KR20230087444A

KR20230087444A - 풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20230087444A
Application number: KR1020237007779A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 델라모어; 에른스트 프렌데센
Original assignee: 오르스테드 윈드 파워 에이/에스
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2023-06-16
Also published as: EP3951165A1; WO2022029116A1; US20230296083A1; EP4189239A1; TW202219381A; JP2023537311A

Abstract

풍력 터빈 타워(1)를 운송하기 위한 시스템 및 방법. 선박(6)은 하나 이상의 타워(1)를 설치 현장으로 운송하는 데 사용된다. 크래들(4)은 운송 중에 수평 배향으로 하나 이상의 타워(1)를 고정하기 위해 제공된다. 직립 장치(5,10)를 사용하여 하나 이상의 타워(1)를 수평 배향으로부터 설치 현장에서의 기초에 후속 설치하기 위해 수직 배향으로 전이시킨다.

Description

풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 시스템 및 방법

본 발명은 풍력 터빈 타워, 특히 풍력 터빈 발전기용 해상 풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 해상 설치 현장에서의 해상 풍력 터빈 타워의 제작, 운송 및 설치하기 위한 통합 물류 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 출원에서, 용어 "풍력 터빈 타워"는, 나셀, 발전기 및 기초 위의 블레이드를 지지하는 수직 타워를 지칭한다. 용어 "풍력 터빈 발전기"는, 타워, 블레이드, 나셀 및 발전기를 포함하는 전체 풍력 터빈 조립체를 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "기초"는, 모노파일 또는 재킷 또는 플로팅 기초와 같이 해저 내로 연장되는 몸체뿐만 아니라, 존재하는 경우에 타워를 연결하는 데 사용되는 임의의 중간 전이 피스를 포함하는 풍력 터빈 타워를 지지하는, 구조물을 지칭하는 데 사용된다.

해상 풍력 터빈 산업은 육상 풍력 터빈 기술의 초기 개발에서 비롯된다. 이와 같이, 공급망 내 다수의 현직 제조업체는 원래 육상 시장에 초점을 맞추었지만, 현재는 해상 응용 분야용 부품도 공급한다. 특히, 풍력 터빈 타워 제조업체가 내륙에 기반을 두고 육상 및 해상 응용 분야 모두를 위한 타워를 제조하는 것이 일반적이다.

풍력 터빈 타워는 높은 위치에서 나셀을 지지하는 구조적인 역할을 수행할 뿐만 아니라, 예를 들어 보조 구조물, 예컨대 사다리, 출입구 및 내부 엘리베이터 그리고 전기 부품 및 배선과 같은 다른 구성 요소를 수용하고 지지하는 점에서 비교적 복잡하다. 예를 들어, 풍력 터빈 타워는 서비스 목적으로 발전기의 격리를 허용하기 위해 발전기의 스위치 기어를 수용할 수 있다. 동시에, 풍력 터빈 타워는 일반적으로 하나의 완전한 조립체로서가 아니라 다수의 섹션으로 제조된다. 타워를 섹션으로 분할하기 위한 이러한 요건은, 타워 제작 시설의 기하학적 제약뿐만 아니라 타워를 도로로 운송하기 위한 기하학적 및 중량 제약 때문에, 발생한다.

그 다음, 항구에서, 크레인을 사용하여, 일반적으로 각 타워 섹션을 설치 현장에 가장 가깝게 위치한 사전 조립 또는 스테이지 항구로 운송하기 위해 운송 선박의 데크 위로 들어올려진다. 사전 조립 항구에서, 대형 크레인을 사용하여 타워 섹션을 임시 기초 위에 수직으로 적층된 조립체에 적층하고, 그 후에 섹션을 함께 볼트로 체결할 수 있다. 그 다음, 조립된 타워가 잭업 선박의 크레인에 의해 잭업 선박의 데크 위로 들어올려진다. 그 다음, 일단 적재되면, 잭업 선박을 사용하여 조립된 타워를 설치 현장으로 운송하고, 여기서 잭업 선박의 크레인은 타워를 미리 설치된 기초의 전이 피스 위로 들어올린다.

그러나, 더 큰 풍력 터빈이 개발됨에 따라, 상기 운송 공정은 새로운 문제를 제기하였다. 먼저, 도로로 타워 섹션을 운송하는 것은 최대 타워 직경을 약 6.5 m로 제한하고, 결국 타워의 최대 크기를 제한한다. 이와 같이, 더 큰 타워를 갖는 풍력 터빈 발전기를 제작하려면, 부두에 접근할 수 있는 타워 제조업체가 필요할 수 있다. 또한, 해상 풍력 산업이 신규 시장으로 확장됨에 따라 새로운 타워 제작업체 시설이 설립될 가능성이 높다. 따라서, 타워 공급망의 이들 향후 변화는 타워 제조 및 물류 프로세스를 재고할 수 있는 기회를 제공한다. 예를 들어, 전술한 종래의 접근법으로, 일부 항구 위치는, 이들이 그로부터 멀리 운송될 수 있는 조립 타워의 수직 높이를 제한하는 교량 뒤에 세팅되었기 때문에, 전통적으로는 사전 조립 항구로서 부적합하였다.

또한, 타워 섹션을 사전 조립하도록 항구를 사용하기 위한 종래의 요건은 상당한 비용을 나타낸다. 먼저, 사전 조립 항구 임대 비용은 높은데, 이는 적어도 100 m가 넘는 높은 하중을 들어 올릴 수 있는 크레인을 보유해야 하기 때문이며, 조립 타워는 곧 600 톤 이상의 예상 중량과 100 m가 넘는 높이로 되어 있기 때문이다. 더욱이, 부두는 이러한 하중을 지지하기에 충분한 하중 지지 능력을 가져야 하며, 이는 스테이지 위치로서 작용할 수 있는 항구를 제한한다.

미국 공개특허 제2020-023923호 유럽 공개특허 제3090171호

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 하는 것으로, 더 큰 차세대 타워의 제작, 운송 및 설치를 위한 통합 물류 개념이 적용된, 풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 따라, 풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 상기 타워 중 하나 이상을 설치 장소로 운반하기 위한 선박; 운송 중에 상기 하나 이상의 타워를 수평 배향으로 상기 선박 상에 고정하기 위한 크래들; 및 상기 하나 이상의 타워를 수평 배향으로부터 수직 배향으로 전이시켜 설치 현장에서의 기초로 후속 설치하기 위한 직립 장치를 포함한다.

이러한 방식으로, 타워가 수평으로 운반될 수 있으므로, 타워는 더 긴 섹션에서 제조되고 운송될 수 있다. 동시에, 타워는 운송 선박 상에 롤링될 수 있으며, 이는 이 단계에서 대형 크레인의 필요성을 제거하고, 또한 부두 하중 요건을 감소시킬 수 있다. 제조 시설 또는 보관 구역은 또한, 타워가 SPMT를 통해 운송될 수 있기 때문에, 부두로부터 거리를 둘 수 있다. 이에 따라, 이들 인자는 항구 임대 비용을 감소시키고, 사전 조립 항구에 대한 필요성을 완전히 제거할 수 있다. 또한, 더 낮은 비용과 더 빠른 운송 선박이 타워를 설치 현장으로 운송하는 데 사용될 수 있기 때문에, 설치 또는 잭업 선박 비용이 최소화될 수도 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 풍력 터빈 타워는 또한, 전통적으로 스위치 기어와 같은 전기 장비를 포함하며, 이는 손상을 피하기 위해 수직으로 운송될 필요가 있을 수 있다. 그러나, 최신 풍력 터빈 모델 및 일부 기초 설계는 종종 나셀 또는 기초에 수용된 전기 장비를 가질 것이다. 이와 같이, 타워는 덜 복잡한 전기 장비를 포함하고, 이에 따라 수평 운송 중에 손상의 위험을 완화시킨다.

또한, 본 발명은 단일 수평 섹션에서 타워의 제조 및 운송을 허용한다. 따라서 이는 사전조립 비용을 상당히 절약할 수 있다. 또한, 완전히 용접된 단일 실린더와 같은 단일 섹션의 제작 비용도 또한 저렴할 것이다. 예를 들어, 타워 섹션을 연결하는 데 달리 사용되는 플랜지와 볼트는 상당한 비용을 나타낼 뿐만 아니라, 이들 연결의 추후 검사 및 유지보수의 필요성으로 인해 운영 비용이 추가된다.

구현예에서, 직립 장치는 타워 중 하나의 하부 말단에 연결하기 위한 피봇 툴, 및 상기 피봇 툴에 연결되는 경우에 상기 하부 말단에 대해 상부 말단을 직립시키고 들어 올리기 위해 상기 타워의 상부 말단에 부착될 수 있는 리프팅 장치를 포함한다.

구현예에서, 리프팅 장치는 그의 상부 말단으로부터 타워를 들어 올리기 위한 크레인에 연결 가능하다.

구현예에서, 크레인은 잭업 선박 또는 DP 중량 리프트 선박 중 하나에 제공된다.

구현예에서, 시스템은 하나 이상의 타워 중 하나를 수평 방향으로 지지하고 지지된 타워를 선박 상에 적재 및 이동시키기 위한 하나 이상의 운송체(SPMT)를 추가로 포함한다.

구현예에서, 시스템은 '피더 구성'으로 작동하는 두 개의 선박을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 하나의 선박, 예컨대 바지선 또는 자가 추진식 운송 선박이 운송에 사용될 수 있고, 다른 하나의 선박은 잭업 또는 DP 중량 리프트 선박과 같은 직립 및 설치에 사용될 수 있다. 대안적인 구현예에서, 시스템은 '직접 픽업 구성'으로 작동하는 단일 선박을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 잭업 또는 DP 중량 리프트 선박은 타워를 운송하고 이어서 직립시키고 설치하는 데 사용될 수 있다.

구현예에서, 리프팅 장치는 타워의 상부 말단 상의 플랜지와 체결하기 위한 체결부를 포함한다.

구현예에서, 직립 장치는 타워가 수직 배향으로 전환되고 있을 경우, 선박의 이동을 보상하기 위한 모션 보상 장치를 추가로 포함할 수도 있다.

구현예에서, 크래들은 육상 보관, 적하, 및 운송 중의 선박 상에 하나 이상의 타워를 지지하기 위한 다목적 프레임이다.

본 발명의 제2 양태에 따라, 풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은, 상기 하나 이상의 타워를 선박 상의 크래들에 고정시키는 단계(상기 크래들은 수평 배향으로 상기 타워를 지지하도록 구성됨); 상기 선박을 사용하여 상기 타워를 설치 장소로 운송하는 단계; 및 직립 장치를 사용하여, 상기 하나 이상의 타워를 수평 배향으로부터 상기 설치 현장에서의 기초에 대한 후속 설치를 위한 수직 배향으로 전이하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 풍력 터빈의 적하, 해상 운송 및 설치를 위한 방법론이 제공될 수 있다. 예를 들어, 구현예에서, 하나 이상의 풍력 터빈 타워는 SPMT를 통해 적하될 수 있다.

구현예에서, 상기 방법은 복수의 운송체(SPMT)를 사용하여 하나 이상의 타워 중 하나를 수평 배향으로 지지하는 단계; 및 지지된 타워를 선박 상으로 이동시키고 적하하는 단계를 추가로 포함한다.

구현예에서, 직립 장치를 사용하여 전이하는 단계는, 타워의 하부 말단을 피봇 툴에 연결하는 단계; 상기 타워의 상부 말단을 리프팅 장치에 부착하는 단계; 및 상기 하부 말단에 대해 상부 말단을 들어올려 상기 타워를 직립시키는 단계를 포함한다.

구현예에서, 상기 방법은 그의 상부 말단으로부터 타워를 직립시키고 들어 올리기 위해 리프팅 장치를 크레인에 연결하는 단계를 추가로 포함한다.

구현예에서, 시스템은 '피더 구성'으로 작동하는 두 개의 선박을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 하나의 선박, 예를 들어 바지선 또는 자가 추진식 운송 선박이 운송에 사용될 수 있고, 다른 하나의 선박은 잭업 또는 DP 중량 리프트 선박과 같은 직립 및 설치에 사용될 수 있다.

대안적인 방법에서, '직접식 픽업 구성'으로 작동하는 단일 선박은 사용될 수 있다. 이러한 구성에서, 설치 선박은 적하 항구로부터 수평 타워를 적하하는 데 사용될 수 있다. 이는 두 가지 시나리오를 포함한다.

1. 선박은, 타워를 직립시키고 설치하기 전에, 타워를 설치 현장으로 수평 운송한다; 및

2. 선박은 적하 항구에서 타워를 직립시키고, 이들을 데크 상에서 설치 현장으로 수직 운송시킨 다음 이들을 설치한다.

구현예에서, 위의 시나리오 중 어느 하나의 설치 선박은 잭업 또는 DP 중량 리프트 선박일 수 있다.

구현예에서, 타워의 상부 말단을 리프팅 장치에 부착하는 단계는, 리프팅 장치 상의 체결 툴을 타워 상의 플랜지와 체결하는 단계를 포함한다.

이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 구현예가 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 구현예에 따른 운송 선박 상에 적재되는 풍력 터빈 타워를 나타낸다.
도 2는 제1 구현예에 따른 설치 선박에 의해 직립되는 풍력 터빈 타워를 나타낸다.
도 3은 제2 구현예에서 사용하기 위한 직립 버킷을 나타낸다.
도 4는 제2 구현예에서 사용하기 위한 리프팅 툴을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 리프팅 순서를 통해 도 4의 리프팅 툴을 나타낸다.

본 발명의 구현예는 풍력 터빈 타워의 더 높은 섹션의 운송을 가능하게 하고, 결과적으로 풍력 터빈 타워 제조업체로 하여금 기초 상에 직접 설치하기 위한 단일 용접 물품으로서 풍력 터빈 타워를 제조할 수 있게 한다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 또한, 다수의 섹션에서 타워를 제조한 다음 조립되는 종래의 관행과 함께 사용될 수 있다. 타워를 단일 섹션으로서 제조하는 것의 장점은, 중간 플랜지 및 볼트의 필요성을 피하고, 해상 고정 비용을 감소시키고, 교량 뒤의 새로운 항구를 개방하여 물류를 개선하고, 피더 선박 안정성을 증가시키는 것을 포함한다. 그러나, 단일 섹션 타워의 제작은 훨씬 더 긴 제조 및 보관 공간을 필요로 할 것이고, 따라서 일부 상황에서 부두 조립을 위한 복수의 섹션 제작이 필요할 수 있다. 이 경우, 타워 섹션은 (종래의 수직 조립 방법과 대조적으로) 수평으로 조립될 것이고, 각 섹션은 볼트를 사용하여 인접한 섹션에 대한 연결을 용이하게 하기 위해 플랜지를 구비할 수 있다. 대안적으로, 볼트 구멍이 없는 플랜지가 인접한 섹션에 용접하기 위해 제공될 수 있다. 두 경우 모두에서, 플랜지는 운송 및 직립 동안 타워 섹션의 단면 강성을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한, 플랜지가 구조적으로 필요하지 않고 종래의 용접 연결부로 충분할 수 있다.

풍력 터빈 타워는 내륙 또는 항구 근처에 위치한 제조 시설에서 제조될 수 있다. 수변 시설에서의 제작은, 도로 운송의 필요성을 피하고 따라서 더 큰 타워를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 일단 제조되면, 풍력 터빈 타워는 수직 배향이 아닌 수평 배향으로 운송 선박 상에 적재된다. 이는, 수직 축을 따라 각각의 풍력 터빈 타워 섹션을 지지하여 하중을 확산시키기 위한 수평 지지 크래들을 선박의 데크에 제공함으로써 달성된다. 운송 선박은 운송 바지선 또는 선박일 수 있지만, 잭업 선박 또는 DP 중량 리프트 선박이 사용될 수도 있다. 구현예에서, 하나 이상의 상이한 유형의 운송 선박이 사용될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 제1 구현예에 따라 운송 선박(6) 상에 적재되는 풍력 터빈 타워(1)를 나타낸다. 이 예시에서, 두 개의 타워(1)만이 나타나 있지만, 실제로는 세개 이상의 타워가 운송 선박(6)마다 적재될 것이다. 대안적으로, 단일 타워(1)가 나셀 및 세 개의 블레이드 세트와 함께 적재될 수 있다. 본 구현예에서, 각각의 풍력 터빈 타워(1)는, 설치될 경우에 그 전체가 타워를 형성하는 단일 사전 용접 몸체로서 제공된다. 운송 선박(6)은 바지선(6)이다.

바지선(6)은 램프(13)에 인접한 부두(2)에 도킹되며, 램프는 부두에 대해 45도로 설정된다. 그러나, 상이한 램프 구성이 사용될 수 있으며, 예를 들어 항구에 따라 램프가 90도로 설정될 수 있음을 이해할 것이다. 이 구현예에서, 두 개의 계류 돌핀(11)이 바지선(6)의 계류를 용이하게 하도록 나타나 있다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 각각의 풍력 터빈 타워(1)는 복수의 자체 추진식 모듈형 운반체(SPMT)(7)를 사용하여 바지선의 적재 베드 또는 데크(3) 상에 적재된다. 이 예시에서, 풍력 터빈 타워의 수직 축을 따라 분포된 여섯 개의 SPMT(7)가 제공된다. 다른 구현예에서, 상이한 수의 SPMT(7)가 사용될 수 있다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, SPMT(7)는 수평으로 적재된 타워(1)를 부두(2)의 에지로 이동시킨 다음 램프(13)를 통해 인접한 데크(3)의 후방으로 이동시키기 위해 동시에 작동된다. 이와 같이, 타워(1)는 바지선(6) 위로 효과적으로 롤링될 수 있다. 대안적인 구현예에서, 크레인은 타워를 바지선(6) 또는 다른 운송 선박 상으로 들어올리는 데 사용될 수 있다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 일단 선박 데크(3) 상에서, 타워(1)는 수평 배향일 경우에 그의 길이 방향 축을 따라 타워를 지지하기 위해 크래들(4) 내로 하강될 수 있다. 본 구현예에서, 일단 설치되면 타워의 바닥을 형성하는 타워(1)의 말단은, 후술하는 바와 같이, 직립식 힌지(5)에 끼워 맞춤된다. 그 다음, 타워(1)는 설치 현장으로의 운송을 위해 (필요한 경우) 해수 체결을 사용하여 추가로 고정될 수 있다. 유리하게는, 타워(1)의 수평 운송은 수직 운송에 비해 개선된 선박 안정성을 제공한다.

도 2는, 일단 설치 현장에 도달한 바지선(6)을 나타낸다. 설치 선박(8)은 준비 중에 설치 현장에서 자체 위치할 수 있고, 그 다음 바지선(6)에 의해 타워(1)가 공급될 수 있다. 동일한 바지선이 또한 설치 선박(8)에 나셀 및 블레이드를 '공급'하는 데 사용될 수 있다. 설치 선박(6)은 일반적으로 잭업 선박일 것이지만, 간략화를 위해 단지 선박의 섹션만이 도 2에 나타나 있다.

바지선(6)은 설치 선박(8)에 인접하여 위치하고, 설치 선박 크레인(9)에 의해 접근될 수 있게 한다. 설치를 위해 타워(1)가 선택되고, 리프팅 툴(10)을 사용하여 크레인(9)이 타워의 상부 말단에 부착된다. 전술한 바와 같이, 타워(1)의 하부 말단은, 타워(1)가 피봇될 수 있는 피봇을 제공하는 직립식 힌지(5) 내에 끼워 맞춤된다. 본 구현예에서, 직립식 힌지(5)는 짐벌의 형태로 제공되지만, 다른 설계 개념이 동일한 기능을 달성하는 데 가능하다.

본 구현예에서, 모션 보상 장치(12)는 크레인 후크와 타워 리프팅 툴(10) 사이에 끼워맞춤되어, 바지선(6) 상에 있을 경우에 크레인(9)과 타워(1) 사이의 상대적인 이동을 보상한다. 예를 들어, 크레인(9)에 충격 하중이 가해질 위험이 있거나, 바지선(6)이 물속에서 움직일 때 크레인의 와이어가 수직에서 너무 멀리 당겨질 위험이 있다. 구현예에서, 모션 보상 장치는 능동 또는 수동 상하동요 저감 장치로서 제공될 수 있다.

일단 리프팅 툴(10)이 부착되면, 크레인(9)은 그 다음에 그에 부착된 타워의 말단을 들어올릴 수 있고, 타워(1)가 피봇 위로 수직이 될 때까지 옆으로 휙 돌려, 타워(1)를 수평 배향으로부터 수직 배향으로 직립시킬 수 있다. 대안적인 구현예에서, 크레인 붐은 정지 상태로 유지될 수 있는 반면, 운송 선박(6)은 옆으로 이동한다. 일단 이러한 전이가 완료되면, 타워(1)는 크레인(9)에 의해 수직으로 유지되고, 크레인으로부터 그 다음 운송 선박(6)에서 떠나 사전 설치된 기초 상으로 들어 올려질 수 있다.

도 3은 제2 구현예에서 사용하기 위한 대안적인 직립식 힌지(5)를 나타낸다. 이 경우, 도 1a, 도 1b 및 도 2에 나타낸 짐벌에 대한 대안으로서 버킷 배열이 사용된다. 타워(1)는 버킷 배열 내에 수용되며, 이는 수직 배향으로의 전이 동안에 타워(1)가 피봇될 수 있는 프레임(미도시)에 연결된 피봇 베어링(11)을 갖는다. 이러한 배열을 사용하는 구현예에서, 예를 들어 직립식 힌지(5)는 타워가 선박의 에지 위로 피봇될 수 있게 하여, 운송 데크(3)에 대한 크레인의 리프트 높이를 최소화할 수 있다. 또한, 지지 크래들(4)에 보관된 각 타워(1)에 대한 직립 장치를 제공하기보다는, 단일 직립 장치(5)가 선박 상에 제공될 수 있고, 타워(1)는 각각의 직립 작동 전에 장치 내에 개별적으로 적재되는 것으로 이해될 것이다.

도 4는 제2 구현예에서 사용하기 위한 리프팅 툴(10) 예시를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 리프팅 툴(10)은 타워(1)의 상부 말단 내로 끼워맞춤되고, 타워(1)의 말단에 제공된 내재 돌출 플랜지 내로 키입력되도록 작동 가능하다.

도 5a 내지 도 5c는 리프팅 순서를 통해 도 4의 리프팅 툴(10)을 나타낸다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 리프팅 툴(10)은, 수평 구성으로 있을 경우의 타워(1)의 말단에 끼워맞춤되고 키 메커니즘의 작동에 의해 제자리에 고정된다. 그 다음, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 크레인(9)은 리프팅 툴(10)을 수직으로 들어올려 타워(1)를 직립식 버킷(5)에 대해 피봇할 수 있다. 이 프로세스는 타워(1)가 도 5c에 나타낸 수직 배향에 도달할 때까지 계속된다.

따라서, 본 발명의 구현예에 있어서, 타워가 수평으로 운송됨에 따라, 이들은 더 긴 섹션으로 제조될 수 있다. 동시에, 타워는 운송 선박 상에 롤링될 수 있으며, 이는 이 단계에서 대형 크레인의 필요성을 제거하고, 또한 부두 하중 요건을 감소시킬 수 있다. 제조 시설 또는 보관 구역은 또한, 타워가 SPMT를 통해 운송될 수 있기 때문에, 부두로부터 거리를 둘 수 있다. 이에 따라 이들 인자는 항구 임대 비용을 절감시킨다. 또한, 더 낮은 비용과 더 빠른 운송 선박이 타워 섹션을 설치 현장으로 운송하는 데 사용될 수 있기 때문에, 설치 또는 잭업 선박 비용이 최소화될 수도 있다.

또한, 본 발명의 구현예는 사전 조립 항구에 대한 필요성을 완전히 제거할 수 있다. 예를 들어, 제조된 타워는 제조 현장에서 설치 현장으로 직접 배송될 수 있으며, 이는 항구 임대 비용을 감소시킴으로써 상당한 비용 절감을 제공할 수 있다.

또한, 종래의 피더 구성을 사용하여 종래의 타워를 운송하는 것은 매우 느린 공정이라는 것을 주목해야 한다. 구체적으로, 타워를 세 개의 별도의 타워 섹션으로 설치 선박로 운송하는 것이 일반적으로 필요하다. 이는, 조립된 수직 타워를 운송하는 것이 운송 바지선의 안정성을 과도하게 손상시킬 수 있고, 물 속의 바지선의 움직임이 또한 설치 선박 크레인을 사용하여 조립된 타워의 상부를 들어올리는 것을 어렵게 만들 수 있기 때문이다. 그 다음, 설치 현장에서, 설치 잭업 선박은 각각의 섹션을 개별적으로 잭업 데크 위로 들어올려야 하며, 그 후 타워 섹션을 기초 전체에 걸쳐 들어올리기 위해 잭업 레그를 사용하여 자체를 더 높이 올려야 한다. 대조적으로, 본 발명의 구현예는 완전히 용접된 수평 타워가 단일 단계로 잭업 선박에 의해 기초 상으로 직립되고 들어올릴 수 있게 한다. 이에 따라, 이는 설치 속도를 상당히 개선할 수 있는 잠재력을 가지며, 이는 결과적으로 선박 및 항구 임대 비용을 감소시킨다.

위에 나타낸 구현예는 단지 예시의 목적을 위해 본 발명의 적용예를 나타냄을 이해할 것이다. 실제로, 본 발명은 많은 상이한 구성에 적용될 수 있으며, 상세한 구현예는 당업자가 구현하기에 간단하다.

예를 들어, 상기 실시예에서, 타워는 단일 용접 실린더로서 제작되지만, 타워는 대신에 복수의 섹션으로부터 조립될 수도 있다. 예를 들어, 타워 제작 홀이 단일 피스 용접 타워를 생산하기에 충분히 길지 않은 경우, 이것이 필요할 수 있다. 이 시나리오에서, 본 발명의 구현예에서, 타워 섹션은 수평 조립 지그 상의 섹션을 정렬함으로써 수평으로 조립될 수 있고, 이후에 조립체가 유도 항구 또는 설치 현장으로의 운송을 위해 (볼트 또는 용접, 또는 일부 다른 수단에 의해 수행되는 타워 섹션의 수평 고정과 함께) 선박 상에 적재된다.

또한, 상기 실시예에서, 타워는 바지선 또는 운송 선박을 사용하여 설치 현장으로 운송되지만, 이들은 또한 설치 선박 자체(잭업 선박 또는 DP 중량 리프트 선박일 수 있음)를 사용하여 운송될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 타워는, 예를 들어 설치 선박 자체의 크레인을 사용하여 타워를 적하 항구의 데크 상으로 들어올림으로써 설치 선박에 적하될 수 있다. 이 경우, 다수의 타워가 설치 선박 상에 수평으로 적재되고, 설치 현장으로 운송된 다음 각 설치 위치에서 차례로 직립될 수 있다. 대안적으로, 설치 선박은 적하 항구에서 타워를 직립시키고, 이들을 데크 상에서 설치 현장으로 수직 운송시킨 다음 이들을 수직으로 설치한다.

또한, 상기 예시에서, 타워는 길이 방향 구성으로 선박 상에서 운반된다. 그러나, 타워는 또한, 선박의 데크 상에 가로 방향으로 적재될 수도 있음을 이해할 것이다. 이 시나리오에서, 타워의 말단은 선박의 측면을 넘어 연장될 것이고, 이는 임의의 한 번에 운송될 수 있는 타워의 수를 증가시킬 수 있다. 용량은 또한, 운송 중에 타워(1)를 적층함으로써 증가할 수 있다. 예를 들어, 지지 크래들(4)의 설계는 한 번에 두 개 이상의 타워(1)를 운반할 수 있는 다층 운송 크래들로 개발될 수 있다. 이러한 경우에, 단일 직립 장치가 선박 상에 제공될 수 있고, 각각의 직립 작동을 위해, 보관된 개별 타워(1)가 크래들(4)로부터 수평 배향으로 들어 올려지고 직립 장치 내로 적재된다.

또한, 상기 예시에서, 타워는 잭업 선박에 의해 직립된다. 그러나, 다이나믹하게 위치하는 중량 리프트 선박(DP HLV)에 의해 타워가 직립되고 설치되는 것도 원칙적으로 가능할 것이다. 잭업과 마찬가지로, 이 선박은 '피더 구성'(바지선 또는 운송 선박이 설치 현장에 위치한 설치 선박에 타워를 배치하는 경우) 또는 '직접식 픽업 구성'(DP 중량 리프트 자체가 화물에서 타워를 픽업하고, 이를 설치 현장으로 운송한 다음 설치함. 이는 적하 항구에서 타워를 직립하고 이들을 데크에서 수직으로 운반하거나, 또는 수평으로 이들을 적재하고 운송한 다음 각 설치 위치에서 이들을 직립화하는 것을 포함할 수도 있음)에서 작동할 수 있다.

또한, 상기 예시적인 실시예에서, 모션 보상 장치가 크레인 후크와 타워 리프팅 툴 사이에 제공되었지만, 모션 보상 장치가, 예를 들어 모션 보상 플랫폼의 형태로, 타워 직립식 피봇과 운송 선박 사이에 추가로 제공될 수 있음도 또한 이해될 것이다.

상기와 관련하여, 운송 선박의 이동이, 완전히 들어 올려지기 전에 선박에 의해 타워가 부딪힐 수 있는 위험이 또한 있다. 이는 크레인 후크와 타워 리프팅 툴 사이의 모션 보상 장치에 의해 해결될 수 있으며, 이는 신속한 리프트 기능, 즉 선박에서 초기 리프트 속도를 증가시키는 기능을 제공한다.

또한, SPMT를 사용하여 운송 선박 상으로 타워를 이동시키기 위해 운송 크래들을 제공할 수 있음도 고려된다. 구현예에서, 이러한 크래들은, 육상 보관, SPMT 상의 적하, 및 해상 운송 동안에 타워를 지지하기 위한 다목적 프레임으로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 상이한 크래들이 상이한 스테이지에 사용될 수 있으며, 타워는 각각의 스테이지의 시작 시점에서 상이한 크래들 사이에서 전달된다.

Claims

풍력 터빈 타워 운송용 시스템으로서, 상기 시스템은,
상기 타워 중 하나 이상을 설치 장소로 운송하기 위한 선박;
운송 중에 상기 하나 이상의 타워를 수평 배향으로 상기 선박 상에 고정하기 위한 크래들; 및
상기 하나 이상의 타워를 상기 수평 배향으로부터 상기 설치 현장에서의 기초에 후속 설치하기 위해 수직 배향으로 전이시키기 위한 직립 장치를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 직립 장치는 각 타워의 하부 말단에 연결하기 위한 피봇 툴, 및 상기 피봇 툴에 연결되는 경우에 상기 타워를 직립시키고 들어 올리기 위해 상기 타워의 상부 말단에 부착 가능한 리프팅 툴을 포함하는, 시스템.
제2항에 있어서, 상기 리프팅 툴은 상기 타워의 상부 말단을 들어 올리기 위해 크레인에 연결 가능한, 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 타워 중 하나를 수평 배향으로 지지하고 상기 지지된 타워를 상기 선박 상에 적재하기 위한 하나 이상의 운송체 SPMT를 추가로 포함하는 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 타워를 설치 현장으로 운송하기 위해 제1 선박을 사용하고, 상기 직립 장치를 제2 선박 상에 제공하는, 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직립 장치는, 상기 타워가 수직 배향으로 전환되고 있을 경우, 상기 선박의 이동을 보상하기 위한 모션 보상 장치를 추가로 포함하는, 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크래들은 육상 보관, 적하, 및 운송 중의 선박 상에 상기 하나 이상의 타워를 지지하기 위한 다목적 프레임인, 시스템.
풍력 터빈 타워를 운송하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
하나 이상의 풍력 터빈 타워를 선박 상의 크래들에 고정시키되, 상기 크래들은 수평 배향으로 상기 타워를 지지하도록 구성되는 단계;
상기 선박을 사용하여 상기 하나 이상의 타워를 설치 현장으로 운송하는 단계; 및
직립 장치를 사용하여, 상기 하나 이상의 타워를 상기 수평 배향으로부터 상기 설치 현장에서의 기초에 후속 설치하기 위해 수직 배향으로 전이시키는 단계를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 직립 장치를 사용하여 전이시키는 단계는,
타워의 하부 말단을 피봇 툴에 연결하는 단계;
상기 타워의 상부 말단을 리프팅 장치에 부착하는 단계; 및
하부 말단에 대해 상부 말단을 들어올려 상기 타워를 직립시키는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 타워의 상부 말단을 들어 올리기 위해 상기 리프팅 장치를 크레인에 연결하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 크레인은 잭업 선박 상에 또는 플로팅 중량 리프트 선박 상에 제공되는, 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 운송체를 사용하여 타워 중 하나를 수평 배향으로 지지하는 단계; 및
상기 지지된 타워를 상기 선박 상으로 이동시키고 적재하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 선박은 상기 하나 이상의 타워를 상기 설치 현장으로 운송하기 위해 사용되고, 상기 타워를 직립하기 위한 크레인은 제2 선박 상에 제공되는, 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 타워를 수직 배향으로 전이시키는 데 사용되는 상기 직립 장치는, 상기 하나 이상의 타워를 상기 설치 현장으로 운송하는 데 사용되는 동일한 선박 상에 제공되는, 방법.
제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타워의 상부 말단을 리프팅 장치에 부착하는 단계는, 상기 타워 상의 플랜지와 상기 리프팅 장치의 일부를 체결하는 단계를 포함하는, 방법.