KR20230129380A - 해양 계류 및 전기 연결 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

수중(2)에 위치할 때 적어도 일부가 물(2)의 표면(2A) 위로 돌출하는 부표 장치(1, 101, 201)를 포함하는 해상 환경 전기 연결 장치가 제공된다. 해상 환경 전기 연결 장치는 (예컨대, 연안의 재생 가능한 에너지 소스에 의해 제공되는) 발전 및/또는 저장 디바이스(50)와 해상 선박 사이에서 전력 커플링을 통해 전력이 전송될 수 있도록, 해상 선박(5, 105, 205)이 결합될 수 있는 적어도 하나의 전력 커플링(25, 125, 225) 및 계류 라인(35, 135, 235)을 포함하는 적어도 하나의 계류 지점(35, 135, 235)을 포함한다. 장치(1, 101, 201)를 활용하여 해상 선박(5, 105, 205)을 전기적으로 재충전하는 방법도 제공된다.

Description

해상 계류 및 전기 연결 장치 및 방법

본 발명은 해상 계류 및 전기 연결 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상 또는 원양 항해 전기 선박들(하이브리드 또는 완전 전기 동력 선박들일 수 있음)이 계류하거나 계류될 수 있고, 또한 전기적으로 결합하여 온보드 배터리들을 충전할 수 있는 부력식 전력 계류 부표에 관한(그러나, 이에 제한되지 않음) 것이다.

전통적으로, 해상 선박들은 주로 석탄과 같은 탄화수소 화석 연료와 최근 수십 년 동안 석유(그리고 그보다 적은 범위의 가스)로 구동되어 왔다. 그러나, 최근에는 원양, 해상, 강을 운항하는 선박들을 포함한 해상 선박들이 탄화수소 추진 시스템들로부터

a) 하이브리드 전기 및 탄화수소 연료 시스템들; 또는

b) 완전 전기 시스템들

중 하나로 전환을 시작하고 있다.

이러한 전환의 핵심 과제들 중 하나는 이러한 하이브리드 또는 완전 전기 선박들의 항속 거리를 제한하는 해상 선박의 배터리 저장 용량이다.

이러한 하이브리드 및 완전 전기 해상 선박들은 전형적으로 작업 중 연안으로 출항하기 전에 항구에 계류되어 있는 동안 배터리들을 충전하기 위해 적절한 육상 전원에 연결된다. 그러나, 지금까지는 이러한 하이브리드 또는 완전 전기 해상 선박들의 배터리들을 육상 항구들로부터 멀리 떨어진 상태에서 충전하는 것이 훨씬 더 어려웠지만, 적절한 충전 시스템이 제공된다면 해상 충전에 대한 접근성이 크게 확장되어 이러한 선박들의 범위와 생존 가능성이 크게 확장될 것이므로, 이러한 충전을 가능하게 하는 해상 환경 전기 연결 장치 및 방법은 매우 유익하고 유리할 것이다. 또한, 이러한 해상 환경 전기 연결 장치 및 방법의 제공은 이러한 하이브리드 또는 완전 전기 해상 선박들의 출시를 크게 가속화하고, 그리고 따라서 전체 해상 선박 함대의 탈탄소화에 크게 도움이 될 것이다.

본 발명의 목적은 전술한 문제들 중 적어도 하나(그리고 더욱 바람직하게는 이들 문제들 중 일부 또는 더욱 바람직하게는 다수)를 해결하기 위한 해결책을 제공하고, 그렇게 함으로써, 바람직한 실시예들에서만, 선박이 해상에서 계류할 수 있는 계류 부표를 제공하는 것이며, 여기서 부표는 또한 선박이 배터리들의 충전 및 기타 용도들을 위해 전력을 연결하고 수신할 수 있는 전기 연결 지점을 포함한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 해상 환경 전기 연결 장치가 제공되며, 이 해상 환경 전기 연결 장치는,

수중에 위치할 때 적어도 일부가 수면 위로 돌출되는 부표;

해상 선박이 결합될 수 있는 적어도 하나의 계류 지점; 및

해상 선박이 결합될 수 있는 적어도 하나의 전력 커플링을 포함하고,

상기 전력 커플링은 발전 및/또는 저장 디바이스와 해상 선박 사이에서 상기 전력 커플링을 통해 전력이 전달될 수 있도록 한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 해상 선박을 전기적으로 재충전하는 방법이 제공되며, 본 방법은,

제1 양태에 따라 해상 선박을 해상 환경 전기 연결 장치에 연결하는 단계; 및

해상 발전 및/또는 해상 저장 디바이스와 해상 선박 사이에서 전력 커플링을 통해 전력을 전송하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

바람직하게는, 해상 선박에는 배터리들과 같은 전력 저장 수단이 제공되고, 더욱 바람직하게는, 해상 발전 및/또는 해상 저장 디바이스와 해상 선박 상에 제공된 전력 저장 수단 사이에서 전력 커플링을 통해 전력이 전송될 수 있다.

전형적으로, 해상 선박은 계류 장치에 직접 및 간접적으로 결합되는 것들 중 하나 일 수 있다.

전형적으로, 해상 선박은 전력 커플링에 직접 및 간접적으로 결합되는 것들 중 하나 일 수 있다.

바람직하게는, 적어도 하나의 계류 지점은 계류 라인을 포함하며, 계류 라인의 일단부는 부표에 고정될 수 있고, 계류 라인의 타단부는 해상 선박에 고정될 수 있다. 보다 바람직하게는, 선박 계류 라인에 연결할 수 있도록 상기 타단부 상에, 상기 타단부에 또는 상기 타단부에 근접하여 연결 수단이 제공된다. 가장 바람직하게는, 상기 연결 수단은, 사용 시 선박 계류 라인을 포착할 수 있고 작업자가 선박 계류 라인을 당겨서 상기 계류 라인을 선박 상으로 당길 수 있도록 하는 하나 이상의 후크들을 포함한다.

바람직하게는, 상기 전력 커플링은 전기 케이블을 포함하며, 더욱 바람직하게는 유연한 전기 케이블을 포함하는데, 이 유연한 전기 케이블의 일단부는 부표에 고정될 수 있고, 타단부는, 해상 선박에 제공되고 해상 선박에 제공된 배터리들과 전기적으로 결합되는 적절한 전기 커넥터에 고정될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 유연한 전기 케이블은 상기 타단부에 플러그 및 소켓 중 하나를 포함하고, 상기 플러그 및 소켓 중 하나는 상기 해상 선박 배터리들에 전기적으로 결합된 플러그 및 소켓 중 적절한 형상의 다른 플러그 및 소켓과 연결되도록 구성된다.

바람직하게는, 유연한 전기 케이블은 적어도 길이를 따라 하나의 위치에서, 그리고 더욱 바람직하게는 계류 라인이 해상 선박이 부표에 계류될 때 작용하는 장력의 대부분을 견딜 수 있도록 상기 타단부에서 상기 계류 라인에 고정된다.

바람직하게는, 부표는 관형 스파인과 같은 스파인 형태일 수 있는 본체를 포함하고, 더욱 바람직하게는 본체의 외부 표면에 제공되는 부력 재료 형태의 부양 부재를 더 포함하고, 더욱 바람직하게는 관형 스파인의 외부 표면에 적어도 일부 또는 더욱 바람직하게는 적어도 관형 스파인의 종 방향 길이의 대부분을 따라, 가장 바람직하게는 관형 스파인의 종 방향 길이의 대부분을 따라 전체 외주 둘레에 제공되는 부력 재료를 포함한다. 보다 바람직하게는, 부력 재료는 사용 시 부표의 적어도 일부가 물 밖으로 돌출하도록 부표의 부양을 지원하도록 구성된다. 더욱 바람직하게는, 부표는 계류 라인 및 전기 케이블 중 적어도 하나의 상기 타단부가 부표 사용 시 물 밖으로 돌출되게끔 배열되도록 배열된다.

전형적으로, 계류 라인의 상기 타단부는 해상 선박의 작업자가 픽업 포지션으로부터 픽업되도록 이용가능하여, 작업자는 선박을 계류하기 위해 상기 타단부를 사용 중인 선박에 단단히 고정할 수 있다. 바람직하게는, 계류 라인의 상기 타단부의 픽업 포지션은 사용중인 수위보다 높다.

바람직하게는, 본체는 계류 라인 및 유연한 전기 케이블을 본체의 일부(바람직하게는 최상부 부분)로부터 인출하고, 또한 상기 일부를 향해 인입하도록 구성되고, 더욱 바람직하게는 계류 라인 및 유연한 전기 케이블을 본체로부터 안팎으로 인출 또는 인입하도록 구성되어, 부표 장치가,

계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 개개의 자유 단부들이 본체에 비교적 가깝워지고, 바람직하게는 사용 시 물이 없는 포지션에 제시되는 휴지 구성(rest configuration)과;

계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 개개의 자유 단부들이 본체로부터 인출되어 개개의 자유 단부들이 선박에 단단히 고정될 수 있는 전개 구성(deployed configuration) 사이에서 변형 가능하다.

전형적으로, 전개 구성에서 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 상기 개개의 자유 단부들과 상기 본체 사이의 거리는 휴지 구성에서보다 크다.

전형적으로, 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 상기 개개의 자유 단부들(타단부들)은 선박의 작업자에 의해 픽업 포지션으로부터 픽업되도록 이용가능하여, 그 후, 사용 시 작업자가 선박을 부표에 계류 및 전기적으로 연결하기 위해 상기 타단부들을 선박에 단단히 고정할 수 있으며, 그러한 상황들에서 부표 장치는 휴지 구성으로부터 전개(계류 및 전기 연결) 구성으로 변환되었다.

바람직하게는, 계류 라인과 유연한 전기 케이블은 바이어싱 수단에 의해 휴지 구성으로 함께 바이어스되고, 더욱 바람직하게는, 바이어싱 수단은 바이어싱 디바이스를 포함한다. 바람직하게는, 바이어싱 디바이스는 전형적으로 이동하는 질량 부재인 질량 부재를 포함한다.

바람직하게는, 본체는 길쭉한 관형 본체를 포함하고, 더욱 바람직하게는, 길쭉한 관형 본체는, 사용 시 그리고 하중이 없거나 최소인 경우, 수역(body of water) 표면의 평면에 대해 실질적으로 수직으로, 전형적으로 수역 표면의 평면에 실질적으로 직교하는 방향으로 연장되도록 구성되는 종축을 갖는 중공 관형 부재를 포함한다. 바람직하게는, 관형 본체는 사용 시, 관형 본체의 제1(하부) 부분이 수역에 잠기도록 배열되고, 관형 본체의 제2(상부) 부분이 수역 표면 위의 공중으로 돌출하도록 배열되어 수역으로부터 상방으로 돌출하도록 배열된다.

선택적으로, 본체는, 부표 장치가 휴지 구성에 있을 때 중공 관형 부재의 길이보다 긴 길이의 계류 라인 및 유연한 전기 케이블을 포함하도록 구성되고, 더욱 바람직하게는 부표 장치가 휴지 구성에 있을 때 중공 관형 부재의 길이의 배수인 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 길이를 포함하도록 구성된다.

바람직하게는, 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 상기 개개의 일단부는 관형 본체에 고정되고, 더욱 바람직하게는, 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 상기 개개의 중간 부분은 상기 이동 질량 부재의 외주 둘레에 배열되며, 더욱 바람직하게는, 이동 질량 부재는 관형 본체의 내부 구멍 내에 위치되며, 훨씬 더 바람직하게는, 이동 질량 부재는 이동 질량 부재에 작용하는 중력에 의해 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 상기 중간 부분을 휴지 구성쪽으로 함께 당겨서, 이동 질량 부재를 관형 본체의 하부 사용 단부로 바이어스시키고, 따라서 계류 라인 및 유연한 전기 케이블의 개개의 상기 타단부를 픽업 포지션을 향해 바이어스시키거나 픽업 포지션에 유지시킨다.

바람직하게는, 관형 본체는, 사용 시 전형적으로 수면 아래에 있는 관형 본체의 최하부 단부에 제공되는 부착 지점을 더 포함하며, 부착 지점은 부표 장치를 해저면에 연결하고, 따라서 사용 시 부표를 해저면에 계류시키고, 더 나아가 해상 선박이 부표에 계류된 경우, 해상 선박을 해저면에 간접적으로 계류시키기 위한 구속 장치의 부착을 제공한다.

바람직하게는, 해상 선박은 해상 선박에 위치한 배터리들과 같은 전력 저장 수단의 재충전을 제어하기 위한 제어 시스템을 더 포함한다. 전형적으로, 부표는 유연한 전기 케이블의 상기 전기 커넥터가 해상 선박에 제공된 적절한 전기 커넥터와 전기적으로 연결될 때 해상 선박의 제어 시스템과 통신하도록 구성되는 하나 이상의 센서들을 더 포함한다. 전형적으로, 제어 시스템이 상기 하나 이상의 센서들로부터 신호를 수신하면, 제어 시스템은 상기 유연한 전기 케이블을 통해 해상 선박의 배터리들에 전력을 공급할 수 있다.

바람직하게는, 유연한 전기 케이블은, 이동 질량 부재의 이동 가능 거리의 약 2 배에 해당하는 길이의 유연한 전기 케이블이 부표의 최상부 단부 밖으로 당겨질 수 있도록 본체의 상부 단부에 또는 상부 단부를 향해 고정된다.

이제 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들 및 양태들을 상세히 설명한다. 여전히 본 발명의 또 다른 양태들, 특징들 및 장점들은 다수의 예시적인 실시예들과 양태들 및 구현들을 예시하는 도면들을 포함하여 본 발명의 전체 설명으로부터 쉽게 알 수 있다. 본 발명은 또한, 모두가 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 그리고 상이한 실시예들 및 양태들이 가능하며, 그리고 이의 여러 상세들은 다양한 측면들에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면들 및 설명들은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어 및 문구는 설명의 목적으로만 사용되며 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. "포함하는", "구성하는", "갖는", "포괄하는" 또는 "수반하는"과 같은 용어 및 그 변형들은 그 뒤에 열거되는 주제, 등가물들 및 열거되지 않은 추가 주제를 광범위하게 포함하도록 의도된 것이며, 다른 첨가물들, 구성요소들, 정수들 또는 단계들를 배제하기 위한 것이 아니다. 마찬가지로, '포함하는'이라는 용어는 해당 법적 목적들에 따라 '포괄하는' 또는 '수반하는'이라는 용어들과 동의어로 간주된다.

문헌들, 행위들, 재료들, 디바이스들, 물품들 등에 대한 모든 논의는 본 발명의 맥락을 제공하기 위한 목적으로만 본 명세서에 포함된다. 이러한 사항들의 일부 또는 전부가 종래 기술 기반의 일부를 형성한다거나 본 발명과 관련된 분야에서 통상의 상식이었음을 제안하거나 나타내지 않는다.

본 개시내용에서, 조성물, 요소 또는 요소들의 그룹 뒤에 "포함하는"이라는 전이 문구가 사용될 때는 언제나, 조성물, 요소 또는 요소들의 그룹의 기재 뒤에 "본질적으로 구성되는", "구성되는", "구성되는 그룹으로부터 선택되는", "포함하는" 또는 "인"이라는 전이 문구가 사용되는 동일한 조성물, 요소 또는 요소들의 그룹도 고려하는 것으로 이해하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

본 발명의 다양한 양태들은 관련 기술 분야들의 당업자들에게 인식될 수 있는 바와 같이, 단독으로 또는 다른 양태들 중 하나 이상과 조합하여 실시될 수 있다. 본 발명의 다양한 양태들은 선택적으로 본 발명의 다른 양태들의 선택적 특징들 중 하나 이상과 조합하여 제공될 수 있다. 또한, 하나의 실시예와 관련하여 설명된 선택적 특징들은 전형적으로 단독으로 또는 본 발명의 서로 다른 실시예들의 다른 특징들과 함께 결합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 모든 특징은 단독으로 또는 본 명세서의 다른 특징들과 집합적으로 결합되어 발명을 형성할 수 있다.

이제 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들 및 양태들을 상세히 설명한다. 여전히 본 발명의 또 다른 양태들, 특징들 및 장점들은 다수의 예시적인 실시예들과 양태들 및 구현들을 예시하는 도면들을 포함하여 본 발명의 전체 설명으로부터 쉽게 알 수 있다. 본 발명은 또한 다른 상이한 실시예들 및 양태들이 가능하며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서도 여러 측면들에서 여러 상세들이 수정될 수 있다.

본 개시내용의 모든 수치 값들은 "약"에 의해 수정되는 것으로 이해된다. 모든 단수 형태의 요소들, 또는 커팅(cutting)들을 수집하는 장치의 구성요소들을 포함하여(그러나, 이에 제한되지 않음) 본 명세서에 설명된 임의의 다른 구성요소들은 복수 형태들을 포함하는 것으로 이해되며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

이제, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 예시적으로만 설명할 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 그리고 적절한 해상 선박이 파워 부표에 계류되는 경우 그리고 또한, 해상 선박에 위치된 배터리들과 같은 전력 저장 수단의 충전/재충전을 가능하게 하기 위해, 파워 부표와의 전기적 결합 연결시에 파워 부표의 바람직한 형태의 해상 환경 전기 연결 장치의 제1 실시예의 일반적인 개략적인 배열이며;
도 2는 적절한 해상 선박이 계류/전기적으로 결합되기 전의 도 1의 파워 부표에 대한 보다 상세한 사시도이고;
도 3은 적절한 해상 선박이 계류/전기적으로 결합되기 전, 특히 파워 부표의 파킹 구성을 도시하는 도 2의 파워 부표에 대한 단면 사시도이고;
도 4는 적절한 해상 선박이 파워 부표에 계류/전기적으로 결합되는 과정에서 전개 구성으로 도시된 도 2의 파워 부표에 대한 단면 사시도이고;
도 5는 도 1의 해상 선박을 도 1의 파워 부표에 계류 및 전기적으로 결합하는 방법을 시작할 때, 도 3의 파워 부표의 파워 헤드 스피어와 근접한 포지션으로 이동되는 적절한 해상 선박에 승선한 작업자에 의해 작동되는 계류 랜스의 부분 사시도이고;
도 6은 도 5의 계류 랜스의 부분 사시도이지만, 여기서 계류 랜스는 도 5에 도시된 것에서 한 단계 위에 있으며, 선박 계류 라인은 이제 파워 부표의 파워 헤드 스피어와 결합된 것으로 도시된 도면이고;
도 7은 도 6에 도시된 이전 단계로부터 적절한 해상 선박을 파워 부표에 계류 및 전기적으로 연결하는 다음 단계를 도시하며, 여기서 계류 랜스는 이제 계류 라인으로부터 분리된 도면이고;
도 8은 도 7에 도시된 단계로부터 한 단계 더 나아간 부분 사시도로서, 계류 라인이 해상 선박에 탑승한 작업자에 의해 당겨졌지만, 작업자가 파워 헤드 스피어를 당겨서 해상 선박에 탑재된 파워 소켓을 당기기 전 단계를 도시하며;
도 9는 도 3의 파워 부표의 파워 헤드 스피어의 하나의 후크의 부분 단면 사시도이고;
도 10은 도 9의 파워 헤드 스피어의 후크의 측단면도이고;
도 11은 도 2의 파워 부표 대신에 사용될 수 있는, 적절한 해상 선박이 계류/전기적으로 결합되기 전의 파워 부표의 제2 바람직한 실시예의 사시도이고;
도 12는 도 11의 바람직한 파워 부표의 단면 사시도로서, 적절한 해상 선박이 계류/전기적으로 결합되기 전에, 특히 파워 부표의 파킹 구성을 도시하고;
도 13은 도 11의 파워 부표의 단면 사시도이지만, 적절한 해상 선박이 파워 부표에 계류/전기적으로 결합되는 과정에 있는 전개 구성으로 도시되는 도면이고;
도 14는 도 2의 파워 부표 및/또는 도 11의 파워 부표 대신 또는 이에 추가로 사용될 수 있는 파워 부표의 제3 실시예의 사시도로서, 적절한 해상 선박이 계류/전기적으로 결합되기 전인 도면이고;
도 15는 (해상 선박을 전기적으로 재충전하기 위해) 선박 계류 라인을 적절한 해상 선박에 연결하는 방법의 제1 단계로서, 여기서 도 15는 도 14의 파워 부표에 근접하여 있는 적절한 해상 선박(일반적으로 해상 공급선 또는 유조선 등과 같은 비교적 큰 선박)에 승선한 작업자에 의해 작동되는 계류 크레인을 도시하고, 도 14의 파워 부표는 선박 계류 라인의 바이트(bight)에 의해 둘러싸여 있는 것을 도시하고(그리고 따라서, 해상 선박을 도 14의 파워 부표에 계류하고 전기적으로 결합하는 방법의 시작을 도시함);
도 16은 도 15에 도시된 이전 단계로부터 선박 계류 라인이 윈치(windlass)에 의해 당겨져 부표의 본체를 타고 올라가는 해상 선박을 파워 부표에 연결하는 방법의 다음 단계를 도시하고;
도 17은 도 16에 도시된 이전 단계로부터의 (적절한 해상 선박을 파워 부표에 계류하고 전기적으로 연결하는) 다음 단계를 도시하며, 여기서 선박 계류 라인이 파워 부표의 파워 헤드 스피어에 부착되고 적절한 해상 선박의 크레인에 의해 당겨졌지만, 작업자가 파워 헤드 스피어를 당기고 그리고 따라서 적절한 해상 선박의 파워 소켓을 당기기 전을 도시하고;
도 18은 도 17에 도시된 이전 단계로부터의 (파워 부표에 대한 적절한 해상 선박의 계류 및 전기 연결)의 다음 단계를 도시하며, 여기서 윈치가 파워 헤드 스피어 및 이에 따라 파워 소켓을 적절한 해상 선박을 향해 당기는 것으로 도시하고;
도 19는 도 18에 도시된 이전 단계로부터의 (적절한 해상 선박과 파워 부표의 계류 및 전기 연결의) 다음 단계를 도시하며, 여기서 파워 소켓이 적절한 해상 선박으로 당겨지고, 파워 소켓과 적절한 해상 선박 사이의 연결이 이루어지는 도면을 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 환경 전기 연결 장치의 제1 실시예로서, 바람직한 형태의 파워 부표 장치(1)를 도시하며, 이 파워 부표 장치는 해양 또는 바다와 같은 수역(2)에 위치하고 앵커 라인(10A, 10B, 10C)(도 2 참조) 및 바람직하게는 제4 앵커 라인(10D)(도 1 내지 도 4에는 도시되지 않았으나, 파워 부표 장치(101)의 바람직한 제2 실시예와 관련하여 도 11 내지 도 13에 도시됨)을 갖는 계류 스프레드(10)를 통해 해저면(2B)에 계류 또는 고정되는 것으로 도시된다.

파워 부표(1)에는 발포체 등과 같은 적절한 부력 재료를 포함하는 부력 재료(3)의 하나 이상의 외부 환형 링들이 제공된다. 실제로, 파워 부표(1)의 외주 둘레에 충분한 부력 재료(3)가 제공되어 파워 부표(1)가 수역(2)에 위치하는 동안 실질적으로 직립할 수 있도록 하고, 나아가 파워 부표(1)의 상당 부분이 수역(2A)의 표면을 통해 수역 밖으로 상향 돌출하도록 배열하는 것이 바람직하다. 실제로, 파워 부표(1)는 수역(2)의 표면(2A)(즉, 수선(2A)) 상에 부유하도록 설계되며, 이는 부력 재료(3)가 물(2)보다 가볍지만 공기보다 무거워서 파워 부표(1)의 결합 질량이 수역(2)에서의 변위보다 가벼워짐으로써 달성된다. 파워 부표(1)는 (하중이 없거나 최소한의 하중만 있는 경우) 실질적으로 수직 배향으로 부유하며, 수직 치수는 전형적으로 수평 치수보다 크다.

파워 부표(1)는 또한, 바람직하게는, 실질적으로 관형이고 실질적으로 중공형이며, 사용 시 수직 축에 실질적으로 평행하게 배열된 종축을 따라 연장되는 본체 또는 스파인(20)을 더 포함한다. 도 3 및 도 4에서 가장 잘 알 수 있듯이, 부력 재료 환형 링들(3)은 스파인(20)의 외주에 배열 및 고정되며, 스파인의 중간 지점으로부터 각각의 단부를 향해(즉, 상부 단부(20U) 및 하부 단부(20L)를 향해) 스파인(20)의 길이의 대부분을 따라 연장되지만, 부력 재료는 바람직하게는 스파인(20)의 상부 단부(20U) 및 하부 단부(20L)를 둘러싸고 있지 않다.

범퍼 선박 보호 링 또는 일련의 링들(30)이 스파인(20)의 상부 단부 주위에 제공되며, 바람직하게는 범퍼 선박 보호 외부 링(30)은 부력 재료(3)의 가장 바깥쪽 직경보다 큰 직경을 갖도록 배열되어, 범퍼 선박 보호 링(30)의 외부 링이 해상 선박(5)이 파워 부표(1)에 근접하거나 접촉할 때 해상 선박(5)의 충돌 또는 접촉에 맞서 파워 부표(1)를 보호하도록 작용할 수 있도록 한다.

앵커 라인들(10A, 10B, 10C)의 상부 단부들(20U) 각각은 스파인(20)의 하부 단부(20L)에 고정 방식으로 부착된다. 따라서, 스파인(20)은 사용 시 실질적으로 수직으로 배향되고, 특히 하중이 없거나 최소한의 하중만 작용할 때, 그리고 외부 서브컨퍼런스(subconference) 주위에 제공되는 부력 재료(3)에 의해 직접 지지되기 때문에, 스파인(20)은 전형적으로 물의 표면(2A)을 관통하여 상부 단부(20U)가 물의 표면(2A) 위에 위치하며, 하부 단부(20L)가 물의 표면(2A) 아래에 위치하여, 하중이 없거나 최소한의 하중만 있을 때, 스파인(20)의 종축이 수역(2)의 표면(2A)의 평면에 상대적으로 수직으로 배치되도록 한다. 그러나, 사용 시 파워 부표(1)의 상부 단부(20U)에 하중이 가해질 때(이후에 설명되는 바와 같이), 이는 기울어질 가능성이 있고, 극단적인 하중 하에서는 예를 들어 수직으로부터 45 도 또는 심지어 60 도 정도의 영역으로 기울어질 수 있다는 점에 유의해야 한다(즉, 사용 시 스파인(20)의 종축은 하중 하에 있을 때 수직보다는 수평이 될 가능성이 더 큼).

그러나, 스파인(20)의 하부 단부(20L)는 계류 스프레드(10)에 배열된 앵커 라인들(10A, 10B 및 10C)의 상부 단부들에 단단히 결합되어 있기 때문에, 파워 부표(1)는 사용 시 수역(2)의 일반적으로 특정한 위치에 국한될 것이고, 따라서 일반적으로 특정한 위치로부터 상대적으로 최소한의 드리프트만 가질 것이다. 즉, 파워 부표(1)는 파도들의 정상적인 움직임에 영향을 받을 것이다.

파워 부표(1) 및 그 계류 스프레드(10)는 해상 풍력 발전 단지(50)의 일부를 형성하는 하나 이상의 해상 풍력 터빈들에 의해 제공되는 것과 같은 전기 에너지 공급원의 일반적인 부근에 있는 수역(2)에 위치한다. 풍력 발전 단지(50)는 설치될 때 해저(2B)를 따라 연장되는 전력 송출 케이블(15B)이 제공되고, 전력 정션 박스(16)가 제공되어 추가의 전력 케이블들(예를 들어, 15A)이 이에 연결될 수 있도록 한다.

파워 부표(1)는 그 자체로 해상 풍력 발전 단지(50)로부터 파워 부표에 전력을 공급할 수 있도록 전력 정션 박스(16)에 (최하부 단부에서) 연결되는 전력 케이블(15A)이 제공된다. 전력 케이블(15A)은 전력 정션 박스(16)로부터 전력 부표(1)를 향해 상승하여, (전력 케이블(15A)의 무게의 대부분 또는 상당 부분을 지지하고 지탱하는) 해저 아치(15C)를 위를 지나거나 통과할 수 있고, 전력 케이블(15A)의 최상부 단부는 스파인(20)의 하부 단부(20L)에 제공되는 케이블 가이드(22)를 통해 스파인(20)의 내부 관통 구멍(21)으로 들어간다.

전력 케이블(15A)의 최상부 단부(15AU)는 물리적으로 종단되고 스파인(20)의 내부 관통 구멍(21)의 내부 표면(21S)에 제공되는 전기 정션 박스(23)의 일측에 고정되어, 전기 정션 박스(23)가 제공하는 물리적 종단이 전력 부표(1)와 해저 아치(15C) 사이의 전력 케이블(15A)의 나머지 무게를 지탱하고 지지하도록 한다. 전력 케이블(15A)의 최상부 단부(15AU)는 전기 정션 박스(23) 내에 구리 등으로 형성된 적절한 전기 전도성 전력 커넥터들과 같은 적절한 전기 커넥터들에 연결된다.

따라서, 전기 정션 박스(23)는 물리적으로 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)의 무게를 감당하고 지탱할 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 결합된 해상 선박(5)의 배터리들을 재충전하기 위해 필요한 경우 전력 케이블(15AU)로부터 공급되는 전기를 유연한 전기 케이블(25)로 전송할 수 있도록 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)와 전기적으로도 연결된다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는, 전기 정션 박스(23)가 물리적으로 (그러나 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)의 무게를 지탱할 필요는 없는) 감당하는 동안 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)의 물리적 무게 및 그에 따른 하중을 감당하기 위해 케이블 클램프가 제공된다.

유연한 전기 케이블들(25)의 적어도 하나(그러나 바람직하게는 2의 배수, 예를 들어 2, 4, 6 또는 그 이상 등)의 유연한 전기 케이블(25)은 내부 관통 구멍(20) 내에 제공되고, 일단부가 전기 정션 박스(23)의 타측 내에 전기적 및 물리적으로 고정되어 있다(따라서 전력 케이블(15A)로부터 공급되는 전력에 전기적으로 연결됨). 그런 다음, 유연한 전기 케이블(25)은 내부 관통 구멍(20)의 일측 내에서 아래쪽으로 흐르고, 이동 질량(27)의 외주의 약 180 도 내지 185 도(예를 들어, 182 도 정도의 영역) 구부러진 다음, 유연한 전기 케이블들(25)의 타단부가 파워 소켓(29)에서 종단될 때까지 본체 또는 스파인(20)의 내부 관통 구멍(21) 반대편을 다시 위로 흐른다. 파워 소켓(29)은 파워 헤드(31)의 최외측 단부에 형성된 홈(32) 내에 위치한다. 파워 헤드(31)는 스파인(20)의 최상부 단부(20U)에 대한 단부 폐쇄체를 형성하고, 그 중앙을 통해 형성된 개구부(32)가 제공되어 유연한 전기 케이블(25)과 부표 계류 라인(35)이 스파인(20)의 관통 구멍(21)으로부터 바깥쪽으로 당겨지거나 다시 안으로 당겨질 수 있다.

파워 소켓(29)은 예를 들어, 부표 계류 라인(35)의 최상부/최외부 단부(35U)가 위쪽으로 당겨질 때, 부표 계류 라인(35)이 하중/장력의 전부 또는 상당 부분을 감당하고 따라서 파워 소켓(29) 및 이에 따라 유연한 전기 케이블(25)을 위쪽 및 바깥쪽으로 크게 또는 전체적으로 운반하도록 하는 방식으로 부표 계류 라인(35)의 외주에 클램핑되거나 또는 이와 일체로 형성됨으로써 부표 계류 라인(35)의 외부 표면에 고정된다. 유리하게, 파워 소켓(29)에는 해상 선박(5)에 탑재된 커넥터와 같은 커넥터가 파워 소켓(29)에 결합되거나 또는 해상 선박(5)에 탑재된 상태에서 파워 소켓(29)에 다른 방식으로 삽입될 때를 감지할 수 있는 적절한 센서들이 제공된다.

또한, 파워 헤드(31) 및/또는 파워 소켓(29)에는 전원 표시등들(도시되지 않음)이 구비되는데, 여기서 전원 표시등들은 유연한 전기 케이블(25)을 통해 전달되는 전기 상들 각각이 통전될 경우/또는 통전될 때 점등되어, 파워 부표(1)의 작업자에게 유연한 전기 케이블이 통전되었음을 나타내는 표시 수단을 제공한다.

부표 계류 라인(35)은 바람직하게는 고강도, 저신축 부표 계류 라인(35)이다. 부표 계류 라인(35)의 일단부는 스파인(20)의 상부 단부(20U)에서 또는 상기 상부 단부를 향하여 스파인(20)의 내부 관통 구멍(21)의 내부 표면에 고정된다. 부표 계류 라인(유연한 전기 케이블(25)과 유사함)은 유연한 전기 케이블(25)과 평행하게 연장되어 부표 계류 라인(35)이 상부 단부(20U)로부터 이동 질량(27)의 둘레의 약 180 내지 185 도(예를 들어, 182 도 정도의 영역)를 향하여 아래쪽으로 이동한 다음 파워 헤드(31) 내의 개구부(32)를 통과할 때까지 내부 관통 구멍(21)의 타측을 역으로 올라간다. 부표 계류 라인(35)의 상부 단부(35U)는 개구부로부터 위쪽으로 돌출되어 있으며, 그 위에 파워 헤드 스피어(37)가 제공된다.

파워 헤드 스피어(37)는 하나 이상의 후크들(39)을 포함하며, 도면들(특히 도 5 내지 도 8)에 도시된 바람직한 실시예에서는 유연한 계류 라인(35)의 최상부 단부(35U)에 3 개의 후크들(39)이 제공되며, 여기서 3 개의 후크들(39)은 상부 단부(35U)의 외주를 중심으로 동일한 간격으로(즉, 120 도 간격으로) 분포되어 있다. 도 9 및 도 10에서 가장 명확하게 알 수 있듯이, 각각의 후크(39)는 바람직하게는 선박 계류 라인(41)을 포착할 수 있는 후크 아이(39E)를 생성하기 위해 상부 단부(35U)로부터 이격된 외측 및 아래쪽으로 돌출된 후크 암(39A)을 포함한다(도 6, 7 및 도 8 참조). 선박 계류 라인(41)은 후크 스프링(39S)에 의해 도 10에 도시된 바와 같이 폐쇄 구성으로 바이어스된 래치(39L)를 개방 이동함으로써 후크 아이(39E)로 진입할 수 있으므로, 래치(39L)가 후크 아이(39E)를 폐쇄하고, 이에 따라 일단 선박 계류 라인(41)이 후크 아이(39E) 내에 갇히면, 래치(39L)는 도 10에 도시된 폐쇄 구성으로 닫히고, 따라서 작업자가 선박 계류 라인(41)의 비터 단부를 해제하고 후크 아이들(39E)을 통해 당겨서 선박 계류 라인(41)을 후크 아이들(39E)로부터 분리하지 않는 한 그리고 그 때까지 선박 계류 라인(41)이 후크 아이(39E)로부터 이탈하는 것을 방지한다. 스프링(39S)에 의해 바이어스된 래치(39L)는 작업자가 선박 계류 라인(41)을 후크 아이(39E)에 걸고 가둘 수 있는 매우 효과적인 수단을 제공한다.

또한, 파워 부표(1)에 의해 재충전되는 배터리들(도시되지 않음)과 같은 전기 저장 수단을 갖는 해상 선박(5)에는, 선박 계류 라인(41)과 파워 헤드 스피어(37)의 결합을 보조하기 위한 계류 랜스(40)가 제공된다. 계류 랜스(40)는 비교적 길고 바람직하게는 가벼운 기둥(40)을 포함하며, 다수의 선택적으로 개방 가능한 개방 아이들(42)이 부착된다. 개방 아이들(42)은 작업자에 의해 계류 랜스(40)의 작업자 단부(도시되지 않음)로부터 선택적으로 작동될 수 있으며, 여기서 개방 아이들(42)은 도 5 및 도 6에서 폐쇄 구성으로 도시되며, 이에 의해 개방 아이들(42)이 선박 계류 라인(41)을 포착하고, 따라서 작업자는 계류 랜스(40), 따라서 선박 계류 라인(41), 특히 바이트 또는 고리형 원단부(41L)를 파워 헤드 스피어(37)의 후크 아이들(39E)로 안내할 수 있으며, 일단 고리형 단부(41L)가 후크 아이(들)(39E) 중 적어도 하나 내에 포착되면, 작업자는 개방 아이들(42)을 선택적으로 개방하여 계류 랜스(40)를 선박 계류 라인(41)과의 결합으로부터 해제할 수 있고, 따라서 선박 계류 라인(41)은 도 8에 도시된 바와 같이 부표(1)로부터 위쪽으로, 그리고/또는 멀리 당겨질 수 있으며, 이로써 작업자는 선박 계류 라인(41)을 당겨서 둘 다 당길 수 있고, 중요하게는 파워 헤드 스피어(37)를 당겨서 파워 소켓(29)을 선박(5)을 향해 그리고 선박 상으로 당길 수 있으며(도 1에 도시된 바와 같음), 그리고 작업자는 파워 소켓(29)을 계류 선박(5)에 제공되는 전원 플러그(도시되지 않음)와 같은 적절한 커넥터에 연결할 수 있고, 따라서 해상 선박(5)에 제공되는 배터리들을 재충전하기 위해 전력 케이블(15B), 전력 정션 박스(16), 전력 케이블(15A), 전기 정션 박스(23), 유연한 전기 케이블(25) 및 파워 소켓(29)을 통해 풍력 단지(50)로부터 전력을 끌어올 수 있다.

작동 시, 선박 승무원은 선박 계류 라인(41)을 계류 랜스(40)의 개방 아이들(42)에 통과시키고, 그 원단부에 바이트 또는 엔드 루프(41L)를 남긴다. 작업자는 선박 계류 라인(41)의 타단부를 해상 선박(5)에 제공된 계류 라인에 단단히 고정할 것이다.

그런 다음 작업자는 해상 선박(5)의 파워 부표(1)에 천천히 접근하고, 해상 선박(5)이 파워 부표(1)의 범위 내에 있으면(도 5 참조), 승무원은 해상 랜스(40)를 사용하여 파워 헤드 스피어(37) 위로 선박 계류 라인 바이트(41L)를 끌어올리고 바이트(41L)를 후크 아이들(39E) 중 적어도 하나에 맞물리게 할 것이다(도 6 참조).

그런 다음 작업자는 계류 랜스(40)의 개방 아이들(42)을 열어 선박 계류 라인(41)이 계류 랜스(40)로부터 자유롭게 떨어지도록 합니다(도 7 참조). 그런 다음 작업자는 계류 랜스(40)를 옆으로 치우고 선박 계류 라인(41)의 자유 단부를 작업자가(도 8 참조) 선박의 윈치(도시되지 않음)를 사용하여 해상 선박(5)으로 안팎으로 잡아당긴다.

선박 계류 라인(41)이 조여지면, 파워 헤드 스피어(37)가 위로 이동하여 후크 아이들(39E) 중 하나에 들어가게 되고, 그 뒤에 스프링 래치(39L)가 폐쇄된다. 이제 계류 선박(5)과 파워 부표(1) 사이에 캡티브 연결이 이루어진다.

작업자는 선박 계류 라인(41)을 계속 당기고 파워 소켓(29)이 파워 헤드(31)의 최상부에서 들어 올려져 파워 부표(1)와 해상 선박(5) 사이의 간격을 가로질러 이동하게 된다.

항상 물리적 힘들(즉, 하중/장력)은 자체 무게만 지탱하면 되는 유연한 전기 케이블(25)이 아니라 계류 라인들(41/35)이 부담하게 된다. 또한, 본 발명은 승무원들/작업자들이 계류력들에 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.

일단 파워 소켓(29)이 해상 선박(5)의 바닥 갑판에 위치하면, 선박 계류 라인(41)을 작업자에 의해 고정하고 파워 소켓(29)을 제자리에 고정할 수 있다.

그런 다음, 파워 소켓(29)과 파워 소켓(29)과 맞물릴 적절한 플러그 사이에 전기 연결이 이루어질 수 있다.

다른 실시예에서는, 파워 헤드(31)가 선박 윈치(도시되지 않음)에 의해 선박(5)의 갑판으로 당겨지고, 거친 가이드와 정밀한 기계식 가이드로 인해, 파워 헤드(31)가 선박(5) 갑판의 암형 리셉터클(도시되지 않음)에 자동으로 위치하게 된다. 이 연결의 일부로 전기 연결도 이루어진다.

일단 물리적 전기 연결이 이루어지면, 제어 시스템은 파워 부표(1)와 함께 제공된 적절한 센서들을 통해 물리적 연결이 이루어졌음을 감지하고, 제어 시스템은 적절한 원격 측정 신호를 전기 소스(예를 들어, 전력 정션 박스(16))로 전송하여 전력 케이블(15A)에 전원을 공급할 수 있다.

그런 다음 해상 선박(5)에 제공되는 배터리들과 같은 전력 저장 수단을 재충전할 수 있다. 완전히 또는 충분히 재충전되면(이에 따라 해상 선박에 상당한 추가 해상 범위를 제공), 작업자는 제어 시스템에 원격 측정 신호를 송신하여 전력 정션 박스(16)에 대한 전기 공급을 차단하도록 지시할 수 있다. 그런 다음 작업자는 해상 선박(5)에 제공된 플러그와 같은 전기 커넥터를 파워 소켓(29)과의 물리적 및 전기적 연결에서 제거할 수 있다.

그런 다음 작업자는 선박 계류 라인(41)의 일단부를 해제한 후 선박 계류 라인(41)을 파워 헤드 스피어(37)의 후크 아이(39E)를 통해 당길 수 있다.

이동 질량(27)의 하중이 해제되었기 때문에, 이동 질량(27)은 파워 부표(1) 내의 스파인(20) 내부로 이동하거나 아래로 떨어지기 시작하고, 이 과정에서 부표 계류 라인(35), 유연한 전기 케이블(25) 및 파워 소켓(29)을 끌어당기게 된다. 파워 소켓(29)은 파워 헤드(31)의 홈(32) 내에 자체적으로 위치하게 되고, 따라서 파워 소켓(29)은 파킹 포지션에서 자체적으로 위치하게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 해상 환경 전기 연결 장치의 제2의 보다 바람직한 실시예이며, 바람직한 형태의 파워 부표 장치(101)로서, 해양 또는 바다와 같은 수역(2)에 위치하며, 앵커 라인들(10A, 10B, 10C)(도 2 참조) 및 바람직하게는 제4 앵커 라인(10D)(도 1 내지 도 4에는 도시되지 않지만, 도 11 내지 도 13에는 도시됨)을 갖는 계류 스프레드(10)를 통해 해저면(2B)에 계류 또는 고정되는 것으로 도시된다.

제2의 보다 바람직한 실시예의 파워 부표 장치(101)는 본 명세서에 설명된 파워 부표 장치(1)의 제1 실시예와 많은 측면들에서 매우 유사하므로, 이들 사이의 유사한 구성요소들은 본 명세서에 개시된 파워 부표 장치(1)의 제1 실시예와 동일한 참조 부호를 사용하되 100을 추가하여 표시된다. 그러나, 이와 같은 유사 구성요소들은 간결성을 위해 여기서는 더 이상 설명하지 않으며, 이제 그 사이의 주요 차이점들을 논의할 것이다.

도 11에 도시된 것과 같은 파워 부표(101)는 파워 부표(1)의 범퍼 링들(30)을 생략하고, 대신 파워 헤드(131)를 포함하는 발포체 코어 부력(103)이 더 위쪽으로 연장되고, 또한 파워 헤드(131)를 범퍼 링들(30)과 동일한 지지 및 보호를 제공하기 위해 상부 단부(180U)가 둥근 형상으로 형성된다는 점에서 파워 부표(1)와는 서로 다른 상부 단부를 포함한다.

또한, 파워 부표(101)는 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)의 물리적 무게 및 이에 따른 하중을 감당하는 케이블 클램프(190)를 포함하는 동안 전기 정션 박스(123)가 파워 부표(101)에서 물리적으로 감당하는(그러나 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)의 무게를 지탱할 필요는 없음)한다. 따라서, 전기 정션 박스(123)는 파워 부표(1)와 유사한 방식으로 결합된 해상 선박(5)의 배터리들을 재충전하기 위해 필요할 때 전력 케이블(15AU)로부터 공급된 전기를 유연한 전기 케이블(125)로 전송할 수 있도록 전력 케이블(15A)의 상부 단부(15AU)와 전기적으로 연결된다. 그렇지 않으면, 파워 부표(101)는 파워 부표(1)와 유사한 방식으로 작동되고 작동한다.

도 14는 본 발명에 따른 해상 환경 전기 연결 장치의 제3 실시예를 도시하며, 파워 부표 장치(201)의 형태로서, 해상 또는 바다와 같은 수역(2)에 위치하며, 앵커 라인들(10A, 10B, 10C)(도 14에는 도시되지 않았으나 도 2에 도시됨) 및 바람직하게는 제4 앵커 라인(10D)(도 1 내지 도 4 및 도 14에는 도시되지 않았으나 도 11 내지 도 13에 도시됨)을 갖는 계류 스프레드(10)를 통해 계류되는 것으로 도시되어 있다.

파워 부표 장치(201)의 제3 실시예는 본 명세서에 개시된 파워 부표 장치(1, 101)의 제1 및/또는 제2 실시예들과 여러 면들에서 매우 유사하므로, 그 사이의 유사 구성요소들은 본 명세서에 개시된 파워 부표 장치(1)의 제1 실시예와 동일한 참조 부호를 사용하지만 (제1 실시예와 비교하여) 200이 추가됨으로써 표시될 수 있다. 그러나 이와 같은 구성요소들은 간결성을 위해 여기서는 더 이상 설명하지 않고, 이제 주요 차이점들에 대해 논의한다.

파워 부표 장치(101)의 제2 실시예에서와 같이, 도 14에 도시된 것과 같은 파워 부표(201)는 파워 부표(1)의 범퍼 링들(30)을 생략하고 대신에 범퍼 링들(30)과 동일한 지지 및 보호를 파워 헤드(231)에 제공하기 위해 파워 헤드(231)를 포함하는 위쪽으로 더 연장되는 발포체 기반 부표(203)를 갖지만, 파워 부표 장치(101)의 제2 실시예와 달리, 도 14에 도시된 것과 같은 발포체 기반 부표는 테이퍼진 상부 단부(281)를 갖는 것으로 형상화 되고(상부 단부(281)의 벽들(282)의 테이퍼는 하부 단부로부터 상부 단부(281)를 향하여 내측으로 경사지고 상기 벽부들(282)의 형상은 상부 단부(281)가 도 15에 도시된 바와 같이 휴지 구성에 있을 때 파워 헤드(231)가 위쪽으로 연장되는 평평한 상부 단부(283)를 갖도록 절두 원뿔 형상의 형상을 취함), 상세히 후술되는 바와 같이, 테이퍼진 상부 단부(281)는 선박 계류 라인(241)이 적절한 해상 선박(205)을 향해 당겨질 때 파워 부표 장치(201)의 파워 헤드 스피어(237)를 향해 선박 계류 라인(241)을 안내할 것이다.

또한, 파워 부표 장치(201)의 제3 실시예는 파워 부표 장치(1, 101)의 이전 실시예들보다 훨씬 큰 것이 바람직하며, 이는 제3 실시예(201)가 적절한 해상 선박(205)이 이전 실시예들보다 훨씬 큰 해상 환경 전기 연결 장치에 사용하기 위한 것이므로, 예를 들어, 해상 선박(205)은 해상 공급 선박, 유조선, 컨테이너 수송선 또는 크루즈선 등과 같은 비교적 큰 선박(205)일 수 있기 때문이다.

파워 부표 장치(201)의 제3 실시예의 작동에서, 해상 선박(205)에 탑재된 크레인(245)은 승무원에 의해 제어될 것이다. 크레인(245)은 선박 계류 라인(241)으로 로딩될 것이다. 그런 다음, 작업자는 해상 선박(205)의 파워 부표(201)에 천천히 접근하고, 해상 선박(205)이 파워 부표(201)의 범위 내에 있으면, 크레인(245)은 파워 부표(201)가 선박 계류 라인(241)의 바이트(241L)에 둘러싸이도록 선박 계류 라인(241)을 해제한다(도 15 참조).

그런 다음, 크레인 작업자는 선박(205)에 탑재된 윈치(246)를 사용하여 선박 계류 라인(241)을 선박(205)을 향해 당기기 시작한다. 선박 계류 라인(205)은 파워 부표 장치(201)의 외부 표면, 아마도 해수면에서 상대적으로 넓은 외주 둘레 주위에 맞물리게 되며, 이로부터 선박 계류 라인(241)은 파워 부표 장치(201)의 본체(특히 안쪽으로 가늘어지는 벽들(282))를 타고 올라가기 시작한다. 따라서, 파워 부표(201)의 테이퍼형 상부 단부(281)는 특히 평평한 상부 단부(283)로 전환될 때, 이 파워 부표의 테이퍼형 상부 단부는 선박 계류 라인(241)을 상향으로 연장되는 파워 헤드(231)를 향해 안내한다(도 16 참조).

선박 계류 라인(241)이 해상 선박(205)을 향해 당겨질 때, 선박 계류 라인은 부력 재료(203)의 최상부 단부 또는 평평한 상부 단부(283)에 도달하고, 그로부터 분리된 다음 파워 헤드 스피어(237)와 맞물리는 상태로 전환될 것이다. 선박 계류 라인이 더 당겨지면, 후크 아이들(239E) 중 적어도 하나에 맞물리게 되고, 스프링 래치(239L)가 뒤에서 이를 폐쇄한다. 이제 해상 선박(205)과 파워 부표(205) 사이에 캡티브 연결이 이루어진다(도 17 참조).

작업의 이 시점부터, 파워 소켓(229)을 적절한 해상 선박(205)으로 당기고 파워 소켓(229)과 적절한 플러그 사이에 전기적 연결을 이루는 것과 관련된 절차들은 이전 실시예들에서 설명한 것과 동일하다(도 18 및 도 19 참조).

본 발명의 실시예들은 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225)이 모두 (이동 질량(27, 127, 227)에 의해) 제어된 장력으로 유지되므로, 파킹 포지션에 있을 때 스파인(20, 120, 220)의 관통 구멍(21, 121, 221) 내에서 흔들리거나 손상되는 것을 방지한다는 중요한 이점을 갖는다. 또한, 이동 질량(27, 127, 227) 배열 및 그 주위로 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225)의 권선의 제공 및/또는 스파인(20, 120, 220)의 관통 구멍(21, 121, 221)의 상부 단부에 또는 상부 단부를 향해 고정되는 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 유연한 전기 케이블들(25, 125)은 이동 질량 부재(27, 127, 227)의 이동 가능한 거리의 길이의 배수를 부표(1, 101, 201)의 최상부 단부로부터 빼낼 수 있다는 큰 장점을 제공한다(즉, 빼낼 수 있는 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225)의 길이는 이동 질량 부재(27, 127, 227)의 이동 길이의 2배(또는 이동 질량 부재(27, 127, 227)의 구성에 따라 그 이상)임).

본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 명세서에 설명된 실시예들에 대한 수정들 및 개선들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 이동 질량 부재(27, 127, 227) 배열체의 제공 및 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 그 곳 주위에 있는 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225) 및/또는 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 스파인(20, 120, 220)의 관통 구멍(21, 121, 221)의 상부 단부에서 또는 이 상부 단부를 향해 고정되어 있는 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225)의 권선은, 부표(1, 101, 201)의 최상단 단부로부터 빼낼 수 있는 이동 질량 부재(27, 127, 227)의 이동가능한 거리의 길이(즉, 빼낼 수 있는 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225)의 길이)의 배수가 2배(또는 이동 질량 부재(27, 127, 227)의 구성에 따라 그 초과)인 큰 장점을 제공한다. 상기 이동 길이의 더 큰 배수를 허용하도록 (예를 들어, 다중 풀리 배열 및/또는 내부 계류 라인들(35, 135, 235) 및 유연한 전기 케이블들(25, 125, 225)이 대신 릴에 감겨 있는 릴 배열(도시되지 않음)로) 변경될 수 있다.

Claims (29)

1. 해상 환경 전기 연결 장치로서,
   수중에 위치할 때 적어도 일부가 수면 위로 돌출하는 부표;
   해상 선박이 결합될 수 있는 적어도 하나의 계류 지점; 및
   적어도 하나의 전력 커플링(electrical power coupling)을 포함하며,
   상기 해상 선박은, 발전 및/또는 저장 디바이스와 상기 해상 선박 사이에서 전력 커플링을 통해 전력이 전송될 수 있도록, 상기 전력 커플링에 결합될 수 있는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 계류 지점은 계류 라인(mooring line)을 포함하고, 제1 단부는 상기 부표에 연결되며, 그리고 제2 단부에는 선박 계류 라인에 대한 연결을 위해 구성되는 커넥터가 제공되는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 전력 커플링은 유연한 전기 케이블(flexible electrical cable)을 포함하고, 상기 유연한 전기 케이블의 일단부는 상기 부표에 고정되고, 상기 전기 케이블의 타단부는 상기 해상 선박의 개개의 정합 소켓(mating socket) 및 플러그(plug) 중 하나와 전기적으로 연결되도록 구성되는 플러그 및 소켓 중 하나를 포함하는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 부표는 본체를 구비하고, 상기 본체는 상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블을 상기 본체의 일부로부터 인출하고 또한 상기 본체의 일부를 향해 인입하도록 구성되는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 계류 라인과 상기 유연한 전기 케이블이 상기 본체 내로 인입되고 또한 상기 본체로부터 인출되어, 부표 장치가,
   상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블의 개개의 자유 단부들이 상기 본체에 상대적으로 가까이에 있고, 사용 시 물이 없는 포지션에 제시되는 휴지 구성(rest configuration)과;
   상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블의 개개의 자유 단부들이 상기 본체로부터 인출되어 상기 개개의 자유 단부들이 상기 선박에 단단히 고정될 수 있는 전개 구성(deployed configuration) 사이에서 변형 가능한,
   해상 환경 전기 연결 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블은 바이어싱 수단(biasing means)에 의해 상기 휴지 구성으로 함께 바이어스되는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 바이어싱 수단은 이동하는 질량 부재를 포함하는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
8. 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 본체는 내부 구멍을 포함하는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
9. 제8 항이 제7 항을 인용하는 경우의 제8 항에 있어서,
   상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블의 일단부가 상기 본체에 고정되고, 상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블의 개개의 중간 부분이 상기 이동 질량 부재의 외주 주위에 배열되며, 가동 질량 부재는 상기 본체의 내부 구멍 내에 위치되는,
   해상 환경 전기 연결 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    일단부에서 발전 및 전력 저장 디바이스 중 하나에 연결되고, 타단부에서 상기 유연한 전기 케이블의 상기 일단부에 연결되도록 배열되는 전력 케이블을 더 포함하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 전력 케이블이 상기 본체의 하부 단부에 있는 상기 내부 구멍을 통해 상기 본체로 진입하도록 배열되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 전력 케이블은 상기 본체의 상부 단부를 향해 또는 상기 상부 단부에 위치되는 연결 지점에서 상기 유연한 전기 케이블의 상기 일단부에 연결되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 전력 케이블은 상기 본체의 내부 구멍 내에서 상기 유연한 전기 케이블에 연결되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 유연한 전기 케이블이 상기 본체의 상부 단부에, 또는 상기 상부 단부를 향해 고정되어, 상기 이동 질량 부재의 이동 가능한 거리의 약 2배에 해당하는 길이의 유연한 전기 케이블이 상기 부표의 최상부 단부 밖으로 당겨질 수 있도록 하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
15. 제8 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 질량 부재는 상기 가동 질량 부재에 작용하는 중력에 의해 상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블의 중간 부분을 상기 휴지 구성을 향해 함께 당겨서 상기 가동 질량 부재를 상기 본체의 하부 단부로 바이어스시키고, 이에 따라 상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블의 개개의 타단부들을 상기 휴지 구성을 향해 바이어스시키거나, 그리고/또는 상기 휴지 구성에 상기 타단부들을 유지시키는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
16. 제4 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부표는 상기 본체의 외부 표면에 제공되는 부력 재료 형태의 부양 부재를 포함하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 부력 재료는, 상기 부표의 적어도 일부가 물 밖으로 돌출하도록 상기 부표의 부양을 지원하도록 구성되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
18. 제5 항, 또는 제5 항을 인용하는 경우의 제6 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부표는 상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블 중 적어도 하나의 상기 자유 단부가 상기 부표의 사용 시 물 밖으로 돌출하도록 배열되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
19. 제3 항, 또는 제3 항을 인용하는 경우의 제4 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유연한 전기 케이블은 그 길이를 따라 적어도 하나의 위치에서 상기 계류 라인에 고정되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
20. 제19 항에 있어서,
    상기 유연한 전기 케이블은 상기 유연한 전기 케이블의 상기 타단부 쪽에서 상기 계류 라인에 고정되어 상기 해상 선박이 상기 부표에 계류될 때 인가되는 장력의 대부분을 상기 계류 라인이 지탱하도록 하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
21. 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부표는 구속 장치의 부착을 제공하는 부착 지점을 포함하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
22. 제21 항에 있어서,
    상기 구속 장치는 상기 부표와 해저면 사이의 연결부를 포함하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
23. 제1 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해상 선박은 상기 전력 저장 수단의 재충전을 제어하기 위한 제어 시스템(control system)을 포함하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
24. 제23 항에 있어서,
    상기 부표는, 상기 전력 커플링의 전기 커넥터가 상기 해상 선박 상에서 제공되는 적절한 전기 커넥터와 전기적으로 연결될 때 상기 해상 선박의 제어 시스템과 통신하도록 구성되는 하나 이상의 센서들(sensors)을 포함하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
25. 제2 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계류 라인의 타단부는 상기 해상 선박의 작업자가 픽업 포지션(pick up position)으로부터 픽업되도록 이용가능하여, 사용 시 상기 작업자가 상기 선박을 계류하기 위해 상기 타단부를 상기 선박에 단단히 고정할 수 있도록 하는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
26. 제25 항에 있어서,
    상기 계류 라인의 타단부의 픽업 포지션이 수위보다 높은,
    해상 환경 전기 연결 장치.
27. 제5 항, 또는 제6 항을 인용하는 경우의 제6 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체는 내부 구멍을 포함하고, 상기 본체는, 부표 장치가 상기 휴지 구성에 있을 때 상기 내부 구멍의 길이보다 더 긴 상기 계류 라인 및 상기 유연한 전기 케이블을 포함하도록 구성되는,
    해상 환경 전기 연결 장치.
28. 해상 선박을 전기적으로 재충전하는 방법으로서,
    해상 선박을 제1 항에 따른 해상 환경 전기 연결 장치에 연결하는 단계; 및
    해상 발전 및/또는 해상 저장 디바이스와 상기 해상 선박 사이에서 전력 커플링을 통해 전력을 전송하는 단계를 포함하는,
    해상 선박을 전기적으로 재충전하는 방법.
29. 제28 항에 있어서,
    선박에 제공되는 선박 계류 라인을 상기 적어도 하나의 계류 지점에 연결하는 단계; 및
    상기 선박 계류 라인을 상기 선박을 향해 당겨서 상기 해상 환경 전기 연결 장치의 적어도 일부를 선박에 탑재되게 가져오는 단계를 더 포함하는,
    해상 선박을 전기적으로 재충전하는 방법.