KR20230113736A - 풍력 터빈 해양 지지 구조 - Google Patents

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KR20230113736A
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로버트 칸트
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구스토엠에스씨 비. 브이.
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Abstract

풍력 터빈용 반 잠수식 해양 지지 구조에 있어서, 연결 구조에 의해 서로 연결되는 3개의 반 잠수식 기둥들을 포함하고, 상기 연결 구조는 상기 지지 구조의 3개의 사이드들을 정의하고, 상기 지지 구조는 풍력 터빈 타워를 수용하기 위한 풍력 터빈 수용 요소를 더 포함하고, 상기 풍력 터빈 수용 요소는 2개의 반 잠수식 기둥들 사이의 상기 지지 구조의 사이드 상에 위치되는, 풍력 터빈용 반 잠수식 해양 지지 구조.

Description

풍력 터빈 해양 지지 구조
본 발명은 풍력 터빈 해양 지지 구조에 관한 것으로, 특히 풍력 터빈용 반 잠수식 해양 지지 구조에 관한 것이다.
그린 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 해양(offshore) 풍력(wind) 터빈(turbines)에 의한 그린 에너지 공급이 증가하고 있다. 많은 해양 풍력 터빈 또는 풍력 터빈 단지(farm)는 해안 근처 또는 상대적으로 얕은 수역에 위치된다. 이러한 해양 위치에서 풍력 터빈은 일반적으로 고정 플랫폼이나 구조에 설치된다. 그러나 더 깊은 수심에서 풍력 발전을 수확하기 위한 탐구가 있다. 이러한 더 깊은 수심 위치에서는 풍력 터빈을 위한 고정 지지 구조가 합리적인 비용으로 더 이상 실현 가능하지 않으므로 풍력 터빈을 위한 부유식 지지 시스템이 필요하다. 풍력 터빈 설치를 위한 부유식 해양 지지 시스템의 많은 구성이 설계되고 테스트되었다.
풍력 터빈을 위한 다양한 유형의 부유식(floating) 해양 지지 시스템이 알려져 있으며, 이들은 대략 다음의 4가지 주요 카테고리로 분류될 수 있다. 첫째, 반 잠수식(semi-submersible) 또는 기둥 안정화 유닛이 있고, 둘째로 인장 다리 플랫폼이 있고, 셋째로 스파 부이(spar buoys)가 알려져 있으며, 넷째로 바지(barge) 유형의 부유(floating) 시설(installation)이 설계되었다.
반 잠수식 해양 부유식 지지 구조의 범주에서 디자인은 종종 삼각형 모양이다. 일반적으로 세 개의 반 잠수식 기둥이 서로 연결되어 제공되며 철골 구조 또는 콘크리트 구조로 설계된다. 풍력 터빈은 삼각형의 중앙에 위치하거나 해당 열과 수직 정렬된 열 중 하나에 위치한다. 종종 이러한 구성은 높은 강철 중량 및/또는 다소 깊은 항구 드래프트 및/또는 높은 무게 중심 위치 및/또는 다소 높은 피로 민감성으로 인해 어려움을 겪는다. 일부 구성에서는 바람직하지 않은 기울기 각도를 줄이기 위해 활성 밸러스트 시스템이 필요하다.
위에서 언급한 단점 중 적어도 하나를 완화하는 풍력 터빈용 부유식 해양 지지 구조에 대한 필요성이 남아 있다.
그에 따라, 본 발명은 청구항 1에 따른 부유식 해양 지지 구조를 제공한다.
인접한 두 개의 반 잠수식 기둥 사이에 연결 구조로 연결된 반 잠수식 기둥과 구조의 측면에 위치한 풍력 터빈 수용 요소를 갖는 해양 지지 구조를 제공함으로써 카운터 밸러스트가 덜 필요하므로 기둥 중 하나에 풍력 터빈이 위치하는 기존 지지 구조보다 작고 가볍고 경제적인 구조가 가능한다. 또한, 2개의 반 잠수식 기둥 사이에 풍력 터빈 수용 요소를 배치하여 더 낮은 항구 드래프트를 얻을 수 있으므로 항구에서 추가 임시 부력 장치가 덜 필요하거나 전혀 필요하지 않다. 풍력 터빈 타워는 2개의 인접한 반 잠수식 기둥 사이에 풍력 터빈 수용 요소에 배치될 수 있으며, 이 2개의 기둥은 풍력 터빈의 무게를 지탱할 수 있다. 이것은 더 나은 무게 분배, 더 낮은 항구 드래프트 및/또는 더 작고 더 가벼운 더 경제적인 구조를 초래할 수 있다. 반 잠수식 기둥은 안정화 기둥이라고도 한다. 반 잠수식 기둥 또는 안정화 기둥에는 밸러스트(ballast) 용량이 있는 반면 풍력 터빈 수용 요소에는 밸러스트 용량이 없다. 연결 구조는 두 개의 인접한 반 잠수식 기둥을 연결하여 삼각형 지지 구조인 경우 지지 구조의 외부 측면을 형성한다. 풍력 터빈 수용 요소는 연결 구조에 위치하므로 지지 구조의 외측면 중 하나에 위치한다. 지지 구조는 반 잠수식 기둥과 반 잠수식 기둥을 연결하는 연결구조를 포함한다. 지지 구조의 외측은 연결 구조에 의해 형성될 수 있다. 지지 구조는 중앙 구조 또는 T자형 구성 구조 등과 같은 추가 구조를 추가로 포함할 수 있다.
유리하게는, 풍력 터빈 수용 요소는 지지 구조의 외측에서 연결 구조에 의해 연결된 2개의 반 잠수식 기둥 사이의 중간에 위치된다. 인접한 반 잠수식 기둥 사이의 연결을 형성하여 지지 구조의 외측을 형성하는 연결 구조에는 풍력 터빈 수용 요소가 제공된다. 특히, 풍력 터빈 수용 요소(wind turbine receiving element)는 2개의 인접한 기둥 사이 중앙에 있는 연결 구조에 장착된다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소는 삼각형 지지 구조의 외측 중 하나에 장착된다. 연결 구조에는 풍력 터빈 수용 요소가 제공되며, 따라서 풍력 터빈 수용 요소는 연결 구조의 일부를 형성한다. 풍력 터빈 수용 요소는 연결 구조에 장착될 수 있으므로, 지지 구조의 외측 중 하나에 장착된다. 예를 들어, 풍력 터빈 수용 요소는 연결 구조에 통합될 수 있다. 예를 들어, 2개의 반 잠수식 기둥을 연결하는 외부 측면 중 하나를 형성하는 연결 구조는 풍력 터빈 수용 요소를 그 사이에 허용하는 두 부분으로 중단될 수 있으므로 풍력 터빈 수용 요소는 연결 구조의 통합 부분을 형성한다.
반 잠수식 기둥은 삼각형 구성으로 배치되며 각 기둥은 삼각형 구성의 모서리를 제공한다. 열 사이에는 연결 구조가 제공된다. 연결 구조는 지지 구조의 3면을 정의하도록 어레인지되며, 각 측면은 2개의 인접한 반 잠수식 기둥을 연결한다. 풍력 터빈 수용 요소는 이러한 측면 중 하나에 위치한다. 지지 구조의 측면 중 하나에 풍력 터빈 수용 요소를 제공함으로써 풍력 터빈 타워는 가능하면 부둣가(quayside)를 따라 고정 또는 부동으로 사용 가능한 항구 크레인을 사용하여 항구의 풍력 터빈 수용 요소에 설치될 수 있다. 풍력 터빈이 지지 구조의 측면에 있기 때문에 풍력 터빈을 지지 구조에 배치하기 위해 도달 범위가 확장된 크레인이 필요하지 않다. 이는 풍력 터빈을 지지 구조에 보다 쉽고 비용 효율적으로 설치할 수 있게 한다. 반 잠수식 기둥은 관 모양이거나 다각형 모양일 수 있다.
유리하게는, 풍력 터빈 수용 요소는 2개의 인접한 기둥 사이의 중앙에 위치하여 레벨 트림(trim)을 위해 더 적은 물 밸러스트를 필요로 하므로 지지 구조의 전체 크기 및 더 작은 항구 드래프트에 유리하다. 또한 풍력 터빈 수용 요소를 중간에 배치함으로써 풍력 터빈 수용 요소에 풍력 터빈을 설치하는 작업은 풍력 터빈 수용 요소가 있는 지지 구조의 측면이 크레인 위치, 즉 부둣가를 향하고 있을 때 항만 크레인을 사용하여 비교적 간단하게 수행될 수 있다.
바람직하게는, 반 잠수식 기둥 사이의 연결 구조는 트러스 구조에 의해 제공된다. 트러스 구조의 브레이스에 의해 하중이 전달되는 트러스 구조를 제공함으로써, 트러스 구조가 없는 지지 구조에 비해 지지 구조의 더 낮은 총 철골 중량을 얻을 수 있다. 또한, 트러스 구조를 제공함으로써 평판 구조와 같은 비 트러스 구조 설계에 비해 낮은 피로 감도를 얻을 수 있다. 트러스 구조는 기둥과 풍력 터빈 수용 요소 사이에 더 단단한 연결을 제공하므로 변형 및/또는 피로에 대한 민감도가 낮아진다.
유리하게는, 트러스 구조는 인접한 기둥을 연결하는 상부 브레이스(brace) 및 하부 브레이스를 포함하고, 여기서 상부 브레이스는 기둥의 상단을 연결하고, 하부 브레이스는 인접한 기둥의 하단을 연결한다. 트러스 구조는 일반적으로 브레이스, 빔들(beams) 또는 코드들(chords)이라고도 하는 여러 개의 트러스 부재를 포함한다. 트러스 부재에 대한 많은 용어가 알려져 있으며, 이 응용 프로그램의 맥락에서 '브레이스'라는 용어가 사용된다.
브레이스는 관 모양 또는 다각형 모양일 수 있다. 트러스 구조는 풍력 터빈 수용 요소의 상단을 기둥의 상단과 연결하고 풍력 터빈 수용 요소의 하단을 기둥의 하단과 각각 연결하는 상부 브레이스 및 하부 브레이스를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 상부 및 하부 브레이스는 대략 평행하고 대략 수평 또는 눕는 배향으로 배향된다. 상부 브레이스는 설치 후 일반적으로 워터 라인(water line) 위에 위치하며, 하부 브레이스는 설치 후 일반적으로 워터 라인 아래에 위치하므로 잠긴다. 트러스 구조에 상부 브레이스 및 하부 브레이스를 제공하고, 기둥 및/또는 풍력 터빈 수용 요소의 상단 및 하단을 각각 연결함으로써, 기둥 및/또는 풍력 터빈 수용 요소는 기둥의 높이를 따른 방향으로 최대화된 간격을 갖는 수평 브레이스들에 의해 최적의 방식으로 지지된다. 따라서 브레이스는 최적화된 방식으로 하중 모멘트를 풍력 터빈으로부터 기둥으로 전달할 수 있다.
유리하게는, 트러스 구조의 상부 브레이스 및/또는 하부 브레이스들은 T자형 구성으로 어레인지된다. 따라서 풍력 터빈 수용 요소는 "T"의 암들 사이에 위치된다고 말할 수 있다. "T" 모양은 일반적으로 두 개의 짧은 암과 하나의 긴 암을 갖는다. 풍력 터빈 수용 요소는 상부 및 하부 브레이스를 통해 두 개의 인접한 반 잠수식 기둥에 연결된다. 이러한 상부 및 하부 브레이스는 연결 구조의 일 측을 형성한다. 또한, 풍력 터빈 수용 요소는 상부 브레이스 및/또는 반대쪽 기둥 - 상기 기둥은 지지 구조의 3번째 반 잠수식 기둥으로서, 풍력 터빈 수용 요소가 배치되는 것과 동일한 측면에 어레인지되지 않음- 에 연결된 하부 브레이스를 경유한다. 이 브레이스는 "T"의 긴 암을 형성하고 있다고 말할 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소를 연결하는 "T"의 짧은 암을 형성하는 상부 브레이스 및/또는 하부 브레이스는 하중을 흡수하는 데 함께 작용하며, 이러한 협력으로 인해 이러한 브레이스들은 예를 들어 풍력 터빈 수용 요소를 반대쪽 반잠수식 기둥과 연결하는 브레이스보다 더 가벼울 수 있다. 일반적으로 짧은 암을 형성하는 브레이스 중 하나는 압력이 가해질 수 있는 반면, 짧은 암을 형성하는 브레이스 중 다른 하나는 당기는 힘이 가해질 수 있다. 이와 같이 T자형 구성으로 어레인지된 이러한 브레이스는 풍력 터빈을 최적으로 지지할 수 있다. 트러스 구조는 경사 브레이스를 더 포함할 수 있고, 경사 브레이스는 기둥 또는 풍력 터빈 수용 요소의 하단을 기둥 또는 풍력 터빈 수용 요소의 상단에 연결할 수 있다. 경사 브레이스는 기둥의 상단 또는 하단과 각각의 하단 브레이스 또는 상단 브레이스 사이에 연결될 수도 있다. 경사 브레이스는 일반적으로 위쪽으로 어레인지될 수 있지만 경사 브레이스의 다른 방향도 가능할 수 있다. 경사 브레이스는 대각선 브레이스로 구현될 수 있지만, 경사 브레이스의 다른 실시예도 가능할 수 있다.
또한, 해양 지지 구조에는 수동 밸러스트 시스템이 유리하게 제공된다. 종래 기술 구성에서와 같이 하나의 기둥과 수직으로 정렬되는 대신에 풍력 터빈이 2개의 기둥 사이에 위치되기 때문에 제한된 카운터 밸러스트만 필요할 수 있으므로 지지 구조가 더 가볍고 및/또는 더 작을 수 있다. 따라서 지지 구조는 레벨 트림을 위해 상대적으로 적은 양의 물 밸러스트를 필요로 할 수 있는데, 이들 2개의 인접한 기둥의 부력이 2개의 인접한 기둥 사이에 위치된 풍력 터빈 수용 요소에 장착된 풍력 터빈의 중량을 지탱할 수 있기 때문이다. 레벨 트림을 위한 상대적으로 적은 양의 밸러스트 요구 사항 때문에 낮은 항구 드래프트를 얻을 수 있으며 예를 들어 항구에서 추가 임시 부력 장치가 필요하지 않거나 제한적이다. 패시브 밸러스트 시스템으로 충분할 수 있으며 비용 절감을 위해 복잡한 액티브 밸러스트 시스템이 생략될 수 있다. 또한 패시브 밸러스트 시스템으로 인해 제작 비용이 상대적으로 낮을 수 있다. 바람직하게는 지지 구조에는 수동 안정기 시스템만 제공되지만 필요한 경우 능동적 안정기 시스템이 추가될 수 있다.
유리하게는, 풍력 터빈 수용 요소는 지지 구조의 측면 높이에 걸쳐 연장되는 세장형 구조이다. 풍력 터빈 수용 요소는 관형 구조일 수 있거나 다각형 구조일 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소는 대략 지지 구조의 하단부와 지지 구조의 상단부 사이에서 연장될 수 있다. 바람직하게는, 풍력 터빈 수용 구조의 하단은 반 잠수식 기둥의 하단과 동일한 높이까지 연장된다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소는 반 잠수식 기둥보다 낮게 연장되지 않는다. 풍력 터빈 수용 요소는 바람직하게는 반 잠수식 기둥과 거의 동일한 높이를 가지며, 따라서 수용 요소는 비교적 쉽게 연결 구조에 연결될 수 있다. 또한, 수용 요소가 지지 구조 및/또는 기둥과 거의 동일한 높이를 갖도록 함으로써, 풍력 터빈 수용 요소는 지지 구조의 부력을 추가할 수 있고, 그에 따라 다소 제한된 드래프트에 기여할 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소는 풍력 터빈의 지지만을 위해 제공되며 반 잠수식 안정화 기둥과 달리 밸러스트 용량이 없다.
유리하게는, 풍력 터빈 수용 요소는 반 잠수식 안정화 기둥과 동일한 높이를 갖는 관형 또는 다각형 기둥이다. 지지 구조의 모서리에 있는 반 잠수식 기둥과 달리 풍력 터빈 수용 요소에는 밸러스트 시스템이 제공되지 않는다. 풍력 터빈 수용 요소는 바람직하게는 풍력 터빈 수용 요소와 맞물리는 풍력 터빈 타워의 하단과 동일한 직경 또는 외부 치수를 갖는다. 이와 같이, 풍력 터빈이 풍력 터빈 수용 요소에 설치될 때, 풍력 터빈 타워는 풍력 터빈 수용 요소와 수직 정렬로 연장된다.
바람직하게는, 수용 요소는 또한 반 잠수식 기둥을 연결하는 연결 구조에 연결된다. 따라서 풍력 터빈 수용 요소는 연결 구조에 통합될 수 있으므로 제조 및 제조 비용이 절감될 수 있다. 바람직하게는, 수용 요소는 또한 트러스 구조에 연결되어 트러스 구조에 일체로 연결된다. 트러스 구조의 브레이스는 풍력 터빈 수용 요소와 일측에서의 인접한 기둥 사이에 제공될 수 있고, 풍력 터빈 수용 요소의 타측에서 풍력 터빈 수용 요소와 인접한 기둥 사이에 브레이스가 제공될 수 있다. 이와 같이 풍력 터빈 수용 요소는 지지 구조의 일측에 위치하며, 지지 구조의 기둥을 연결하는 연결 구조와 일체화된다. 또한, 상부 브레이스 및 하부 브레이스가 풍력 터빈 수용 요소와 반대쪽 안정화 기둥 사이에 제공될 수 있다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소는 수평으로 배향된 3쌍의 상부 및 하부 브레이스에 의해 지지되며, 이들 상부 및 하부 브레이스 쌍은 T자형 구성으로 어레인지된다. 풍력 터빈 수용 요소를 T자형 구성의 브레이스로 지지함으로써 수평 방향의 힘에 대한 최적의 지지가 제공된다.
부가적으로 및/또는 대안적으로, 지지 구조의 3개의 기둥 각각에는 하단부에 댐퍼 요소가 제공되며, 바람직하게는 풍력 터빈 수용 요소에는 하단부에 댐퍼 요소가 제공된다. 댐퍼 요소는 부력 뿐만 아니라 댐핑을 제공하는 닫힌 상자와 같은 구조인 댐퍼 박스일 수 있다. 대안적으로, 댐퍼 요소는 댐핑을 제공하는 댐퍼 플레이트를 포함할 수 있다. 댐퍼 요소를 제공하면 지지 구조의 모션 특성에 긍정적인 영향을 미치므로 피로 민감도가 감소한다. 또한 댐퍼 요소는 부력, 추가 질량 및 댐핑을 제공하므로 지지 구조의 모션 특성에 유익한 영향을 미친다. 유리하게는, 댐퍼 박스의 치수는 지지 구조의 유익한 히브(heave), 롤(roll) 및 피치 주기(pitch periods)를 달성하도록 최적화된다. 또한 기둥의 직경은 지지 구조의 보다 최적의 히브, 롤 및 피치 주기를 고려하여 최적화될 수 있다. 댐퍼 요소는 연관된 기둥 및/또는 연관된 풍력 터빈 수용 요소의 움직임을 감쇠시키도록(dampening) 구성된다. 이러한 기둥 및/또는 풍력 터빈 수용 요소의 움직임은 바람 또는 파도 모션에 의해 유도될 수 있다. 바람직하게는, 지지 구조의 환경적으로 유도된 움직임은 하나 이상의 기둥 및/또는 풍력 터빈 수용 요소에 하나 이상의 댐퍼 요소를 제공함으로써 감쇠된다. 환경적으로 유도된 지지 구조의 움직임은 바람이나 파도에 의해 유도될 수 있다.
유리하게는, 계류 시스템(mooring system)은 반 잠수식 기둥에서 지지 구조에 연결되며, 특히 반 잠수식 기둥의 상단에는 계류 라인과 같은 계류 시스템과 연결하기 위한 계류 커넥션이 제공된다. 계류 연결은 기둥의 상단 데크(deck)에서 제공될 수 있다. 계류 라인 연결을 높은 레벨, 즉 기둥의 상단에 제공함으로써 풍력 터빈 하중 및 계류 하중으로 인한 전복(overturning) 모멘트가 상대적으로 작을 수 있으므로 필요한 정수압(hydrostatic) 복원(restoring) 모멘트도 감소할 수 있다. 이러한 제한된 전복 모멘트 및 요구되는 정수압 모멘트는 지지 구조의 전체 치수를 감소시켜 종래의 지지 구조보다 상대적으로 낮은 강철 중량 및 더 작은 전체 치수를 허용할 수 있다. 계류 시스템은 지지 구조를 해저에 연결하도록 구성된다. 계류 시스템은 체인 및/또는 로프(rope) 시스템으로 제공될 수 있으며, 이는 당업자에게 알려져 있다. 계류 시스템은 부유식 지지 구조의 일부 이동을 허용하면서 해저에 대한 지지 구조의 연결을 제공한다.
유리한 실시예에서, 풍력 터빈 수용 요소는 케이블이 지지 구조로 들어갈 수 있는 케이블 가이드를 더 포함한다. 케이블은 일반적으로 풍력 터빈에 의해 생성된 전력을 예를 들어 그리드(grid) 스테이션으로 전송하기 위한 전기 케이블이다. 풍력 터빈 수용 요소에 케이블 가이드를 제공함으로써 케이블을 비교적 효율적으로 끌어당길 수 있다. 또한 케이블이 모션과 하중에 덜 노출될 수 있도록 워터 라인 아래에서 지지 구조로부터 케이블의 개선된 행오프 어레인지먼트가 얻어질 수 있다. 또한, 풍력 터빈 수용 요소에 케이블 가이드를 제공함으로써, 케이블에 대한 계류 시스템의 간섭 없이 케이블이 계류 라인으로부터 더 먼 거리에서 지지 구조에 들어갈 수 있다.
풍력 터빈 수용 요소는 풍력 터빈을 수용하도록 어레인지되며, 유리한 구성에서, 풍력 터빈 수용 요소는 풍력 터빈 타워의 하단과 맞물리도록 배치되는 맞물림 요소를 제공할 수 있다. 예를 들어, 맞물림 요소는 풍력 터빈 타워의 하단 상의 대응 플랜지와의 볼트 연결에 적합한 플랜지로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 맞물림 요소는 예를 들어 슬립 커넥션을 통해 풍력 터빈 타워의 대응하는 형상의 하단부가 수용될 수 있는 수용 공간으로서 어레인지될 수 있다. 슬립 커넥션은 터빈 타워에서뿐만 아니라 수용 요소에서 관련 원추형 표면을 제공할 수 있다. 대안적으로, 풍력 터빈 타워의 하단은 수용 요소의 중공 공간에 끼워지는 형상을 가질 수 있다. 풍력 터빈 타워를 풍력 터빈에 장착하는 다른 많은 변형이 가능할 수 있다. 바람직하게는, 풍력 터빈은 지지 구조가 항구에 있을 때 지지 구조의 풍력 터빈 수용 요소에 지지 구조에 장착된다. 그런 다음 풍력 터빈이 있는 지지 구조를 계류 시스템이 있는 위치에 설치하기 위해 해양 위치로 끌어당길 수 있다. 항구에서 지지 구조는 특정 밸러스트를 필요로 하는 항구 드래프트를 가질 것으로 알려져 있다. 운송 중, 예인 중 지지 구조에는 항구 드래프트와 다를 수 있는 항구 드래프트가 제공된다. 마지막으로, 설치 시 지지 구조에는 약간의 밸러스트가 필요한 작동 초안이 있다. 항구 드래프트는 항구 드래프트 및/또는 통과 드래프트와 다를 수 있다.
본 개시내용의 추가 양태로서, 지지 시스템을 해저에 계류하기 위해 지지 시스템에 연결된 계류 시스템 및 지지 구조를 포함하는 지지 시스템이 제공된다.
본 발명의 추가 양태에서, 지지 구조 및 지지 구조의 풍력 터빈 수용 요소에 장착된 풍력 터빈 타워를 포함하는 지지 시스템이 제공된다.
또한, 해양 풍력 터빈의 설치 방법이 제공된다. 이 방법은 지지 구조의 2개의 반 잠수식 기둥 사이의 지지 구조의 측면에 요소를 수용하는 풍력 터빈을 갖는 반 잠수식 지지 구조를 제공하는 단계를 포함한다. 지지 구조가 제조될 때, 그것은 수중에서 런칭되며, 바람직하게는 지지 구조는 항구 워터로 이동되거나 항구 워터에서 진수된다. 항구 워터, 바람직하게는 부두 근처에 떠 있는 지지 구조로, 풍력 터빈 타워는 지지 구조의 풍력 터빈 수용 요소 상에 장착될 수 있다. 부두 근처에 지지 구조를 배치할 때 풍력 터빈을 풍력 터빈 수용 요소 위로 끌어올리기 위해 기존의 항구 크레인을 사용할 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 풍력 터빈은 지지 구조 상에 부분적으로 장착될 수 있으며, 예를 들어 먼저 풍력 터빈 타워가 풍력 터빈 수용 요소에 연결될 수 있고, 그 다음 나셀 및 블레이드가 설치될 수 있거나, 풍력 터빈이 풍력 터빈 수용 요소 위로 한 번에 끌어올릴 수 있다. 풍력 터빈이 장착된 지지 구조는 설치를 위해 예인선에 의해 해양 위치로 견인될 수 있다. 해양 위치로 견인되는 지지 구조는 풍력 터빈이 완전히 장착되어 있거나 풍력 터빈이 없을 수 있으며, 이 경우 풍력 터빈은 해양 위치의 지지 구조에 설치된다. 해양 위치에서 계류 시스템은 기둥에 연결될 수 있으며, 특히 계류 라인은 기둥의 상단에서 계류 커넥션에 연결될 수 있다. 또한, 전기 케이블은 풍력 터빈 수용 요소 상의 케이블 가이드를 통해 유리한 방식으로 이루어질 수 있는 지지 구조로 인입될 수 있다.
다른 양태에서, 지지 구조의 풍력 터빈 수용 요소에 장착되도록 구성된 풍력 터빈이 제공된다.
또한, 풍력 터빈 지지 구조 및 그 위에 장착된 풍력 터빈을 갖는 다수의 풍력 터빈 지지 시스템을 포함하는 해양 풍력 터빈 단지가 제공된다.
또 다른 양태에서, 예인선과 풍력 터빈 지지 구조, 바람직하게는 풍력 터빈이 그 위에 장착되어 지지 구조를 해양 위치로 견인하기 위한 어셈블리가 있다.
추가적인 유리한 실시예는 종속항에 제시되어 있다.
이들 및 다른 양태는 예시적인 실시예의 도면을 포함하는 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 지지 구조의 사시도이다.
도 2는 풍력 터빈이 장착된 지지 구조의 사시도이다.
도 3은 부유 상태에서 그 위에 장착된 풍력 터빈을 갖는 지지 구조의 정면도이다.
도면들은 예시적인 예로서 제공되며 본 개시를 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 도면의 축척이 맞지 않을 수 있다. 해당 요소는 해당 참조 기호로 지정된다.
도 1은 반 잠수식 해양풍력 터빈 지지 구조(1)의 사시도를 도시한다. 지지 구조(1)는 3개의 반 잠수식 안정화 기둥(2)을 포함한다. 여기서 기둥은 관형 레그(2)로 구현되지만 이러한 레그의 다각형 단면도 가능할 수 있다. 기둥(2)은 삼각형 구조를 형성하도록 서로에 대해 위치된다. 기둥(2)은 연결 구조(4), 여기서는 트러스 연결 구조(4)에 의해 서로 연결된다. 트러스 구조(4)는 기둥(2)을 연결하는 트러스 구조를 형성하기 위해 서로 연결되는 브레이스(5)를 포함한다. 연결 구조(4)는 2개의 인접한 기둥(2)을 연결하고, 따라서 구조의 삼각형 구성의 측면(6)을 정의한다. 따라서, 연결 구조(4)는 기둥(2a, 2b, 2c) 중 2개의 연관된 기둥 사이에 각각 3개의 측면(6a, 6b, 6c)을 형성하여 지지 구조(1)의 외부 측면(6a, 6b, 6c)을 형성한다. 삼각형 구성의 3개의 변(6a, 6b, 6c)은 길이가 동일할 수 있으며, 또는 변 중 하나의 길이가 다를 수 있다. 여기서, 측면(6a, 6b, 6c)은 삼각형 구성의 모서리에 위치한 기둥(2a, 2b, 2c)과 함께 삼각형 구성의 측면을 형성한다. 여기서, 2개의 기둥(2a, 2b, 2c)은 2개의 평행한 길이방향 연장 브레이스(5a, 5b)와 2개의 경사 브레이스(5c)에 의해 서로 연결된다. 길이방향 연장 브레이스(5a, 5b)는 주로 수평으로 배향된다고 할 수 있다. 트러스 구조(4)를 형성하는 브레이스(5)의 다른 구성도 물론 가능하다. 트러스 구조(4)는 이들 도면에 개략적으로 도시되어 있으므로 기둥에 대한 브레이스 또는 바(bar)의 정확한 연결은 실제로는 다를 수 있다. 트러스 구조(4) 대신에 예를 들어 평판 구조와 같이 기둥(2) 사이의 대안적인 연결이 또한 제공될 수 있다.
트러스 구조(4)는 기둥(2a, 2b, 2c) 및 풍력 터빈 수용 요소(7)의 상단(201a, 201b, 201c, 701) 사이에서 길이방향으로 연장되는 상부 브레이스(5a)를 포함한다. 트러스 구조(4)는 풍력 터빈 수용 요소(7)의 기둥(2a, 2b, 2c)의 하단(202a, 202b, 202c, 702)을 연결하는 하부 브레이스(5b)를 더 포함한다. 상부 브레이스(5a) 및 하부 브레이스(5b)는 그것의 상단(201a, 201b, 201c, 701) 및 하단(202a, 202b, 202c, 702)에서 기둥 및 수용 요소에 연결됨으로써, 기둥(2a, 2b, 2c) 및 풍력 터빈 수용 요소(7)에 대한 최적의 지지를 제공한다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소는 서로에 대해 T자형 구성으로 어레인지된 3개의 상부 브레이스(5a) 및 3개의 하부 브레이스(5b)에 의해 지지된다. 상부 브레이스(5a) 및 하부 브레이스(5b)는 3개의 기둥(2a, 2b, 2c) 각각과 풍력 터빈 수용 요소(7)를 서로 연결한다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 연결 구조, 여기서는 트러스 구조(4)에 장착된다. 특히, 풍력 터빈 수용 요소(7)는 연결 구조(4)에 의해 연결된 2개의 인접한 반 잠수식 기둥(2b, 2c) 사이의 중간에 위치된다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소(7)는 연결 구조(4)의 일부를 형성한다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 2개의 인접한 반 잠수식 기둥(2b, 2c), 특히 2개의 인접한 반 잠수식 기둥 사이의 중간을 연결하는 연결 구조(4)에 바람직하게 통합된다. 지지 구조(1)는 각 모서리에 반 잠수식 기둥(2a, 2b, 2c)이 있고 삼각형의 모서리, 즉 기둥을 연결하는 연결 구조(4)에 의해 형성된 삼각형 모양의 외측을 갖는 삼각형 형상을 갖는다. 삼각형 형상의 측면 중 하나에, 지지 구조(1)의 외측인 풍력 터빈 수용 요소가 제공되며, 바람직하게는 지지 구조의 상기 측면에 의해 연결된 두 개의 인접한 반 잠수식 기둥 사이의 상기 측면의 중앙에 제공된다. 풍력 터빈 수용 요소는 삼각형 지지 구조의 외측을 정의하는 연결 구조에 장착되거나 연결 구조의 일부를 형성하며, 바람직하게는 연결 구조에 통합된다.
풍력 터빈 수용 요소(7)는 상부 브레이스(5a) 및 하부 브레이스(5b)를 통해 각각 인접한 2개의 기둥(2b, 2c)에 연결된다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 또한 상부 브레이스(5a) 및 하부 브레이스(5b)를 통해 반대쪽 반 잠수식 기둥(2a)에 연결된다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소(7)는 상부 브레이스(5a) 및 각각 T자형 구성으로 어레인지된 하부 브레이스(5b)를 통해 연결된다. 또한, 기둥(2a, 2c)은 상부 브레이스(5a) 및 하부 브레이스(5b)를 통해 연결된다. 또한, 기둥(2a, 2b)은 상부 브레이스(5a) 및 하부 브레이스(5b)를 통해 연결된다. 또한, 기둥(2c, 2a) 사이 및/또는 기둥(2b, 2a) 사이에 경사 브레이스(5c)가 제공되며, 여기서는 2개의 경사 브레이스(5c)가 도시되어 있지만, 다른 구성에서는 더 많은 경사 브레이스 또는 하나의 경사 브레이스만 가능하거나, 예를 들어 도 2에 도시된 것처럼 경사 브레이스가 없을 수 있다. 인접한 기둥(2c)과 풍력 터빈 수용 요소(7) 사이에는 또한 경사 브레이스(5c)가 제공된다. 인접한 기둥(2b)과 풍력 터빈 수용 요소(7) 사이에는 또한 경사 브레이스(5c)가 제공된다. 또한, 풍력 터빈 수용 요소(7)와 반대쪽 기둥(2a) 사이에는 이 예에서 2개의 경사 브레이스(5c)가 제공된다. 경사 브레이스의 구성이 다를 수 있음을 이해해야 한다. 바람직하게는, 풍력 터빈 수용 요소(7)와 반대쪽 기둥(2a)을 연결하는 상부 브레이스 및 하부 브레이스는 수직 평면에 어레인지되며, 수직 평면은 지지 구조(1)의 대칭 평면을 제공한다.
또한, 트러스 구조(4)는 풍력 터빈 수용 요소(7)의 하단(702)을 인접한 기둥(2c)의 상단(201c)과 연결할 수 있는 경사 브레이스(5c)와, 풍력 터빈 수용 요소(7)의 하단(702)을 인접한 기둥(2b)의 상단(201b)과 연결할 수 있는 경사 브레이스(5c)를 더 포함한다. 지지 구조(1)는 혹독한 해양 조건에서 풍력 터빈을 유지하고 지지하도록 어레인지된다. 풍력 터빈 또는 적어도 풍력 터빈 타워를 수용하기 위해, 지지 구조(1)에는 풍력 터빈 수용 요소(7)가 제공된다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 2개의 기둥(2a, 2b, 2c) 사이에 위치된다. 특히, 풍력 터빈 수용 요소(7)는 지지 구조(1)의 측면(6)에 위치된다. 바람직하게는, 풍력 터빈 수용 요소(7)는 두 기둥(2b, 2c) 사이의 중간에 위치하며, 풍력 터빈 수용 요소(7)와 하나의 연결된 기둥(2) 사이의 거리(L1)는 풍력 터빈 수용 요소(7)와 다른 연결된 기둥(2) 사이의 거리(L2)와 동일한 것으로 이해될 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소(7) 상에 배치될 풍력 터빈의 중량은 2개의 인접한 기둥(2)에 걸쳐 균등하게 분배될 수 있다. 여기서 풍력 터빈 수용 요소(7)는 또한 관형 기둥으로 구현되지만, 다른 형상 또는 구성을 가질 수도 있다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 풍력 터빈 타워의 하단(212)과 거의 동일한 직경 또는 외부 치수를 갖는다. 풍력 터빈 수용 요소가 지지 구조의 기둥 내부에 어레인지되는 종래의 어레인지먼트과 달리, 풍력 터빈 수용 요소를 둘러싸기 위해 제공되는 추가 구조는 없다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 안정화 기둥(2a, 2b, 2c)과 거의 같은 높이이며, 바람직하게는 트러스 구조(4)에 통합되어, 효율적이고 효과적이며 다소 낮은 무게, 즉 적은 비용으로 풍력 터빈을 위한 지지 구조를 제공한다.
풍력 터빈 수용 요소는 지지 구조의 부력에 추가되고 트러스 구조의 브레이스에 의해 연결될 수 있으며, 따라서 연결 구조(4)에 통합될 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 기둥, 관형 또는 다각형으로 어레인지되지만 밸러스트 용량을 갖지 않으므로 일반적으로 각각 밸러스트 용량을 갖는 반 잠수식 기둥(2a, 2b, 2c)보다 직경이 작을 것이다. 2개의 기둥(2) 사이 중간에 있는 풍력 터빈 수용 요소의 유리한 위치 설정은 컴팩트한 전체 치수, 더 낮은 강철 중량, 더 낮은 피로 감도 및 더 낮은 항구 드래프트를 제공한다. 또한 능동 안정기 시스템은 생략될 수 있으며 수동 밸러스트 시스템으로 충분할 수 있다. 하지만 능동 밸러스트 시스템을 구현하고자 하는 경우 이 또한 가능하다.
모든 기둥(2a, 2b, 2c) 및 풍력 터빈 수용 요소(7)에는 하단(202a, 202b, 202c)에 댐퍼 요소(8)가 제공된다. 댐퍼 요소(8)는 여기에서 댐퍼 박스(8)로서 구현되며, 이 예에서는 그것이 연결된 기둥의 직경보다 큰 직경을 갖는 폐쇄된 원통형 상자이다. 댐퍼 박스 대신 플레이트를 포함하는 댐퍼 요소가 제공될 수도 있다. 댐퍼 박스(8)를 제공함으로써 지지 구조(1)의 모션 특성이 유익한 영향을 받을 수 있다. 댐퍼 요소(8)는 바람에 의한 모션 및/또는 파도에 의한 모션과 같은 환경적으로 유발된 움직임으로 인해 지지 구조의 움직임을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 댐퍼 박스(8)는 롤(roll), 히브(heave) 또는 피치(pitch) 주기와 같은 이동 특성이 최적화될 수 있도록 크기가 조정될 수 있다. 유리하게도, 풍력 터빈 수용 요소(7)에는 댐퍼 박스(8)도 제공되므로 유리한 모션 특성이 추가된다.
기둥(2a, 2b, 2c)에는 각각 기둥 내부에 밸러스트 탱크가 제공된다. 도면에 도시되지 않은 밸러스트 탱크는 지지 구조의 수동 밸러스트 시스템의 일부를 형성한다. 풍력 터빈 수용 요소는 풍력 터빈 타워와 동일한 직경을 갖거나 적어도 풍력 터빈 타워의 하부와 같이 밸러스트 탱크를 갖지 않는다. 수동 밸러스트 시스템은 지지 구조가 기울기 각도를 제한하기에 충분히 안정적이고 및/또는 전복 모멘트를 줄이는 기둥의 상단에서 계류 시스템의 유리한 연결로 인해 충분할 수 있다. 댐퍼 박스(8)는 부력, 추가된 질량 및 댐핑을 제공하여 지지 구조의 유익한 운동 특성을 추가한다. 또한 낮은 항만 흘수를 달성할 수 있으며, 풍력 터빈을 지지 구조에 장착하기 전에 지지 구조가 항구에 머무는 동안 추가적인 임시 부력 장치가 생략될 수 있다. 또한, 2개의 기둥(2) 사이의 풍력 터빈 수용 요소의 포지셔닝으로 인해 카운터 밸러스트가 거의 필요하지 않으며, 패시브 밸러스트 시스템이면 충분하다.
기둥(2)은 지지 구조(1)의 상부 측면(10)과 지지 구조(1)의 하부 측면(9) 사이에서 연장되는 높이(H)를 갖는다. 풍력 터빈 수용 요소(7)는 지지 구조(1)의 하부 측면(9)과 지지 구조(1)의 상부 측면(10) 사이에서 연장되는 거의 동일한 높이(H)를 갖는다. 이와 같이, 풍력 터빈 수용 요소(7)의 기둥은 지지 구조의 부력 및 모션 특성에 추가될 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소(7)에는 풍력 터빈 타워의 하단에 맞물리기 위한 맞물림 요소(11)가 제공될 수 있다. 맞물림 요소(11)는 풍력 터빈 타워의 대응 링 형상 플랜지와의 볼트 연결을 위한 링 형상 플랜지일 수 있다.
도 1에서, 풍력 터빈 수용 요소의 상단(701)에 외향 연장 플랜지(711)가 추가로 제공되는 것을 볼 수 있다. 외향 연장 플랜지(711)는 일반적으로 상부 브레이스(5a)를 연결하고 워킹 데크를 제공하기 위해 제공된다.
도 2는 풍력 터빈(20)이 풍력 터빈 수용 요소(7) 상에 장착된 지지 구조(1)를 도시한다. 풍력 터빈(20)은 풍력 터빈 타워(21), 나셀(nacelle)(22) 및 블레이드(23)를 포함한다. 이 풍력 터빈(20)의 무게는 지지 구조(1)에 의해 운반되지만, 특히 두 기둥 사이, 특히 두 기둥의 중간에 풍력 터빈 수용 요소(7)의 유리한 위치로 인해 인접한 기둥(2b, 2c)에 분산되어 있다.
도 3은 지지 구조(1) 및 지지 구조(1), 특히 풍력 터빈 수용 요소(7)에 장착된 풍력 터빈(20)을 포함하는 지지 시스템의 정면도를 도시한다. 기둥(2)의 상단에는 계류 라인(26)이 연결될 수 있는 계류 커넥션(25)이 제공된다. 계류 시스템(26)은 전형적으로 기둥당 하나 이상의 계류 라인(26)을 포함하며, 이는 일단이 상단, 전형적으로 기둥(2)의 상부 데크(29)에 연결되고 타단이 해저에 연결된다. 계류 시스템(26)은 파도 및/또는 바람으로 인한 지지 구조(1)의 움직임을 제한하면서 부유식 지지 구조(1)를 해저에 연결한다. 기둥의 상부 데크(29)에서 계류 라인을 연결함으로써 해저와 계류 커넥션(25) 사이의 거리가 늘어난다. 약 40 내지 100m 수심의 상대적으로 얕은 물에서는 더 가벼운 계류 시스템이 가능할 수 있다. 계류 라인의 상부 데크 연결은 계류 시스템의 강성을 감소시켜 계류 라인의 하중을 낮출 수 있다. 또한, 기둥의 상부 데크(29)에 계류라인(26)을 연결함으로써 환경 하중, 풍력 터빈 하중 및/또는 계류 하중으로 인한 전복 모멘트를 최소화하여 지지 시스템의 전체 치수를 콤팩트(compact)하게 유지할 수 있다. 풍력 터빈의 풍하중(wind load)은 하중과 전복 모멘트를 유발하지만 계류 라인의 연결이 높기 때문에 풍하중과 계류 시스템의 상쇄 하중 사이의 레버가 줄어 든다. 워터 라인 레벨(WL)은 부유 시 지지 구조(1)가 반 잠수 가능함을 나타내는 것으로 제시되어 있다. 구조(1)의 일부는 워터 라인(WL) 아래에 있고, 구조(1)의 일부는 워터 라인(WL) 위에 있다. 또한, 도 3에는 풍력 터빈 수용 요소(7)에 장착된 보트 랜딩(300)과 풍력 터빈 수용 요소(7)의 플랜지(711)에 구비된 크레인(301)이 도시되어 있다. 보트 랜딩(300)을 풍력 터빈 수용 요소(7)에 제공함으로써, 보트 랜딩은 기둥(2)으로부터, 따라서 계류 라인(26)으로부터 더 멀어지고, 이는 선박이 지지 구조에 더 안전하게 접근할 수 있게 해줄 수 있다. 대안적으로 보트 랜딩, 바람직하게는 크레인이 기둥 중 하나에 제공될 수 있다.
풍력 터빈 수용 요소(7)에는 케이블(12)이 지지 구조(1)에 들어갈 수 있도록 하기 위한 케이블 입구(12a)가 더 제공될 수 있다. 케이블 입구(12a)는 풍력 터빈 수용 요소(7)의 내부에 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 케이블 가이드로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 케이블 입구(12a)는 수용 요소(7)의 외부에 연결될 수 있는 여기에 도시되지 않은 케이블 가이드로서 제공될 수 있다. 풍력 터빈 수용 요소(7)에서의 케이블 입구는 효율적인 케이블, 특히 전기 케이블, 풀인(pull-in) 작동을 제공할 수 있다. 또한, 일단 연결되면 전기 케이블(12)의 행잉-오프(hanging-off) 어레인지먼트가 더 효율적일 뿐만 아니라 계류 라인(26)과의 간섭이 덜 발생할 수 있다.
제1 및 제2 협력 요소의 많은 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 이러한 변형 중 일부는 위에 설명되어 있다.
명확성과 간결한 설명을 위해, 특징들은 동일하거나 개별적인 실시예의 일부로서 여기에서 설명되지만, 청구범위 및 개시의 범위는 설명된 특징들의 전부 또는 일부의 조합을 갖는 실시예를 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 도시된 실시예는 동일하거나 유사한 컴포넌트들을 갖는 것으로 이해될 수 있지만, 그들이 상이한 것으로 설명되는 경우는 제외된다.
청구범위에서 괄호 사이에 있는 참조 기호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. '포함하는'이라는 단어는 청구범위에 나열된 것 이외의 다른 특징 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한, '한(a)' 및 '하나(an)'는 '오직 하나(only one)'로 한정 해석되지 않고 '적어도 하나'의 의미로 사용되며, 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치가 서로 다른 청구항에 인용되어 있다는 단순한 사실이 이러한 조치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 다음 청구범위에 정의된 본 발명의 범위 내에 포함되는 한, 많은 변형이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 풍력 터빈용 반 잠수식 해양 지지 구조에 있어서,
    연결 구조에 의해 서로 연결되는 3개의 반 잠수식 기둥들을 포함하고,
    상기 연결 구조는 상기 지지 구조의 3개의 외측면들을 정의하고,
    상기 지지 구조는 풍력 터빈 타워를 수용하기 위한 풍력 터빈 수용 요소를 더 포함하고,
    상기 풍력 터빈 수용 요소는 상기 연결 구조에 의해 형성된 상기 지지 구조의 상기 외측면들 중 하나에 위치되어 2개의 반 잠수식 기둥들 사이에 위치되는, 풍력 터빈용 반 잠수식 해양 지지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소의 하단은 상기 반 잠수식 기둥들의 하단과 동일한 레벨까지 연장되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소는 2개의 반 잠수식 기둥들 사이의 중앙에 위치되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소는 상기 연결 구조에 통합되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반 잠수식 기둥들 사이의 상기 연결 구조는 트러스 연결 구조에 의해 제공되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 트러스 구조는 인접한 기둥들을 연결하는 상부 브레이스들 및 하부 브레이스들을 포함하고, 상기 상부 브레이스들은 상기 기둥들의 상단들을 연결하고, 상기 하부 브레이스들은 상기 인접한 기둥들의 하단들을 연결하는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  7. 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트러스 구조는 상기 풍력 터빈 수용 요소의 상기 상단을 기둥의 상단과 연결하고 상기 풍력 터빈 수용 요소의 상기 하단을 기둥의 하단과 각각 연결하는 상부 브레이스들 및 하부 브레이스들을 더 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트러스 구조는 경사 브레이스들을 더 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트러스 구조의 상기 상부 브레이스들 및/또는 상기 하부 브레이스들은 T자형 구성으로 어레인지되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥들 및/또는 그(thereof) 하단에서의 상기 풍력 터빈 수용 요소에는 웨이브 모션들 또는 풍력 모션들과 같은 환경 모션들에 의해 유도되는 상기 연관된 기둥 또는 풍력 터빈 수용 요소의 움직임을 감쇠시키기 위한 댐퍼 요소가 제공되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반 잠수식 기둥들의 상단에는 계류 시스템과 연결하기 위한 계류 커넥션이 제공되고, 상기 계류 시스템은 상기 지지 구조를 해저면(seabed)에 연결하도록 구성되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소는 케이블 가이드를 더 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소는 상기 반 잠수식 기둥들과 거의 동일한 높이를 가지는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소에는 상기 풍력 터빈 타워와의 볼트 커넥션을 위한 플랜지와 같은 풍력 터빈 타워와 맞물리기 위한 맞물림 요소 또는 상기 풍력 터빈 타워의 하부가 삽입될 수 있는 리세스가 제공되는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반 잠수식 기둥들은 수동 밸러스트 시스템을 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 구조.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 반 잠수식 해양 지지 구조 및 상기 풍력 터빈 수용 요소에 장착된 풍력 터빈을 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 시스템.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 반 잠수식 해양 지지 구조 및 상기 지지 구조에 연결된 계류 시스템을 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 수용 요소에 장착되는 풍력 터빈을 더 포함하는, 반 잠수식 해양 지지 시스템.
  19. 해양 풍력 터빈을 설치하기 위한 방법에 있어서,
    제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 반 잠수식 해양 지지 구조를 제공하는 단계;
    일반적으로 항구 워터와 같은 워터에 상기 지지 구조를 런칭하는 단계;
    적어도 풍력 터빈의 풍력 터빈 타워를 상기 지지 구조의 상기 풍력 터빈 수용 요소에 장착하는 단계;
    상기 풍력 터빈 타워가 있는 상기 지지 구조를 해양 설치 위치를 향하여 예인하는 단계;
    상기 지지 구조를 계류시키는 단계;
    전기적 연결을 설정(establish)하기 위해 전기적 케이블들을 상기 지지 구조에 연결하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 지지 구조에 장착되는, 해양 풍력 터빈.
  21. 제18항에 따른 다수의 풍력 터빈 지지 시스템들을 포함하는, 풍력 터빈 단지.
  22. 터그 보트 및 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 지지 구조, 또는 제16항에 따른 풍력 터빈 지지 시스템이 상기 터그 보트에 연결되는, 어셈블리.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024054247A1 (en) * 2022-09-08 2024-03-14 Fabre Jason C Floating offshore wind turbine apparatus and installation method
GB2613228B (en) * 2022-09-23 2024-04-03 Trivane Ltd Semi-submersible trimaran floating offshore wind vessel with turret mooring

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2456345T3 (es) * 2008-04-23 2014-04-22 Principle Power, Inc. Plataforma de alta mar estabilizada por columnas con planchas de atrapamiento de agua y sistema de amarre asimétrico para soporte de turbinas eólicas de alta mar
FR2970696B1 (fr) 2011-01-25 2013-02-08 Ideol Corps flottant annulaire
JP5682041B2 (ja) 2011-05-23 2015-03-11 永田　龍彦 自己安定型垂直軸風車と浮体式洋上風力発電システムと浮力構造システム
US20150337807A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Cheng Ting Mobile offshore wind turbine
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
US11014637B2 (en) * 2019-02-21 2021-05-25 Vl Offshore, Llc Motion-attenuated semi-submersible floating-type foundation for supporting a wind power generation system
KR102134996B1 (ko) * 2019-04-12 2020-07-16 장대현 부유식 해상풍력발전 시스템
CN110949633A (zh) 2019-11-15 2020-04-03 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 驳船型漂浮式风机系统及浮式风机平台
SE544127C2 (en) 2020-04-30 2022-01-04 Bassoe Tech Ab Floating semi-submersible wind energy platform with t-shaped pontoon and its assembly

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