KR20240004899A - 자가 권양 크레인 및 이 크레인의 장착 및 작동 방법 - Google Patents

자가 권양 크레인 및 이 크레인의 장착 및 작동 방법 Download PDF

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리프트라 아이피 에이피에스
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Abstract

자가 권양 크레인은 지상에 배치된 케이블 윈치의 작동에 의해 지상에서부터 풍력 터빈의 나셀 또는 타워로 권양되도록 구성되고, 동일한 케이블 윈치의 작동에 의해 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 작동하도록 구성된다. 케이블은 훅 블록으로부터, 크레인의 받침대를 거쳐, 나셀 또는 타워로부터, 그리고 지상에 배치된 케이블 윈치로 연장한다. 자가 권양 크레인(1)에는 자가 권양 크레인(1)의 작동 중에 마찰을 통해 케이블(8)에 견인력을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래(122)를 구비한 케이블 크롤러(11)가 마련된다. 케이블 크롤러는, 견인 도르래가 케이블에 견인력을 전달할 수 있는 능동 상태(13)와, 견인 도르래가 케이블에 견인력을 전달하지 않을 수 있는 수동 상태 간에 전환 가능하다.

Description

자가 권양 크레인 및 이 크레인의 장착 및 작동 방법
본 발명은 풍력 터빈의 나셀 상에 또는 타워 상에 장착하도록 된 자가 권양 크레인(self-hoisting crane)에 관한 것으로, 자가 권양 크레인은, 받침대, 붐 아암, 훅 블록, 및 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 자가 권양 크레인의 작동을 위해 붐 아암에 대해 훅 블록을 상승 또는 하강시키도록 된 적어도 하나의 케이블을 포함하며, 적어도 하나의 케이블은 훅 블록으로부터, 받침대를 거쳐, 나셀 또는 타워로부터, 이어서 지상에 배치된 케이블 윈치로 연장하도록 구성되며, 자가 권양 크레인은 지상에 배치된 케이블 윈치의 작동에 의해 지상에서부터 나셀로 또는 타워로 권양되도록 구성되며, 자가 권양 크레인은 지상에 배치된 케이블 윈치의 작동에 의해 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 작동되도록 구성된다.
WO 2020221716 A1 (Liftra ApS)에서는 컨테이너 내의 케이블 윈치를 작동시킴으로써 컨테이너로부터 나셀로 권양되도록 된 자가 권양 크레인을 개시하는데, 케이블은 케이블 윈치로부터 연장하여, 컨테이너에 배치된 출구 도르래를 돌아 출구 도르래로부터 상방으로 컨테이너를 빠져나가, 나셀 상의 크레인 베이스에 배치된 적어도 하나의 롤러를 돌아, 하방으로 크레인에 이어지고, 이어서 크레인 받침대의 중앙 개구를 통과해 들어가 훅 블록에 이어진다.
WO 2020201237 A2 (Liftra ApS)에서는 지상의 케이블 윈치를 작동시킴으로써 지상으로부터 나셀로 권양되는 자가 권양 크레인을 개시하는데, 케이블은 크레인으로부터 나셀에 위치한 롤러로, 그리고 케이블 윈치로 연장한다. 상기 롤러를 갖는 호이스트 블록이 나셀 상에 장착되어 나셀로부터 수평 방향으로 연장하는 크레인 베이스의 제2 힌지부 위의 제1 호이스트 블록 위치에서 집(jib) 상에 배치된다. 크레인의 제1 힌지부가 크레인 베이스의 대응하는 제2 힌지부에 배치되는 경우, 케이블은 호이스트 블록의 롤러로부터 바로 하방으로 연장하여 받침대의 중앙 개구를 통과한다. 제1 힌지부와 제2 힌지부의 상호 연결에 의해 크레인이 크레인 베이스 상의 작동 위치에 장착된 후에, 호이스트 블록이 제1 호이스트 블록 위치로부터 제거된다. 다른 공지의 실시예에서, 크레인 베이스는 풍력 터빈의 나셀보다는 풍력 터빈의 타워 상에 장착될 수 있다. 그러한 경우, 크레인 베이스는 클램핑 기구에 의해 예를 들면 타워의 상부에 장착되어 크레인이 예를 들면 타워 상에 나셀를 장착하는 중에 사용될 수 있게 할 수 있다.
자가 권양 크레인이 풍력 터빈의 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 작동되는 경우, 훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 하향 연장되는 케이블의 중량은 훅 블록이 어떠한 외부 하중도 부착되지 않은 상태에서 하강 또는 상승되어야 할 경우에, 문제를 야기할 수도 있다. 이는, 훅 블록의 중량과, 붐 아암의 선단으로부터 훅 블록으로 연장되는 케이블의 부분의 중량이 훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 하향 연장하는 케이블의 중량을 상쇄하기에 충분하지 않을 수 있기 때문이다. 그 결과, 케이블들이 후방으로 연장하거나, 훅 블록을 하강시키는 것이 불가능할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 연장되는 케이블의 중량을 상쇄시킬 수 있도록 훅 블록 상에 밸러스트 웨이트(ballast weight)를 제공하는 것이 공지된다. 하지만, 그러한 밸러스트 웨이트를 사용으로써, 자가 권양 크레인에 의해 들어올려질 수 있는 하중을 밸러스트 웨이트의 중량만큼 차감시킨다.
훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 연장되는 케이블의 중량의 문제는 현재 약 200 미터에 달하는 정비될 풍력 터빈의 높이가 증가함에 따라 증가한다. 게다가, 자가 권양 크레인 자체의 증가된 작동 하중 한계에 대한 요구는 크레인의 구성 요소들의 구조의 강화를 요구하며, 이는 일반적으로 더 무거운 크레인으로 이어질 수 있다. 하지만, 설치 도중에 자가 권양 크레인이 풍력 터빈의 상부로 권양되는 경우, 사용되는 케이블의 강도는 훅 블록 및 가능한 밸러스트 웨이트를 포함한 자가 권양 크레인의 허용 최대 중량을 제한한다. 따라서, 자가 권양 크레인의 구성 요소들의 보다 큰 중량을 보상기하기 위해, 훅 블록의 중량을 감소시키거나 및/또는 훅 블록 상에 밸러스트 웨이트 없이 작동할 필요가 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 연장되는 케이블의 중량의 문제가 더욱 증가되어 왔다. 이는, 훅 블록의 중량과, 붐 아암의 선단으로부터 훅 블록으로 연장되는 케이블의 부분의 중량이 훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 하향 연장하는 케이블의 중량을 상쇄하기에 충분하지 않을 수 있기 때문이다.
본 발명의 과제는, 적어도 하나의 케이블이 후방으로 연장되거나, 훅 블록에 의해 외부 하중이 운반되지 않는 경우에 훅 블록을 하강시키는 것이 불가능하거나 하는 전술한 문제점을 방지하거나 제거하는 데에 있다.
이러한 과제의 관점에서, 자가 권양 크레인에는 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 자가 권양 크레인의 작동 중에 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래를 구비한 케이블 크롤러가 마련되며, 케이블 크롤러는, 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달할 수 있거나 적어도 실질적 견인력을 전달할 수 있는 능동 상태(active state)와, 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달할 수 없거나 적어도 실질적으로 견인력을 전달할 수 없는 수동 상태(passive state) 간에 전환 가능하다.
이러한 식으로, 훅 블록이 어떠한 외부 하중도 부착되지 않은 상태로 하강 또는 상승되어야 하는 경우, 케이블 크롤러의 모터 구동식 견인 도르래는 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 적절한 견인력을 전달할 수 있으며, 이에 의해 훅 블록으로부터 케이블 윈치까지 하향 연장되는 케이블의 중량이 상쇄될 수 있다. 따라서, 훅 블록의 중량 및 훅 블록으로부터 케이블 윈치까지 연장되는 적어도 하나의 케이블의 길이에 관계없이 훅 블록을 하강시키는 것이 항시 가능할 수 있다. 케이블 크롤러가, 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달할 수 있는 능동 상태로부터, 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달하지 않을 수 있는 수동 상태로, 전환 가능하기 때문에, 케이블 크롤러는 외부 하중이 훅 블록에 의해 들어올려질 때 자가 권양 크레인의 작동을 방해하지 않을 수 있다. 이는, 케이블 크롤러가 인양 작업 중에 케이블에 원치 않는 제동력을 제공하는 것을 방지할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 결과로서, 어떠한 외부 하중도 없는 상태에서의 훅 블록의 중량은 훅 블록으로부터 지상의 케이블 윈치까지 하향 연장되는 케이블의 중량을 상쇄시킬 필요가 없다. 따라서, 훅 블록에서 중량을 절감할 수, 즉 훅 블록을 보다 가볍게 설계할 수 있으며, 그 결과 자가 권양 크레인 자체의 중량이 증가하더라도 자가 권양 크레인의 작동 하중 한계의 증가가 가능하다. 자가 권양 크레인과 훅 블록의 합산 중량이 크레인을 상승시키는 데에 이용되는 케이블의 강도의 한계를 초과하지 않을 정도로 충분히 낮게 유지될 수 있다.
구조적으로 특히 유리한 실시예에서, 케이블 크롤러의 능동 상태에서, 제1 랩 각도(wrap angle)가 적어도 하나의 케이블과 견인 도르래 간의 접촉각을 나타내며, 케이블 크롤러의 수동 상태에서, 제2 랩 각도가 적어도 하나의 케이블과 견인 도르래 간의 접촉각을 나타내며, 제1 랩 각도는 제2 랩 각도보다 적어도 실질적으로 더 크다. 이에 의해, 케이블 크롤러의 능동 상태에서의 비교적 큰 제1 랩 각도로 인해, 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래는 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서의 자가 권양 크레인의 작동 중에 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달할 수 있으며, 훅 블록의 중량과 함께 그 견인력은 훅 블록으로부터 지상에 배치된 케이블 윈치까지 하향 연장되는 케이블의 중량을 상쇄시키기에 충분히 크다. 한편, 케이블 크롤러의 수동 상태에서의 비교적 매우 작은 제2 랩 각도로 인해, 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래는 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서의 자가 권양 크레인의 작동 중에 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 비교적 매우 작거나 거의 무시할 수 있는 견인력만을 겨우 전달할 수 있어, 케이블 크롤러가 인양 작업 중에 케이블에 임의의 원치 않는 실질적 제동력을 제공하는 것이 사실상 방지될 수 있다.
구조적으로 특히 유리한 실시예에서, 적어도 하나의 케이블은 연속하여 제1 지지 도르래, 모터 구동식 견인 도르래 및 제2 지지 도르래와 접촉하며, 적어도 하나의 케이블의 횡방향으로 볼 때, 모터 구동식 견인 도르래는 적어도 하나의 케이블의 제1 견인측에서 작동하고, 제1 및 제2 지지 도르래는 적어도 하나의 케이블의 제2 측에서 작동하며, 모터 구동식 견인 도르래는, 케이블 크롤러가 능동 상태에 있는 능동 위치와, 케이블 크롤러가 수동 상태에 있는 수동 위치 사이에서, 적어도 하나의 케이블의 횡방향으로 제1 및 제2 지지 도르래 중 적어도 하나에 대해 상대적으로 이동 가능하다. 제1 및 제2 지지 도르래는 프레임에, 예를 들면 자가 권양 크레인의 붐 아암 등에 또는 자가 권양 크레인이 장착된 풍력 터빈의 나셀 또는 타워 등에 회전 가능하게 고정될 수 있으며, 모터 구동식 견인 도르래는 그 프레임에 대해 변위 가능하게 배치될 수 있다. 대안적으로, 모터 구동식 견인 도르래가 그러한 프레임 상에 회전 가능하게 고정될 수 있고, 제1 및/또는 제2 지지 도르래는 그 프레임에 대해 변위 가능하게 배치될 수 있다. 어느 경우든, 모터 구동식 견인 도르래와 제1 및/또는 제2 지지 도르래 간에 있어서의 적어도 하나의 케이블의 횡방향으로 볼 때의 상대적 변위는, 케이블 크롤러의 능동 상태에서의 비교적 큰 제1 랩 각도와, 케이블 크롤러의 수동 상태에서의 비교적 매우 작은 제2 랩 각도 간에 랩 각도를 변경할 수 있으며, 이에 의해 전술한 특징이 달성될 수 있다.
하나의 실시예에서, 모터 구동식 견인 도르래는 견인 도르래의 수동 위치로부터 견인 도르래의 능동 위치로 제1 및 제2 지지 도르래 중 적어도 하나에 대해 스프링 압박(spring-biased)된다. 따라서, 케이블 크롤러는 훅 블록이 외부 하중을 운반하고 있는지의 여부에 따라 능동 상태와 수동 상태 간에 자동으로 전환될 수 있다. 훅 블록이 외부 하중을 운반하고 있는 경우, 적어도 하나의 케이블은 적어도 비교적 직선 경로를 따르는 경향이 있으며, 이에 의해 스프링 압박력에 대항하여 제1 및 제2 지지 도르래 중 적어도 하나에 대해 모터 구동식 견인 도르래를 상대적으로 변위시켜, 견인 도르래가 수동 위치에 도달할 수 있게 한다. 이에 의해, 모터 구동식 견인 도르래는 인양 작업 중에 적어도 하나의 케이블에 임의의 원치 않는 실질적 제동력을 제공하는 것이 방지될 수 있다. 한편, 훅 블록이 어떠한 외부 하중도 운반하지 않는 경우, 적어도 하나의 케이블은, 스프링 압박력에 대항하여 제1 및 제2 지지 도르래 중 적어도 하나에 대해 상대적으로 모터 구동식 견인 도르래를 가압하는 일 없이, 모터 구동식 견인 도르래의 능동 위치에서, 모터 구동식 견인 도르래와 제1 및 제2 지지 도르래 중 적어도 하나에 의해 형성되는 경로를 따를 수 있다. 따라서, 견인 도르래는 능동 위치에 유지될 수 있으며, 그에 따라 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 적절한 견인력을 전달할 수 있으며, 이에 의해 외부 하중 없이 자가 권양 크레인을 작동시키는 경우 훅 블록으로부터 케이블 윈치까지 하향 연장되는 케이블의 중량이 상쇄될 수 있다. 케이블 크롤러의 능동 상태와 수동 상태 간의 그러한 자동 전환으로 인해, 자가 권양 크레인의 조작자가 케이블 크롤러를 수작업으로 제어할 필요가 없을 수 있다.
하나의 실시예에서, 모터 구동식 견인 도르래의 능동 위치에서, 견인 도르래는 적어도 하나의 케이블을 적어도 하나의 압력 휠에 대고 가압한다. 이에 의해, 적어도 하나의 케이블이 그 사이에 개재된 상태로 적어도 하나의 압력 휠에 대고 모터 구동식 견인 도르래를 가압함으로써, 케이블 크롤러의 모터 구동식 견인 도르래는 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블로 훨씬 더 큰 견인력을 전달할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 압력 휠은 금속 휠이다.
하나의 실시예에서, 모터 구동식 견인 도르래는 적어도 하나의 압력 휠의 직경의 적어도 3배의 직경, 바람직하게는 적어도 4배의 직경을 갖는다. 이에 의해, 비교적 큰 모터 구동식 견인 도르래에 대고 적어도 하나의 케이블을 가압하는 비교적 작은 압력 휠을 제공함으로써, 모터 구동식 견인 도르래와 적어도 하나의 케이블 사이의 마찰이 모터 구동식 견인 도르래의 랩 각도의 비교적 작은 부분에 걸쳐 비교적 더 증가될 수 있다. 그 결과, 케이블 크롤러의 모터 구동식 견인 도르래는 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 훨씬 더 큰 견인력을 전달할 수 있다.
하나의 실시예에서, 모터 구동식 견인 도르래의 능동 위치에서, 견인 도르래는 견인 도르래의 회전축 및 적어도 하나의 압력 휠의 회전축을 통과하는 축선과 30도 내지 85도의 각도, 바람직하게는 45도 내지 75도의 각도를 형성하는 방향으로 적어도 하나의 압력 휠에 대해 상대적으로 변위 가능하도록 안내된다. 이에 의해, 적어도 하나의 케이블이 그 사이에 개재된 상태로 모터 구동식 견인 도르래가 적어도 하나의 압력 휠에 대해 가압되는 경우, 웨지(wedge)형 효과가 얻어질 수 있다. 이는, 견인 도르래와 적어도 하나의 압력 휠의 접촉점들이 각각 견인 도르래 및 적어도 하나의 압력 휠의 반경방향으로 서로에 대해 가압되는 것이 아니라, 그 반경방향에 대해 각각의 경사진 방향으로 서로에 대해 가압된다는 점에서 달성된다. 웨지형 효과는, 적어도 하나의 케이블이 그 사이에 개재된 상태로 모터 구동식 견인 도르래가 적어도 하나의 압력 휠에 대해 훨씬 더 강하게 가압되고, 그 결과 케이블 크롤러의 모터 구동식 견인 도르래가 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블로 훨씬 더 큰 견인력을 전달할 수 있도록 보장한다.
하나의 실시예에서, 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래를 위한 모터 구동부는, 적어도 실질적 회전 모멘트가 견인 도르래에 가해질 수 있는 능동 모드와, 견인 도르래에 회전 모멘트가 가해지지 않거나 적어도 상당한 회전 모멘트가 가해지지 않는 프리 휠링 모드(free-wheeling mode) 간에 전환 가능하며, 케이블 크롤러는 케이블 크롤러가 능동 상태로부터 수동 상태로 전환될 때 모터 구동부를 프리 휠링 모드로 전환하도록 구성된다. 능동 모드와 수동 모드 간의 전환은 소프트웨어를 제어하거나 기계적 클러치에 의해 수행될 수 있다. 이에 의해, 모터 구동부의 능동 모드에서는 케이블 크롤러가 적어도 하나의 케이블에 충분한 견인력을 전달할 수 있는 반면, 모터 구동부의 수동 모드에서는 외부 하중이 훅 블록에 의해 들어올려질 때 케이블 크롤러가 실질적으로 자가 권양 크레인의 작동을 방해할 수 없도록 보장할 수 있다.
하나의 실시예에서, 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래를 위한 모터 구동부에는, 적어도 모터 구동부의 능동 모드에서, 자가 권양 크레인의 위치에서의 적어도 하나의 케이블의 이동 속도를 지상에 배치된 케이블 윈치의 위치에서의 적어도 하나의 케이블의 이동 속도에 대해 상대적으로 제한하도록 된 속도 제어부가 마련된다. 이에 의해, 적어도 하나의 케이블의 이동 속도는 자가 권양 크레인의 위치와 케이블 윈치의 위치 간에 실질적으로 상이하지 않도록 보장될 수 있다. 이는 적어도 하나의 케이블이 대체로 적절하게 신장되도록 보장할 수 있다. 모터 구동부의 속도 제어부는 와이파이 등의 무선 통신에 의해 케이블 윈치의 위치에서의 적어도 하나의 케이블의 이동 속도에 대한 정보를 수신할 수 있다.
구조적으로 특히 유리한 실시예에서, 케이블 크롤러는 모터 구동부 및 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래가 마련된 모터 하우징을 포함하며, 모터 하우징은, 케이블 크롤러가 능동 상태에 있는 능동 위치와, 케이블 크롤러가 수동 상태에 있는 수동 위치 사이에서, 제1 및 제2 지지 도르래를 지지하는 프레임에 대해 회전 지점을 중심으로 회전 가능하다.
하나의 실시예에서, 스프링 팩이, 모터 하우징의 능동 위치에서는 스프링 팩이 모터 하우징의 회전 지점에 대해 제1 모멘트 아암을 갖고 모터 하우징 상에 작용하도록, 그리고 모터 하우징의 수동 위치에서는 스프링 팩이 모터 하우징의 회전 지점에 대해 제2 모멘트 아암을 갖고 모터 하우징 상에 작용하도록 모터 하우징과 프레임 사이에 배치되며, 제1 모멘트 아암은 제2 모멘트 아암보다 크다. 이에 의해, 케이블 크롤러의 능동 상태에서, 모터 구동식 견인 도르래가 제1 및 제2 지지 도르래 중 적어도 하나에 대해 그리고 어쩌면 적어도 하나의 케이블을 그 사이에 개재시킨 상태로 적어도 하나의 압력 휠에 대해 적절한 비교적 큰 힘에 의해 압박되어, 적어도 하나의 케이블에 적당한 견인력을 제공하도록 보장될 수 있다. 한편, 케이블 크롤러의 수동 상태에서는 모터 구동식 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 대해 적절한 비교적 작은 힘에 의해 압박되어, 외부 하중이 훅 블록에 의해 들어올려질 때 케이블 크롤러가 실질적으로 자가 권양 크레인의 작동을 방해할 수 없도록 보장될 수 있다.
구조적으로 특히 유리한 실시예에서, 케이블 크롤러는 자가 권양 크레인에, 바람직하게는 붐 아암에, 그리고 바람직하게는 받침대 옆의 붐 아암의 단부에 배치된다. 이에 의해, 케이블 크롤러가 자가 권양 크레인의 일체형 부분으로서 제공되어, 예를 들어 풍력 터빈 상에 케이블 크롤러를 별도로 장착할 필요가 없도록 할 수 있다. 케이블 크롤러의 작동은 자동일 수 있으며 작업자에 의해 고려될 필요가 없다.
본 발명은 또한 풍력 터빈의 나셀 또는 타워 상에 자가 권양 크레인을 장착하고 이어서 작동하는 방법에 관한 것으로서, 자가 권양 크레인은, 받침대, 붐 아암, 훅 블록, 및 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 자가 권양 크레인의 작동을 위해 붐 아암에 대해 훅 블록을 상승 또는 하강시키도록 된 적어도 하나의 케이블을 포함하며, 적어도 하나의 케이블은 훅 블록으로부터, 받침대를 거쳐, 나셀 또는 타워로부터, 이어서 지상에 배치된 케이블 윈치로 연장하며, 자가 권양 크레인은 지상에 배치된 케이블 윈치의 작동에 의해 지상에서부터 나셀 또는 타워로 권양되며, 자가 권양 크레인은 지상에 배치된 케이블 윈치의 작동에 의해 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 작동한다.
본 발명에 따른 방법은, 자가 권양 크레인에는 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래를 구비한 케이블 크롤러가 마련되며, 케이블 크롤러는, 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달할 수 있거나 적어도 실질적 견인력을 전달할 수 있는 능동 상태(active state)와, 견인 도르래가 적어도 하나의 케이블에 견인력을 전달할 수 없거나 적어도 실질적으로 견인력을 전달할 수 없는 수동 상태(passive state) 간에 전환 가능하며, 자가 권양 크레인이 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 훅 블록에 외부 하중이 부착되지 않거나 적어도 실질적으로 외부 하중이 부착되지 않은 상태로 작동하는 경우, 케이블 크롤러는 능동 상태로 작동하며, 자가 권양 크레인이 나셀 상의 또는 타워 상의 장착 위치에서 훅 블록에 적어도 실질적으로 외부 하중이 부착된 상태로 작동하는 경우, 케이블 크롤러는 수동 상태로 작동한다. 이에 의해, 전술한 이점들이 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 풍력 터빈의 나셀 상에 자가 권양 크레인을 장착하고 이어서 작동하는 전술한 방법의 다수의 실시예는 본 발명에 따른 자가 권양 크레인의 전술한 실시예들에 상응한다.
이하, 본 발명은 이제, 매우 개략적인 도면을 참조하여 실시예들의 일례들을 아래에서 보다 상세하게 설명할 것이며, 도면에서
도 1은 본 발명에 따른 자가 권양 크레인에 사용하는 컨테이너의 측면도이며,
도 2는 도 1의 컨테이너의 평면도이며,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 컨테이너 내에 케이블 윈치에 의해 본 발명에 따른 자가 권양 크레인을 나셀로 권양하는 중의 풍력 터빈의 사시도이며,
도 4는 도 3의 풍력 터빈의 나셀 상에 장착된 본 발명에 따른 자가 권양 크레인의 측면도이며,
도 5는 풍력 터빈은 도시하지 않은 도 4의 자가 권양 크레인의 사시도이며,
도 6은 도 5의 자가 권양 크레인의 세부 사항을 보여주는 확대 측면도로서, 케이블 크롤러는 능동 상태에 있으며,
도 7은 도 6에 상응하는 측면도로서, 케이블 크롤러의 모터 구동식 견인 도르래는 능동 위치로부터 약간 떨어지게 이동되어 있으며,
도 8은 도 6에 상응하는 측면도로서, 케이블 크롤러는 수동 상태에 있으며,
도 9는 도 5의 자가 권양 크레인의 붐 아암과 케이블 크롤러의 일부의 분해 사시도이다.
이하에서, 전체적으로, 상이한 실시예들의 유사한 요소들은 동일한 참조 부호로 나타낸다.
도 4는 풍력 터빈(3)의 나셀(2) 상에 장착된 본 발명에 따른 자가 권양 크레인(1)의 실시예를 도시한다. 자가 권양 크레인은, 받침대(4), 붐 아암(5), 훅 블록(6), 및 나셀(2) 상의 장착 위치에서 자가 권양 크레인의 작동을 위해 붐 아암(5)에 대해 훅 블록(6)을 상승 또는 하강시키도록 된 제1 및 제2 케이블(7, 8) 또는 와이어 로프를 포함한다. 공지의 방식으로, 받침대(4)는 나셀(2) 상에 배치된 크레인 베이스(32) 상의 장착 위치에 장착된다. 도시한 실시예에서는 크레인 베이스(32)가 풍력 터빈(3)의 나셀(2) 상에 배치되어 있지만, 다른 도시 생략한 실시예에서는 크레인 베이스(32)는 풍력 터빈의 나셀(2)보다는 풍력 터빈(3)의 타워(46) 상에 장착될 수 있다. 그러한 경우, 크레인 베이스(32)는 도시 생략한 클램핑 기구에 의해 예를 들면 타워(46)의 상부에 장착되어 자가 권양 크레인(1)이 예를 들면 타워(46) 상에 나셀(2)를 장착하는 중에 사용될 수 있게 할 수 있다.
제1 및 제2 케이블(7, 8)은 훅 블록(6)으로부터, 받침대(4)를 거쳐, 나셀(2)로부터, 이어서 지상(10)에 배치된 케이블 윈치(9)로 연장된다. 케이블 윈치(9)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 자가 권양 크레인(1)을 운반하기 위한 컨테이너(33) 내에 배치된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 자가 권양 크레인(1)은 지상에 배치된 컨테이너(33) 내의 케이블 윈치(9)의 작동에 의해 지상(10)으로부터 나셀(2)로 또는 바람직하게는 타워(46)의 상부로 권양되도록 되어 있다. 게다가, 도 4에 도시한 바와 같이, 자가 권양 크레인(1)은 지상(10에 배치된 케이블 윈치(9)의 작동에 의해 나셀(2) 상의 또는 타워(46) 상의 장착 위치에서 작동되도록 구성된다.
도 5 내지 도 9에 도시한 실시예에서, 본 발명에 따른 자가 권양 크레인(1)에는 나셀(2) 상의 또는 타워(46) 상의 장착 위치에서 자가 권양 크레인(1)의 작동 중에 마찰을 통해 제1 및 제2 케이블(7, 8) 각각에 견인력(FP)을 전달하도록 구성된 제1 및 제2 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)를 구비한 케이블 크롤러(11)가 마련된다. 케이블 크롤러(11)는, 제1 및 제2 견인 도르래(121, 122)가 해당 제1 및 제2 케이블(7, 8)에 견인력을 전달할 수 있거나 적어도 실질적 견인력을 전달할 수 있는 도 6에 도시한 능동 상태(13)와, 제1 및 제2 견인 도르래(121, 122)가 마찰을 통해 해당 제1 및 제2 케이블(7, 8)에 견인력을 전달할 수 없거나 적어도 실질적으로 견인력을 전달할 수 없는 도 8에 도시한 수동 상태(14) 간에 전환 가능하다.
도시한 실시예에서, 케이블 크롤러(11)의 능동 상태(13)에서 도 6에 도시한 바와 같이 제1 랩 각도(W1)가 각 케이블(7, 8)과 해당 견인 도르래(121, 122) 간의 접촉각을 나타낸다. 게다가, 케이블 크롤러(11)의 수동 상태(14)에서 도 8에 도시한 바와 같이 제2 랩 각도(W2)가 각 케이블(7, 8)과 해당 견인 도르래(121, 122) 간의 접촉각을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 제1 랩 각도(W1)는 제2 랩 각도(W2)보다 실질적으로 크다. 예를 들면, 제1 랩 각도(W1)는 제2 랩 각도(W2)보다 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배 클 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 케이블 크롤러(11)의 능동 상태(13)에서의 비교적 큰 제1 랩 각도(W1)로 인해, 제1 및 제2 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 마찰을 통해 제1 및 제2 케이블(7, 8)에 각각 총 견인력(FP)을 전달할 수 있다. 훅 블록(6)의 중량에 상응하는 힘(F2)과 함께 총 견인력은 훅 블록(6)으로부터 연장하는 제1 및 제2 케이블(7, 8)의 부분의 중량, 즉 붐 아암(5)의 상부로부터 지상(10)에 배치된 케이블 윈치(9)까지 연장하는 제1 및 제2 케이블(7, 8)의 부분의 중량에 상응하는 힘(F1)을 상쇄하기에 충분하게 크다. 다시 말해, F2 + FP > F1.
한편, 케이블 크롤러(11)의 수동 상태(14)에서의 비교적 작은 제2 랩 각도(W2)로 인해, 제1 및 제2 모터 구동 트랙션 도르래(121, 122)는 마찰을 통해서는 비교적 매우 작거나 거의 무시할 수 있는 총 견인력만을 겨우 제1 및 제2 케이블(7, 8) 각각에 전달할 수 있다. 따라서, 케이블 크롤러(11)의 수동 상태(14)에서, 케이블 크롤러는 인양 작업 중에 케이블에 임의의 원치 않는 실질적 제동력을 제공하는 것이 사실상 방지될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 도 4에 도시한 바와 같은 자가 권양 크레인(1)의 붐 아암(5)을 통해 취한 종단면을 도시한다. 도시한 바와 같이, 케이블(8)은 연속하여 제1 지지 도르래(152), 모터 구동식 견인 도르래(122) 및 제2 지지 도르래(162)와 접촉한다. 케이블(8)의 횡방향(T)으로 볼 때, 모터 구동식 견인 도르래(122)는 케이블(8)의 제1 견인측(17)에서 작동하며, 제1 및 제2 지지 도르래(152, 162)는 케이블(8)의 제2 측(18)에서 작동한다. 도 6과 도 8을 비교하면, 모터 구동식 견인 도르래(122)는 케이블 크롤러(11)가 능동 상태(13)에 있는 도 6에 도시한 능동 위치(19)와, 케이블 크롤러(11)가 수동 상태(14)에 있는 도 8에 도시한 수동 위치(20) 간에 케이블(8)의 횡방향(T)으로 제1 및 제2 지지 도르래(152, 162)에 대해 상대적으로 이동 가능하다는 점을 알 수 있다. 마찬가지로, 평행하게 배치된 케이블(7)은 연속하여 제1 지지 도르래(151), 모터 구동식 견인 도르래(121) 및 제2 지지 도르래(161)와 접촉한다. 케이블(7)의 횡방향(T)으로 볼 때, 모터 구동식 견인 도르래(121)는 케이블(7)의 제1 견인측(17)에서 작동하며, 제1 및 제2 지지 도르래(151, 161)는 케이블(7)의 제2 측(18)에서 작동한다. 도 9로부터 이해할 수 있고 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 제1 및 제2 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 공통 모터 구동부(27)에 의해 공통 축 상에서 구동된다. 공통 모터 구동부(27)는 기어박스 및/또는 브레이크를 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 8에서 더 알 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)는 자가 권양 크레인(1)의 붐 아암(5) 형태의 프레임(30)에 회전 가능하게 고정된다. 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 프레임(30)에 대해 변위 가능하게 배치된다. 대안적으로, 모터 구동식 견인 도르래가 그러한 프레임 상에 회전 가능하게 고정될 수 있고, 제1 및 제2 지지 도르래는 그 프레임에 대해 변위 가능하게 배치될 수 있다. 어느 경우든, 모터 구동식 견인 도르래와 제1 및 제2 지지 도르래 간에 있어서의 케이블(7, 8)의 횡방향(T)으로 볼 때의 상대적 변위는, 케이블 크롤러(11)의 능동 상태(13)에서의 비교적 큰 제1 랩 각도(W1)와, 케이블 크롤러의 수동 상태(14)에서의 비교적 매우 작은 제2 랩 각도(W2) 간에 랩 각도를 변경할 수 있다.
도시한 실시예에서, 케이블 크롤러(11)는 모터 구동부(27)와 제1 및 제2 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)가 마련된 모터 하우징(28)을 포함한다. 모터 하우징(28)은, 케이블 크롤러(11)가 능동 상태(13)에 있는 능동 위치와, 케이블 크롤러(11)가 수동 상태(14)에 있는 수동 위치 사이에서, 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)를 지지하는 프레임(30)에 대해 회전 지점(29)을 중심으로 회전 가능하다.
게다가, 도시한 실시예에서, 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들은, 견인 도르래(121, 122)들의 수동 위치(20)로부터 견인 도르래들의 능동 위치(19)로 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)들에 대해 스프링 압박된다. 이에 의해, 케이블 크롤러(11)는 훅 블록(6)이 외부 하중을 운반하고 있는지의 여부에 따라 능동 상태(13)와 수동 상태(14) 간에 자동으로 전환될 수 있다. 기계적 스프링에 의해 스프링 압박되는 대신에, 견인 도르래들은 또한 유압 수단 또는 가스 스프링 등의 임의의 다른 적절한 수단에 의해 압박될 수도 있다. 훅 블록(6)이 외부 하중을 운반하고 있는 경우, 케이블(7, 8)은 적어도 비교적 직선 경로를 따르는 경향이 있으며, 이에 의해 스프링 압박력에 대항하여 제1 및 제2 지지 도르래에 대해 모터 구동식 견인 도르래를 상대적으로 변위시켜, 도 8에 도시한 바와 같이 견인 도르래(121, 122)가 수동 위치(20)에 도달할 수 있게 한다. 이에 의해, 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 인양 작업 중에 케이블(7, 8)에 임의의 원치 않는 실질적 제동력을 제공하는 것이 방지될 수 있다. 한편, 훅 블록(6)이 어떠한 외부 하중도 운반하지 않는 경우, 케이블(7, 8)은, 스프링 압박력에 대항하여 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)에 대해 상대적으로 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)를 압박하는 일 없이, 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)의 능동 위치(19)에서, 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)와 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)에 의해 형성되는 경로를 따를 수 있다. 따라서, 견인 도르래(121, 122)는 능동 위치(19)에 유지될 수 있으며, 그에 따라 앞서 논의한 바와 같이 마찰을 통해 케이블(7, 8)에 적절한 견인력을 전달할 수 있다. 케이블 크롤러(11)의 능동 상태(13)와 수동 상태(14) 간의 그러한 자동 전환으로 인해, 자가 권양 크레인(1)의 조작자가 케이블 크롤러를 수작업으로 제어할 필요가 없을 수 있다.
게다가, 도시한 실시예에서, 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들은 모터 하우징(28)과 붐 아암(5)의 프레임(30) 사이에 배치된 스프링 팩(31)에 의해 도 8에 도시된 수동 위치(20)로부터 도 6에 도시된 능동 위치(19)로 스프링 압박된다. 스프링 팩(31)은, 모터 하우징(30)의 능동 위치에서는 스프링 팩(31)이 도 6에 도시한 바와 같이 모터 하우징의 회전 지점(29)에 대해 제1 모멘트 아암(M1)을 갖고 모터 하우징 상에 작용하도록, 그리고 모터 하우징(28)의 수동 위치에서는 스프링 팩(31)이 도 8에 도시한 바와 같이 모터 하우징의 회전 지점(29)에 대해 제2 모멘트 아암(M2)을 갖고 모터 하우징 상에 작용하도록, 다수의 압축 스프링(34)이 탑재되어 있으며, 제1 모멘트 아암(M1)은 제2 모멘트 아암(M2)보다 크다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같은 케이블 크롤러(11)의 수동 상태에서는, 스프링 팩의 스프링 힘이 스프링(34)의 비교적 더 큰 압축으로 인해 케이블 크롤러의 능동 상태에서보다 더 클 수 있지만, 모터 구동식 견인 도르래들은 케이블(7, 8)에 대해 적절한 비교적 낮은 힘에 의해 압박될 수 있다. 그 결과, 케이블 크롤러(11)는 외부 하중이 훅 블록에 의해 들어올려지는 경우 자가 권양 크레인(1)의 작동을 방해하지 않을 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 스프링 팩(31)은, 직렬로 배치된 2개의 압축 스프링, 즉 핀(35) 상에 서로 정렬된 2개의 압축 스프링을 각각 포함하는 4개의 병렬 세트에 의해 구성된다. 병렬 세트의 압축 스프링을 이용함으로써, 비교적 보다 연성의 스프링을 사용하는 것이 가능하고 이에 의해 보다 긴 사용 수명을 획득할 수 있다. 게다가, 이러한 구성은 너무 많은 공간을 차지하지도 않는다. 압축 스프링(34)을 갖는 핀(35)은 2개의 크로스 핀(36, 37)의 세트 사이에 배치되며, 그 중 하나의 크로스 핀(36)은 붐 아암(5)의 베어링(38)에 회전 가능하게 지지되고 다른 하나의 크로스 핀(37)은 모터 하우징(28)의 베어링(39)에 회전 가능하게 지지된다. 스프링 팩(31)에는 또한 2개의 크로스 핀(36, 37)의 세트 사이에 배치되고 핀(35)들 사이에서 그에 평행하게 배치된 2개의 평행 로킹 로드(40)가 마련된다. 로킹 로드(40) 및 이에 나사 체결된 대응하는 로킹 너트(41)에 의해, 스프링 팩(31)이 자가 권양 크레인(1)의 장착 중에 또는 그 유지보수를 위해 도 8에 도시한 바와 같은 모터 하우징(28)의 수동 위치에 로킹될 수 있다.
도 6에 도시한 모터 구동식 견인 도르래(12)들의 능동 위치(19)에서 마찰을 통해 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들로부터 각 케이블(7, 8)로 훨씬 더 큰 견인력을 전달하기 위해, 견인 도르래(121, 122)들은 붐 아암(5)의 베어링(42)에 배치된 해당 압력 휠(221, 222)에 대고 케이블(7, 8)을 가압한다. 바람직하게는, 모터 구동식 견인 도르래는 압력 휠의 직경의 적어도 3배의 직경, 바람직하게는 적어도 4배의 직경을 갖는다. 그 결과, 케이블 크롤러(11)의 모터 구동식 견인 도르래는 마찰을 통해 적어도 하나의 케이블에 훨씬 더 큰 견인력을 전달할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)의 능동 위치(19)에서, 견인 도르래(121, 122)는 견인 도르래의 회전축(23) 및 압력 휠(221, 222)의 회전축(24)을 통과하는 축선(A)과 30도 내지 85도의 각도, 바람직하게는 45도 내지 75도의 각도(a)를 형성하는 방향(D)으로 압력 휠(221, 222)에 대해 상대적으로 변위하도록 안내된다. 따라서, 해당 케이블이 그 사이에 개재된 상태로 모터 구동식 견인 도르래들이 해당 압력 휠에 대해 가압되는 경우, 웨지형 효과가 얻어질 수 있으며, 그 결과 모터 구동식 견인 도르래들이 전술한 바와 같이 마찰을 통해 케이블로 훨씬 더 큰 견인력을 전달할 수 있게 된다.
모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들을 위한 모터 구동부(27)는, 적어도 실질적 회전 모멘트가 견인 도르래(121, 122)들에 가해질 수 있는 능동 모드와, 견인 도르래(121, 122)들에 회전 모멘트가 가해지지 않거나 적어도 상당한 회전 모멘트가 가해지지 않는 프리 휠링 모드(free-wheeling mode) 간에 전환 가능할 수 있다. 케이블 크롤러(11)는 케이블 크롤러(11)가 능동 상태(13)로부터 수동 상태(14)로 전환될 때 모터 구동부(27)를 프리 휠링 모드로 전환하도록 구성된다.
도시한 실시예에서, 능동 모드와 수동 모드 사이의 전환은, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이 선회 가능 모터 하우징(28) 상에 배치된 유도 스위치(43)가 도 6의 경우와 같이 붐 아암(5)에 배치된 금속 디스크(44)에 근접하는 경우 유도 스위치(43)로부터 신호가 수신된다는 점에서 제어 소프트웨어에 의해 수행된다. 도 7은 모터 하우징(28)의 중간 위치를 도시하는 것으로, 모터 하우징(28)은 도 6의 능동 위치를 방금 떠났고 견인 도르래(121, 122)들은 그들의 능동 위치(19)를 방금 떠났다. 이러한 중간 위치에서, 유도 스위치(43)는 이미 모터 구동부(27)의 능동 모드에서 수동 모드로 전환하였다. 이에 의해, 모터 구동부(27)의 능동 모드에서는 케이블 크롤러(11)가 케이블(7, 8)에 충분한 견인력을 전달할 수 있는 반면, 모터 구동부의 수동 모드에서는 외부 하중이 훅 블록에 의해 들어올려질 때 케이블 크롤러가 실질적으로 자가 권양 크레인(1)의 작동을 방해할 수 없도록 보장할 수 있다. 모터 구동부(27)의 수동 모드에서, 제어 소프트웨어는 모터 구동부(27)의 전기 모터에 대한 전기 연결을 단순히 분리할 수 있다. 게다가, 모터 구동부(27)의 수동 모드에서, 제어 소프트웨어는 모터 구동부를 위한 브레이크를 해제할 수 있다. 대안적으로, 모터 구동부(27)의 수동 모드에서, 전기 모터를 제어하는 데에 사용되는 주파수 컨버터는 단지 "모멘트 없음"으로 설정될 수 있다. 전기 모터는, 모터 구동부의 수동 모드에서 매우 낮은 모멘트를 달성하는 것이 가능하도록, 로터와 스테이터 모두에 코일을 구비하는 교류 모터인 것이 바람직하다. 반면, 대안적인 실시예에서, 능동 모드와 수동 모드 간의 전환은 기계적 클러치 또는 임의의 다른 적절한 기계적 시스템에 의해 수행될 수 있다.
모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들을 위한 모터 구동부(27)에는, 적어도 모터 구동부(27)의 능동 모드에서, 자가 권양 크레인(1)의 위치에서의 케이블(7, 8)의 이동 속도를 지상(10)에 배치된 케이블 윈치(9)의 위치에서의 케이블(7, 8)의 이동 속도에 대해 상대적으로 제한하도록 된 속도 제어부가 마련될 수 있다. 예를 들면, 일례로서, 자가 권양 크레인(1)의 위치에서의 케이블(7, 8)의 이동 속도는 케이블 윈치(9)의 위치에서의 케이블(7, 8)의 이동 속도의 15 내지 20% 이내로 제어될 수 있다. 이에 의해, 케이블의 이동 속도는 전술한 바와 같이 자가 권양 크레인의 위치와 케이블 윈치의 위치 간에 실질적으로 상이하지 않다.
모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들를 위한 모터 구동(27)에는 바람직하게는 적절한 회전 모멘트가 모터 구동부(27)의 능동 모드에서 견인 도르래(121, 122)에 적용될 수 있게 보장하도록 된 모멘트 제어 시스템이 마련된다. 원하는 회전 모멘트를 조정하여 모멘트 제어 시스템에 입력하기 위해, 나셀(2) 또는 타워(46) 상에서의 자가 권양 크레인(1)의 장착 위치에서, 자가 권양 크레인(1)은 훅 블록(6)에 어떠한 외부 하중도 부착되지 않은 상태로 훅 블록(6)을 붐 아암(5)의 상부로부터 하강시키도록 단순히 설정되어, 훅 블록(6)이 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)들을 회전시키는 모터 구동부(27)에 의해 하강되도록 할 수 있다. 모멘트 제어 시스템은, 컨테이너(33) 내에 배치된 케이블(7, 8)을 위한 밸러스트 웨이트의 쌍이 케이블(7, 8)에 의해 들어올려질 때까지, 회전 모멘트를 증가시키도록 설정된다. 이 상황이 발생하는 경우, 견인 도르래(121, 122)들을 회전시키는 회전 모멘트는 나셀(2) 또는 타워(46)로부터 컨테이너(33)로 연장되는 케이블(7, 8)의 부분의 중량을 압도할 정도로 충분히 크다. 이 회전 모멘트는 이어서 모멘트 제어 시스템을 위한 원하는 회전 모멘트로서 설정될 수 있다. 케이블(7, 8)을 위한 밸러스트 웨이트의 시스템은 당업계에 잘 알려져 있으며, 전술한 WO 2020221716 A1에 설명되어 있다.
a 각도
A 견인 도르래의 회전축과 압력 휠의 회전축을 통과하는 축선
D 견인 도르래를 위한 안내 방향
F1 훅 블록에서 케이블 윈치로 연장되는 케이블의 중량에 상응하는 힘
F2 훅 블록의 중량에 상응하는 힘
FP 견인력
M1 제1 모멘트 아암
M2 제2 모멘트 아암
T 케이블의 횡방향
W1 제1 랩 각도
W2 제2 랩 각도
1 자가 권양 크레인
2 풍력 터빈의 나셀
3 풍력 터빈
4 받침대
5 붐 암
6 훅 블록
7, 8 케이블
9 지상에 배치된 케이블 윈치
10 지상
11 케이블 크롤러
121, 122 모터 구동식 견인 도르래
13 케이블 크롤러의 능동 상태
14 케이블 크롤러의 수동 상태
151, 152 제1 지지 도르래
161, 162 제2 지지 도르래
17 케이블의 제1 견인측
18 케이블의 제2 측
19 견인 도르래의 능동 위치
20 견인 도르래의 수동 위치
21 견인 도르래의 중간 위치
221, 222 압력 휠
23 견인 도르래의 회전축
24 압력 휠의 회전축
25 제1 지지 도르래의 회전축
26 제2 지지 도르래의 회전축
27 모터 구동식 견인 도르래용 모터 구동부
28 케이블 크롤러의 모터 하우징
29 하우징의 회전 지점
30 제1 및 제2 지지 도르래를 지지하는 프레임
31 스프링 팩
32 크레인 베이스
33 자가 권양 크레인을 위한 컨테이너
34 압축 스프링
35 압축 스프링을 위한 핀
36, 37 크로스 핀
38 붐 아암의 베어링
39 모터 하우징의 베어링
40 스프링 팩의 로킹 로드
41 로킹 너트
42 붐 아암의 베어링
43 유도 스위치
44 유도 스위치를 위한 금속 디스크
45 컨테이너 내의 케이블을 위한 밸러스트 웨이트
46 풍력 터빈의 타워

Claims (13)

  1. 풍력 터빈(3)의 나셀(2) 상에 또는 타워(46) 상에 장착하도록 된 자가 권양 크레인(self-hoisting crane)(1)으로서:
    상기 자가 권양 크레인은 받침대(4), 붐 아암(5), 훅 블록(6), 및 상기 나셀(2) 상의 또는 타워(46) 상의 장착 위치에서 상기 자가 권양 크레인의 작동을 위해 상기 붐 아암(5)에 대해 상기 훅 블록(6)을 상승 또는 하강시키도록 된 적어도 하나의 케이블(7, 8)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)은 상기 훅 블록(6)으로부터, 상기 받침대(4)를 거쳐, 상기 나셀(2) 또는 상기 타워(46)로부터, 이어서 지상(10)에 배치된 케이블 윈치(9)로 연장하도록 구성되며, 상기 자가 권양 크레인(1)은 지상에 배치된 상기 케이블 윈치(9)의 작동에 의해 상기 지상(10)에서부터 상기 나셀(2) 또는 상기 타워(46)로 권양되도록 구성되며, 상기 자가 권양 크레인(1)은 상기 지상(10)에 배치된 상기 케이블 윈치(9)의 작동에 의해 상기 나셀(2) 상의 또는 상기 타워(46) 상의 장착 위치에서 작동하도록 구성되는, 자가 권양 크레인(1)에 있어서,
    상기 자가 권양 크레인(1)에는 상기 나셀(2) 상의 또는 상기 타워(46) 상의 장착 위치에서 상기 자가 권양 크레인(1)의 작동 중에 마찰을 통해 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)에 견인력(FP)을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)를 구비한 케이블 크롤러(11)가 마련되며, 상기 케이블 크롤러(11)는, 상기 견인 도르래(121, 122)가 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)에 견인력을 전달할 수 있거나 적어도 실질적 견인력을 전달할 수 있는 능동 상태(active state)(13)와, 상기 견인 도르래(121, 122)가 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)에 견인력을 전달할 수 없거나 적어도 실질적으로 견인력을 전달할 수 없는 수동 상태(passive state)(14) 간에 전환 가능한 것을 특징으로 하는 자가 권양 크레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 크롤러(11)의 능동 상태(13)에서, 제1 랩 각도(wrap angle)(W1)가 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)과 상기 견인 도르래(121, 122) 간의 접촉각을 나타내며, 상기 케이블 크롤러(11)의 수동 상태(14)에서, 제2 랩 각도(W2)가 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)과 상기 견인 도르래(121, 122) 간의 접촉각을 나타내며, 상기 제1 랩 각도(W1)는 상기 제2 랩 각도(W2)보다 적어도 실질적으로 더 큰 것인 자가 권양 크레인.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)은 연속하여 제1 지지 도르래(151, 152), 상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122) 및 제2 지지 도르래(161, 162)와 접촉하며, 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)의 횡방향(T)으로 볼 때, 상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)의 제1 견인측(17)에서 작동하고, 상기 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)는 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)의 제2 측(18)에서 작동하며, 상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는, 상기 케이블 크롤러(11)가 능동 상태(13)에 있는 능동 위치(19)와, 상기 케이블 크롤러(11)가 수동 상태(14)에 있는 수동 위치(20) 사이에서, 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)의 횡방향(T)으로 상기 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162) 중 적어도 하나에 대해 상대적으로 이동 가능한 것인 자가 권양 크레인.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 상기 견인 도르래(121, 122)의 수동 위치(20)로부터 상기 견인 도르래(121, 122)의 능동 위치(19)로 상기 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)에 대해 스프링 압박되는 것인 자가 권양 크레인.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)의 능동 위치(19)에서, 상기 견인 도르래는 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)을 적어도 하나의 압력 휠(221, 222)에 대고 가압하는 것인 자가 권양 크레인.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)는 상기 적어도 하나의 압력 휠(221, 222)의 직경의 적어도 3배의 직경, 바람직하게는 적어도 4배의 직경을 갖는 것인 자가 권양 크레인.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)의 능동 위치(19)에서, 상기 견인 도르래(121, 122)는 상기 견인 도르래의 회전축(23) 및 상기 적어도 하나의 압력 휠(221, 222)의 회전축(24)을 통과하는 축선(A)과 30도 내지 85도의 각도, 바람직하게는 45도 내지 75도의 각도(a)를 형성하는 방향(D)으로 상기 적어도 하나의 압력 휠(221, 222)에 대해 상대적으로 변위하도록 안내되는 것인 자가 권양 크레인.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)를 위한 모터 구동부(27)는, 적어도 실질적 회전 모멘트가 상기 견인 도르래(121, 122)에 가해질 수 있는 능동 모드와, 상기 견인 도르래(121, 122)에 회전 모멘트가 가해지지 않거나 적어도 상당한 회전 모멘트가 가해지지 않는 프리 휠링 모드(free-wheeling mode) 간에 전환 가능하며, 상기 케이블 크롤러(11)는 케이블 크롤러(11)가 능동 상태(13)로부터 수동 상태(14)로 전환될 때 상기 모터 구동부(27)를 프리 휠링 모드로 전환하도록 구성되는 것인 자가 권양 크레인.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)를 위한 모터 구동부(27)에는, 적어도 상기 모터 구동부(27)의 능동 모드에서, 상기 자가 권양 크레인(1)의 위치에서의 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)의 이동 속도를 상기 지상(10)에 배치된 상기 케이블 윈치(9)의 위치에서의 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)의 이동 속도에 대해 상대적으로 제한하도록 된 속도 제어부가 마련되는 것인 자가 권양 크레인.
  10. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이블 크롤러(11)는 모터 구동부(27) 및 상기 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)가 마련된 모터 하우징(28)을 포함하며, 상기 모터 하우징(28)은, 상기 케이블 크롤러(11)가 능동 상태(13)에 있는 능동 위치와, 상기 케이블 크롤러(11)가 수동 상태(14)에 있는 수동 위치 사이에서, 상기 제1 및 제2 지지 도르래(151, 152, 161, 162)를 지지하는 프레임(30)에 대해 회전 지점(29)을 중심으로 회전 가능한 것인 자가 권양 크레인.
  11. 제10항에 있어서,
    스프링 팩(31)이 상기 모터 하우징(28)과 상기 프레임(30) 사이에 배치되되, 상기 모터 하우징(28)의 능동 위치에서는 상기 스프링 팩(31)이 상기 모터 하우징(28)의 회전 지점(29)에 대해 제1 모멘트 아암(M1)을 갖고 상기 모터 하우징(28) 상에 작용하도록, 그리고 상기 모터 하우징(28)의 수동 위치에서는 상기 스프링 팩(31)이 상기 모터 하우징(28)의 회전 지점(29)에 대해 제2 모멘트 아암(M2)을 갖고 상기 모터 하우징(28) 상에 작용하도록 상기 모터 하우징(28)과 상기 프레임(30) 사이에 배치되며, 상기 제1 모멘트 아암(M1)은 상기 제2 모멘트 아암(M2)보다 큰 것인 자가 권양 크레인.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이블 크롤러(11)는 상기 자가 권양 크레인(1)에, 바람직하게는 붐 아암(5)에, 그리고 바람직하게는 상기 받침대(4) 옆의 상기 붐 아암(5)의 단부에 배치되는 것인 자가 권양 크레인.
  13. 풍력 터빈(3)의 나셀(2) 또는 타워(46) 상에 자가 권양 크레인(1)을 장착하고 이어서 작동하는 방법으로서:
    상기 자가 권양 크레인은 받침대(4), 붐 아암(5), 훅 블록(6), 및 상기 나셀(2) 상의 또는 상기 타워(46) 상의 장착 위치에서 상기 자가 권양 크레인(1)의 작동을 위해 상기 붐 아암(5)에 대해 상기 훅 블록(6)을 상승 또는 하강시키도록 된 적어도 하나의 케이블(7, 8)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)은 상기 훅 블록(6)으로부터, 상기 받침대(4)를 거쳐, 상기 나셀(2) 또는 상기 타워(46)로부터, 이어서 지상(10)에 배치된 케이블 윈치(9)로 연장하며, 상기 자가 권양 크레인(1)은 상기 지상(10)에 배치된 상기 케이블 윈치(9)의 작동에 의해 상기 지상(10)에서부터 상기 나셀(2) 또는 상기 타워(46)로 권양되며, 상기 자가 권양 크레인(1)은 상기 지상(10)에 배치된 상기 케이블 윈치(9)의 작동에 의해 상기 나셀(2) 상의 또는 상기 타워(46) 상의 장착 위치에서 작동하는, 방법에 있어서,
    상기 자가 권양 크레인(1)에는 마찰을 통해 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)에 견인력(FP)을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 모터 구동식 견인 도르래(121, 122)를 구비한 케이블 크롤러(11)가 마련되며, 상기 케이블 크롤러(11)는, 상기 견인 도르래(121, 122)가 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)에 견인력을 전달할 수 있거나 적어도 실질적 견인력을 전달할 수 있는, 능동 상태(13)와, 상기 견인 도르래(121, 122)가 상기 적어도 하나의 케이블(7, 8)에 견인력을 전달할 수 없거나 적어도 실질적으로 견인력을 전달할 수 없는 수동 상태(14) 간에 전환 가능하며, 상기 자가 권양 크레인(1)이 상기 나셀(2) 상의 또는 상기 타워(46) 상의 장착 위치에서 상기 훅 블록(6)에 외부 하중이 부착되지 않거나 적어도 실질적으로 외부 하중이 부착되지 않은 상태로 작동하는 경우, 상기 케이블 크롤러(11)는 능동 상태(13)로 작동하며, 상기 자가 권양 크레인(1)이 상기 나셀(2) 상의 또는 상기 타워(46) 상의 장착 위치에서 상기 훅 블록(6)에 적어도 실질적으로 외부 하중이 부착된 상태로 작동하는 경우, 상기 케이블 크롤러(11)는 수동 상태(14)로 작동하는 것인 방법.
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