KR20220049493A

KR20220049493A - 중공형 기초 파일 내로 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20220049493A
Application number: KR1020217043254A
Authority: KR
Inventors: 빈첸트 제오르제 므카르티; 베니아민 로이드 스토케스; 크리스토페르 야메스 섹스톤
Original assignee: 사이펨 에스.피.에이.
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2022-04-21
Also published as: EP3754116A1; US20220333328A1; US11982063B2; WO2020255073A1; EP3754116B1; JP2022537058A; AU2020297021A1

Abstract

재킷 레그(jacket leg)를 중공형(hollow) 기초 파일 내로 레벨링(levelling) 및 그립핑(gripping)하기 위한 시스템은, 작동 그룹을 이용해 중공형 기초 파일에 부분적으로 삽입된 재킷 레그의 종방향 축을 조정하기 위한 레벨링 조립체 - 작동 그룹은 재킷 레그를 중심으로 배열되고, 중공형 기초 파일의 상부 에지와 재킷 레그 사이의 종방향 축에 평행한 힘을 가하도록 구성되고, 재킷 레그에 선택적으로 부착가능하고, 다른 레벨링 조립체에서 추가 사용을 위해 회수가능함 -; 및 일단 레벨링되면 중공형 기초 파일에 대해 주어진 위치에 재킷 레그를 로킹하기(locking) 위한 그립핑 조립체를 포함한다.

Description

중공형 기초 파일 내로 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템 및 방법

관련 출원들의 상호 참조

본 특허 출원은 2019년 6월 21일에 출원된 유럽 특허 출원 제19181636.2호로부터의 우선권을 주장하며, 그 전체 개시내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.

기술분야

본 발명은 중공형(hollow) 기초 파일 내로 재킷 레그(jacket leg)를 레벨링(levelling) 및 그립핑(gripping)하기 위한 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 수역의 바닥(bed)에 설치된 중공형 기초 파일 내로 해상 윈드 터빈(offshore wind turbine)의 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템에 관한 것이다.

윈드 터빈은 일반적으로 로터, 나셀(nacelle), 타워, 지지 구조 및 기초들을 포함한다.

해상 지지 구조들은 일반적으로 재킷 또는 부유식 유형으로서, 수역 깊이 및 수역의 바닥의 토양 상태에 기초하여 선택된다.

재킷 구조는 해상 위치 또는 윈드 터빈 개념에 따라 달라질 수 있는 다수의 레그들을 포함한다. 예를 들어, 재킷은 모노포드(monopod), 또는 트리포드(tripod), 또는 레그들이 4개이거나, 또는 다른 레그 구성들을 가질 수 있다. 기초는 일반적으로 수역의 바닥에 삽입된 중공형 기초 파일들을 포함한다.

일반적으로, 해상 윈드 터빈의 설치는 중공형 기초 파일에 재킷 레그를 부분적으로 삽입하고, 이어서 중공형 기초 파일에 재킷 레그를 그라우팅(grouting)하는 단계를 포함한다.

풍력발전 단지 부지에 상당히 많은 수의 윈드 터빈 발전기(Wind Turbine Generator, WTG)들을 설치하는 경우, 중공형 기초 파일들과 재킷 레그들의 설치는 2개의 상이한 작업들로 분리될 필요가 있다. 이는 중공형 기초 파일들이 일반적으로 재킷 레그들보다 최대 1년 앞서 설치됨을 의미한다. 재킷 레그들이 각각의 중공형 기초 파일들 내로 설치될 때, 재킷 레그 수직성에 대한 엄격한 공차 요구 사항들이 있다. 이는 윈드 터빈의 기울기가 윈드 터빈의 기계적 거동과 성능에 영향을 미치기 때문에, 설정(set-down)에 뒤이어 각각의 재킷 레그의 수직성을 허용 한계들 내로 조정하기 위한 레벨링 시스템이 각각의 재킷 레그에 필요함을 의미한다.

이 요구 사항에 추가하여, 그라우팅 공정 동안, 둑(barrage)이나 해류와 같은 환경 부하(environmental loading)로 인해 중공형 기초 파일 내에서 재킷 레그 변환에 제한들이 있다. 상기 재킷 레그 병진운동, 특히 중공형 기초 파일 내로의 재킷 레그의 측방향 이동은 경화 과정 동안 그라우트의 조기 노화를 야기한다. 조기 사이클링을 방지하고 재킷 레그들을 수직으로 로킹하기(lock) 위해서는, "그립퍼(gripper)"라고 하는, 각각의 중공형 기초 파일들에 대해 재킷 레그들을 그립하고 중공형 기초 파일들의 상단에 가까운 재킷 레그들에 연결되는 시스템들이 필요하다.

문헌 제WO 2016/085339호는, 재킷 레그로 제1 플랜지를 장착하고; 제2 플랜지를 기초 파일과 접촉시켜 제2 플랜지가 중공형 기초 파일에 의해 지지되게 하고; 재킷 레그가 제1 플랜지와 제2 플랜지를 통해 중공형 기초 파일에 의해 지지될 수 있도록 제1 플랜지와 제2 플랜지를 상호 위치시키고; 이격 부재를 통해 재킷 레그를 지지하기 위해 이격 부재가 제1 플랜지와 제2 플랜지 모두와 접촉하도록 제1 플랜지와 제2 플랜지 사이에 팽창가능한(inflatable) 이격 부재를 배열함으로써 재킷 레그를 중공형 기초 파일과 결합하는 것을 교시하고 있다.

제WO 2012/053892호로부터 공지된 바와 같이, 재킷 레그는 재킷 레그에 결합되고 복수의 유압 실린더가 제공된 강철 링에 의해 중공형 기초 파일 내로 그립핑된다.

문헌 제EP 2,770,112호는 폐쇄된 클램핑 체인을 형성하기 위해 서로 연결된 여러 세그먼트들을 갖는, 하나의 지지 레그를 따른 해상 플랫폼용 리프팅 장치에 관한 것이다.

문헌 제CN 102,787,590호는, 파일에 대한 가이드 역할을 하고 유압 실린더들에 의해 상승되거나 하강되는 링을 포함하는 해상 잭업 플랫폼용 유압 리프팅 파일 가이드 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 가이드에 대해 파일을 중심설정하는 기능을 가져서, 파일들의 상승 및 하강 동안 파일과 가이드 사이의 마찰을 감소시킨다.

레벨링 및 그립핑을 위한 알려진 시스템이 해상 위치에서 주로 사용되지만, 액추에이터들을 포함한 전체 시스템은 재킷 레그에 영구적으로 남아 있으므로 설치 완료 후 각각의 재킷 레그에서 희생된다. 따라서 수반되는 비용과 환경적 이유들이 관련 문제들이 된다.

본 발명의 하나의 목적은 종래 기술의 결점들을 완화하는, 중공형 기초 파일 내로 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 재킷 레그를 중공형 기초 파일 내로 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템이 제공되며, 시스템은,

중공형 기초 파일에 부분적으로 삽입되는 재킷 레그의 종방향 축을 조정하기 위한 레벨링 조립체 - 레벨링 조립체는 재킷 레그를 중심으로 배열되도록 구성된 적어도 하나의 작동 그룹을 포함하고; 각각의 작동 그룹은 중공형 기초 파일의 상부 에지와 재킷 레그 사이의 종방향 축에 평행한 힘을 가하도록 구성되고, 재킷 레그에 선택적으로 부착가능하고, 다른 레벨링 조립체에서 추가 사용을 위해 회수가능함 -; 및

일단 레벨링 조립체에 의해 레벨링되면 중공형 기초 파일에 대해 주어진 위치에서 재킷 레그를 로킹하기 위해 재킷 레그를 중심으로 배열되도록 구성된 그립핑 조립체를 포함하며, 그립핑 조립체는, 재킷 레그를 중심으로 분포되고 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 재킷 레그의 외부 표면을 따라 이동하도록 구성된 복수의 웨지들; 및 각각 재킷 레그 및 웨지에 장착되고 중공형 기초 파일과 재킷 레그 사이의 간극에 각각의 웨지를 삽입하도록 구성되는 복수의 추가 액추에이터들을 포함한다.

적어도 하나의 작동 그룹 덕분에 재킷 레그는 상승되고 종방향 축의 위치가 조정된다.

이러한 방식으로, 재킷 레그는 쉽고 경제적인 방식으로 미리 정의된 위치에 고정밀도로 설치될 수 있다.

또한, 작동 그룹은 설치 후 회수되며 추가 시스템에서 재사용될 수 있어 경제적 이점을 제공한다.

또한, 복수의 웨지들 덕분에, 재킷 레그는 중공형 기초 파일에 대해 미리 정의된 위치에서 차단된다.

특히, 시스템은, 재킷 레그의 외부 표면에 고정되고 재킷 레그의 중공형 기초 파일 내로의 삽입을 제한하기 위해 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 스토퍼 브래킷을 포함한다.

스토퍼 브래킷들 덕분에, 중공형 기초 파일 내로의 재킷 레그의 관통에 대한 제한이 제공된다.

더 상세하게, 그립핑 조립체가 재킷 레그 및 중공형 기초 파일을 아직 로킹하지 않고 레벨링 조립체가 맞물리지 않을 때, 스토퍼 브래킷들은, 맞물림 전에, 중공형 기초 파일의 에지를 지지하고 중공형 기초 파일으로부터 주어진 거리에 그립핑 조립체를 유지한다.

특히, 작동 그룹은 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 적어도 액추에이터, 바람직하게는 유압 실린더를 포함한다.

이러한 방식으로, 재킷 레그는 유압에 의해 상승된다.

특히, 레벨링 조립체는, 각각의 액추에이터에 고정되고 액추에이터가 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 미리 정의된 위치에 각각의 액추에이터를 유지하도록 구성된 연결 요소를 포함한다.

이러한 방식으로, 각각의 액추에이터는 재킷 레그 상의 미리 정의된 위치에 장착될 수 있다.

특히, 레벨링 조립체는 각각의 액추에이터에 대해,

- 재킷 레그에 고정되고 각각의 관통 개구부를 갖는 가이드 지지부;

- 가이드 지지부 내에서 가이드되는 잭킹 블록; 및

재킷 레그에 고정되고, 각각의 가이드 지지부에 대면하고, 각각의 액추에이터의 종방향 변위를 차단하도록 구성된 레벨링 브래킷을 포함하며; 각각의 액추에이터는 중공형 기초 파일의 에지 상에 놓이는 잭킹 블록과 각각의 레벨링 브래킷 사이에 종방향 축에 평행한 힘을 가하도록 구성된다.

이러한 방식으로, 각각의 액추에이터는 각각의 레벨링 브래킷과 중공형 기초 파일의 에지 사이에서 작동된다.

또한, 레벨링 조립체는, 재킷 레그를 중공형 기초 파일에 삽입하기 전에 간단한 방식으로 재킷 레그 상에 설치될 수 있다.

특히, 레벨링 조립체는 레벨링 브래킷에 고정된 로킹 핀 기구를 포함하고, 연결 요소는 로드를 포함하며; 로킹 핀 기구는 로드가 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 미리 정의된 위치에서 로드를 선택적으로 차단하도록 구성된다.

이러한 방식으로, 각각의 액추에이터는, 각각의 액추에이터가 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 미리 정의된 위치에서 선택적으로 차단된다.

특히, 레벨링 조립체는, 각각의 로드에 대해, 가이드 지지부에 고정된 바를 포함하고; 로드의 일단은 바를 중심으로 하는 로드의 회전을 허용하는 방식으로 바에 결합된다.

이러한 방식으로, 로킹 핀 기구가 로드를 차단하지 않을 때, 각각의 액추에이터는, 재킷 레그 상에 액추에이터를 장착하거나 액추에이터의 회수 및 다른 레벨링 조립체에서의 추가 사용을 위해 재킷 레그로부터 액추에이터를 분리하기 위해 연결 바를 중심으로 회전할 수 있다.

특히, 레벨링 조립체는 연결 요소에 장착되고 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 적어도 액추에이터들의 쌍을 포함한다.

이러한 방식으로, 액추에이터들의 쌍은 쉽고 쉬운 방식으로 재킷 레그에 장착되거나 재킷 레그로부터 단일 조립체로서 분리될 수 있다.

또한, 액추에이터들의 쌍들은 더 많은 전력을 제공하고, 재킷 레그 위치를 더 높은 정확도로 조정할 수 있게 한다.

특히, 각각의 추가 액추에이터는 재킷 레그 및 각각의 웨지로부터 선택적으로 분리가능(dismountable)하다.

이러한 방식으로, 각각의 추가 액추에이터는 설치 후 회수되며 추가 시스템에서 재사용될 수 있어 추가의 경제적 이점을 제공한다.

특히, 각각의 웨지는 재킷 레그의 외부 표면 상의 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 각각의 가이드를 따라 이동하도록 구성된다.

이러한 방식으로, 각각의 웨지는 시스템의 정확도의 이점을 위해 종방향 축에 실질적으로 평행한 직선 경로에서 이동하도록 강제된다.

특히, 추가 액추에이터는 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 유압 실린더이다.

이러한 방식으로, 추가 액추에이터는 제한된 치수들로 높은 전력 밀도를 갖는다.

특히, 시스템은, 각각의 추가 액추에이터에 대해, 재킷 레그에 고정된 적어도 하나의 패드아이(padeye); 및 웨지에 고정된 적어도 하나의 제2 패드아이를 포함하며, 추가 액추에이터는 적어도 하나의 제1 패드아이 및 적어도 하나의 제2 패드아이에 힌지 연결된다.

이러한 방식으로, 각각의 추가 액추에이터는 각각의 재킷 레그로부터 그리고 각각의 웨지로부터 빠르고 쉬운 방식으로 분리될 수 있다.

특히, 시스템은, 각각의 추가 액추에이터에 대해,각각의 추가 액추에이터 둘레로 배열되고 각각의 추가 액추에이터를 총방향 축에 평행하게 유지하도록 구성된 적어도 구속 부재를 포함한다.

이러한 방식으로, 시스템의 정확도의 이점을 위해 각각의 추가 액추에이터의 변위는 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 발생한다.

본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 결점들을 완화하는, 중공형 기초 파일 내로 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 재킷 레그를 중공형 기초 파일 내로 레벨링 및 그립핑하기 위한 방법이 제공되며, 방법은:

- 레벨링 조립체에 의해 중공형 기초 파일에 부분적으로 삽입된 재킷 레그의 종방향 축의 방향을 조정하는 단계;

- 각각의 웨지에 대한 추가 액추에이터에 의해 중공형 기초 파일과 재킷 레그 사이의 간극에 복수의 웨지들을 삽입하는 단계; 및

- 재킷 레그로부터 레벨링 조립체를 적어도 부분적으로 분리하는 단계를 포함한다.

이러한 방식으로, 재킷 레그는 쉽고 경제적인 방식으로 미리 정의된 위치에서 중공형 기초 파일에 레벨링되고 그립핑될 수 있다.

또한, 각각의 레벨링 조립체는, 재킷 레그의 중공형 기초 파일 내로의 설치 후에 적어도 부분적으로 회수될 수 있고 동일한 방법의 단계들을 반복하는 데 재사용될 수 있다.

특히, 방법은 재킷 레그 및 각각의 웨지로부터 각각의 추가 액추에이터를 분리하는 단계를 포함한다.

이러한 방식으로, 동일한 방법의 단계들을 수행하기 위해 각각의 추가 액추에이터가 쉽고 빠른 방식으로 회수될 수 있다.

특히, 방법은 재킷 레그를 중심으로 분포된 복수의 웨지들을, 재킷 레그의 외부 표면 상의 종방향 축에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 각각의 가이드를 따라 이동시키는 단계를 포함한다.

이러한 방식으로, 각각의 웨지는 종방향 축에 실질적으로 평행한 직선 경로를 따라 이동하도록 강제된다.

특히, 방법은 재킷 레그를 중공형 기초 파일 내로 삽입하기 전에 재킷 레그에 레벨링 조립체를 장착하는 단계를 포함한다.

이러한 방식으로, 레벨링 조립체는 수역의 표면 위의 재킷 레그에 쉽고 경제적인 방식으로 장착된다.

특히, 레벨링 조립체의 재킷 레그로부터의 분리하는 단계는 ROV에 의해 수행된다.

이러한 방식으로, 레벨링 조립체는 수중에서 원격으로 회수될 수 있다.

특히, 방법은 재킷 레그를 중공형 기초 파일에 그라우팅하는 단계를 포함한다.

이러한 방식으로, 재킷 레그와 중공형 기초 파일은 그립핑과 그라우팅을 통해 영구적으로 함께 고정된다.

본 발명의 비제한적인 실시예는 예로서 첨부된 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 수역의 바닥에 설치된 해상 윈드 터빈의 사시도이다.
도 2는 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 도 1의 해상 윈드 터빈의 중공형 기초 파일 내로 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템의 사시도이다.
도 3은 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 도 2의 시스템의 레벨링 조립체의 정면 입면도이다.
도 4는 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 특정 작동 구성에서의 도 3의 레벨링 시스템의 측면 입면도이다.
도 5는 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의 도 2의 시스템의 구성도이다.
도 6은 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의, 그리고 부품들이 수평면을 따른 단면으로 도시된 도 1의 해상 윈드 터빈의 단면도이다.
도 7은 명료성을 위해 부품들이 제거된 상태의 도 2의 시스템의 상세 측면 입면도이다.

도 1에서 번호 1은 해상 현장에 설치된 해상 윈드 터빈을 나타낸다.

해상 윈드 터빈(1)은 타워(2); 타워(2)의 상부에 회전 가능하게 장착된 나셀(3); 나셀(3)에 회전 가능하게 장착되고, 허브(5) 및 허브(5)로부터 반경방향으로 연장되는 블레이드들(6)을 포함하는 로터(4); 재킷 레그들(8) 및 지지 프레임(9)을 포함하는 지지 구조(7); 및 중공형 기초 파일들(11)을 포함하는 기초들(10)을 포함한다.

도 1의 특정 실시예에서, 지지 구조(7)는 3개의 재킷 레그들(8)을 포함하고, 이들 각각은 각각의 중공형 기초 파일(11) 내로 삽입된다.

재킷 레그들(8)의 수, 중공형 기초 파일들(11)의 수 및 지지 프레임(9)의 구성은 첨부된 도면들에 도시되지 않은 다양한 응용들 또는 해상 현장들에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 해상 윈드 터빈은 하나 이상의 재킷 레그들 및 관련된 중공형 기초 파일들을 가질 수 있다.

도 1을 참조하면, 중공형 기초 파일들(11)은 수역의 바닥의 깊이만큼 관통하여 수역의 바닥에 삽입된다.

각각의 재킷 레그(8)는 각각의 중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입된다.

해상 윈드 터빈(1)은 각각의 재킷 레그(8)를 각각의 중공형 기초 파일(11) 내로 레벨링 및 그립핑하기 위한 시스템(12)을 포함하며, 이는 각각의 중공형 기초 파일(11)의 에지에 가까이 각각의 재킷 레그(8)에 장착된다.

도 1에서 시스템(12)은 수중 환경에서 사용되지만, 시스템(12)은 수역의 표면 위에서도 사용될 수 있다.

더욱이, 시스템(12)은 육상(onshore) 윈드 터빈에 대해서, 그리고 제1 본체를 제2 중공형 본체에 삽입 및 위치설정하는 단계를 포함하는 다른 응용들에 대해서 사용될 수 있다.

따라서, 도 1에 도시된 수중 응용은 본 발명의 매우 다양한 상이한 가능한 응용들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

도 2를 참조하면, 시스템(12)은 복수의 그립핑 조립체(13), 레벨링 조립체(14) 및 적어도 하나의 스토퍼 브래킷(15)을 포함한다.

그립핑 조립체(13)는, 각각의 재킷 레그(8)를 중심으로 분포되고 재킷 레그(8)의 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 재킷 레그(8)의 외부 표면을 따라 이동하도록 구성된 복수의 웨지들(16); 각각의 웨지(16)에 대한 하나의 액추에이터(17)를 포함하며, 이는 재킷 레그(8) 및 웨지(16)에 장착되고, 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극에 각각의 웨지(16)를 삽입하도록 구성되며, 재킷 레그(8) 및 각각의 웨지(16)로부터 선택적으로 분리가능하다.

액추에이터(17)는 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 유압 실린더이다.

첨부된 도면들에 도시되지 않은 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 액추에이터(17)는 상이한 유형들, 바람직하게는 유압 또는 전기-기계 또는 공압 유형일 수 있다.

그립핑 조립체(13)는, 각각의 웨지(16)에 대한 가이드 - 각각의 웨지(16)에 대한 가이드는 재킷 레그(8)의 외부 표면 상에 고정되고 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 리브들(18)의 쌍을 포함함 -; 및 각각의 액추에이터(17)에 대한 구속 부재(19)를 더 포함하며, 각각의 액추에이터(17)에 대한 구속 부재(19)는 각각의 액추에이터(17) 둘레로 배열되고 재킷 레그(8)에 각각의 액추에이터(17)를 유지하도록 구성된다.

더욱이, 그립핑 조립체(13)는, 각각의 액추에이터(17)에 대해, 재킷 레그(8)에 고정된 적어도 하나의 패드아이(20) 및 웨지(16)에 고정된 적어도 하나의 패드아이(21)를 포함한다.

특히, 그립핑 조립체(13)는, 각각의 액추에이터(17)에 대해, 패드아이(20)의 쌍 및 패드아이(21)의 쌍을 포함한다. 각각의 액추에이터(17)는 각각의 핀들(22, 23)에 의해 패드아이(20, 21)에 힌지 연결된다.

각각의 스토퍼 브래킷(15)은 재킷 레그(8)의 외부 표면에 고정되고, 웨지들(16)을 중공형 기초 파일(11)으로부터 주어진 거리에 유지하도록 재킷 레그(8)의 중공형 기초 파일(11) 내로의 삽입을 제한하기 위해 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극보다 긴 길이로 반경 방향으로 연장된다. 상기 거리는 축방향으로 액추에이터(17)의 스트로크보다 더 짧다.

특히, 각각의 스토퍼 브래킷(15)은 재킷 레그(8)에 용접되며, 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 적어도 하나의 종방향 벽(24), 및 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극보다 훨씬 더 큰 반경 방향 치수를 갖고 중공형 기초 파일(11)의 에지를 지지하도록 구성된 기저벽(25)을 포함한다.

레벨링 조립체(14)는, 웨지들(16)을 재킷 레그(8)와 중공형 기초 파일(11) 사이의 간극 내로 삽입하기 전에 중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입된 재킷 레그(8)의 종방향 축(A)을 조정하도록 구성된다.

레벨링 조립체(14)는 재킷 레그(8)를 중심으로 배열된 적어도 하나의 작동 그룹(26)을 포함한다.

본 발명을 제한하지 않는 도 2의 바람직한 실시예에서, 작동 그룹(26)은 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 적어도 하나의 액추에이터(27)를 포함한다.

더 상세하게는, 각각의 작동 그룹(26)은 함께 결합된 액추에이터들(27)의 쌍을 포함한다.

액추에이터(27)는 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 유압 실린더이다.

첨부된 도면들에 도시되지 않은 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 작동 그룹(26)은 상이한 수의 액추에이터들 또는 상이한 유형의 액추에이터, 예를 들어, 전기-기계 액추에이터들 또는 공압 액추에이터들을 포함할 수 있다.

레벨링 조립체(14)는, 각각의 액추에이터(27)를 미리 정의된 위치에 유지하고 액추에이터들(27)의 쌍의 2개의 액추에이터들(27)을 함께 고정하도록 구성된, 액추에이터들(27)의 각각의 쌍에 대한 연결 요소(28); 재킷 레그(8)에 고정된 액추에이터들(27)의 각각의 쌍에 대한 가이드 지지부들(29)의 쌍; 재킷 레그(8)에 고정된 액추에이터들(27)의 각각의 쌍에 대한 레벨링 브래킷들(30)의 쌍; 및 레벨링 브래킷들(30)의 각각의 쌍에 고정되는 로킹 핀 기구(31)를 더 포함한다.

도 3을 참조하면, 가이드 지지부들(29)의 쌍의 가이드 지지부들(29)은 재킷 레그(8)에 용접되고, 관통 개구부를 가지며, 종방향 축(A)을 가로지르는 방향으로 연장되는 바(bar)(32)에 의해 연결된다.

레벨링 브래킷들(30)의 쌍의 레벨링 브래킷들(30)은 재킷 레그(8)에 용접되고, 종방향 축(A)을 가로지르는 방향으로 연장되는 바(33)에 의해 연결된다.

연결 요소(28)는 액추에이터들(27)의 각각의 쌍의 2개의 액추에이터들(27) 사이에 배치된 로드(rod)(34)를 포함한다. 로드(34)의 일단은 포크 형상이고, 연결 바(32)를 중심으로 하는 로드(34)의 회전을 허용하는 방식으로 연결 바(32)에 결합된다.

로킹 핀 기구(31)는, 미리 정의된 위치에서 로드(34)를 선택적으로 차단하기 위해, 가이드 실린더(35) 및 가이드 실린더(35) 내부에서 슬라이딩하도록 구성된 슬라이딩 핀(36)을 포함하며, 로드(34)는 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 바(33)와 슬라이딩 핀(36) 사이에서 반경 방향으로 경계를 이룬다(bounded).

도 4를 참조하면, 각각의 액추에이터(27)는, 가이드 지지부(29)의 관통 개구부를 통과하여 중공형 기초 파일(11)의 에지를 지지하도록 구성되는 잭킹 블록(37)을 하단부에 포함한다.

첨부된 도면들에 도시되지 않은 본 발명의 대안적인 실시예에서, 각각의 가이드 지지부(29)는 재킷 레그(8)에 용접되지 않고 각각의 잭킹 블록(37)에 고정되며, 중공형 기초 파일(11)의 에지를 지지하도록 구성된다.

도 5를 참조하면, 시스템(12)은, 제어 패널(38); 액추에이터들(17, 27)에 유체를 공급하기 위한 유압회로(39); 및 유압 회로(39)의 유동 라인들이 내부에 포함되는 엄빌리컬(40)(umbilical)을 포함한다.

유압 회로(39)는 액추에이터들(27)을 선택적으로 제어하도록 구성된 제어 밸브(41); 제어 밸브(41)에 대해 평행하고 액추에이터들(17)을 선택적으로 제어하도록 구성된 제어 밸브(42); 및 제어 패널(38)에 피드백을 제공하기 위해, 유압 회로(39) 내로 유동하는 유체의 유량을 측정하기 위해 액추에이터(27) 유동 라인에 배치된 유량계(43)를 포함한다.

유압 회로(39)는 액추에이터들(17) 유동 라인과 유체적으로 연통된 어큐뮬레이터(accumulator)(44), 및 각각의 액추에이터(17 또는 27)에 대한 작동식 체크 밸브(45)를 더 포함한다.

특히, 제어 패널(38)은 종방향 축(A)의 기울기 및 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극을 제어 및 조정하도록 구성된다.

단일의 제어 패널(38)이 해상 윈드 터빈(1)의 각각의 재킷 레그(8)의 모든 종방향 축(A)의 정확한 위치를 제어할 수 있기 때문에, 각각의 해상 윈드 터빈(1)에 대해 단지 하나의 제어 패널(38)이면 충분하다.

도 6을 참조하면, 해상 윈드 터빈(1)은, 3개의 중공형 기초 파일들(11), 각각의 중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입된 3개의 재킷 레그들(8), 및 각각의 재킷 레그(8) 상에 장착된 3개의 시스템들(12, 46, 47)을 포함한다.

도 6을 참조하면, 시스템들(12, 46)은 하나의 레벨링 조립체(14), 재킷 레그(8)를 중심으로 하는 원형 패턴으로 서로 등거리로 이격된 6개의 웨지들(16), 및 재킷 레그(8)의 대향 측들에 고정된 2개의 스토퍼 브래킷들(15)을 포함한다.

시스템들(12, 46)의 레벨링 조립체들(14)이 3개의 재킷 레그들(8)을 각각의 중공형 기초 파일(11) 내로 정확하게 위치설정하기에 충분하기 때문에, 시스템(47)은 레벨링 조립체(14)를 포함하지 않는다.

특히, 레벨링 조립체(14)는 스토퍼 브래킷들(15)에 의해 정적으로 지지되는 상위 재킷 레그(8) 상에 장착되지 않는 한편, 나머지 2개의 재킷 레그들(8)은 각각의 레벨링 조립체(14)에 의해 상승될 수 있다.

사용시, 그리고 도 2를 참조하면, 재킷 레그(8)가 중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입되기 전에, 시스템(12)은 최종 해상 또는 육상 현장에 설치되기에 앞서 재킷 레그(8) 상에 장착된다.

일단 재킷 레그(8)가 중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입되면, 그리고 레벨링 조립체(14)가 작동되기 전에, 적어도 하나의 스토퍼 브래킷(15)이 중공형 기초 파일(11)의 에지에 놓여 재킷 레그(8)의 중량을 지지한다.

이어서, 액추에이터들(27)이 작동되어, 중공형 기초 파일(11)의 에지와 적어도 하나의 스토퍼 브래킷(15) 사이의 종방향 거리를 설정한다.

더 상세하게는, 각각의 액추에이터(27)의 상단부는 각각의 레벨링 브래킷(30)을 지지하고, 잭킹 블록(37)(도 4)은 중공형 기초 파일(11)의 에지를 지지한다.

제어 패널(38)은, 중공형 종방향 축(A)의 기울기 및 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극을 조정하기 위해, 액추에이터들(27) 사이에 동력을 분배하여 각각의 액추에이터(27)의 변위를 제어한다.

일단 종방향 축(A)이 미리 정의된 위치에 있으면, 복수의 웨지들(16)의 각각의 웨지(16)는 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극 내로 삽입된다.

도 7을 참조하면, 각각의 액추에이터(17)는 각각의 웨지(16)를 밀어, 각각의 웨지(16)는 각각의 리브들(18)을 따라 재킷 레그(8) 외부 표면을 슬라이딩하고, 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극 내로 넣어져, 중공형 기초 파일(11)에 대한 재킷 레그(8)의 측방향 및 수직 이동을 차단한다.

특히, 중공형 기초 파일(11)의 에지는 웨지들(16)의 삽입을 허용하기 위한 챔퍼를 갖는다.

일단 웨지들(16)이 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극 내로 삽입되면, 제어 패널(38)은 종방향 축(A)의 위치를 제어하고, 필요한 경우, 종방향 축(A)의 위치를 재조정하기 위해 액추에이터들(27)의 변위를 명령한다.

종방향 축(A) 위치를 재조정하는 경우, 웨지들(16)은 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극에서 다시 가압된다.

재킷 레그(8)가 미리 정의된 위치에서 웨지들(16)에 의해 차단되면, 재킷 레그(8)는 중공형 기초 파일(11)에 그라우팅되어 중공형 기초 파일(11)과 재킷 레그(8) 사이의 간극을 그라우트로 채운다.

이어서, 액추에이터들(27)은 추가 시스템(12)에서 재사용하기 위해 재킷 레그(8)로부터 제거된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 액추에이터들(17) 또한 추가 시스템(12)에서 재사용되기 위해 재킷 레그(8)로부터 제거된다.

본 발명의 다른 특정 실시예에서, 액추에이터들(17, 27)은 그라우트가 경화될 때까지 제위치에 유지된다.

본 발명을 제한하지 않는 바람직한 실시예에서, 액추에이터들(17, 27)은 추가 시스템(12)에서 재사용되기 위해 첨부된 도면들에 도시되지 않은 ROV에 의해 재킷 레그(8)로부터 제거된다.

본 설명에서, 용어 "ROV"는 원격 조종 운송수단(Remote Operated Vehicle)을 의미한다. 보다 구체적으로, 용어 "ROV"는 다양한 종류의 수중 작업들을 수행하기 위해 최종적으로 인간 또는 소프트웨어에 의해 조종되는 휴먼 인터페이스에 의해 원격으로 조종되는 운송수단을 의미한다.

도 3을 참조하면, 액추에이터들(27)의 제거를 위해, 각각의 액추에이터들(27)이 후퇴되어, 각각의 레벨링 브래킷(30)과 중공형 기초 파일(11)의 에지에 가해지는 하중들을 해제한다.

이어서, 로드(34)의 반경방향 이동을 차단 해제하고 액추에이터들(27)의 쌍의 제거를 허용하기 위해 슬라이딩 핀(36)은 가이딩 실린더(35) 내부로 슬라이딩한다.

본 발명은 구체적으로 기술되지 않고 다음의 청구 범위의 보호 범위 내에 속하는 변형들을 포함한다는 것이 분명하다.

Claims

재킷 레그를 중공형(hollow) 기초 파일 내로 레벨링(levelling) 및 그립핑(gripping)하기 위한 시스템 (12)으로서,
중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입되는 재킷 레그(jacket leg)(8)의 종방향 축(A)을 조정하기 위한 레벨링 조립체(14) - 상기 레벨링 조립체(14)는 상기 재킷 레그(8)를 중심으로 배열되도록 구성된 적어도 하나의 작동 그룹(26)을 포함하고, 각각의 작동 그룹(26)은 상기 중공형 기초 파일(11)의 상부 에지와 상기 재킷 레그(8) 사이의 상기 종방향 축(A)에 평행한 힘을 가하도록 구성되고, 상기 재킷 레그(8)에 선택적으로 부착가능하고, 다른 레벨링 조립체(14)에서 추가 사용을 위해 회수가능함 -; 및
상기 레벨링 조립체(14)에 의해 레벨링되면 상기 중공형 기초 파일(11)에 대해 주어진 위치에서 상기 재킷 레그(8)를 로킹하기(lock) 위해 상기 재킷 레그(8)를 중심으로 배열되도록 구성된 그립핑 조립체(13)를 포함하며,
상기 그립핑 조립체(13)는,
상기 재킷 레그(8)를 중심으로 분포되고 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 상기 재킷 레그(8)의 상기 외부 표면을 따라 이동하도록(run) 구성된 복수의 웨지들(16); 및
각각 상기 재킷 레그(8) 및 웨지(16)에 장착되고 상기 중공형 기초 파일(11)과 상기 재킷 레그(8) 사이의 간극에 상기 각각의 웨지(16)를 삽입하도록 구성되는 복수의 추가 액추에이터들(17)을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 재킷 레그(8)의 상기 외부 표면에 고정되고 상기 재킷 레그(8)의 상기 중공형 기초 파일(11) 내로의 삽입을 제한하기 위해 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 스토퍼 브래킷(15)을 포함하는, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 작동 그룹(26)은 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 적어도 액추에이터(27), 바람직하게는 유압 실린더를 포함하는, 시스템.
제3항에 있어서,
상기 레벨링 조립체(14)는, 각각의 액추에이터(27)에 고정되고 상기 액추에이터(27)가 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 미리 정의된 위치에 상기 각각의 액추에이터(27)를 유지하도록 구성된 연결 요소(28)를 포함하는, 시스템.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 레벨링 조립체(14)는, 각각의 액추에이터(27)에 대해,
상기 재킷 레그(8)에 고정되고 각각의 관통 개구부를 갖는 가이드 지지부(29);
상기 가이드 지지부(29) 내에서 가이드되는 잭킹 블록(37); 및
상기 재킷 레그(8)에 고정되고, 상기 각각의 가이드 지지부(29)에 대면하고, 상기 각각의 액추에이터(27)의 종방향 변위를 차단하도록 구성된 레벨링 브래킷(30)을 포함하며,
각각의 액추에이터(27)는 상기 중공형 기초 파일(11)의 상기 에지 상에 놓이는 상기 잭킹 블록(37)과 상기 각각의 레벨링 브래킷(30) 사이에 상기 종방향 축(A)에 평행한 힘을 가하도록 구성되는, 시스템.
제5항에 있어서,
상기 레벨링 조립체(14)는 상기 레벨링 브래킷(30)에 고정된 로킹 핀 기구(31)를 포함하고, 상기 연결 요소(28)는 로드(rod)(34)를 포함하며,
상기 로킹 핀 기구(31)는 상기 로드(34)가 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 미리 정의된 위치에서 상기 로드(34)를 선택적으로 차단하도록 구성되는, 시스템.
제6항에 있어서,
상기 레벨링 조립체(14)는, 각각의 로드(34)에 대해, 상기 가이드 지지부(29)에 고정된 바(bar)(32)를 포함하고,
상기 로드(34)의 일단은 상기 바(32)를 중심으로 하는 상기 로드(34)의 회전을 허용하는 방식으로 상기 바(32)에 결합되는, 시스템.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레벨링 조립체(14)는 상기 연결 요소(28)에 장착되고 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 적어도 액추에이터들(27)의 쌍을 포함하는, 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 추가 액추에이터(17)는 상기 재킷 레그(8) 및 상기 각각의 웨지(16)로부터 선택적으로 분리가능한(dismountable), 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 웨지(16)는 상기 재킷 레그(8)의 상기 외부 표면 상의 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 각각의 가이드를 따라 이동하도록(run) 구성되는, 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추가 액추에이터(17)는 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 유압 실린더인, 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 추가 액추에이터(17)에 대해, 상기 재킷 레그(8)에 고정된 적어도 하나의 제1 패드아이(padeye)(20); 및
상기 웨지(16)에 고정된 적어도 하나의 제2 패드아이(21)를 포함하며,
상기 추가 액추에이터(17)는 상기 적어도 하나의 제1 패드아이(20) 및 상기 적어도 하나의 제2 패드아이(21)에 힌지 연결되는, 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 추가 액추에이터(17)에 대해, 상기 각각의 추가 액추에이터(17) 둘레로 배열되고 상기 각각의 추가 액추에이터(17)를 상기 종방향 축(A)에 평행하게 유지하도록 구성된 적어도 구속 부재(19)를 포함하는, 시스템.
종방향 축(A)을 따라 중공형 기초 파일 내로 연장되는 재킷 레그를 레벨링 및 그립핑하는 방법으로서,
레벨링 조립체(14)에 의해 상기 중공형 기초 파일(11)에 부분적으로 삽입된 상기 재킷 레그(8)의 상기 종방향 축(A)의 방향을 조정하는 단계;
각각의 웨지(16)에 대한 추가 액추에이터(17)에 의해 상기 중공형 기초 파일(11)과 상기 재킷 레그(8) 사이의 간극에 복수의 웨지들(16)을 삽입하는 단계; 및
상기 재킷 레그(8)로부터 상기 레벨링 조립체(14)를 적어도 부분적으로 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 재킷 레그(8) 및 상기 각각의 웨지(16)로부터 각각의 추가 액추에이터(17)를 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 재킷 레그(8)를 중심으로 분포된 복수의 웨지들(16)을, 상기 재킷 레그(8)의 외부 표면 상의 상기 종방향 축(A)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되는 각각의 가이드를 따라 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재킷 레그(8)를 상기 중공형 기초 파일(11) 내로 삽입하기 전에 상기 재킷 레그(8)에 상기 레벨링 조립체(14)를 장착하는 단계를 포함하는, 방법.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레벨링 조립체(14)의 상기 재킷 레그(8)로부터의 분리하는 단계는 ROV에 의해 수행되는, 방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재킷 레그(8)를 상기 중공형 기초 파일(11) 내로 그라우팅하는(grouting) 단계를 포함하는, 방법.