KR20140112038A

KR20140112038A - 수류 발전 설비

Info

Publication number: KR20140112038A
Application number: KR1020147020181A
Authority: KR
Inventors: 벤자민 페일소프
Original assignee: 타이들 제너레이션 리미티드
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-09-22
Also published as: US9719484B2; EP2795102B1; EP2795102A1; GB201122253D0; CL2014001625A1; WO2013092687A1; US20150076828A1; CA2858469C; JP2015500952A; CN104066972B; JP6328560B2; CN104066972A; GB2497960A; CA2858469A1; GB2497960B; AU2012357723A1

Abstract

본 발명은 수중 발전 설비용 기반구조 장치(5)에 관한 것으로서, 상기 기반구조 장치(5)는 수역의 바닥(bed)과 체결하도록 되어있는 지지 구조체 및 설비의 발전 유닛에 대한 연결을 위하여 이러한 기반구조 장비를 하우징하도록 적응되는 기반구조 모듈(7)을 포함한다. 상기 기반구조 모듈(7)은 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하다.

Description

수류 발전 설비{WATER CURRENT POWER GENERATION INSTALLATIONS}

본 발명은 수류 발전 설비에 관한 것이다.

쉽게 접근가능한 자원인 화석 연료가 줄어들고 있다는 것은 널리 알려져 있다. 덧붙여, 화석연료의 이용에 따른 환경에의 영향은 갈수록 명확해지고 있다. 이러한 결과로, 가능한 대체 에너지원이 가능한 한 효과적이고 효율적으로 사용되는 것이 필수적이 되고 있다. 조수, 강물, 그리고 해류 같은 수류(water flow)의 힘을 포획하기위한 터빈의 이용이 가능한 대체 에너지원이 되고 있다. 이런 수류 에너지를 포획하는데 이용되는 터빈 장비는 일반적으로 구동트레인을 이용하여 회전자 조립체에 연결된 샤프트 구동 발전기를 포함한다. 회전자 조립체는 구동트레인의 입력 샤프트를 돌리기 위해, 수류에 의해 구동되는 복수의 회전 날개를 포함하고 있다.

경제적으로 실용적이기 위하여, 다수의 수류 터빈 장치는 적절한 영역에 배치될 필요가 있다. 예를 들어, 조력 터빈 단지는 수십 개에서 수백 개의 터빈들을 가지고 있다. 터빈들은 바람직하게는 다수의 터빈으로 된 다수의 열을 가지는 어레이로 배열되어 있다. 터빈 어레이는 조수가 흐르는 지역, 강물의 흐름, 해류, 또는 다른 적절한 수류 영역에 배치될 수 있다. 비록 터빈들은 어레이로 배치되는 것이 바람직하지만, 지리학적, 측심학적(bathymetry) 등의 요인들은 터빈 단지가 다른 배열 형태를 가질 수 있음을 의미한다.

이러한 발전 터빈의 어레이가 어레이로부터 생성된 전력을 반출하고 제어 신호룰 수신할 수 있도록 하기 위해서, 어레이에 상당한 양의 기반구조 장비를 제공하는 것이 필수적이다. 단순한 장치에서, 각각의 전력 터빈은 해변에 위치된 기반구조에 직접적으로 연결될 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 다수의 케이블이 종종 먼 거리에 걸쳐서 놓이게 되는 결과를 초래한다. 해상 풍력 농장(offshore wind farm)은 물의 표면 위의 건조한 공간에 위치되는 스위칭, 트랜스포머(transfomer) 및 제어 장비를 사용한다. 이러한 해상 풍력 농장에 있어서, 표면 위에 기반구조 장비를 제공하는 것으로 인해 추가적인 문제나 쟁점은 발생하지 않는데, 이는 풍력 터빈 그 자체가 자연스럽게 물 위에 있기 때문이다.

그러나, 수류 터빈은 수중에 위치되고 표면 파괴 구조체를 실용적으로 만들기 위하여 심해에 종종 위치된다. 게다가, 어레이의 남아있는 부분이 수면 아래에 있으므로, 표면 파괴 기반구조 유닛의 제공을 위한 승인이 주어질 가능성이 없다.

특히 심해 환경에서의 이러한 수중 기반구조 장비의 설비, 유지 및 보수(servicing)는 상당히 비용 및 시간 소모적인 절차이다. 기반구조 장비는 통상적으로 장비의 생애 검사, 유지 및 보수를 요구한다. 그러므로, 수중 기반구조 장비의 건조 및 배치를 간소화하여 자본금을 줄이고, 비교적 비용 효율적이고 효과적인 방식으로 기반구조 설비의 검사, 보수 및 유지를 가능하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 발전 시스템 및 설비를 위한 기반구조 장비를 하우징하는 기반구조 장치를 포함하는 수중 발전 설비로서, 기반구조 장비는 발전 시스템과 연결되고, 기반구조 장치는 수역의 바닥(bed)과 체결하도록 되어있는 지지 구조체 및 이러한 기반구조 장비를 하우징하도록 되어 있고 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하도록 되어있는 기반구조 모듈을 포함한다.

이러한 설비의 일 예시에서, 발전 유닛은 수역의 바닥과 체결하도록 되어있는 지지 구조체 및 수류로부터 전력을 생성하도록 동작가능하고 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하도록 되어있는 발전 유닛을 포함하고, 기반구조 모듈 및 발전 유닛은 실질적으로 동일한 체결 시스템을 포함한다.

이러한 설비의 일 예시에서, 발전 유닛과 기반구조 모듈은 서로 상이한 개별적인 전력 및 제어 연결 장치를 갖는다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 수중 발전 설비에서의 사용을 위한 기반구조 장치로서, 기반구조 장치는 수역의 바닥과 체결하도록 되어있는 지지 구조체 및 설비의 발전 유닛에 대한 연결을 위하여 기반구조 장비를 하우징하고 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하도록 되어있는 기반구조 모듈을 포함한다.

상기 기반구조 장비는 모니터링 장비, 전기 스위칭 장비, 전기 변압기 장비, 제어 장비 및 유압식 장비로부터 선택된 하나 이상의 유닛을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 수중 구조체가 제공되고, 수중 구조체는 본체, 본체로부터 연장하고 장착축을 한정하는 장착부, 연결 캐리어 및 연결 캐리어 상에 장착되는 커넥터를 포함하는 기반구조 모듈; 및 수역의 바닥과 체결하도록 되어 있고 지지 하우징, 지지 하우징에 장착되는 지지 연결 캐리어 및 지지 연결 캐리어 상에 장착되는 지지 커넥터를 포함하는 지지 구조체를 포함하고, 지지 커넥터는 기반구조 모듈의 커넥터와 해제가능하게 체결하도록 되어 있고, 장착부는 장착부 주변에서 실질적으로 완전히 연장하는 실질적으로 연속하는 장착 표면을 한정하고, 지지 하우징은 지지 하우징 주변에서 실질적으로 완전히 연장하는 실질적으로 연속하는 지지 표면을 한정하고, 장착 표면 및 지지 표면은 기반구조 모듈이 지지 구조체상에 장착될 때 실질적으로 연속하여 서로 인접하게 배열되며, 장착부 및 지지 하우징은 장착축에 대한 임의의 극 배향에 지지 구조체상의 기반구조 모듈을 장착하기 위해 서로 공조하도록 되어있다.

이러한 구조의 일 예시에서, 기반구조 모듈은 장착축에 실질적으로 평행한 연결 캐리어를 이동시키고 장착축에 대하여 연결 캐리어를 회전시키도록 동작가능한 구동 수단을 포함한다. 연결 구동 수단은 단일 액추에이터에 의해 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 지지 구조체는 장착축에 실질적으로 평행한 지지 연결 캐리어를 이동시키고 장착축에 대하여 지지 연결 캐리어를 회전시키도록 동작가능한 지지 연결 구동 수단을 포함한다.

이러한 구조의 일 예시에서, 지지 연결 구동 수단은 단일 액추에이터에 의해 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 지지 연결 캐리어는 지지 하우징으로부터 제거가능하다.

이러한 구조의 일 예시에서, 지지 연결 캐리어는 지지 하우징과 지지 연결 캐리어의 해제가능한 체결을 가능하게 하기 위하여 지지 하우징과 해제가능하게 체결하도록 동작가능한 연결 수단을 포함한다. 이러한 구조의 일 예시에서, 지지 연결 캐리어에는 실질적으로 평면인 플레이트가 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 연결 캐리어에는 장착부에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트(positional float)가 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 연결 캐리어에는 구동 수단에 관하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 연결 캐리어는 구동 수단에 의해 작동하는 로케이팅 부 및 커넥터를 운반하는 제 2 캐리어를 포함하고, 제 2 캐리어에는 로케이팅 부에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 커넥터에는 제 2 캐리어에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공된다.

이러한 구조의 일 예시에서, 커넥터에는 연결 캐리어에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공된다.

도 1은 예시적인 수류 발전 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 발전 시스템용 기반구조 장치의 개략도이다.
도 3은 수중 수류 발전 어레이를 도시한다.
도 4는 도 2의 장치의 기반구조 모듈과 지지 구조체 사이의 연결을 도시한다.
도 5는 도 4의 기반구조 모듈의 장착부를 도시한다.
도 6은 도 2의 장치의 지지 구조체의 지지 하우징을 도시한다.
도 7은 도 6의 지지 하우징을 갖는 제 1 구성에서 체결되는 도 5의 장착부를 도시한다.
도 8은 도 6의 지지 하우징을 갖는 제 2 구성에서 체결되는 도 5의 장착부를 도시한다.
도 9는 도 4의 기반구조 모듈의 장착부의 대안적인 예시를 도시한다.
도 10 내지 도 14는 연결 캐리어 장착의 개별적인 예시를 도시한다.
도 15는 커넥터의 장착을 도시한다.

수류 발전 시스템(1)은 도 1에 도시되고 수역의 바닥(3) 상에 위치된 지지 구조체(2)를 포함한다. 터빈 장치와 같은 발전 유닛(4)은 지지 구조체(2) 상에 장착된다. 이러한 예시에서, 수류가 발전 유닛(4)을 지나갈 때, 로터 어셈블리가 돌아가서 발전 유닛(4)에 제공된 전기 발전기를 구동하거나 기타 전력 변환기 장치를 구동한다. 이러한 예시에서, 발전 유닛(4)은 부력이 있고 지지 구조체(2)까지 윈치 다운된다(winched down).

도 2는 도 1의 전력 시스템(1)용으로 적합한 기반구조 장치(5)를 도시한다. 기반구조 장치(5)는 지지 구조체(6) 및 지지 구조체(6) 상에 해제가능하게 장착하도록 되어있는 기반구조 모듈(7)을 포함한다. 기반구조 모듈(7)은 스위치, 트랜스포머, 및 제어 장비와 같은 임의의 적절한 장비를 하우징한다. 일 예시에서, 기반구조 모듈(7)은 부력이 있고 지지 구조체(2)까지 윈치다운된다.

도 2에 도시된 지지 구조체(6)는 발전 유닛을 지지하기 위한, 도 1에 도시된 구조와 실질적으로 동일하다. 본 발명의 일 측면의 원칙을 사용하는 일 예시 어레이는 발전 유닛 및 기반구조 장비 모듈을 위한 동일한 기본 지지 구조체를 사용한다. 이런 식으로, 동일한 배치 기법은 발전 유닛 및 기반 구조 장비 모듈을 활용할 수 있다. 이것은 기반구조 모듈의 배치 및 회수를 간소화한다.

지지 구조체의 실제 형태는 발전 유닛의 형태와 일치하지 않되, 이 구조는 도시된 것과 동일한 배치 및 회수 기법의 사용을 가능하게 해야 하는 것이 쉽게 이해될 것이다. 예컨대, 기반구조 모듈 상의 부하는 터빈 유닛 상의 부하만큼 높지 않으므로, 지지 구조체는 말뚝(pile)에 의해 바닥(3)에 부착될 필요는 없지만 중력에 의해 정위치에 고정될 수 있다. 기반구조 모듈 지지 구조체는 또한 터빈을 위해 사용되는 것보다 높이가 낮을 수 있는데, 이는 로터의 블레이드의 간극(clearance)에 대한 동일한 요건이 존재하기 때문이다.

도 3은 설명적인 연결(8)을 통해, 공통적인 기반구조 장치(5)에 연결된 터빈(1)의 어레이를 도시한다. 기반구조 장치는 모든 터빈(1)에 대한 공통 전력, 측정 및 제어 장치를 제공하며, 임의의 수의 터빈은 어레이에 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 유사하게, 임의의 수의 기반구조 장치(5)가 제공될 수 있고 이러한 장치는 적절하게 상호연결될 수 있음이 이해될 것이다.

기반구조 장치(5)에는 예컨대 전기 그리드에 대한 (직접적인 또는 간접적인) 및/또는 제어/모니터링 센터에 대한 외부 연결(9)이 제공된다. 기반구조 장치가 전기 그리드에 연결되는 경우에, 기반구조 모듈은 외부 연결의 출력 전압을 조절하기 위하여 트랜스포머 및 다른 전기적 장치를 포함할 수 있으므로, 출력 전기는 연결의 전력 조건 및 길이에 적합하다.

지지 구조체(6)에 대한 기반구조 모듈(7)의 부착은 도 4에서 더욱 상세히 도시된다. 기반구조 모듈(7)은 본체를 갖고, 본체로부터 연장하는 마운트(14)에 의해 지지 구조체에 부착된다. 마운트(14)는 기반구조 모듈(7)을 위한 장착축(M)을 한정한다.

마운트(14)는 지지 구조체(6)의 지지 하우징(20)에 의해 제공되는 관련된 지지 플랜지(21)와 체결하는 장착 플랜지(15)를 갖는다. 장착 및 지지 플랜지(15 및 21)는 기반구조 모듈(7)이 적절한 방식으로 지지 구조체(6)에 고정되도록 허용한다.

도 5는 기반구조 모듈(7)에 대한 예시 마운트(30)의 개략적인 단면도이다. 이러한 예시 마운트(30)에는 단면상 실질적으로 원형이고 관통하는 어퍼쳐를 제공하는 테이퍼링된 장착부(31)가 제공된다. 도 5에 도시된 예시에서, 장착부(31)는 절단형 콘의 형태이되 임의의 적절한 형상이 제공될 수 있다. 장착부(31)가 단면상 테이퍼링되거나 원형일 필요는 없으나 임의의 적절한 형상에 의해 제공될 수 있다. 예컨대, 장착부(31)는 중공 실린더에 의해 또는 중공 프리즘에 의해 제공될 수 있다.

장착부(31)는 그 원위 단부에 장착 플랜지(32)를 갖고, 이것은 실질적으로 원형이고 실질적으로 연속하는 장착 표면을 한정한다. 도 5에 도시된 예시에서, 부착 플랜지(33)는 기반구조 모듈(7)의 본체에 마운트(30)를 부착하기 위해 제공된다. 마운트(30)는 기반구조 모듈(7)에 임의의 다른 적절한 방식으로 볼팅되고, 용접되거나 고정될 수 있으며 부착 플랜지(33)의 제공을 요하지 않을 수 있다.

연결 캐리어(35)는 장착부(31)내에 제공되고 임의의 적절한 수의 전기적인 커넥터, 광학적 커넥터 및 기타 커넥터(38)를 운반한다. 연결 캐리어(35)에 의해 운반되는 커넥터(38)의 정확한 성질 및 숫자는 본 발명의 예시있어서 중요하지 않다. 도 5에서, 연결 캐리어(35)는 제 1, 연결되지 않은 구성에서 도시된다.

연결 캐리어(35)는 임의의 적절한 형상 및 구성에 의해 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 예시적인 커넥터 캐리어는 캐리어 플레이트(35b)에 장착된 캐리어 샤프트(또는 로케이팅 부)(35a)를 포함한다. 커넥터(38)는 캐리어 플레이트(35b)의 메이팅(mating) 표면상에서 캐리어 플레이트(35b)에 의해 운반된다.

연결 캐리어 샤프트(35)는 하나 이상의 유압 또는 전기 액추에이터와 같은 구동 수단(39) 상에 장착된다. 구동 수단(39)은 장착축(M)에 실질적으로 평행한 방향으로 연결 캐리어(35)를 이동시키는 역할을 한다. 구동 수단(39)은 또한 축(M)에 대하여 연결 캐리어(35)를 회전시키도록 동작한다. 구동 수단은 장치의 임의의 적절한 배열에 의해 제공된다. 일 예시에서, 구동 수단은 결합 장치(linkage arrangement)에 의해 캐리어 샤프트(35a)에 결합된 선형 액추에이터 및 캐리어 샤프트(35a) 상에서 직접적으로 동작하는 로터리 액추에이터를 포함한다. 다른 예시에서, 구동 수단은 연결 캐리어(35)의 회전을 위하여 캐리어 플레이트(35b)에 체결하는 액추에이터를 포함한다. 구동 수단은 기반구조 모듈(7)의 장착부(31) 및/또는 기반구조 모듈(7)의 임의의 편리한 위치에 위치될 수 있다.

연결 캐리어(35)에는 도 5에 도시된 2개의 정렬 핀(36 및 37)과 같은 적어도 하나의 정렬 핀이 제공되고, 이것은 캐리어 플레이트(35b)로부터 연장한다. 이하에서 더욱 상세히 도시되는 바와 같이, 정렬 핀은 지지 구조체(6) 상의 연결 캐리어(35)의 정확한 배열을 가능하게 하는 역할을 한다.

커넥터 케이블(40)은 커넥터(38)와 연결되고 기반구조 모듈(7)로부터 케이블(42)에 연결되기 전에 케이블 관리 시스템(41)을 통해 라우팅된다.

도 6은 지지 구조체(6) 상에 제공된 지지 하우징(50)의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 5에 도시된 예시적인 지지 하우징(50)은 실질적으로 원통형이고 관통하는 원형 어퍼쳐를 한정한다. 기반구조 모듈(7)의 장착부(31)에 있어서 지지 하우징(50)은 임의의 적절한 형태 및 단면이 될 수 있음이 쉽게 이해될 것이다.

지지 하우징(50)은 실질적으로 원형이고 실질적으로 연속하는 지지 표면을 한정하는 지지 플랜지(51)를 포함하고, 마운트(30)의 장착 표면은 기반구조 모듈(7)이 지지 구조체(6) 상에 장착될 때 인접하다.

지지 연결 캐리어(52)는 지지 하우징(50)에 제공된다. 지지 연결 캐리어(52)는 지지 하우징(50)의 어퍼쳐에 걸쳐서 연장하고 기반구조 모듈(7)의 연결 캐리어(35)의 커넥터(38)를 연결하기 위한 지지 커넥터(59)를 운반한다. 정렬 어퍼쳐(60, 61)는 기반구조 모듈(7)의 정렬 핀(36, 37)을 수용하도록 배열된다. 임의의 수의 정렬 핀 및 관련된 어퍼쳐가 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 일 예시에서, 정렬 홀(60, 61)은 특정 레벨의 배열 핀이 초기 오정렬을 허용하도록 구성된 원뿔형 개구를 갖는다.

정렬핀이 지지 연결 캐리어 상에 제공되고 상응하는 정렬 어퍼쳐가 장착부의 연결 캐리어 상에 제공될 수 있음이 주목되어야 한다. 캐리어의 각각에는 정렬 핀 및 정렬 어퍼쳐가 모두 제공될 수 있고 상응하는 어퍼쳐 및 핀은 나머지 캐리어에 제공된다.

또한, 지지 연결 캐리어(52)는 입/출력 케이블(58)에 지지 커넥터(59)를 연결하도록 배열된 케이블 커넥터(57)를 포함한다. 케이블(58)은 어레이의 발전 유닛(들)에 기반구조 모듈(7)에 하우징된 기반구조 장비를 연결하도록 사용된다. 케이블(58)은 다른 기반구조 모듈에 대한 연결 또한 포함할 수 있다. 게다가, 케이블(58)은 어레이로부터 예컨대 제어 중심 및 전기 그리드 연결로의 외부 연결을 나타낸다. 임의의 적절한 수의 케이블 및 연결이 제공될 수 있고 케이블(58)이 도시에 의해 도 6에 도시될 수 있음이 이해될 것이다.

도 6에 도시된 예시에서, 지지 연결 캐리어(52)는 지지 하우징(50)으로부터 제거가능하고 로킹 액추에이터(53, 54)를 사용하여 정위치에 유지되며, 이것은 지지 하우징(50)의 내부 표면과의 체결로 체결 특징(55, 56)을 이동시키기 위한 역할을 한다. 이러한 장치는 전체 지지 구조체 또는 지지 하우징을 제거하거나 복합적인 수중 컷팅 및 용접 작업에 착수할 필요 없이, 유지 목적으로 지지 연결 캐리어(52)가 지지 하우징(50)으로부터 제거되는 것을 허용한다.

도 7은 제 1, 연결되지 않은 구성에서 도 6의 지지 하우징(50) 상에 위치된 도 5의 마운트(30)를 도시한다. 마운트(30)는 지지 하우징(50)과 접촉하도록 운반되어서 부착 플랜지(32, 51)에 의해 한정된 장착 및 지지 표면이 개별적으로 서로 인접하다. 기반구조 모듈(7)의 커넥터(37, 38) 및 지지 커넥터(59)를 이러한 단계에서 연결되지 않은 상태를 유지한다.

도 8은 제 2 구조를 도시하고, 여기서 연결 캐리어(35)는 장착축(M)에 실질적으로 평행한 방향으로 축방향으로 이동되어서, 커넥터(38) 및 정렬핀(36, 37)은 지지 연결 캐리어(52) 상에서 관련된 커넥터(59) 및 정렬 어퍼쳐(60, 61)와 체결된다. 액추에이터(39)는 지지 연결 캐리어(52)와의 연결로 연결 캐리어(35)를 이동시키도록 동작된다.

연결 캐리어(35)가 축방향으로 위치로 이동되기 전에, 정렬핀(36, 37)이 정렬홀(60, 61)과 각각 실질적으로 정렬되도록 개별적으로 회전될 필요가 있을 수 있다. 이러한 회전을 제공하기 위한 모터는 장착부(31) 내에 제공될 수 있고 또는 회전은 구동 수단(39)에 의해 성취될 수 있다.

연결 캐리어(35)가 지지 연결 캐리어(52)와의 연결로 이동하면서, 커넥터(38)는 상응하는 커넥터(59)와 만나서 기반구조 모듈(7)과 케이블(58) 사이의 전기적/유압식, 광학적 및/또는 제어 연결을 완성한다.

도 9는 지지 하우징(50) 상에 위치된 마운트(30)의 또 다른 예시를 도시한다. 이러한 예시에서, 장착부(31)는 장착부(31)의 단부 영역으로부터 연장하는 로케이팅 부(63)를 포함한다. 로케이팅 부(63)는 장착 플랜지(32)를 지나는 장착부(31)내에서 연장한다. 로케이팅 부(63)는 장착부(31)와 동축이고 관통하는 어퍼쳐를 제공받는다. 로케이팅 부(63)는 지지 구조체상의 기반구조 모듈(7)의 위치를 돕기 위하여 테이퍼링된다. 기반구조 모듈(7)이 지지 구조체(6)상의 위치로 낮춰지면, 지지 구조체(6)의 지지 하우징(50)의 어퍼쳐보다 좁은 로케이팅 부(63)의 원위 단부는 위치 자유도를 갖고 지지 하우징 구조(50)에 진입할 수 있다. 즉, 로케이팅 부(63)의 원위 단부의 위치의 정확성은 장착 및 지지 플랜지(32, 51)를 위치시키도록 요구되는 정확성만큼 우수하지 않다. 기반구조 모듈(7)이 지지 구조체(6)상으로 계속 낮춰지면서, 로케이팅 부(63)는 지지 하우징(50) 상에 마운트(30)를 중앙에 위치시켜서 장착 및 지지 표면이 서로 인접하게 된다. 유사한 로케이팅 부는 마운트(30)에 의해서가 아닌 지지 하우징(50)에 의해 제공될 수 있다.

장착 표면은 기반구조 모듈(7)의 부하를 지지 표면상에 그리고 지지 구조체(6) 내로 전달한다. 장착 및 지지 표면의 실질적으로 원형이고 실질적으로 연속하는 성질은 지지 하우징 주변의 부하를 분배하고 지지 하우징 상의 지점 부하의 발생을 제거하거나 실질적으로 줄이는 역할을 한다.

기반구조 모듈(7)의 장착 표면 및 지지 하우징(6)의 지지 표면의 실질적으로 원형이고 실질적으로 연속하는 성질은 기반구조 모듈(7)의 회전가능한 연결 캐리어와 결합하여 장착축(M)에 관하여 임의의 극 배향으로 장착 부(30)가 지지 하우징(50) 상에 위치되는 것을 가능하게 한다.

임의의 극 배향의 지지 구조체상에 (즉, 별개의 장착 위치 없이) 기반구조 모듈(7)을 장착하는 능력은 지지 구조체에 대한 기반구조 모듈(7)의 배치를 간소화한다. 이는, 유닛이 지지 구조체(6)상의 장착 위치 내로 하강하면서 유닛을 배향시킬 필요가 없기 때문이다.

게다가, 기반구조 모듈(7)의 이러한 극 장착 자유는 지지 구조체의 위치 및 배향이 간소화되는 것을 가능하게 하고, 이는, 지지 하우징의 극 배향이 기반구조 모듈(7)이 장착될 수 있을 때 중요하고 지지 구조체(6)에 관한 임의의 극 배향으로 동작되기 때문이다.

조류(tidal flow)와 관련된 높은 로딩으로 인하여, UK 특허 제 2448710에 도시된 장치와 같은 클램핑 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기재된 장치 배열은 UK 특허 제 2431628에 기재된 시스템과 같은 단일 케이블 윈치 배치 시스템에 의한 사용에 특히 유리하다. 이러한 구성에서, 윈치 케이블 튜브 또는 케이블 어퍼쳐는 장착축이 실질적으로 정렬되도록 제공된다. 일 예시에서, 튜브는 연결 캐리어를 통해, 구동 수단의 암을 통해 그리고 기반구조 모듈(7)의 본체를 통해 제공된다.

상기 기재된 원칙을 따르는 배열의 실질적인 예시에서, 위치 자유도 또는 "플로트(float)"는 적어도 일부의 구성요소에 있어서 바람직하다. 이러한 맥락에서, "플로트"라는 용어는 특정 조절 개입의 필요성 없이 공칭의 장착 위치에 대한 움직임의 유연성을 갖는 것을 의미하도록 사용된다. 이러한 위치 플로트는 제조 및 위치 공차를 허용하기 위하여 제공된다.

도 10은 플로트의 제 1 예시를 도시하고, 여기서 구동 수단(39)은 마운트(30)에 관하여 위치에서 플로트할 수 있다. 도 10에서, 이러한 플로팅 커플링은 오직 설명적인 장착 부재(100)에 의해 도시된다. 부재(100)는 임의의 적절한 수단, 예컨대, 유연한 장착 또는 슬롯 및 핀 장치에 의해 제공될 수 있다. 도 10의 장치를 사용하여, 구동 수단 및 연결 캐리어 어셈블리의 전체는 마운트(30)와 관련하여 위치에서 플로트할 수 있다. 초기 회전 정렬을 따라, 구동 수단(39)이 선형으로 연결 캐리어(35)를 이동시키면, 정렬 핀(명료함을 위해 도 10에서는 미도시)은 상응하는 정렬 어퍼쳐와의 체결로 운반된다. 핀 및 어퍼쳐의 임의의 오정렬이 존재할 경우에, 이러한 핀이 어퍼쳐와 정렬하도록 운반되어서 정렬 핀은 구동 수단 및 연결 캐리어 어셈블리가 마운트에 관하여 이동하게 한다. 정렬핀 및 정렬 어퍼쳐의 개별적인 형상은 연결 캐리어(35)의 선형 동작을 통해 어퍼쳐와의 정렬로 핀을 운반하는 역할을 한다. 장착 부재(100)에 의해 구동 수단 및 캐리어 어셈블리에 제공된 플로트는 캐리어 플레이트(35b)의 측방의, 회전적인 그리고 각도적인 위치가 상응하는 지지 연결 캐리어에 의해 정확하게 정렬되는 것을 가능하게 하여, 커넥터가 서로 체결하는 것을 가능하게 한다.

도 11은 연결 캐리어(35)에 대한 클로트의 제공의 또 다른 예시를 도시한다. 이러한 예시에서, 구동 수단(39)은 마운트(30)에 대하여 실질적으로 단단히 고정되고, 연결 캐리어(35)는 구동 수단(39)에 대하여 플로팅할 수 있다. 이러한 플로트는 부재(101)로 설명된다. 이러한 예시에서, 플로트는 구동 수단(39)과 플레이의 요구되는 양을 갖는 캐리어 샤프트(35a) 사이의 베어링을 명시함으로써 제공될 수 있다. 이런 식으로, 캐리어 샤프트(35a) 및 캐리어 플레이트(35b)는 정렬 어퍼쳐를 정렬하고 이것과 체결하는 정렬 핀의 동작에 의해 공칭 장착 위치에 대하여 움직일 수 있다.

도 12는 연결 캐리어에 대한 플로트의 제공의 또 다른 예시를 제공한다. 이러한 예시에서, 구동 수단(39)은 마운트(30)에 관하여 실질적으로 단단하게 고정되며 캐리어 샤프트(35a)는 실질적으로 플레이를 갖지 않는 베어링을 사용하여 구동 수단(39)에 위치된다. 이처럼, 캐리어 샤프트(35a) 및 캐리어 플레이트(35b)는 선형으로 이동가능하고 실질적으로 플로트 없이 마운트(30)에 대하여 회전가능하다. 제 2 캐리어(35c)는 장착 부재(102) 상의 캐리어 플레이트(35b)상에 장착된다. 장착 부재(102)는 예시적인 것이고 임의의 적절하 장치에 의해 제공될 수 있다. 장착 부재(102)는 오직 설명적인 것이며 임의의 장치에 의해 제공될 수 있다. 자악 부재(102)는 제 2 캐리어(35c)가 캐리어 플레이트(35b)에 대하여 플로팅하는 것을 허용한다. 제 2 캐리어 플레이트(35c)는 정렬 핀 및 커넥터(명료함을 위해 미도시)를 운반하여 제 2 플레이트(35c)에 제공될 플로트가 제 2 캐리어(35c)에 의해 운반될 정렬 핀 및 커넥터의 정렬을 가능하게 한다.

도 13은 캐리어 샤프트(35a)를 포함하는 연결 캐리어(35) 및 캐리어 플레이트(35c)를 도시하고, 플로트의 제공의 또 다른 예시를 도시한다. 정렬 핀(36, 37)은 플로트의 제공 없이 캐리어 플레이트(35b)로부터 연장한다. 커넥터(38)는 커넥터(38)를 위한 미리결정된 양의 플로트를 허용하는 장착 부재(103)에 의해 캐리어 플레이트(35b) 상에 장착된다. 캐리어 플레이트(35b)가 지지 구조체의 지지 연결 캐리어와 체결할 때, 장착 부재(103)는 커넥터(38)가 지지 구조체의 지지 커넥터와 정확하게 정렬하도록 허용한다.

도 14는 도 11 및 도 12에 도시된 플로트 기법을 사용하는 연결 캐리어(35)를 도시한다. 이처럼, 제 2 캐리어 플레이트(35c)는 캐리어 플레이트(35b) 상에 제공되고 캐리어 플레이트(35b)에 대하여 플로트할 수 있다. 게다가, 커넥터(38)는, 제 2 캐리어 플레이트(35c)에 관한 커넥터의 플로트를 허용하는 부재에 의해 제 2 캐리어 플레이트(35c) 상에서 장착된다. 정렬 핀(36, 37)은 실질적으로 플로트 없이 제 2 캐리어 플레이트(35c)로부터 연장한다. 이런 식으로, 연결 캐리어가 지지 연결 캐리어와 체결되면, 정렬핀이 정렬 어퍼쳐와 체결한다. 임의의 약간의 오정렬이 존재할 경우, 어퍼쳐와 체결하는 정렬핀의 동작은 제 2 캐리어 플레이트(35c)가 (측방향으로, 회전적으로 및/또는 각도로) 이동하는 것을 유발하므로, 정렬핀은 어퍼쳐와 완전히 체결할 수 있다. 커넥터(38)가 지지 커넥터와 체결할 때, 장착 소자(103)는 커넥터가 정확하게 정렬하는 것을 허용하여 임의의 부수적인 오정렬을 방지한다.

도 10 내지 도 14의 플로트 제공이 개별적으로 또는 연결 캐리어의 요건 및 특정 설계에 따라 임의의 적절한 결합으로 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 위치 플로트의 제공은 정렬 어퍼쳐와 체결하는 정렬 핀의 동작이 커넥터의 정렬이 연결 캐리어의 제조 및 피팅 공차를 허용하는 것을 가능하게 한다. 플로트를 갖는 개별적인 커넥터를 제공하는 것은 임의의 커넥터 관련 오정렬이 방지되고 극복되는 것을 가능하게 한다.

도 15는 캐리어 플레이트(35b) 또는 제 2 캐리어 플레이트(35c) 상에 커넥터(38)를 장착하는 것의 예시를 도시한다. 커넥터(38)는 유연한 부착 수단(65)을 통해 캐리어 플레이트(35b/35c)에 부착된다. 부착 수단(65)은 커넥터(37)의 미리결정된 양의 측방 플로트(66)를 허용하고 또한 커넥터(37)의 미리결정된 양의 각도 플로트(67)를 허용한다. 이러한 방식으로, 상당한 양의 측방향 그리고 각도 미스매치는 커넥터가 지지 연결 캐리어 상의 지지 커넥터와의 연결로 운반될 때 고려될 수 있다. 지지는 기반구조 모듈(7)의 커넥터에 제공되는 위치 자유도에 더하여 또는 그것의 위치에서 이러한 위치 자유도를 제공받을 수 있음이 쉽게 이해될 것이다.

Claims

발전 시스템 및 설비를 위한 기반구조 장비를 하우징하는 기반구조 장치를 포함하는 수중 발전 설비로서, 상기 기반구조 장비는 상기 발전 시스템과 연결되고, 상기 기반구조 장치는 수역의 바닥(bed)과 체결하도록 되어있는 지지 구조체 및 이러한 기반구조 장비를 하우징하도록 되어 있고 상기 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하도록 되어있는 기반구조 모듈을 포함하는, 수중 발전 설비.
청구항 1에 있어서, 발전 유닛은 수역의 바닥과 체결하도록 되어있는 지지 구조체 및 수류로부터 전력을 생산하도록 동작가능하고 상기 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하게 되어있는 발전 유닛을 포함하고, 상기 기반구조 모듈 및 상기 발전 유닛은 실질적으로 동일한 체결 시스템을 포함하는, 수중 설비.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 발전 유닛과 상기 기반구조 모듈은 서로 상이한 개별적인 전력 및 제어 연결 장치를 갖는, 수중 설비.
수중 발전 설비에서의 사용을 위한 기반구조 장치로서, 상기 기반구조 장치는 수역의 바닥과 체결하도록 되어있는 지지 구조체, 및 설비의 발전 유닛으로의 연결을 위한 기반구조 장비를 하우징하도록 그리고 상기 지지 구조체와 해제가능하게 체결가능하게 되어있는 기반구조 모듈을 포함하는, 기반구조 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 수중 설비 또는 청구항 4에 기재된 기반구조 장치로서, 상기 기반구조 장비는 모니터링 장비, 전기 스위칭 장비, 전기 변압기 장비, 제어 장비 및 유압식 장비로부터 선택된 하나 이상의 유닛을 포함하는, 수중 설비 또는 기반구조 장치.
수중 구조체로서,
본체, 상기 본체로부터 연장하고 장착축을 한정하는 장착부, 연결 캐리어 및 상기 연결 캐리어 상에 장착되는 커넥터를 포함하는 기반구조 모듈; 및
수역의 바닥과 체결하도록 되어 있고, 지지 하우징, 상기 지지 하우징에 부착되는 지지 연결 캐리어 및 상기 지지 연결 캐리어 상에 장착되는 지지 커넥터를 포함하는 지지 구조체를 포함하고, 상기 지지 커넥터는 상기 기반구조 모듈의 커넥터와의 해제가능하게 체결하도록 되어 있고,
상기 장착부는 상기 장착부 주변에 실질적으로 완전히 연장하는 실질적으로 연속하는 장착 표면을 한정하고, 상기 지지 하우징은 상기 지지 하우징 주변에 실질적으로 완전히 연장하는 실질적으로 연속하는 지지 표면을 한정하고, 상기 장착 표면 및 지지 표면은 상기 기반구조 모듈이 상기 지지 구조체상에 장착될 때 실질적으로 연속하여 서로 인접하게 배열되며,
상기 장착부 및 상기 지지 하우징은 상기 장착축에 대한 임의의 극 배향으로 상기 지지 구조체상에 상기 기반구조 모듈을 장착하기 위해 서로 공조하게 되어있는, 수중 구조체.
청구항 6에 있어서, 상기 기반구조 모듈은 상기 장착축에 실질적으로 평행한 연결 캐리어를 이동시키도록 그리고 상기 장착축에 대하여 상기 연결 캐리어를 회전시키도록 동작가능한 구동 수단을 포함하는, 수중 구조체.
청구항 7에 있어서, 상기 연결 구동 수단은 단일 액추에이터에 의해 제공되는, 수중 구조체.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조체는 장착축에 실질적으로 평행하게 지지 연결 캐리어를 이동시키도록 그리고 상기 장착축에 대하여 상기 지지 연결 캐리어를 회전시키도록 동작가능한 지지 연결 구동 수단을 포함하는, 수중 구조체.
청구항 9에 있어서, 상기 지지 연결 구동 수단은 단일 액추에이터에 의해 제공되는, 수중 구조체.
청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 연결 캐리어는 상기 지지 하우징으로부터 제거가능한, 수중 구조체.
청구항 11에 있어서, 상기 지지 연결 캐리어는 상기 지지 하우징과 상기 지지 연결 캐리어의 해제가능한 체결을 가능하게 하기 위하여 상기 지지 하우징과 해제가능하게 체결하도록 동작가능한 체결 수단을 포함하는, 수중 구조체.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 지지 연결 캐리어에는 실질적으로 평면인 플레이트가 제공되는, 수중 구조체.
청구항 6 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 캐리어에는 상기 장착부에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트(positional float)가 제공되는, 수중 구조체.
청구항 7 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 캐리어에는 상기 구동 수단에 관하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공되는, 수중 구조체.
청구항 7 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 캐리어는 상기 구동 수단에 의해 작동하는 로케이팅 부 및 상기 커넥터를 운반하는 제 2 캐리어를 포함하고, 상기 제 2 캐리어에는 상기 로케이팅 부에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공되는, 수중 구조체.
청구항 16에 있어서, 상기 커넥터에는 상기 제 2 캐리어에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공되는, 수중 구조체.
청구항 6 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터에는 상기 연결 캐리어에 대하여 미리결정된 양의 위치 플로트가 제공되는, 수중 구조체.