KR20230106684A

KR20230106684A - 해상 풍력 터빈들을 조립 및 설치하기 위한 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20230106684A
Application number: KR1020237020246A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에드워드 클래그; 섀넌 마이클 갈웨이; 안테 로브릭; 카일 앨런 리트먼; 3세 어니스트 진 캠프
Original assignee: 프리드 앤드 골드만, 엘엘씨 디/비/에이 프리드 앤드 골드만, 엘티디.
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2023-07-13
Also published as: JP2023549580A; AU2021381896A1; WO2022108889A1; US20220154695A1; WO2022108889A8; CN116457571A; EP4248089A1

Abstract

단일 선박 타이어로부터 다수의 풍력 터빈들을 조립 및 설치하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 일반적으로, 서로 다른 실시예들은 블레이드들, 회전 허브를 갖는 나셀 조립체 및 타워를 포함하는 선박 상의 풍력 터빈 구성요소들을 사용한다. 터빈 설치 갠트리 시스템(T.I.G.S.) 실시예는 트러스 하부 구조물과 해저 위에 지지되는 나셀 허브에 선상의 풍력 터빈 블레이드들을 조립하기 위해 상승된 선박에 적어도 하나의 브리지 크레인을 갖는 갠트리 시스템을 사용한다. 스키딩 터빈 설치 크레인(S.T.LC.) 실시예는 블레이드들 각각을 조립된 나셀 조립체에 선외측에서 조립하기 위해 선박의 선외측에서 선박 갑판 및 블레이드들에 완전히 접근하도록 스키딩 받침대 또는 캔틸레버 구조물에 장착되는 회전가능한 크레인을 갖는다. 터빈 조립 및 포지셔닝 시스템(T.A.P.S.) 실시예는 조립된 타워 섹션에 블레이드들을 고정하기 위해 스키딩 캔틸레버 구조물에 장착된 핸들링 시스템 및 크레인과 핸들링 시스템에 의해 선박의 선외측에 캔틸레버식으로 매달린 나셀 허브를 포함한다. 조합 실시예는 선택된 구성요소들 및 시스템들의 중복성 및 동시 이동들을 제공하기 위해 T.I.G.S., S.T.L.C. 및 T.A.P.S. 실시예들로부터 선택된 구성요소들 및 시스템들을 사용한다.

Description

해상 풍력 터빈들을 조립 및 설치하기 위한 시스템들 및 방법들

[0001] 본 출원은 2020년 11월 18일자로 출원된 미국 가출원 제63/115,352호의 이익을 주장하며, 상기 가출원은 모든 목적들을 위해 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

[0002] 본 발명은 일반적으로 선박으로부터 해상 풍력 터빈들을 조립 및 설치하는 것에 관한 것이다. 일반적으로, 해상 풍력 터빈들은 기둥/타워의 구성요소들, 허브를 갖는 나셀 및 복수의 블레이드들을 포함한다. 현재 업계에서는 선박으로부터 풍력 터빈들을 조립하고 설치하기 위해 대형 격자 붐 크레인들을 사용한다. 이러한 대형 격자 붐 크레인들은 매우 비싸고 무겁고 설치 공간들이 커서 상당한 선박 공간이 필요하며 과거에 여러 고장들을 경험한 적이 있다. 이러한 격자 붐 크레인들은 크고 무겁고 값비싼 선박들에 의해 지지되어야 한다. 대형 격자 붐 크레인들의 몇 가지 예들로는 텍사스주 휴스턴 소재의 시트랙스 인크.(Seatrax, Inc.); 루이지애나주 브라이트웨이트 소재의 이비아이(EBI); 이탈리아 베로나 소재의 엠.이.피. 펠레그리니 마린 이큅먼츠(M.E.P. Pellegrini Marine Equipments); 네덜란드 스키담 소재의 엔오뷔(NOV); 네덜란드 아머스포트 소재의 리브허르(Liebherr); 네덜란드 스키담 소재의 휘스맨(Huisman), 네덜란드 로테르담 소재의 테트라헤드론(Tetrahedron) 등이 있다. 상세히 후술되겠지만, 본 발명은 대형 다리 포위식 격자 붐 크레인들이 본 발명에서 배제되는 것은 아니지만, 본 발명은 선박으로부터 하나 이상의 바닥 지지식 해상 풍력 터빈들 및 터빈 구성요소들을 조립 및 설치하기 위한 다른 수단들에 중점을 둔다.

[0003] 조립 및 설치를 위한 시스템들 및 방법들의 예들은 이하의 것들과 같다:

[0004] 미국 8,316,614 B2는 풍력 터빈 로터의 적어도 일부가 풍력 터빈 타워에 부착되는 기초 위에 풍력 터빈을 세우는 방법을 제안한다. 또한, 이 방법은 부착된 풍력 터빈 로터를 포함하는 풍력 터빈 타워를 기초에 배치하는 단계, 풍력 터빈 나셀을 타워의 사용 포지션으로 상승시키는 단계, 나셀을 부착된 풍력 터빈 로터에 직접 또는 간접적으로 연결하는 단계를 제안한다. '614 특허는 또한 풍력 터빈 타워를 운반하는 것 및 풍력 터빈 타워를 운반하는 선박을 제안한다.

[0005] 미국 특허번호 8,640,340 B2는 해상 풍력 터빈 설치를 위한 설치 선박들 및 방법들을 제안한다. 일 실시예에서, 캔틸레버 마스트는 풍력 터빈 구성요소들을 설치 선박으로부터 해상 설치 장소로 이송하고, 풍력 터빈 구성요소들의 원치 않는 스윙 움직임들을 완화하기 위해 이송을 안내할 것을 제안한다. 다른 실시예에서, 메인 크레인은 가이드 암과 협력하여, 설치 선박으로부터 해상 설치 장소로 풍력 터빈 구성요소들을 이송하고 안내하는 것이 제안된다.

[0006] 미국 특허 번호 9,061,738 B2는 갑판과 실질적으로 평행한 한 쌍의 트랙들을 갖는 부유식 선박의 주행 크레인 배열체를 제안한다. 크레인 배열체는 개개의 트랙들을 따라 이동하도록 구성된 한 쌍의 직립부를 갖도록 제안된다. 또한, 주행 크레인 배열체는 선박의 갑판을 가로지르는 직립부들 사이에 간격을 두고 연장되는 횡단 빔을 갖도록 제안된다. 또한, 주행 크레인 배열체는 횡단 빔을 따라 이동하도록 구성된 트롤리를 갖도록 제안된다. 트롤리는 선박 갑판 위로 하중을 인양하도록 구성된 인양 메커니즘의 적어도 일부를 운반하도록 제안된다. 더 추가적으로, 이동식 크레인 배열체는 선박 갑판과 트롤리 사이에 연장되는 버팀대 포지션에 선택적으로 배치가능한 지지대를 제안한다. 버팀대 포지션에서, 지지대는 인양 메커니즘을 사용하는 동안 하중을 인양하거나 다른 방식으로 하중을 지탱하기 위해 압축 상태에서 횡단 빔을 적어도 부분적으로 지지하도록 제안된다.

[0007] 미국 9,889,908 B2는 해상 풍력 터빈 설치 선박과 같은 해상 설치물 또는 선박을 위한 스키딩 시스템을 제안하는데, 이러한 스키딩 시스템은 적어도 하나의 레일들 세트와, 하중들을 지지하고, 예를 들어 보관 포지션과 작동 포지션 사이에서 레일들을 따라 하중들을 이동시키기 위한 하나 이상의 캐리지들을 포함하는 스키딩 시스템을 제안한다. 캐리지들 중 적어도 하나는 서로 다른 하중들에 적응할 수 있는 것으로 제안된다.

[0008] 특허공개번호 WO2010/026555 A2는 1개에서 10개 사이의 풍력 터빈들을 보관, 운송 및 설치할 수 있는 선박을 제안한다. 이러한 선박은 선체 주변부를 갖는 선체를 갖는 것으로 제안된다. 이 선박은 또한 선체에 이동가능하게 부착된 적어도 2개의 후방 잭업 다리들과 적어도 하나의 전방 잭업 다리를 제안한다. 잭킹 메커니즘은 잭업 다리들 각각을 선체에 대해 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 상승 및 하강시키기 위해 잭업 다리들 각각에 연결되도록 제안된다. 이 선박은 또한 선수의 하부측에 부착된 적어도 하나의 전방 방위각 추진기와 함께 트랜섬의 하부측에 부착된 적어도 2개의 후방 방위각 추진기들을 제안한다. 이 선박은 또한 적어도 4개, 바람직하게는 적어도 6개의 풍력 터빈 기둥 기초들 및 운송 선박의 측면에 개별적으로 장착된 적어도 2개의 풍력 터빈 블레이드 브래킷들을 제안한다.

[0009] 특허 공개번호 WO 2019/103611 A2는 잭업 선박으로 해상 풍력 터빈의 철탑 섹션을 설치하기 위한 방법을 제안한다. 이 선박은 철탑 섹션을 인양하기 이전 또는 철탑 섹션을 뒤집는 동안 선박의 갑판 위로 철탑 섹션의 다리부 단부를 안내할 수 있는 철탑 섹션 설치 트랙 및 연관 트랙 카트를 제안한다. 가이드 시스템은 크레인에 대한 요구 없이 또는 크레인들의 수를 줄이면서 주탑 섹션을 이동할 수 있도록 제안한다. 따라서, 이 공정은 더 적은 시간 및/또는 더 적은 수의 크레인들 또는 더 작은 크레인들로 수행되어 비용들을 절감할 수 있도록 제안된다.

[0010] 미국 특허 번호 8,316,614 B2; 8,640,340 B2; 9,061,738 B2; 및 9,889,908 B2 및 특허 공개 번호 WO 2010/026555 A2 및 WO 2019/103611 A2는 모든 목적들을 위해 본 명세서에 포함된다.

[0011] 일반적으로, 풍력 터빈 설치물(WTI) 조립체는 타워, 허브를 갖는 나셀 및 복수의 블레이드들로 구성된다. 타워는 전형적으로 하나 이상의 섹션들로 구성된다. 나셀에는 WTI 작동에 필요한 전기 및 기계 장비가 수용된다. 허브는 복수의 블레이드들을 부착할 수 있는 회전 메커니즘이다. 일반적으로, 나셀 조립체는 허브를 갖는 나셀의 조합이다.

[0012] 개시된 실시예들은 선박으로부터 풍력 터빈을 조립 및 설치하기 위한 개선된 시스템들 및 방법들을 제공한다. 개시된 실시예들은 보다 안전하고, 보다 경제적이고, 보다 간소화되고, 우수한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 개시된 실시예들은 자체 승강 선박들 또는 잭업 리그들에 한정되지 않지만, 이러한 선박들은 단일 또는 다수의 타워 섹션들, 상부 타워 섹션 상의 나셀 조립체 및 복수의 블레이들을 나셀 조립체의 허브에 조립하는 효과를 향상시키는 서로 다른 높이들로 유리하게 승강할 수 있다.

[0013] 상술한 본 발명들의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 본 발명들에 대한 보다 구체적인 설명은 개시된 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 그 중 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명들의 전형적인 실시예들만을 예시한 것이므로, 본 발명들이 다른 동등하게 효과적인 실시예들에서 사용될 수 있기 때문에, 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다는 점에 유의해야 한다.
[0014] 도 1은 본 발명의 터빈 설치 갠트리 시스템(T.I.G.S.) 실시예의 측면 입면도로서, 해저 및 수면 위로 상승된 것으로 도시된 자체 레벨링 잭업 선박 및 2개의 잭업 선박 다리들이 분리된 것으로 도시된 수면으로 구성되고, 선박의 중심선과 평행한 갠트리 구조물을 따라 이동가능한 브리지 크레인 호이스트를 더 예시한 것이다.
[0015] 도 2a는 도 1의 터빈 설치 갠트리 시스템(T.I.G.S.) 실시예의 평면도로서, 브리지 크레인 호이스트가 풍력 터빈 타워들 섹션들, 나셀 조립체들 및 4개의 풍력 터빈들을 조립하기 위한 블레이드들로 구성된 선박 중심선을 따라 갠트리 구조물의 레일들 상에서 이동가능한 롤링 하중임을 더 잘 설명하기 위한 도면이고;
[0016] 도 2b는, 조립을 위해 3개의 타워 섹션들이 선박으로부터 제거된 후, 스키드 카트 상의 나셀 조립체를 선박 중심선으로부터의 선외측 포지션으로부터 선박 인양 포지션 중심선까지 활주 또는 이동시켜 브리지 크레인 호이스트에 의해 인양되는 과정을 예시하기 위한 도 2a와 유사한 부분도이며, 또한 브리지 크레인 도 2a와 유사하게 실선들로 표시되고, 그리고 나셀을 인양하기 위해 점선들의 나셀 위의 포지션으로 이동된다;
[0017] 도 3은 도 1과 유사하지만, 선박 갑판이 해저로부터 더 상승되고(실선들로 도시됨), 브리지 크레인 호이스트가 제2 타워 섹션을 조립된 제1 또는 하부 타워 섹션과 정렬된 조립 포지션(점선들로 도시됨)으로 이동시키기 위해 제2 타워 섹션을 인양하는 부분 측면 입면도이고;
[0018] 도 4a는 도 3과 유사하지만, 제3 타워 섹션과 나셀 조립체가 조립된 이후, 선박 갑판이 해저로부터 도 3의 높이에서 더 상승되고, 제1 블레이드와 제2 블레이드를 나셀 허브와 조립한 후, 블레이드 그리퍼로 제3 블레이드를 인양하기 위한 브리지 크레인 호이스트가 있는 부분 측면 입면도이고;
[0019] 도 4b는 도 4a와 유사하지만, 제3 블레이드를 나셀 허브와 정렬시켜 선박으로부터 제3 블레이드를 나셀 허브와 조립하기 위해 선박 갑판이 도 4a의 높이에서 하강된 부분 측면 입면도이다.
[0020] 도 5는 본 발명의 스키딩 터빈 설치 크레인(S.T.I.C.) 실시예의 측면 입면도로서, 해저로부터 상승된 선박 갑판을 예시하고, 스키딩 구조물에 메인 붐과 보조 붐을 갖는 회전가능한 크레인을 더 예시하며, 메인 붐을 인양하는 타워 및 나셀 그리퍼는 제3 타워 섹션을 제2 및 하부 타워 섹션들과 정렬시키는 것으로 도시되고, 블레이드들을 고정하기 위한 랙은 명확성을 위해 분리된 것으로 예시되어 있고;
[0021] 도 6은 풍력 터빈 타워 섹션들, 선박 갑판 선상의 나셀 조립체들과 선박 선외측 랙들 상의 풍력 터빈 블레이드들의 보관 포지션을 예시하는 도 5의 평면도이고, 도 6은 평행 레일들을 따라 이동하는 스키딩 구조물의 회전가능한 붐 크레인을 더 예시하며, 도 5에 배치된 바와 같이, 선박 중심선의 각각의 측면 상의 하나의 레일, 또한 메인 붐 및 보조 붐은 실선들로 도시되고, 메인 붐 및 보조 붐은 또한 외측 랙으로부터의 블레이드들 중 하나를 인양하는 연장가능한 보조 붐 블레이드 그리퍼를 예시하기 위해 점선들로 도시되어 있고;
[0022] 도 7은 도 5와 유사한 부분 측면 입면도로서, 나셀 조립체를 상부 타워 섹션과 정렬시키기 위한 그리퍼를 갖는 메인 붐을 예시하고;
[0023] 도 8은 도 7과 유사한 일부 측면 입면도로서, 도 6의 블레이드 그리퍼와 유사한 블레이드 그리퍼를 갖는 확장 가능한 보조 붐이 나셀 허브와 블레이드를 정렬시키기 위한 호이스트에 매달려 있는 것을 예시하고;
[0024] 도 9는 풍력 터빈 타워 섹션들 및 나셀 조립체들의 보관 포지션 및 선박 중심선 및 선외측 랙들 상의 블레이드들에 대한 나셀 조립체들을 예시하는 터빈 조립 및 포지셔닝 시스템(T.A.P.S.) 실시예의 평면도로서, 추가적으로 처리 시스템 슬롯과 방사상 외측 연장 핀에 대응하는 타워 섹션의 결합이 더욱 잘 예시되어 있으며;
[0025] 도 10은 나셀 조립체가 선박 갑판 상에서 또는 선박에 적재되기 전에 타워 섹션과 조립되고, 도 9, 도 11 및 도 12에 예시된 핸들링 시스템을 사용하여 타워 섹션과 정렬되는 도 9의 T.A.P.S. 실시예의 부분 입면도이며, 추가적으로, 크레인은 블레이드 그리퍼로 풍력 터빈 블레이드들을 인양하기 위한 캔틸레버 구조물 상에 도시되어 있고;
[0026] 도 11은 핸들링 시스템이 조립된 나셀 조립체 및 타워 섹션을 선박 갑판의 선외측에 매달아 놓는 동안, 제3 블레이드를 나셀 허브와 정렬시키는 크레인을 예시하는 T.A.P.S. 실시예의 선박의 후방, 트랜섬 또는 선미 입면도이고, 도 11은 추가로 보관 조립된 나셀 조립체 및 타워 섹션, 조립된 타워 섹션들 모두를 예시하고 랙들 중 일부에서 선박 갑판의 선외측에 있는 블레이드들의 일부를 더 잘 예시하며;
[0027] 도 12는 본 발명의 T.A.P.S. 실시예의 측면 입면도로서, 본 발명의 핸들링 시스템이 선박 갑판 또는 트랜섬의 선외측으로 캔틸레버되고, 캔틸레버 구조물 상의 크레인이 보관 포지션에 예시되어 있는 동안 조립된 나셀 조립체 및 타워 섹션을 정렬시키기 위해 캔틸레버 구조물에 의해 매달려 있는 것을 예시하며;
[0028] 도 13은 도 1 내지 도 4b와 유사한 선박 갑판 상의 갠트리 구조물을 예시하는 위의 T.I.G.S., S.T.I.C. 및 T.A.P.S. 실시예들, 도 5 내지 도 8과 유사한 스키딩 구조물에 메인 붐 및 보조 붐이 구비된 회전가능한 크레인(잭업 레그는 보다 명확하게 하기 위해 부감도로 도시됨) 및 도 9 내지 도 12와 유사한 캔틸레버 구조물과 결합된 핸들링 시스템(잭업 레그는 보다 명확하게 하기 위해 다시 부감도로 도시됨)의 조합 실시예의 측면 입면도이고, 예시된 해저 바닥 지지식 타워 섹션과 추가 조립하기 위해 조립된 3개의 타워 섹션들이 추가로 예시되어 있으며;
[0029] 도 14는 조립된 3개의 타워 섹션들, 선박 중심선의 선외측에 위치한 나셀 조립체들 및 선외측 랙들의 블레이드들의 보관 포지션을 예시하고, 스키드 카트들 상에서 이동가능한 4개의 조립된 3개의 타워 섹션들의 평면도를 더 예시하며, 하나의 조립된 타워가 핸들링 시스템에 의한 인양을 위해 선박 중심선의 선외측 포지션으로부터 (점선들로 도시됨) 선박 중심선을 따라 인양 포지션으로 이동되는 것으로 도시되어 있는 도 13의 조합 실시예의 평면도이고;
[0030] 도 15는 도 14에서 점선들로 도시된 바와 같이, 조립된 타워를 인양 포지션으로부터 (점선들로 도시된 핸들링 시스템 및 타워 섹션들) 선박 갑판 상의 레일들을 따라, 적절하게 상승된 핸들링 시스템에 의해 조립된 타워가 해저 바닥 지지식 타워 섹션과 정렬되는 조립 포지션까지 이동시키는 핸들링 시스템(핸들링 시스템 및 타워 섹션은 실선들로 도시됨)을 예시하는 도 13 및 도 14와 유사한 측면 입면도이고;
[0031] 도 16은 해저로부터 더 상승된 선박을 예시하고, 나셀 조립체를 보관/인양 포지션(점선들로 도시됨)으로부터 조립된 타워 상의 조립 포지션(실선들로 도시됨)으로 이동시키기 위해 갠트리 구조물 상에서 이동가능한 브리지 크레인 호이스트를 더 예시하는 도 13, 도 14 및 도 15와 유사한 측면 입면도이고;
[0032] 도 17은 나셀 조립체가 설치된 타워 섹션과 조립된 후, 레일들 상에서 이동가능한 브리지 크레인이 점선들로 예시되고, 도 4a 및 도 4b와 유사하게 블레이드 그리퍼로 풍력 터빈 블레이드들을 인양하기 위한 풍력 터빈 블레이드 위의 포지션(실선들로)으로 이동되는 도 15 및 도 16의 조합 실시예의 일부 측면 입면도이고;
[0033] 도 18은 도 4a와 유사하게 호이스트가 풍력 터빈 블레이드를 파지한 후 인양하기 위한 그리퍼를 하강시키는 것으로 예시되는 도 17과 유사한 부분 측면 입면도이고;
[0034] 도 19는 블레이드 그리퍼가 풍력 터빈 블레이드를 인양하고 이를 도 4b와 유사하게 나셀 허브와 정렬시키는 것으로 예시되는 도 17 및 도 18과 유사한 부분 측면 입면도이고;
[0035] 도 20은 브리지 크레인이 나셀 허브와 블레이드를 고정하기 위해 나셀 허브를 향해 이동하는 도 17 내지 도 19와 유사한 부분 측면 입면도이고;
[0036] 도 21은 나셀 조립체가 설치된 타워 섹션과 조립된 후, 붐이 구비된 크레인이 도 10과 유사하게 블레이드 그리퍼로 풍력 터빈 블레이드를 인양하기 위한 스키딩 구조물 상에 예시되는 도 15 및 도 16의 조합 실시예의 부분 측면 입면도이고;
[0037] 도 22는 풍력 터빈 블레이드를 인양하기 위한 블레이드 그리퍼를 인양하는 호이스트를 예시하는 도 21과 유사한 일부 측면 입면도이고;
[0038] 도 23은 블레이드 그리퍼가 풍력 터빈 블레이드를 나셀 허브에 대하여 배치시킬 수 있도록 크레인이 약 90° 회전하고 스키딩 구조물이 선박의 트랜섬 단부로 이동하는 것으로 예시되는 도 21 및 도 22와 유사한 일부 측면 입면도이며; 그리고
[0039] 도 24는 블레이드 그리퍼가 실선들로 예시된 블레이드를 점선들로 예시된 블레이드로부터 90° 회전시키고, 풍력 터빈 블레이드를 나셀 허브에 고정시키기 위해 나셀 허브와 정렬시키도록 하강되는 도 23과 유사한 평행 측면 입면도이다.

터빈 설치 갠트리 시스템(T.I.G.S.) 실시예

상세 설명

[0040] 도 1 내지 도 4b에 도시된 터빈 설치 갠트리 시스템(T.I.G.S.) 실시예는, 바닥 지지식 해상 풍력 터빈들을 설치하는 안전하고, 간소화된 방법을 제공한다. 도 1 및 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일반적으로 "10"으로 표시되는 갠트리 시스템은 일반적으로 "V"로 표시되는 선박에 장착된 하나 또는 다수의 브리지 크레인(들)(12)을 지지하는 대형 트러스 하부 구조물로 구성되며, 이 하부 구조물은 선박(V)의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장되고, 트랜섬(TS) 위에서 캔틸레버되며, 브리지 크레인(12)의 런웨이 역할을 한다. 갠트리 시스템(10)은 대형 해상 풍력 터빈들을 인양하고, 회전시키고, 이동시키고, 조립하고, 설치하기에 충분한 용량과 구조적 안정성을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "조립하다"는 구성 부품들을 서로 맞추는 작업 또는 과정을 의미하며, "설치하다"는 장비를 사용할 준비가 된 포지션에 배치하거나 고정하는 작업 또는 과정을 의미한다. 풍력 터빈 타워들(T)(하나 또는 다수의 섹션들)은 적절한 고정 디바이스들을 사용하여 선박(V) 종방향 중심선(C)을 따라 해제가능하게 보관되거나 보유된다. 나셀 조립체들(N)은 스키딩 카트들(SC)에 해제가능하게 보유된다. 블레이드들(B)은 종방향으로 해제가능하게 보관된다. 풍력 터빈은 산업 표준 조립 및 설치 도구들 및 관행들을 사용하여 선박(V) 선상에 완전히 조립되거나 적절한 경우 해저 바닥 지지식 터빈 기초와 함께 조립될 수 있다. 본 시스템과 방법은 대형 다리 포위식 격자 붐 크레인보다 더 비용 효율적인, 더 빠른, 그리고 더 안전한 대안을 제공한다. 터빈 구성요소들은 해안 기반 장비 및 방법들을 통해 선박(V)에 적재될 수 있고, 또는 선박(V)이 모든 풍력 터빈 구성요소들을 자체 적재할 수 있다.

[0041] 도면들에서 완전히 예시되지는 않았지만, 본 명세서에 개시된 모든 선박들은 바람직하게는 동적 포지셔닝(DP) 시스템을 사용한다는 것을 이해해야 한다. 동적 포지셔닝(DP)은 자체 프로펠러들 및 스러스터들(TH)을 사용하여 선박의 포지션 및 방향을 자동으로 획득하고 유지하는 컴퓨터 제어 시스템이다. 포지션 기준 센서들은 풍향풍속계들, 모션 센서들 및 자이로컴퍼스들과 결합하여 선박의 포지션과 선박의 포지션에 영향을 미치는 환경의 힘들의 크기 및 방향에 관한 정보를 동적 포지셔닝 시스템 컴퓨터에 제공한다.

기타 포지셔닝 시스템들

[0042] 종방향 포지셔닝 ─ 갠트리 시스템(10) 브리지 크레인(12)은 도 2a 및 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 종방향 레일들(R)에 의해 유도되는 하부 구조물을 따라 이동할 수 있다. 브리지 크레인은 통상적인 전기 모터들에 의해 추진될 수 있다.

[0043] 횡방향 포지셔닝 ─ 도 2a 및 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 갠트리 시스템(10) 브리지를 가로질러 횡방향으로 이동하기 위해, 호이스트(H)가 횡방향 브리지 레일들(BR) 상에 장착되고, 또한 종래의 전기 모터들에 의해 추진된다.

[0044] 수직 포지셔닝 - 자체 승강 잭업 선박에 더하여, 대형 산업용 호이스트(H)가 수직 포지셔닝을 제공한다.

[0045] 나셀 조립체 스키딩 - 나셀 조립체들(N)은 스키딩 카트들(SC)을 사용하여 기존의 수단들에 의해 선박 중심선(C)으로 이동될 수 있다.

조립 방법:

[0046] 이제 도 1 및 도 3을 참조하면, 선박(V)은 하부 타워 섹션(LT)을 조립하기 위해 바람직하게는 동적 포지셔닝 시스템을 사용하여 해저 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 인접한 미리결정된 위치에 배치된다. 도 1 내지 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일반적으로 "ES"로 표시되는 선박의 자체 승강 시스템을 사용하여, 브리지 크레인(12)이 해저면(SB) 상의 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 대하여 원하는 고도에 배치된다.

[0047] 도 1, 도 2a 및 도 3을 참조하면, 하부 타워 섹션(LT)은 브리지 크레인(12) 상에 배치된 호이스트(H)를 사용하여 하부 타워 섹션(LT)을 선박 중심선(C)을 따라 인양하고, 갠트리 하부 구조물(10) 상의 브리지 크레인(12) 그리퍼(G1)로 하부 타워 섹션(LT)을 조립 포지션으로 이동시켜 조립된다. 하부 타워 섹션(LT)은 호이스트(H)로 하강되어 기존의 고정 수단들을 사용하여 하부 타워 섹션(LT)을 해저 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 고정한다.

[0048] 선박의 자체 승강 시스템(ES)은 선박을 도 1에 도시된 바와 같은 낮은 타워 고도로부터 도 3에 도시된 바와 같은 높은 고도까지 상승시켜, 하부 타워 섹션(LT)에 대한 원하는 고도에 브리지 크레인(12)을 배치하는 데 사용된다. 브리지 크레인(12)은 도 2a 및 도 3에 실선들로 표시되어 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이 선박 중심선(C)을 따라 제2 타워 섹션(T2) 위에 배치된다. 그런 다음, 호이스트(H)는 제2 타워 섹션(T2)을 인양하여 제2 타워 섹션(T2)을 배치한다.

[0049] 도 3에서 점선들로 가장 잘 도시된 바와 같이, 브리지 크레인(12)은 갠트리 하부 구조물(10) 상에서 제2 타워 섹션(T2)과 함께 캔틸레버 단부로 이동되어 조립 포지션으로 이동된다. 그런 다음, 제2 타워 섹션(T2)은 호이스트(H)에 의해 하강하여 제2 타워 섹션(T2)을 하부 타워 섹션(LT)과 조립한다. 제2 타워 섹션(T2)은 종래의 고정 수단들을 사용하여 하부 타워 섹션(LT)에 고정된다.

[0050] 이제 도 4a를 참조하면, 다시 선박의 자체 승강 시스템(ES)을 사용하여 갠트리 하부 구조물(10)과 브리지 크레인(12)이 제2 타워 섹션(T2)에 대하여 원하는 고도까지 상승된다. 동시에, 브리지 크레인(12)은 선박 중심선(C)을 따라 제3 타워 섹션(T3) 위에 배치되어 제3 타워 섹션(T3)을 제2 타워 섹션(T2) 위에 조립하고 이와 고정한다.

[0051] 도 2a 및 도 2b로 돌아가서, 스키딩 카트(SC) 상의 나셀 조립체(N)는 실선들로 도시된 바와 같은 선외측 보관 포지션으로부터, 점선들로 도시된 바와 같은 하부 구조물(10)의 레일들(R) 아래 및 실질적으로 그 사이의 내측 포지션으로 이동된다. 즉, 나셀 조립체(N)를 갖는 스키딩 카트(SC)는 바람직하게는 선박(V)의 중심선(C)으로 활주하거나 이동된다. 그 후 브리지 크레인(12)은 나셀 조립체(N) 위로 이동되어 호이스트(H) 그리퍼(G1)로 나셀 조립체(N)를 인양한다.

[0052] 브리지 크레인(12)은 호이스트(H)가 하부 구조물(10)의 최상부를 향해 나셀 조립체(N)를 인양한 후, 하부 구조물(10)의 캔틸레버 단부로 설치 포지션으로 이동된다(도 1 및 도 3의 점선들에 따른 브리지 크레인(12)의 포지션과 유사함). 나셀 조립체(N) 상의 나셀 허브(NH)의 배향에 따라, 예를 들어 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 나셀 허브(NH)가 원하는 배향이 되도록 나셀 조립체(N)를 회전시킬 수 있다. 그런 다음, 나셀 조립체(N)는 제3 및/또는 상부 타워 섹션(T3) 상으로 하강된다. 나셀 조립체(N)는 바람직하게는 나셀 허브(NH)의 회전축이 하부 구조물(10)의 레일들(R)로부터 약 90°가 되도록 종래의 고정 수단들을 사용하여 타워 섹션(T3)과 고정된다.

[0053] 도 1 및 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 타워 섹션들(T) 및 나셀 조립체(N) 모두를 위한 유지 부재 또는 그리퍼(G1)는, 도 4a 및 도 4b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 호이스트(H)와 함께 그리고 호이스트(H)로부터 블레이드들에 대한 유지 부재 또는 그리퍼(G2)로 대체될 수 있다. 블레이드 유지 부재 또는 그리퍼(G2)를 갖는 브리지 크레인(12)은 제1 블레이드(B1)를 인양하고, 정렬시키고, 나셀 조립체(N)의 허브(NH)에 조립하며, 제1 블레이드(B1)는 도 2a, 도 2b, 도 4a 및 도 4b에 가장 잘 도시된 바와 같이 하부 구조물(10)의 레일들(R) 사이에 있게 된다.

[0054] 도 4a 및 도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이, 허브(NH)는 제1 블레이드(B1)가 그 위에 있는 상태에서 선박(V)으로부터 반시계 방향으로 120° 회전한다. 그런 다음, 블레이드 유지 부재(G2)를 갖는 브리지 크레인(12)은 제2 블레이드(B2)가 하부 구조물(10)의 레일들(R) 사이에 있는 동안 제2 블레이드(B2)를 인양하고, 나셀 조립체(N)의 허브(NH)와 정렬시켜 조립한다. 그런 다음 나셀 조립체(N)의 허브(NH)는 제1 블레이드(B1) 및 제2 블레이드(B2)와 함께 반시계 방향으로 120° 더 회전하여 도 4a에 도시된 포지션으로 이동한다. 물론 블레이드들은 다른 거리들에서 허브(NH)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 12개의 블레이드들을 등거리에 30° 간격으로 추가할 수 있는 것이 고려된다. 도 4a 및 도 4b에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 제3 블레이드(B3)에 대한 인양, 정렬 및 조립 단계들이 반복된다. 대안적으로, 도 4a 및 도 4b의 선박의 상대적 포지션들에 도시된 바와 같이 블레이드를 나셀 허브(NH)와 정렬시키기 위해 블레이드(B)를 랙으로부터 인양한 후 선박(V)을 하강시킬 수 있다.

[0055] 잭업 리그 선박의 다리들은 승강 시스템(ES)에 의해 인양되어, 선박이 수면에 떠서 다음 풍력 터빈을 설치하기 위해 미리결정된 다음 포지션으로 이동한다. 본 T.I.G.S. 실시예에서는 4개의 풍력 터빈들을 조립하기 위한 구성요소들이 도시되어 있으므로, 4개의 풍력 터빈들은 해안으로 복귀하지 않고 선박(V)으로부터 조립 및 설치될 수 있다.

[0056] 이하는 T.I.G.S. 실시예에 대해 및/또는 동 실시예와 함께 사용하기 위해 고려되는 것으로 이해되어야 한다:

1. T.I.G.S. 실시예 개념은 단일 풍력 터빈 설치물 또는 다수의 풍력 터빈들의 보관 및 운송에 적용된다.

2. T.I.G.S. 실시예 개념은 하나 이상의 블레이드들을 갖는 풍력 터빈들과 함께 사용될 수 있다.

3. T.I.G.S. 실시예 개념은 하나 이상의 타워 섹션들을 구비한 풍력 터빈들에 대해 사용될 수 있다.

T.I.G.S. 실시예 개념은 전체 풍력 터빈 설치물(WTI) 또는 풍력 터빈 설치물(WTI)의 일부만을 설치하는 데 사용될 수 있으며 즉, 다른 것들은 전체 길이의 타워를 조립할 수 있으며, T.I.G.S. 실시예 개념은 나셀 조립체와 블레이드들(B)만 조립 및 설치하도록 남겨둘 수 있다.

4. T.I.G.S. 실시예의 경우, 나셀 조립체(N)는 스키딩 카트(SC) 이외의 수단들을 사용하여 보관소로부터 선박 중심선(C)과 같은 조립 포지션으로 이동될 수 있다.

5. T.I.G.S. 실시예 개념은 선박(V) 종방향 중심선(C)을 따르는 것과 비교하여 횡방향으로 배향될 수 있고, 즉 전체 개념을 90 도 회전시킬 수 있다. 이는 도 1 내지 도 4b에 묘사된 바와 같이, 선박 선미 또는 트랜섬(TS)의 선외측 또는 선상 밖과 비교하여, 선박(V)의 측면에 풍력 터빈을 설치할 수 있도록 한다.

6. T.I.G.S., 실시예 개념 보관 위치 및 배향은 풍력 터빈 구성요소들에 따라 다를 수 있다.

7. T.I.G.S. 실시예의 브리지 크레인(12)은 추가의 핸들링 기능들, 즉 타워가 브리지 크레인을 통과하여 브리지 크레인 고도 위로 타워의 일부를 상승시킬 수 있도록 하는 T.A.P.S. 실시예와 같은 핸들링 시스템을 위해 수정될 수 있다. 선박의 하부 레벨에 추가의 핸들링 시스템이 추가될 수 있으며, 여기서 타워(들)는 브리지 크레인(들)이 이동하는 데 사용되는 선박에 수평으로 보관되고, 전체 길이의 타워를 선박으로부터 수평 포지션에서 수직 포지션으로 이송한다.

8. T.I.G.S. 실시예 개념은 완전히 조립된 풍력 터빈 설치물(WTI) 조립체를 운반 및 설치하는 데에도 사용될 수 있다. 이러한 방법은 완전히 조립된 타워의 상부 및 하부에 부착되는 T.A.P.S. 실시예에서와 같은 상부 및 하부 핸들링 시스템을 통합할 수 있다. 이러한 핸들링 시스템은 브리지 크레인보다 높은 고도에서 풍력 터빈 설치물(WTI) 조립체의 일부를 허용한다. 이 개념은 자체 상승 및 부유식 선박들 모두에 적용된다.

9. 위 항목 8의 대안은 완전히 조립된 풍력 터빈 설치물을 수평 포지션으로부터 수직 포지션으로의 운반, 취급 및 설치이다.

10. T.I.G.S. 실시예는 육상 기반(육지 기반)일 수 있으며, 조립된 풍력 터빈 설치물을 선박 상에 조립 및 적재하거나, 그리고/또는 풍력 터빈 설치 구성요소들을 선박 상에 적재하는 데 사용될 수 있다.

11. T.I.G.S. 실시예 개념은 블레이드들을 선박(V)의 나셀 조립체(N)와 함께 조립될 수 있어, 이에 의해 블레이드 설치 중 선박(V)과 나셀(N) 사이의 상대적인 움직임을 제거할 수 있는 것을 고려한다. 나셀 조립체(N) 및 허브(NH)의 배향은 이러한 방법에 따라 달라질 수 있다.

12. T.I.G.S. 실시예 개념은 블레이드들 보관소가 다른 수단들(즉, 너클 붐 크레인 등)으로 처리될 수 있다는 것을 고려한다.

스키딩 터빈 설치 크레인(S.T.I.C.) 실시예

상세 설명

[0057] 도 5 내지 도 8에 도시된 스키딩 터빈 설치 크레인(S.T.I.C.) 실시예는 바닥 지지식 해상 풍력 터빈들을 설치하기 위한 보다 안전하고 보다 유능한 시스템을 제공한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 일반적으로 "14"로 표시된 붐 크레인은 스키딩 구조물 또는 받침대(16)에 장착된다. 일 실시예는 도 1 내지 도 4b의 갠트리 시스템(10)과 유사한 이동 호이스팅 시스템을 가지며, 이는 개개의 메인 붐(MB) 및 보조 붐(AB) 크레인들에 매달린 타워 그리퍼(G1) 또는 메인 후크(MH)(도 5 및 7) 및 블레이드 그리퍼(G2) 또는 보조 후크(AH)(도 6 및 도 8) 모두에 인양 동력을 공급한다. 도 6에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 크레인(14)은 풍력 터빈 구성요소들에 접근하여 이들 구성요소들을 인양하기 위해 종방향으로 회전 및 활주한다. 메인 붐(MB) 그리퍼(G1)는 바람직하게는 타워 섹션들(T) 및 나셀 조립체들(N)을 인양하는 데 사용되고, 보조 후크(AH) 또는 블레이드 그리퍼(G2)는 바람직하게는 블레이드들(B)을 조립하는 데 사용된다. 터빈 타워 섹션들(T)은 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 자력 상승 또는 잭업 리그와 같은 풍력 터빈 설치 "WTI" 선박의 좌현, 우현 또는 이들 양측에 해제가능하게 보관될 수 있다. 전술한 바와 같이, 예시되지는 않았지만, 선박(V)은 하부 지지식 타워 섹션(BSTS)에 대해 선박(V)을 포지셔닝하기 위해 바람직하게는 동적 포지셔닝(DP) 시스템을 사용한다. 나셀 조립체들(N)은 스키드 레일들(R) 사이의 선박(V) 중심선(C)을 따라 해제가능하게 보관된다. 블레이드들(B)은 선박(V)의 좌현, 우현 또는 양측 모두의 선상 밖 또는 선외측의 크래들들 또는 랙들(RA)에 해제가능하게 종방향으로 보관된다. 20 메가와트 터빈의 시스템을 명확히 하기 위해 예시되지는 않았지만, 18 개의 블레이드들이 선박(V) 상에, 9개의 블레이드들은 선박의 각각의 측면에 보관될 수 있다. 이 18개의 블레이드들, 18개의 타워 섹션들 및 6개의 나셀 조립체는 6개의 풍력 터빈으로 조립할 수 있다. 물론, 예컨대, 5 메가와트와 같이 서로 다른 크기의 메가와트 터빈들을 설치해야 하는 경우, 블레이드들, 나셀 조립체들 및 타워 섹션들의 개수를 다르게 사용할 수 있다. 선박 중심선을 따라 회전가능한 크레인(14)을 종방향으로 이동하면 전체 갑판(D)에 접근할 수 있다. 선박(V)은 해안으로부터 모든 터빈 구성요소들을 자체 로드하도록 설계된다.

기타 포지셔닝 시스템들

[0058] 종방향 포지셔닝 ─ 붐 크레인(14)은 종방향 평행 스키드 레일들(R)을 따라 이동할 수 있으며, 종래의 스키딩 시스템에 의해 추진된다.

[0059] 횡방향 포지셔닝 ─ 크레인(14)의 회전은 횡방향 포지셔닝을 가능하게 한다. 크레인(14)은 바람직하게는 선회 베어링 시스템을 통해 스키딩 구조물 또는 받침대(16)에 장착된다.

[0060] 수직 포지셔닝 ─ 대형의 통상적인 산업용 호이스트(H)는 바람직하게는 메인 붐(MB) 및 보조 붐(AB)과 함께 사용하도록 조정된다.

[0061] 보조 붐 ─ 랙들(RA)의 선박(V) 측 쉘의 선외측에 해제가능하게 보관된 블레이드들(B)에 접근하도록 확장 가능함.

[0062] 블록 트롤리 - 메인 후크(MH) 또는 그리퍼(G1)가 메인 붐(MB) 경로를 따라 이동할 수 있다.

조립 방법

[0063] 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 선박(V)은 해저 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)을 갖는 미리결정된 위치에 도착하며, 바람직하게는 동적 포지셔닝(DP) 시스템을 사용하여 배치된다. 선박(V)은 선박(V)의 트랜섬(TS)으로부터 하부 타워 섹션(LT)을 조립하도록 배치된다. 도 1과 유사하게, 선박의 승강 시스템(ES)은 해저면(SB)에 지지되는 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 대해 원하는 고도로 S.T.I.C. 실시예 시스템을 배치하는 데 사용된다.

[0064] 일단 선박(V)이 해저면(SB) 상에 배치되면, S.T.I.C. 실시예 스키딩 구조물 또는 받침대(16) 시스템이 선박(V)의 중앙 포지션으로부터 스키딩하고 붐 크레인(14)이 회전하여 하부 타워 섹션(LT)을 인양한다. 하부 타워 섹션(LT)은 메인 붐 그리퍼(G1)와 함께 갑판으로부터 인양되고, 도 5에 도시된 것처럼 스키딩 구조물(16)이 캔틸레버 포지션으로 이동한 후 메인 붐(MB)이 다시 회전하여 제1 또는 하부 타워 섹션(LT)을 해저 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)과 정렬시킨다. 제1 또는 하부 타워 섹션(LT)을 섹션(BSTS)과 정렬하기 위해 추가의 스키딩이 필요할 수 있다.

[0065] 제1/하부 타워 섹션(LT)은 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 붐 호이스트(H)를 사용하여 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)으로 하강된다. 그런 다음, 하부 타워 섹션(LT)은 종래의 고정 수단들을 사용하여 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 고정된다.

[0066] 도 3과 유사하게, 선박의 승강 시스템(ES)은 하부 타워 섹션(LT)에 대해 원하는 고도를 달성하기 위해 사용된다. 동시에, 크레인(14)은 회전하고, 활주하고, 제2 타워 섹션(T2)을 인양한다. 메인 붐이 다시 회전하고 크레인(14)이 레일들(R)을 따라 활주하면서 제2 타워 섹션(T2)을 제1/하부 타워 섹션(LT)과 정렬시킨다. 그런 다음 제2 타워 섹션(T2)은 종래의 고정 수단들을 사용하여 제1 타워 섹션(LT)에 고정된다. 도 5, 도 6 및 도 7에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이 제3 타워 섹션(T3)과 같은 추가의 타워 섹션들이 크레인(14)을 사용하여 정렬 및 고정된다.

[0067] 그런 다음, S.T.I.C. 실시예는 그리퍼(G1)를 이용하여 6개의 나셀 조립체들(N) 중 하나를 픽업하기 위해 활주한다. 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 크레인(14)은 나셀 조립체(N)를 선박 트랜섬(TS)의 후방에 배치하고, 나셀 조립체(N)를 도 7에 가장 잘 도시된 타워 섹션(T3)과 같이 마지막으로 고정된 타워 섹션의 최상부로 하강시킨다. 나셀 조립체(N)는 메인 붐(MB) 호이스트(H)와 함께 사용하여 하강되고, 종래의 고정 수단들을 사용하여 마지막으로 고정된 타워 섹션(T3)에 고정된다.

[0068] 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 확장 가능한 보조 붐(AB)을 확장 포지션에서 사용하여, 점선들로 도시된 바와 같이, 블레이드 보조 후크(AH) 또는 블레이드 그리퍼(G2)로 제1 블레이드(B1)가 질량 중심에서 파지된다. 블레이드 그리퍼(G2)는 도 8에서 개구부가 선박(V)을 향하고 있는 것으로 예시되어 있지만, 동 개구부는 선박으로부터 멀어지는 쪽을 향하도록 사용할 수도 있다. 도 6 및 도 8에서 실선으로 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 블레이드(B1)를 갖는 보조 붐(AB)은 이제 승강 시스템(ES) 다리들 위에 위치하며, 제1 블레이드(B1)를 나셀 조립체(N)의 허브(NH)와 정렬하도록 회전된다.

[0069] 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 블레이드(B1)는 회전가능한 허브(NH)와 조립된다. 도 4a 및 도 4b와 유사하게, 허브(NH) 및 블레이드(B1)는 120° 회전된다. 그런 다음 S.T.I.C. 스키딩 구조물(16)과 회전가능한 크레인(14)이 제2 블레이드(B2)를 파지하고 제2 블레이드(B2)를 조립한다. 이 과정은 모든 블레이드들, 바람직하게는 3개의 블레이드들을 조립하기 위해 필요에 따라 반복된다.

[0070] 그런 다음, S.T.I.C. 스키딩 구조물 또는 받침대(16)는 중앙 보관 포지션으로 활주되고, 선박(V)은 승강 시스템(ES)에 의해 하강되어 부유 선박이 다음 미리결정된 위치로 이동된다. 상기 방법은 6개의 풍력 터빈들이 모두 해안으로 복귀하지 않고 선박(V)으로부터 조립 및 설치될 때까지 수행될 수 있다.

[0071] 이하는 S.T.I.C. 실시예에 대해, 그리고/또는 이 실시예와 함께 사용하기 위해 고려되는 것으로 이해되어야 한다:

1. S.T.I.C. 실시예 개념은 단일 풍력 터빈 설치물 또는 다수의 풍력 터빈들의 보관 및 운송에 적용된다.

2. S.T.I.C. 실시예 개념은 하나 이상의 블레이드들의 풍력 터빈들에 사용될 수 있다.

3. S.T.I.C. 실시예 개념은 하나 이상의 타워 섹션들의 풍력 터빈들에 사용될 수 있다.

4. T.I.G.S. 실시예와 마찬가지로, S.T.I.C. 실시예 개념들은 전체 풍력 터빈 설치물(WTI) 또는 풍력 터빈 설치물(WTI)의 일부만을 설치하는 데 사용될 수 있는데, 즉, 다른 것들은 전체 길이의 타워(T)를 조립할 수 있어, S.T.I.C. 실시예 개념은 나셀 조립체(N)와 블레이드들(B)만 조립하는 데 사용할 수 있다.

5. S.T.I.C. 실시예 개념은 선박(V) 종방향 중심선(C)을 따르는 것과 비교되어 횡방향으로 배향될 수 있고, 즉 전체 개념을 90 도 회전시킬 수 있다. 이는 도 1 내지 도 8에 묘사된 바와 같이, 선박 선미 또는 트랜섬(TS)의 선외측 또는 선상 밖과 비교하여, 선박(V)의 측면에 풍력 터빈 설치물들을 허용한다.

6. S.T.I.C. 실시예에 대한 타워들(T), 나셀들(N) 및 블레이드들(B)의 보관 위치 및 배향은 도 6에 도시된 것과 다를 수 있다.

7. S.T.I.C. 실시예 개념은 대안적인 유형/스타일의 크레인을 사용할 수 있다. S.T.I.C. 실시예 개념은 S.T.I.C. 종방향 스키딩 구조물(16) 기능, 크레인(14) 회전 및 확장 가능한 보조 붐(AB)을 통해 선박 갑판 및 심지어 선외측 블레이드 랙들(RA)에 대한 완전한 접근성을 강조한다. S.T.I.C. 개념은 전술된 특정 크레인에 한정되지 않는다. 예를 들어, 적절한 크기의 격자 붐 크레인이 받침대(16) 상에 배치할 수 있는 것으로 고려된다.

8. S.T.I.C. 실시예 개념은 완전히 조립된 풍력 터빈 설치물(WTI)을 운반 및 설치하는 데 사용될 수 있다.

9. 블레이드(B)는 선박(V)에 있는 동안 나셀 조립체(N)의 허브(NH)와 함께 조립될 수 있으며 ─ 이는 블레이드 조립 중 상대적인 움직임을 제거하는 데 유리하다. 예를 들어, 나셀 조립체(N) 허브(NH) 상의 블레이드 조립체는 블레이드 배향을 가로로 하여 승강 시스템(ES)의 다리들 후방에 있는 타워 섹션 상에서 이루어질 수 있다. 나셀 조립체(N)와 나셀 조립체의 허브(NH)의 배향은 이러한 방식에 따라 다를 수 있다.

10. S.T.I.C. 실시예 개념은 육상 기반(육지 기반)일 수 있으며, 조립된 풍력 터빈 설치물을 선박 상에 조립 및 적재하거나, 그리고/또는 풍력 터빈 설치 구성요소들을 선박 상에 적재하는 데 사용될 수 있다.

터빈 조립체 및 포지셔닝 시스템(T.A.P.S.) 실시예

상세 설명

[0072] 도 9 내지 도 12에 도시된 터빈 조립체 및 포지셔닝 시스템(T.A.P.S.) 실시예는, 바닥 지지식 해상 풍력 터빈들을 안전하고 정밀하게 설치하는 방법을 제공한다. 일반적으로, "18"로 표시되는, 스키딩 시스템에 의해 추진되는 캔틸레버 구조물 또는 시스템이 선박 갑판(D)에 장착된다. 캔틸레버 구조물 또는 시스템(18)은 상세히 후술되는 바와 같이 풍력 터빈 구성요소들의 횡방향, 수직방향 및 회전방향 이동 및 포지셔닝을 제공하는 핸들링 시스템(HS)을 포함한다. 본 T.A.P.S. 실시예에서, 나셀들 조립체들(N)은 바람직하게는 본 명세서에 상세히 논의되는 바와 같이 조립 절차 동안 항구에서 타워 섹션(T)의 최상부에 조립되거나 선박 갑판의 연안에 설치된다. 조립된 나셀 및 타워 조립체들은 각각 갑판(D)의 독립적인 스키딩 카트들(SC)에 해제가능하게 고정된다. 타워 섹션들(LT 및 T2)도 조립된 상태로 예시되어 있으며, 해안 및/또는 선박 갑판의 해상에서 조립될 수 있다. 모든 블레이드들(B)은 우현, 좌현 또는 선박 승강 시스템(ES) 잭업 다리들을 포함하여 선박의 선외측의 선박(V)의 임의의 측면에 해제가능하게 보관할 수 있다. 블레이드들(B)은 일반적으로 "20"으로 표시되는 너클 붐 크레인을 사용하여 선상에서 조립하고 나셀 조립체(N)의 허브(NH)에 예를 들어, 볼트들로 고정될 수 있다. 도 9 내지 도 12는 최대 6개의 블레이드들(B)을 예시하고 있지만, 예를 들어 20 메가와트 터빈의 랙들(RA)에는 9 개의 블레이드들 ─ 3개의 나셀 조립체들(N) 각각에 대해 3개의 블레이드들 ─ 이 제공될 수 있다. 이 T.A.P.S. 실시예 시스템은 블레이드들(B)을 설치하는 동안 선박(V)과 풍력 터빈 나셀 조립체(N)를 포함한 구성요소들 사이의 상대적인 움직임의 영향들을 제거한다. 산업 표준 설비들에서 조립되는 동안 선박과 풍력 터빈 구성요소들 사이의 이러한 상대적인 움직임은 문제가 될 수 있다. 이러한 상대적인 움직임을 제거함으로써, 본 T.A.P.S. 실시예는 본 명세서에 개시된 다른 실시예들과 함께 블레이드들(B)을 포함한 풍력 터빈 구성요소들을 조립할 때 정밀한 제어를 제공할 수 있다. 터빈 구성요소들은 선박(V) 측의 선상 밖 또는 선외측 또는 선미 또는 트랜섬(TS)의 선상 밖 또는 선외측에서 조립 및 설치될 수 있다. 선박(V)은 육지 및 해상에서 모든 풍력 터빈 구성요소들을 유리하게 자체 로드할 수 있다.

기타 포지셔닝 시스템

[0073] 종방향 포지셔닝 ─ 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 너클 붐 크레인(20)은 캔틸레버 구조물(18)에 부착되어 선박 중심선(C)의 반대편에 있는 종방향 스키드 레일들(R)(도 2a, 도 2b 및 도 6에 도시된 레일들(R)과 유사)을 따라 이동한다. 캔틸레버 구조물은 종래의 스키딩 시스템에 의해 추진된다.

[0074] 대안적인 시스템 ─ 도 9에 도시된 것과 같은 레이아웃은 트랜섬(TS)의 선상 밖 또는 선외측 대신에 선박(V)의 좌현 및/또는 우현의 선상 밖 또는 선외측에서 작동하도록 수정될 수 있다.

[0075] 횡방향 포지셔닝 ─ 유압 또는 전기 시스템이 풍력 터빈 설치물(WTI) 구성요소들을 횡방향으로 이동시키기 위해 사용된다.

[0076] 수직 포지셔닝 ─ 풍력 터빈 설치물(WTI)은 또한 유압 또는 전기 시스템에 의해 수직으로 이동된다.

[0077] 나셀 조립체(N) 스키딩 ─ 조립된 나셀 조립체(N) 및 타워 섹션 및/또는 조립된 타워 섹션들은 독립적인 스키딩 카트들(SC)을 사용하여 선박(V)의 우현 또는 좌현 중 하나 또는 양쪽으로부터 선박 중심선(C)으로, 그리고 캔틸레버 구조물(18) 처리 시스템(HS)의 경로를 따라 이동된다.

[0078] 구성요소 회전 ─ 풍력 터빈 설치물(WTI) 구성요소들은 상세히 후술되는 바와 같이 유압 장치를 사용하여 수직 축을 따라 회전되고 핀 슬롯 시스템에 의해 안내될 수 있다.

조립 방법

[0079] 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 선박은 미리결정된 위치에 도착하고, 동적 포지셔닝(DP) 시스템은 조립된 하부 또는 제1 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)을 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 설치하기 위해 선박(V)을 배치하고 유지한다. 도 11도 참조하시오. 선박의 승강 시스템(ES)은 캔틸레버 구조물(18)을 원하는 고도에 배치하는 데 사용된다. 그런 다음, 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 핸들링 시스템(HS)은 스키딩 시스템 레일들(R) 상에서 선박의 선수 쪽을 향해 동 선수로 이동한다. 조립된 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2) 중 하나가 선박 중심선(C)으로 활주되어 핸들링 시스템(HS)이 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 것처럼 대응하는 타워 핀들(TP)이 있는 암들(A)의 슬롯들(S)을 사용하여 조립된 하부 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)을 도 9의 예시된 선외측 설치 포지션으로 이동할 수 있도록 한다. 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 타워 섹션들 상의 타워 핀들(TP)은 본 명세서에 설명된 대로 구성요소들의 수직방향, 횡방향 및 회전방향 포지셔닝을 위해 핸들링 시스템(HS)의 포크 또는 암(A)의 위쪽을 향한 슬롯들(S)에 의해 수용된다는 점에 유의해야 한다. 조립된 제1/하부 타워 섹션(LT) 타워 섹션(T2)은 해저 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)과 정렬된 후 핸들링 시스템(HS) 수직 포지셔닝 시스템에 의해 하강된다. 필요한 경우, 조립된 하부 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)는 핸들링 시스템(HS) 회전 시스템으로 회전될 수 있다.

[0080] 조립된 하부 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)가 정렬된 후, 조립된 하부 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)은 종래의 고정 수단들을 사용하여 해저 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)과 고정된다.

[0081] 조립된 하부 타워 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)이 핸들링 시스템(HS)으로부터 해제된 후, 선박의 승강 시스템(ES)은 캔틸레버 구조물(18)을 타워 섹션(T2)에 대하여 원하는 고도까지 상승시킨다. 핸들링 시스템(HS)은 조립될 나셀 조립체에 따라 선박 선수 쪽으로 이동된다. 조립된 나셀 조립체(N)를 갖는 제3 타워 섹션(T3)은 스키딩 카트(SC)를 타고 선박(V)의 좌현 또는 우현으로부터 캔틸레버 구조물(18)의 이동 경로, 예를 들어 선박(V) 중심선(C)을 따라 이동된다. 도 9, 도10 및 도 12는 선박의 좌현 상에서 독립된 스키딩 카트들(SC) 상에 조립된 3개의 나셀 조립체들(N) 및 타워 섹션(T3)을 예시한다.

[0082] 핸들링 시스템(HS) 암 슬롯들(S)은 조립된 상부 타워 섹션(T3) 및 나셀 조립체(N)의 대응하는 타워 핀들(TP)을 수용하고, 조립된 상부 타워 섹션(T3) 및 나셀 조립체(N)를 핸들링 시스템(HS) 수직 포지셔닝 시스템으로 인양한다. 타워 섹션(T3) 및 나셀 조립체(N) 스키딩 카트(SC)를 캔틸레버 구조물(18)의 이동 경로를 벗어난 원래의 선외측 위치로 복귀시킨 후, 캔틸레버 구조물(18)은 도 10, 도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이 조립된 타워 섹션(T3) 및 나셀 조립체(N)를 캔틸레버 포지션으로 이동시킨다.

[0083] 도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이, 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 구조물(18) 스키딩 시스템 상에 배치된 너클 붐 크레인(20)을 사용하여, 제1 블레이드(B1)는 블레이드 그리퍼(G2)를 이용하여 파지된다. 제1 블레이드(B1)는 나셀 조립체(N) 허브(NH)와 정렬되고 고정된다. 조립된 나셀(N) 조립체 및 상부 타워 섹션(T3)이 선박(V)에 매달려 있거나 캔틸레버된 상태에서 모든 블레이드들(B)이 정렬되고 고정된다. 이렇게 하면 블레이드(B) 조립 및 고정 중에 조립된 나셀 조립체(N) 허브(NH)와 블레이드들(B) 사이의 상대적인 움직임이 제거된다. 그런 다음 나셀 조립체(N) 허브(NH)가 제1 블레이드(B1)와 함께 120° 회전한다. 크레인 블레이드 그리퍼(G2)를 사용하여, 제2 블레이드(B2)를 파지하고 나셀 조립체(N) 허브(NH)와 정렬 및 고정한다. 도 11에 가장 잘 예시되어 있는 바와 같이, 제3 블레이드(B3)는 허브(NH)와 정렬 및 고정되어 3개의 블레이드들이 등거리가 되도록 한다.

[0084] 캔틸레버 구조물(18) 상에서 핸들링 시스템(HS)을 계속 사용하면, 캔틸레버되어 조립된 타워 섹션(T3) 및 3개의 블레이드들(B1, B2, B3)이 허브(NH)에 고정된 나셀 조립체(N)가 종래의 고정 수단들을 사용하여 도 10, 도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 것처럼 타워 섹션(T2)과 정렬된 후 고정된다. 그 후, 핸들링 시스템(HS) 슬롯/핀 맞물림은 타워 섹션(T3) 핀들(TP)로부터 분리된다.

[0085] 캔틸레버 구조물(18)이 중앙 보유 포지션으로 이동된 후, 승강 시스템(ES)은 선박(V)을 부유 포지션으로 낮추어 선박이 다음 풍력 터빈을 설치하기 위한 다음 미리결정된 위치로 이동할 수 있도록 한다. 너클 붐 크레인(20)은 도 9 내지 도 12에서 캔틸레버 구조물(18)에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 대안적으로, 크레인(20)이 선박(V) 갑판(D)에 부착되거나 또는 추가의 크레인이 갑판에 부착될 수 있는 것으로 고려된다.

[0086] 상기 T.A.P.S. 실시예 시스템 및 방법은 선박이 해안으로 복귀하지 않고, 선박(V) 상의 나머지 2개의 풍력 터빈들이 모두 조립되어 미리결정된 위치들에 설치될 때까지 사용될 수 있다. 캔틸레버 구조물(18)은 바람직하게는 다음 설치를 준비하기 위해 선박(V) 상의 중앙 보관 포지션으로 이동된다.

[0087] 다음 사항들은 T.A.P.S. 실시예들에 대해 또는 그와 함께 사용하기 위해 고려되는 것으로 이해되어야 한다:

1. T.A.P.S. 실시예 개념은 단일 풍력 터빈 설치물 또는 다수의 풍력 터빈들의 보관 및 운송에 적용된다.

2. T.A.P.S. 실시예 개념은 하나 이상의 블레이드들의 풍력 터빈들에 사용될 수 있다.

3. T.A.P.S. 실시예 개념은 하나 이상의 타워 섹션들의 풍력 터빈들에 사용될 수 있다.

4. T.A.P.S. 실시예 개념은 전체 풍력 터빈 설치물(WTI) 또는 풍력 터빈 설치물(WTI)의 일부만을 설치하는 데 사용될 수 있으며 즉, 다른 것들은 타워를 설치할 수 있으며, T.A.P.S. 실시예 개념은 조립된 나셀 조립체(N)와 최상부 타워 섹션(T3)을 블레이드들에만 설치하도록 남겨둘 수 있다.

5. T.A.P.S. 실시예 개념의 경우, 조립된 나셀 조립체들(N) 및 타워 섹션(T3) 및/또는 조립된 하부 섹션(LT) 및 타워 섹션(T2)은 스키딩 카트(SC) 이외의 수단들을 사용하여 보관소로부터 선박 중심선(C)을 따라 조립 포지션으로 이동될 수 있다.

6. 선박 배열은 선박 선미뿐만 아니라 선박 선수의 선상 밖 또는 선외측에 풍력 터빈 설치물(WTI)을 설치할 수 있도록 T.A.P.S. 실시예를 수정할 수 있다. 이는 도 9 내지 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 선박(V)의 전체 길이를 따라 종방향으로 이동하는 T.A.P.S 실시예를 통해 달성될 수 있으며, 또는 이는 2개의 별개의 T.A.P.S 시스템들─선박(V)의 선수에 위치되는 시스템 및 선박(V)의 선미 또는 트랜섬(TS) 상에 위치되는 시스템─을 사용함으로써 달성될 수 있다.

7. T.A.P.S. 실시예 개념은 전체 개념을 90 도 회전시킴으로써, 선박 종방향 중심선(C)(도 9 참조)과 비교하여 횡방향으로 배향될 수 있다. 이렇게 하면 도 9 내지 도 12에 묘사된 바와 같이 선박 선미 또는 트랜섬(TS)에 비해 선박(V)의 2개의 측면들에 풍력 터빈 설치물들(WTI)을 허용할 수 있다.

8. 풍력 터빈 구성요소들의 보관 위치 및 배향은 도 9 내지 도 12에 도시된 것과 다를 수 있다.

9. T.A.P.S. 실시예는 대안적인 핸들링 시스템, 즉 슬롯/핀이 있는 포크 리프트가 아닌 그리퍼 타입 시스템을 사용할 수 있다.

10. T.A.P.S. 실시예 개념은 완전히 조립된 풍력 터빈 조립체들, 예를 들어 전체 길이의 타워에 고정된 블레이드들이 모두 고정된 나셀 조립체를 운반 및 조립하는 데 사용될 수 있다.

11. T.A.P.S. 실시예는 횡방향으로 수축 및 확장되는 측면 포크 리프트 타입 핸들링 시스템을 사용하여 풍력 터빈 조립체들을 운반 및 조립할 수 있다.

12. T.A.P.S. 실시예는 육상 기반(해안 기반)일 수 있으며, 완전히 조립된 풍력 터빈 설치물을 선박 상에 조립 및 적재하거나, 그리고/또는 풍력 터빈 설치 구성요소들을 선박 상에 적재하는 데 사용될 수 있다.

13. T.A.P.S. 실시예는 BSTS 상에 설치하기 전에 선박(V) 상에서 WTI(타워, 나셀 및 블레이드들)를 완전히 조립하는 데 사용될 수 있다. 다시 말해, WTI는 선박(V) 상에 완전히 조립된 후 BSTS 상에 배치 및 설치된다. 이렇게 하면 전체 조립 과정에서 상대적인 움직임을 제거할 수 있다.

T.I.G.S., S.T.I.C. 및 T.A.P.S. 실시예들의 선택된 시스템들 및 방법들로부터의 조합 실시예

[0088] 터빈 갠트리 설치 시스템(T.I.G.S.), 스키딩 터빈 설치 크레인(S.T.I.C.) 및 터빈 조립 및 포지셔닝 시스템(T.A.P.S.) 실시예들의 선택된 시스템들 및 방법들은 결합 및 수정될 수 있는 것으로 고려된다.

[0089] 조합 실시예 시스템 및 방법의 일 실시예가 도 13 내지 도 24에 도시된다. 도 13 내지 도 15에 가장 잘 도시된 바와 같이, T.A.P.S. 실시예로부터 선택된 시스템들 및 방법들은 하나 또는 다수의 타워 섹션들에서 풍력 터빈 타워들 또는 기둥들(T)을 조립하는 데 사용되는 것으로 고려된다. (타워 섹션들(LT, T2, T3) 참조). 도 14 및 도 24에 가장 잘 도시된 바와 같이, T.I.G.S. 실시예의 수정된 버전은 나셀 조립체(N)가 선박(V)에 여전히 탑재되어 있는 동안, 3개의 풍력 터빈 블레이드들(B)이 허브(NH)와 조립될 수 있는 휴지 플랫폼(resting platform)으로 나셀 조립체(N)를 올리는 데 사용되도록 고려된다. 도 13 내지 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, S.T.I.C. 실시예 크레인(14)은 수정된 T.I.G.S. 실시예 대신에 또는 이와 중복하여 사용되도록 T.A.P.S. 실시예 캔틸레버 구조물(18)에 장착되는 것으로 고려되고 있다. 그 결과, T.I.G.S., S.T.I.C. 또는 T.A.P.S. 선택된 시스템들 및 방법들은 터빈 블레이드들(B)을 조립하는 데 사용될 수 있으며, 터빈 블레이드들(B)은 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이 선박(V)의 일측 또는 선박(V) 중심선(C)을 따라(예를 들어, 도 2a 및 도 3 참조), 적합한 랙들(RA) 중 하나에 해제가능하게 보관되는 것으로 고려된다. 예를 들어, 도 17 내지 도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, T.I.G.S. 실시예 갠트리 구조물(10)은 호이스트(H), 브리지 크레인(12)과 함께 사용되어 블레이드들을 나셀 허브(NH)에 정렬하고 고정할 수 있다. 대안적으로, 도 21 내지 도 24에 가장 잘 도시된 바와 같이, T.A.P.S. 실시예의 캔틸레버 구조물(18) 및 붐 크레인(14)을 호이스트와 함께 사용하여 블레이드들을 나셀 허브(NH)에 정렬 및 고정할 수 있다. 도 14 및 도 15에 가장 잘 도시된 바와 같이, 나셀 조립체들(N) 및 타워들/기둥들(T)은 스키딩 카트들(SC) 상에서 선박 중심선(C)의 선외측에 해제가능하게 보관되는 것으로 고려된다. 개시된 3 가지 실시예들 모두와 마찬가지로, 선박은 모든 타워 섹션들(T) 및 기타 풍력 터빈 구성요소들을 자체 적재할 수 있다. T.I.G.S., S.T.I.C. 및 T.A.P.S. 실시예들의 다수의 구성요소들을 사용하면, 풍력 터빈 구성요소들의 조립 및 설치에 대한 중복성을 제공할 뿐만 아니라, 본 명세서에 설명된 실시예들의 다수의 구성요소들의 구성에 따라 풍력 터빈 구성요소들의 동시 조립 및 설치 시스템들 및 방법들을 가능하게 한다.

기타 포지셔닝 시스템들

[0090] T.I.G.S., S.T.I.C. 및 T.A.P.S. 실시예들 각각과 관련된 모든 특정 시스템들 및 방법들은 본 명세서에 전술되어 있다.

[0091] 타워 섹션들 또는 기둥들(T) 설치 ─ T.A.P.S. 실시예는, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 터빈 타워 섹션들 또는 기둥들(T)을 이동 및 배치할 수 있다.

[0092] 나셀 조립체(N) ─ 중복성을 제공하기 위해 본 명세서에 전술된 바와 같이 나셀 조립체(N)를 설치하기 위해 T.I.G.S., S.T.I.C. 또는 T.A.P.S. 실시예들을 상호 교환 가능하게 사용할 수 있다.

[0093] 블레이드(B) 설치 ─ 블레이드들(B)을 나셀 허브(NH) 상에, 선박(V) 선상에 또는 조립된 나셀(N) 상에 조립하여 중복성을 제공하기 위해 T.I.G.S., S.T.I.C. 또는 T.A.P.S. 실시예들이 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.

[0094] 중요한 것은, 도 13 내지 도 24에 도시된 바와 같이 조합 실시예가 사용되는 경우, 조립된 나셀(N)을 구비하거나 구비하지 않고, 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이 조립된 일체형 타워가 자체 레벨링 및 셀프 승강 잭업 리그의 사용 없이 바닥 지지식 타워 섹션(BSTS)에 고정될 수 있다는 점을 고려한 것이다. 따라서, 본 발명은 함선과 같이 다리들이 없는 부유 선박에 사용되는 것을 고려한다.

[0095] 전술한 본 발명들의 개시 및 설명은 예시적이고 설명적인 것으로서, 본 발명들의 사상을 벗어남이 없이 예시된 장치 및 구성의 상세들 및 작동 방법의 다양한 변경들이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명들의 상기 및 기타 목적들, 특징들 및 장점들은 본 발명의 다수의 실시예들이 도시되고 설명된 도면들과 함께 상세한 설명을 읽음으로써 당업자들에게 더욱 용이하게 명백해질 것이다. 또한, 당업자들에게는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수 있으며, 본 발명들은 명세서 및 도면들에 도시되고 설명된 것에 한정되는 것으로 간주되지 않는다는 것이 명백할 것이다.

Claims

허브(hub)를 배치하도록 구성되는 나셀 조립체(nacelle assembly), 적어도 타워 섹션(tower section) 및 적어도 제1 블레이드(blade)를 갖는 해상 풍력 터빈(offshore wind turbine)을 조립하도록 구성되는 시스템(system)으로서,
갑판 및 중심선을 갖는 선박;
상기 선박 갑판과 함께 배치되는 갠트리(gantry) 구조물;
상기 갠트리 구조물과 함께 배치되는 레일들(rails) ─ 하나의 레일은 상기 선박 중심선의 일측 상에 배치되고, 다른 레일은 상기 선박 중심선의 타측 상에 배치됨 ─ ;
인양을 위해 구성되는 호이스트(hoist); 및
상기 호이스트와 함께 사용하도록 조정되는 상기 레일들 상에 이동가능하게 배치되는 브리지 크레인(bridge crane) ─ 상기 브리지 크레인은 상기 선박 갑판에 대해 인양 포지션과 조립 포지션 사이에서 이동가능함 ─ 을 포함하고,
상기 제1 블레이드는, 상기 제1 블레이드를 상기 나셀 허브와 조립하기 위해 상기 타워 섹션 상에 배치가능한 상기 나셀 허브와 정렬되도록 상기 선박 갑판 위 상기 레일들 사이에서 상기 브리지 크레인 호이스트에 의해 인양되도록 구성되는,
시스템.
제1 항에 있어서,
제2 블레이드를 더 포함하고, 상기 제2 블레이드를 상기 나셀 허브와 조립하기 위해 상기 브리지 크레인 호이스트가 상기 제2 블레이드를 상기 레일들 사이에서 그리고 상기 나셀 허브와 정렬시킬 수 있도록, 상기 나셀 허브 및 상기 조립된 제1 블레이드가 회전되는,
시스템.
제1 항에 있어서,
상기 풍력 터빈의 상기 타워 섹션은 상기 브리지 크레인 호이스트에 의한 인양을 위해 상기 레일들 사이에서 그리고 그 아래에서 상기 선박 갑판 위에 배치되도록 구성되는,
시스템.
제1 항에 있어서,
상기 나셀 조립체는 상기 브리지 크레인 호이스트에 의한 상기 나셀 조립체의 인양을 위해 상기 선박 중심선의 선외측으로부터 상기 선박 중심선을 따라 상기 레일들 사이에서 그리고 그 아래에서 이동가능하도록 구성되는,
시스템.
허브를 배치하도록 구성되는 나셀 조립체, 적어도 타워 섹션 및 적어도 제1 블레이드 및 제2 블레이드를 갖는 해상 풍력 터빈을 조립하도록 구성되는 시스템으로서, 상기 시스템은,
갑판 및 중심선을 갖는 선박;
상기 선박의 선외측에 있는 블레이드 랙(blade rack);
상기 선박 중심선을 따라 활주하도록 구성되는 스키딩 구조물(skidding structure);
연장가능한 보조 붐(extendable auxiliary boom)을 갖도록 구성되고 상기 스키딩 구조물과 함께 그리고 상기 스키딩 구조물 상에 회전가능하게 배치되도록 구성되는 붐 크레인(boom crane) ─ 상기 붐 크레인은 상기 선박 갑판으로부터 그리고 상기 선박의 선외측에 있는 상기 블레이드 랙으로부터의 인양 포지션과 조립 포지션 사이에서 회전가능하게 구성됨 ─ ;
상기 보조 붐을 인양하도록 구성되고, 상기 보조 붐과 함께 사용하도록 조정되는 호이스트를 포함하고,
상기 풍력 터빈의 제1 블레이드 및 제2 블레이드는 상기 선박의 선외측의 상기 랙에 보관되도록 구성되고, 상기 제1 블레이드는 상기 보조 붐이 그의 연장 포지션에 있는 동안 인양되도록 구성되며, 그리고 상기 보조 붐은 상기 나셀 허브와 상기 제1 블레이드의 선외측 조립을 위해 상기 제1 블레이드를 상기 나셀 허브와 정렬시키도록 회전가능하며; 그리고
상기 회전가능한 붐 크레인과 결합된 상기 스키딩 구조물은 전체 선박 갑판 접근, 상기 선외측 블레이드들에 대한 접근을 제공하도록 구성되고, 선외측에서 상기 블레이드를 상기 나셀 조립체 허브와 조립하도록 구성되는,
시스템.
제5 항에 있어서,
상기 조립된 나셀 허브 및 상기 제1 블레이드는, 제2 블레이드와 상기 나셀 허브의 선외측 조립을 위해, 연장된 보조 붐이 상기 풍력 터빈의 제2 블레이드를 상기 나셀 허브와 정렬시킬 수 있도록 선외측으로 회전가능한,
시스템.
제5 항에 있어서,
상기 호이스트와 함께 사용하도록 조정되는 메인 붐(main boom)을 더 포함하고, 상기 풍력 터빈의 타워 섹션이 선박 갑판 상에 배치되고 상기 메인 붐 호이스트에 의해 인양되도록 구성되는,
시스템.
제7 항에 있어서,
상기 풍력 터빈의 상기 나셀 조립체는, 상기 스키딩 구조물이 상기 나셀 조립체 위로 활주할 수 있는 여유 공간을 갖고, 상기 나셀 조립체가 상기 메인 붐 호이스트에 의해 인양되게 구성되도록, 상기 선박 중심선에 인접하여 해제가능하게 배치되는,
시스템.
허브를 배치하도록 구성되는 나셀 조립체, 적어도 타워 섹션 및 적어도 제1 블레이드 및 제2 블레이드를 갖는 해상 풍력 터빈을 조립하기 위한 시스템으로서,
갑판 및 중심선을 갖는 선박;
상기 선박 중심선을 따라 이동가능하고, 상기 선박의 선외측으로 캔틸레버되도록(cantilevered) 구성된 캔틸레버 구조물(cantilever structure);
상기 선박 갑판에 접근하기 위해 상기 캔틸레버 구조물에 대해 회전가능하게 배치되도록 구성되는 붐 크레인; 및
상기 타워 섹션의 선외측 회전, 종방향 및 수직 배치를 위해 상기 캔틸레버 구조물과 함께 이동가능하도록 구성되는 핸들링 시스템(handling system)을 포함하고,
상기 풍력 터빈의 제1 블레이드 및 제2 블레이드는 상기 선박 중심선의 선외측에 보관되도록 구성되고, 상기 제1 블레이드는, 상기 나셀 허브가 상기 핸들링 시스템에 의해 선외측에 매달려 있는 동안 상기 제1 블레이드의 선외측 조립을 위해 상기 붐 크레인에 의해 인양되고 그리고 회전되어 상기 제1 블레이드를 상기 나셀 허브와 정렬시키도록 구성되는,
시스템.
제9 항에 있어서,
상기 조립된 나셀 허브 및 상기 제1 블레이드는, 상기 제2 블레이드와 상기 나셀 허브의 선외측 조립을 위해 상기 붐 크레인이 상기 풍력 터빈의 제2 블레이드를 상기 나셀 허브와 정렬시킬 수 있도록 선외측으로 회전가능하도록 구성되는,
시스템.
제9 항에 있어서,
내부에 슬롯을 각각 갖는 복수의 암들을 갖는 상기 핸들링 시스템을 더 포함하며, 복수의 방사상 외측 연장 핀들을 갖는 상기 풍력 터빈 타워 섹션이 슬롯들을 갖는 상기 해제가능 복수의 암들에 의해 상기 타워 섹션 복수의 방사상 외측 핀들의 인양을 위해 상기 선박 갑판 상에 배치되는,
시스템.
제9 항에 있어서,
내부에 슬롯을 각각 갖는 복수의 암들을 갖는 핸들링 시스템을 더 포함하며, 상기 나셀 조립체는 복수의 방사상 외측 연장 핀들을 갖는 상부 타워 섹션 상에 조립되고, 상기 조립된 나셀 조립체 및 상부 타워 섹션은, 내부에 슬롯들을 갖는 상기 핸들링 시스템 대응 복수의 암들에 의해 상기 타워 섹션 복수의 방사상 외측 연장 핀들의 인양을 위해 상기 선박 중심선 선외측 보관 포지션으로부터 상기 선박 중심선까지 이동가능한,
시스템.
제9 항에 있어서,
상기 회전가능한 붐 크레인은 상기 캔틸레버 구조물 상에 고정적으로 배치되고, 상기 캔틸레버 구조물과 함께 이동가능한,
시스템.
제9 항에 있어서,
상기 회전가능한 붐 크레인은, 상기 캔틸레버 구조물이 상기 선박의 선외측으로 캔틸레버될 때, 상기 캔틸레버 구조물에 인접한 선박 갑판 상에 배치되는,
시스템.
적어도 제1 풍력 터빈 타워 섹션과 적어도 제1 블레이드 및 제2 블레이드를 갖는 풍력 터빈을 수면 위로 연장되는 해저 바닥 지지식 타워 섹션에 해상 조립하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션 및 상기 제1 블레이드를 부유 선박에서 미리결정된 해상 위치로 이동시키는 단계;
상기 수면 위로 연장되는 상기 해저 바닥 지지식 타워 섹션과 상기 선박을 정렬시키는 단계;
상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션을 상기 바닥 지지식 타워 구조물과 고정하는 단계;
풍력 터빈 나셀 조립체 허브를 상기 풍력 터빈 타워 섹션과 함께 그리고 그 위에 고정하는 단계;
상기 선박 선상으로부터의 제1 풍력 터빈 블레이드를 상기 풍력 터빈 허브와 정렬시키는 단계;
상기 조립된 허브와 상기 제1 풍력 터빈 블레이드를 회전시키는 단계;
상기 선박 선상으로부터의 제2 풍력 터빈 블레이드를 상기 풍력 터빈 허브와 정렬시키는 단계; 및
상기 조립된 허브와 상기 제1 풍력 터빈 블레이드 및 상기 제2 풍력 터빈 블레이드를 회전시키는 단계를 포함하는,
방법.
제15 항에 있어서,
제2 풍력 터빈 타워 섹션을 더 포함하며, 그리고
미리결정된 해상 위치에 인접한 해저에 대해 상기 선박을 상승시키는 단계;
상기 선박을 정렬시키는 단계 이후에, 상기 선박을 해저로부터 더 상승시키는 단계; 및
상기 선박 선상으로부터의 상기 제2 풍력 터빈 타워 섹션을 상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션과 정렬시키는 단계 ─ 상기 풍력 터빈 허브는 상기 제2 풍력 터빈 타워 섹션 위에 고정됨 ─ 를 더 포함하는,
방법.
제15 항에 있어서,
상기 제1 터빈 블레이드를 상기 풍력 터빈 허브와 정렬시키는 단계 동안, 상기 제1 풍력 터빈 블레이드는 그의 조립 포지션에서 상기 선박 갑판 위에 있는,
방법.
제17 항에 있어서,
제2 터빈 블레이드를 상기 풍력 터빈 허브와 정렬시키는 단계 동안, 상기 제2 풍력 터빈 블레이드는 조립 포지션에서 상기 선박 갑판 위에 있는,
방법.
제18 항에 있어서,
제3 풍력 터빈 블레이드을 더 포함하며, 그리고,
상기 풍력 터빈 허브와 상기 제3 풍력 터빈 블레이드를 정렬시키는 단계를 더 포함하고,
상기 제3 터빈 블레이드를 정렬시키는 단계 동안, 상기 제3 풍력 터빈 블레이드는 그의 조립 포지션에서 상기 선박 갑판 위에 있는,
단계.
제19 항에 있어서,
상기 풍력 터빈 타워 섹션, 상기 풍력 터빈 허브 및 상기 제1 블레이드, 제2 블레이드 및 제3 블레이드는 갠트리 구조물 상에서 캔틸레버 포지션으로 이동가능한 브리지 크레인(bridge crane)을 사용하여 상기 선박으로부터 조립되는,
방법.
제20 항에 있어서,
상기 풍력 터빈 허브를 상기 선박의 선외측 포지션으로부터 상기 브리지 크레인 아래의 상기 선박의 선내측 포지션으로 활주시키는(skidding) 단계;
상기 브리지 크레인과 함께 사용하도록 조정되는 호이스트를 사용하여 상기 풍력 터빈 허브를 인양하는 단계; 및
상기 풍력 터빈 허브를 상기 풍력 터빈 타워 섹션과 고정하는 단계 이전에, 상기 브리지 크레인과 함께 상기 풍력 터빈 허브를 종방향 경로를 따라 이동시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제21 항에 있어서,
상기 선박은 상기 단계들을 반복하여 상기 선박을 이동시키지 않고 미리결정된 위치들에서 적어도 4개의 풍력 터빈들을 조립할 수 있도록, 상기 풍력 터빈 타워 섹션들, 상기 제1 블레이드, 제2 블레이드 및 제3 블레이드 및 상기 허브를 유지하도록 구성되는,
방법.
제15 항에 있어서,
호이스트와 함께 사용하도록 조정되는 브리지 크레인(bridge crane)을 더 포함하며,
상기 브리지 크레인을 사용하여 상기 풍력 터빈 타워 섹션들, 상기 풍력 터빈 허브, 및 상기 풍력 터빈 블레이드들을 정렬시키는 단계;
상기 풍력 터빈 타워 섹션들과 상기 풍력 터빈 허브의 정렬을 위해, 상기 풍력 터빈 타워 섹션 및 상기 풍력 터빈 허브와 함께 사용하도록 구성되는 그리퍼(gripper)를 상기 브리지 크레인 호이스트에 부착하는 단계; 및
상기 허브 그리퍼의 제거 이후, 상기 풍력 터빈 블레이드들과 상기 풍력 터빈 허브의 정렬을 위해, 상기 블레이드들과 사용하도록 구성되는 그리퍼를 상기 브리지 크레인 호이스트에 부착하는 단계를 더 포함하는,
방법.
해저 바닥 지지식 타워 섹션 위에 적어도 제1 풍력 터빈 타워 섹션, 풍력 터빈 나셀 허브 및 적어도 제1 블레이드와 제2 블레이드를 갖는 풍력 터빈을 해상 조립하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션, 상기 풍력 터빈 나셀 허브, 및 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드를 갑판을 갖는 부유 선박 상에서 미리결정된 해상 위치로 이동시키는 단계;
상기 선박으로부터의 상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션을 수면으로부터 연장되는 상기 해저 바닥 지지식 타워 섹션과 정렬시키는 단계;
상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션 위에 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 고정하는 단계;
제1 풍력 터빈 블레이드를 상기 선박의 선외측에서 상기 풍력 터빈 나셀 허브와 정렬시키는 단계;
상기 제1 풍력 터빈 블레이드를 상기 선박의 선외측으로 회전시키는 단계;
제2 풍력 터빈 블레이드를 상기 선박의 선외측에서 상기 풍력 터빈 나셀 허브와 정렬시키는 단계; 및
상기 선박의 선외측에서 상기 제2 풍력 터빈 블레이드를 회전시키는 단계를 포함하는,
방법.
제24 항에 있어서,
제2 풍력 터빈 타워 섹션을 더 포함하며,
상기 미리결정된 해상 위치에 인접한 해저에 대해 상기 선박을 상승시키는 단계;
상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션을 정렬시키는 단계 이후 및 상기 선박을 상승시키는 단계 이후에, 상기 선박을 해저로부터 더 상승시키는 단계; 및
상기 선박으로부터의 상기 제2 풍력 터빈 타워 섹션을 상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션과 정렬시키는 단계를 더 포함하고,
상기 풍력 터빈 허브가 상기 제2 풍력 터빈 타워 섹션 위에 고정되는,
방법.
제24 항에 있어서,
상기 제1 풍력 터빈 타워 섹션, 상기 풍력 터빈 나셀 허브 및 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드는 상기 선박 갑판 상의 레일들을 따라 이동가능한 스키딩 구조물 상에서 회전가능한 붐 크레인을 사용하여 상기 선박으로부터 조립되고, 그리고
상기 회전가능한 붐 크레인과 결합된 상기 스키딩 구조물은, 상기 랙들 상에서 상기 선박의 선외측에서 상기 블레이드들에 선박 갑판 전체의 접근을 제공하도록, 그리고 상기 선외측 조립된 풍력 터빈 나셀 허브와 상기 블레이드들 각각을 조립하도록 구성되는,
방법,
제26 항에 있어서,
상기 풍력 터빈 허브를 풍력 터빈 타워 섹션과 고정하는 단계 이전에, 상기 스키딩 구조물이 상기 나셀 허브 위로 활주할 수 있는 여유 공간을 갖도록 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 상기 선박 중심선에 인접하게 배치하는 단계;
상기 풍력 터빈 나셀 허브를 풍력 터빈 타워 섹션과 고정하는 단계 이전에, 상기 회전가능한 붐 크레인으로 인양하도록 구성되는 호이스트를 사용하여 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 인양하는 단계; 및
상기 풍력 터빈 허브를 풍력 터빈 타워 섹션과 고정하는 단계 이전에, 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 상기 스키딩 구조물로 상기 선박 갑판 상의 종방향 경로를 따라 이동시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제27 항에 있어서,
상기 선박은, 상기 단계들을 반복하여 상기 선박을 해안으로 복귀시키지 않고 미리결정된 위치들에서 적어도 6개의 풍력 터빈들을 조립할 수 있도록, 상기 풍력 터빈 타워 섹션들, 상기 제1 및 제2 블레이드들 및 상기 나셀 허브들을 상기 선박 갑판 상에 보관하도록 구성되는,
방법.
제24 항에 있어서,
스키딩 구조물 상에서 호이스트와 함께 사용하도록 구성되는 붐 크레인을 더 포함하며,
상기 스키딩 구조물 상에서 상기 붐 크레인을 사용하여 상기 풍력 터빈 타워 섹션, 상기 풍력 터빈 나셀 허브 및 상기 풍력 터빈 제1 블레이드 및 제2 블레이드를 정렬시키는 단계,
상기 풍력 터빈 타워 섹션 및 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 정렬시키기 위해 상기 풍력 터빈 타워 섹션 및 풍력 터빈 나셀 허브와 함께 사용하도록 구성되는 그리퍼를 상기 붐 크레인 호이스트에 부착하는 단계, 및
풍력 터빈 타워 섹션 및 풍력 터빈 나셀 허브와 함께 사용하도록 구성되는 그리퍼를 제거한 후, 상기 풍력 터빈 블레이드들을 상기 풍력 터빈 나셀 허브와 정렬시키기 위해 블레이드와 함께 사용하도록 구성되는 그리퍼를 상기 붐 크레인 호이스트에 부착하는 단계를 더 포함하는,
방법.
적어도 조립된 풍력 터빈 타워 섹션과 나셀 허브, 및 적어도 제1 블레이드와 제2 블레이드를 갖는 해저 위의 풍력 터빈의 해상 조립 방법으로서, 상기 방법은,
상기 조립된 풍력 터빈 타워 섹션과 나셀 허브, 및 상기 제1 블레이드와 제2 블레이드를 부유 선박 상에서 미리결정된 해상 위치로 이동시키는 단계;
상기 조립된 풍력 터빈 타워 섹션과 풍력 터빈 나셀 허브를 해저 바닥 지지식 타워 섹션 위에 고정하는 단계 이전에, 상기 조립된 풍력 터빈 타워 섹션 및 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 상기 선박의 선외측에 매다는 단계;
크레인을 사용하여 상기 제1 풍력 터빈 블레이드를 상기 풍력 터빈 나셀 허브와 정렬시키는 단계;
상기 제1 블레이드를 상기 허브에 고정하는 단계 이후에, 상기 나셀 허브 및 상기 제1 풍력 터빈 블레이드를 회전시키는 단계;
상기 크레인을 사용하여 상기 제2 풍력 터빈 블레이드를 상기 풍력 터빈 나셀 허브와 정렬시키는 단계; 및
상기 나셀 허브와 상기 제1 풍력 터빈 블레이드 및 상기 제2 풍력 터빈 블레이드를 회전시키는 단계를 포함하고,
상기 제2 블레이드를 상기 허브에 고정하는 단계 이후에, 상기 풍력 터빈 타워 섹션은 복수의 방사상 외측 연장 핀들을 구비하고, 상기 복수의 방사상 외측 연장 핀들은 상기 타워 섹션 방사상 외측 연장 핀들에 대응하는 복수의 슬롯들을 갖는 핸들링 시스템과 함께 사용하도록 구성되는,
방법.
제30 항에 있어서,
상기 조립된 풍력 터빈 허브 및 상기 제1 블레이드는, 상기 제2 블레이드와 상기 풍력 터빈 허브의 선외측 조립을 위해 상기 크레인이 상기 제2 블레이드를 상기 풍력 터빈 나셀 허브와 정렬시킬 수 있도록 상기 선박의 선외측에서 회전되도록 구성되는,
방법.
제30 항에 있어서,
상기 조립된 풍력 터빈 타워 섹션과 상기 풍력 터빈 나셀 허브를 매다는 단계 및 정렬시키는 단계 이전에, 상기 미리결정된 해상 위치에 인접한 해저에 대해 상기 선박을 상승시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제30 항에 있어서,
상기 조립된 타워 섹션 및 상기 풍력 터빈 허브는 상기 핸들링 시스템 대응 복수의 슬롯들에 의한 상기 타워 섹션 복수의 방사상 외측 연장 핀들의 인양을 위해 상기 선박 중심선의 선외측 보관 포지션으로부터 상기 선박 중심선까지 이동가능한,
방법.
제30 항에 있어서,
상기 크레인은 상기 선박 갑판 상에서 그리고 선박 갑판의 선외측에서 상기 풍력 터빈 구성요소들에 접근하기 위해 상기 선박 갑판을 따라 이동가능한 캔틸레버 구조물과 함께 회전가능하고, 그리고 이와 함께 배치되는,
방법.