KR20230135643A - 계류 시스템 - Google Patents

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KR20230135643A
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anchoring
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베르틸 모리츠
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촐로로 에이비
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Abstract

플로트(11)와 함께 복수의 안정화 아암(6)을 갖는 부유식 플랫폼(13)을 계류하기 위한 계류 시스템(17)을 개시하며, 이 계류 시스템(17)은 계류 시스템을 심해에 고정하기 위한 복수의 앵커(27) 및 앵커링 케이블(25)을 포함하는 앵커링 시스템(16)을 포함한다. 계류 시스템(17)의 중심 부분은 복수의 계류 요소(19)와 위치 설정 와이어(26)를 포함하는 계류 유닛(18)을 포함하며, 각 계류 요소는 위치 설정 와이어(26)로 인접한 계류 요소에 그리고 앵커(27)에 연결된다.

Description

계류 시스템
본 발명은 심해에서의 부유 대상물의 계류 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 복수의 앵커를 갖는 앵커링 시스템을 포함하는 고정식 계류 시스템에 관한 것이다. 보다 정확하게는, 계류 시스템은 바다에서의 부유식 플랫폼을 계류하기 위한 수단을 포함한다.
바다에 부유식 플랫폼을 고정시키기 위한 많은 앵커링 시스템이 알려져 있다. 대부분의 앵커링 시스템은 부유식 플랫폼을 원하는 위치 및 배향으로 고정시키기 위한 복수의 앵커를 포함한다. 앵커들은 흔히 패턴 형태로 조직되어 모든 바람 및 날씨 조건에서 원하는 지리적 위치에 복수의 부유식 플랫폼을 유지시킨다. 앵커는 전통적으로 굴삭(digging) 앵커, 중력 앵커일 수 있지만 바람직하게는 석션 앵커(suction anchor)일 수 있다. 앵커 라인은 현수선 라인(catenary line) 또는 타우트 레그(taut leg line)을 포함할 수 있다.
원하는 위치에 유지될 부유 대상물은 부유식 반잠수식 풍력 플랜트를 포함할 수 있다. 이러한 플랜트는 복수의 부력 요소를 포함하는 구조적 플랫폼을 포함한다. 플랫폼은 단일 또는 복수의 로터 타워를 운반한다. 부력 요소는 내부 캐비티를 포함하며, 물은 이 내부 캐비티에 채워져 플랫폼을 잠기게 한다. 작동 상태에서 플랫폼은 부력 요소만이 수면을 관통하는 레벨까지 잠긴다. 따라서 작동 상태에서는 타워 그리고 부력 요소의 최상부만이 해수면 위에서 보여질 수 있다. 풍력 발전을 위한 매우 많은 상이한 유형의 반잠수식 플랫폼이 제안되고 있다. 그들 대부분은 타워의 최상부 상의 하나의 단일 터빈을 갖고 있다.
부유식 플랫폼은 풍력 터빈 타워를 포함할 수 있으며 그 목적은 터빈의 로터 샤프트를 바람으로 향하게 하는 것이다. 제1 유형의 플랫폼은 풍향계의 원리를 사용한다. 이 회전 가능한 플랫폼은 단일 지점에서 고정되며, 플랫폼은 로터 샤프트가 바람을 향하는 방향으로 바람에 의하여 회전한다. 따라서 타워는 선회 가능한 풍력 터빈을 필요로 하지 않는다. 제2 유형의 플랫폼은 선회 로터를 갖는 타워를 포함하는, 안정적으로 지향되는 부유식 구조물을 포함한다. 이 유형의 플랫폼은 종종 부유식 요소를 갖는 복수의 아암을 포함하여 타워를 안정시킨다. 이러한 플랫폼은 원하는 위치와 배향으로 안정적으로 고정될 필요가 있어 선회 가능한 로터가 바람을 향하게 할 수 있는 것을 가능하게 만든다.
풍력 유닛을 위치 결정하는 것의 장기적인 정확성이 중요하다. 드래그 앵커(drag anchor)가 사용되면, 정확성은 충분하지 않다. 앵커링 라인은 앵커가 해저에 대한 충분한 그립을 잡을 때까지 당겨진다. 이런 이유로 해저 조건은 앵커 그리고 그에 의하여 플랫폼이 원하는 위치에서 수백 미터 위치를 변경하게 할 수 있다. 따라서 위치 신뢰성은 셕션 앵커의 사용을 필요로 한다.
복수의 기초 요소를 갖는 해상 풍력 발전 단지가 US2019/024635 (Siegfriedsen)로부터 이전에 알려져 있다. 기초 요소는 복수의 파케이형(parquetted) 육각형을 코너를 형성하도록 그리고 복수의 부유식 해상 풍력 터빈과 함께 배열된다. 육각형 내의 각 부유식 해상 풍력 터빈은 육각형을 형성하는 기초 요소들에 연결된다. 부유식 해상 풍력 터빈은 체인 또는 케이블 또는 체인과 케이블의 조합으로서 설계된 새깅 커넥터(sagging connector)를 통해 기초 요소에 연결된다. 연결 수단은 해상 풍력 터빈이 각각의 육각형 중심을 중심으로 하는 육각형 외접원의 반경의 최대 10%의 반경을 갖는 원형 영역 내에서 드리프트(drift)하는 것을 허용하는 길이를 갖는다.
부유식 해상 풍력 터빈은 풍향계(weather vanes)와 같이 구성된다. 따라서 풍력 터빈 플랫폼은 한 지점에서만 고정된다. 그 후 플랫폼은 바람으로 방향을 취한다. 공지된 해상 풍력 발전 단지에 따르면, 플랫폼은 하나의 부표 요소로만 고정된다. 따라서 각 부표 요소는 육각형 패턴으로 6개 앵커 라인으로 고정된다.
해상 풍력 발전 설비가 JP2004-176626 (Takada)로부터 이전에 알려져 있다. 목적은 심해 영역에서도 용이하게 해상에 배치될 수 있으며 가혹한 기상 및 해양 조건에서도 각각의 부유체들을 서로 적절하게 이격된 상태로 유지시키는 해상 풍력 발전 설비를 제공하는 것이다. 이 설비는 풍력 발전 장비들 간의 상대적인 위치 관계가 변할 때 발전 용량이 감소되는 것을 방지한다. 이 설비는 각각 풍력 발전 장비를 지지하거나 제어 장비를 지지하는 복수의 부유체를 포함한다. 부유체들은 앵커링 체인들에 의하여 서로 연결되며, 앵커링 체인들의 각각은 그의 중간에 중간 싱커(sinker)를 갖는다. 최외측 위치에 위치된 부유체는 중간에 중간 싱커를 각각 갖는 체인들에 의해 그의 한 종단에서 앵커에 추가로 연결된다. 부유체들과 앵커들은 평면도에서 정삼각형인 복수의 요소 구조물을 연결하도록 배치된다.
부유식 플랫폼의 장점은 플랫폼이 조선소에서 완전히 제작될 수 있으며 따라서 설치 비용을 절감할 수 있다는 것이다. 그 후 이는 원하는 위치로 운반되며 앵커 시스템에 영구적으로 고정된다. 그러나 대규모 수리 및 유지 보수를 위해 플랫폼을 다시 조선소로 예인할 수 있는 바람직하다. 따라서 앵커링 시스템을 매번 설치하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 이미 다수의 부유식 플랫폼을 가진 풍력 발전 단지를 계획하고 배치할 때 전기 배선의 기반 시설과 앵커링 시스템을 먼저 구축하는 것이 바람직하다.
본 발명의 주요 목적은 심해에서 앵커링 시스템에 대한 부유 대상물의 계류를 개선하는 방법을 찾는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따라, 독립청구항 제1항의 특징을 특징으로 하는 계류 시스템에 의해, 독립청구항 제8항의 특징을 특징으로 하는 계류 설비에 의해, 독립청구항 제9항의 특징을 특징으로 하는, 계류 시스템을 제공하는 방법에 의해, 또는 독립청구항 제10항의 특징을 특징으로 하는, 부유식 플랫폼을 계류 시스템에 도킹시키는 방법에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속청구항에 설명된다.
본 발명에 따른 계류 시스템은 앵커링 시스템 및 계류 유닛을 포함한다. 이 맥락에서의 계류 유닛은 부유 대상물을 계류하기 위한 수단으로 이해된다. 본 발명의 실시예에서, 계류 유닛은 부유식 플랫폼이 계류될 수 있는 삼각형 패턴을 형성하도록 위치 설정 와이어에 의해 함께 유지되는 복수의 고정된 계류 요소를 포함한다. 앵커 시스템은 삼각형 패턴의 복수의 넓게 펼쳐진 앵커와 앵커 라인을 포함한다. 따라서 계류 유닛이 앵커링 시스템에 의해 영구적으로 고정되는 반면에, 계류된 대상물은 계류 유닛에 부착될 수 있고 계류 유닛으로부터 분리될 수 있다. 본 발명에 따르면, 계류 시스템은 플랫폼이 특정 위치 및 방향으로 고정적으로 계류되는 것을 허용하지만, 여전히 유지 보수 운반을 위해 자유롭게 설정될 수 있다. 공지된 앵커링 시스템이 앵커와 앵커링 케이블만을 포함하는 반면, 본 발명에 따른 계류 시스템은 앵커링 시스템에 더하여 계류 유닛을 포함한다. 앵커링 시스템은 프리스트레스드(prestressed) 케이블에 의해 계류 유닛에 연결된 복수의 앵커를 포함한다.
실시예에서 계류 유닛은 앵커링 시스템의 중심에 위치된 복수의 계류 요소를 포함한다. 각 계류 요소는 안에서 공기와 물의 양이 조절될 수 있는 캐비티를 갖는 부유식 컨테이너를 포함한다. 캐비티에 물을 채움으로써 바다에서의 높이 위치가 낮아질 수 있다. 실시예에서, 계류 요소들의 각각은 3개의 케이블에 의해 제 위치에 유지된다. 실시예에서, 이 케이블들 중 2개는 인접한 계류 요소에 연결된 위치 설정 와이어를 포함한다. 제3 케이블은 해저에서 앵커에 연결된 앵커링 케이블을 포함한다. 위치 설정 와이어에 의하여 계류 요소들은 서로 분리된 상태로 사전 결정된 위치에 고정된다.
본 발명의 실시예에서 계류 요소는 작은 횡단면적을 갖는 세장형 컨테이너를 포함한다. 이 문맥에서 작은 횡단면은 요소의 길이의 약 10분의 1을 의미해야 한다. 실시예에서, 세장형 컨테이너는 최하부의 추가된 밸러스트 웨이트에 의해 수직으로 정렬된다. 실시예에서, 계류 요소의 최상부 부분은 펀넬(funnel) 형상의 컨테이너를 포함하며 최하부 부분은 원통형 컨테이너를 포함한다. 컨테이너는 물 또는 공기가 채워질 수 있는 연통 캐비티로서의 역할을 한다. 컨테이너 내의 공기와 물의 내용물이 균형을 맞춤으로써 계류 요소의 부력과 높이 위치는 제어될 수 있다. 따라서 계류 요소는 바다에서 잠수 가능한 부표로서 인식될 수 있다.
요소의 원통형 중간 부분의 작은 횡단면적은 계류 요소의 움직임을 진정시키는 효과가 있으며 따라서 가혹한 바다에서 플랫폼의 움직임을 진정시키는 효과가 있다. 부력에 의한 요소의 움직임은 스프링의 진동(oscillation)으로 볼 수 있다. 단면적 및 그에 의한 물의 임프린트(imprint)는 스프링 상수를 구성한다. 임프린트를 좁히는 것은 스프링 상수를 감소시킬 것이며 따라서 바다에서의 플랫폼의 상하동요(heave) 및 횡동요(roll) 고유 진동수를 낮출 것이다. 펀넬 형상의 최상부 부분은 그의 길이를 따라 증가하는 부력 효과를 제공하며, 이는 큰 파도에서의 요소의 움직임을 더욱 진정시킨다. 실시예에서, 요소의 원통형 최하부 부분은 더 큰 횡단면적을 가지며 또한 주로 바다에서 계류 요소의 부력 및 높이 레벨을 제어하기 위해 사용된다.
실시예에서, 계류 유닛은 앵커링 시스템의 중심에 조직된 잠수식 계류 요소들을 포함한다. 각 계류 요소는 위치 설정 와이어로 또 다른 계류 요소에 연결되며 앵커링 케이블로 앵커에 연결된다. 실시예에서, 계류 요소들은 각 코너에 계류 요소를 갖는 삼각형으로 조직된다. 각 계류 요소는 2개의 인접한 계류 요소에 그리고 앵커링 시스템에 연결된다. 따라서 앵커링 시스템 또한 삼각형 패턴으로 조직된다. 각 계류 요소는 부분적으로는 앵커에 연결되며 그리고 위치 설정 와이어에 의해 부분적으로 각 인접 계류 요소에 연결된다. 따라서 각 계류 요소는 3개의 케이블, 앵커링 케이블 및 2개의 위치 설정 와이어로 고정된다. 이 배열체에 의하여, 3개의 계류 요소는 3개의 앵커에 의해 제 위치에 유지되는 안정적인 삼각형의 코너들을 형성한다.
실시예에서, 각 계류 요소는 도킹 가능한 부표를 포함한다. 이 실시예에서, 계류 요소는 부유식 플랫폼의 도킹 가능한 플로트와 도킹될 도킹 가능한 수단을 포함한다. 실시예에서, 도킹 가능한 수단은 복수의 횡단 바를 포함하며, 플로트의 도킹 수단은 이 횡단 바에 걸려져(hook) 전체를 형성할 수 있다. 따라서 계류 요소와 플로트가 함께 단단하게 결합되게 함으로써, 모든 앵커 힘이 계류된 대상물로 전달될 수 있는 단일의 공통적인 부유 부재가 형성된다. 동시에 계류 요소는 플랫폼의 안정성에 기여한다.
부유식 플랫폼은 일반적으로 그의 플로트에 의해 안정화된다. 따라서 플로트의 부력은 최악의 기상 조건에서 필요한 안정화 력(stabilizing forces)에 의하여 치수화되어야 한다. 그러나 계류 요소를 플로트에 도킹시킴으로써 플랫폼을 함께 안정화시키는 새로운 개체가 형성된다. 따라서 플로트의 부력은 운반 조건에 대해서만 치수화될 필요가 있다. 그리고 계류 요소는 바다 내에 위치된 상태로 남기 위해서만 치수화될 필요가 있다.
앵커링 시스템의 앵커들은 계류된 대상물이 모든 바람과 기상 조건에서 원하는 지리적 위치와 배향으로 유지되도록 조직된다. 앵커는 전형적으로 굴착 앵커, 중력 앵커일 수 있지만 바람직하게는 석션(suction) 앵커이다. 앵커 라인은 현수선 라인
(catenary lines)을 포함할 수 있지만 바람직하게는 팽팽한 레그 라인(leg line) 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다. 실시예에서, 앵커 라인은 아암형(armed) 비금속 섬유의 프리스트레스드(prestressed) 케이블을 포함한다.
계류 시스템에 계류될 부유 대상물은 부유식 반잠수식 풍력 발전소를 포함할 수 있다. 이러한 발전소는 각각 부력 요소를 포함하는 복수의 아암을 포함하는 구조적 플랫폼을 포함한다. 플랫폼은 선회 나셀(pivotal nacelle)을 갖는 타워 및 풍력 터빈을 포함할 수 있다. 부력 요소는 플랫폼을 잠수시키기 위해 물이 채워지는 내부 캐비티를 갖는 잠수식 컨테이너를 포함한다. 그의 작동 상태에서 플랫폼은 부력 요소만이 수면을 통과하는 레벨까지 잠수된다. 부유식 플랫폼의 바람직한 설계는 플로트 형태의 외부 부력 요소를 갖는 3개의 암을 포함한다. 연결 케이블은 각 플로트에 부착되어 플로트들과 아암들을 타워 주위에 균등하게 펼쳐진 상태로 유지시킬 수 있다.
플랫폼의 도킹 가능한 플로트와 계류 시스템의 계류 요소는 모두 작은 횡단면적을 가진 세장형 부유식 컨테이너를 포함할 수 있다. 바다에서의 높이 위치는 플로트와 계류 요소에 각각 물을 채움으로써 또는 비움으로써 조정된다. 캐비티 내의 물의 양은 공기를 컨테이너 내로 펌핑 또는 물을 컨테이너 밖으로 펌핑함으로써 제어된다. 실시예에서 공기는 캐비티 내로 펌핑되어 바다에서의 부력 효과 및 높이 위치를 제어한다. 계류 요소의 최하부 부분에 있는 개구 또는 밸브는 물이 캐비티에 들어가는 것을 허용한다.
도킹 공정은 플로트와 계류 요소의 상대적인 높이 이동에 의해 달성된다. 실시예에서, 도킹 방법은 계류 요소의 높이가 바다에서 낮아지고 플로트의 높이가 올려진다는 것을 포함한다. 그 후 부유 대상물은 계류 요소와 플로트가 서로 대향하고 도킹 위치에 있도록 계류 요소들 사이에서 이동된다. 그런 다음 플로트의 높이는 낮아지며 계류 요소의 높이는 올려진다. 이러한 방식으로 결합한 후 플로트와 계류 요소는 바다의 모든 움직임에 저항할 수 있고 앵커와 부유식 플랫폼 사이의 모든 힘을 전달할 수 있는 공통의 단일 부유식 유닛을 형성한다. 실시예에서, 도킹 요소들 중 임의의 것은 록킹 수단을 포함할 수 있다.
바다에 계류 시스템의 대형 단지(large park)를 구축하는 것은 3개의 앵커를 사용하는 하나의 계류 시스템으로 시작할 수 있다. 제2 계류 시스템은 제1 계류 시스템에 인접하게 고정된다. 추가 계류 시스템들은 6개의 계류 시스템을 포함하는 육각형 패턴으로 서로 인접하게 고정된다. 2개 이상의 계류 시스템에 의하여 복수의 앵커가 사용될 수 있기 때문에 육각형 패턴의 6개 계류 시스템은 7개의 앵커만을 필요로 한다. 매우 많은 계류 시스템을 포함하기 위한 계류 단지의 추가 확장은 각 플랫폼에 필요한 앵커 수를 감소시킨다. 매우 많은 플랫폼에 대한 한계는 모든 앵커에 대해 2개의 계류 시스템인 경향이 있다. 모든 앵커링 케이블은 프리스트레스되고 계류 요소와 앵커 사이에서 연결되기 때문에 전기 점검 배선(electric service cabling)은 앵커 케이블에 의해 부착되고 유지될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 전기 배선 및 점검의 기반 시설은 직접 연결되도록 계류 요소에 설치된다. 도킹 수단은 전기 점검을 위한 콘택트 디바이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 복수의 계류 시스템의 제2 배열체가 구성된다. 이미 존재하는 앵커링 시스템 세트를 사용하기 위하여 이 제2 계류 시스템 세트는 원래의 계류 시스템 세트로 다소 회전된다. 따라서 각 육각형으로 배열된 계류 시스템에 대하여, 새로운 계류 시스템이 기존 앵커링 시스템에서 고정될 수 있다. 계류 시스템의 제1 및 제2 배열체 모두를 갖는 완전히 확장된 계류 플랜트에 대해, 한계는 모든 앵커에 대해 3개의 계류 시스템인 경향이 있다.
제1 양태에서, 본 목적은 플로트와 함께 복수의 안정화 아암을 갖는 부유식 플랫폼을 계류하기 위한 계류 시스템에 의하여 달성되며, 여기서 계류 시스템은 계류 시스템을 심해에 고정하기 위한 복수의 앵커 및 앵커링 케이블을 포함하는 앵커링 시스템을 포함하고, 계류 시스템의 중심 부분은 복수의 계류 요소와 위치 설정 와이어를 포함하는 계류 유닛을 포함하며, 각 계류 요소는 위치 설정 와이어로 인접한 계류 요소에 그리고 앵커에 연결된다. 추가 양태에서, 각 계류 요소는 평형수를 위한 공통 캐비티를 갖는 세장형 부유식 컨테이너를 포함한다. 각 계류 요소는 펀넬 형상의 상부 부분, 작은 횡단면적을 갖는 원통형 중간 부분 및 원통형 최하부 부분을 포함한다.
제2 양태에서, 본 목적은 심해에서 앵커링 케이블에 의해 고정되는 복수의 부표를 포함하는 부유식 풍력 플랫폼을 위한 계류 시스템을 제공하는 방법에 의하여 달성되며, 본 방법은 3개의 계류 요소를 포함하는 계류 유닛을 제공하는 것, 앵커로 각 계류 요소를 고정하는 것, 계류 요소들을 위치 설정 와이어에 의하여 분리된 상태로 유지시킴으로써 3개의 계류 요소를 삼각형 패턴으로 위치시키는 것을 포함한다.
제3 양태에서, 본 목적은 복수의 플롯을 갖는 부유식 플랫폼을 도킹 수단을 포함하는 계류 시스템과 도킹시키는 방법에 의하여 달성되며, 본 방법은 플로트 위치에 있는 플랫폼을 계류 현장으로 운반하는 것, 계류 요소의 부력 격실에 평행수를 채움으로써 계류 시스템의 계류 요소들의 각각을 수용 위치로 잠수시키는 것, 부유식 플랫폼의 플로트를 계류 요소와 대향하여 위치시키는 것, 계류 요소를 올리는 것, 및 플로트 내의 그리고 계류 요소 내의 평형수의 양을 각각 조절함으로써 도킹 수단이 인터록킹하도록 플로트를 낮추는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 숙련된 자에게 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 계류 시스템 및 계류될 부유식 플랫폼의 평면도이다.
도 2는 다수의 계류 시스템을 포함하는 계류 설비의 평면도이다.
도 3은 부유식 플랫폼을 계류하기 위한 방법의 평면도이다,
도 4는 계류 요소와 도킹할 준비가 된 부유식 플랫폼의 부분의 단면도이다,
도 5는 플로트와 계류 요소의 도킹의 3차원 스케치이다.
앵커링 시스템(16) 및 계류 유닛(18)을 포함하는 계류 시스템(17)이 도 1에서 보여지고 있다. 계류 유닛은 앵커링 시스템에 의해 영구적으로 고정된다. 계류 유닛(18)은 보여지는 실시예에서 삼각형 패턴의 코너들로서 3개의 계류 요소(19)를 포함한다. 계류 요소들은 서로로부터 원하는 간격으로 유지되도록 위치 설정 와이어(26)로 서로 연결된다. 따라서 각 계류 요소는 위치 설정 와이어를 갖는 2개의 인접한 계류 요소에 의하여 그리고 앵커링 케이블(25)을 갖는 앵커(27)(보이지 않음)에 의해 고정된다. 따라서 계류 유닛은 각 코너에 계류 요소를 갖는 계류 삼각형(triangle)을 형성한다. 계류 요소(19)는 물과 공기의 혼합물로 채워지기에 적합한 부유식 수직 세장형 컨테이너를 포함한다. 그 혼합물의 내용물을 제어함으로써 부력 효과 및 계류 요소의 높이 위치가 제어될 수 있다.
계류 유닛(18)에 의해 수용될 부유식 플랫폼(13)이 또한 도 1에서 보여지고 있다. 보여지는 실시예에서, 부유식 플랫폼은 3개의 아암(6)에 의해 안정화되는 타워(1)를 포함한다. 각 아암의 외부 종단은 부유식 세장형 컨테이너를 포함하는 플로트(11)를 포함한다. 세장형 컨테이너는 수직으로 정렬된다. 모든 플로트는 연결 와이어(12)로 서로 연결되어 아암들을 타워 주위에 균등하게 펼쳐지게 한다. 플로트는 물과 공기의 혼합물로 채워져 원하는 부력 효과를 받을 수 있고 또한 바다에서 그의 높이 레벨을 규정할 수 있다.
부유식 플랫폼을 계류할 때, 부유식 플랫폼은 먼저 예를 들어 예인선에 의하여 계류 유닛(18)으로 운반된다. 플랫폼의 도착시, 계류 요소(19)는 그의 내부 격실에 물을 채움으로써 바다 속으로 낮아진다. 그에 의하여 그의 운반 높이에서의 플랫폼은 위치 설정 와이어를 통해 계류 유닛 삼각형으로 나아갈 수 있다. 부유식 플랫폼이 계류 삼각형 내부에 위치될 때 부유식 플랫폼의 각 플로트(11)는 계류 요소(19)를 향하고 있다. 따라서 각 플로트는 대향 계류 요소에 계류될 수 있다. 실시예에서, 계류는 로프, 케이블 등에 의해 달성된다. 실시예에서, 플로트 및 계류 요소는 도킹 수단을 갖추고 있으며, 이 도킹 수단에 의해 2개의 개체는 도킹되어 단일 유닛을 형성한다.
앵커링 케이블(25)에 의해 앵커(27)에 고정된 다수의 계류 시스템(17)의 시설이 도 2에 도시되어 있다. 보여지는 실시예에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 단일 계류 시스템은 3개의 앵커를 사용해야 한다. 그러나 계류 시설에 포함된 계류 시스템이 많을수록 더 적은 앵커가 필요하다. 매우 많은 계류 시스템의 경우 한계는 모든 2개의 계류 시스템에 대해 하나의 앵커인 경향이 있다. 본 발명에 따르면 제1 계류 시스템 세트(A)에 제2 계류 시스템 세트(B)가 추가될 수 있다. 제2 계류 시스템 세트는 제1 세트로 약간 회전되지만 이미 존재하는 앵커를 사용할 수 있다. 제1 및 제2 계류 시스템 세트(A+B)의 사용에 의하여, 앵커의 한계 수는 모든 3개의 앵커링 시스템에 대해 하나의 앵커인 경향이 있다.
도 3에서 보여지는 실시예에서, 계류 유닛(18)은 V형 패턴으로 위치된 3개의 계류 요소를 포함한다. 계류 방법은 제1 플로트(11a)가 위치 A의 제1 계류 요소(19a)에서 계류되는 것으로 시작한다. 부유식 플랫폼은 그 후 위치 B로 회전되며, 그에 의하여 제2 플로트(11b)는 제2 계류 요소(19b)에 계류될 수 있다. 제2 플로트(11b)가 제2 계류 요소(19b)에 계류되는 동안, 부유식 플랫폼은 제3 플로트(11c)가 제3 플로트가 계류되는 위치 D에서 제3 계류 요소(19c)에 도달할 때까지 위치 C에서 보여지는 바와 같이 반시계 방향으로 회전된다. 이 방법에 의하여 부유식 플랫폼은 한 번에 하나의 플로트로 계류될 수 있다. 계류 시스템의 최종 형상은 모든 앵커 힘이 아암의 방향으로 부유식 플랫폼으로 직접적으로 전달되는 삼각형 패턴과 유사한다.
본 발명에 따르면, 고정식 계류 시스템은 도 4에 도시된 바와 같은 도킹 수단을 갖추고 있다. 보여지는 실시예는 플로트(11) 및 계류 시스템의 계류 요소(19)를 갖는 부유식 플랫폼(13)의 일부를 도시하고 있다. 부유식 플랫폼은 메인 플로트(5)를 갖는 타워(1), 제1 세장형 요소(8), 제2 세장형 요소(7) 및 플로트(11)를 포함한다. 보여지는 실시예에서, 제1 세장형 요소(8)는 현수식 요소를 포함하며 제2 세장형 요소(7)는 스트럿(strut) 요소를 포함한다. 플로트는 공통의 캐비티를 함께 형성하는 펀넬(funnel) 형상의 몸체(21), 중앙 부분(22) 및 하부 몸체(23)를 포함한다. 플로트(11)와 메인 플로트(5)의 내부 캐비티로부터 물(20)을 비움으로써 부유식 플랫폼은 운반 레벨로 상승된다.
보여지는 실시예에서, 플로트는 후크 형태의 도킹 수단(31)을 포함한다. 계류 시스템은 얇은 원통형 중간 부분(29) 그리고 더 큰 원통형 하부 몸체(30)를 갖는 복수의 계류 요소(19)를 포함한다. 계류 요소는 앵커링 케이블(25) 및 2개의 위치 설정 와이어(26)에 의해 제자리에 유지된다. 와이어와 케이블 모두는 스팬(24)에 의해 계류 요소에 부착된다. 안정화 목적을 위하여, 플로트와 계류 요소 모두는 최하부에 밸러스트 웨이트(ballast weight)(36)를 포함할 수 있다. 도 4에서 보여지는 바와 같이, 계류 요소는 또한 외부 전기 케이블(33)을 내부 전기 케이블(34)과 연결하기 위한 콘택트 수단을 포함할 수 있다.
보여지는 실시예에서, 위치 설정 와이어(26) 및 앵커 케이블(25)은 절단되어 이들이 실제 현장에서 상당히 더 긴 라인을 포함한다는 것을 나타낸다. 앵커 케이블은 해저 상태 및 깊이에 따라 수백 미터로 구성될 수 있다. 바람직하게는 석션 앵커(suction anchor)가 사용된다. 위치 설정 와이어는 100 내지 200미터의 범위 내에 있을 수 있다. 계류 요소들의 각각은 공통 격실을 형성하도록 구조적으로 연결된 3개의 캐비티를 포함한다. 격실 내로 또는 밖으로 공기 또는 물을 펌핑함으로써, 계류 요소 높이는 바다에서 조정되어 예정된 플로트 위치를 유지시킬 수 있다.
부유식 풍력 플랫폼의 경량 구조에 의하여 구조물은 매우 크게 만들어질 수 있다. 그에 따라 로터의 직경은 200m일 수 있다. 제1 플로트를 포함한 타워의 해수면 위의 총 높이는 130 내지 150m일 수 있다. 아암의 길이는 90 내지 120m의 범위 내일 수 있다. 따라서 아암과 타워 사이의 비율은 거의 1일 것이다. 계류 수단의 길이는 25 내지 35m의 범위 내일 수 있으며, 중간 부분의 횡단면은 2 내지 5m의 범위 내일 수 있다. 본 발명에 따르면 플랫폼의 운반 위치는 잠수 위치보다 약 30m 더 높다. 운반 중인 플랫폼의 흘수(draught)는 9미터 미만일 수 있다.
본 발명의 유리한 범위는 제시된 실시예에 의해 제한되어서는 안될 뿐만 아니라 본 기술 분야의 숙련된 자에게 자명한 실시예도 포함하여야 한다. 앵커 라인은 우수한 인장 특성을 가진 임의의 종류의 재료를 포함할 수 있다. 계류 요소는 앵커 라인에 프리-스트레스를 가하기 위한 고정식 또는 임시 수단을 포함할 수 있다.

Claims (10)

  1. 플로트(11)와 함께 복수의 안정화 아암(6)을 갖는 부유식 플랫폼(13)을 계류하기 위한 계류 시스템(17)에 있어서, 상기 계류 시스템(17)은 계류 시스템을 심해에 고정하기 위한 복수의 앵커(27) 및 앵커링 케이블(25)을 포함하는 앵커링 시스템(16)을 포함하며, 상기 계류 시스템(17)의 중심 부분은 복수의 계류 요소(19)와 위치 설정 와이어(26)를 포함하는 계류 유닛(18)을 포함하며, 각 계류 요소는 위치 설정 와이어(26)로 인접한 계류 요소에 그리고 앵커(27)에 연결된 것을 특징으로 하는 계류 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 각 계류 요소(19)는 공기와 평형수를 위한 공통 캐비티를 갖는 부유식 컨테이너를 포함하는 계류 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 계류 요소(19)는 상기 계류 요소의 길이의 8 내지 20% 범위의 원통형 횡단면을 포함하는 중간 부분(29)을 갖는 세장형 컨테이너를 포함하는 계류 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 계류 요소(19)는 펀넬 형상의 상부 부분(21)과 원통형 하부 몸체(30)를 포함하는 계류 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계류 시스템(17)은 계류 유닛(18)을 형성하는 3개의 계류 요소(19)를 포함하며, 상기 앵커 시스템(16)은 3개의 앵커(27)를 포함하는 계류 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 계류 요소(19a)는 3개의 앵커(27)에 의해 위치되고, 제2 계류 요소(19b)는 앵커 케이블(25a)과 위치 설정 와이어(26b)에 의해 위치되며, 제3 계류 요소(19c)는 앵커링 케이블(25c)과 위치 설정 와이어(26c)에 의해 위치되는 계류 시스템.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 3개의 계류 요소(19a 내지 19c)는 각 코너에 계류 요소를 갖는 삼각형 패턴을 형성하며, 각 계류 요소(19)는 위치 설정 와이어(26)에 의해 인접한 계류 요소에 위치되고 앵커 케이블(25)로 앵커(27)에 위치되는 계류 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 다수의 계류 시스템(17)을 포함하는 계류 설비에 있어서, 3개의 앵커링 케이블(25)을 포함하는 모든 계류 시스템(17)은 인접한 앵커를 공통으로 사용하여 앵커(27)들의 육각형 패턴으로 인접하게 고정되며, 이에 의하여 필요한 앵커의 한계는 2개의 플랫폼당 하나의 앵커인 경향이 있는 것을 특징으로 하는 계류 설비.
  9. 심해에서 앵커링 케이블(25)에 의해 고정되는 복수의 계류 요소(19)를 포함하는 부유식 풍력 플랫폼(6)을 위한 계류 시스템(17)을 제공하는 방법에 있어서, 3개의 계류 요소(19a 내지 19c)를 포함하는 계류 유닛(18)을 제공하는 것, 위치 설정 와이어(26)로 각 계류 요소를 인접한 계류 요소에 연결하는 것, 및 각 계류 유닛을 앵커(27)로 고정하는 것을 특징으로 하는 계류 시스템 제공 방법.
  10. 복수의 플롯(11)을 갖는 부유식 플랫폼(13)을 제1항 내지 제6항에 따른 계류 시스템과 도킹시키는 방법에 있어서,
    플로트 위치(B)에 있는 플랫폼(13)을 계류 현장으로 운반하는 것, 상기 계류 요소의 부력 격실(30)에 평형수를 채움으로써 상기 계류 시스템(17)의 상기 계류 요소(19)들의 각각을 수용 위치(A)로 잠수시키는 것, 상기 부유식 플랫폼(13)의 플로트(11)를 상기 계류 요소(19)와 대향하여 위치시키는 것, 상기 계류 요소(19)를 올리는 것, 및 상기 플로트(11) 내의 그리고 상기 계류 요소(19) 내의 평형수의 양을 각각 조절함으로써 상기 도킹 수단(31, 32)이 인터록킹하도록 상기 플로트(11)를 낮추는 것을 특징으로 하는 방법.
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