KR20220078621A - 부유식 금속 플랫폼 - Google Patents

부유식 금속 플랫폼 Download PDF

Info

Publication number
KR20220078621A
KR20220078621A KR1020227013568A KR20227013568A KR20220078621A KR 20220078621 A KR20220078621 A KR 20220078621A KR 1020227013568 A KR1020227013568 A KR 1020227013568A KR 20227013568 A KR20227013568 A KR 20227013568A KR 20220078621 A KR20220078621 A KR 20220078621A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
elongate
elongate member
wind turbine
floating
platform
Prior art date
Application number
KR1020227013568A
Other languages
English (en)
Inventor
에이빈드 쇠니우
Original Assignee
클로버스 에이에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from NO20200815A external-priority patent/NO345641B2/no
Application filed by 클로버스 에이에스 filed Critical 클로버스 에이에스
Publication of KR20220078621A publication Critical patent/KR20220078621A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/12—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly
    • B63B1/125—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly comprising more than two hulls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/12—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly
    • B63B2001/128—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly comprising underwater connectors between the hulls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/95—Mounting on supporting structures or systems offshore
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

부유식 금속 플랫폼(100), 부유식 금속 플랫폼(100)을 조립하기 위한 방법 및 금속 플랫폼(100)에 의해 지지되는 부유식 풍력 터빈(1000)이 설명된다. 부유식 금속 플랫폼(100)은 적어도 3개의 세장형 요소(110)를 포함하고, 각각의 세장형 요소(110)는 제1 세장형 부재(111); 제1 세장형 부재(111)에 평행한 제2 세장형 부재(112); 및 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)에 연결된 적어도 하나의 부력 요소(114)를 포함한다.

Description

부유식 금속 플랫폼
본 발명은 부유식 금속 플랫폼, 특히 부유식 풍력 터빈 금속 플랫폼에 관한 것이다.
다양한 해양 프로젝트에 채용되는 부유식 해상 플랫폼의 설계를 연구할 때, 중량 관점에서의 구조적 효율 및 운동 특성 관점에서의 형상은 가장 성공적인 유닛을 위한 설계 동인으로 명백하게 두드러진다. 이러한 설계 실무는 부유식 해상 풍력 단지와 같은 다중 유닛 용례로 이전되어 왔으며, 이러한 실무는 다른 경제 환경에서 단일 또는 소수 유닛 프로젝트에 대해 출현하였다. 이제, 경제적 마진은 훨씬 더 낮고, 유닛의 수는 다양성(manifold)을 증가시켰다. 설계의 첫 번째 원리는 재고되어야 하고, 부유식 해상 플랫폼에 대한 종래 기술의 구조적 설계 동인은 오늘날의 공급 시장에서의 해상 풍력 플랫폼에 대해서 말하자면 지배적인 성능 지표가 아니어야 한다는 것이 판명되었다. 대신에 설계는 공급망 가용성, 제조 및 설치 물류뿐 아니라 공학적 단순성과 같은 요건을 고수해야 한다. 따라서, 중량 및 운동 특성을 희생하여 설계의 정교함보다 단순성이 우선되어야 한다. 비선형적인 자극 및 응답을 갖는 복잡한 구조는 구조적 능력에 대한 연관된 불확실성을 가지며, 이는 투자자의 관점에서 볼 때, 투자자가 상당한 경험에 기반한 우발성을 상쇄해야만 하는 계량하기 어려운 위험으로 해석된다. 운동 특성의 최신 기술 지식을 이용함으로써, 설계자는 가능한 한 많이 운동 특성을 선형화하도록 구조를 단순화해야 한다. 이는 구조적 능력 추정의 정확도를 신뢰성 기반 성능 추정이 실제로 이용가능하게 되는 수준까지 증가시킬 것이다. 이러한 추정은 투자자의 위험 이해를 현저히 향상시킬 것이고 투자 결정이 우발성의 정성적 추정으로부터 정량적 추정으로 이동될 수 있게 한다.
설계에 있어서 현대의 물류 원리를 포함하는 기존의 최신의 대량 생산 기술을 강조하면 공급망 숙성 기간이 단축되고, 자동화가 유리하며, 이에 의해 제조 비용이 현저히 저감되는 것으로 밝혀졌다. 이는 조립 및 저장에서의 자동화 친화성 및 물류에 대해 주의 깊게 가중되어야 하는 기하학적 형상 및 복잡성에서의 설계자의 선택을 제한한다.
종래 기술의 반잠수식 풍력 터빈 플랫폼은 구조적 주연부에 위치된 콘크리트 또는 강화 쉘 부유체에 의존하며, 이는 콘크리트 요소 또는 트러스 작업에 의해 중앙에서 결합된다. 이러한 보강 콘크리트, 관형 부재로부터의 트러스 작업 및 강화 쉘은 노동 집약적이고 자동화된 대량 생산에 의해 제작하기 어렵다.
본 발명의 설계 철학은 해상 풍력을 위한 부유식 지지 구조물을 위한 설계 동인을 재정의한다. 종래 기술은 해상 오일 및 가스 산업의 개척 시대 중에 고안된 일반적인 방법에 의존한다. 이들 방법은 정교하고 중량 및 운동에 관하여 높은 구조적 최적화를 허용하지만, 이들 방법은 부유식 해상 풍력의 근본적인 과제를 해결하지 않는다. 현장 개발 프로젝트가 과다한 수익 마진을 가지는 하나 내지 몇 개의 유닛을 포함하는 오일 및 가스 산업(Oil & Gas)과 달리, 지지 구조물을 위한 재생가능 에너지 시장은 마진이 적지만, 프로젝트당 유닛의 수는 많다. 이러한 현실로 인해 비용 절감을 달성하기 위해서는 이제 초점이 중량 및 운동의 최적화로부터 많은 수의 이용으로 이동해야 하는 설계 동인의 재공식화가 요구된다. 역사적으로 이것이 성공적으로 달성되는 설계 및 생산 프로세스는 자동화된 연속 생산에 있으며; 이러한 연속 생산 프로세스의 효율은 제작될 유닛의 연속 생산 친화성에 좌우된다. 그러나, 연속 생산 친화성은 충분하지 않다. 경험에 따르면, 해상 풍력에서의 유닛의 연속 생산에 관한 신규 계획(initiative)은 전부는 아니지만 그 상당수가 관련 물류 능력을 갖는 완전한 기능의 대형 유닛 생산 라인을 조달하는 상당한 선지급 비용에 좌초되어 있다. 투자자(제작자 및 개발자 포함)가 해상 풍력에 투자를 꺼려하는 이유를 분석하면, 공통적인 특징은 선지급 비용을 상쇄하기 위한 건전한 시장의 결여이다.
다음의 2개의 전제는 부유식 해상 풍력 산업에서 기본적인 것으로 판명되었다:
- 성공적인 부유식 해상 풍력 시장은 목적에 맞는 자동화된 연속 생산 시설의 이용가능성에 의존한다.
- 해상 풍력을 위한 자동화된 연속 생산 시설의 존재는 성숙된 예측가능 시장에 의존한다.
그러나, 이들 2개의 전제는 상호 배타적이고, 실제로 이들의 상호 의존성으로 인해 명백히 모순적이다. 그러나, 기존의 연속 생산 능력과 상업적으로 실행가능한 부유식 해상 풍력 기술 사이의 가교 기술을 주의 깊게 공식화함으로써 상기 전제의 상호의존성이 약화될 수 있다.
충분히 성숙된 것으로 확인된 기존의 연속 생산 능력은 모노파일 기술이다. 이는 고정 구조 해상 풍력에서 지금까지 가장 성공적인 기초 개념이다. 모노파일 공급자는 10년 넘게 그들의 기술을 연마하였고, 인상적인 처리량뿐만 아니라 진정한 연속 생산 사고방식을 갖는다.
그러나, 모노파일 기술 시장은 모노파일을 더 이상 사용할 수 없는 더 깊은 수심에 위치된 새로운 부지로 인해 쇠퇴하고 있다. 모노파일 제작자는 부유식 풍력으로 전이할 성공요인을 필요로 한다.
이들 필요와 전제 사이의 교차점인 가교 기술은 본 발명의 설계 철학으로부터 나타나는 개념이다. 본 발명은 연속 생산 친화성 요건을 충족시키며, 모노파일 제조사의 생산 라인을 최소로 변경하여 생산될 수 있다. 이는 가장 큰 장애물인, 큰 선지급 투자가 회피된다는 것을 의미한다.
본 발명이 모노파일 제조자의 연속 생산 요건에 맞도록, 기둥은 실질적으로 강철로 제조되어야 한다. 본 발명의 기둥 벽은 강철 표면 및 콘크리트 코어를 갖는 샌드위치 요소일 수 있지만, 이들은 결코 전형적인 콘크리트 구조물 부유체에서 발견되는 바와 같은 보강된 콘크리트가 아닐 것이다. 이러한 복합 재료에 적합한 자동화된 대규모 프로세스는 존재하지 않는다.
일부 종래 기술의 플랫폼이,
- GB 2365385 A;
- US 2012/103244 A1; 및
- US 2013/019792 A1에서 설명된다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 풍력 플랫폼보다 대량 생산에 더 적합한 부유식 금속 플랫폼을 제공하는 것이다.
본 발명은 독립 청구항에 기재된 부유식 금속 플랫폼, 풍력 터빈 및 부유식 금속 플랫폼을 조립하는 방법에 관한 것이다. 바람직한 실시예가 종속 청구항에 기재된다.
종래 기술의 변형예는 그 구조에서 콘크리트를 광범위하게 사용하지만, 최근에는 콘크리트로부터의 환경 영향이 집중되었고 미래에 덜 매력적인 재료가 되는 것으로 간주된다. 본 발명의 기본 재료는 강철이며, 콘크리트는 선택적이다.
해상 설비를 지지하기 위한 부유식 금속 플랫폼이 설명되며, 플랫폼은 적어도 3개의 세장형 요소를 포함하고, 각각의 세장형 요소는 제1 세장형 부재; 제1 세장형 부재에 평행한 제2 세장형 부재; 및 제1 세장형 부재 및 제2 세장형 부재에 연결되는 적어도 제1 부력 요소를 포함한다. 각각의 세장형 요소는 제1 단부 및 대향 제2 단부를 갖는다. 각각의 세장형 요소의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나는 다른 세장형 요소 중 적어도 하나의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나에 연결된다.
연결된다는 것은, 예를 들어 중간 부분을 통해서 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 것으로 해석된다.
대량 생산에 적합한 부유식 금속 플랫폼, 특히 즉시 이용가능한 생산 시설에 의한 대량 생산에 적합한 부유식 금속 플랫폼이 달성된다.
부유식 금속 플랫폼은 콘크리트를 사용하지 않고 구성될 수 있다.
부유식 금속 플랫폼은 금속으로 완전히 구성될 수 있다. 강철 및 알루미늄이 바람직한 금속의 예이다.
제1 및 제2 세장형 요소는 수직으로 정렬되거나, 수평으로 정렬되거나, 또는 그 사이의 어떤 것일 수 있다.
제1 세장형 부재는 제1 단부 부분, 제2 대향 단부 부분 및 이들 사이의 중간 부분을 포함할 수 있다. 제2 세장형 부재는 제1 단부 부분, 제2 대향 단부 부분 및 이들 사이의 중간 부분을 포함할 수 있다. 적어도 제1 부력 요소는 제1 세장형 부재와 제2 세장형 부재의 중간 부분에 연결될 수 있다.
이 구성의 장점은, 부력 요소를 연결하기 위해 세장형 요소를 사용하는 대신에, 부력 요소가 세장형 요소에 통합된다는 것, 즉 부력을 제공하는 것에 추가로 구조 요소로서 사용된다는 것이다. 따라서, 부력 요소는 세장형 요소에 필요한 강성을 적어도 부분적으로 제공할 수 있고, 이는 이어서 부유식 플랫폼의 강성을 제공한다.
다른 장점은 부력 요소가 각각의 단부에만 위치되는 대신 세장형 요소를 따라 더 균등하게 분포될 수 있다는 것이다.
세장형 요소는 자립형일 수 있다.
각각의 세장형 요소는 복수의 부력 요소를 포함할 수 있다. 하나의 부력 요소가 제1 및 제2 세장형 부재의 제1 단부 부분에 연결될 수 있다. 하나의 부력 요소가 제1 및 제2 세장형 부재의 제2 단부 부분에 연결될 수 있다. 2개의 연결된 세장형 요소는 하나의 공통 부력 요소를 가질 수 있다. 복수의 부력 요소가 제1 및 제2 세장형 부재의 중간 부분에 연결될 수 있다.
제1 부력 요소는 제1 단부 표면 및 대향 제2 단부 표면을 포함할 수 있다. 제1 세장형 부재는 제1 부력 요소의 제1 단부 표면에 연결될 수 있고, 제2 세장형 부재는 제1 부력 요소의 제2 단부 표면에 연결될 수 있다.
이러한 구성의 장점은 더 콤팩트한 구성이 달성될 수 있다는 것이다.
세장형 부재는 파이프, 판, 만곡된 판, 강화된 판, 샌드위치 구조물일 수 있고, 주름형 단면 또는 시트 파일링 단면을 갖는다.
해상 설비는 재생가능 에너지 설비, 채굴 설비, 식품 생산 설비, 담수화 설비 또는 탄화수소 생산 설비일 수 있다.
해상 설비는 풍력 터빈, 파도 에너지 변환기, 태양광 패널, 수산 양식 또는 건조물일 수 있다.
세장형 요소는 동일한 평면에 배열될 수 있다.
각각의 세장형 요소는 제1 및 제2 세장형 부재에 평행한 제3 세장형 부재, 및 제2 세장형 부재 및 제3 세장형 부재에 연결된 제2 부력 요소를 더 포함할 수 있다.
제1 부력 요소 및 제2 부력 요소(114b)는 제2 세장형 부재(112)의 대향 측면에 연결되고 서로 정렬되어 배열된다.
제1 부력 요소 및 제2 부력 요소는 제2 세장형 부재의 대향 측면에 연결되고 서로 오정렬되어 배열될 수 있다.
각각의 세장형 요소는 평행한 세장형 부재의 강화를 위한 강화 수단을 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 부력 요소는 원통 형상일 수 있다. 원통 형상인 경우, 부력 요소는 중심축을 가질 것이다. 세장형 요소는 플랫폼이 수역에서 부유할 때 부력 요소의 중심축이 실질적으로 수직 방향으로 지향하도록 배열될 수 있다. 대안적으로, 세장형 요소는 플랫폼이 수역에서 부유할 때 부력 요소의 중심축이 실질적으로 수평 방향으로 지향하도록 배향될 수 있다. 대안적으로, 세장형 요소는 플랫폼이 수역에서 부유할 때 부력 요소의 중심축이 임의의 방향을 지향하도록 배향될 수 있다.
적어도 하나의 부력 요소는 외부 라이너, 외부 라이너와 동심이고 외부 라이너보다 작은 직경을 갖는 내부 라이너, 및 외부 라이너와 내부 라이너 사이의 환형부를 포함할 수 있다. 환형부는 콘크리트로 충전될 수 있다.
적어도 하나의 부력 요소는 제1 세장형 부재, 제2 세장형 부재 및/또는 제3 세장형 부재 중 적어도 2개와의 평면형 인터페이스를 가질 수 있다.
플랫폼은 중앙 허브를 포함할 수 있다. 세장형 요소는 중앙 허브에 연결될 수 있고 규칙적인 각도 간격으로 배열될 수 있다.
부유식 풍력 터빈이 설명된다. 부유식 풍력 터빈은 본 명세서에 기재된 금속 플랫폼, 플랫폼에 연결된 타워 및 타워에 연결된 수평축 풍력 터빈을 포함할 수 있다.
금속 플랫폼은 중심축을 갖는 중앙 허브를 포함할 수 있으며, 타워는 중심축을 따라 연장될 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 세장형 요소에 연결된 제1 단부 및 타워에 연결된 제2 단부를 갖는 고정 케이블을 더 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 타워의 대향 방향으로 연장되고 바람직하게는 타워와 동심으로 배열되는 플랫폼에 연결된 중앙 기둥을 더 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 세장형 요소에 연결된 제1 단부와 중앙 기둥에 연결된 제2 단부를 갖는 고정 케이블을 더 포함할 수 있다.
부유식 금속 플랫폼을 조립하기 위한 방법이 설명된다. 방법은, 적어도 제1 부력 요소를 세장형 제1 부재 및 제1 세장형 부재에 평행한 세장형 제2 부재에 연결함으로써 제1 단부 및 대향 제2 단부를 각각 갖는 적어도 3개의 세장형 요소를 제공하는 단계; 및 세장형 요소 각각의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나를 다른 세장형 요소 중 적어도 하나의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나에 연결하는 단계를 포함한다.
제1 세장형 부재는 제1 단부 부분, 제2 대향 단부 부분 및 이들 사이의 중간 부분을 포함할 수 있다. 제2 세장형 부재는 제1 단부 부분, 제2 대향 단부 부분 및 이들 사이의 중간 부분을 포함할 수 있다. 방법은 적어도 제1 부력 요소를 제1 세장형 부재와 제2 세장형 부재의 중간 부분에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
세장형 요소를 제공하는 단계는 적어도 제2 부력 요소를 제2 세장형 부재 및 제1 및 제2 세장형 부재에 평행한 제3 세장형 부재에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 상기 세장형 부재에 연결된 강화 수단을 사용하여 2개의 평행한 세장형 부재를 강화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 적어도 3개의 세장형 요소에 연결가능한 중앙 허브를 제공하는 단계; 및 중앙 허브를 통해 세장형 요소 각각의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나를 다른 세장형 요소 중 적어도 하나의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈 금속 플랫폼이 설명되며, 플랫폼은 중앙 허브; 중앙 허브에 연결된 적어도 3개의 세장형 요소를 포함하고, 상기 세장형 요소는 규칙적인 각도 간격으로 동일한 평면에 배열되며, 각각의 세장형 요소는 제1 세장형 부재; 제1 세장형 부재에 평행한 제2 세장형 부재; 및 제1 세장형 부재 및 제2 세장형 부재에 연결된 적어도 하나의 부력 요소를 포함한다.
대량 생산에 적합한 부유식 플랫폼, 특히 즉시 이용가능한 생산 시설에 의해 대량 생산에 적합한 부유식 플랫폼이 달성된다.
부유식 플랫폼은 콘크리트의 사용 없이 구성될 수 있다.
부유식 플랫폼은 금속에 의해 완전히 구성될 수 있다. 강철 및 알루미늄이 바람직한 금속의 예이다.
3개의 세장형 요소가 중앙 허브에 연결되는 경우, 이웃하는 세장형 요소 사이의 각도 간격은 120도일 수 있다. 4개의 세장형 요소가 중앙 허브에 연결되는 경우, 이웃하는 세장형 요소 사이의 각도 간격은 90도일 수 있다. 5개의 세장형 요소가 중앙 허브에 연결되는 경우, 이웃하는 세장형 요소 사이의 각도 간격은 72도일 수 있다. 6개의 세장형 요소가 중앙 허브에 연결되는 경우, 이웃하는 세장형 요소 사이의 각도 간격은 60도일 수 있다.
중앙 허브는 볼트형 인터페이스 같은 세장형 요소에 연결하기 위한 부착 수단을 포함할 수 있다. 대안적으로, 중앙 허브와 세장형 요소는 함께 용접될 수 있다.
중앙 허브는 하나 또는 여러 개의 개방 단부를 갖는 중공 본체일 수 있는 본체를 포함할 수 있다. 본체는 원통 형상일 수 있고 수직으로 배향된 중심축을 가질 수 있다. 대안적으로, 원형 단면 대신에, 중공 본체는 다각형 단면을 가질 수 있다. 본체는 부력 요소일 수 있다. 본체는 풍력 터빈 타워에 연결되기에 적합할 수 있다.
중앙 허브는 세장형 요소의 세장형 부재에 연결되기에 적합한 플랜지를 포함할 수 있다. 이러한 플랜지는 중앙 허브의 본체에 연결될 수 있다.
플랫폼의 세장형 요소는 동일한 크기를 가질 수 있지만; 플랫폼의 세장형 요소는 또한 상이한 크기를 가질 수 있다.
계류 지지부가 세장형 요소 상에, 전형적으로 세장형 요소의 단부에 제공될 수 있다.
세장형 부재는 임의의 압출 부재, 압연 부재, 파이프 또는 강화재가 있거나 없는 판일 수 있다. 사용될 수 있는 일부 강화재는 예를 들어 편평한 강화재, 각도 강화재, 티 강화재(tee stiffener)(예를 들어, H-빔 또는 I-빔), 박스 강화재, 박스 강화재, 전구형 편평한 강화재, 리벳형 각도 강화재, 단일면 강화재, 양면 강화재 및 멀티-레그 강화재이다. 세장형 부재는 또한 적층 구조일 수 있다. 세장형 부재는 샌드위치 구조, 예를 들어 콘크리트의 중간층을 갖는 금속의 2개의 층을 가질 수 있다.
세장형 부재는 전형적으로 세장형 요소의 길이 및 폭을 형성할 것이다.
부력 요소는 전형적으로 중공 본체일 수 있다. 대안적으로, 부력 요소는 해수보다 낮은 밀도를 갖는 거대한 본체일 수 있다.
부력 요소는 밸러스팅 수단(ballasting means)을 포함할 수 있다. 따라서, 플랫폼의 개선된 안정성이 달성된다. 따라서, 플랫폼의 동적 특성의 조절성이 달성된다. 따라서, 예를 들어 연안 또는 부두에서의 운송 중에, 낮은 흘수(draft)가 달성될 수 있다. 밸러스팅 수단은 제작 중에 터빈의 상승을 가능하게 한다.
세장형 요소의 부력 요소는 상이한 형상을 가질 수 있다. 부력 요소의 폭은 세장형 부재의 폭과 상이할 수 있다.
일 양태에서, 각각의 세장형 요소는 제1 및 제2 세장형 부재에 평행한 제3 세장형 부재; 및 제2 세장형 부재 및 제3 세장형 부재에 연결된 적어도 하나의 부력 요소를 더 포함할 수 있다.
이러한 다층 세장형 요소 구성은 확장성을 향상시키고, 층들 사이에서 부력 요소를 중첩시킴으로써 강화 수단에 대한 필요성을 감소시킬 것이다.
제1 세장형 부재 및 제2 세장형 부재에 연결된 부력 요소 중 적어도 하나는 중앙 허브로부터 제2 세장형 부재 및 제3 세장형 부재에 연결된 임의의 부력 요소까지의 거리와는 다른 중앙 허브로부터의 거리에 배열될 수 있다.
제1 세장형 부재 및 제2 세장형 부재에 연결된 부력 요소와 제2 세장형 부재 및 제3 세장형 부재에 연결된 부력 요소는 중앙 허브로부터 대응 거리에 쌍으로 배열될 수 있다.
세장형 요소 내에서의 부력 요소의 분포는 세장형 요소의 강도 및 안정성에 영향을 미칠 것이다.
각각의 세장형 요소는 평행한 세장형 부재의 강화를 위한 강화 수단을 더 포함할 수 있다.
이러한 방식으로, 세장형 요소의 강도 및 안정성이 더 향상될 수 있다.
강화 수단은 구조물에 기계적으로 체결되거나 용접될 수도 있다. 기계적으로 체결하기 위한 수단의 예는 앵커 및 슈(shoe), 볼트 및 너트, 나사, 못, 리벳, 아교, 설(tongue)포 및 홈이다.
상기 강화 수단은 임의의 필요한 값으로 사전 신장(pre-tensioning)될 수 있거나 대안적으로 전혀 사전 신장되지 않을 수 있다.
상기 강화 수단은 부력 요소 사이의 간극에서 불연속 수직 전단을 균형잡을 수 있다. 상기 강화 수단은 그들이 쌍으로 실질적으로 X-형상을 형성하도록 배열될 수 있다. 상기 X 형상의 쌍을 이룬 강화 수단은 사전 신장될 때 세장형 부재 및 부력 요소 상 힘을 가할 것이다. 상기 힘은 제1 세장형 부재, 제2 세장형 부재 및 부력 요소에서 압축에 의해 균형을 이룰 것이다. 적절하게 구성될 때, 용접부에 실질적으로 수직인 제1 주 응력 텐서는 동적 범위의 대부분에서 압축이 되도록 그리고 피로 성능을 상당히 향상시키도록 설계될 수 있다.
대안적으로, 강화 수단은 단독으로 배열될 수 있다.
강화는 사전 신장 케이블, 스트랜드(strand), 로드(rod), 바아(bar), 튜브 또는 세장형 부재 사이를 연결하는 다른 빔 단면과 같은 강화 수단에 의해 달성될 수 있다. 강화는 또한 세장형 부재에 포함된 추가 강화재에 의해 달성될 수 있다.
부력 요소는 원통 형상일 수 있다.
부력 요소는 외부 라이너; 외부 라이너와 동심이고 외부 라이너보다 작은 직경을 갖는 내부 라이너; 및 외부 라이너와 내부 라이너 사이의 환형부를 포함할 수 있고; 환형부는 콘크리트로 충전될 수 있다.
이러한 샌드위치 구성은 대량 생산에 매우 적합하다.
부력 요소는 제1 세장형 부재, 제2 세장형 부재 및/또는 제3 세장형 부재 중 적어도 2개와의 평면형 인터페이스를 가질 수 있다. 세장형 요소가 복수의 세장형 요소를 포함하는 경우, 이 세장형 요소의 부력 요소는 상기 세장형 부재 중 임의의 것과의 평면형 인터페이스를 가질 수 있다.
부유식 풍력 터빈이 설명되며, 부유식 풍력 터빈은 본 발명의 임의의 양태에 따른 금속 플랫폼; 플랫폼에 연결되고 플랫폼의 중앙 허브의 중심축을 따라 연장되는 타워; 및 타워에 연결된 수평축 풍력 터빈을 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 세장형 요소에 연결된 제1 단부 및 타워에 연결된 제2 단부를 갖는 고정 케이블을 더 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 타워의 대향 방향으로 연장되고 바람직하게는 타워와 동심으로 배열되는 플랫폼에 연결된 중앙 기둥을 더 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 세장형 요소에 연결된 제1 단부와 중앙 기둥에 연결된 제2 단부를 갖는 고정 케이블을 더 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈은 해상에서 사용될 수 있다. 부유식 풍력 터빈은 기둥-안정화 유닛, 반잠수식, 스파 설계(spar design) 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
부유식 풍력 터빈 금속 플랫폼을 조립하는 방법이 설명되고, 상기 방법은 세장형 제1 부재 및 제1 세장형 부재에 평행한 세장형 제2 부재에 적어도 하나의 부력 요소를 연결함으로써 세장형 요소를 제공하는 단계; 적어도 3개의 세장형 요소에 연결가능한 중앙 허브를 제공하는 단계; 및 중앙 허브에 적어도 3개의 세장형 요소를 연결하는 단계를 포함한다.
세장형 요소를 제공하는 단계는 적어도 하나의 부력 요소를 세장형 제2 부재 및 제1 및 제2 세장형 부재에 평행한 세장형 제3 부재에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 세장형 부재에 연결된 강화 수단을 사용하여 2개의 평행한 세장형 부재를 사전 신장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
부유식 플랫폼은 새로운 제작 라인에서의 투자를 필요로 하지 않는다. 소위 모노파일, 타워 또는 임의의 다른 연속 생산된 대직경 원통형 강철 요소는 부력 요소로서 직접 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 기존의 비관련 구조 요소인 모노파일을 새로운 용례로 변환한다.
부유식 플랫폼은 종래 기술의 해결책에 비해 감소된 구조적 복잡성을 가지며, 이는 제작 야드 이용가능성을 증가시킨다.
부유식 플랫폼은 종래 기술의 반잠수선에서 보여지는 복잡한 폰툰(pontoon) 구조 대신에 구조적 강도를 위한 강화된 판 및 간단한 강화 수단을 이용한다.
부유식 플랫폼은 제조 동안 고도의 자동화를 가능하게 하며, 이는 인간의 위험한 노출을 제한한다. O&G에 관해서는, 부유식 해상 풍력에서의 HSE 초점은 시간에 따라 증가할 것이고, "인간의 자유로운 개입"은 더욱 더 매력적이게 될 것으로 예상된다.
이제 본 발명은 비제한적 실시예에서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 풍력 터빈 플랫폼의 등각 투영도를 도시한다.
도 2는 풍력 터빈 플랫폼, 타워 및 수평축 터빈을 포함하는 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
도 3은 중앙 허브와 3개의 세장형 요소를 포함하는 풍력 터빈 플랫폼의 평면도를 도시한다.
도 4는 고정 와이어를 갖는 플랫폼에 연결된 타워를 갖는 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
도 5는 타워, 플랫폼, 및 플랫폼의 중앙 허브 아래로 연장되는 중앙 기둥과, 중앙 기둥으로부터 플랫폼의 세장형 요소까지 뿐만 아니라 타워로부터 세장형 요소까지의 고정 와이어를 포함하는 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
도 6은 강화 수단에 의한 간극 강화 시스템을 갖는 이중층 세장형 요소 구성에서의 풍력 터빈 플랫폼의 등각 투영도를 도시한다.
도 7은 중첩 부력 요소에 의한 간극 강화 시스템을 갖는 이중층 세장형 요소 구성에서의 풍력 터빈 플랫폼의 등각 투영도를 도시한다.
도 8은 수평 삼각형 격자로 배열된 부력 요소를 갖는 세장형 요소의 등각 투영도를 도시한다.
도 9는 강화 수단의 대안적인 세트를 갖는 세장형 요소의 등각 투영도를 도시한다.
도 10은 중앙 허브와 세장형 본체를 포함하는 풍력 터빈 플랫폼의 분해도를 도시한다.
도 11a 내지 도 11c는 세장형 부재의 3개의 상이한 실시예의 등각 투영도를 도시한다.
도 12는 부력 요소 또는 중앙 허브의 본체에 사용될 수 있는 샌드위치 구조의 등각 투영도를 도시한다.
도 13은 강화 수단의 대안적인 세트를 갖는 세장형 요소의 등각 투영도를 도시한다.
도 14는 각각 하나의 부력 요소를 갖는 세장형 요소를 갖는 풍력 터빈 플랫폼의 등각 투영도를 도시한다.
도 15는 각각의 층에 하나의 부력 요소를 갖는 세장형 요소를 갖는 이중층 세장형 요소 구성에서의 풍력 터빈 플랫폼의 등각 투영도를 도시한다.
도 16은 층이 상이한 길이를 갖는 이중층 세장형 요소의 등각 투영도를 도시한다.
도 17은 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼 및 수평축 터빈을 포함하는 부유식 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
도 18은 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼 및 2개의 수평축 터빈을 포함하는 부유식 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
도 19는 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼 및 수평축 터빈을 포함하는 부유식 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
도 20은 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼 및 2개의 수평축 터빈을 포함하는 부유식 풍력 터빈의 등각 투영도를 도시한다.
위에서 설명된 도면 및 아래의 특정 구조 및 기능에 대한 서면 설명은 본 출원인이 발명한 것의 범위 또는 첨부된 청구항의 범위를 제한하도록 제시되는 것은 아니다. 오히려, 도면 및 서면 설명은 본 기술 분야의 통상의 기술자가 특허 보호가 요구되는 본 개시내용을 구성하고 사용하도록 교시하기 위해 제공된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자라면 명료함 및 이해를 위해 본 개시내용의 상업적 실시예의 모든 특징을 기재하거나 나타내지 못함을 인식할 것이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자라면 또한 본 개시내용의 양태를 포함하는 실제의 상업적 실시예의 개발이 상업적 실시예에 대한 개발자의 목표를 달성하기 위해 수많은 구현예-특화 결정을 요구할 것임을 인식할 것이다. 이러한 구현예-특화 결정은 구체적인 구현예에 의해, 위치에 의해 및 가끔 변할 수 있는 시스템-관련, 비지니스-관련, 정부-관련 및 그 밖의 제약에의 순응을 포함할 수 있으며 이로 제한되지는 않을 것이다. 개발자의 노력은 절대적인 의미에서 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 이러한 노력은 본 개시내용의 이점을 갖는 본 기술 분야의 통상의 기술자를 위한 일상적인 작업이 될 것이다. 본원에 개시 및 교시된 개시내용은 수많은 다양한 변형 및 대안적 형태가 가능함을 이해하여야 한다. "부정관사"와 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 단수 용어의 사용은 항목의 수의 제한으로서 의도되지는 않는다. 또한, "상위", "하위", "좌측", "우측", "상부", "하부", "아래", "위", "측면" 등과 같은, 그러나 이것으로 제한되지 않는 관계를 나타내는 용어가 도면에 대한 구체적인 참조에서 명료함을 위해 서면 설명에서 사용되며, 본 개시내용 또는 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 개시내용은 부유식 기둥 안정화 플랫폼을 위한 개선된 설계를 제공한다. 본 개시내용에 따른 실시예는 이제 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 10은 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 분해 사시도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 중앙 허브(120)에 연결되는 3개의 세장형 요소(110)를 포함할 수 있다.
도 1은 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 개략적인 사시도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 중앙 허브(120)에 연결되는 3개의 세장형 요소(110)를 포함할 수 있다. 각각의 세장형 요소(110)는 제1 세장형 부재(111)와 제2 세장형 부재(112) 사이에 배열된 3개의 부력 요소(114)를 포함할 수 있다. 강화 수단(115)은 부력 요소(114) 사이에서 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)에 연결될 수 있다. 상기 중앙 허브(120)는 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)에 각각 연결되어 세장형 요소(110)를 중앙 허브(120)와 결합시킬 수 있는 제1 플랜지(121) 및 제2 플랜지(122)를 포함할 수 있다. 상기 중앙 허브(120)는 또한 제1 플랜지(121) 및 제2 플랜지(122)에 연결되는 본체(124)를 포함할 수 있다.
도 2는 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100), 타워(200) 및 수평축 풍력 터빈(300)을 포함하는 부유식 풍력 터빈(1000)을 도시한다. 수평축 풍력 터빈(300)에 대한 대안으로서, 부유식 풍력 터빈(1000)은 수직축 터빈(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 3은 세장형 요소(110) 사이의 수평 평면에서 각도 α1,, α2, α3를 갖는 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 평면도를 도시한다. 상기 각도 α1, α2, α3는 모두 동일하거나 대안적으로 모두 상이할 수 있다. 대안적으로, 세장형 요소(110)는 그 사이에 α1 = α2 > α3 또는 α1 = α2 < α3인 각도로 배열될 수 있다. 통상의 기술자는 유사한 각도 분포가 또한 3개 초과의 세장형 요소(110)를 갖는 플랫폼(100)에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 4는 부유식 풍력 터빈(1000)이 타워(200)와 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 사이에 연결된 고정 케이블(500)을 포함할 수 있다는 것을 도시한다.
도 5는 중앙 기둥(400)이 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 아래로 연장될 수 있다는 것을 도시한다. 상기 연장된 중앙 기둥(400)은 고정 케이블(500)에 의해 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)에 연결될 수 있다. 이들 하위 고정 케이블(500)은 상위 고정 케이블(52)로부터의 힘을 균형잡고 힘의 삼각형에 의해 평형을 형성한다.
도 6은 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 개략적인 사시도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 중앙 허브(120)에 연결된 이중층 세장형 요소(110) 구성의 세장형 요소(110)를 포함할 수 있다. 각각의 이중층 세장형 요소(110) 구성은 3개의 부력 요소(114a, 114b)의 2개의 층을 포함할 수 있다. 상위 층에 배열된 3개의 제1 부력 요소(114a)는 제1 세장형 부재(111)와 제2 세장형 부재(112) 사이에 배열될 수 있다. 하위 층에 배열된 3개의 제2 부력 요소(114b)는 제2 세장형 부재(112)와 제3 세장형 부재(113) 사이에 배열될 수 있다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 상기 3개의 상위 층 제1 부력 요소(114a)는 수평 평면 내에서 3개의 하위 층 제2 부력 요소(114b)와 실질적으로 일치할 수 있다.
강화 수단(115)은 제1 부력 요소(114a) 사이에서 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)에 연결될 수 있다. 강화 수단(115)은 제2 부력 요소(114b) 사이에서 제2 세장형 부재(112) 및 제3 세장형 부재(113)에 연결될 수 있다. 상기 중앙 허브(120)는 제1 플랜지(121), 제2 플랜지(122) 및 제3 플랜지(123)를 포함할 수 있고, 이들은 각각 제1 세장형 부재(111), 제2 세장형 부재(112) 및 제3 세장형 부재(113)에 연결되어 세장형 요소(110)를 중앙 허브(110)와 결합시킬 수 있다. 상기 중앙 허브(120)는 제1 플랜지(121), 제2 플랜지(122) 및 제3 플랜지(123)에 연결되는 본체(124)를 포함할 수 있다.
도 7은 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 개략적인 사시도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 중앙 허브(120)에 연결될 수 있는 이중층 세장형 요소(110) 구성의 세장형 요소(110)를 포함할 수 있다. 각각의 이중층 세장형 요소(110) 구성은 4개의 부력 요소(114a, 114b)의 2개의 층을 포함할 수 있다. 상위 층에 배열된 4개의 제1 부력 요소(114a)는 제1 세장형 부재(111)와 제2 세장형 부재(112) 사이에 배열될 수 있다. 하위 층에 배열된 4개의 제2 부력 요소(114b)는 제2 세장형 부재(112)와 제3 세장형 부재(113) 사이에 배열될 수 있다. 내부 제2 부력 요소(114b)는 제2 세장형 부재(112)와 제3 세장형 부재(113) 사이에 부분적으로 배열될 수 있고, 중앙 허브(120)의 제2 플랜지(122)와 제3 플랜지(123) 사이에 부분적으로 배열될 수 있다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 상기 4개의 상위 층 제1 부력 요소(114a)는 수평 평면 내에서 4개의 하위 층 제2 부력 요소(114)와 실질적으로 중첩될 수 있다.
상기 중앙 허브(120)는 세장형 요소(110)의 제1 세장형 부재(111), 제2 세장형 부재(112) 및 제3 세장형 부재(113)에 연결되는 제1 플랜지(121), 제2 플랜지(122), 및 제3 플랜지(123)를 포함할 수 있다. 중앙 허브(120)는 또한 제1 플랜지(121) 및 제2 플랜지(122)에 연결되는 본체(124)를 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 중앙 허브(120)를 포함할 수 있다. 상기 중앙 허브(120)는 세장형 요소(110)의 세장형 부재(111, 112, 113)에 연결될 수 있는 플랜지(121, 122, 123) 및 타워(200)에 실질적으로 연결되는 본체(124)를 포함할 수 있다. 상기 본체는 임의의 필요한 장비, 밸러스트 및 부력뿐만 아니라 전력 케이블 하우징, 바다로의 전력 케이블 출구 및 계류 지지부를 수용할 수 있다. 상기 본체는 풍력 터빈 타워와 세장형 요소(110) 사이의 적절한 하중 전달을 보장한다.
세장형 요소(110)는 자립식 구조이고, 적어도 2개의 세장형 부재(111, 112, 113) 사이에 배열될 수 있는 적어도 2개의 부력 요소(114)를 포함할 수 있다. 부력 요소(114)는 세장형 부재(111, 112, 113)에 용접될 수 있다. 본 개시내용은 세장형 요소(110)가 자동화된 제조 친화적 설계에서 횡방향 투과성과 구조적 연속성을 균형잡는 혁신적인 설계를 제공한다. 이는 설계에서 원통, 직사각형 판 및 로드와 같은 간단한 기하학적 형태를 위해 노력하면서 그 종축을 따라 부력 요소(114)와 강화된 간극 사이를 교번함으로써 달성된다. 단순한 기하학적 구조로 인해서, 자동화된 제조 친화적 설계는 기존의 연속 생산 시설에 유리하다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 적어도 3개의 세장형 요소(110)를 포함할 수 있다.
세장형 요소(110)는 단일층 세장형 요소(110) 구성을 가질 수 있다. 세장형 요소(110)는 또한 다층 세장형 요소(110) 구성을 가질 수 있으며, 복수의 세장형 요소(110)가 공통 중간 세장형 부재(111, 112, 113)와 함께 서로의 상단에 적층된다. 세장형 요소(110)의 추가적인 층은 확장성을 향상시키고, 층들 사이에서 부력 요소(114)를 중첩시킴으로써 강화 수단의 필요성을 감소시킨다.
세장형 요소(110)에서의 부력 요소(114)의 개별 수평 배열에 의해 형성된 수평 패턴은 1차원 또는 2차원, 규칙적 또는 불규칙적일 수 있다. 규칙적인 패턴은 5개의 2D 격자 유형; 정사각형, 직사각형, 경사형, 마름모꼴 및 육각형을 포함한다. 도 1은 규칙적인 일차원 패턴을 갖는 세장형 요소(110)를 도시한다.
도 8은 육방 격자 유형의 규칙적인 2차원 패턴을 도시한다. 불규칙적인 패턴은 규칙적인 패턴의 반복성이 부력 요소(114) 사이의 임의의 또는 무작위적인 간극에 의해 대체되는 실시예에서 발견될 수 있다.
부력 요소(114)는 세장형 요소(110)에 부력 및 단편적 구조적 강도를 제공하는 이중 목적을 가질 수 있다. 부력 요소(114)는 제작 및 조립 라인에서의 자동화에 적합한 간단한 기하학적 구조를 갖는다. 부력 요소(114)는 제작자의 능력에 맞도록 맞춤제작될 수 있고, 금속 및 콘크리트의 사용을 균형잡음으로써 현재의 원재료 시장에 적응될 수 있다.
부력 요소(114)의 수직 단면은 직선형, 테이퍼형 또는 만곡형일 수 있다.
부력 요소(114)의 수평 단면 형상은 원, 난형, 타원형, 곡선형 삼각형, 삼각형, 직사각형, 연, 마름모꼴, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형 또는 십각형을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
부력 요소(114)는 밸러스트 재료로 부분적으로 또는 완전히 충전될 수 있다. 상기 밸러스트 재료는 물, 광물 및 콘크리트를 포함할 수 있다.
세장형 요소(110)의 부력 요소(114)의 수직 벽은 강철 원통일 수 있다. 세장형 요소(110)의 부력 요소(114)의 수직 벽은 또한 바람직하게는 강철로 이루어진 외부 라이너(117)와 내부 라이너(118) 사이에 그라우트 환형부(grout annulus)(119)를 갖는 샌드위치 구성일 수 있다. 세장형 요소(110)의 부력 요소(114)의 수직 벽은 횡방향/링 및 축방향 강화재를 포함하는 강철 벽일 수 있다.
제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)는 부력 요소(114)와 결합되어 연속적인 구조 요소, 즉 세장형 요소(110)를 형성할 수 있다. 또한, 잠수식 세장형 부재(111, 112, 113)는 부유식 풍력 터빈 플랫폼(110)의 전체 운동 특성을 최적화하는 것을 돕기 위해 상기 잠수식 세장형 부재(111, 112, 113)의 치수를 변경함으로써 조율될 수 있는 유체역학적 하중을 시스템에 도입한다. 상기 세장형 부재(111, 112, 113)는 실질적으로 수직-반경방향 평면에서 반경방향 힘과 모멘트를 균형잡을 반경방향의 구조적 능력을 제공한다.
조립된 유닛의 확장성을 보장하고 변화하는 시장 조건 및 공급자 기술에 강건성을 제공하기 위해, 세장형 부재(111, 112, 113)는 다양한 실시예를 가질 수 있다. 세장형 부재(111, 112, 113)는 예를 들어 균질형, 샌드위치 구조, 비강화형, 강화형, 편평형 또는 만곡형일 수 있다.
2개의 판 사이의 수직-반경방향 평면에서, 단일층의 단일 열 구성에 대하여, 세장형 요소(110)의 전단 강성은 부력 요소(114) 사이의 간극에서 불연속적이다. 상기 불연속성은 강화 수단(115) 및/또는 판내(in-plate) 강화 시스템에 의해 완화될 수 있다.
강화는 세장형 부재(111, 112, 113) 사이를 연결하는 사전 신장된 케이블, 스트랜드, 로드, 바아, 튜브 또는 다른 빔 단면과 같은 강화 수단(115)에 의해 달성될 수 있다. 또한, 강화는 세장형 부재(111, 112, 113)에 포함된 추가적인 강화부에 의해 달성될 수 있다.
본 개시내용은 강화 수단으로 인한 내부 응력을 이용하는 것에 대한 혁신적인 접근법을 제공한다. 도 1을 참조하면, 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 36개의 강화 수단(115)을 포함할 수 있다. 상기 강화 수단은 부력 요소(114) 사이의 간극에서 불연속 수직 전단을 균형잡을 수 있다. 상기 강화 수단(115)은 그들이 쌍으로 실질적으로 X 형상을 형성하도록 배열될 수 있다. 상기 X 형상의 쌍을 이룬 강화 수단(115)은 사전 신장될 때 세장형 부재(111, 112, 113) 및 부력 요소(114)에 상에 힘을 가할 것이다. 상기 힘은 제1 세장형 부재(111), 제2 세장형 부재(112) 및 부력 요소(114)에서 압축에 의해 균형을 이룰 것이다. 적절하게 구성될 때, 용접부에 실질적으로 수직인 제1 주 응력 텐서는 동적 범위의 대부분에서 압축이 되도록 그리고 피로 성능을 상당히 향상시키도록 설계될 수 있다.
도 9는 단일 세장형 요소(110)가 반경방향으로 감소하는 수 분포를 갖는 3개 반경방향 구성을 위한 72개의 강화 수단(115)을 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 이러한 외향의 수의 감소는 부재 두께가 구조물 전체에 걸쳐 균일하게 유지될 수 있기 때문에 일정한 수보다 유리할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 세장형 부재(111, 112, 113)의 3개의 다른 실시예의 등각 투영도를 도시한다.
도 11a는 세장형 부재(111, 112, 113)가 종방향 편평 강화재를 갖는 판일 수 있다는 것을 도시한다.
도 11b는 세장형 부재(111, 112, 113)가 종방향 폐쇄 강화재를 갖는 판일 수 있다는 것을 도시한다.
도 11c는 세장형 부재(111, 112, 113)가 콘크리트 코어 및 강철 라이너로 적층된 복합 샌드위치 요소일 수 있다는 것을 도시한다.
도 12는 관형 샌드위치 구조가 외부 라이너(117)와 내부 라이너(118)를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 환형부(119)가 외부 라이너(117)와 내부 라이너(118) 사이에 형성될 수도 있다. 외부 라이너(117)는 바람직하게는 내부 라이너(118)와 동심이다. 환형부(119)는 콘크리트로 충전될 수 있다. 이런 방식으로, 부력 요소(114) 또는 중앙 허브(120)의 본체(124)에 사용될 수 있는 샌드위치 요소가 형성된다.
스플래시 영역(splash zone)의 강화 수단(115)의 부식 보호는 부식 여유 또는 코팅일 수 있다. 케이블 또는 스트랜드 강화 수단을 위한 부식 보호는 바람직하게는 튜브 코팅일 수 있고, 더 바람직하게는 가황 고무 시트로부터의 튜브 코팅일 수 있다.
도 13은 강화 수단(115)의 대안적인 세트를 갖는 세장형 요소(110)의 등각 투영도를 도시한다. 강화 수단(115)은 단독으로 배열될 수 있다. 단독이란, 2개의 강화 수단(115)이 이들이 쌍으로 실질적으로 X 형상을 형성하도록 배열되지 않지만, 그래도 동일한 세장형 요소(110) 상에 배열된 복수의 강화 수단(115)일 수 있는 것으로 이해된다. 강화 수단(115)은 세장형 부재(111, 112, 113)에 대해 수직으로 또는 경사지게 배열될 수 있다. 복수의 강화 수단(115)이 제공될 때, 이들은 서로에 대해 평행하게 또는 각도를 갖고 배열될 수 있다. 강화 수단(115)의 이러한 대안적인 세트는 부력 요소(114)의 수 및 층의 수와 독립적으로 모든 세장형 요소(110)에 적용될 수 있다.
강화 수단(115)은 세장형 부재(11, 112, 113)의 에지에 연결될 수 있다.
도 14는 각각 하나의 부력 요소(114)를 포함하는 3개의 세장형 요소(110)(제1 세장형 요소(110), 제2 세장형 요소(110) 및 제3 세장형 요소(110))를 포함하는 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 등각 투영도를 도시한다. 세장형 요소(110)는 강화 수단(115)을 더 포함할 수 있다. 강화 수단(115)은 세장형 요소(110)로부터 중앙 허브(120)로 연장될 수 있다. 대안적으로, 강화 수단(115)은 세장형 요소(110) 상에만 배열될 수 있다.
도 15는 각각의 층에 하나의 부력 요소(114a, 114b)를 각각 포함하는 3개의 세장형 요소(110)(제1 세장형 요소(110), 제2 세장형 요소(110) 및 제3 세장형 요소(110))를 포함하는 이중층 세장형 요소 구성에서의 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 등각 투영도를 도시한다. 세장형 요소(110)는 강화 수단(115)을 더 포함할 수 있다. 강화 수단(115)은 세장형 요소(110)로부터 중앙 허브(120)로 연장될 수 있다. 대안적으로, 강화 수단(115)은 세장형 요소(110) 상에만 배열될 수 있다.
도 16은 층이 상이한 길이를 갖는 이중층의 세장형 요소(110)의 등각 투영도를 도시한다. 세장형 요소(110)의 상이한 층은 상이한 수의 부력 요소(114a, 114b)를 포함할 수 있다. 세장형 요소(110)의 상이한 층은 상이한 수의 강화 수단(115)을 포함할 수도 있다. 세장형 요소(110)의 상이한 세장형 부재(111, 112, 113)는 상이한 길이를 가질 수 있다.
강화 수단(115)은 앵커 및 슈(116)로 사전 신장될 수 있다. 앵커 및 슈(116)는 세장형 부재(111, 112, 113)의 내부 또는 외부에 위치될 수 있다. 도 16을 참조하면, 슈(116)는 강화 수단(115)이 세장형 부재(111, 112, 113)를 돌출한 상태에서 외부에 위치될 수 있다. 슈(116)의 외부 위치는 슈(1116)와 세장형 부재(111, 112, 113) 사이의 압축 응력을 야기한다. 본 개시내용은 기하학적 요소의 단순성이 스케쥴 추진 환경에서 설계 반복을 가속할 구조적 파라미터의 감소된 세트를 가능하게 한다는 점에서 현재의 풍력 단지 개발자 요건에 적합한 설계에 대한 혁신적인 접근법을 제공한다. 부력 요소(114) 사이의 간극은 물 저항 대 구조적 강성을 조율하기 위한 중요한 파라미터를 제공한다. 개별 부력 요소(114)의 직경은 상기 부력 요소(114)의 단면 형상 주위의 최소 외접원의 직경으로서 이해될 수 있다. 개별 부력 요소(114)의 직경 및 높이는 구조적 능력 및 운동 특성을 최적화하기 위해 간극 파라미터와 함께 변경될 수 있는 파라미터이다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 스테이션 유지를 위한 시스템을 포함할 수 있다. 상기 스테이션 유지 시스템은 계류 시스템 및 추진기를 포함하는 그룹으로부터의 구성요소를 포함할 수 있다. 계류 시스템은 합성 섬유 로프, 강철 체인, 강철 케이블, 질량 요소, 부력 요소, 댐핑 요소를 포함하는 그룹으로부터의 구성요소를 포함할 수 있다. 상기 계류 시스템은 흡입 앵커 및 토페도(torpedoe)를 포함하는 임의의 유형의 앵커에 의해 해저에 앵커링될 수 있다.
삼각형 및 직사각형의 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 삼각형 또는 직사각형 형상의 하나 또는 여러 개의 코너에 연결되는 계류 시스템을 가질 수 있다. 타워(200)가 코너 중 하나에 배열되는 경우, 계류 시스템은 바람직하게는 적어도 다른 코너 중 하나에 연결될 수 있다.
접근 시스템은 바다 사다리, 보트 범퍼, 헬리콥터 호이스트 스테이션 및 헬리콥터 레딩 패드(lading pad)를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 부식 보호를 포함할 수 있다. 상기 부식 보호는 희생 애노드, 코팅 및 임프레싱 전류(impressed current)를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 밸러스트를 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 능동형 밸러스트 시스템을 포함할 수 있다. 상기 능동형 밸러스트 시스템은 자율 또는 수동 제어를 가질 수 있다. 상기 능동형 밸러스트 시스템은 밸러스트를 변위시켜 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 트림(trim) 및 흘수를 변화시킬 수 있다. 밸러스트는 정적일 수 있고 트림 및 흘수는 임시 밸러스트 펌프를 사용하여 변경될 수 있다.
부유식 풍력 터빈(1000)은 풍력 터빈 타워(200)와 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 사이에 고정 케이블(500)을 포함할 수 있다.
부유식 풍력 터빈(1000)은 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 세장형 요소(110) 아래의 흘수까지 중앙 기둥(400)의 연장부를 포함할 수 있다. 부유식 풍력 터빈(1000)은 세장형 요소(110)를 중앙 기둥(400)에 연결하는 고정 케이블(500)을 포함할 수 있다. 중앙 기둥(400)은 부분적 스파 부표 효과를 포함하도록 더 큰 수심에 이용될 수 있다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 재료는 금속, 중합체, 복합체, 및 콘크리트를 포함한 세라믹으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 구조적 모니터링 시스템을 포함할 수 있다. 상기 모니터링 시스템은 홈-베이스 통신을 포함할 수 있고, 모든 미리규정된 특성 구조 파라미터의 상태를 연속적으로 전송하고, 예측 유지보수, 적시 동작 결정 및 개선된 설계 최적화를 위한 상세 학습 모델을 가능하게 한다.
도 17은 부유식 풍력 터빈(1000)의 등각 투영도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈(1000)은 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 및 수평축 터빈(300)을 포함할 수 있다. 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 3개의 세장형 요소(110)(제1 세장형 요소(110), 제2 세장형 요소(110) 및 제3 세장형 요소(110))를 포함할 수 있다. 세장형 요소(110)는 단일층형으로 도시되어 있지만 다층형일 수도 있다.
삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 세장형 부재(111, 112, 113) 중 하나 또는 전부는 제작 중에 연결되거나 단일편, 예를 들어 하나의 판으로 이루어지는 별개의 부재일 수 있다.
도 17은 수평축 터빈(300)이 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 상단 상에 배열되는 타워(200) 상에 배열될 수 있는 방식을 도시한다. 타워(200)는 바람직하게는 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 코너 중 하나에 배열된다. 대안적으로, 타워는 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 2개의 코너 사이에 배열될 수 있다. 타워(200)는 부력 요소(114)의 대향 측면에서 세장형 부재(111) 상에 배열될 수 있다.
도 17은 타워(200)가 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 상에서 실질적으로 수직으로 연장될 수 있는 방식을 도시한다. 이러한 방식으로, 타워(200)는 사용 중에 주로 수직으로 연장될 것이다.
도 18은 부유식 풍력 터빈(1000)의 등각 투영도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈(1000)은 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 및 복수의 수평축 터빈(300), 예를 들어 2개의 수평축 터빈(300)을 포함할 수 있다. 수평축 터빈(300)은 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 각각의 코너 내에 배열될 수 있다.
도 18 및 도 20은 타워(200)가 부유식 풍력 터빈 플랫폼에 대해 90도와는 다른 각도로 연장될 수 있는 방식을 도시한다. 이러한 예에서, 2개의 수평축 터빈(300)이 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 상에 배열되고, 그 타워(200)는 수평축 터빈(300) 사이의 수평 거리가 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 상의 타워(200)의 연결 지점 사이의 수평 거리보다 크도록 서로로부터 멀어지게 경사진다.
수평축 터빈(300)의 개수가 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 상에서 증가됨에 따라, 요구된 부력이 증가될 것이다. 이는 각각의 부력 요소(114)의 체적을 증가시키고 및/또는 부력 요소(114)의 수를 증가시킴으로써 해결될 수 있다.
예시 도면에서, 1개의 수평축 터빈(300)을 포함하는 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 6개의 부력 요소(114)와 함께 도시되어 있다. 그리고, 2개의 수평축 터빈(300)을 포함하는 삼각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 9개의 부력 요소(114)와 함께 도시되어 있다.
예시 도면에서, 하나의 수평축 터빈(300)을 포함하는 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 8개의 부력 요소(114)와 함께 도시되어 있다. 그리고, 2개의 수평축 터빈(300)을 포함하는 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 12개의 부력 요소(114)와 함께 도시되어 있다.
도 17 내지 도 20에 도시되는 바와 같이, 연결된 세장형 요소(110)는 하나의 부력 요소(114)를 공유할 수 있다.
도 19는 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 및 수평축 터빈(300)을 포함하는 부유식 풍력 터빈(1000)의 등각 투영도를 도시한다.
직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)은 4개의 세장형 요소(110)(제1 세장형 요소(110), 제2 세장형 요소(110), 제3 세장형 요소(110) 및 제4 세장형 요소(110))를 포함한다. 도 18에서, 세장형 요소(110)는 동일한 길이를 가지며, 직교하여, 즉, 정사각형으로서 배열된다. 그러나, 세장형 요소(110)는 상이한 길이를 가질 수 있는데, 예를 들어 2개씩의 세장형 요소(110)가 동일한 길이를 갖는다. 세장형 요소(110)는 직교하여 배열되지 않을 수 있는데, 예를 들어 2개의 둔각 및 2개의 예각을 가질 수 있다.
도 19는 수평축 터빈(300)이 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 상단 상에 배열되는 타워(200) 상에 배열될 수 있는 방식을 도시한다. 타워(200)는 바람직하게는 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 코너 중 하나에 배열된다. 대안적으로, 타워는 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 2개의 코너 사이에 배열될 수 있다. 타워(200)는 부력 요소(114)의 대향 측면에서 세장형 부재(111) 상에 배열될 수 있다.
도 19는 타워(200)가 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 상에서 실질적으로 수직으로 연장될 수 있는 방식을 도시한다. 이러한 방식으로, 타워(200)는 사용 중에 주로 수직으로 연장될 것이다.
도 20은 부유식 풍력 터빈(1000)의 등각 투영도를 도시한다. 부유식 풍력 터빈(1000)은 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100) 및 복수의 수평축 터빈(300), 예를 들어 2개의 수평축 터빈(300)을 포함할 수 있다. 수평축 터빈(300)은 직사각형 부유식 풍력 터빈 플랫폼(100)의 각각의 코너 내에 배열될 수 있다.
도 17 내지 도 20에 도시되는 바와 같이, 각각의 세장형 요소(110)는 제1 단부 및 대향 제2 단부를 가질 수 있다. 세장형 요소(110)는 동일한 평면에 배열될 수 있다. 각각의 세장형 요소(110)의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나는 다른 세장형 요소(110) 중 적어도 하나의 제1 단부 또는 제2 단부 중 하나에 연결될 수 있는데, 즉 2개씩의 세장형 요소(110)가 그 제1 또는 제2 단부 중 하나에서 서로 연결될 수 있다. 도 17 내지 도 20에서, 이들은 서로 직접 연결된다. 대안으로서, 이들은 예를 들어 도 3에 도시되는 바와 같이 중앙 허브(120)를 통해 간접적으로 서로 연결될 수 있다.
도 17은 제1 단부에서 제1 세장형 요소(110)가 제2 세장형 요소(110)의 제1 단부에 연결될 수 있는 방식을 도시한다. 제1 세장형 요소(110)는 또한 그 제2 단부에서 제3 세장형 요소(110)의 제1 단부에 연결될 수 있다. 또한, 제2 세장형 요소(110)는 그 제2 단부에서 제3 세장형 요소(110)의 제2 단부에 연결될 수 있다.
도 17 내지 도 18에서, 각각의 세장형 요소(110)가 그 단부에서 모든 다른 세장형 요소(110)에 직접 연결되는 방식이 도시된다.
도 17 내지 도 20에서, 각각의 세장형 요소(110)가 그 제1 및 제2 단부 모두에서 다른 세장형 요소(110)에 연결되는 방식이 도시된다.
상술한 본 개시내용의 하나 이상의 양태를 이용하는 다른 추가의 실시예를 본 개시내용의 사상 내에서 고안할 수 있다. 종래 기술의 일반적인 상태는 용접에 도움이 되기 때문에, 실시예를 일반적으로 섹션을 함께 커플링하기 위한 용접에 관하여 설명하였지만, 본 개시내용은 용접에 한정되는 것은 아니고, 클램핑, 그라우팅(grouting), 체결, 및 본 명세서에 또한 규정된 바와 같은 다른 커플링 수단과 같은 임의의 적합한 형태의 커플링을 포함할 수 있다. 시스템의 다른 변형이 가능하다.
또한, 시스템의 다양한 방법 및 실시예는 개시된 방법 및 실시예의 변형을 생성하기 위해 서로 조합하여 포함될 수 있다. 단수 요소에 대한 논의는 복수 요소를 포함할 수 있고, 반대의 경우도 마찬가지이다. 물품에 대한 참조가 후속되는 적어도 하나의 물품에 대한 참조는 하나 이상의 물품을 포함할 수 있다. 또한, 본 개시내용의 이해된 목표를 달성하기 위해 실시예의 다양한 양태가 서로 함께 사용될 수 있다. 맥락이 달리 요구하지 않으면, 용어 "포함한다(comprise)" 또는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는"과 같은 변형은 적어도 기재된 요소 또는 단계 또는 요소 또는 단계의 그룹 또는 그 등가물의 포함을 암시하며 더 큰 수치 수량 또는 임의의 다른 요소 또는 단계 또는 요소 또는 단계의 그룹 또는 그 등가물을 제외하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 장치 또는 시스템은 다수의 방향 및 배향에서 사용될 수 있다. 용어 "커플링된", "커플링하는", "커플러" 및 유사 용어는 본원에서 광범위하게 사용되며, 그 안에 고정, 결합, 접합, 체결, 부착, 접합, 삽입, 그 위에 또는 그 안에 형성, 소통, 또는 예를 들어, 기계적으로, 자기적으로, 전기적으로, 화학적으로, 동작적으로, 직접적으로 또는 간접적으로 중간 요소와, 부재의 하나 이상의 피스를 함께 달리 연계시키기 위한 임의의 방법 또는 장치를 포함할 수 있으며, 단일 방식으로 하나의 기능 부재를 다른 기능 부재와 일체로 형성하는 것을 제한 없이 추가로 포함할 수 있다. 커플링은 회전을 포함하는 임의의 방향에서 일어날 수 있다.
단계의 순서는 달리 특별히 제한되지 않는 한 다양한 순서로 일어날 수 있다. 본원에 기재된 다양한 단계는 다른 단계와 조합되고, 명시된 단계로 대체되고, 및/또는 다수의 단계로 분할될 수 있다. 유사하게, 요소는 기능적으로 기재되어 있고, 별개의 구성요소로서 구현될 수 있거나 또는 다수의 기능을 갖는 구성요소로 조합될 수 있다.
본 발명의 주제는 바람직한 실시예 및 다른 실시예의 맥락에서 설명되었고, 모든 실시예가 설명된 것은 아니다. 기재된 실시예에 대한 명백한 변형 및 변경이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 이용가능하다. 개시된 및 개시되지 않은 실시예는 본 출원인이 생각한 본 개시내용의 범위 또는 적용가능성을 제한하거나 제약하려는 것이 아니라, 특허법에 따라 출원인은 아래의 청구항의 등가물의 영역 또는 범위 내에 있는 그러한 모든 수정들 및 개선들을 완전히 보호하고자 한다.
100 - 부유식 풍력 터빈 금속 플랫폼
α1, α2, α3 - 이웃하는 세장형 요소 사이의 각도
110, 110a-c - 세장형 요소, 제1 내지 제3
110', 110'' - 세장형 요소의 제1 및 제2 단부
111 - 제1 세장형 부재
111', 111'', 111''' - 제1 세장형 부재의 제1, 제2 및 중간 부분
112 - 제2 세장형 부재
112', 112'', 112''' - 제2 세장형 부재의 제1, 제2 및 중간 부분
113 - 제3 세장형 부재
113', 113'', 113''' - 제3 세장형 부재의 제1, 제2 및 중간 부분
114 - 부력 요소
114a, 114b - 제1 및 제2 부력 요소
115 - 강화 수단
116 - 슈
117 - 외부 라이너
118 - 내부 라이너
119 - 환형부
120 - 중앙 허브
121 - 제1 플랜지
122 - 제2 플랜지
123 - 제3 플랜지
124 - 본체
A - 중심선
200 - 타워
300 - 수평축 터빈
400 - 중앙 기둥
500 - 고정 케이블
1000 - 부유식 풍력 터빈

Claims (25)

  1. 해상 설비를 지지하기 위한 부유식 금속 플랫폼(100)이며, 플랫폼(100)은,
    - 3개의 세장형 요소(110)를 포함하고, 각각의 세장형 요소(110)는,
    · 제1 세장형 부재(111);
    · 제1 세장형 부재(111)에 평행한 제2 세장형 부재(112); 및
    · 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)에 연결되는 적어도 제1 부력 요소(114a)를 포함하고,
    각각의 세장형 요소(110)는 제1 단부(110') 및 대향 제2 단부(110'')를 갖고,
    각각의 세장형 요소(110)의 제1 단부(110') 또는 제2 단부(110'') 중 하나는 다른 세장형 요소(110) 중 적어도 하나의 제1 단부(110') 또는 제2 단부(110'') 중 하나에 연결되는 부유식 금속 플랫폼.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 세장형 부재(111)는 제1 단부 부분(111'), 제2 대향 단부 부분(111'') 및 이들 사이의 중간 부분(111''')를 포함하고,
    제2 세장형 부재(112)는 제1 단부 부분(112'), 제2 대향 단부 부분(112''), 및 이들 사이의 중간 부분(112''')를 포함하며,
    적어도 제1 부력 요소(114a)는 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)의 중간 부분(111''', 112''')에 연결되는 부유식 금속 플랫폼.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 부력 요소(114a)는 제1 단부 표면 및 대향 제2 단부 표면을 포함하고,
    제1 세장형 부재(111)는 제1 부력 요소(114a)의 제1 단부 표면에 연결되며,
    제2 세장형 부재(112)는 제1 부력 요소(114a)의 제2 단부 표면에 연결되는 부유식 금속 플랫폼.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    세장형 부재(111)는 파이프, 판, 만곡된 판, 강화된 판, 샌드위치 구조물이며, 주름형 단면 또는 시트 파일링 단면을 갖는 부유식 금속 플랫폼.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    해상 설비는 재생가능 에너지 설비, 채굴 설비, 식품 생산 설비, 담수화 설비 또는 탄화수소 생산 설비인 부유식 금속 플랫폼.
  6. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    해상 설비는 풍력 터빈, 파도 에너지 변환기, 태양광 패널, 수산 양식 또는 건조물인 부유식 금속 플랫폼.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서,
    세장형 요소(110)는 동일한 평면에 배열되는 부유식 금속 플랫폼.
  8. 제1항 내지 제7항에 있어서,
    각각의 세장형 요소(110)는,
    · 제1 및 제2 세장형 부재(111, 112)에 평행한 제3 세장형 부재(113); 및
    · 제2 세장형 부재(112) 및 제3 세장형 부재(113)에 연결된 제2 부력 요소(114b)를 더 포함하는 부유식 금속 플랫폼.
  9. 제8항에 있어서,
    제1 부력 요소(114a) 및 제2 부력 요소(114b)는 제2 세장형 부재(112)의 대향 측면에 연결되고 서로 정렬되어 배열되는 부유식 금속 플랫폼.
  10. 제8항에 있어서,
    제1 부력 요소(114a) 및 제2 부력 요소(114b)는 제2 세장형 부재(112)의 대향 측면에 연결되고 서로 오정렬되어 배열되는 부유식 금속 플랫폼.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 세장형 요소(110)는,
    · 평행한 세장형 부재(111, 112, 113)를 강화하기 위한 강화 수단(115)을 더 포함하는 부유식 금속 플랫폼.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 부력 요소(114a, 114b)는 원통 형상인 부유식 금속 플랫폼.
  13. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 부력 요소(114)는,
    · 외부 라이너(117);
    · 외부 라이너(117)와 동심이고 외부 라이너(117)보다 작은 직경을 갖는 내부 라이너(118); 및
    · 외부 라이너(117)와 내부 라이너(118) 사이의 환형부(119)를 포함하며,
    환형부(119)는 콘크리트로 충전되는 부유식 금속 플랫폼.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 부력 요소(114a, 114b)는 제1 세장형 부재(111), 제2 세장형 부재(112) 및/또는 제3 세장형 부재(113) 중 적어도 2개와의 평면형 인터페이스를 갖는 부유식 금속 플랫폼.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    플랫폼(100)은,
    - 중앙 허브(120)를 포함하며,
    세장형 요소(110)는 중앙 허브(120)에 연결되고 규칙적인 각도 간격(α)으로 배열되는 부유식 금속 플랫폼.
  16. 부유식 풍력 터빈(1000)이며, 부유식 풍력 터빈(1000)은,
    - 제1항 내지 제15항에 따른 금속 플랫폼(100);
    - 플랫폼(100)에 연결된 타워(200); 및
    - 타워(200)에 연결된 수평축 풍력 터빈(300)을 포함하는 부유식 풍력 터빈(1000).
  17. 제16항에 있어서,
    금속 플랫폼(100)은 중심축(A)을 갖는 중앙 허브(120)를 포함하고, 타워(200)는 중심축(A)을 따라 연장되는 부유식 풍력 터빈(1000).
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    부유식 풍력 터빈(100)은,
    - 세장형 요소(110)에 연결된 제1 단부 및 타워(200)에 연결된 제2 단부를 갖는 고정 케이블(500)을 더 포함하는 부유식 풍력 터빈(1000).
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    부유식 풍력 터빈(1000)은,
    - 타워(200)의 대향 방향으로 연장되고 바람직하게는 타워(200)와 동심으로 배열되는 플랫폼(100)에 연결된 중앙 기둥(400)을 더 포함하는 부유식 풍력 터빈(1000).
  20. 제19항에 있어서,
    부유식 풍력 터빈(1000)은,
    - 세장형 요소(110)에 연결된 제1 단부 및 중앙 기둥(400)에 연결된 제2 단부를 갖는 고정 케이블(500)을 더 포함하는 부유식 풍력 터빈(1000).
  21. 부유식 금속 플랫폼(100)을 조립하기 위한 방법이며,
    상기 방법은,
    - 적어도 제1 부력 요소(114a)를 세장형 제1 부재(111) 및 제1 세장형 부재(111)에 평행한 세장형 제2 부재(112)에 연결함으로써 제1 단부(110') 및 대향 제2 단부(110'')를 각각 갖는 적어도 3개의 세장형 요소(110)를 제공하는 단계; 및
    - 각각의 세장형 요소(110)의 제1 단부(110') 또는 제2 단부(110'') 중 하나를 다른 세장형 요소(110) 중 적어도 하나의 제1 단부(110') 또는 제2 단부(110'') 중 하나에 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    제1 세장형 부재(111)는 제1 단부 부분(111'), 제2 대향 단부 부분(111'') 및 그 사이의 중간 부분(111''')을 포함하며;
    제2 세장형 부재(112)는 제1 단부 부분(112'), 제2 대향 단부 부분(112''), 및 이들 사이의 중간 부분(112''')을 포함하고;
    상기 방법은,
    - 적어도 제1 부력 요소(114a)를 제1 세장형 부재(111) 및 제2 세장형 부재(112)의 중간 부분(111''', 112''')에 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    세장형 요소(110)를 제공하는 단계는,
    - 적어도 제2 부력 요소(114b)를 제2 세장형 부재(112) 및 제1 및 제2 세장형 부재(112)에 평행한 제3 세장형 부재(113)에 연결하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 2개의 평행한 세장형 부재(111, 112, 113)를 상기 세장형 부재(111, 112, 113)에 연결된 강화 수단(115)을 사용하여 강화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 적어도 3개의 세장형 요소(110)에 연결가능한 중앙 허브(120)를 제공하는 단계; 및
    - 중앙 허브(120)를 통해 각각의 세장형 요소(110)의 제1 단부(110') 또는 제2 단부(110'') 중 하나를 다른 세장형 요소(110) 중 적어도 하나의 제1 단부(110') 또는 제2 단부(110'') 중 하나에 연결하는 단계를 더 포함하는 방법.
KR1020227013568A 2019-09-25 2020-09-23 부유식 금속 플랫폼 KR20220078621A (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20191156 2019-09-25
NO20191156 2019-09-25
NO20191179 2019-10-02
NO20191179 2019-10-02
NO20200815 2020-07-10
NO20200815A NO345641B2 (en) 2019-09-25 2020-07-10 Floating Wind Turbine Platform
PCT/EP2020/076517 WO2021058531A1 (en) 2019-09-25 2020-09-23 A floating metal platform

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220078621A true KR20220078621A (ko) 2022-06-10

Family

ID=72644229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227013568A KR20220078621A (ko) 2019-09-25 2020-09-23 부유식 금속 플랫폼

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20220332395A1 (ko)
EP (2) EP4410655A3 (ko)
JP (1) JP2022549633A (ko)
KR (1) KR20220078621A (ko)
CN (2) CN114555459B (ko)
AU (2) AU2020355578B2 (ko)
BR (1) BR112022005555A2 (ko)
CA (1) CA3150866A1 (ko)
WO (1) WO2021058531A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12037092B2 (en) * 2022-02-12 2024-07-16 Vl Offshore, Llc Floating offshore foundation including modular components, method for modular assembly of the floating offshore foundation, and a reconfigurable system for the floating offshore foundation
CN118450388A (zh) * 2024-04-15 2024-08-06 中国联合网络通信有限公司广东省分公司 一种海洋风机网络全覆盖系统
CN118238958B (zh) * 2024-05-27 2024-08-30 南通泰胜蓝岛海洋工程有限公司 一种利用驳船合拢导管架与吸力筒的合拢建造工艺

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2365385B (en) 2000-08-07 2004-05-26 John Michael Pemberton Total energy extractor
GR1005565B (el) * 2006-02-24 2007-06-19 Ευσταθης πλωτη διαταξη με περιορισμενες ταλαντωσεις
US20120103244A1 (en) 2010-10-28 2012-05-03 Jin Wang Truss Cable Semi-submersible Floater for Offshore Wind Turbines and Construction Methods
DE102011052024B4 (de) 2011-07-21 2016-06-23 Jähnig GmbH Felssicherung und Zaunbau Schimmendes Bauwerk
WO2013155521A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 University Of Main System Board Of Trustees Floating wind turbine platform and method of assembling
NO334535B1 (no) * 2012-08-23 2014-03-31 Olav Olsen As Dr Techn Flytende, halvt nedsenkbart skrog for opplagring av fortrinnsvis én eller flere vindturbiner
ES2671561T3 (es) * 2013-04-01 2018-06-07 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Estructura flotante
WO2015048147A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 University Of Maine System Board Of Trustees Floating wind turbine support system
PT3102822T (pt) * 2014-02-06 2023-08-18 Univ Maine System Método de montagem de uma plataforma de turbina eólica flutuante
CN103818523B (zh) * 2014-03-04 2016-09-14 新疆金风科技股份有限公司 外飘式张力腿浮动风机基础、海上风力发电机及施工方法
KR101921279B1 (ko) * 2015-06-19 2018-11-22 프린시플 파워, 인코포레이티드 파력 및 풍력 부하를 최적으로 전달하는 부유식 풍력 터빈 플랫폼 구조물
CN108757336A (zh) * 2018-05-03 2018-11-06 明阳智慧能源集团股份公司 一种四立柱带压载半潜式漂浮风机基础
CN109026551B (zh) * 2018-08-27 2020-04-14 浙江大学 基于调谐液柱振荡阻尼器的新型漂浮式风力机基础平台

Also Published As

Publication number Publication date
AU2024227329A1 (en) 2024-10-31
CN118579219A (zh) 2024-09-03
JP2022549633A (ja) 2022-11-28
CA3150866A1 (en) 2021-04-01
US20220332395A1 (en) 2022-10-20
AU2020355578B2 (en) 2024-07-25
BR112022005555A2 (pt) 2022-08-30
CN114555459B (zh) 2024-07-16
CN114555459A (zh) 2022-05-27
EP4410655A2 (en) 2024-08-07
WO2021058531A1 (en) 2021-04-01
EP4034455A1 (en) 2022-08-03
EP4410655A3 (en) 2024-10-16
AU2020355578A1 (en) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220078621A (ko) 부유식 금속 플랫폼
US11014637B2 (en) Motion-attenuated semi-submersible floating-type foundation for supporting a wind power generation system
US20210276673A1 (en) Floating-type foundation for supporting a wind power generation system and including a stabilized power cable, system of floating-type foundations, and a method of stabilizing the power cable
CN103572895B (zh) 一种裂缝·损伤可控frp网格增强高耐久性钢筋混凝土柱结构
US12054228B2 (en) Floating wind turbine support
JP2022029139A (ja) 風力発電システムを支持するための動揺減衰付き半潜水浮体式基礎
IT202000011779A1 (it) Piattaforma flottante semisommergibile per sistemi offshore di conversione dell’energia elettrica e metodo per la realizzazione di tale piattaforma
Han et al. Development of self-floating fibre reinforced polymer composite structures for photovoltaic energy harvesting
CN113529779A (zh) 海上风电单柱变截面钢混负压筒基础及施工方法
WO2023093148A1 (zh) 三立柱半潜式海上浮动平台
CN216041286U (zh) 海上风电单柱变截面钢混负压筒基础
EP3960614A1 (en) Motion-attenuated semi-submersible floating-type foundation for supporting a wind power generation system
WO2023154536A1 (en) Floating offshore foundation including modular components, method for modular assembly of the floating offshore foundation, and a reconfigurable system for the floating offshore foundation
JP2015168373A (ja) 海洋構造物
CN116443199A (zh) 三角型组合的海上漂浮式光伏系统
CN213038418U (zh) 一种新型海上风电全钢筒型基础结构
NO345641B1 (en) Floating Wind Turbine Platform
CN114348194B (zh) 悬浮式frp混凝土组合牵索塔式减震平台及其施工方法
CN110761955A (zh) 一种预制混凝土风机塔筒
US12037092B2 (en) Floating offshore foundation including modular components, method for modular assembly of the floating offshore foundation, and a reconfigurable system for the floating offshore foundation
CN114348179B (zh) 浮箱系泊式海洋平台及其施工方法
CN114348197B (zh) 装配式frp混凝土牵索塔式小位移平台群及其施工方法
CN114537604B (zh) 装配式frp混凝土组合牵索塔锚拉式基础平台及其施工方法
CN211116419U (zh) 一种预制混凝土风机塔筒
KR101608010B1 (ko) 상부터렛 리프팅용 지그, 이의 제조 방법 및 상부터렛 리프팅 방법