KR20230028226A

KR20230028226A - 부유식 해상 풍력 터빈 플랫폼 조립 및 전개 방법

Info

Publication number: KR20230028226A
Application number: KR1020227039727A
Authority: KR
Inventors: 앤소니 엠. 비셀리; 하비브 제이. 다거; 제이콥 씨. 워드; 앤드류 제이. 구피; 크리스토퍼 케이. 앨런
Original assignee: 유니버시티 오브 메인 시스템 보드 오브 트러스티스
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2023-02-28
Also published as: EP4136021A4; EP4136021A1; WO2021211121A1; US20230159141A1; CN115768687A; JP2023528575A; BR112022020947A2

Abstract

부유식 해상 풍력 터빈(FOWT) 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법은 부양성 부유체와 중공형 외측 탱크를 부유 조립에 부유시키는 단계, 질량체를 획정하기 위해 외측 탱크에 영구 밸러스트 물질을 배치하는 단계, 및 질량체를 해저에 침몰시키는 단계를 포함한다. 부양성 부유체는 질량체의 위의 위치로 이동된다. FOWT 플랫폼을 획정하기 위해 부양성 부유체의 리프팅 장치와 질량체 사이에 수송 라인들이 부착된다. 질량체는 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올려지며, FOWT 플랫폼은 설치 장소로 예인된다. 계류 라인들이 해저의 앵커들과 부양성 부유체 사이에 부착되고, 질량체는 그 부착된 현수 라인들이 팽팽해지는 깊이까지 하강되며, 현수 라인들을 갖는 질량체는 현수된 질량체를 획정한다. 수송 라인들은 다음으로 질량체에 보관되거나 질량체로부터 제거된다.

Description

부유식 해상 풍력 터빈 플랫폼 조립 및 전개 방법

본 발명은 일반적으로 풍력 터빈 플랫폼에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 부유식 해상 풍력 터빈(floating offshore wind turbine: FOWT) 플랫폼을 조립하여 수역(body of water)에 전개하는 개선된 방법에 관한 것이다.

풍력 에너지를 전력으로 변환하기 위한 풍력 터빈들이 알려져 있으며 전력 회사들에 대체 에너지원을 제공하고 있다. 육상에서는 종종 수백 개의 풍력 터빈에 이르는 대규모 풍력 터빈 그룹이 하나의 지리적 영역에 함께 배치될 수 있다. 이들 대규모 풍력 터빈 그룹은 바람직하지 않게 높은 수준의 소음을 발생시킬 수 있고 미관상 좋지 않은 것으로 보일 수 있다. 언덕들, 숲들, 및 건물들과 같은 장애물들로 인해 이들 육상 풍력 터빈에는 최적의 공기 흐름이 이용 가능하지 않을 수 있다.

풍력 터빈 그룹들은 해상에 위치될 수도 있으나, 수심이 풍력 터빈들이 해저의 토대에 고정 부착될 수 있게 하는 위치들에서 연안 근처에 위치될 수 있다. 해상에서는, 풍력 터빈들로의 공기의 흐름이 다양한 장애물들(즉, 예컨대 언덕들, 숲들, 및 건물들)의 존재로 인해 방해받을 가능성이 낮아서, 보다 높은 평균 풍속 및 보다 많은 전력이 발생되게 된다. 이들 연안 위치에서 해저에 풍력 터빈들을 부착하는 데 필요한 토대들(foundations)은 비교적 고가이며, 최대 약 45 미터의 깊이와 같이 비교적 얕은 깊이에서만 수행될 수 있다.

미국 국립 재생 에너지 연구소(U.S. National Renewable Energy Laboratory)는 미국 해안선 연안에서 깊이가 30 미터 이상인 수상에서 풍력은 약 3,200 TWh/yr의 에너지 용량을 갖는다고 결정하였다. 이는 약 3,500 TWh/yr의 전체 미국 에너지 사용량의 약 90 %에 상당한다. 해상 풍력 자원의 대부분은 수심이 60 m를 넘는 37 내지 93 km 사이의 근해에 존재한다. 이러한 심해의 풍력 터빈들을 위한 고정 토대들은 경제적으로 실행 가능하지 않을 수 있다. 이러한 제약은 풍력 터빈용 부유식 플랫폼들의 개발로 이어졌다. 알려진 부유식 풍력 터빈 플랫폼들은 강철로 형성되며 해양 석유 및 가스 산업에서 개발한 기술을 기반으로 한다. 하지만, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 개선된 방법들에 대한 소요가 본 기술분야에 여전히 존재한다.

본 발명은 일반적으로 부유식 해상 풍력 터빈(floating offshore wind turbine: FOWT) 플랫폼들 및 그 위에 장착된 풍력 터빈들을 조립하고 전개하는 방법들에 관한 것이다. 본 명세서에 기재된 FOWT 플랫폼들은 복수의 현수 라인(suspension line)에 의해 양의 부양성(positively buoyant)의 부유체에 현수된 음의 부양성(negatively buoyant)의 질량체를 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 수역(body of water)의 부유 조립 구역에 중공형 외측 탱크 - 중공형 외측 탱크에는 수송 라인들과 현수 라인들이 부착되어 있음 - 를 부유시키는 단계, 수역의 부유 조립 구역에 부양성 부유체를 부유시키는 단계, 질량체를 획정하기 위해 외측 탱크에 영구 밸러스트 물질을 배치하고 질량체를 수역의 해저에 침몰시키는 단계를 포함하는, 부유식 해상 풍력 터빈(FOWT) 플랫폼을 조립하여 전개하는 개선된 방법에 관한 것이다. 부표들(buoys)로 수송 라인들과 현수 라인들의 자유 단부들이 수역의 표면까지 상승되며, 부양성 부유체는 질량체의 위의 위치로 이동된다. 수송 라인들은 부양성 부유체의 리프팅 장치에 부착되고, 현수 라인들은 부양성 부유체의 일부에 부착되며, 결합된 부양성 부유체와 질량체는 FOWT 플랫폼을 획정한다. 질량체는 리프팅 장치로 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올려지며, FOWT 플랫폼은 수역의 설치 장소로 예인된다. 계류 라인들이 해저의 앵커들과 부양성 부유체에 부착된다. 질량체가 수송 라인들과 리프팅 장치로 현수 라인들이 팽팽해지는 깊이까지 하강되며, 그래서 현수된 질량체를 획정하도록 현수 라인들로 질량체를 현수시킨다. 수송 라인들은 다음으로 질량체에 보관되거나 질량체로부터 제거된다.

첨부 도면들을 고려하여 숙독하면, 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다양한 양태들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 개선된 방법에 따라 조립 및 전개된 부유식 해상 풍력 터빈 플랫폼의 사시도이다.
도 2는 현수된 질량체 및 현수된 질량체를 부양성 부유체에 연결하는 현수 라인들을 보여주는 도 1에 도시된 FOWT 플랫폼의 다른 사시도이다.
도 3은 도 1과 도 2에 도시된 현수된 질량체의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 개선된 방법의 제1 실시예의 제1 단계의 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 개선된 방법의 제1 실시예의 제2 단계의 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 개선된 방법의 제1 실시예의 제3 단계의 개략도이다.
도 4d는 본 발명의 개선된 방법의 제1 실시예의 제4 단계의 개략도이다.
도 4e는 본 발명의 개선된 방법의 제1 실시예의 제5 단계의 개략도이다.
도 4f는 본 발명의 개선된 방법의 제1 실시예의 제6 단계의 개략도이다.
도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 부양성 부유체의 일부의 평면도이다.
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 현수된 질량체의 다른 실시예의 사시도이다.
도 7은 부양성 부유체 서브어셈블리의 사시도이다.

이제 본 발명의 구체적인 실시예들을 가끔 참조하면서 본 발명이 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며 본 명세서에 기재된 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그 보다는, 이들 실시예는 본 개시 내용이 철저하고 완전하며, 본 발명의 범위를 본 기술분야의 통상의 기술자에게 온전히 전달하도록 제공된다.

도면들, 특히 도 1과 도 2를 참조하면, 부유식 해상 풍력 터빈(floating offshore wind turbine: FOWT) 토대 또는 플랫폼의 실시예가 10으로 도시되어 있다. 도시된 FOWT 플랫폼(10)은 수역(body of water: BW)의 저부(bed)에 고정되어 도시되어 있다. FOWT 플랫폼(10)은 본 발명의 개선된 방법에 따라 조립되어 전개된 FOWT 플랫폼을 나타낸다. 도시된 실시예에서, FOWT 플랫폼(10)은 해저(S)에 고정되어 도시되어 있다. 해저(S)는 FOWT 플랫폼(10)이 작동하도록 배치되는 임의의 수역의 저부일 수 있음이 이해될 것이다.

도시된 FOWT 플랫폼(10)은 부양성 부유체(12) 및 부양성 부유체(12)에 현수된 음의 부양성의 질량체(36)를 포함한다. 부양성 부유체(12)는 아래에서 상세히 설명되는 타워(14)를 지지한다. 타워(14)는 풍력 터빈(16)을 지지한다. FOWT 플랫폼(10)은 수역에 부분적으로 잠긴 상태로 부유하도록 구조가 이루어지고 구성된다. 따라서, 부양성 부유체(12)가 물에 부유 중이며 아래에서 설명되는 작동 흘수(operational draft)로 전개될 때 부양성 부유체(12)의 일부는 물 위에 있게 된다. 도 1에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 부양성 부유체(12)의 일부는 또한 아래에서 설명되는 중앙 기둥(26) 상의 라인(WL)으로 나타내는 흘수선의 아래에 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 흘수선(WL)은 수면이 FOWT 플랫폼(10)과 만나는 대략적인 라인으로 정의된다. 하나 이상의 계류 라인(mooring line)(18) - 그 중 2개가 도 1에 도시되어 있음 - 이 FOWT 플랫폼(10)에 부착될 수 있으며, 수역(BW)에서 FOWT 플랫폼(10)의 이동을 제한하기 위해 해저(S)의 앵커들(20)과 같은 앵커들에도 또한 부착될 수 있다.

도시된 부양성 부유체(12)는 중앙 허브(24)로부터 반경방향 외측으로 연장되어 부력(부양성)을 제공하는 4개의 폰툰(pontoon)(22)으로 형성된다. 부양성 부유체(12)는 FOWT 플랫폼(10)에 주 부력원(primary source of buoyancy)을 제공하도록 구성된다는 것이 이해될 것이다. 함께 조립되면, 폰툰들(22)과 중앙 허브(24)는 전체적으로 십자형의 베이스(25)를 획정한다. 중앙 기둥(26)은 중앙 허브(24)에 장착되어 폰툰들(22)에 대해 외측으로(도 1과 도 2를 볼 때 위쪽으로) 및 수직으로 연장되며, 부력을 또한 제공한다. 또한, 중앙 기둥(26)은 그 부착된 타워(14)를 지지한다. 선택적으로, 브레이스들(braces)(28)이 폰툰들(22)의 원위 단부들을 중앙 기둥(26)의 상부에 연결할 수 있다. 각 폰툰(22)은 계류 라인들(18) 중 하나에 의해 앵커들(20) 중 하나에 부착될 수 있다.

도시된 폰툰들(22)은 직사각형의 단면 형상을 갖는다. 혹은, 폰툰들(22)은 오각형 및 육각형과 같은 다른 원하는 기하학적 단면 형상들을 갖는 원통형, 원추형, 및 관형과 같은, 하지만 이들에 국한되지 않는, 다른 형상들을 가질 수 있다.

원하는 경우, 중앙 기둥(26)의 상부에는 캣워크(catwalk) 또는 액세스 플랫폼(도시되지 않음)이 부착될 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 액세스 사다리(도시되지 않음)가 중앙 기둥(26)의 내부에 또는 외부에 장착될 수 있다.

본 명세서에 예시된 실시예들에서, 풍력 터빈(16)은 수평축 풍력 터빈이다. 풍력 터빈(16)의 크기는 FOWT 플랫폼(10)이 고정되는 위치에서의 바람 상태들 및 원하는 전력 출력에 의거하여 달라지게 된다. 유리하게는, 도시된 FOWT 플랫폼(10)은 약 6 MW 내지 약 20 MW 범위의 출력을 갖는 종래의 상업용 해상 풍력 터빈들(16)을 지지하는 데 이상적으로 적합하다는 것이 밝혀졌다. 혹은, FOWT 플랫폼(10)은 약 6 MW 미만 및 약 20 MW 초과의 출력을 갖는 풍력 터빈들(16)을 지지하도록 구성될 수도 있다.

풍력 터빈(16)은 회전 가능한 허브(30)를 포함한다. 적어도 하나의 로터 블레이드(32)가 허브(30)에 결합되어 허브(30)로부터 외측으로 연장된다. 허브(30)는 발전기(도시되지 않음)에 회전 가능하게 결합된다. 발전기는 도 1에 도시된 바와 같이, 변압기(도시되지 않음)와 수중 전력 케이블(도시되지 않음)을 통해 전력망(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 로터는 3개의 로터 블레이드(32)를 갖는다. 다른 실시예들에서, 로터는 3개보다 많거나 적은 로터 블레이드(32)를 가질 수 있다. 허브(30) 반대편에서 풍력 터빈(16)에 나셀(34)이 부착된다. 본 명세서에 도시된 실시예들에서, 풍력 터빈(16)은 수평축 풍력 터빈(horizontal-axis wind turbine: HAWT)이다. 혹은, FOWT 플랫폼(10)은 수직축 풍력 터빈(vertical-axis wind turbine: VAWT)이 장착되도록 구성될 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 음의 부양성의 질량체(36)는 복수의 현수 라인(38)에 의해 부양성 부유체(12)에 현수되어 도시되어 있다. 유리하게는, 질량체(36)는 제1 축방향 단부벽(44)(도 1 내지 도 3을 볼 때 상부벽)과 제2 축방향 단부벽(46)(도 1에서 도 3을 볼 때 하부벽)에 의해 둘러싸인 원통형 벽(42)을 갖는 하우징 또는 외측 탱크(40)를 포함하는 간단한 설계를 갖는다. 도시된 외측 탱크(40)는 바람직하게는 철근 콘크리트로 형성되며 15.15 m의 직경과 11.94 m의 높이를 갖는다. 외측 탱크(40)의 내부는 그 하부에 영구 밸러스트 물질(48)을 유지하도록 구성된 영구 밸러스트 공간과 그 상부에 가변 밸러스트 공간(50)을 포함한다. 도 2에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 4개의 페어리드(fairlead)(52)가 제1 단부벽(44)에 장착된다. 혹은, 외측 탱크(40)는 4개보다 많은 페어리드(52)를 가질 수도 있고, 3개의 페어리드(52)를 가질 수도 있고, 또는 2개의 페어리드(52)를 가질 수도 있다. 추가적으로, 제1 단부벽(44)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 중앙에 장착된 단 하나의 페어리드(52)를 가질 수도 있다. 도시된 질량체(36)는 원통 형상을 갖는다. 혹은, 질량체(36)는 구형, 및 반구형 하부를 갖는 원통형과 같은 다른 형상들을 가질 수도 있다.

영구 밸러스트 물질(48)은 철광석과 같은 임의의 바람직한 물질, 또는 완전한 시스템으로서 조립된 FOWT 플랫폼(10)의 부력과 중력의 균형을 맞추는 데 필요한 바람직한 사전 결정된 질량을 달성하도록 선택되는 다른 물질일 수 있다.

질량체(36)를 부양성 부유체(12)에 부착하는 복수의 현수 라인(38)은 합성 로프들, 체인들, 강철 케이블들과 같은 케이블들, 및 관형 강철 구조체들로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 질량체(36)는 총 8개의 현수 라인(38)에 대해 2개의 현수 라인(38)에 의해 각 폰툰(22)에 부착된다. 질량체(36)는 단일 현수 라인(38)에 의해 또는 3개 이상의 현수 라인(38)에 의해 각 폰툰에 부착될 수도 있다. FOWT 플랫폼(10)이 수역(BW)에 완전히 전개되면, 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 각 현수 라인(38)은 질량체(36)가 부양성 부유체(12)의 약 75.10 m 아래에 현수되도록 충분한 길이를 갖게 된다. 질량체(36)는 가변 밸러스트 공간(50)으로부터 해수를 제거하기 위한 펌프(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

질량체(36)가 부양성 부유체(12)의 아래에 현수될 수 있는 거리는 부양성 부유체(12)의 크기 및 그 위에 지지되는 풍력 터빈(16)과 타워(14)의 크기에 의거하여 달라지게 된다. 예를 들어, FOWT 플랫폼(10)의 다른 실시예에서, 질량체(36)는 부양성 부유체(12)의 하면보다 약 40 m에 아래에 현수될 수 있다.

도시된 중앙 허브(24)는 중공형이며 4개의 측벽을 갖는데, 각 측벽은 약 10.98 m의 폭과 약 8.53 m의 축방향 길이 또는 높이를 갖는다. 중앙 허브(24)의 각 측벽은 폰툰들(22)이 부착되는 실질적으로 수직인 연결면을 획정한다. 도시된 실시예에서, 중앙 허브(24)는 4개의 측벽을 포함하고 실질적으로 정사각형의 단면 형상을 갖는다. 4개의 측벽은 제1 축방향 단부벽(24A)(도 1과 도 2를 볼 때 상부벽) 및 제2 축방향 단부벽(도 1과 도 2를 볼 때 하부벽)으로 둘러싸여 있다. 혹은, 중앙 허브(24)는 3개의 폰툰(22)의 부착을 위한 3개의 측벽과 같은 다른 구성들도 가질 수 있다. 중앙 허브(24)는 강도를 위해 및/또는 가변 물 밸러스트 챔버들(도시되지 않음)을 획정하기 위해 내부 수밀 격벽들(watertight bulkheads)도 또한 가질 수 있다.

도시된 중앙 허브(24)는 프리스트레스 철근 콘크리트로 형성될 수 있으며, 내부 중앙 공동(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 종래의 콘크리트 형틀들로 또는 프리캐스트 콘크리트 산업에서 사용되는 것과 같은 반자동 프로세스에서 재사용 가능한 콘크리트 형틀들로 중앙 허브(24)를 제조하기 위해, 스펀 콘크리트 프로세스와 같은, 임의의 원하는 프로세스가 사용될 수 있다. 중앙 허브(24)의 콘크리트는 고장력강 케이블 및 고장력강 보강바들 또는 REBAR와 같은 임의의 종래의 보강 재료로 보강될 수 있다. 혹은, 중앙 허브(24)는 FRP, 강철, 또는 프리스트레스 철근 콘크리트, FRP, 및 강철의 조합들로 형성될 수 있다. 중앙 허브(24)는 아래에서 설명되는 바와 같이 섹션들로 형성될 수 있다.

각 폰툰(22)도 중공형이며, 10.98 m의 폭, 8.53 m의 높이, 및 27.08 m의 길이를 갖는다. 중앙 허브(24)와 마찬가지로, 도시된 폰툰들(22)은 전술한 바와 같이 프리스트레스 철근 콘크리트로 형성된다. 혹은, 폰툰들(22)은 FRP, 강철, 또는 프리스트레스 철근 콘크리트, FRP, 및 강철의 조합들로 형성될 수 있다. 폰툰들(22)은 아래에서 설명되는 바와 같이 섹션들로 형성될 수 있다.

중앙 기둥(26)은 중공형이며, 10.44 m의 직경과 26.5 m의 높이를 갖는다. 중앙 기둥(26)은 외면을 갖는 원통형 측벽(27), 제1 축방향 단부벽(26A)(도 1과 도 2를 볼 때 상부벽), 제2 축방향 단부벽(26B)(도 1과 도 2를 볼 때 하부벽)을 포함하며, 중공의 내부 공간(도시되지 않음)을 획정한다. 중공형 중앙 기둥(26)은 강도 또는 FOWT 플랫폼(10)의 전기 및 기계 컴포넌트들의 장착을 위해 구성 및 위치된 횡방향 격벽들 또는 데크들(decks)을 포함할 수 있다.

중앙 허브(24) 및 폰툰들(22)과 마찬가지로, 도시된 중앙 기둥(26)은 전술한 바와 같이 프리스트레스 철근 콘크리트로 형성된다. 혹은, 중앙 기둥(26)은 FRP, 강철, 또는 프리스트레스 철근 콘크리트, FRP, 및 강철의 조합들로 형성될 수 있다. 중앙 기둥(26)은 아래에서 설명되는 바와 같이 섹션들로 형성될 수 있다. 도시된 브레이스들(28)은 강철로 형성된다.

폰툰들(22)은 부력원을 제공하며, 부양성 부유체(12)가 수역(BW)에서 예인되고 있을 때 수상면 영역(water-plane area)을 획정한다. 도시되지는 않았으나, 각 폰툰(22)은 수밀 안정성을 위한 수밀의 횡방향 격벽들, 및 강도를 위해 폰툰(22)의 측벽들에 수직으로 배치된 종방향으로 연장되는 격벽들 및 데크들을 포함할 수 있다. 추가로, 각 폰툰(22)의 내부 격벽들은 가변 물 밸러스트를 위한 밸러스트 챔버들(도시되지 않음)을 획정할 수 있다.

도시된 FOWT 플랫폼(10)은 4개의 폰툰(22)을 포함한다. 하지만, 본 발명의 개선된 방법에 따라 조립된 FOWT 플랫폼(10)은 3개의 폰툰(22)으로 또는 5개 이상의 폰툰(22)으로 구성될 수도 있음이 이해될 것이다.

유리하게는, 임시 수송 라인들(56) 및 58로 개략적으로 도시된 윈치들 또는 체인 잭들(chain jacks)과 같은 리프팅 장치들이 아래에서 설명되는 바와 같이 전개 및 재전개 중에 질량체(36)를 부양성 부유체(12)에 이동 가능하게 연결한다. 수송 라인들(56)은 강철 케이블들과 같은 소정 길이의 케이블들 또는 체인일 수 있다. 도 4e와 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 수송 라인들(56)은 윈치들 또는 체인 잭들(58)을 통해 질량체(36)를 부양성 부유체(12)에 연결한다. 체인 잭들(58)은 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙 허브(24)의 제1 축방향 단부벽(24A) 상에와 같이, 부양성 부유체(12) 상의 또는 내부의 임의의 원하는 위치에 장착될 수 있다. 혹은, 체인 잭들(58)은 중앙 허브(24) 내에, 또는 폰툰들(22) 중 하나 이상 상에 또는 내에 장착될 수 있다.

전술한 바와 같이, 질량체(36)와 부양성 부유체(12)의 컴포넌트들 각각, 즉 중앙 허브(24), 폰툰들(22), 및 중앙 기둥(26)은 콘크리트로 형성될 수 있으며, 도시된 것과 다른 단면 형상들을 가질 수도 있다.

질량체(36)와 부양성 부유체(12) - 부양성 부유체(12)의 개별 컴포넌트들을 포함함 - 는 그 위에 지지되는 풍력 터빈(16)과 타워(14)의 크기에 따라 결정되는 상이한 크기들로 형성될 수 있다.

질량체(36)와 부양성 부유체(12)를 형성하는 방법의 제1 실시예에서, 외측 탱크(40)는 하나의 큰 모놀리식 섹션으로서 형성, 즉 프리캐스트될 수 있거나, 2개 이상의 섹션으로 형성될 수 있다(도시되지 않음). 이러한 섹션들은 다음으로 외측 탱크(40)의 조립 중에 함께 포스트텐션될 수 있다. 유사하게, 중앙 허브(24)도 하나의 큰 모놀리식 섹션으로서 형성될 수 있거나, 2개 이상의 섹션 - 하지만 바람직하게는 4개 이하의 섹션 - 으로 형성될 수 있다(도시되지 않음). 이러한 섹션들은 다음으로 중앙 허브(24)의 조립 중에 함께 횡방향으로(즉, 그 축방향 길이에 대해 횡방향으로) 포스트텐션될 수 있다.

폰툰들(22)은 약 3 미터의 길이를 갖는 섹션들과 같은 섹션들로 형성될 수 있다. 그래서, 예시적인 일 실시예에서, 각 폰툰(22)은 9개의 섹션으로 형성될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 폰툰들(22)은 폰툰들(22)의 쌍 각각이 중앙 허브(24)에 조립된 후에 쌍으로 길이방향으로 포스트텐션될 수 있다.

중앙 기둥(26)도 마찬가지로 약 3 미터의 길이를 갖는 섹션들과 같은 섹션들로 형성될 수 있다. 그래서, 예시적인 일 실시예에서, 중앙 기둥(26)은 약 9개의 섹션으로 형성될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 중앙 기둥(26)은 길이방향으로 포스트텐션될 수 있다.

부양성 부유체(12)를 조립하고 전개하는 방법의 제1 실시예는 육상 위치에서 본 명세서에 기재된 방법들 중 어느 하나에 의해 복수의 폰툰(22), 중앙 허브(24), 중앙 기둥(26), 질량체(36), 및 브레이스들(28)을 형성하고 조립하는 단계를 포함한다. 다음으로 폰툰들(22) 중 2개가 중앙 허브(24)에 조립될 수 있고, 조립된 폰툰들(22)과 중앙 허브(24)는 폰툰들(22) 중 하나의 폰툰의 원위 단부로부터 폰툰들(22) 중 다른 하나의 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션될 수 있다. 다음으로 제3 폰툰(22)과 제4 폰툰(22)이 중앙 허브(24)에 조립될 수 있고, 또한 제3 폰툰(22)의 원위 단부로부터 제4 폰툰(22)의 원위 단부까지 포스트텐션될 수 있다.

다음으로 중앙 기둥(26)이 중앙 허브(24)의 제1 축방향 단부벽(24A) 상에 섹션들로부터 조립될 수 있고 길이방향으로 포스트텐션될 수 있다. 브레이스들(28)이, 제공되는 경우, 폰툰들(22)과 중앙 기둥(26) 사이에 부착될 수 있다. 타워(14)와 풍력 터빈(16)이 다음으로 설치될 수 있으며, 그래서 부양성 부유체(12)를 획정한다. 부양성 부유체(12)는 잔교들(finger piers)(도시되지 않음)을 사용하는 것과 같은 임의의 종래의 방법에 의해 수역(BW)으로 진수될 수 있다.

예를 들면, 한 쌍의 잔교(도시되지 않음)가 해안선(SL) 또는 독(dock)(도시되지 않음)으로부터 외측으로 연장될 수 있다. 부양성 부유체(12)는 부양성 부유체(12)의 일부가 두 잔교 모두의 원위 단부들 상에 지지되어 수역(BW)의 표면보다 높게 그 위에서 지지되고, 부양성 부유체(12)의 일부가 잔교들이 연장되는 해안선 또는 독에 지지된 상태로 유지되도록, 예컨대 레일 또는 다른 바람직한 운송 수단에 의해 잔교들 상으로 이동될 수 있다. 반잠수식 또는 진수용 바지선(도시되지 않음)과 같은 부유식 진수 플랫폼이 잔교들 사이로 부양성 부유체(12)의 아래로 이동될 수 있다. 부양성 부유체(12)의 아래에 위치되면, 진수 플랫폼이 잔교들과 해안선으로부터 부양성 부유체(12)를 들어 올릴 때까지 진수 플랫폼을 수역(BW)에서 상승시키도록 진수 플랫폼으로부터 밸러스트가 제거될 수 있으며, 이에 의해 부양성 부유체(12)를 진수 플랫폼 상으로 이송시킨다. 진수 플랫폼은 다음으로 수역(BW)의 진수 구역으로 예인될 수 있다.

부양성 부유체(12)를 조립하고 전개하는 방법의 제1 실시예는 육상 위치에서 이루어지는 것으로 설명되지만, 드라이 독(dry dock)이 조립된 부양성 부유체 또는 2개의 폰툰(22)과 중앙 허브(24)의 조립된 어셈블리와 같은 그 컴포넌트 부품 또는 서브어셈블리들 중 어느 것이라도 수용할 만큼 충분히 큰 경우, 부양성 부유체(12)는 드라이 독에서 조립될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

부양성 부유체(12)를 조립하고 전개하는 방법의 제2 실시예는 드라이 독(도시되지 않음) 내에서 이루어지며, 폰툰들(22) 중 2개를 형성하고 조립하는 단계, 중앙 허브(24)를 조립하는 단계, 폰툰들(22)을 중앙 허브(24)에 조립하는 단계, 및 자체적으로 완전히 부유할 수 있는 부양성 부유체 서브어셈블리(60)를 획정하기 위해 조립된 폰툰들(22)과 중앙 허브(24)를 폰툰들(22) 중 하나의 폰툰의 원위 단부로부터 폰툰들(22) 중 다른 하나의 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는 단계를 포함한다.

조립되고 나면, 부양성 부유체 서브어셈블리(60)는 종래의 방식으로 드라이 독으로부터 진수될 수 있으며, 바람직하게는 드라이 독 근처의 부유 조립 구역(도시되지 않음)에서 부유될 수 있다.

다음으로 2개의 추가 폰툰(22)이 드라이 독에서 조립될 수 있으며, 부양성 부유체 서브어셈블리(60)에 조립되기 전에 폰툰들(22)의 구조적 무결성을 제공하기 위해 일시적으로 포스트텐션될 수 있다. 조립되고 나면, 2개의 추가 폰툰(22)은 종래의 방식으로 드라이 독으로부터 진수될 수 있으며, 부양성 부유체 서브어셈블리(60)가 위치되는 부유 조립 구역(도시되지 않음)에서 부유될 수 있다.

2개의 추가 폰툰(22) 각각은 다음으로 부양성 부유체 서브어셈블리(60)의 중앙 허브(24)의 비어있는 측벽들에 짝을 이루며 거기에 부착된다. 2개의 추가 폰툰(22)과 중앙 허브(24)는 다음으로 부양성 부유체(12)를 획정하도록 폰툰들(22) 중 하나의 폰툰의 원위 단부로부터 폰툰들(22) 중 다른 하나의 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션된다.

부유 중일 때, 부양성 부유체 서브어셈블리(60)의 일부와 부양성 부유체(12)의 일부는 도 7에 도시된 바와 같이 흘수선보다 위에 유지되는 것이 이해될 것이다. 부양성 부유체(12)를 획정하기 위해 부양성 부유체 서브어셈블리(60) 및 추가 폰툰들(22)을 부양성 부유체 서브어셈블리(60)에 포스트텐션시키는 단계는 흘수선보다 위에서 이루어지게 되며, 그에 따라 폰툰들(22)과 중앙 허브(24)의 건조한 부분들에 있게 된다는 것이 또한 이해될 것이다.

다음으로 중앙 기둥(26)이 전술한 바와 같이 육상에서 섹션들로 형성되고, 부양성 부유체(12)가 예컨대 도크의 옆에서 부유하는 동안 중앙 허브(24)의 제1 축방향 단부벽(24A)에 조립되며, 길이방향으로 포스트텐션될 수 있다. 브레이스들(28)이 다음으로, 역시 부양성 부유체(12)가 예컨대 도크의 옆에서 부유하는 동안 폰툰들(22)과 중앙 기둥(26) 사이에 부착될 수 있다.

타워(14)와 풍력 터빈(16)이 다음으로, 아래에서 설명되는 바와 같이 부양성 부유체(12)가 바람직하게는 수몰된 질량체(36)의 위에서 부유하는 동안 중앙 기둥(26)에 설치될 수 있다. 혹은, 수역(BW)의 수심이 허용되는 경우, 부양성 부유체(12)에 밸러스트를 추가하여 부양성 부유체(12)를 일시적으로 해저(S)로 이동시켜 타워(14)와 풍력 터빈(16)을 설치할 수 있다.

질량체(36)의 깊이는 가변적이며, 그래서 반잠수식 FOWT와 동등한 약 10 m 이하의 얕은 예인 흘수(tow-out draft)를 가능하게 한다. 그래서, FOWT 플랫폼(10)은 스파형 플랫폼의 안정성 특성 및 결합된 반잠수식 FOWT의 이동성 특성을 갖는다.

본 명세서에 기재된 실시예들에서 구성되는 바와 같이, 부양성 부유체(12)는 7.53 m의 예인 또는 얕은 흘수를 가지며, 조립된 FOWT 플랫폼(10)은 21.25 m의 작동 흘수를 갖는다.

질량체(36)를 조립하여 전개하는 방법의 제1 실시예는 예컨대 주조에 의해 육상 위치에서 외측 탱크(40)의 섹션들(도시되지 않음)을 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 섹션들은 다음으로 함께 포스트텐션될 수 있다. 조립되었지만 비어있는 외측 탱크(40)는 다음으로 임의의 바람직한 방법에 의해 수역(BW)으로 진수될 수 있으며, 부양성 부유체(12)가 위치되는 부유 조립 구역(도시되지 않음)에서 부유될 수 있다.

질량체(36)를 조립하여 전개하는 방법의 제2 실시예는 육상 위치에서 종래의 슬립 성형 또는 단계적 주조(staged casting) 방법을 사용하여 외측 탱크(40)를 하나의 큰 모놀리식 섹션으로 형성하는 단계를 포함한다. 주조되고 나면, 비어있는 외측 탱크(40)는 다음으로 임의의 바람직한 방법에 의해 수역(BW)으로 진수될 수 있으며, 부양성 부유체(12)가 위치되는 부유 조립 구역(도시되지 않음)에서 부유될 수 있다.

FOWT 플랫폼(10)을 조립하여 수역(BW)에 전개하는 개선된 방법의 제1 실시예가 도 4a 내지 4f에 개략적으로 도시되어 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 질량체(36)의 빈 외측 탱크(40)가 임의의 바람직한 방법에 의해 독 또는 해안선(SL)으로부터 수역(BW)으로 진수될 수 있으며, 부양성 부유체(12)가 위치되는 부유 조립 구역(도시되지 않음)에 부유될 수 있다(부양성 부유체(12)는 도 4a 또는 도 4b에는 도시되지 않았지만 도 4c 내지 도 4f에는 도시되어 있음).

다음으로 영구 밸러스트 물질(48)이 외측 탱크(40)에 추가될 수 있으며, 그래서 도 4b에 도시된 바와 같이 질량체(36)를 획정하고 질량체(36)를 해저(S)에 침몰시킬 수 있다. 질량체(36)가 침몰됨에 따라, 가변 밸러스트 공간(50)이 해수로 채워진다.

수송 라인들(56)과 현수 라인들(38)은 질량체(36)에 사전 설치될 수 있으며, 수송 라인들(56)과 현수 라인들(38) 각각의 자유 단부들에 부착된 마커 부표들(marker buoys)에 의해 수역(BW)의 표면으로 운반될 수 있다.

수역(BW)으로 아직 진수되지 않은 경우, 부양성 부유체(12)는 진수될 수 있으며 그리고 나서 질량체(36)의 위의 위치로 부유, 즉 이동될 수 있다. FOWT 플랫폼(10)을 조립하여 수역(BW)에 전개하는 방법의 이 단계에서, 부양성 부유체(12)의 밸러스트 챔버들은 밸러스트 수(ballast water)를 포함하지 않으며, 그래서 부양성 부유체(12)를 부유시킬 수 있다. 부양성 부유체(12)가 부유하고 있는 동안 타워(14)와 풍력 터빈(16)이 다음으로 중앙 기둥(26)에 설치될 수 있는 것도 이 단계에서이다.

임시 수송 라인들(56) 및 관련 체인 잭들(58)이 이제 도 4c와 도 4d에 도시된 바와 같이 얕은 흘수 구성, 즉 7.53 m의 흘수를 획정하기 위해 질량체(36)를 부양성 부유체(12)의 바로 아래 지점까지 들어 올리는 데 사용될 수 있다. 설치된 현수 라인들(38)은 질량체(36)에 부착되어 늘어진 상태로 남겨진다. 이 시점에서, FOWT 플랫폼(10)은 수직 부력 중심보다 위에 있는 수직 무게 중심을 특징으로 하는 강체로서 거동한다. 그래서, FOWT 플랫폼(10)의 안정성은 FOWT 플랫폼(10)의 부분적으로 수몰된 폰툰들(22)에 의해 발생되는 수면 관성 모멘트를 통해 달성된다.

이제 조립된 FOWT 플랫폼(10)은 다음으로 수역(BW)의 설치 장소로 예인될 수 있다. 이 시점에서, FOWT 플랫폼(10)은 계속해서 수직 부력 중심보다 위에 있는 수직 무게 중심을 특징으로 하는 강체로서 거동한다. 그래서, FOWT 플랫폼(10)의 고유 주기는 전형적인 파주기(wave periods)의 범위 내에 속할 수 있다. 따라서, 조립된 FOWT 플랫폼을 수역(BW)의 설치 장소로 예인하는 이 단계는 비교적 잔잔한 바다에서만 수행되어야 한다.

혹은, 윈치들 또는 체인 잭들(58) 이외의 수단이 질량체(36)를 부양성 부유체(12)에 대해 승강시키는 데 사용될 수 있다. 질량체(36)를 승강시키기 위한 대체 수단은 팽창성 장치(inflatable device)와 같은 탈거 가능한 부양 장치, 탈거 가능한 외부 밸러스트 탱크들, 및 임시 바지선 지지체를 포함하지만 이들에 국한되지는 않는다. 추가적으로, 질량체(36)는 부양성 부유체(12)의 아래에서 또는 옆에서 부유하도록 구성될 수 있다.

FOWT 플랫폼(10)이 수역(BW)의 설치 장소에 도달하면, FOWT 플랫폼(10)의 폰툰들(22)에 부착된 계류 라인들(18)이 해저(S)의 앵커들(20)에 연결될 수 있다. 질량체(36)는 다음으로, 도 4e에 도시된 바와 같이 임시 수송 라인들(56) 및 연관된 체인 잭들(58)을 사용하여 하강될 수 있다. 도 4f에 도시된 바와 같이 현수 라인들(38)이 팽팽해지고 그래서 현수된 질량체(36)의 전체 중량을 지탱할 수 있게 되면 임시 수송 라인들(56)은 질량체(36)로부터 제거될 수 있다.

폰툰들(22)은 내부 밸러스트 챔버들을 해수로 가득 채움으로써 완전히 수몰될 수 있다. FOWT 플랫폼(10)은 이제 도 4e에 도시된 바와 같이 그 설계 흘수에 정지하는데, FOWT 플랫폼(10)은 흘수선(WL)이 중앙 기둥(26)의 중간점에 있도록 수역(BW)에 위치된다.

도 1 내지 도 4f는 현수 라인들(38)의 연결을 위한 4개의 페어리드(52)를 갖는 질량체(36)를 도시하고 있으나, 질량체(36)는 임의의 원하는 개수의 현수 라인(38)의 부착을 위해 구성된 임의의 원하는 개수의 페어리드(52)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 질량체(36)는 도 6에 도시된 바와 같이 3개의 페어리드(52), 2개의 페어리드(52), 또는 단일 페어리드(52)를 포함할 수 있는데, 질량체(66)의 대체 실시예는 그 제1 단부벽(68)에 장착된 단 하나의 페어리드(52)를 갖는다.

유리하게는, 현수된 질량체(36)가 자유롭게 회전하고 그 자체의 고유 진동 주기를 가질 수 있게 함으로써, 전개된 부양성 부유체(12)가 겪는 움직임을 완화하도록 튜닝될 수 있다. 이 진동 주기는 부양성 부유체(12)와 풍력 터빈 나셀(34)의 움직임을 저감하는 데 유리한 진동 주파수를 달성하기 위해, 현수 라인들(38)의 개수, 질량체(36) 상의 그 부착점 또는 부착점들을 정확하게 선택하고 현수된 질량체(36)의 무게 중심 위치 및 질량 관성 모멘트를 튜닝함으로써 얻어질 수 있다.

본 발명의 작동 원리 및 모드가 그 바람직한 실시예로 설명되고 예시되었다. 하지만, 본 발명은 그 정신 또는 범위로부터 일탈함이 없이 구체적으로 설명되고 예시된 것과 다르게 실시될 수도 있음을 이해해야 한다.

Claims

부유식 해상 풍력 터빈(floating offshore wind turbine: FOWT) 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법으로서,
수역(body of water)의 부유 조립 구역에 중공형 외측 탱크 - 상기 중공형 외측 탱크에는 수송 라인들과 현수 라인들이 부착되어 있음 - 를 부유시키는 단계;
상기 수역의 부유 조립 구역에 부양성 부유체(buoyant floater)를 부유시키는 단계;
질량체를 획정하기 위해 상기 외측 탱크에 영구 밸러스트 물질을 배치하고 상기 질량체를 상기 수역의 해저에 침몰시키는 단계;
부표들로 상기 수송 라인들과 상기 현수 라인들의 자유 단부들을 상기 수역의 표면까지 상승시키는 단계;
상기 부양성 부유체를 상기 질량체의 위의 위치로 이동시키는 단계;
상기 수송 라인들을 상기 부양성 부유체의 리프팅 장치에 부착하고 상기 현수 라인들을 상기 부양성 부유체의 일부에 부착하는 단계 - 결합된 상기 부양성 부유체와 상기 질량체는 FOWT 플랫폼을 획정함 -;
상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올리는 단계;
상기 FOWT 플랫폼을 상기 수역의 설치 장소로 예인하는 단계;
계류 라인들을 상기 해저의 앵커들과 상기 부양성 부유체에 부착하는 단계;
상기 수송 라인들과 상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 현수 라인들이 팽팽해지는 깊이까지 하강시키고, 그래서 현수된 질량체를 획정하도록 상기 현수 라인들로 상기 질량체를 현수시키는 단계; 및
상기 질량체에 상기 수송 라인들을 보관하는 단계 및 상기 질량체로부터 상기 수송 라인들을 제거하는 단계 중 하나:
를 포함하는, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 중공형 외측 탱크와 상기 부양성 부유체는 독(dock)과 해안선 중 하나로부터 상기 수역으로 진수되는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 영구 밸러스트 물질은 철광석인,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 중공형 외측 탱크는 영구 밸러스트 공간과 가변 밸러스트 공간을 획정하고, 상기 질량체가 침몰됨에 따라 상기 가변 밸러스트 공간은 해수로 채워지는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올리는 단계는 상기 수송 라인들과 상기 현수 라인들 각각의 자유 단부들에 마커 부표들(marker buoys)을 부착하는 단계를 포함하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올리는 단계 전에 상기 부양성 부유체에 타워와 풍력 터빈을 설치하는 단계를 더 포함하는, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 질량체가 들어 올려져서 상기 부양성 부유체의 바로 아래에 위치되었을 때, 상기 FOWT 플랫폼은 얕은 흘수 구성(shallow draft configuration)에 있는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 얕은 흘수 구성에서, 상기 현수 라인들은 느슨한,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제8 항에 있어서,
상기 얕은 흘수 구성에서, 상기 FOWT 플랫폼은 그 수직 부력 중심보다 위에 있는 수직 무게 중심을 갖는 강체로서 거동하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 질량체의 상기 외측 탱크의 제1 단부벽은 상기 현수 라인들 중 적어도 하나를 부착하기 위한 페어리드(fairlead)를 포함하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 질량체의 상기 외측 탱크의 제1 단부벽은 복수의 페어리드 - 각각은 상기 현수 라인들 중 적어도 하나를 부착하도록 구성됨 - 를 포함하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 부양성 부유체는:
중앙 허브;
상기 중앙 허브로부터 반경방향 외측으로 연장되며 십자형 베이스를 획정하는 3개 이상의 부양성 폰툰(buoyant pontoon);
상기 중앙 허브에 장착되며 상기 폰툰들에 대해 외측으로 및 수직으로 연장되는 중앙 기둥; 및
상기 폰툰들의 원위 단부들을 상기 중앙 기둥의 상부에 연결하는 브레이스들(braces):
을 포함하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제11 항에 있어서,
상기 중앙 기둥에 풍력 터빈을 지지하는 타워를 더 포함하는, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제12 항에 있어서,
상기 외측 탱크, 상기 중앙 허브, 상기 부양성 폰툰들, 및 상기 중앙 기둥 중 적어도 하나는 섹션들로 형성되는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제12 항에 있어서,
육상 위치에서 복수의 상기 폰툰, 상기 중앙 허브, 상기 질량체, 및 상기 브레이스들을 형성하고 조립하는 단계;
제1 및 제2 폰툰을 상기 중앙 허브에 조립하는 단계;
부양성 부유체 서브어셈블리를 획정하기 위해 상기 조립된 제1 및 제2 폰툰과 중앙 허브를 상기 제1 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제2 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는(post-tensioning) 단계;
제3 및 제4 폰툰을 상기 부양성 부유체 서브어셈블리의 허브에 조립하는 단계; 및
상기 조립된 제3 및 제4 폰툰과 부양성 부유체 서브어셈블리를 상기 제3 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제4 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는 단계:
를 더 포함하는, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제15 항에 있어서,
상기 중앙 기둥의 섹션들을 형성하는 단계;
상기 중앙 기둥의 섹션들을 상기 중앙 허브의 제1 축방향 단부벽에 조립하는 단계;
상기 중앙 기둥을 상기 허브에 길이방향으로 포스트텐션시키는 단계;
상기 폰툰들과 상기 중앙 기둥 사이에 상기 브레이스들을 부착하는 단계;
상기 타워와 상기 풍력 터빈을 설치하여, 상기 부양성 부유체를 획정하는 단계; 및
상기 부양성 부유체를 상기 수역에 진수하는 단계:
를 더 포함하는, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제12 항에 있어서,
드라이 독(dry dock) 내에서 제1 및 제2 폰툰을 형성하고 조립하는 단계;
상기 드라이 독 내에서 상기 중앙 허브를 조립하는 단계;
상기 제1 및 제2 폰툰을 상기 중앙 허브에 조립하는 단계;
부양성 부유체 서브어셈블리를 획정하기 위해 상기 조립된 제1 및 제2 폰툰과 중앙 허브를 상기 제1 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제2 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는 단계;
상기 부양성 부유체 서브어셈블리를 부유 조립 구역에 진수하는 단계;
상기 드라이 독 내에서 제3 및 제4 폰툰을 형성하고 조립하는 단계;
상기 제3 및 제4 폰툰 각각을 일시적으로 포스트텐션시키는 단계;
상기 제3 및 제4 폰툰을 상기 부유 조립 구역에 진수하는 단계;
제3 및 제4 폰툰을 상기 부양성 부유체 서브어셈블리의 허브에 조립하는 단계; 및
상기 조립된 제3 및 제4 폰툰과 부양성 부유체 서브어셈블리를 상기 제3 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제4 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시켜서, 상기 부양성 부유체를 획정하는 단계:
를 더 포함하는, FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제12 항에 있어서,
상기 조립된 제1 및 제2 폰툰과 중앙 허브를 포스트텐션시키는 단계와 상기 조립된 제3 및 제4 폰툰과 부양성 부유체 서브어셈블리를 포스트텐션시키는 단계 동안의 단계들은 상기 부양성 부유체 서브어셈블리와 상기 제3 및 제4 폰툰이 상기 수역에서 부유 중일 때 흘수선보다 위에 있는 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 폰툰과 상기 중앙 허브의 부분들에서 이루어지는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 현수된 질량체는 상기 FOWT 플랫폼의 전체적인 움직임을 저감시키기 위해 상기 질량체 및 상기 질량체 상의 상기 현수 라인들의 부착점들의 기하학적 위치에 의거하여 선택되는 고유 운동 주기를 갖는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 리프팅 장치는 윈치(winch)와 체인 잭(chain jack) 중 하나인,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
부유식 해상 풍력 터빈(floating offshore wind turbine: FOWT) 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법으로서,
수역의 부유 조립 구역에 중공형 외측 탱크 - 상기 중공형 외측 탱크에는 수송 라인들과 현수 라인들이 부착되어 있음 - 를 부유시키는 단계;
부양성 부유체를 조립하는 단계;
상기 수역의 부유 조립 구역에 부양성 부유체를 부유시키는 단계;
질량체를 획정하기 위해 상기 외측 탱크에 영구 밸러스트 물질을 배치하고 상기 질량체를 상기 수역의 해저에 침몰시키는 단계;
부표들로 상기 수송 라인들과 상기 현수 라인들의 자유 단부들을 상기 수역의 표면까지 상승시키는 단계;
상기 부양성 부유체를 상기 질량체의 위의 위치로 이동시키는 단계;
상기 수송 라인들을 상기 부양성 부유체의 리프팅 장치에 부착하고 상기 현수 라인들을 상기 부양성 부유체의 일부에 부착하는 단계 - 결합된 상기 부양성 부유체와 상기 질량체는 FOWT 플랫폼을 획정함 -;
상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올리는 단계;
상기 FOWT 플랫폼을 상기 수역의 설치 장소로 예인하는 단계;
계류 라인들을 상기 해저의 앵커들과 상기 부양성 부유체에 부착하는 단계;
상기 수송 라인들과 상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 현수 라인들이 팽팽해지는 깊이까지 하강시키고, 그래서 현수된 질량체를 획정하도록 상기 현수 라인들로 상기 질량체를 현수시키는 단계; 및
상기 질량체에 상기 수송 라인들을 보관하는 단계 및 상기 질량체로부터 상기 수송 라인들을 제거하는 단계 중 하나:
를 포함하고,
상기 부양성 부유체는:
중앙 허브;
상기 중앙 허브로부터 반경방향 외측으로 연장되며 십자형 베이스를 획정하는 3개 이상의 부양성 폰툰;
상기 중앙 허브에 장착되며 상기 폰툰들에 대해 외측으로 및 수직으로 연장되는 중앙 기둥;
상기 폰툰들의 원위 단부들을 상기 중앙 기둥의 상부에 연결하는 브레이스들: 및
상기 중앙 기둥에 풍력 터빈을 지지하는 타워:
를 포함하며,
상기 방법은:
육상 위치에서 복수의 상기 폰툰, 상기 중앙 허브, 상기 질량체, 및 상기 브레이스들을 형성하고 조립하는 단계;
제1 및 제2 폰툰을 상기 중앙 허브에 조립하는 단계;
부양성 부유체 서브어셈블리를 획정하기 위해 상기 조립된 제1 및 제2 폰툰과 중앙 허브를 상기 제1 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제2 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는 단계;
제3 및 제4 폰툰을 상기 부양성 부유체 서브어셈블리의 허브에 조립하는 단계;
상기 조립된 제3 및 제4 폰툰과 부양성 부유체 서브어셈블리를 상기 제3 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제4 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는 단계:
상기 중앙 기둥의 섹션들을 형성하는 단계;
상기 중앙 기둥의 섹션들을 상기 중앙 허브의 제1 축방향 단부벽에 조립하는 단계;
상기 중앙 기둥을 상기 허브에 길이방향으로 포스트텐션시키는 단계;
상기 폰툰들과 상기 중앙 기둥 사이에 상기 브레이스들을 부착하는 단계;
상기 타워와 상기 풍력 터빈을 설치하여, 상기 부양성 부유체를 획정하는 단계; 및
상기 부양성 부유체를 상기 수역에 진수하는 단계:
를 더 포함하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.
부유식 해상 풍력 터빈(floating offshore wind turbine: FOWT) 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법으로서,
수역의 부유 조립 구역에 중공형 외측 탱크 - 상기 중공형 외측 탱크에는 수송 라인들과 현수 라인들이 부착되어 있음 - 를 부유시키는 단계;
상기 수역의 부유 조립 구역에 부양성 부유체를 부유시키는 단계;
질량체를 획정하기 위해 상기 외측 탱크에 영구 밸러스트 물질을 배치하고 상기 질량체를 상기 수역의 해저에 침몰시키는 단계;
부표들로 상기 수송 라인들과 상기 현수 라인들의 자유 단부들을 상기 수역의 표면까지 상승시키는 단계;
상기 부양성 부유체를 상기 질량체의 위의 위치로 이동시키는 단계;
상기 수송 라인들을 상기 부양성 부유체의 리프팅 장치에 부착하고 상기 현수 라인들을 상기 부양성 부유체의 일부에 부착하는 단계 - 결합된 상기 부양성 부유체와 상기 질량체는 FOWT 플랫폼을 획정함 -;
상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 부양성 부유체의 바로 아래 지점까지 들어 올리는 단계;
상기 FOWT 플랫폼을 상기 수역의 설치 장소로 예인하는 단계;
계류 라인들을 상기 해저의 앵커들과 상기 부양성 부유체에 부착하는 단계;
상기 수송 라인들과 상기 리프팅 장치로 상기 질량체를 상기 현수 라인들이 팽팽해지는 깊이까지 하강시키고, 그래서 현수된 질량체를 획정하도록 상기 현수 라인들로 상기 질량체를 현수시키는 단계; 및
상기 질량체에 상기 수송 라인들을 보관하는 단계 및 상기 질량체로부터 상기 수송 라인들을 제거하는 단계 중 하나:
를 포함하고,
상기 부양성 부유체는:
중앙 허브;
상기 중앙 허브로부터 반경방향 외측으로 연장되며 십자형 베이스를 획정하는 3개 이상의 부양성 폰툰;
상기 중앙 허브에 장착되며 상기 폰툰들에 대해 외측으로 및 수직으로 연장되는 중앙 기둥; 및
상기 폰툰들의 원위 단부들을 상기 중앙 기둥의 상부에 연결하는 브레이스들:
을 포함하며,
상기 방법은:
드라이 독 내에서 제1 및 제2 폰툰을 형성하고 조립하는 단계;
상기 드라이 독 내에서 상기 중앙 허브를 조립하는 단계;
상기 제1 및 제2 폰툰을 상기 중앙 허브에 조립하는 단계;
부양성 부유체 서브어셈블리를 획정하기 위해 상기 조립된 제1 및 제2 폰툰과 중앙 허브를 상기 제1 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제2 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시키는 단계;
상기 부양성 부유체 서브어셈블리를 부유 조립 구역에 진수하는 단계;
상기 드라이 독 내에서 제3 및 제4 폰툰을 형성하고 조립하는 단계;
상기 제3 및 제4 폰툰 각각을 일시적으로 포스트텐션시키는 단계;
상기 제3 및 제4 폰툰을 상기 부유 조립 구역에 진수하는 단계;
제3 및 제4 폰툰을 상기 부양성 부유체 서브어셈블리의 허브에 조립하는 단계; 및
상기 조립된 제3 및 제4 폰툰과 부양성 부유체 서브어셈블리를 상기 제3 폰툰의 원위 단부로부터 상기 제4 폰툰의 원위 단부까지 포스트텐션시켜서, 상기 부양성 부유체를 획정하는 단계:
를 더 포함하는,
FOWT 플랫폼을 조립하고 전개하는 방법.