KR20220045208A

KR20220045208A - 텐션 레그 플랫폼 기반의 부유체를 설치하는 방법

Info

Publication number: KR20220045208A
Application number: KR1020227007985A
Authority: KR
Inventors: 줄리엔 라이가드; 에릭 세벨린
Original assignee: 싱글 뷰이 무어링스 인크.
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-04-12
Also published as: EP4017792A1; US11945549B2; DK4017792T3; CN114340993A; US20220297802A1; JP2022545095A; EP4017792B1; CA3151946A1; ES2964838T3; WO2021032785A1

Abstract

앵커 포인트들에 TLP 기반의 부유체를 설치하는 방법이다. 부유체는 중앙 본체 및 수평면에서 중앙 몸체를 둘러싸고 배치되는 다수의 부력 어셈블리를 포함하며, 각각의 부력 어셈블리는 중앙 몸체에 연결되고 앵커 포인트들 중 하나에 연결될 수 있다. 상기 방법은, 각각의 앵커 포인트에서 적어도 하나의 계류 라인을 포함하는 계류 다리를 부착하는 단계; 각 앵커 포인트에 대해 각각의 부력 어셈블리 및 연관된 앵커 포인트 사이에 풀다운 라인들을 연결하는 단계; 부유체가 수면에 대해 작동 고도 레벨 아래의 설치 고도 레벨로 낮아지도록 상기 풀다운 라인들에 텐션을 가하는 단계; 각 앵커 포인트에 대해 상기 계류 다리가 슬랙 모드에 있는 동안 상기 계류 다리를 상기 연관된 부력 어셈블리와 연결하는 단계; 상기 계류 라인들을 상기 부력 어셈블리들과 연결한 후에, 상기 계류 다리에 하중을 전달하여 상기 부유체로 하여금 상기 계류 다리가 텐션 모드에 있는 상기 설치 고도 레벨에서 상기 작동 고도 레벨로 높아지도록 상기 풀다운 라인들을 푸는 단계;를 포함한다.

Description

텐션 레그 플랫폼 기반의 부유체를 설치하는 방법

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 텐션 레그 플랫폼 기반의 부유체를 설치하는 방법에 관한 것이다.

종래 기술에서, 텐션 레그 플랫폼(tension leg platform)(TLP) 기반의 부유체는 전통적으로 선체(hull)를 밸러스트(ballast)하고, 텐던(tendon)들을 연결하고, 텐던들에 하중을 전달하기 위해 밸러스트를 제거하여 제조된다. 종래 기술에 따르면, 텐셔닝 시스템은 풀-인 작업(pull-in operation)이 계류 라인들을 사용하는 방식으로 텐던들 또는 계류 다리(mooring leg)들과 커플링 된다.

이러한 방법은, 물 속에 잠긴 동안 선체 고유의 불안정성을 보상하고 움직임을 저지(motion arrest)하며 위치(station)를 유지하는 데에 도움을 주는 방법 및 시스템을 개시하는 US7452162에서 알려져 있다. 상기 시스템은, TLP에 대해, 일반적으로 각각의 텐던에 대해 하나씩 장착되는 텐셔닝 장치(tensioning device)들을 포함한다. 각각의 텐셔닝 장치는 대응되는 텐던에 연결된 풀다운 라인(pull-down line)을 갖추고 있다. TLP 선체는, 상부 텐션들에 연결되는 풀다운 라인들에 텐션을 가하거나, 풀다운 라인들에 텐션을 가하고 선체를 밸러스트 하는 조합을 통해 잠금 드래프트(lock-off draft)에 잠긴다(submerge). 텐셔너가 풀다운 라인에 들어가면 선체가 잠기게 되며, 즉 드래프트가 증가한다.

이러한 유형의 작업은 계류 라인들을 설치하는 동안 TLP가 안정화(stabilized) 된다는 단점이 있다. 특히, 수면 위로 상대적으로 높게 돌출된 선루(superstructure)가 장착된 부유체는, 부유체의 불안정성의 위험을 피하기 위해 (매우) 잔잔한 바다 상태에서만 설치될 수 있다.

본 발명의 목적은, 종래 기술의 상기와 같은 문제점을 극복하거나 완화하기 위한 것이다.

목적은, 설치 선박 및 원격 조종 수중 잠수정(ROV)을 이용하여 해상의 앵커 포인트에 텐션 레그 플랫폼을 설치하는 방법에 의해 달성되며; 부유체는 중앙 본체 및 수평면에서 상기 중앙 본체를 둘러싸고 위치되는 적어도 세 개의 부력 어셈블리들을 포함하고, 각각의 부력 어셈블리들은 적어도 상기 중앙 본체와 연결되고, 상기 앵커 포인트들 중 연관된 하나와 연결되도록 조정되며,

상기 방법은, 각각의 앵커 포인트에서 적어도 하나의 계류 라인을 포함하는 계류 다리를 부착하는 단계;

각 앵커 포인트에 대해 각각의 부력 어셈블리 및 연관된 앵커 포인트 사이에 풀다운 라인들을 연결하는 단계; 부유체가 수면에 대해 작동 고도 레벨 아래의 설치 고도 레벨로 낮아지도록 상기 풀다운 라인들에 텐션을 가하는 단계; 각 앵커 포인트에 대해 상기 계류 다리가 슬랙 모드에 있는 동안 상기 계류 다리를 상기 연관된 부력 어셈블리와 연결하는 단계; 상기 계류 라인들을 상기 부력 어셈블리들과 연결한 후에, 상기 계류 다리에 하중을 전달하여 상기 부유체로 하여금 상기 계류 다리가 텐션 모드에 있는 상기 설치 고도 레벨에서 상기 작동 고도 레벨로 높아지도록 상기 풀다운 라인들을 푸는 단계를 포함한다.

부유물(floater)의 아래(underneath)의 해저 앵커 포인트들에서 진행되는 풀다운 작업은, 안정성 성능 개선으로 이어진다. 또한, TLP의 풀다운 작업은 계류 다리의 설치와 분리되어(decoupled) 계류 다리를 부유체에 연결하는 작업을 단순화한다.

본문에 개시되어 있음.

본 발명의 실시 예들은, 사실상(in nature) 개략적이며 꼭 스케일에 맞추어 도시된 것은 아닌 첨부 도면들을 참조하여, 단지 예시로서 이하에서 설명될 것이다. 도면들에서, 동일하거나 유사한 요소들은 동일한 참조 부호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 초기 단계동안, 해저에서의 앵커링 위치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 각각의 앵커 포인트에 설치된 유압 텐셔너 장치를 갖는 앵커 포인트들을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 각 텐셔너 장치에 부착된 텐셔닝 라인을 갖는 앵커 포인트들을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 부유체의 개략적인 측면도이다.
도 5는 텐셔닝 라인 및 메신저 라인을 연결하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 연결된 텐셔닝 라인 및 메신저 라인을 인장하고, 부유체를 해수면 아래의 설치 레벨로 낮추는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실시 예에 따라 연결된 텐셔닝 라인 및 메신저 라인을 인장하고, 부유체를 해수면 아래의 설치 레벨로 낮추는 단계의 사시도이다.
도 8은 슬랙 모드에서 계류 다리들을 부유체에 연결하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 계류 다리를 인장하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유체 및 앵커 포인트들 사이에서 인장된 계류 다리들이 설치된 후의 부유체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유체 및 앵커 포인트들 사이에서 인장된 계류 다리들이 설치된 후의 부유체를 도시한 사시도이다.

이하에서 설명하는 방법은, 텐션 레그 플랫폼(TLP) 기반의 부유체를 호수 또는 바다 위치에 설치하는 방법에 관한 것이다.

이러한 부유체는 일반적으로(typically) 중앙 본체 및 수평면에서 중앙 본체를 둘러싸고 위치되는 적어도 세 개의 부력 어셈블리들을 포함하고, 각각의 부력 어셈블리들은 적어도 중앙 본체에 연결된다.

본 발명은 TLP 기반의 부유체의 일 예시로서 부유 풍력 터빈(floating wind turbine)을 참조하여 설명될 것이다. 본 발명은 이 예시에 제한되지 않으며 다른 유형의 TLP 기반 부유체와 연관될 수 있음이 이해될(will be appreciated) 것이다.

상기 방법은, 풍력 터빈을 기둥으로 직접 장착할 수 없는 수심을 갖는 계류 위치의 해상에 설치되는 부유식 풍력 터빈(또는 해상 풍력 터빈)과 같은 부유체의 설치에 관한 것이다.

부유식 풍력 터빈의 경우, 상기 풍력 터빈의 타워(tower)는 부유식 구조체에 배치된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 초기 단계동안, 해저에서의 앵커링 위치를 개략적으로 도시한 평면도이다.

해저에서 TLP 부유체가 설치될 계류 위치(L)가 결정된다.

본 발명에 따르면, 앵커 포인트(2)는 계류 위치의 해저 상(on the seafloor)에 또는 해저 내(in the sea floor)에 설치된다. 앵커 포인트는 앵커, 앵커 파일(anchor pile) 및 앵커 바디(anchor body) 중에서 선택될 수 있다.

앵커 포인트들의 수는 일반적으로 부유식 풍력 터빈의 일부인 부력 어셈블리들의 수와 일치한다. 예를 들어, 만약 부유식 풍력 터빈이 세 개의 부력 어셈블리들을 포함한다면, 세 개의 앵커 포인트들이 설치되어야 한다.

각각의 부력 어셈블리들에는 하나 이상의 계류 라인 커넥터들(앵커 포인트 및 연관된 부력 어셈블리 사이의 계류 라인들의 수에 따라 다름)이 제공된다.

앵커 포인트들의 설치는, 앵커 포인트들의 설치를 위해 장착된 설치 선박과 같은 장비에 의해 이루어진다.

다음 단계에서, 각각의 앵커 포인트(2) 상에, 적어도 하나의 계류 라인을 포함하는 계류 다리(4)가 각각의 앵커 포인트의 일 단부에 부착된다. 각각의 계류 다리들은, 해저에서 둘 이상의 계류 다리들(4)의 교차(crossing) 또는 얽힘(entanglement)이 없게끔 리커버리 루프와 함께 해저에 배치된다. 선택적으로, 계류 다리(4)는 라인 커넥터에 의해 앵커 포인트에 부착된다.

다른 실시예에서, TLP 부유체는 각각의 앵커 포인트(2) 및 앵커 포인트와 연관된 부력 어셈블리 사이의 각각의 계류 다리(4) 내에 두 개의 계류 라인들을 갖도록 설계된다. 다시 말하지만, 각각의 계류 라인은 해저에서 둘 이상의 계류 라인(4)이 교차하지 않는 방식으로 리커버리 루프와 함께 해저에 부설된다.

도 2는 각각의 앵커 포인트에 설치된 유압 텐셔너 장치를 갖는 앵커 포인트들을 개략적으로 도시한 평면도이다.

상기 방법의 다음 단계에서, 각각의 앵커 포인트들에 해저 텐셔너(6)가 설치된다. 각각의 해저 텐셔너는, 계류 다리 또는 계류 라인 경사와 일치(match)하도록 상향 텐셔닝 방향으로 미리 배향되는(pre-oriented) 것이 바람직하다.

또한, 해저 텐셔너들을 구동시키는 유압 보조 시스템(8)들은 해저 텐셔너(6)들에 설치된다.

유압 보조 시스템(8)들은, 예를 들어 설치 선박 또는 다른 선박에 설치된 유압 펌프에 연결하도록 구성되는 유압 호스들을 포함한다.

당해 기술분야에서 공지된 바와 같이, 원격 조종 수중 잠수정(ROV)의 도움으로 설치가 수행된다.

텐셔너들은, 텐셔닝 라인들을 이용해 텐셔닝 작업을 위한 인장력(tensioning force)을 발생시킨다. 텐셔닝 작업은 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

대안적인 실시 예에서, 텐셔닝은 부유식 풍력 터빈으로부터 수행된다. 이 경우, 텐셔너들 및 유압 지지 시스템들은 부유식 풍력 터빈 상에, 특히 부력 어셈블리 상에 설치된다.

도 3은 각 텐셔너 장치에 부착된 텐셔닝 라인을 갖는 앵커 포인트들을 개략적으로 도시한 평면도이다.

이어지는 단계에서, 각각의 텐셔너에 텐셔닝 라인(10)이 일 단부와 커플링 된다. 각각의 텐셔닝 라인(10)의 자유 단부는 텐셔닝 라인(10)들 중 둘 이상의 교차가 발생하지 않도록 해저에 놓인다. 또한, 해저에 놓인 계류 다리(4)들과도 교차가 발생하지 않아야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 앵커 포인트에서 계류 다리(4) 및 텐셔닝 라인(10)이 연결된다. 계류 다리의 자유 단부 및 텐셔닝 라인은 해저에 놓인다. 라인들은 설치 중의 후속 단계(later stage)에서 하나 이상의 자유 단부가 픽업 시에 얽힘이 발생하지 않는 방식으로 배치된다.

도 4는 부유체의 개략적인 측면도이다.

본 발명의 일 실시 예에서, 전술한 바와 같이 부유체는 부유식 풍력 터빈이며: 부유식 풍력 터빈은, 중앙 본체(14) 및 수평면에서 중앙 본체를 둘러싸고 위치되는 적어도 세 개의 부력 어셈블리(16)들을 포함하며, 각각의 부력 어셈블리(16)들은 빔(18)들에 의해 적어도 중앙 본체(14)에 연결되는 부유 구조물(12)이다.

이 방법에 따르면, 각각의 부력 어셈블리(16)들에 메신저 라인(20)이 설치되고, 일 단부는 각각의 부력 어셈블리(16)의 커넥터(미도시)에 연결된다. 타 단부는 예항 작업(towing operation)동안 부력 모듈의 상부에 고정될 수 있다.

추가 실시 예에서, 상기 방법은 부력 어셈블리 상의 커넥터 및 메신저 라인의 일 단부 사이에 수동 쇼크 업소버(shock absorber)가 배치되는 것을 포함한다. 이 옵션은, 도 8을 참조하여 하기에서 설명되는 것과 같이, 쇼크 업소버가 텐셔닝 작업의 초기 단계에서 높은 동적 피크 하중을 방지할 수 있도록 한다.

설치 중 부유식 풍력 터빈(12)은 계류 위치(L)에 도착하면, 상기 방법은 메신저 라인(20)들이 부유식 풍력 터빈(12)으로부터 자유롭게 매달려 있을 수 있도록 메신저 라인(20)들을 해제하는 단계를 포함한다. 해제 단계는 원격으로 수행될 수 있다.

도 5는 텐셔닝 라인 및 메신저 라인을 연결하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.

이 단계에서, 앵커 포인트들 중 하나와 연결되는 텐셔닝 라인(10)의 자유 단부는 설치 선박에 의해 픽업되어 연관된 부력 어셈블리에 연결된 메신저 라인(20)의 자유 현수 단부(hanging end)에 가까워진다. ROV의 도움으로, 텐셔닝 라인의 자유 단부는 메신저 라인의 자유 현수 단부와 기계적으로 커플링 되어, 앵커 포인트(2) 및 연관된 부력 어셈블리(16) 사이의 풀다운 라인(22)을 형성한다. 설치 선박의 크레인은 해저에서 텐셔닝 라인의 자유 단부를 픽업하여 해당 자유 단부를 메신저 라인의 자유 현수 단부와 가깝게 가져오는 데에 이용된다. 이후 ROV를 이용하여 커플링을 완료한다.

이 단계는 각각의 앵커 포인트들에 대해 반복된다.

이 단계동안, 형성된 풀다운 라인(22)들은 부유식 풍력 터빈(12)을 불안정하게 하는 것을 막기 위해 슬랙 모드에 있도록, 즉 인장되지 않도록 배치된다.

다른 실시 예에서, 인장 라인(10)의 자유 단부들 및 메신저 라인(20)을 커플링 하는 단계는, 메신저 라인의 자유 단부가 쇼크 스태빌라이저 요소(shock stabilizer element)(미도시)의 제 1 단부와 기계적으로 연결되고, 쇼크 스태빌라이저 요소의 제 2 단부는 연관된 텐셔닝 라인과 기계적으로 연결된다.

이러한 추가적인 실시 예에 따르면, 풀다운 라인(22)은 따라서 인장 라인(10)과 메신저 라인(20) 중간(intermediate)의 쇼크 스태빌라이저 요소를 포함한다. 유리하게는, 쇼크 스태빌라이저 요소는, 부유식 풍력 터빈이 풀다운 라인들에 의해 미처 안정화되기 전인 풀다운 라인의 텐셔닝의 초기 단계 동안 높은 동적 피크 하중이 방지되도록 한다.

도 6은 연결된 텐셔닝 라인 및 메신저 라인을 인장하고, 부유체를 해수면 아래의 설치 레벨로 낮추는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.

각각의 풀다운 라인(22)이 일 단부에서 연관된 앵커 포인트(2)에 연결되고 타 단부에서 부유식 풍력 터빈(12)의 연관된 부력 어셈블리(16)에 연결된 후, 후속 단계에서 풀다운 라인들은 해저 텐셔너(6)들에 의해 동시에 텐셔닝 된다. 텐셔너(6)들은 풀다운 라인(22)들의 각각의 인장력을 제어하여 이 작업 동안 부유식 풍력 터빈이 실질적으로 균형을 유지하도록 배치된다. 이를 위해, 텐셔너(6)들은 동기화된 유압 시스템에 의해 작동/구동되는 유압 장치들이다.

텐셔닝 작업 동안, 부유식 풍력 터빈(12)은 수면(26)에 대해 설치 고도 레벨(24)까지 낮아진다. 예를 들어, 부유식 풍력 터빈은 약 35미터까지 낮아진다.

부유식 풍력 터빈(12)을 수면(26)에 대해 낮춤으로서, 계류 다리(4)들이 앵커 포인트(2)들 및 부력 어셈블리(16)들 사이에 부착되기 훨씬 전에 부유식 풍력 터빈(12)은 안정화되며 '폭풍우로부터 안전한(storm safe)' 상태에 놓이게 된다.

도 7은 다른 실시 예에 따라 연결된 텐셔닝 라인 및 메신저 라인을 인장하고, 부유체를 해수면 아래의 설치 레벨로 낮추는 단계의 사시도이다.

해당 실시 예에 따르면, 하나의 앵커 포인트(2)에 부착된 하나의 풀다운 라인(22) 및 각각이 다른 앵커 포인트(2)에 부착된 둘 이상의 다른 풀다운 라인(22)들 사이에 별도의 리깅 라인(rigging line)(30)들이 제공되어, 리깅 라인들에 의한 제 1 시리즈의 수평 링크들이 풀다운 라인들 사이에서 생성된다.

풀다운 라인들에 의한 리깅 라인(30)들의 부착은, 텐셔닝 라인들이 해저에 놓이는 단계에서 풀다운 라인들의 일부로서 텐셔닝 라인(10)들에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 리깅 라인들은, 메신저 라인들이 부유체의 아래에 자유롭게 매달려 있는 슬랙 모드에 있기 전 또는 슬랙 모드 동안에 풀다운 라인들의 일부로서 메신저 라인(20)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 리깅 라인(30)들은, 부유체의 출항(set sail) 시 또는 메신저 라인들이 부유체로부터 하강 시에 메신저 라인들에 설치될 수 있다.

리깅 라인(30)들은 실질적으로 동일한 미리 정해진 제 1 레벨에 위치되고, 풀다운 라인들 사이의 제 1 시리즈의 수평 링크들이 풀다운 계류 시스템(즉, 앵커 포인트들 및 부력 어셈블리들 사이의 풀다운 라인들의 배열)의 강성(stiffness)을 향상시키도록 한다.

일반적으로, 리깅 라인들은 풀다운 라인을 팽팽하게 하는(tensioning) 동안 연결된 각각의 풀다운 라인들의 쌍 사이에서 장력이 가해질 수 있는 길이로 구성된다. 따라서, 리깅 라인들은 풀다운 라인에 대해 수평 견인력(Fh)(수평 방향 화살표로 표시)을 가하며, 이는 풀다운 라인들이 텐셔닝 모드일 때에 어느 정도 서로를 향해 수평적으로 당겨지도록(Fv)(수직 방향 화살표로 표시) 한다.

일 실시 예에서, 수평 투영면에서 볼 때에, 제 1 시리즈의 수평 링크들의 리깅 라인들은 단순한 다각형(polygon)을 형성하도록 배치된다. 도 7의 배치를 예로 들면, 세 개의 앵커 포인트 및 연관된 풀다운 라인들이 있기 때문에, 리깅 라인들의 연결은 다각형의 코너들의 풀다운 라인들(또는 앵커 포인트들)과 함께 삼각형을 형성한다.

본 발명에 따르면, 앵커 포인트, 계류 다리 및 풀다운 라인의 개수에는 제한이 없다. 예를 들어, 네 개의 앵커 포인트 또는 풀다운 라인들을 사용하여, 리깅 라인들은 사각형을 형성할 수 있다.

추가적인 실시 예에서, 리깅 라인들은, 하나의 앵커 포인트에 부착된 각각의 풀다운 라인 및 별개의 다른 앵커 포인트에 부착된 적어도 두 개의 다른 풀다운 라인들 사이에 다중 수평 링크들을 형성하기 위해 몇몇의 미리 정해진 레벨들에서 제공될 수 있다. 다수의 수평 링크들 각각은 전술한 바와 같은 제 1 수평 링크와 유사한 방식으로 미리 정해진 제 1 레벨의 위 또는 아래에 형성될 수 있다.

리깅 라인들은 강철(steel) 또는 합성물(synthetic)과 같이 기술자에게 알려진 적절한 재료의 로프 또는 케이블로 만들어진다. 로프 또는 케이블은 리깅 라인 구성에 필요한 수평력을 발생시키고 견딜 수 있도록 만들어진다(dimensioned).

풀다운 라인들을 수평으로 연결하는 라깅 라인들의 배치는, "풀다운"단계에서 부유체 및 앵커 포인트들 사이의 전반적인 연결 강성이 상대적으로 증가하는 효과가 있다. 또한, 각각의 풀다운 라인들에 가해지는 극한의 하중(extreme loads)은 리깅 라인들의 배치에 의해 완화(dampened)된다.

리깅 라인 배치는 유압 또는 기계적 부하 댐퍼와 같은 능동 시스템에 대한 수동적 대안을 제공하며, 이는 기계적 활성 부품들을 사용하지 않음으로써 풀다운 라인의 계류 하중을 강력한 방식으로 감쇠할 수 있다는 이점이 있기 때문이다.

도 8은 슬랙 모드에서 계류 다리(4)들을 부유식 풍력 터빈(12)에 연결하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.

다음으로, 계류 다리(4)들(각각 적어도 하나의 계류 라인을 포함함)은, 각각의 앵커 포인트(2) 및 연관된 부력 어셈블리(16) 사이에 연결된다. 예시적인 실시 예에서, 각각의 앵커 포인트(2) 및 연관된 부력 어셈블리(16) 사이에서, 한 쌍의 계류 라인들이 연결된다. 본 발명에 따르면, 각각의 앵커 포인트(2) 및 연관된 부력 어셈블리(16) 사이의 계류 라인들의 수는 설계 및 설치 요건에 따라 적어도 하나일 것이라는 점이 이해될 것이다.

각각의 계류 다리(4)의 자유 단부는 이후에 ROV의 도움을 받아 설치 선박의 크레인에 의해 해저에서 픽업 되어, 계류 다리(4)와 연관된 부력 어셈블리(16)의 계류 라인 커넥터와 가까이 가져와진다. 이후 자유 단부는 연관된 부력 어셈블리의 계류 라인 커넥터와 기계적으로 커플링 된다. 이 단계는 각각의 부력 어셈블리의 각 계류 라인들에 대해 반복된다.

이 단계 동안, 계류 다리들은 슬랙 모드, 즉 인장되지 않은 상태로 배치된다.

도 9는 계류 다리를 인장하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.

계류 다리(4)들이 앵커 포인트(2)들 및 부력 어셈블리(16)들 사이에 배치된 후 상기 방법은 계류 라인들에 텐션을 가하는 작업을 포함한다.

이 작업 동안, 풀다운 라인(22)들이 동시에 풀려(paid out) 부유식 풍력 터빈(12)이 수면(26)을 향해 떠오르게 한다. 동시에, 계류 다리(4)들은 떠오르는 부유식 풍력 터빈에 의해 단단히 당겨진다. 이러한 방식으로, 풀다운 라인(22)들의 하중은 계류 다리(4)들로 전달된다. 페이아웃(pay-out)(풀림) 작업 동안, 부유식 풍력 터빈(12)은 설치 고도 레벨(24)에서 수면 아래의 작동 고도 레벨(28)로 상승할 수 있다. 풀다운 라인(22)들은 완전히 느슨해지고 하중이 계류 다리(4)들에 완전히 실릴 때까지 풀리게 된다.

본 발명에 한정되지 않고, 예시적인 실시 예에서, 작동 고도 레벨(28)은 수면 아래 약 20 내지 약 40미터 사이에 있다. 설치 고도 레벨(24)은 작동 고도 레벨의 약 5미터에서 약 10미터 더 아래에 있다. 이러한 방식으로, 부유식 풍력 터빈(12)은 계류 다리들의 텐셔닝 동안 약 5 내지 10미터 사이에서 상승할 것이다.

작동 고도 레벨(28)에 도달하면 부유식 풍력 터빈(12)은 완전히 계류되고, 계류 다리(4)들에 의해 안정화된다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유체 및 앵커 포인트들 사이에서 인장된 계류 다리들이 설치된 후의 부유체를 개략적으로 도시한 도면이다.

설치 후에, 풀다운 라인(22)들, 리깅 라인(30)들(이전에 설치된 경우), 텐셔너(6)들 및 유압 시스템(8)은 회수되어(retrieved) 다음 부유식 풍력 터빈의 설치 동안 재사용될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 방법은 계류 다리(4)들이 설치되고 텐셔닝 모드가 된 후에 다음 단계가 수행될 수 있음을 포함한다:

각각의 풀다운 라인들을 분리하는 단계,

텐셔너 장치들을 제거하는 단계 및

설치 선박을 이용해 텐셔너 장치들을 회수하는 단계

추가적인 실시 예에 따르면, 각각의 풀다운 라인을 분리하는 단계는,

텐셔닝 라인에서 메신저 라인을 분리하는 단계;

부력 어셈블리에서 메신저 라인을 분리하는 단계, 및

텐셔너 장치에서 텐셔닝 라인을 분리하는 단계;

설치 선박을 이용해 텐셔닝 라인 또는 메신저 라인 중 적어도 하나를 회수하는 단계를 포함한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유체 및 앵커 포인트들 사이에서 인장된 계류 다리들이 설치된 후의 부유체를 도시한 사시도이다.

이 실시 예에 따르면, 별도의 리깅 라인(32)들은, 리깅 라인들에 의한 제 3 시리즈의 수평 링크들이 계류 다리들 사이에 형성되는 방식으로 하나의 앵커 포인트에 부착된 하나의 계류 다리 및 각각의 다른 앵커 포인트에 부착된 둘 이상의 다른 계류 다리들 사이에 제공된다. 계류 다리들에 의한 리깅 라인(32)들의 배치는 바람직하게는 계류 다리들이 해저에 놓이는 단계에서 수행된다. 선택적으로, 리깅 라인들은 계류 라인들이 부력 어셈블리들에 연결되는 동안 계류 라인들이 슬랙 모드에 있는 단계에서 계류 다리들에 연결될 수 있다.

리깅 라인(32)들은 계류 다리들 사이의 제 3 시리즈의 수평 링크들이 계류 시스템(즉, 앵커 포인트들 및 부력 어셈블리들 사이의 계류 다리들의 배열(arrangement))의 강성을 향상시키도록, 실질적으로 동일한 미리 결정된 레벨(predetermined level)에 위치된다.

일반적으로, 리깅 라인들은, 풀다운 라인들을 푸는(paying out) 동안 리깅 라인들이 연결된 계류 다리들의 사이에서 팽팽해지는(become tensioned) 길이들로 구성된다. 따라서, 리깅 라인들은 계류 라인들에 수평으로 당기는 힘(Fh)을 가하여 계류 라인들이 인장 모드(힘 Fv로 표시됨)에 있을 때에 서로를 향해 어느 정도 수평으로 당겨지도록 한다.

일 실시 예에서, 제 3 시리즈의 수평 링크들 내부의 리깅 라인들은 수평면 투영에서 볼 때에 단순한 다각형을 형성하도록 배치된다. 도 11의 예시에서는, 3 개의 앵커 포인트들 및 연관된 계류 라인들이 있기 때문에, 라깅 라인들의 연결은 그 모서리들에서 계류 다리들과 함께 삼각형을 형성한다.

앵커 포인트들 또는 계류 다리들의 수에는 제한이 없다. 예를 들어, 6개의 앵커 포인트들에 의해 육각형의 리깅 라인들이 형성된다.

추가적인 실시 예에서, 별도의 리깅 라인들이 수면 아래의 몇몇의 별도의 미리 정해진 레벨들에 제공되어 하나의 앵커 포인트에 부착된 계류 다리 및 별도의 다른 앵커 포인트에 부착된 적어도 두 개의 다린 계류 다리들 사이에 다중 시리즈의 수평 링크들을 형성할 수 있다. 다중 수평 링크들은 상기에서 설명한 제 1 수평 링크와 유사한 방식으로 형성될 수 있다.

리깅 라인들은 강철(steel) 또는 합성물(synthetic)과 같이 기술자에게 알려진 적절한 재료의 로프 또는 케이블로 만들어진다.

계류 다리들을 수평으로 연결하는 리깅 라인들의 배치는 부유체 및 앵커 포인트들 사이의 전체 연결 강성을 상대적으로 증가시키는 효과가 있다. 또한, 각각의 계류 다리들에 가해지는 극한의 하중(extreme loads)은 리깅 라인들의 배치에 의해 완화(dampened)된다.

이 실시 예의 리깅 라인들의 배치는 능동 시스템과 대조적으로, 필요한 경우에 계류 시스템에 영구적으로 통합될 수 있다. 또한, 리깅 라인의 배치는 복잡한 기계적 들뜸 보상 시스템과 같은 능동 시스템들보다 더욱 경제적일 수 있다.

TLP 기반 부유식 풍력 터빈을 설치하는 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 방법은 텐셔닝 라인이 메신저 라인 없이 풀다운 라인으로 기능하는 것을 포함한다. 이 실시예에서, 텐셔닝 라인은 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 앵커 포인트에 설치된다. 텐셔닝 라인들이 해저에서 픽업될 때 텐셔닝 라인이 느슨해지는 동안에 각각의 텐셔닝 라인의 자유 단부는 연관된 부력 어셈블리에 직접 기계적으로 연결된다. 이제 각 텐셔닝 라인은 위에서 설명한 대로 풀다운 라인으로 기능한다. 텐셔닝 라인들의 텐셔닝 작업은 도 6을 참조하여 위에서 설명한 것과 동일하다.

또한, 다른 대안적인 실시예에서, 텐셔너 장치가 앵커 포인트 대신에 부유식 풍력 터빈에 설치될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이 실시예의 유압 시스템은 부유식 풍력 터빈에 설치된다.

본 발명은 하기와 같은 장점들을 갖는다:

부유체(floating object)의 설치는 부유물(floater)에 실린 인력이나 장비를 옮기지 않고도 수행될 수 있으므로 안전성 및 훅업(hook-up)의 작동성을 향상시킨다(더 높은(higher) 해상 상태를 예상할 수 있어 전체 설치 계획에 실질적으로 도움이 됨);

해저 텐셔너들에는, 작동성을 높이고 동적 피크 하중을 최소화하기 위해 쇼크 업소버가 장착될 수 있다;

훅업은 해안 통합(onshore integration) 시에 부유체에 설치되어야 하는 장비 없이 수행 가능하므로(즉, 제작 임계 경로(fabrication critical path)의 영향 감소), 훅업 후에 어떠한 장비의 제거도 필요 없으므로 인명 및 재료 운송의 안정성을 향상시키고 설치 선박 및 부유체의 충돌 위험을 감소시킨다;

부유체 위의 설치 중장비 및 액세서리의 부재(absense)는, 현장으로의 견인 시의 안정성에 유리하다;

영구 계류 다리들의 연결은 다리의 텐션 없이 이루어지므로, 더욱 간결한 커넥터를 계획할 수 있고, 풀-스루 요구사항(pull-through requirement)이 없는 커넥터를 설계 및 사용을 예상할 수 있다.

훅업이 완료되면, 설치 장비는 설치 선박에 의해 회수되고, 설치 선박이 점유하지 않은 시간 동안 계획할 수 있는 해양 활동인 다음 앵커 포인트 세트에 배치된다. 따라서 혼잡한 육상 작업(설치 준비 작업)이 현재 사용 가능한 설치 선박으로 이전되기 때문에 전체 프로젝트 계획을 개선시킨다.

본 발명은 일부 실시예를 참조하여 설명되었다. 이전의 상세한 설명을 읽고 이해하면 명백한 수정들(modifications) 및 변경들(alterations)이 다른 사람에게 발생할 것이다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 한 이러한 모든 수정 및 변경을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.

앵커 포인트 2
계류 다리 4
위치 L
해저 텐셔너 6
유압 서포트 시스템 8
텐셔닝 라인 10
부유식 풍력 터빈 12
중앙 본체 14
부력 어셈블리 16
빔 18
메신저 라인 20
풀다운 라인 22
설치 고도 레벨 24
해수면(수면) 26
작동 고도 레벨 28
힘 Fh, Fv
계류 라인 30, 32

Claims

설치 선박 및 원격조종 수중 잠수정(ROV)을 이용하여 해상의 복수의 앵커 포인트들에 텐션 레그 플랫폼 기반의 부유체를 설치하는 방법에 있어서,
상기 부유체는, 중앙 본체 및 수평면에서 상기 중앙 본체를 둘러싸고 위치되는 적어도 세 개의 부력 어셈블리들을 포함하고, 각각의 상기 부력 어셈블리는 적어도 상기 중앙 본체와 연결되고, 상기 앵커 포인트들 중 연관된 하나와 연결되도록 조정되고,
상기 방법은,
각각의 앵커 포인트에서 적어도 하나의 계류 라인을 포함하는 계류 다리를 부착하는 단계;
각 앵커 포인트에 대해 각각의 부력 어셈블리 및 연관된 앵커 포인트 사이에 풀다운 라인들을 연결하는 단계;
부유체가 수면에 대해 작동 고도 레벨 아래의 설치 고도 레벨로 낮아지도록 상기 풀다운 라인들에 텐션을 가하는 단계;
각 앵커 포인트에 대해 상기 계류 다리가 슬랙 모드에 있는 동안 상기 계류 다리를 상기 연관된 부력 어셈블리와 연결하는 단계;
상기 계류 라인들을 상기 부력 어셈블리들과 연결한 후에, 상기 계류 다리에 하중을 전달하여 상기 부유체로 하여금 상기 계류 다리가 텐션 모드에 있는 상기 설치 고도 레벨에서 상기 작동 고도 레벨로 높아지도록 상기 풀다운 라인들을 푸는 단계;
를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 앵커 포인트들 중 하나에 부착된 풀다운 라인 및 각각이 다른 상기 앵커 포인트들에 부착된 그 외의 상기 풀다운 라인들 사이에서 선택된 둘 이상의 풀다운 라인들 간에 별도의 리깅 라인들을 연결함으로써, 상기 풀다운 라인들 사이에 적어도 제 1 시리즈의 링크들을 추가하는 단계;
를 더 포함하고,
각각의 풀다운 라인은 별도의 리깅 라인들에 의해 둘 이상의 다른 풀다운 라인들 중 하나와 연결되는,
방법.
제 2 항에 있어서,
상기 풀다운 라인들의 상기 텐션 모드에서, 상기 제 1 시리즈의 링크들을 추가함으로써 연결된 상기 리깅 라인들은, 상기 앵커 포인트들과 상기 부유체 사이의 미리 정해진 제 1 레벨과 실질적으로 수평인,
방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
수평면 투영에서 상기 제 1 시리즈의 링크들의 상기 리깅 라인들은, 상기 풀다운 라인들이 상기 텐션 모드에 있을 때에 상기 앵커 포인트들의 수와 동일한 다각형 모서리들의 수를 갖는 단순 다각형을 형성하는,
방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 앵커 포인트들 중 하나에 부착된 상기 풀다운 라인 및 상기 앵커 포인트들 중 다른 앵커 포인트 각각에 부착된 둘 이상의 풀다운 라인들 사이에 적어도 제 2 시리즈의 링크들을 추가하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 시리즈의 링크들에서 각각의 풀다운 라인들이 별도의 리깅 라인에 의해 둘 이상의 다른 풀다운 라인들에 연결되고, 상기 제 2 시리즈의 링크들은 미리 정해진 제 2 레벨 아래에 있거나 상기 미리 정해진 제 1 레벨 위에 있도록 하는,
방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 앵커 포인트들 중 하나에 부착된 계류 다리 및 각각의 계류 다리가 서로 다른 상기 앵커 포인트들에 부착된 다른 계류 다리들 중에서 선택된 둘 이상의 계류 다리들의 사이에 별도의 계류 다리들을 연결함으로써, 상기 계류 다리들의 사이에 적어도 제 3 시리즈의 링크들을 추가하는 단계를 더 포함하고, 각각의 계류 다리가 별도의 리깅 라인에 의해 둘 이상의 나머지 계류 다리들에 연결되는,
방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풀다운 라인들에 텐션을 가하는 단계는, 각 앵커 포인트에 설치된 전용 텐셔너 장치에 의해, 또는 상기 부유체에 설치된 전용 텐셔너 장치에 의해 각 풀다운 라인에 대해 수행되는,
방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 부력 어셈블리 및 연관된 앵커 포인트 사이에 풀다운 라인을 연결하는 단계는,
상기 텐셔너 장치에 텐셔닝 라인의 단부를 연결하는 단계;
해저에 각 텐셔닝 라인의 자유 단부를 배치하는 단계;
각각의 부력 어셈블리에 대해, 메신저 라인의 단부를 상기 부력 어셈블리에 연결하는 단계;
각각의 부력 어셈블리에 대해 상기 메신저 라인의 단부를 자유롭게 걸어두는 단계; 및
각각의 부력 어셈블리 및 그 앵커 포인트 사이에 상기 풀다운 라인을 형성하도록, 각각의 상기 부력 어셈블리로부터 상기 메신저 라인의 상기 자유 단부를 상기 각각의 부력 어셈블리와 연관된 상기 앵커 포인트의 상기 텐셔닝 라인의 상기 자유 단부와 연결하는 단계;
를 포함하는,
방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 부력 어셈블리 및 연관된 앵커 포인트 사이에 풀다운 라인을 연결하는 단계는,
상기 앵커 포인트에 텐셔닝 라인의 단부를 연결하는 단계;
해저에 각 텐셔닝 라인의 자유 단부를 배치하는 단계;
각각의 부력 어셈블리에 대해, 메신저 라인의 단부를 전용 텐셔너 장치에 연결하는 단계;
각 부력 어셈블리에 대해 상기 메신저 라인의 단부를 자유롭게 걸어두는 단계; 및
각각의 부력 어셈블리 및 그 앵커 포인트 사이에 상기 풀다운 라인을 형성하도록, 각각의 상기 부력 어셈블리로부터 상기 메신저 라인의 상기 자유 단부를 상기 각각의 부력 어셈블리와 연관된 상기 앵커 포인트의 상기 텐셔닝 라인의 상기 자유 단부와 연결하는 단계;
를 포함하는,
방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 적어도 제 1 시리즈의 링크들을 추가하는 단계는, 상기 텐셔닝 라인들이 상기 해저에 놓여지는 동안 상기 풀다운 라인들의 일부로써 텐셔닝 라인들에 대해 수행되거나,
상기 적어도 제 1 시리즈의 링크들을 추가하는 단계는, 상기 메신저 라인들이 상기 부유체에 자유롭게 매달려 있는 동안 상기 풀다운 라인들의 일부로써 메신저 라인들에 대해 수행되는,
방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 메신저 라인의 상기 자유 단부를 상기 연관된 텐셔닝 라인의 상기 자유 단부에 연결하는 단계는,
상기 메신저 라인의 상기 자유 단부를 충격 안정화 요소의 제 1 단부와 연결하는 단계; 및
상기 충격 안정화 요소의 제 2 단부를 상기 연관된 텐셔닝 라인의 상기 자유 단부와 연결하는 단계;
를 포함하는,
방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 메신저 라인의 상기 자유 단부를 상기 연관된 텐셔닝 라인의 상기 자유 단부에 연결하는 단계는,
상기 설치 선박에 의해 해저에서 상기 텐셔닝 라인의 상기 자유 단부를 집어 올리는 단계;
상기 자유 단부를 상기 메신저 라인의 상기 자유 단부로 운반하고, ROV를 사용하여 상기 자유 단부들을 연결하는 단계;
를 포함하는,
방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계류 다리를 각각의 앵커 포인트에 부착하는 단계는, 해저에 상기 계류 다리의 자유 단부를 배치하는 단계를 더 포함하고,
상기 계류 다리가 슬랙 모드에 있는 동안 상기 계류 다리를 상기 연관된 부력 어셈블리에 연결하는 단계는,
상기 설치 선박에 의해 해저에서 상기 계류 다리의 상기 자유 단부를 집어 올리는 단계,
상기 자유 단부를 상기 연관된 부력 어셈블리로 운반하는 단계 및
상기 계류 다리의 상기 자유 단부를 상기 연관된 부력 어셈블리의 계류 라인 커넥터와 연결하는 단계
를 포함하는,
방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 앵커 포인트 및 연관된 부력 어셈블리 사이에서, 상기 계류 다리는 둘 이상의 계류 라인들을 포함하는,
방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙 부분은 각각의 부력 어셈블리에 대한 적어도 하나의 방사상 연결 요소를 갖는 타워를 포함하고, 상기 부력 어셈블리들은 횡방향 연결 요소들에 의해 상호 연결되며, 풍력 터빈이 상기 타워의 상부에 장착되는,
방법.