KR20180022951A - 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법 및 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템 - Google Patents

풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법 및 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템 Download PDF

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Abstract

풍력 터빈 부품(wind turbine component; 42)을 풍력 터빈(16)에 대해 상대적으로 이동시키기 위한 방법이 제공되는바, 상기 풍력 터빈(16)에 포함된 타워(18)는 타워(18)를 통하는 개구(90)를 폐쇄시키기 위한 도어(26)를 구비하고, 상기 방법은: 트랙(44) 및 동력 구동 장치(powered drive device; 118)를 구비하여 풍력 터빈 부품(42)을 개구(90)를 통하여 타워(18) 내부와 타워(18) 외부 간으로 이동시키게끔 구성된 이송 시스템(40)을 풍력 터빈(16)에 대해 상대적으로 그리고 제거가능하게 배치시키되, 상기 트랙(44)이 타워(18)에 있는 개구(90)를 통하여 연장되어 트랙(44)의 제1 단부(78)가 타워(18) 외부에 위치하고 트랙(44)의 제2 단부(80)가 타워(18) 내부에 위치하게 되도록 배치하는 단계; 및 상기 이송 시스템(40)의 동력 구동 장치(118)를 이용해서 상기 풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내부에서 수직으로 트랙(44)으로부터 멀리 또는 트랙(44)을 향해 이동시키는 단계;를 포함한다. 위와 같은 방법을 구현하기 위한 이송 시스템(40)도 제공된다.

Description

풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법 및 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템
본 발명은 일반적으로 풍력 터빈에 관한 것이고, 구체적으로는 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈 타워 안으로 그리고/또는 밖으로 이동시키기 위한 이송 시스템과, 상기 이송 시스템을 이용하여 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈 타워 안으로 그리고/또는 밖으로 이동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
화석 연료를 연소시키지 않고서 재생가능한 자원을 이용하여 전기 에너지를 생산하기 위하여 풍력 터빈이 사용된다. 일반적으로 풍력 터빈은 바람의 운동 에너지를 전력으로 변환시킨다. 수평축 풍력 터빈은 타워, 타워의 정점에 위치한 너셀, 및 샤프트에 의하여 상기 너셀에 지지되고 복수의 블레이드를 구비한 로터를 포함한다. 상기 샤프트는 로터를, 상기 너셀 내부에 수용되는 발전기와 직,간접적으로 연결한다. 그 결과, 바람으로 인하여 블레이드들이 회전하게 되면 발전기에 의하여 전기가 생산된다.
이와 같은 부품들에 추가적으로, 풍력 터빈은 풍력 터빈에 의해 생산되는 전기 에너지를 조절(regulate)하기 위한 다수의 부품들도 포함한다. 예를 들어, 풍력 터빈은 종종 트랜스포머(transformer), 컨버터(converter), 및 기타 전기 에너지가 소정의 방식으로 전력망에 공급될 수 있게 하기 위하여 전기 에너지를 조절하는 다른 전기 부품들을 포함한다. 이와 같은 전기 부품들은 상대적으로 대형이고 무거운 물품들일 수 있으며, 풍력 터빈 및 풍력 터빈의 전력 생산량이 증가함에 따라서 더 대형으로 그리고 더 무겁게 될 것으로 예상된다. 이와 같은 전기 부품들은 너셀 안에서 통상적으로 예를 들어 발전기에 인접하게 배치된다. 그러나 이와 같은 부품들의 크기가 증가하고 너셀 내부의 공간이 더 제한적으로 됨에 따라서, 트랜스포머, 컨버터, 및 다른 부품을 위한 대안적인 위치가 고려되게 되었다. 일부 풍력 터빈 설계안에서는, 예를 들어 상기 부품들이 타워 내부에, 구체적으로는 타워의 기저부에 인접하게 배치되기도 한다.
이와 같은 전기 부품들 다수의 작동 수명은 풍력 터빈의 작동 수명보다 짧다. 이 점에 있어서, 풍력 터빈 자체(예를 들어, 타워, 블레이드들, 등)는 대략 20년의 수명을 갖도록 설계될 수 있으나, 풍력 터빈 내의 전기 트랜스포머는 대략 12년의 수명을 가질 수 있다. 따라서, 풍력 터빈의 설계자들과 제조사들은 풍력 터빈의 작동 수명 동안에 상기 전기 부품들의 제거 및 교체를 가능하게 만들어야 한다. 그러나, 이와 같은 다양한 부품들을 제거 및 교체하는 것은 난해하고, 많은 시간과 비용이 소요되는 작업이다. 예를 들어 상기 부품들이 너셀 내부에 위치한다면, 이 부품들을 제거 및 교체하는데에 높은 비용이 드는 대형 크레인이 사용되는 것이 일반적이다. 이 부품들이 타워의 저부에 인접하게 위치하는 때에는, 이 부품들이 타워의 기저부에 통상적으로 위치하는 도어(door) 또는 해치(hatch) 통로를 통해 이동될 수 있도록 하기 위해서, 비싸고 복잡한 내부 크레인 시스템이 타워 내부에 포함되어야 한다. 어느 경우이든, 부품의 제거 및 교체가 용이하지 않다.
WO 2014/082643 에는 풍력 터빈 타워에 있는 개구를 통하여 풍력 터빈 부품들을 풍력 터빈 안 또는 밖으로 이동시키기 위하여, 트랙 및 트랙에 이동가능하게 결합되는 운반체(carriage)를 구비한 이송 시스템이 개시되어 있다. 그러나 이 개시된 이송 시스템 및 이와 관련된 방법에서는, 풍력 터빈 부품들을 풍력 터빈 타워 내부에서 수직으로 상승 및/또는 하강시키기 위해서, 통상적으로 타워의 내측 벽에 지지되는 내부 윈치 시스템(internal winch system)이 풍력 터빈에 구비될 것을 필요로 한다.
위와 같은 시스템은 의도된 목적을 달성하기는 하지만, 풍력 터빈의 설계자들과 제조사들은 풍력 터빈의 운영 및 유지보수와 관련된 장치들 및 방법들을 향상시키기 위하여 지속적인 노력을 해왔다. 본 발명은 풍력 터빈의 유지보수와 관련하여 현재의 시스템 및 방법을 개선함을 목적으로 한다.
본 발명에 의하여 풍력 터빈 부품(wind turbine component)을 풍력 터빈에 대해 상대적으로 이동시키기 위한 방법이 제공되는바, 상기 풍력 터빈에 포함된 타워는 타워를 통하는 개구를 폐쇄시키기 위한 도어를 구비하고, 상기 방법은: 트랙 및 동력 구동 장치(powered drive device)를 구비하여 풍력 터빈 부품을 개구를 통하여 타워 내부와 타워 외부 간으로 이동시키게끔 구성된 이송 시스템을 풍력 터빈에 대해 상대적으로 그리고 제거가능하게 배치시키되, 상기 트랙이 타워에 있는 개구를 통하여 연장되어 트랙의 제1 단부가 타워 외부에 위치하고 트랙의 제2 단부가 타워 내부에 위치하게 되도록 배치하는 단계; 및 상기 이송 시스템의 동력 구동 장치를 이용해서 상기 풍력 터빈 부품을 타워 내부에서 수직으로 트랙으로부터 멀리 또는 트랙을 향해 이동시키는 단계;를 포함한다.
예시적인 일 실시예에서, 상기 방법은: 타워 내의 개구 위에서 그리고 풍력 터빈 부품의 위에서 타워의 지지 구조물에, 복수의 도르래를 포함하는 호이스트 조립체(hoist assembly)를 분리가능하게 결합하는 단계; 적어도 하나의 피드 케이블(feed cable)에 의하여 호이스트 조립체와 동력 구동 장치를 작동상 결합하는 단계; 호이스트 조립체를 풍력 터빈 부품에 작동상 결합하는 단계; 및 풍력 터빈 부품을 타워 내에서 수직으로 이동시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 호이스트 조립체와 동력 구동 장치를 작동상 결합하는 단계는, 트랙의 제2 단부에서 적어도 하나의 도르래를 통하도록 적어도 하나의 피드 케이블을 연장시킴을 더 포함한다.
예시적인 일 실시예에서, 이송 시스템의 동력 구동 장치는, 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 그리고 타워에 있는 개구를 통하여 이동시키기 위하여 이용될 수 있다. 이 점에 있어서, 동력 구동 장치는 이송 시스템의 제1 위치 또는 제2 위치에 선택적으로 결합될 수 있으며, 상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은: 풍력 터빈 부품을 타워 내에서 수직으로 이동시키는 때에는, 동력 구동 장치를 이송 시스템의 제1 위치에 결합하는 단계;와, 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서, 예를 들어 개구를 통해 실질적으로 수평인 방향으로 이동시키는 때에는, 동력 구동 장치를 이송 시스템의 제2 위치에 결합하는 단계;를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 트랙은 모듈형의 설계형태를 가지며, 상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은, 복수의 트랙 세그먼트를 단부-대-단부 방식으로 결합함으로써 트랙을 조립하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈으로부터 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 이 점에 있어서, 상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은: 타워 내의 개구 위에서 그리고 풍력 터빈 부품의 위에서 타워의 지지 구조물에, 복수의 도르래를 포함하는 호이스트 조립체를 분리가능하게 결합하는 단계; 적어도 하나의 피드 케이블에 의하여 호이스트 조립체와 동력 구동 장치를 작동상 결합하는 단계; 상기 풍력 터빈 부품을 타워 내에 위치한 플랫폼으로부터 수직으로 그리고 도어 위로 상승시기 위하여 동력 구동 장치를 작동하는 단계; 상기 풍력 터빈 부품을 트랙 상으로 수직으로 하강시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동하는 단계; 풍력 터빈 부품이 완전히 타워 밖에 위치되도록, 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 타워 내부로부터 타워 외부로 이동시키는 단계; 및 풍력 터빈 부품을 트랙으로부터 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법이 풍력 터빈 부품이 상기 플랫폼을 통과함을 허용하도록 상기 플랫폼의 적어도 일부를 이동시킴을 더 포함한다.
상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은 다른 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈 타워 안에 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 상기 다른 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈 타워 안에 설치하는 단계는: 상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙 상에 배치함; 상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 타워 외부로부터 타워 내부로 이동시킴; 상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙으로부터 수직으로 그리고 상기 플랫폼 위로 상승시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시킴; 및 상기 다른 풍력 터빈 부품을 상기 플랫폼 상으로 수직으로 하강시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시킴;을 포함한다. 일 실시예에서는, 상기 방법이 상기 다른 풍력 터빈 부품이 상기 플랫폼을 지나감을 방지하기 위하여, 상기 플랫폼의 적어도 일부분을 이동시킴을 더 포함한다.
일 실시예에서는, 상기 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 이동시킴이: 동력 구동 장치를 풍력 터빈 부품에 작동상 결합함; 및 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 이동시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시킴;을 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 이동시킴이: 동력 구동 장치를 상기 다른 풍력 터빈 부품에 작동상 결합함; 및 상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 이동시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시킴;을 더 포함할 수 있다.
상기 방법에 따르면, 동력 구동 장치가 이송 시스템의 제1 위치와 제2 위치에 선택적으로 결합될 수 있다. 상기 방법은: 풍력 터빈 부품을 타워 내에서 수직으로 이동시키는 때에는 동력 구동 장치를 이송 시스템의 제1 위치에 결합하는 단계; 및 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 이동시키는 때에는 동력 구동 장치를 이송 시스템의 제2 위치에 결합하는 단계;를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 풍력 터빈 내에 풍력 터빈 부품을 설치하기 위하여 이용될 수 있다. 이 점에 있어서, 상기 방법은: 트랙 상에 풍력 터빈 부품을 배치함; 상기 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 타워 외부로부터 타워 내부로 이동시킴; 타워에 있는 개구 위에서 그리고 풍력 터빈 부품의 위에서 상기 타워의 지지 구조물에 복수의 도르래를 포함하는 호이스트 조립체를 분리가능하게 결합함; 적어도 하나의 피드 케이블을 거쳐서 호이스트 조립체와 동력 구동 장치를 작동상 결합시킴; 풍력 터빈 부품을 트랙으로부터 그리고 상기 플랫폼 위로 수직으로 상승시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시킴; 및 풍력 터빈 부품을 상기 플랫폼 상에 수직으로 하강시키기 위하여 동력 구동 장치를 작동시킴을 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라서 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈의 안으로 또는 밖으로 이동시키기 위한 이송 시스템이 제공되는바, 상기 풍력 터빈에 포함된 타워는 타워를 통하는 개구를 폐쇄시키기 위한 도어를 구비하고, 상기 이송 시스템은: 타워의 외부에 위치되도록 구성된 제1 단부 및 타워의 내측 벽에 결합되도록 구성된 제2 단부를 구비하여, 타워에 있는 개구를 통해서 연장되는, 트랙; 상기 트랙에 이동가능하게 결합되도록 구성된 운반체로서, 상기 개구를 통해서 풍력 터빈의 안으로 또는 밖으로 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위하여 풍력 터빈 부품을 수용하도록 구성된, 운반체; 상기 트랙에 결합되도록 구성된 동력 구동 장치; 및 상기 타워에 있는 개구 위에서 그리고 상기 풍력 터빈 부품 위에서 타워의 지지 구조물에 결합되도록 구성된 호이스트 조립체로서, 복수의 도르래를 포함하는, 호이스트 조립체;를 포함하고, 상기 동력 구동 장치는, 적어도 하나의 피드 케이블에 의하여 호이스트 조립체에 작동상 결합되도록 구성되고, 또한 풍력 터빈 부품을 타워 내에서 수직으로 그리고 트랙으로부터 멀리 또는 트랙을 향하여 이동시키도록 작동할 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 상기 이송 시스템은 적어도 하나의 피드 케이블을 동력 구동 장치로부터 호이스트 조립체로 안내하기 위하여 제2 단부에 인접하여 트랙에 결합된 적어도 하나의 도르래를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 이송 시스템은 적어도 하나의 피드 케이블을 동력 구동 장치로부터 트랙의 제2 단부에 있는 적어도 하나의 도르래를 향해 안내하기 위하여 제1 단부에 인접하여 트랙에 결합된 적어도 하나의 도르래를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 동력 구동 장치는, 적어도 하나의 피드 케이블을 거쳐서 운반체에 작동상 결합되도록 구성되고, 트랙을 따라서 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위해 작동할 수 있다. 상기 이송 시스템은 적어도 하나의 피드 케이블을 동력 구동 장치로부터 운반체로 안내하기 위하여 제2 단부에 인접하여 트랙에 결합되는 적어도 하나의 도르래를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 이송 시스템은 적어도 하나의 피드 케이블을 동력 구동 장치로부터 트랙의 제2 단부에 있는 적어도 하나의 도르래를 향해 안내하기 위하여 제1 단부에 인접하여 트랙에 결합된 적어도 하나의 도르래를 더 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 동력 구동 장치는 트랙의 제1 위치와 제2 위치에 선택적으로 결합될 수 있으며, 동력 구동 장치는 풍력 터빈 부품을 타워 내에서 수직으로 이동시키는 때에 트랙의 제1 위치에 결합되도록 구성되고, 또한 동력 구동 장치는 풍력 터빈 부품을 트랙을 따라서 이동시키는 때에 트랙의 제2 위치에 결합되도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 트랙은 모듈형 설계형태를 가지며, 트랙을 형성하도록 단부-대-단부 방식으로 결합되도록 구성된 복수의 트랙 세그먼트들을 포함한다. 또한 동력 구동 장치는 적어도 하나의 윈치 시스템을 포함할 수 있다.
발명의 상세한 설명에 포함되고 이것의 일부를 구성하도록 의도된 첨부 도면들은 본 발명의 한 가지 이상의 실시예들을 도시하는 것으로서, 위에서 제시된 본 발명에 관한 일반적인 설명 및 아래에서 제시되는 상세한 설명과 함께 본 발명에 대해 설명하는 역할을 한다.
도 1 에는 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 풍력 터빈의 사시도가 도시되어 있다.
도 2 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 시스템의 사시도가 도시되어 있다.
도 3 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 조립도가 도시되어 있다.
도 3a 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 조립도가 도시되어 있는바, 여기에는 이송 시스템의 트랙의 모듈형 설계안이 도시되어 있다.
도 3b 에는 도 3a 의 조립체의 횡단면도가 도시되어 있는바, 여기에는 인접한 두 개의 트랙 세그먼트(track segment)들 간의 연결이 도시되어 있다.
도 4 에는 도 2 의 이송 시스템의 사시도가 도시되어 있는바, 여기에는 동력 구동 장치가 이송 시스템을 따라서 운반체를 이동시키기 위한 상측 위치에 배치되어 있는 모습이 도시되어 있다.
도 4a 에는 풍력 터빈 타워의 내부에 위치하는, 도 4 의 이송 시스템의 일부분의 평면도가 도시되어 있다.
도 4b 에는 풍력 터빈 타워 외부에 위치하는, 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 사시도가 도시되어 있는바, 여기에는 그에 결합되는 동력 구동 장치가 없는 모습으로 도시되어 있다.
도 4c 에는 도 4b 와 유사한 사시도가 도시되어 있는바, 여기에는 상기 운반체와 동력 구동 장치가 이송 시스템에 결합되는 모습이 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b 에는 도 2 의 이송 시스템의 개략도가 도시되어 있는바, 여기에는 트랙을 따라서 운반체를 이동시키기 위한 동력 구동 장치의 작동이 도시되어 있다.
도 6 에는 도 4 와 유사한 사시도가 도시되어 있는바, 여기에는 동력 구동 장치가 타워 내부에서 상기 부품을 수직으로 이동시키기 위한 하측 위치에 배치되어 있는 모습이 도시되어 있다.
도 6a 에는 풍력 터빈 타워 내부에 위치하는 도 2 의 이송 시스템의 일부분과 호이스트 조립체를 도시하는 다른 사시도가 도시되어 있다.
도 6b 내지 도 6d 에는 도 6 의 이송 시스템의 일부분들의 개략도들이 도시되어 있는바, 여기에는 타워 내부에서 부품을 수직으로 이동시키기 위한 동력 구동 장치의 작동이 도시되어 있다.
도 7 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 개략도가 도시되어 있는바, 여기에는 풍력 터빈 부품이 수직으로 상승된 위치에 있는 모습이 도시되어 있다.
도 7a 에는 도 7 과 유사한 이송 시스템의 일부분의 개략도가 도시되어 있으나, 여기에는 풍력 터빈 부품이 수직으로 하강된 위치에 있는 모습이 도시되어 있다.
도 7b 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 개략도가 도시되어 있는바, 여기에는 상기 부품이 운반체 상에 위치시키는 모습이 도시되어 있다.
도 8 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 개략도가 도시되어 있는바, 여기에는 상기 부품이 트랙을 따라 이동할 준비가 된 모습이 도시되어 있다.
도 9 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 개략도가 도시되어 있는바, 여기에는 상기 부품을 풍력 터빈 밖으로 이동시키기 위한 동력 구동 장치의 작동이 도시되어 있다.
도 10 에는 도 2 의 이송 시스템의 일부분의 사시도가 도시되어 있는바, 여기에는 상기 부품이 풍력 터빈 밖의 위치에 있는 모습이 도시되어 있다.
도 1 을 참조하면, 해상 풍력 터빈 시설물(10)은 물(14) 안에 일반적으로 배치되는 기반부(12)와, 상기 기반부(12)에 고정되어 있는 풍력 터빈(16)을 포함한다. 풍력 터빈(16)을 지지하기 위하여, 예를 들어 해저에 의해 지지되는 모노파일(monopile) 또는 트러스(truss) 기반부를 포함하는 다수의 기반부 설계안과, 다양한 부유식 기반부의 설계안이 사용될 수 있다. 풍력 터빈(16)은 타워(18), 타워(18)의 정점에 배치된 너셀(nacelle; 20), 및 너셀(20) 내부에 수용된 발전기(미도시)에 작동상 결합된 로터(22)를 포함한다. 타워(18)는 너셀(20), 로터(22), 및 너셀(20) 안에 수용되는 풍력 터빈(16)의 다른 부품들에 의해 부여되는 하중을 지지하고, 또한 낮은 난류의 고속 이동 기류가 통상적으로 존재하는 해수면 위의 소정 높이까지 너셀(20)과 로터(22)를 상승시키기 위해 작동한다. 해상 시설물에서 전형적인 바와 같이, 풍력 터빈(16)은 타워(18)의 내부에 인력, 도구, 장비, 등이 진입함을 허용하기 위하여 타워(18)의 기저부에 해치 또는 도어(26)와 외부 플랫폼(24)을 포함한다. 이 점에 있어서, 보트 또는 다른 해양 선박에 있는 인력이 외부 플랫폼(24)에 접근함을 허용하기 위하여, 예를 들어 외부 플랫폼(24)으로부터 아래로 연장된 사다리(28)가 제공될 수 있다.
수평축 풍력 터빈으로 제시된 풍력 터빈(16)의 로터(22)는 전기기계 시스템을 위한 원동기로서의 역할을 수행한다. 최소 레벨을 초과하는 바람으로 인하여 로터(22)가 작동할 것이고, 이것은 로터(22)가 바람 방향에 대해 실질적으로 직각인 평면에서 회전함을 유발할 것이다. 풍력 터빈(16)의 로터(22)는 중앙 허브(30) 및 중앙 허브(30) 주위로 원주방향으로 배분된 위치들에 중앙 허브(30)로부터 외향으로 돌출된 적어도 하나의 블레이드(32)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 로터(22)는 세 개의 블레이드(32)들을 포함하지만 블레이드(32)의 갯수는 다를 수 있다. 블레이드(32)들은 지나가는 기류와 상호작용하여 양력을 발생시킴으로써, 중앙 허브(30)가 종축(34) 주위로 회전함을 유발하도록 구성된다.
풍력 터빈(16)은 예를 들어3상 교류 전력망과 같은 전력망에 전송 라인으로 연결된 발전 플랜트로서의 역할을 수행하는 해상 풍력 단지(wind farm) 또는 풍력 파크(wind park)에 속하는 유사한 풍력 터빈들의 집합에 포함되는 것일 수 있다. 상기 전력망은 일반적으로 파워 스테이션(power station)들, 전송 회로들, 및 전송 라인들의 네트워크에 의해 연결되는 서브스테이션(substation)들의 네트워크로 이루어지는데, 상기 서브스테이션들은 전력을 최종 사용자 및 다른 고객의 전기 제품들의 부하로 전송하는 전송 라인들의 네트워크에 의해 연결된다. 이 점에 있어서, 풍력 터빈(16)은 발전기에 의하여 발생된 전력을 전력망으로 공급함을 도모하기 위한 다양한 부품들, 예를 들어 트랜스포머, 컨버터, 등을 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 풍력 터빈(16)의 작동 수명 동안에 풍력 터빈(16)으로부터 다양한 풍력 터빈 부품들을 제거하고 그 부품을 새로운 또는 수리된 부품으로 교체할 필요가 있을 수 있다. 도 2 에는 전체적으로 40 으로 표시된 이송 시스템의 예시적 실시예가 도시되어 있는바, 이것은 예를 들어 풍력 터빈의 설치 또는 교체 과정에서 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈(16) 안으로 이동시키고 그리고/또는 제거 과정 동안에 풍력 터빈 부품(42)을 풍력 터빈(16) 밖으로 이동시키기 위한 것이다. 예시적인 실시예에서, 이송 시스템(40)은 타워(18)의 기저부에 있는 도어(26)을 통해서 풍력 터빈 타워(18) 안밖으로 풍력 터빈 부품들을 이동시키는데에 사용되도록 구성된다. 보다 구체적으로, 이송 시스템(40)은 풍력 터빈 부품들을 상대적으로 간편하고 시간 및 비용 면에서 효율적인 방식으로 도어(26)를 통해서 풍력 터빈 타워(18) 안으로 그리고/또는 밖으로 이동시킴을 가능하게 하도록 구성되며, 이로써 대형의 복잡하고 고가인 (내부 또는 외부) 크레인이 필요하지 않게 된다. 또한, 예시적인 실시예에서, 이송 시스템(40)에 의하여 이동되는 풍력 터빈 부품(42)은 전기 트랜스포머인 것으로서 예시된다. 그러나, 이송 시스템(40)에서 이동될 특정의 풍력 터빈 부품은 풍력 터빈 소유자의 필요 또는 특정의 적용예에 따라서 달라질 수 있으므로, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 이송 시스템(40)은 트랙(44), 트랙(44)에 이동가능하게 결합되는 운반체(46), 및 트랙(44)을 풍력 터빈(16)에 대해 지지하기 위한 하나 이상의 지지 프레임(48a, 48b)을 포함한다. 일 실시예에서, 트랙(44)은 한 쌍의 이격되고 전체적으로 평행한 레일들(50, 52)을 포함하는데, 이 레일들은 전체적으로 길이방향 축(54)을 형성한다. 도시된 실시예에서, 레일(50)은 전체적으로 원호형의 구성형태를 가지며, 레일(52)은 전체적으로 편평한 구성형태를 갖는바, 이와 같이 상이한 구성형태는 운반체(46)가 트랙(44) 상에 있는 때에 의도하지 않은 운반체(46)의 측방향 움직임을 제한하기 위한 것이다. 이와 같은 구성형태들 중 하나 또는 둘 다는 레일들(50, 52) 의 상부에 캡 또는 커버를 적용함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 레일들의 다른 구성형태가 가능하다는 것이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 트랙(44)은 레일들(50, 52) 아래에서 레일들(50, 52) 사이에 위치한 베이스 지지 레일(51)을 포함하는 트러스 설계형태를 가질 수 있는데, 이 때 상기 베이스 지지 레일(51)은 하나 이상의 지지 프레임에 의하여 레일들(50, 52)에 결합될 수 있다. 레일들(50, 51, 52)은 이송 시스템(40)의 사용 동안에 가해지는 부하를 감당하기에 충분한 재료 또는 스틸로 만들어질 수 있다.
도 2 내지 도 3b 에 도시된 바와 같이, 일 예시적인 실시예에서 레일들(50, 51, 52) 각각은, 집합적으로 레일들(50, 51, 52)을 형성하도록 단부-대-단부 방식(end-to-end fashion)으로 결합된 복수의 레일 세그먼트를 포함하는 모듈형 설계형태를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 트랙(44)은 복수의 트랙 세그먼트들(44a, 44b, 44c, 44d)을 포함하는데, 이들은 단부-대-단부 방식으로 서로 결합되어서 집합적으로 트랙(44)을 형성한다. 트랙(44)을 세그먼트들로 형성함으로써, 예를 들어 조립 및 분해 동안에 해상 풍력 터빈 시설물(10)에서의 작업자들에 의한 보다 용이한 조작이 도모된다. 이와 같은 구성으로 인하여 이송 시스템(40)이 풍력 터빈 장소에 보다 용이하게 저장되거나, 또는 풍력 터빈(16)에 유지보수를 제공하는 해양 선박에 보다 용이하게 적재될 수 있게 된다. 도시된 실시예에서 트랙(44)은 네 개의 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)를 포함하지만, 요망되는 길이와 적용예에 따라서 임의 갯수의 트랙 세그먼트가 사용될 수 있다.
각각의 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)는 전체적으로 평행하고 서로 이격된 한 쌍의 레일 세그먼트들(50a, 50b, 50c, 50d, 52a, 52b, 52c, 52d)과 베이스 지지 레일 세그먼트들(51a, 51b, 51c, 51d)과, 제1 및 제2 횡단 지지 프레임(53, 55)을 포함하는데, 제1 및 제2 횡단 지지 프레임(53, 55)은 각 트랙 세그먼트가 전체적으로 V자 형상의 횡단면(도 3a 참조)을 갖도록 하기 위하여, 베이스 지지 레일 세그먼트(51a, 51b, 51c, 51d)를 레일 세그먼트(50a, 50b, 50c, 50d, 52a, 52b, 52c, 52d)에 각각 결합시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 횡단 지지 프레임(53, 55)은 (예를 들어, 상측 단부 및 하측 단부에) 직선 부재들과 (직선 부재들 사이에) 대각 부재들을 모두 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 횡단 지지 프레임(53, 55)은 X자 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 구성물들이 포함될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 각 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)는 상기 평행한 레일 세그먼트들(50a, 50b, 50c, 50d, 52a, 52b, 52c, 52d) 사이에 위치한 지지 패널(57)을 포함할 수 있다.
각 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)는, 상기 트랙 세그먼트들이 서로 결합된 때에 레일 세그먼트들(50a, 50b, 50c, 50d, 51a, 51b, 51c, 51d, 52a, 52b, 52c, 52d)이 집합적으로 트랙(44)을 형성하게 되도록, 인접한 트랙 세그먼트(들)에 결합되도록 구성된다. 이 점에 있어서, 각 레일 세그먼트들(50a, 50b, 50c, 50d, 51a, 51b, 51c, 51d, 52a, 52b, 52c, 52d)은 수 커플러(male coupler; 59) 또는 암 커플러(female coupler; 61)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 중간 트랙 세그먼트(44b, 44c)의 각 레일 세그먼트들(50b, 50c, 51b, 51c, 52b, 52c)은 일 단부에 수 커플러(59)를 포함하고 반대측 단부에 암 커플러(61)를 포함할 수 있는 한편, 단부 세그먼트(44a, 44d)의 각 레일 세그먼트들(50a, 50d, 51a, 51d, 52a, 52d)은 필요에 따라 일 단부에 수 커플러(59) 또는 암 커플러(61)를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 각 수 커플러(59)는 베이스(base; 59a), 넥(neck; 59b), 및 넥(59b)의 횡단면보다 큰 횡단면을 갖는 헤드(head; 59c)를 포함한다. 각 암 커플러(61)는 베이스(61)와, 인접하고 전체적으로 C자 형상인 제1 및 제2 수용부(61b, 61c)를 포함하는바, 제1 수용부(61b)는 수 커플러(59)의 넥(59b)을 수용하는 크기를 가지며, 제2 수용부(61c)는 수 커플러의 헤드(59c)를 수용하는 크기를 갖는다. 이로써, 암 커플러(61)는 수 커플러(59)에 걸쳐 배치되고 수 커플러(59)와 짝맞춤될 수 있다. 다음, 전체적으로 C자 형상을 가진 잠금 칼라(lock collar; 63)가 수 커플러(59)위에 장착되고, 암 커플러(61)에 분리가능하게 결합되는바, 이와 같은 분리가능한 결합은 예를 들어 스크류(screw; 63a), 와셔(washer; 63b), 및 슬리브(sleeve; 63c)에 의하여 이루어질 수 있다. 그러나 칼라(63)는 임의의 적합한 체결구에 의하여 암 커플러(61)에 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 칼라(63)는 수 커플러를 제 위치에 유지하기 위하여, 수 커플러(59)의 넥(59b) 및 헤드(59c)에 대응되는, 전체적으로 계단식의 구성형태를 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서는 모듈형 구성형태의 트랙(44)이 제공되지만, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위 내에서 다른 구성형태도 가능하다는 것을 이해할 것이다. 이 점에 있어서, 대안적인 실시예에서는, 상기 트랙이 풍력 터빈에서의 전개 이전에 약간의 사전 조립을 필요로 하는 일체형 또는 단일형 시스템으로서 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 위에서 설명된 모듈형 설계안에만 국한되는 것은 아니다.
운반체(46)는 트랙(44)에 이동가능하게 결합되도록 구성되고, 또한 풍력 터빈 부품(42)이 트랙(44)을 따라서 이동할 수 있도록 풍력 터빈 부품(42)을 수용할 수 있도록 구성된다. 이 점에 있어서, 운반체(46)는 전체적으로 사각형이고 평면형인 운반 플랫폼(70)으로서 풍력 터빈 부품(42)의 수용을 위한 상측 표면(72)을 구비한 운반 플랫폼(70)과, 운반 플랫폼(70)과 트랙(44)에 결합되도록 구성된 결합 부재들(74, 76)을 포함한다. 운반 플랫폼(70)은 전체적으로 중실형 부재이거나, 또는 대안적으로는 다수의 구조 프레임 부재들로 이루어진 격자 형태의 것일 수 있다. 결합 부재들(74, 76)은 트랙(44)을 따른 운반체(46)의 슬라이딩 이동을 용이하게 하기 위하여, 예를 들어 저마찰 특성을 가진 복수의 베어링 패드 유닛(bearing pad unit)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 레일(50, 52)에 윤활제가 가해지거나, 또는 레일(50, 52)이 운반체 상의 베어링 패드 유닛들과 맞물리도록 구성된 베어링 패드 유닛들을 포함할 수 있으며, 이로써 트랙(44)을 따르는 운반체(46)의 마찰이 더 감소될 수 있다. 또 다른 실시예에서는 상기 결합 부재(74, 76)가 복수의 롤러 유닛들을 포함할 수 있는데, 롤러 유닛은 운반 플랫폼(70)에 결합된 허브(hub)와 레일(50, 52) 상에 운반 플랫폼을 이동가능하게 지지하기 위한 하나 이상의 바퀴 또는 롤러를 포함한다. 이와 같은 대안예는 WO 2014/082643 에 보다 상세히 설명되어 있는바, 이 문헌의 내용은 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.
도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 이송 시스템(40)은 예를 들어 이송 시스템(40)의 사용 동안에 운반체(46) 및 풍력 터빈 부품(42)은 물론이고 트랙(44)을 지지하기 위한 하나 이상의 지지 프레임(48a, 48b)을 더 포함한다. 이 점에 있어서 예시적인 실시예에서는, 이송 시스템(40)이 트랙(44)의 제1 단부(78)에 인접한 제1 지지 프레임(48a)과 트랙(44)의 제2 단부(80)에 인접한 제2 지지 프레임(48b)을 포함한다. 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 이송 시스템(40)의 사용 동안에, 제1 단부(78)는 풍력 터빈 타워(18)의 외부에 위치할 수 있으며, 제1 지지 프레임(48a)dms 트랙(44)의 지지를 위하여 지지체들(82, 84)(점선으로 표시됨)과 결합된다. 상기 지지체들(82, 84)은 예를 들어 플랫폼(24)의 상측 표면이나 다른 임의의 적합한 표면에 위치할 수 있다. 대안적으로는, 제1 지지 프레임(48a)이 트랙(44)을 지지하기 위해 플랫폼(24)의 상측 표면과 결합될 수 있다.
제1 지지 프레임(48a)은 이격된 한 쌍의 다리부(86, 88)를 포함할 수 있는데, 이들 각각은 개별의 브라켓(89)에 의하여 트랙(44)에 연결된다. 일 실시예에서는 다리부들(86, 88)이 중간 프레임 부재에 의하여 서로 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 지지 포스트(82, 84)가 중간 프레임 부재에 의하여 서로 연결될 수 있다. 제1 지지 프레임(48a)은 스틸, 또는 이송 시스템(40)의 사용에 의하여 가해지는 부하를 견디기에 충분한 다른 적합한 재료로 만들어질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 지지 프레임(48a)은 특정의 활용상 필요를 충족시키기 위해서 짖 포스트(82, 84) 또는 플랫폼(24)에 대해 트랙(44)을 상승 또는 하강시키기 위하여 조절가능한 높이를 가질 수 있다. 예를 들어 제1 지지 프레임(48a)의 높이는, 트랙(44)이 포스트들(82, 84) 또는 플랫폼(24)의 상측 표면에 대해 전체적으로 평행하고 실질적으로 수평으로 되도록 정해질 수 있다. 대안적으로, 제1 지지 프레임(48a)은 트랙(44)이 상방향 또는 하방향으로 각도를 형성하도록 구성되 f수 있다. 예를 들어, 트랙(44)은 풍력 터빈 부품(42)이 풍력 터빈 타워(18) 밖으로 이동되고 있는지 아니면 풍력 터빈 타워(18) 안으로 이동되고 있는지의 여부에 따라서 경사를 이룰 수 있다. 이 점에 있어서, 다리부들(86, 88) 각각은 하우징 또는 쉬라우드(shroud) 내에서 움직일 수 있고, 다리부들(86, 88)의 상대 위치를 잠그기 위하여 하우징과 다리부들 내의 대응 구멍들과 맞물리는 하나 이상의 잠금 핀을 포함할 수 있다(미도시). 상기 구멍들은, 다양한 구멍들에 의하여 제1 지지 프레임(48a)의 다양한 높이가 제공되도록 구성된다. 대안적으로는 다리부들(86, 88) 각각이, 요망되는 높이를 제공하기 위하여 다리부들(86, 88)을 신장 또는 수축시키기 위한, 예를 들어 유압식 액츄에이터(미도시)와 같은, 액츄에이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 축(54)에 의하여 정해지는 길이방향에서 제1 지지 프레임(48a)의 위치도 달라질 수 있다. 이것은 예를 들어 풍력 터빈 타워(18) 안으로 또는 밖으로 이동되는 풍력 터빈 부품(42)의 크기 또는 하중에 기초하여 달라질 수 있다. 상기 부품의 이탈이 시작되는 이송 시스템(40) 상의 풍력 터빈 부품(42)의 최종 위치도 제1 지지 프레임(48a)의 위치에 영향을 줄 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 트랙(44)은 예를 들어 적합한 체결구 등에 의하여, 제1 지지 프레임(48a)에 고정되게 결합될 수 있다. 그러나, 대안적으로는 트랙(44)이 제1 지지 프레임(48a)에 단순히 맞닿게 될 뿐이고 제1 지지 프레임(48a)에 고정되게 결합되지 않을 수도 있다.
도 2 내지 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 사용 동안에 트랙(44)은 평상시 도어(26)에 의하여 폐쇄되어 있는 타워 벽에 있는 개구(90)를 통해서 연장되어 트랙(44)의 제2 단부(80)가 풍력 터빈 타워(18)의 내부에 위치하게 된다. 일 실시예에서, 제2 지지 프레임(48b)은 이송 시스템(40)을 풍력 터빈 타워(18)의 내측 벽 또는 표면(92)(일반적으로 개구(90)의 반대측에 있음)에 결합시키도록 구성된 브라켓을 포함할 수 있다. 이로써, 트랙(44)의 일부분이, 아래에서 상세히 설명되는 목적을 위하여, 풍력 터빈 타워(18)의 내측 횡단 치수(예를 들어 직경)에 걸쳐 놓이게 된다. 일 예로서, 제2 지지 프레임(48b)은 예를 들어 용접, 볼트체결, 자석 등에 의하여 풍력 터빈 타워(18)의 내측 표면(92)에 고정될 수 있고, 또한 트랙(44)에 결합되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 레일(50, 52)은 트랙(44)을 지지하기 위하여 제2 지지 프레임(48b)에 맞닿을 수 있다. 그러나 다른 실시예에서 레일(50, 52)은, 레일(50, 52)이 원하지 않게 타워 벽으로부터 멀리 이동함을 방지하기 위하여 제2 지지 프레임(48b)에 고정되게 결합될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 레일(50, 52)은 너트 및 볼트, 다양한 잠금 핀, 또는 다른 체결구를 이용해서 제2 지지 프레임(48b)에 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제2 지지 프레임(48b)은 베이스 플레이트(94), 중앙 브라켓 부재(96), 및 제1 및 제2 브라켓 플레이트(98, 100)를 포함한다. 중앙 브라켓 부재(96)와 제1 및 제2 브라켓 플레이트(98, 100)는, 트랙(44)의 제2 단부로부터 연장된 대응되는 트랙 브라켓(102, 104)을 수용하도록 떨어져 이격된다. 중앙 브라켓 부재(96), 제1 및 제2 브라켓 플레이트(98, 100), 및 트랙 브라켓(102, 104) 각각은 관통하는 스플릿 볼트(106, 108)를 수용하도록 정렬될 수 있는 구멍을 포함한다. 일 실시예에서, 슬리브(106a, 108a)가 스플릿 볼트(106, 108)를 덮도록 제공될 수 있는데, 이것은 레일(50, 52)을 제2 지지 프레임(48b)에 잠그기 위해서 관련 스플릿 핀(110, 112)에 의하여 제 위치에 유지될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 브라켓 플레이트(98, 100)는, 이들 사이에서의 트랙 브라켓(102, 104)의 안내를 용이하게 하기 위하여 외향 방향으로 각도를 이루거나 굽혀질 수 있다.
도시된 실시예에서, 평상시 도어(26)에 의하여 폐쇄되는 개구(90)의 저부 부분에 도어프레임 지지 브라켓(114)이 위치할 수 있는데, 이것은 트랙(44)에 대해 추가적인 지지력 및 안정성을 제공하기 위한 것이다. 도어프레임 지지 브라켓(114)은 개구(90)와 관련된 도어프레임의 일부분에 걸쳐 수용되는 크기 및 형상을 가질 수 있는바, 이것은 그 안에 도어프레임 지지 브라켓(114)을 고정시키기 위한 것이다. 도어프레임 지지 브라켓(114)은 트랙 지지 표면(116)을 포함할 수 있는데, 이것은 예를 들어 지지 레일(51)과 같은 트랙(44)의 일부분을 수용하기 위한 형상을 갖거나 편평한 것일 수 있다. 일 실시예에서 지지 레일(51)은 도어프레임 지지 브라켓(114)과 결합하여 트랙(44)을 지지하고 인접한 타워 벽을 보호한다. 그러나 다른 실시예에서는, 지지 레일(51)이 도어프레임 지지 브라켓(114)에 고정되게 결합되어서 개구(90) 내에서 레일(50, 52)의 원하지 않는 움직임을 방지할 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 이송 시스템(40)은 동력 구동 장치(118)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따르면, 이송 시스템(40)의 동력 구동 장치(118)는 풍력 터빈 타워(18) 내에서 풍력 터빈 부품(42)을 수직으로 이동시키기 위하여 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이 종래 기술에서는, 풍력 터빈 타원 내에서의 부품의 수직방향으로의 이동은 풍력 터빈의 내측 벽에 결합된 내부 윈치 시스템에 의하여 달성되었고, 그 시스템은 필연적으로 풍력 터빈의 영구적인 부분을 형성하였다. 이것은 본 발명의 형태와 대비되는 사항인데, 본 발명에서는 풍력 터빈 부품(42)을 풍력 터빈 타워(18) 안에서 예를 들어 트랙(44)에 대해 (트랙으로부터 멀리 또는 트랙을 향하여)수직으로 이동시키기 위하여 이송 시스템(40)의 동력 구동 장치(118)가 사용된다. 이로 인하여 모든 풍력 터빈에 내부 윈치 시스템을 구비할 필요가 없게 되며, 이는 곧 비용 절감으로 귀결된다. 또한, 내부 윈치 시스템의 연결 부위에서 풍력 터빈 벽의 높은 국부적인 응력 집중 문제도 본 발명에 의하여 해결된다.
아래에서 상세히 설명되는 예시적인 일 실시예에서, 동력 구동 장치(118)는 풍력 터빈 부품(42)을 풍력 터빈 타워(18) 내에서 수직으로 이동시키기 위하여 뿐만 아니라, 풍력 터빈 부품(42)을 예를 들어 도어 개구(90)를 통하여 풍력 터빈(16) 안으로 그리고/또는 밖으로 트랙(44)을 따라서 이동시키는데에도 사용될 수 있다. 그러나, 트랙(44)을 따르는 후자의 이동은 예를 들어 수작업과 같은 다른 과정에 의하여 달성될 수도 있고, 동력 구동 장치(118)는 풍력 터빈 타워(18) 내에서 상기 부품을 수직으로 이동시키는 역할만을 수행할 수도 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 이송 시스템(40)은 운반체(46)를 트랙(44)을 따라서 바람직한 방향, 예를 들어 길이방향 축(54)을 따르는 방향으로 이동시키기 위한 동력 구동 장치(118)를 포함할 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이 일 실시예에서는, 동력 구동 장치(118)가 개별적으로 감겨 있는 피드 케이블(124a, 126a)이 구비된 하나 이상의 회전가능한 드럼을 포함하는 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)을 포함할 수 있다. 상기 피드 케이블(124a, 126a)는 케이블 안내부(120a, 120b, 122a, 122b)를 거쳐서 케이블 스풀(cable spool)(미도시)로부터 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122) 안으로 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 동력 구동 장치(118)는 등록상표 티락(TIRAK®)으로 판매되고 있는 하나 이상의 윈치를 포함할 수 있다. 그러나, 동력 구동 장치(118)에 다른 와이어 유형의 윈치가 사용될 수도 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 상기 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122) 각각은 윈치 플랫폼(128) 상에 배치될 수 있고, 윈치 플랫폼(128)은 임의의 적합한 체결구에 의하여 제1 단부 플레이트(78a)를 거쳐 제1 단부(78)에 인접한 트랙(44)에 선택적으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 윈치 플랫폼(128)은 상측의 제1 위치에서 단부 플레이트(78a)에 결합될 수 있는데, 여기에서는 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)의 케이블 안내부(120b, 122b)가 단부 플레이트(78a)에 제공되어 있는 인접한 상측 도르래(146, 148)에 인접하게 배치될 수 있다. 윈치 플랫폼(128)은 하측의 제2 위치에서 단부 플레이트(78a)에 결합될 수 있는바, 여기에서는 케이블 안내부(120b, 122b)가 단부 플레이트(78a)에 제공되어 있는 하측 도르래(150, 152)에 인접하게 배치될 수 있다. 이와 같은 동력 구동 장치(118)를 위한 2위치 결합의 목적은 아래에서 상세히 설명될 것이다. 윈치 플랫폼(128)이 상측 위치와 하측 위치 간으로 상승 및/또는 하강함을 용이하게 하기 위하여, 윈치 플랫폼(128)에 승강 고리(128a, 128b)가 제공될 수 있다.
윈치 플랫폼(128)이 상측 위치에 있는 경우, 피드 케이블(124a, 126a)은 각각 상측 도르래(146, 148)를 통하도록 끼워질 수 있다. 이 위치에서, 피드 케이블(124a, 126a)은 운반체(46)에 결합될 수 있으며, 이로써 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122) 중 하나 또는 둘 다의 작동으로 인하여 운반체(46)가 트랙(44)을 따라서 원하는 방향으로 이동함이 유발된다. 예를 들어 운반체(46)를 제2 단부(80)로부터 제1 단부(78)를 향하는 방향(예를 들어, 타워 내부로부터 타워 외부로 향하는 방향)으로 이동시키기 위해서는, 피드 케이블(124a, 126a)이 운반체(46)의 제1 단부(134)에 위치한 케이블 소켓(130, 132)에 결합될 수 있다 (도 9 및 도 10 참조). 운반체(46)를 제1 단부(78)로부터 제2 단부(80)로 향하는 방향(예를 들어, 타워 외부로부터 타워 내부로 향하는 방향)으로 이동시키기 위해서는, 피드 케이블(124a, 126a)이 운반체(46)의 제2 단부(140)에 위치한 케이블 소켓(136, 138)에 결합될 수 있다. 이 점에 있어서, 피드 케이블(124a, 126a)은 운반체(46)의 아래로 지나갈 수 있으며, 트랙(44)의 제2 단부(80)는 피드 케이블(124a, 126a)이 경유해서 지나가는 상측 도르래(142, 144)를 포함할 수 있고, 이로써 피드 케이블(124a, 126a)의 긴장(예를 들어, 당김)으로 인해서 운반체(46)의 요망되는 이동이 유발된다. 도르래(142, 144)는 트랙(44)의 제1 단부 플레이트(78a) 반대측의 제2 단부 플레이트(80a)에 위치할 수 있는데, 이것은 제1 단부 플레이트(78a)의 상측 도르래(146, 148)와의 전체적인 정렬을 위한 것이다.
전술된 바와 같이, 예시적인 일 실시예에서 동력 구동 장치(118)는 운반체(46)를 트랙(44)을 따라서 이동시킴에 부가하여, 풍력 터빈 부품(42)을 풍력 터빈 타워(18) 내에서 수직 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있으며, 이로써 별도의 내부 윈치 시스템에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 이 점에 있어서 윈치 플랫폼(128)은 하측 위치에서 제1 단부 플레이트(78a)에 결합될 수 있느데, 이로써 피드 케이블(124b, 126b)가 각각 도 6 에 도시된 바와 같이 하측 도르래(150, 152)를 통해 끼워질 수 있게 된다. 도 4a 에 도시된 바와 같이 일 실시예에서는, 대응되는 수직 방위의 도르래(156, 158)가 제2 단부 플레이트(80a)의 외측 표면에 위치할 수 있는바, 이로써 제1 단부 플레이트(78a)의 하측 도르래(150, 152)와 정렬될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 피드 케이블(124b, 126b)이 도 6a 내지 도 6d 에 도시된 바와 같이, 하측 도르래(150, 152)를 거쳐, 풍력 터빈 부품(42) 위에서 풍력 터빈 타워(18) 내에 위치한 호이스트 조립체(160)에 끼워질 수 있다.
호이스트 조립체(160)는 호이스트 도르래(162, 164)를 포함할 수 있는바, 이로써 피드 케이블(124b, 126b)이 호이스트 도르래(162, 164)를 거쳐서 개별의 태클(tackle; 166, 168)에 끼워질 수 있게 된다. 호이스트 도르래(162, 164)는 개별적인 브라켓(162a, 164a)에 의하여, 예를 들어 I빔(170)과 같은 트러스 구조물 또는 임의의 적합한 사전에 존재하는 지지 비임에 위치할 수 있다. 호이스트 조립체(160)를 위한 이와 같은 지지 비임은 풍력 터빈의 전력 전기장치들을 위한 구조 프레임틀의 일부분일 수 있다. 도시된 바와 같이 태클(166, 168) 각각은 개별적으로 상측 도르래 블록(166a, 168a) 및 하측 도르래 블록(166b, 168b)을 포함할 수 있다. 호이스트 도르래(162, 164)와 유사하게, 상측 도르래 블록(166a, 168a)은 개별적인 브라켓(166c, 168c)에 의하여, 예를 들어 I빔(172)과 같은 트러스 구조물 또는 임의의 적합한 사전에 존재하는 지지 비임에 위치할 수 있다. 호이스트 도르래(162, 164) 및 상측 도르래 블록(166a, 168a)를 사전에 존재하는 지지 비임 또는 트러스 구조물에 배치시킴으로써, 예를 들어 풍력 터빈 부품(42)와 같은 부하의 하중이 타워 벽의 다양한 부분들에 걸쳐 분산될 수 있으며, 이로써 타워 벽의 임의의 단일 지점에서의 응력 집중이 저감된다.
상측 도르래 블록(166a, 168a) 각각은 관련된 피드 케이블(124b, 126b)의 결합을 위한 케이블 소켓(166d, 168d)을 포함할 수 있다. 상기 도르래 블록들(166a, 168a, 166b, 168b) 각각은 복수의 도르래(174)를 포함하는바, 이 도르래들은 개별의 피드 케이블(124b, 126b)의 끼움을 위하여 승강 비임을 따라서 옆으로 나란한 방식으로 배치된다. 도르래(174)들 각각은 단일한 크기 및/또는 형상을 가진 것이거나, 또는 적용예에 따라서 도르래(174)들의 크기 및 형상이 상이할 수 있다. 하측 도르래 블록(166b, 168b)은 피드 케이블(124b, 126b)에 의하여 상측 도르래 블록(166a, 168a) 아래로 매달리고, 풍력 터빈 부품(42)과의 결합을 위한 승강 브라켓(176, 178)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 승강 브라켓(176, 178) 각각은 풍력 터빈 부품(42)에 결합된 것일 수 있는 슬링(sling; 182)을 수용하기 위한 승강 고리(180)를 포함한다.
일 실시예에서, 태클(166, 168)들 중 하나 또는 둘 다는 상측 도르래 블록(166a, 168a)에 결합된 센서 플레이트(194)와, 하측 도르래 블록(166b, 168b)에 결합된 브레이커 플레이트(breaker plate; 196)를 포함할 수 있다. 상기 센서 플레이트(194)는 브레이커 플레이트(196)의 존재 여부를 검출하기 위한 센서, 예를 들어 광학 센서를 하나 이상 포함할 수 있다. 하측 도르래 블록(166b, 168b)이 상측 도르래 블록(166a)에 충분히 가깝게 상승된 경우, 상기 브레이커 플레이트(196)가 상기 센서에 의해 검출될 수 있으며, 이것은 동력 구동 장치(118)로 교신되어 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)의 작동을 중단시키거나, 또는 대안적으로는 하측 도르래 블록(166b, 168b)의 비상 하강을 개시시킬 수 있다.
아래에서는 도 4 내지 도 10 을 참조하여 이송 시스템(40)의 사용에 대해 설명하기로 한다. 해상 풍력 터빈(16)의 풍력 터빈 부품(42)을 제거 또는 교체함이 필요한 때에는, 일반적으로 해양 선박이 파견되어 그 제거 또는 교체를 실시한다. 일단 해상 풍력 터빈 시설물(10) 위치에 도달하면, 요원이 외부 플랫폼(24)에 접근하여 풍력 터빈 타워(18)의 기저부에 있는 도어(26)를 개방한다. 이 점에 있어서, 도어(26)는 힌지 결합되어 있는 것으로서 단순히 회전시켜 개방 위치로 되게 하면 타워 벽을 통과하는 개구(90)가 제공된다. 대안적으로는, 도어(26)가 풍력 터빈 타워(18)로부터 완전히 제거될 수 있다. 또한, 도어(26)와, 도어(26)를 지지하는 프레임이 상기 타워로부터 제거됨으로써 타워 벽을 통과하는 개구(90)가 극대화될 수 있다. 요원은 외부 플랫폼(24) 상의 제1 지지 프레임(48a)을 요망되는 위치 또는 미리 정해진 위치에 배치할 수도 있다. 이 점에 있어서, 상기 제1 지지 프레임(48a)을 요망되는 위치 또는 미리 정해진 위치로 이동시키기 위하여 상기 선박에 탑재된 크레인이 사용될 수 있다. 대안적으로는, 외부 플랫폼(24) 상에 위치한 상대적으로 소형이고 이동가능한 크레인이 제1 지지 프레임(48a)을 배치시키는데에 사용될 수 있다. 외부 플랫폼(24) 상에서의 제1 지지 프레임(48a)의 배치 이전 또는 이후에, 다리부들(86, 88)의 높이가 특정의 적용예를 충족시키도록 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 만일 제2 지지 프레임(48b)이 풍력 터빈 타워(18)의 (예를 들어 상기 타워 시설물의 일부분인) 내측 벽(92)에 이미 부착되어 있지 않다면, 제2 지지 프레임(48b)이 그러하게 배치될 수 있다.
타워 벽에 있는 개구(90)에 대한 접근이 가능하게 된 상태에서, 외부 플랫폼(24) 상에 배치된 제1 지지 프레임(48a) 및 풍력 터빈 타워(18)의 내측 벽(92)에 결합된 제2 지지 프레임(48b), 및 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)가 선박으로부터 하역될 수 있다. 이 점에 있어서, 선박에 있는 크레인이 순차적으로 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)를 상승시켜서 이 세그먼트들을 풍력 터빈(16)에 대해 배치함으로써, 트랙(44)의 제2 단부(80)가 개구(90)를 통하여 그리고 풍력 터빈 타워(18)의 내부 안으로 연장되도록 할 수 있다. 트랙(44)은 제1 단부(78)가 풍력 터빈 타워(18) 밖에 있게 되는 크기를 갖는다. 이 점에 있어서, 외부 플랫폼(24)은, 외부 플랫폼(24)의 일부분이 트랙(44)의 제1 단부(78) 아래에 놓이는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어 전형적인 해상 플랫폼은 풍력 터빈 타워(18)와 도어(26)를 중심으로 하는 전체적으로 각도상 구조를 갖는다. 일 실시예에서, 외부 플랫폼(24)은 고리형 부분과, 도어(26)에 인접한 영역에서 상기 고리형 부분으로부터 외향으로 연장된 연장 부분을 포함할 수 있다. 상기 연장 부분은 도어(26)의 영역에 증가된 공간을 제공할 수 있는데, 이로 인하여 아래에서 설명되는 바와 같이 풍력 터빈 부품(42)이 완전히 풍력 터빈 타워(18) 외부에 위치할 수 있고 또한 풍력 터빈(16)으로부터 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)를 서로 결합시키기 전에, 제2 단부 트랙 세그먼트(44d)가 풍력 터빈 타워(18)의 내측 벽(92)에서 제2 지지 프레임(48b)에 결합되도록 배치될 수 있다. 그 다음에 전술된 바와 같이, 각각의 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)가 관련된 수 커플러(59) 및 암 커플러(61)에 의하여 칼라(63)와 결합될 수 있으며, 이로써 트랙(44)이 형성된다. 필요하다면, 플랫폼(26) 상에서 트랙(44)을 지지하기 위하여 제1 지지 프레임(48a)의 높이가 변경될 수 있다. 일 실시예에서는 타워 벽의 개구(90)의 저부 가장자리에 도어프레임 지지 브라켓(114)이 배치될 수 있으며, 트랙(44)의 추가적인 지지를 위하여 지지 레일(51)이 상기 도어프레임 지지 브라켓(114)과 결합되도록 구성될 수 있다. 그러나 대안적인 실시예에서는, 상기 지지 레일(51)이 개구(90)의 가장자리로부터 이격되도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 지지 레일(51)이 직접 개구(90)의 가장자리와 결합되도록 구성될 수 있다.
이송 시스템(40)의 추가적인 조립을 위하여, 운반체(46)가 레일들(50, 52)에 대해 배치될 수 있다. 예를 들어 운반체(46)는 레일(50, 52)의 제1 단부(78) 위에 끼워질 수 있는바, 이 때 전술된 베어링 패드 또는 롤러가 레일(50, 52)과 맞물린다. 이로써 운반체(46)가 레일(50, 52)에 결합되고 길이방향 축(54)에 대해 전체적으로 평행한 방향으로 이동할 수 있게 된다. 그 다음에는 동력 구동 장치(118)가 이송 시스템(40)에 결합될 수 있다. 전술된 바와 같이 특정의 실시예에 따라서는, 상기 이송 시스템의 결합이 윈치 플랫폼(128)을 제1 단부(78)에 인접하여 상측 위치 또는 하측 위치에 결합시킴을 수반할 수 있다. 또한, 피드 케이블(124a, 126a)의 단부들은 적절한 도르래를 통해 끼워질 수 있으며, 운반체(46)에 결합되어 트랙(44)을 따라서 운반체(46)를 이동시킬 준비가 된다.
위에서 설명된 사항들에 대한 대안예로서, 이송 시스템(40)의 대부분이 외부 플랫폼(24) 상에 올려지기 전에, 예를 들어 상기 선박에서, 사전 조립될 수도 있다. 이와 관련하여, 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)는 해상 풍력 터빈 시설물(10)에 대한 배치 이전에 서로 결합될 수 있다. 또한 운반체(46) 및 윈치 플랫폼(128)이 레일(50, 52)에 결합됨으로써 조립체가 형성될 수 있으며, 이 조립체는 그 이후에 크레인을 이용하여 외부 플랫폼(24) 상에 올려질 수 있다. 이 이송 시스템(40)을 풍력 터빈 타워(18)에 대해 배치하기 위하여는 선박 크레인이 조립체를 배치하는데, 이 때 레일(50, 52)의 제2 단부(80)들이 풍력 터빈 타워(18) 내부에 위치하도록 배치한다. 그 다음 트랙(44)이 전술된 바와 같이 풍력 터빈 타워(18)의 내측 벽(92)에 결합될 수 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이송 시스템(40)의 조립과, 이송 시스템(40)을 풍력 터빈(16)에 대해 배치시킴에 대한 추가적이거나 또는 대안적인 조합을 도출할 수 있을 것이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 제거 과정을 위해서는, 운반체(46)가 먼저 풍력 터빈 타워(18) 외부에, 예를 들어 제1 단부(78)에 인접하여 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)의 피드 케이블(124a, 126a)이 운반체(46)에 결합되며, 이로써 상기 위치 시스템들의 작동시 운반체(46)가 풍력 터빈 타워(18) 외부로부터 풍력 터빈 타워(18) 내부로 이동함이 유발된다. 전술된 바와 같이, 여기에는 윈치 플랫폼(128)을 상측 위치에 결합함과, 피드 케이블(124a, 126a)을 트랙(44)의 제1 단부(78)에 인접한 상측 도르래(146, 148) 및 상기 트랙의 제2 단부(80)에 인접한 상측 도르래(142, 144) 주위로 끼움과, 상기 피드 케이블들을 각각 케이블 소켓(136, 138)에 결합함을 포함할 수 있다.
도 5a 에 도시된 바와 같이, 그 다음에는 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)이 작동될 수 있으며, 이로써 피드 케이블(124a, 126a)이 화살표(T1, T2)로 표시된 방향으로 긴장되어, 운반체(46)가 화살표(D1)로 표시된 방향으로 트랙(44)을 따라서 이동함이 유발된다. 이와 같은 방식으로, 운반체(46)가 풍력 터빈 타워(18) 외부로부터 풍력 터빈 타워(18) 내부의 트랙(44)의 제2 단부(80)를 향해서 그리고 타워 벽의 개구(90)를 통하여 이동될 수 있게 된다. 도 5b 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)은 운반체(46)가 제2 단부(80)에 인접하게 위치한 때 또는 풍력 터빈 타워(18) 내부의 다른 바람직한 위치에 도달한 때에 작동 중단된다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 운반체(46)를 위한 적극적인 정지부를 제공하기 위하여, 레일(50, 52)의 제2 단부(80)에 또는 그 가까이에 범퍼 또는 단부 정지부(184, 186)가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 단부 정지부(184, 186)는 운반체(46)가 상기 풍력 터빈 부품(42)과 전체적으로 정렬되도록 배치될 수 있다.
운반체(46)가 제2 단부(80)에 인접하게 배치된 상태에서, 윈치 플랫폼(128)이 제1 단부 플레이트(78a)의 상측 위치로부터 분리되어, 도 6 에 도시된 바와 같이 제1 단부 플레이트(78a)의 하측 위치에 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 피드 케이블(124a, 126a)은 운반체(46)에 결합된 채로 유지될 수 있으며, 추가적인 피드케이블(124b, 126b)이 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)에 장착될 수 있다. 이 때, 운반체(46)를 제 위치에 잠그기(lock)위해서 피드 케이블(124a, 126a)의 적어도 일부분이 잠금 클램프(미도시)에 의해 긴장된 채로 유지될 수 있다. 대안적으로는, 피드 케이블(124a, 126a)이 운반체(46)로부터 분리되어 상기 추가적인 피드케이블(124b, 126b)의 위치에 사용될 수 있는바, 이로써 필요한 피드 케이블의 갯수가 저감될 수 있다.
어느 경우이든, 피드 케이블(124b, 126b)는, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)의 작동으로 인하여 하측 도르래 블록들이 수직 방향으로 이동하게끔 태클(166, 168)에 연결될 수 있다. 전술된 바와 같이, 여기에는 피드 케이블(124b, 126b)을 트랙(44)의 제1 단부(78)에 인접한 하측 도르래(150, 152), 트랙의 제2 단부(80)에 인접한 하측 도르래(156, 158), 호이스트 도르래(162, 164), 및 도르래(174) 주위로 끼움과, 상기 피드 케이블들을 케이블 소켓들(166d, 168d)에 개별적으로 결합시킴을 포함할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 피드 케이블(124b, 126b)를 풀거나 감도록 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)이 작동될 수 있다.
피드 케이블(124b, 126b)을 품으로 인하여 하측 도르래 블록(166b, 168b)이 도 6c 에 도시된 위치로부터 도 7 에 도시된 풍력 터빈 부품(42)에 근접한 위치로 통제된 방식으로 하강될 수 있다. 전술된 바와 같이, 슬링(sling; 182)들이 예를 들어 상기 부품(미도시)의 상부 표면에 위치한 새클(shackle)들에 의하여 풍력 터빈 부품(42)에 결합될 수 있다. 하측 도르래 블록(166b, 168b)이 풍력 터빈 부품(42)에 근접하게 위치한 상태에서, 상기 슬링(182)들이 도 7 에 도시된 바와 같이 승강 고리(180)에 의하여 상기 도르래 블록들의 승강 브라켓(176, 178)에도 결합될 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)의 작동으로 인하여 풍력 터빈 부품(42)이 통제된 방식으로 상승 및/또는 하강될 수 있도록, 풍력 터빈 부품(42)이 호이스트 조립체(160)에 결합될 수 있다. 그러나, 풍력 터빈 부품(42)은 임의의 적합한 방식으로 호이스트 조립체(160)에 결합될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다.
일 실시예에서, 풍력 터빈 부품(42)은 풍력 터빈 타워(18) 내에서 전체적으로 도어 개구(90) 위에 위치한 플랫폼(미도시) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)은 풍력 터빈 부품(42)을 상기 플랫폼으로부터 들어올리기 위하여 작동될 수 있다. 풍력 터빈 부품(42)이 상기 플랫폼으로부터 들어올려진 상태에서, 상기 플랫폼의 적어도 일부분이 개구(미도시)를 제공하도록 이동될 수 있으며, 이로써 풍력 터빈 부품(42)이 상기 플랫폼을 지나 플랫폼 아래의 영역(타워 벽에 있는 개구(90)를 포함)에 접근함이 허용된다. 예를 들어 상기 플랫폼에 있는 개구는 예를 들어 패널, 도어, 해치 등과 같은 폐쇄물을 슬라이딩, 힌지 회전, 또는 제거함으로써 형성된다. 상기 개구의 크기(그리고 이에 따라 폐쇄물의 크기)는 풍력 터빈 부품(42)이 통과함을 허용할 수 있어야 한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 풍력 터빈 부품(42)의 통과를 허용하기 위하여 상기 플랫폼을 이동 또는 구성하는 다른 방안을 이해할 수 있다.
상기 폐쇄물이 개방 위치에 있는 상태에서, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)은 풍력 터빈 부품(42)을 상기 플랫폼에 있는 개구를 통해서 하강시키고 또한 도 7a 에 도시된 바와 같이 개구와 정렬되게끔 운반체(46) 상에 위치되게 하도록 작동될 수 있다. 일 실시예에서 풍력 터빈 부품(42)은, 풍력 터빈 부품(42)이 운반체(46)로부터 낙하하거나 또는 다른 방식으로 운반체(46)에 대해 움직임을 방지하도록, 운반체(46)에 결합될 수 있다. 예를 들어 풍력 터빈 부품(42)은, 풍력 터빈 부품(42)의 크기와 특정의 적용예에 따라서, 다양한 측부 클램프(198)와 안내 슈(guide shoe; 200)에 의해서 운반체(46)에 볼트에 의해서 또는 기계적으로 잠겨질 수 있다.
풍력 터빈 부품(42)이 운반체(48) 상에 위치한 상태에서, 호이스트 조립체(160)가 풍력 터빈 부품(42)으로부터 결합해제될 수 있다. 예를 들어, 슬링(182)이 풍력 터빈 부품(42)로부터 분리될 수 있고, 풍력 터빈 부품(42)에 간섭이 생기지 않도록 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)이 작동되어 하측 도르래 블록(166b, 168b)을 상승시킬 수 있다. 교체 작업 동안에는, 호이스트 조립체(160)가 교체 부품(미도시)에 대한 결합을 위해 준비된 위치에 유지되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 도 8 에 도시된 바와 같이, 피드 케이블(124b, 126b)를 따라서 잠금 클램프(188)들이 배치될 수 있고, 이 잠금 클램프들이 그 위로 클램핑되어서 피드 케이블(124b, 126b)의 적어도 일부분을 긴장 상태로 유지시키며, 이로써 호이스트 조립체(160)가 제 위치에 잠겨질(lock) 수 있다. 그 다음에는, 상기 피드 케이블(124b, 126b)이 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)으로부터 분리될 수 있고, 상기 호이스트 조립체(160)의 방해없이 상기 윈치 플랫폼이 하측 위치로부터 제거될 수 있다.
다음, 도 9 에 도시된 바와 같이, 피드 케이블(124a, 126a)은 케이블 소켓(130, 132)에 결합될 수 있고, 윈치 플랫폼이 제1 단부 플레이트(78a)dml 상측 위치에 결합된다. 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)은, 상기 피드 케이블들이 화살표(T1, T2) 각각에 의해 표시된 방향들로 긴장되도록 작동할 수 있는바, 이로써 운반체(46)가 화살표(D2)에 의해 표시된 방향으로 트랙(44)을 따라서 이동함이 유발된다. 이와 같은 방식으로, 풍력 터빈 부품(42)을 보유하는 운반체(46)가 트랙(44)을 따라서 풍력 터빈 타워(18) 내측으로부터 타워 벽에 있는 개구(90)를 통해서 풍력 터빈 타워(18) 밖의 트랙(44)의 제1 단부(78)를 향하여 이동한다. 전술된 바와 같이, 트랙(44)과 플랫폼(24)은, 풍력 터빈 부품(42)이 완전히 풍력 터빈 타워(18) 밖에 위치될 수 있도록 구성된다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 범퍼 또는 단부 정지부(190, 192)가 레일(50, 52)의 제1 단부(78)에 또는 그 가까이에 제공될 수 있으며, 이로써 운반체(46)에 대한 적극적인 정지부가 제공될 수 있다. 풍력 터빈 부품(42)이 완전히 풍력 터빈 타워(18) 밖에 위치한 상태에서, 풍력 터빈 부품(42)이 운반체(46)로부터 분리될 수 있다. 운반체(46)로부터 풍력 터빈 부품(42)을 들어올리고, 예를 들어 화살표(C)에 의해 표시된 방향으로 풍력 터빈(16)으로부터 풍력 터빈 부품(42)을 이동시키기 위하여, 선박 상의 크레인이 사용될 수 있다.
교체용 트랜스포머 또는 다른 교체 부품(미도시)와 같은 다른 풍력 터빈 부품이 상기 선박에 의해 보유될 수 있으며, 이것이 선박 크레인에 결합되어 외부 플랫폼(24) 상에 올려질 수 있다. 구체적으로, 풍력 터빈 타워(18)의 외부에 위치한 운반체(46) 상에 교체용 부품을 놓기 위하여 선박 크레인이 사용될 수 있다. 교체용 부품이 운반체(46) 상에 배치되기 이전 또는 이후에, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)의 피드 케이블(124a, 126a)이 운반체(46)의 케이블 소켓(136, 138)에 결합될 수 있으며, 이로써 전술된 바와 같이 상기 윈치 시스템의 작동으로 인해 운반체(46)가 상기 타워 외부로부터 상기 타워 내부로 이동됨이 유발될 수 있다. 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)은, 상기 교체용 부품을 보유한 운반체(46)가 풍력 터빈 타워(18) 외부로부터 타워 벽의 개구(90)를 통해서 풍력 터빈 타워(18) 내부에 있는 트랙(44)의 제2 단부(80)를 향하여 이동하도록 작동될 수 있다. 운반체(46)는, 앞서 설명된 플랫폼에 있는 개구와 전체적으로 정렬되도록 배치될 수 있다.
여기에서부터, 호이스트 조립체(160)가 교체용 부품에 결합될 수 있는데, 이것은 예를 들어 이전의 부품(42)과 관련하여 설명된 것과 유사한 방식으로 이루어질 수 있다. 윈치 플랫폼(128)은 하측 위치로 이동될 수 있고, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)은 교체용 부품을 운반체(46)로부터 상기 플랫폼에 있는 개구를 통해서 수직으로 들어올리도록 작동될 수 있으며, 이로써 상기 교체용 부품이 상기 플랫폼 위에 있게 된다. 그 다음, 폐쇄물이 상기 개구를 덮는 폐쇄 위치로 되돌아 가게 될 수 있고, 제1 및 제2 윈치 시스템(120, 122)이 작동되어 상기 교체용 부품을 상기 플랫폼 상으로 하강시킨다. 그 다음에 호이스트 조립체(160)가 상기 교체용 부품으로부터 분리될 수 있다. 일단 물리적으로 배치된 이후에는, 다양한 요원이 필요한 단계들을 취함으로써 교체용 부품을 풍력 터빈(16)에 작동상 통합시킨다. 이와 같은 과정은 본 발명의 일부분을 형성하는 것이 아니기 때문에, 여기에서 더 상세히 설명하지는 않는다.
이전의 풍력 터빈 부품(42)이 제거되고 교체용 부품이 풍력 터빈(16) 내에 위치되어 있는 상태에서, 이송 시스템(40)이 분해될 수 있다. 이 점에 있어서, 피드 케이블(126a, 126b)이 운반체(46)으로부터 분리될 수 있고, 윈치 플랫폼(128)이 제1 단부 플레이트(78a)로부터 제거될 수 있다. 그 다음 운반체(46)가 예를 들어 제1 단부(78)에서 트랙(44)으로부터 제거될 수 있다. 그 다음, 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)가 서로, 그리고 예를 들어 제2 지지 프레임(48b) 및 도어프레임 지지 브라켓(118)과 같은 다름 부품들로부터 분리될 수 있으며, 선박 크레인을 이용하여 풍력 터빈(16)으로부터 제거될 수 있다. 만일 제2 지지 프레임(48b)이 풍력 터빈 타워(18)의 내측 벽(92)으로부터 제거될 수 있다면, 이것도 외부 플랫폼(24)로부터 제거될 것이다. 만일 제2 지지 프레임(48b)이 제거되도록 의도된 것이 아니라면, 이것은 추후의 사용을 위하여 풍력 터빈 타워(18)의 내측 벽(92)에 남겨질 수 있다. 대안적으로는, 전술된 바와 유사하게, 레일(50, 52), 운반체(46), 및 동력 구동 장치(118)가 조립체로서 예를 들어 상기 크레인을 이용하여 제거될 수 있다.
본 발명은 다양한 바람직한 실시예들에 관한 설명으로서 제시되었고, 이 실시예들은 상세한 사항까지 설명되었으나, 이와 같은 상세한 설명에 의하여 첨부된 청구범위에 기재된 발명의 범위가 제한되거나 어떠한 방식으로든 구속되도록 하려는 발명자의 의도는 없다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 추가적인 장점들과 변형예들을 고찰할 수 있을 것이다. 예를 들어, 위에서는 이송 시스템이 해상 풍력 터빈 시설물에서 사용되는 것으로 설명되었으나, 이 이송 시스템은 육상 풍력 터빈 시설물에서도 사용될 수 있다. 이 점에 있어서, 상기 풍력 터빈 타워 주위의 기반부 또는 지면은 전술된 플랫폼과 동일한 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 다양한 특징들은 단독으로 또는 사용자의 기호나 필요에 따라서 임의의 조합으로 채택될 수 있다.

Claims (20)

  1. 풍력 터빈 부품(wind turbine component; 42)을 풍력 터빈(16)에 대해 상대적으로 이동시키기 위한 방법으로서, 상기 풍력 터빈(16)에 포함된 타워(18)는 타워(18)를 통하는 개구(90)를 폐쇄시키기 위한 도어(26)를 구비하고, 상기 방법은:
    트랙(44) 및 동력 구동 장치(powered drive device; 118)를 구비하여 풍력 터빈 부품(42)을 개구(90)를 통하여 타워(18) 내부와 타워(18) 외부 간으로 이동시키게끔 구성된 이송 시스템(40)을 풍력 터빈(16)에 대해 상대적으로 그리고 제거가능하게 배치시키되, 상기 트랙(44)이 타워(18)에 있는 개구(90)를 통하여 연장되어 트랙(44)의 제1 단부(78)가 타워(18) 외부에 위치하고 트랙(44)의 제2 단부(80)가 타워(18) 내부에 위치하게 되도록 배치하는 단계; 및
    상기 이송 시스템(40)의 동력 구동 장치(118)를 이용해서 상기 풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내부에서 수직으로 트랙(44)으로부터 멀리 또는 트랙(44)을 향해 이동시키는 단계;를 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    타워(18) 내의 개구(90) 위에서 그리고 풍력 터빈 부품(42)의 위에서 타워(18)의 지지 구조물(170, 172)에, 복수의 도르래(162, 164, 174)를 포함하는 호이스트 조립체(hoist assembly; 160)를 분리가능하게 결합하는 단계;
    적어도 하나의 피드 케이블(feed cable; 124b, 126b)에 의하여 호이스트 조립체(160)와 동력 구동 장치(118)를 작동상 결합하는 단계;
    호이스트 조립체(160)를 풍력 터빈 부품(42)에 작동상 결합하는 단계; 및
    풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내에서 수직으로 이동시키기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동시키는 단계;를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 호이스트 조립체(160)와 동력 구동 장치(118)를 작동상 결합하는 단계는, 트랙(44)의 제2 단부(80)에서 적어도 하나의 도르래(156, 158)를 통하도록 적어도 하나의 피드 케이블(124b, 126b)을 연장시킴을 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  4. 임의의 앞선 청구항에 있어서,
    풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)을 따라서 그리고 타워(18)에 있는 개구(90)를 통하여 이동시키기 위하여, 이송 시스템(40)의 동력 구동 장치(118)를 이용하는 단계를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    동력 구동 장치(118)는 이송 시스템(40)의 제1 위치 또는 제2 위치에 선택적으로 결합될 수 있으며,
    상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은:
    풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내에서 수직으로 이동시키는 때에는, 동력 구동 장치(118)를 이송 시스템(40)의 제1 위치에 결합하는 단계;와
    풍력 터빈 부품(42)을 트랙을 따라서 이동시키는 때에는, 동력 구동 장치(118)를 이송 시스템(40)의 제2 위치에 결합하는 단계;를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  6. 임의의 앞선 청구항에 있어서,
    상기 트랙(44)은 모듈형 트랙이고,
    상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은, 복수의 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)를 단부-대-단부 방식(end-to-end fashion)으로 결합함으로써 트랙(44)을 조립하는 단계를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은 풍력 터빈 부품(42)을 풍력 터빈(16)으로부터 제거하기 위하여 사용되고,
    상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은:
    타워(18) 내의 개구(90) 위에서 그리고 풍력 터빈 부품(42)의 위에서 타워(18)의 지지 구조물(170, 172)에, 복수의 도르래(162, 164, 174)를 포함하는 호이스트 조립체(160)를 분리가능하게 결합하는 단계;
    적어도 하나의 피드 케이블(124b, 126b)에 의하여 호이스트 조립체(160)와 동력 구동 장치(118)를 작동상 결합하는 단계;
    상기 풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내에 위치한 플랫폼으로부터 수직으로 그리고 도어(90) 위로 상승시기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동하는 단계;
    상기 풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44) 상으로 수직으로 하강시키기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동하는 단계;
    풍력 터빈 부품(42)이 완전히 타워(18) 밖에 위치되도록, 풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)을 따라서 타워(18) 내부로부터 타워(18) 외부로 이동시키는 단계; 및
    풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)으로부터 제거하는 단계;를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은 다른 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈 타워(18) 안에 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 다른 풍력 터빈 부품을 풍력 터빈 타워 안에 설치하는 단계는:
    상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙(44) 상에 배치함;
    상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙(44)을 따라서 타워(18) 외부로부터 타워(18) 내부로 이동시킴;
    상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙(44)으로부터 수직으로 그리고 상기 플랫폼 위로 상승시키기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동시킴; 및
    상기 다른 풍력 터빈 부품을 상기 플랫폼 상으로 수직으로 하강시키기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동시킴;을 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)을 따라서 이동시킴은:
    동력 구동 장치(118)를 풍력 터빈 부품(42)에 작동상 결합함; 및
    풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)을 따라서 이동시키기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동시킴;을 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙(44)을 따라서 이동시킴은:
    동력 구동 장치(118)를 상기 다른 풍력 터빈 부품에 작동상 결합함; 및
    상기 다른 풍력 터빈 부품을 트랙(44)을 따라서 이동시키기 위하여 동력 구동 장치(118)를 작동시킴;을 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동력 구동 장치(118)는 이송 시스템(40)의 제1 위치 또는 제2 위치에 선택적으로 결합될 수 있고,
    상기 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법은:
    풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내에서 수직으로 이동시키는 때에는 동력 구동 장치(118)를 이송 시스템(40)의 제1 위치에 결합하는 단계; 및
    풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)을 따라서 이동시키는 때에는 동력 구동 장치(118)를 이송 시스템(40)의 제2 위치에 결합하는 단계;를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 방법.
  12. 풍력 터빈 부품(42)을 풍력 터빈(16)의 안으로 또는 밖으로 이동시키기 위한 이송 시스템(40)으로서, 상기 풍력 터빈(16)에 포함된 타워(18)는 타워(18)를 통하는 개구(90)를 폐쇄시키기 위한 도어(26)를 구비하고, 상기 이송 시스템(40)은:
    타워(18)의 외부에 위치되도록 구성된 제1 단부(78) 및 타워(18)의 내측 벽(92)에 결합되도록 구성된 제2 단부(80)를 구비하여, 타워(18)에 있는 개구(90)를 통해서 연장되는, 트랙(44);
    상기 트랙(44)에 이동가능하게 결합되도록 구성된 운반체(46)로서, 상기 개구(90)를 통해서 풍력 터빈(16)의 안으로 또는 밖으로 풍력 터빈 부품(42)을 이동시키기 위하여 풍력 터빈 부품(42)를 수용하도록 구성된, 운반체(46);
    상기 트랙(44)에 결합되도록 구성된 동력 구동 장치(118); 및
    상기 타워(18)에 있는 개구(90) 위에서 그리고 상기 풍력 터빈 부품(42) 위에서 타워(18)의 지지 구조물(170, 172)에 결합되도록 구성된 호이스트 조립체(160)로서, 복수의 도르래(162, 164, 174)를 포함하는, 호이스트 조립체(160);를 포함하고,
    상기 동력 구동 장치(118)는, 적어도 하나의 피드 케이블(124b, 126b)에 의하여 호이스트 조립체(160)에 작동상 결합되도록 구성되고, 또한 풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내에서 수직으로 그리고 트랙(44)으로부터 멀리 또는 트랙(44)을 향하여 이동시키도록 작동할 수 있는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  13. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 피드 케이블(124b, 126b)을 동력 구동 장치(118)로부터 호이스트 조립체(160)로 안내하기 위하여 제2 단부(80)에 인접하여 트랙(44)에 결합된 적어도 하나의 도르래(156, 158)를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  14. 제13항에 있어서,
    적어도 하나의 피드 케이블(124b, 126b)을 동력 구동 장치(118)로부터 트랙(44)의 제2 단부(80)에 있는 적어도 하나의 도르래(156, 158)를 향해 안내하기 위하여 제1 단부(78)에 인접하여 트랙(44)에 결합된 적어도 하나의 도르래(150, 152)를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동력 구동 장치(118)는, 적어도 하나의 피드 케이블(124a, 126a)을 거쳐서 운반체(46)에 작동상 결합되도록 구성되고, 트랙(44)을 따라서 풍력 터빈 부품(42)을 이동시키기 위해 작동할 수 있는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  16. 제15항에 있어서,
    적어도 하나의 피드 케이블(124a, 126a)을 동력 구동 장치(118)로부터 운반체(46)로 안내하기 위하여 제2 단부(80)에 인접하여 트랙(44)에 결합되는 적어도 하나의 도르래(142, 144)를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  17. 제16항에 있어서,
    적어도 하나의 피드 케이블(124a, 126a)을 동력 구동 장치(118)로부터 트랙(44)의 제2 단부(80)에 있는 적어도 하나의 도르래(142, 144)를 향해 안내하기 위하여 제1 단부(78)에 인접하여 트랙(44)에 결합된 적어도 하나의 도르래(146, 148)를 더 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    동력 구동 장치(118)는 트랙(44)의 제1 위치와 제2 위치에 선택적으로 결합될 수 있으며, 동력 구동 장치(118)는 풍력 터빈 부품(42)을 타워(18) 내에서 수직으로 이동시키는 때에 트랙(44)의 제1 위치에 결합되도록 구성되고, 또한 동력 구동 장치(118)는 풍력 터빈 부품(42)을 트랙(44)을 따라서 이동시키는 때에 트랙(44)의 제2 위치에 결합되도록 구성되는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙(44)은 복수의 트랙 세그먼트(44a, 44b, 44c, 44d)를 포함하고, 상기 트랙 세그먼트들은 상기 트랙(44)을 형성하기 위하여 단부-대-단부 방식(end-to-end fashion)으로 결합되도록 구성된, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동력 구동 장치(118)는 적어도 하나의 윈치 시스템(winch system; 120, 122)을 포함하는, 풍력 터빈 부품을 이동시키기 위한 이송 시스템(40).
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