하기 위한 유지보수장치를 운반하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선에 있어서, 유지보수장치가 놓여 지는 플랫폼과, 플랫폼의 하부에 배치되어 플랫폼을 수면에 대해 부유시키며 공기의 주입 및 배기에 의해 신축되는 부력체와, 플랫폼의 일측에서 연장 형성되며 풍력 터빈에 설치된 걸이부에 걸려 지지되는 수직프레임을 포함한다.

Description

풍력 터빈용 유지보수장치 운반선{VESSEL FOR MOVING WIND TURBINE MAINTENANCE APPARATUS}

본 발명은 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력 터빈의 블레이드를 청소 및 검사하기 위한 장치를 운반하기 위한 운반선에 관한 것이다.

풍력 터빈(wind turbine)은 바람의 운동에너지를 기계적 운동을 거쳐서 전기에너지로 변환하는 장치이다. 이러한 풍력 터빈은 바람이 가진 에너지를 회전하는 동력으로 변화시켜주는 블레이드(blade)와, 다수의 블레이드를 연결하는 허브와, 저속의 블레이드 회전수를 발전기용 고속회전으로 변환하는 증속기(gearbox)와, 회전력을 전기로 바꾸는 발전기(generator)와, 풍력 터빈을 제어하기 위한 각종 시스템을 구비한다. 또 풍력 터빈은 그 최상부에 증속기, 발전기 및 각종 시스템을 내장하는 나셀(nacelle)을 구비하고, 나셀은 타워(tower)에 의해 지지된 상태로 마련된다.

한편 풍력 터빈의 블레이드 표면의 품질은 동작 효율을 유지하는데 중요한 역할을 수행하므로, 블레이드 표면에 축적된 먼지, 소금 코팅, 사망한 곤충 및 새의 분비물 등은 주기적으로 세척할 필요가 있다. 풍력 터빈 블레이드의 유지보수는 큰 크레인 또는 리프트 장치를 이용하여 시도되고 있으나, 이러한 장치의 사용은 접근성 및 비용 등의 어려움이 있게 되므로 근래에는 작업자가 풍력 터빈의 블레이드에 직접 접근하지 않고 유지보수를 수행할 수 있는 유지보수장치가 개발되고 있다. 또 해상에 설치된 풍력 터빈의 경우에는 이러한 유지보수장치를 운용하기 위한 플랫폼이 필요하고, 또 유지보수장치를 풍력 터빈에 운반하기 위한 별도의 운반선이 필요하게 된다.

본 발명의 실시 예는 풍력 터빈의 유지보수를 위한 유지보수장치의 운반 및 운용을 위한 플랫폼을 구비한 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해상에 설치되는 풍력 터빈의 유지보수작업을 수행하기 위한 유지보수장치를 운반하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선에 있어서, 상기 유지보수장치가 놓여 지는 플랫폼과, 상기 플랫폼의 하부에 배치되어 상기 플랫폼을 수면에 대해 부유시키며 공기의 주입 및 배기에 의해 신축되는 부력체와, 상기 플랫폼의 일측에서 연장 형성되며 상기 풍력 터빈에 설치된 걸이부에 걸려 지지되는 수직프레임을 포함하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선이 제공될 수 있다.

또한, 상기 부력체에 공기를 주입 및 배기시키기 위한 공기펌프를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 플랫폼에 결합된 추진장치를 더 포함한다.

또한, 상기 수직프레임에 대해 상기 플랫폼을 승강시키기 위한 이송장치를 더 포함한다.

또한, 상기 이송장치는 동력을 발생시키는 모터와, 회전루프를 형성하며 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 벨트를 포함하고, 상기 플랫폼은 상기 벨트와 연결되어 상기 벨트의 이동방향을 따라 승강 이동될 수 있다.

또한, 상기 이송장치는 동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 피니언과, 상기 피니언과 치합되며 상기 플랫폼을 승강 이동시키는 랙기어를 포함한다.

또한, 상기 이송장치는 상기 플랫폼이 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 레일부와, 상기 플랫폼을 승강 이동시키도록 상기 플랫폼과 연결된 와이어를 감는 윈치장치를 포함한다.

또한, 상기 수직프레임의 상단에는 상기 걸이부에 걸려 지지될 수 있도록 곡선 형태의 고리부가 마련될 수 있다.

또한, 상기 고리부는 상기 수직프레임에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예의 유지보수장치 운반선은 유지보수장치의 운용을 위한 플랫폼이 파도에 의한 영향을 받는 것을 줄일 수 있어 유지보수장치의 안정적 운용이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치가 풍력 터빈에 설치된 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 터빈의 블레이드에 유지보수장치가 배치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치가 분할된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 클램핑 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선이 풍력 터빈에 설치된 상태를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 고리부의 회전장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 이송장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이송장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이송장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선이 풍력 터빈에 지지된 상태를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선의 부유체가 수축한 상태를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선의 플랫폼이 상승한 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치가 풍력 터빈에 설치된 상태를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 터빈의 블레이드에 유지보수장치가 배치된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 터빈(10)은 타워(11), 타워(11)의 상단에 장착되는 나셀(13), 나셀(13)에 회전 가능하게 결합되는 허브(15) 및 허브(15)에 결합되어 바람이 가진 에너지를 회전하는 동력으로 변화시켜주는 다수의 블레이드(17)를 포함한다. 또 나셀(13)의 내부에는 도시하지는 않았으나 저속의 블레이드(17) 회전수를 발전기용 고속회전으로 변환하는 증속기(gearbox), 회전력을 전기로 바꾸는 발전기(generator) 및 풍력 터빈을 제어하기 위한 각종 시스템이 내장될 수 있다. 다수의 블레이드(17)는 허브(15)에 방사형으로 설치되고, 바람에 의해 회전됨으로써 허브(15)를 회전시킨다. 또 허브(15)의 회전력은 주축에 연결된 증속기를 거쳐 발전기에 전달되고, 발전기는 회전되어 전기를 발생시킨다. 타워(11)는 그 높이가 대략 수십에서 백여 미터에 이르고, 그 직경은 상부로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형태를 이룬다.

한편 다수의 블레이드(17)는 그 표면에 이물질들이 부착될 수 있고, 이러한 이물질들을 제거하기 위한 유지보수장치(20)는 블레이드(17)의 상하 방향으로 상승 및 하강할 수 있도록 구비될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예의 유지보수장치(20)는 외관을 형성하는 프레임 바디(30)와, 프레임 바디(30)를 상승시키는 힘을 제공하기 위한 부유체(40)와, 프레임 바디(30)에 설치되는 세척장치(50)와, 세척장치(50)에 유체를 공급하기 위한 유체공급장치(80)(도 1참조)를 포함한다.

프레임 바디(30)는 유지보수장치(20)의 전체 무게를 줄일 수 있도록 알루미늄, 플라스틱 또는 폴리머와 같은 적절한 경량 소재로 이루어질 수 있다. 또 프레임 바디(30)는 중앙부(31)가 비워진 고리(ring) 형태를 이루며, 개방된 중앙부(31)는 블레이드(17)가 관통할 수 있을 정도의 폭을 가지도록 마련될 수 있다. 한편 본 실시 예의 프레임 바디(30)는 링 형태를 이루는 것을 개시하였으나, 프레임 바디(30)의 형태는 그 내부에 블레이드(17)가 관통할 수 있는 중앙부(31)를 가지는 폐단면을 이루는 것이라면 그 형상은 한정되지 않을 것이다. 즉, 프레임 바디(30)의 단면은 타원형 및 삼각형, 사각형과 같은 다각형을 이룰 수 있음은 물론이다.

부유체(40)는 프레임 바디(30)의 외면에 결합되고, 그 내부에는 프레임 바디(30)를 상승시키는 힘을 제공하도록 공기보다 가벼운 가스가 채워질 수 있다. 이러한 부유체(40)는 신축 가능한 탄성 재질로 형성되고, 내부에 채워지는 가스에 의해 부풀어지도록 마련될 수 있다. 즉, 부유체(40)는 프레임 바디(30) 외면에 부착된 상태로 유지보수를 위한 풍력 터빈(10)에 운반되는 경우 가스가 채워지지 않은 상태로 운반됨에 따라 부유체(40)가 차지하는 부피는 줄어들게 되고, 유지보수를 위한 풍력 터빈(10)에 운반된 경우 그 내부에 가스를 주입하여 부풀어 오름에 따라 프레임 바디(30)를 상승시키는 힘을 제공하게 된다.

또 프레임 바디(30) 및 부유체(40)는 복수개로 분할 가능한 분할체로 마련될 수 있다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임 바디(30)는 그 원주방향을 따라 소정 간격으로 분할 가능하게 마련된 다수의 분할체(30a,30b,30c,30d)로 마련되고, 다수의 분할체(30a,30b,30c,30d)는 체결부재를 통하여 서로 결합될 수 있다. 체결부재는 볼트, 리벳, 스크류, 핀 또는 이와 유사한 것을 포함하며 다수의 분할체(30a,30b,30c,30d)를 분리 가능하게 결합시키는 것이라면 그 종류는 제한되지 않는다. 이와 같은 경우, 부유체(40) 또한 다수의 분할체(30a,30b,30c,30d)마다 각각 결합되도록 다수개가 마련될 수 있다. 이는 상대적으로 큰 부피를 가지는 유지보수장치(20)의 운반 편의성을 향상시키기 위함이다. 한편 본 실시 예에서는 프레임 바디(30) 및 부유체(40)가 각각 90도 간격으로 4개소를 가지도록 구비되었으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 설계 조건에 따라 적절한 개수를 가지도록 분할 될 수 있음은 물론이다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 프레임 바디(30)에는 부유체(40)의 상승력에 의하여 프레임 바디(30)가 상승하는 경우 상승 방향을 가이드 하기 위한 와이어(60)가 관통하는 와이어 가이드 홀(33)이 마련될 수 있다.

와이어 가이드 홀(33)은 프레임 바디(30)의 서로 마주보는 양측에 각각 하나씩 마련되고, 프레임 바디(30)의 상하방향을 관통하는 형태로 마련될 수 있다. 이러한 와이어 가이드 홀(33)은 부유체(40)의 상승력에 의해 프레임 바디(30)가 블레이드(17)를 향해 상승하는 경우 프레임 바디(30)의 좌우 위치 변동을 규제함으로써 프레임 바디(30)가 상승시 블레이드(17)와 간섭되는 것을 방지하게 된다.

와이어 가이드 홀(33)을 관통하는 와이어(60)는 와이어 가이드 홀(33)에 대응하도록 한 쌍이 마련되고, 한 쌍의 와이어(60)는 도 1에 도시된 바와 같이 각각 양단이 허브(15) 및 나셀(13)과 플랫폼(19)에 지지되어 일정 장력이 유지된 상태로 배치될 수 있다. 여기서 플랫폼(19)은 풍력 터빈(10)이 지상에 설치된 경우 풍력 터빈(10)을 지지하는 지면으로 이루어 질 수 있고, 풍력 터빈(10)이 해상에 설치된 경우에는 후술하는 바와 같이 별도의 유지보수장치 운반선에 구비될 수 있다. 이러한 유지보수장치 운반선에 대하여는 후술한다.

와이어(60)를 따라 프레임 바디(30)가 상승하는 경우 와이어 가이드 홀(33)의 내면과의 마찰 저항을 줄이도록 와이어(60)의 지름은 와이어 가이드 홀(33)의 지름보다 상대적으로 작게 형성될 수 있다.

한편 본 실시 예의 와이어(60)는 마주하는 방향으로 한 쌍이 구비된 구성을 도시하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 프레임 바디(30)의 안정적 승강 이동을 안내하기 위하여 2개 이상이 구비될 수 있음은 물론이다. 또한 본 실시 예의 한 쌍의 와이어(60)는 각각 일단이 허브(15) 및 나셀(13)에 지지된 구성을 도시하였으나, 이러한 한 쌍의 와이어(60)는 일단이 모두 나셀(13) 또는 허브(15)에 각각 지지될 수 있음은 물론이다.

와이어 가이드 홀(33)이 형성된 프레임 바디(30)의 근처에는 프레임 바디(30)를 와이어(60)에 지지시키기 위한 클램핑 장치(70)가 마련될 수 있다.

도 6을 참조하면, 클램핑 장치(70)는 블레이드(17)의 적정 위치에서 프레임 바디(30)의 상승을 제한하기 위한 것으로서, 와이어(60)를 움켜 잡는 한 쌍의 그리퍼(gripper)(71,72)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 그리퍼(71,72)는 프레임 바디(30)의 상면에서 서로 마주보는 방향으로 배치되고, 액츄에이터(73,74)의 작동에 의하여 한 쌍의 그리퍼(71,72) 사이에 배치되는 와이어(60)를 클램핑 하거나, 클램핑 해제되도록 이동할 수 있다. 또 한 쌍의 그리퍼(71,72)에는 와이어(60)와 접촉시 마찰저항을 증가시키기 위한 마찰패드(75)가 마련될 수 있다. 마찰패드(75)는 고무와 같은 탄성 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것을 아니다. 액츄에이터(73,74)는 당업자에게 공지된 것처럼 전기식, 전자식, 공압식 또는 유압식 구동수단(실린더 등)으로 이루어질 수 있다. 또 액츄에이터(73,74)는 도시하지 않은 제어부를 통하여 제어될 수 있다. 이러한 제어부는 유지보수장치(20)의 다양한 제어동작을 수행하도록 다수의 컴퓨터 명령을 수행하는 CPU를 구비한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등으로 이루어질 수 있다. 한편 본 실시 예에서는 와이어(60)를 클램핑 하기 위한 클램핑 장치(70)로서 액츄에이터(73,74)에 의해 이동하는 한 쌍의 그리퍼(71,72)의 구조를 개시하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 클램핑 장치(70)는 모터의 동력에 의하여 작동하는 링크구조, 랙과 피니언 구조, 벨트 및 풀리 등 이와 유사한 부재를 사용하여 당업자가 용이하게 구현할 수 있는 구조라면 제한되지 않음은 물론이다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 프레임 바디(30) 내면에서 슬라이딩 이동 가능하게 마련되는 세척장치(50)는 한 쌍의 노즐부를 가지는 노즐유닛(51,52)과, 노즐유닛(51,52)에 연결되며 프레임 바디(30)의 내면에 형성된 가이드 레일(38)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩 브래킷(53)을 포함한다.

노즐유닛(51,52)은 서로 교차하도록 배치되되, 분사구가 블레이드(17)쪽을 향하도록 배치되는 세척노즐(51)과, 분사구가 세척노즐(51)과 교차하는 방향을 향하도록 배치되는 추진노즐(52)로 이루어질 수 있다.

세척노즐(51)은 유체공급장치(80)로부터 공급된 유체의 일부를 블레이드(17)에 분사하여 블레이드(17)에 부착된 이물질을 제거하는 기능을 수행하고, 추진노즐(52)은 유체공급장치(80)로부터 공급된 유체의 일부를 분사하여 세척장치(50)가 프레임 바디(30)의 내면을 따라 이동하는 추진력을 제공할 수 있다. 세척노즐(51)과 추진노즐(52)은 서로 교차하는 방향으로 배열되나, 추진효율 향상을 위하여 서로 직교하도록 배치될 수 있다.

슬라이딩 브래킷(53)은 노즐유닛(50)을 지지하는 수평부(53a)와, 수평부(53a)의 단부에서 상하로 연장되는 수직부(53b)를 구비할 수 있다. 수직부(53b)는 프레임 바디(30)의 내면에 설치된 가이드 레일(38)의 내부로 삽입되고, 수평부(53a)는 가이드 레일(38)을 관통하여 외부로 연장 형성되도록 수직부(53b)에서 연장 형성될 수 있다. 또 수직부(53b)는 원형 형태의 가이드 레일(38)을 따라 원활히 이동될 수 있도록 가이드 레일(38)의 곡률과 대응하는 곡선 형태의 단면을 가지도록 마련될 수 있다.

가이드 레일(38)은 프레임 바디(30)의 내면에서 상하로 이격 배치되며 수평방향으로 연장 형성된 후 서로 마주보는 방향으로 굴곡되어 수직부(53b)를 수용하는 수용형 레일 형태로 마련될 수 있다. 이러한 수용형 레일 형태를 가지는 가이드 레일(38)은 세척장치(50)를 안정적으로 지지함과 아울러 원활한 슬라이딩 이동을 유도할 수 있게 된다. 또 본 실시 예의 가이드 레일(38)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 슬라이딩 브래킷(53)의 수직부(53b)는 피수용형 레일을 형성하고, 가이드 레일(38)은 수직부(53b)와 맞물려 결합하는 수용형 레일을 형성하는 것이라면 그 형상 및 구조는 한정되지 않고 다양한 변화가 가능할 것이다. 일 예로 수직부(53b)는 원통 형상으로 이루어지고, 가이드 레일(38)은 원통 형상을 감싸는 형태로 마련될 수 있다. 또 가이드 레일(38)에 수용된 수직부(53b)에는 가이드 레일(38)의 내면과 구름 운동 가능한 롤러부(55)가 더 구비되어 추진노즐(52)의 분사력에 의하여 세척장치(50)가 원활히 이동될 수 있게 된다.

유체공급장치(80)는 세척노즐(51,52)에 유체를 공급하기 위한 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 유체를 저장하는 유체탱크(81)와, 유체탱크(81)에 저장된 유체를 펌핑하기 위한 유체펌프(82)와, 유체펌프(82)에 의해 펌핑된 유체를 세척노즐(51,52)에 전달하기 위한 유체호스(83)를 포함한다.

유체탱크(81)에 저장되는 유체는 블레이드(17)의 세정을 위한 세척액을 포함할 수 있다. 유체펌프(82)는 일단이 유체탱크(81)와 연결되고, 타단이 유체호스(83)에 연결되어 유체탱크(81) 내부에 저장된 유체를 펌핑하여 유체호스(83)에 공급한다. 유체호스(83)는 유체펌프(82)에 의해 펌핑된 유체를 세척노즐(51,52)에 전달하기 위한 것으로, 일단이 유체펌프(82)에 연결되고, 타단이 세척노즐(51,52)에 연결될 수 있다. 또 유체호스(83)는 유연한 재질로 형성되고, 세척노즐(51,52)과 접속되는 유체호스(83)의 단부는 도 4에 도시된 바와 같이 스위블 조인트(swivel joint)(85)를 통해 연결될 수 있다. 이는 세척장치(50)가 가이드 레일(38)을 따라 이동하는 경우 세척노즐(51,52)과 접속되는 유체호스(83)의 단부가 꼬이는 것을 방지하기 위함이다. 이러한 스위블 조인트(85)는 고정부와 회전부 사이에 베어링과 패킹이 마련된 공지된 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 유체호스(83)를 통해 공급되는 유체는 스위블 조인트(85)의 내부 유로를 통해 세척노즐(51,52)에 각각 형성되는 유로로 전달되어 각 세척노즐(51,52)에 의해 외부로 분사되게 된다. 즉, 각 세척노즐(51,52)에 형성된 유로는 유체호스(83)를 통해 공급되는 유체를 수신하도록 서로 연결될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치를 해상에 설치된 풍력 터빈에 운반하기 위한 유지보수장치 운반선에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선이 풍력 터빈에 설치된 상태를 나타낸 것이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명이 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선(100)은 유지보수장치(20)가 놓여지는 플랫폼(110)과, 플랫폼(110)을 수면에 대해 부유시키도록 플랫폼(110) 하부에 배치되는 신축 가능한 탄성 재질의 부력체(120)와, 플랫폼(110)의 일측에서 상방향으로 연장 형성되어 풍력 터빈(10)에 구비된 걸이부(18)에 걸려 지지되는 수직프레임(130)과, 부력체(120)에 공기를 주입 및 배기하기 위한 공기펌프(190)를 포함한다. 이러한 유지보수장치 운반선(100)은 별도의 작은 선박인 접근선에 의하여 견인되어 풍력 터빈(10) 쪽으로 운반되거나, 추진장치(140)의 추력에 의하여 자체적으로 유지보수가 필요한 풍력 터빈(10)으로 이송될 수 있다.

플랫폼(110)은 그 상면에 유지보수장치(20)가 탑재되는 평평한 면을 구비한 장방 형태로 마련될 수 있다. 이러한 플랫폼(110)의 상면에는 상술한 유지보수장치(20)의 승강동작을 안내하기 위해 설치되는 한 쌍의 와이어(60) 하단을 지지하는 와이어 고정부(150)가 마련될 수 있다. 본 발명의 실시 예의 와이어 고정부(150)는 전술한 바와 같이 한 쌍의 와이어(60)의 장력을 일정하게 유지하도록 와이어(60)를 감는 윈치장치 또는 와이어(60)에 일정 장력을 주기 위한 탄성장치로 구비되거나, 와이어(60)를 고정하기 위한 아이볼트(151)로 마련될 수 있다. 이러한 와이어 고정부(150)의 개수는 필요에 따라 적정하게 구비될 수 있다.

부력체(120)는 플랫폼(110)의 하부 양측에 각각 마련된 한 쌍을 구비하고, 한 쌍의 부력체(120)는 공기라인(191)에 의하여 공기펌프(190)와 연결될 수 있다. 공기펌프(190)는 한 쌍의 부력체(120)에 공기를 주입하거나 공기를 뽑아 내기 위한 장치로서, 통상의 전동식 공기압축기를 포함한다. 공기펌프(190)를 통해 한 쌍의 부력체(120)에 주입된 공기는 플랫폼(110)을 수면 위에 부상시키기 위한 힘을 제공한다. 부력체(120)는 공기펌프(190)에 의해 주입되는 공기에 의해 팽창할 수 있도록 신축 가능한 재질로 형성될 수 있다.이러한 신축 가능한 재질의 일 예로 천 또는 고무소재 등을 포함한다. 부력체(120)가 천과 같은 소재로 형성된 경우에는 그 내부로 주입된 공기의 누설을 방지하도록 표면에는 방수코팅이 이루어질 수 있다. 또 본 실시 예에서의 부력체(120)는 원통 형상을 이루도록 하였으나 그 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 또 부력체(110)는 그 일부가 플랫폼(110)에 일체로 결합되거나 별도의 브래킷에 의하여 분리 가능하게 플랫폼(110)에 결합될 수 있다.

수직프레임(130)은 플랫폼(110)의 일측 가장자리 부근에서 상하방향으로 연장 형성되고, 그 상단에는 풍력 터빈(10)에 설치된 걸이부(18)에 걸려 지지되는 고리부(131)가 구비될 수 있다. 걸이부(18)는 풍력 터빈(10)의 유지보수를 위해 작업자가 밟고 올라갈 수 있도록 타워(11)의 외면에 설치되는 사다리를 포함한다. 고리부(131)는 타워(11) 표면과 타워(11) 표면에서 돌출된 걸이부(18) 사이의 공간에 삽입되어 걸리도록 원호 형상으로 이루어질 수 있다. 또 고리부(131)는 수직프레임(130)의 상단의 회전축(132)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이는 유지보수장치 운반선(100)이 풍력 타워(10)에 근접하게 접근한 후 고리부(131)를 회전시킴에 따라 걸이부(18)에 고리부(131)를 손쉽게 걸리도록 하기 위함이다. 이러한 고리부(131)는 도 9에 도시된 바와 같이 수직프레임(130)의 상단에 배치되는 회전장치(133)에 의해 구동될 수 있다. 회전장치(133)는 동력을 제공하는 전기모터 또는 유압이나 공압으로 작동하는 피스톤과 같은 액츄에이터로 이루어질 수 있으며, 액츄에이터를 통해 회전축(132)을 직접 구동하거나, 벨트, 체인, 랙과 피니언 등 다른 적절한 구동요소를 이용하여 고리부(131)를 회전시키도록 구동할 수 있다. 일 예로, 본 실시 예의 회전장치(133)는 구동모터(134)의 축에 결합된 부채꼴 형태의 구동기어(135)와, 구동기어(135)의 기어부와 맞물리도록 고리부(131)의 회전축(132)에 결합된 종동기어(136)를 구비할 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 도 8에 도시된 바와 같이 유지보수장치 운반선(100)이 유지보수를 수행하기 위한 풍력 터빈(10)에 접근한 후 회전장치(133)를 통해 고리부(131)를 회전시키면 고리부(131)의 단부는 풍력 터빈(10)의 타워(11) 외벽에 설치되는 걸이부(18)의 내측으로 삽입되게 되므로 유지보수장치 운반선(100)은 풍력 터빈(10)에 안정적으로 지지되게 된다. 또 유지보수장치 운반선(100)이 풍력 터빈(10)에 지지된 상태에서는 공기펌프(190)는 부유체(120) 내부의 공기를 배기하도록 작동되고, 공기펌프(190)의 흡입력에 의하여 한 쌍의 부유체(120)는 내부의 공기를 배기하면서 쭈글어 들게 되고, 이에 따라 플랫폼(110)을 부유시키는 부력을 상실하게 된다. 따라서, 수면과 맞닿는 부유체(120)가 부력을 상실함에 따라 플랫폼(110)은 걸이부(18)에 걸려 지지되는 수직프레임(130)의 지지력에 의하여 수면으로부터 소정 높이 이격된 위치에 배치되게 되고, 이에 따라 파도의 영향을 받는 것이 줄어들게 되므로, 유지보수장치(20)의 운용시 안정적 지지를 수행할 수 있게 된다. 한편 본 발명의 실시 예의 플랫폼(110)은 수면 위의 파도가 높은 경우에는 플랫폼(110)을 상부로 이동시킴에 의해 파도의 영향으로부터 벗어날 수 있도록 수직프레임(130)을 따라 상하로 승강 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해, 본 실시 예의 유지보수장치 운반선(100)은 수직프레임(130)에 대하여 플랫폼(110)을 승강 이동시키기 위한 이송장치(160)를 구비할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 플랫폼을 승강 이동시키기 위한 다양한 실시 예의 이송장치에 대하여 설명한다.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 플랫폼을 승강 이동시키기 위한 다양한 실시 예의 이송장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 10을 참조하면, 제1실시예의 이송장치(160)는 동력을 발생하는 양방향 회전이 가능한 모터(161)와, 모터(161)의 회전력을 전달받아 회전되는 피니언(163)과, 플랫폼(110)을 승강 이동시키도록 피니언(163)과 치합되는 랙기어(165)를 포함한다. 모터(161)는 플랫폼(110) 내에 고정 설치되고, 랙기어(165)는 수직프레임(130) 내에 고정 설치될 수 있다. 이를 통해, 모터(161)의 동력은 피니언(163)에 전달되어 피니언(163)을 회전시키고, 피니언(163)은 랙기어(165)의 기어부를 따라 상하로 승강 이동함에 따라 플랫폼(110)은 상하방향(화살표 방향)으로 이동할 수 있게 된다.

도 11을 참조하면, 제2실시예의 이송장치(170)는 동력을 발생하는 양방향 회전이 가능한 모터(171)와, 모터(171)의 회전력을 전달받아 회전할 수 있도록 수직프레임(130)의 상하 양측에 설치된 풀리(173,175)에 지지되어 회전루프를 형성하는 벨트(177)를 포함한다. 플랫폼(110)은 벨트(177)의 이동방향을 따라 상하로 승강 이동할 수 있도록 벨트(177)의 일측에 고정 결합될 수 있다. 여기서 벨트(177)는 체인, 케이블, 와이어 등과 같이 연속적인 또는 환상 구동부재를 모두 포함하고, 풀리(173,175)는 기어나 스프로켓은 물론 톱니가 형성되거나 형성되지 아니한 휠 및 롤러 등을 모두 포함한다. 이러한 구성을 통하여, 모터(171)의 동력은 풀리(175)를 회전시키고, 풀리(175)는 벨트(177)를 회전시킴에 따라 벨트(177)에 결합된 플랫폼(110)은 벨트(177)의 이동방향(화살표 방향)을 따라 승강 이동하게 된다.

도 12를 참조하면, 제 3실시예의 이송장치(180)는 수직프레임(130)의 상하방향으로 연장 형성되며 플랫폼(110))이 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 레일부(181)와, 플랫폼(110)을 레일부(181)를 따라 승강 이동시키도록 플랫폼(110)과 연결되는 와이어(183)를 감는 윈치장치(185)를 포함한다. 와이어(183)는 일측이 수직프레임(130)에 설치된 윈치장치(185)와 연결되고, 플랫폼(110)에 설치된 슬라이딩 블록(187)에 연결될 수 있다. 또 와이어(183)는 그 중도가 수직프레임(130)의 상부쪽에 설치되는 풀리(188)에 지지될 수 있다. 슬라이딩 블록(187)은 플랫폼(110)의 일측에 설치되어 레일부(181)와 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 구성을 통하여, 윈치장치(185)가 와이어(183)를 당기게 되면 플랫폼(110)은 레일부(181)를 따라 상승 이동하게 되고, 윈치장치(185)가 와이어(183)를 풀게 되면 플랫폼(110)은 그 자중에 의하여 레일부(181)를 따라 하강 이동하게 된다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 플랫폼을 수직프레임을 따라 상하로 이송시키기 위한 이송장치는 전술한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉 당업자에게 자명한 공지된 적절한 수단을 사용할 수 있음은 물론이다. 일 예로 LM 가이드(볼 스크류 등) 형태를 채용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선의 작동에 대하여 설명한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선이 풍력 터빈에 지지된 상태를 나타낸 것이고, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 유지보수장치 운반선의 플랫폼이 유지보수장치를 운용하는 상태를 나타낸 것이다.

먼저, 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예의 유지보수장치(20)는 유지보수장치 운반선(100)에 탑재되어 유지 보수를 수행하기 위한 풍력 터빈(10)의 근방으로 운반될 수 있다. 이러한 유지보수장치 운반선(100)은 자체적인 추진장치(140)가 마련되지 않은 경우에는 별도의 작은 선박에 의하여 견인될 수 있고, 추진장치(140)가 구비된 경우에는 추진장치(140)의 추진력에 의하여 풍력 터빈(10)으로 이동할 수 있다. 유지보수장치 운반선(100)이 풍력 터빈(10)에 근접하게 이동한 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 고리부(131)가 타워(11)에 설치된 걸이부(18) 내측의 홈에 삽입되도록 고리부(131)는 회전된다. 고리부(131)가 걸이부(18)에 걸려 지지된 상태에서는 부력체(120)는 수면과 접촉한 상태에 있게 되므로 파도의 영향에 의하여 플랫폼(110)은 요동칠 수 있게 된다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이 파도에 의한 영향을 받지 않도록 공기펌프(190)를 작동시켜 부력체(120) 내부의 공기를 배기시킨다. 그러면 부력체(120)는 배기되는 공기 압력에 의하여 수축됨에 따라 부력을 상실하게 되고, 플랫폼(110)은 걸이부(18)에 지지되는 수직프레임(130)의 지지력에 의하여 풍력 터빈(10)의 타워(11)에 지지된 상태에 있게 된다. 따라서, 플랫폼(110)은 파도의 영향으로부터 벗어나게 되므로 유지보수장치(20)의 운용시 안정적 지지가 가능하게 된다. 한편 파고가 높은 조건에서 유지보수장치(20)의 운용을 하게 되는 경우에는 도 15에 도시된 바와 같이 플랫폼(110)을 상승 이동시킴에 의하여 더욱더 안정적인 작업을 수행할 수 있게 된다. 한편 본 발명의 실시예에서는 유지보수장치 운반선(100)에 의해 운반되는 유지보수장치(20)는 블레이드(17)의 세척을 하기 위한 장치로 구성되었으나, 이는 일 예에 불과한 것으로서 풍력 터빈(10)의 검사, 수리, 세척을 위한 수단을 가지는 장치는 모두 포함됨을 밝힌다. 여기서 수단은 블레이드(17)의 조건, 예를 들면, 광학적 비파괴 테스트, 서모그래피 테스트 또는 이와 관련된 테스트 등을 수행하기 위한 장치를 의미하고, 이러한 장치로서 각종 영상장치(카메라 등) 및 검출기(초음파, x선, 레이저 등)를 포함한다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 풍력 터빈, 17: 블레이드,
20: 유지보수장치, 30: 프레임 바디,
33: 와이어 가이드 홀, 38: 가이드 레일,
40: 부유체, 50: 세척장치,
51: 세척노즐, 52: 추진노즐,
53: 슬라이딩 브래킷, 55: 롤러부,
60: 와이어, 70: 클램핑 장치,
71,72: 그립부, 73,74: 액츄에이터,
80: 유체공급장치, 81: 유체탱크,
82: 유체펌프, 83: 유체호스,
100: 유지보수장치 운반선, 110: 플랫폼,
120: 부력체, 130: 수직프레임,
131: 고리부, 140: 추진장치,
150: 와이어 고정부, 160,170,180: 이송장치,
190: 공기펌프.

Claims (9)

1. 해상에 설치되는 풍력 터빈의 유지보수작업을 수행하기 위한 유지보수장치를 운반하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선에 있어서,
   상기 유지보수장치가 놓여 지는 플랫폼;
   상기 플랫폼의 하부에 배치되어 상기 플랫폼을 수면에 대해 부유시키며 공기의 주입 및 배기에 의해 신축되는 부력체;
   상기 플랫폼의 일측에서 연장 형성되며 상기 풍력 터빈에 설치된 걸이부에 걸려 지지되는 수직프레임;을 포함하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부력체에 공기를 주입 및 배기시키기 위한 공기펌프를 더 포함하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 플랫폼에 결합된 추진장치를 더 포함하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 수직프레임에 대해 상기 플랫폼을 승강시키기 위한 이송장치를 더 포함하는 풍력 터빈용 유지보수장치 운반선.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 이송장치는 동력을 발생시키는 모터와, 회전루프를 형성하며 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 벨트를 포함하고,
   상기 플랫폼은 상기 벨트와 연결되어 상기 벨트의 이동방향을 따라 승강 이동되는 풍력 발전기용 유지보수장치 운반선.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 이송장치는 동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 피니언과, 상기 피니언과 치합되며 상기 플랫폼을 승강 이동시키는 랙기어를 포함하는 풍력 발전기용 유지보수장치 운반선.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 이송장치는 상기 플랫폼이 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 레일부와, 상기 플랫폼을 승강 이동시키도록 상기 플랫폼과 연결된 와이어를 감는 윈치장치를 포함하는 풍력 발전기용 유지보수장치 운반선.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 수직프레임의 상단에는 상기 걸이부에 걸려 지지될 수 있도록 곡선 형태의 고리부가 마련되는 풍력 발전기용 유지보수장치 운반선.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 고리부는 상기 수직프레임에 회전 가능하게 결합되는 풍력 발전기용 유지보수장치 운반선.

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