KR101411532B1 - 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치 - Google Patents

해상 풍력발전기용 헬리덱 장치 Download PDF

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Abstract

해상 풍력발전기용 헬리덱 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치는 해저면에 하단이 연결 또는 고정되는 지주와, 해상에서 지주의 상단에 장착되어 블레이드의 회전력을 통하여 전기에너지를 발생시키는 나셀을 포함하는 해상 풍력발전기의 유지보수를 위한 것으로서, 나셀의 상부에 장착되는 작동부 및 나셀에 왕복 이동 가능하게 설치되며, 작동부와 연결되는 헬리덱 플레이트를 포함한다.

Description

해상 풍력발전기용 헬리덱 장치{HELIDECK DEVICE FOR OFFSHORE WIND TURBINE}
본 발명은 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해상 풍력발전기의 유지보수 및 부품 교환이 용이한 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치에 관한 것이다.
최근 들어 산업이 발전함에 따라 석유나 석탄 같은 화석연료의 사용량이 증가하고, 농지를 확보하기 위해 숲을 파괴함에 따라 온실가스의 원인이 되는 이산화탄소의 양이 급격히 증가하므로 지구 온난화가 가속화되고 있다.
이에 따라, 국제사회는 지구 온난화로 인한 기상이변 등의 재앙을 막기 위해 다양한 국제협약을 통하여 각국에서 배출하는 온실가스의 양을 규제하고 있다.
이러한 온실가스의 양을 줄이기 위해 화석연료를 대신하는 대체에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
대체에너지로는 자연환경을 이용한 태양열발전, 조력발전, 지열발전, 풍력발전 등이 실시되고 있다.
여기서, 풍력발전은 무공해 에너지원으로 현재의 대체에너지 중 유지보수비용이 가장 저렴하여 경제성이 매우 높다.
또한, 풍력발전장치는 구조나 설치가 간단하고 운영 및 관리가 용이하며 무인화 및 자동화 운전이 가능하다.
풍력발전기를 설치하기 위한 장소로는 풍속이 빠르고, 시간과 계절에 따라 그 방향이 일정한 곳이 바람직하므로, 육상보다는 미관이나 장소의 제약이 없고, 풍속이 상대적으로 빠른 해상에 대규모의 풍력발전단지가 건설되고 있는 추세이다.
이러한 풍력발전 구조물은 구조물을 설치하기 위해서 바지선 등을 이용하여 타워, 나셀, 블레이드 등의 풍력발전 구조물들을 분해한 상태로 이송한 후 해수면의 상부에 위치되도록 해상에서 조립하여 설치된다.
그러므로, 이러한 해상 풍력발전기는 육상에서의 풍력발전기와 달리 다양한 해상환경의 하중을 받는다.
상세하게 설명하면, 해상 풍력발전기는 그 하부가 해저 상에 위치되는 기초지지대에 의해 지지되고, 기초지지대는 해수의 흐름에 대하여 저항을 받지 않도록 원기둥 형으로 형성되는 것이 보편적이다.
그러나 상기와 같은 종래의 기술에서 해상 풍력발전기는 바다 근해 또는 심해에 설치되어 있어, 해상 풍력발전기의 유지보수 및 부품 교환 시, 배로 접근해야 하는 어려움이 따르고, 이에 따라, 작업자가 작업을 수행하기 어려운 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0006559호(2013.01.17)
본 발명의 실시예에서는 해상 풍력발전기의 나셀 상부에 헬리콥터가 안착될 수 있게 함으로써, 작업자가 해상 풍력발전기로 접근하기 편리하며, 유지보수 및 부품 교환이 용이한 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치는 해저면에 하단이 연결 또는 고정되는 지주와, 해상에서 상기 지주의 상단에 장착되어 블레이드의 회전력을 통하여 전기에너지를 발생시키는 나셀을 포함하는 해상 풍력발전기의 유지보수를 위한 것으로서, 상기 나셀의 상부에 장착되는 작동부; 및 상기 나셀에 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 작동부의 이동블록을 통해 연결되는 헬리덱 플레이트를 포함하되, 상기 작동부는 상기 이동블록의 양측에서 상기 나셀의 상부면에 설치된 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상면이 상기 헬리덱 플레이트의 양측에 각각 결합되는 가이드블록을 더 포함하며, 상기 가이드 레일은 상기 나셀의 길이방향을 기준으로 양단 내측에 각각 장착된 작동센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 헬리덱 플레이트는 상기 작동부에 의해 상기 블레이드의 반대측으로 이동된 상태에서 상면으로 헬리콥터가 안착될 수 있다.
또한, 상기 작동부는 상기 나셀의 상부면에서 상기 블레이드 측에 장착되는 구동모터와, 일단이 상기 구동모터에 결합되고, 타단이 상기 나셀의 상부면에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류를 더 포함하고, 상기 이동블록은 상기 리드스크류에 스크류 결합되고, 상면이 상기 헬리덱 플레이트에 결합될 수 있다.
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또한, 상기 작동부는 제어기를 통해 리모트 컨트롤 방식으로 작동될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치는 해상 풍력발전기의 나셀 상부에 헬리콥터가 안착될 수 있게 함으로써, 작업자가 해상 풍력발전기로 접근하기 편리한 효과가 있다.
또한, 작업자가 해상 풍력발전기로 접근하기 편리하므로, 해상 풍력발전기의 유지보수 및 부품 교환이 용이한 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 부분사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 작동 전 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 작동 후 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 부분사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헬리덱 장치(100)는 해저면에 하단이 연결 또는 고정되는 지주(101)와, 해상에서 상기 지주(101)의 상단에 장착되어 블레이드(102)의 회전력을 통하여 전기에너지를 발생시키는 나셀(103)을 포함하는 해상 풍력발전기에 적용될 수 있다.
이러한 해상 풍력발전기의 지주(101)와 나셀(103)의 결합구조 및 블레이드(102)의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지기술이므로, 본 명세서에서 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 헬리덱 장치(100)는 해상 풍력발전기의 나셀(103) 상부에 헬리콥터가 안착될 수 있게 구성하여 작업자가 해상 풍력발전기로 접근하기 편리한 구조로 이루어진다.
이를 위한, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치(100)는 작동부(110) 및 헬리덱 플레이트(120)를 포함하여 구성되며, 이를 구성별로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 작동부(110)는 리니어(linear)타입으로 구성되며, 상기 나셀(103)의 상부에 장착된다.
이러한 작동부(110)는 구동모터(111), 리드스크류(113), 이동블록(117), 및 가이드블록(118)으로 이루어지며, 이를 각 구성별로 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
상기 구동모터(111)는 상기 나셀(103)의 상부면에서 상기 블레이드(102) 측 방향에 장착된다.
이러한 구동모터(111)는 양방향으로 구동하는 것으로서, 전기적인 신호에 의해 양방향으로 회전하는 구동축(미도시)을 포함하고 있다.
상기 리드스크류(113)는 일단이 상기 구동모터(111)에 결합되고, 타단이 상기 나셀(103)의 상부면에서 상기 블레이드(102)의 반대측 방향에 회전 가능하게 장착된다.
여기서, 상기 리드스크류(113)는 그 타단에 대응하여 상기 나셀(103)의 상부면에서 상기 블레이드(102)의 반대측 방향에 장착된 지지블록(119)을 통해 지지된 상태로, 회전 가능하게 지지될 수 있다.
이러한 리드스크류(113)는 외주면에 나사산을 형성하고 있으며, 상기 구동모터(111)의 구동축(미도시)에 결합되어 그 구동모터(111)의 작동에 따라 양방향으로 회전하게 된다.상기 이동블록(117)은 상기 리드스크류(113)에 스크류 결합되고, 상면이 상기 헬리덱 플레이트(120)의 하면에 결합된다.
이러한 이동블록(117)은 상기 구동모터(111)의 작동에 따른 상기 리드스크류(113)의 정, 역방향 회전 시, 상기 리드스크류(113) 상에서 왕복 이동되면서 상부에 장착된 상기 헬리덱 플레이트(120)를 블레이드(102) 측 또는 반대측을 향하여 이동시키게 된다.
즉, 상기 이동블록(117)은 상기 리드스크류(113)에 나사산 결합됨에 따라, 상기 리드스크류(113)의 회전 시, 리드스크류(113)를 따라 직선 이동하게 된다. 따라서, 리드스크류(113)의 회전운동은 나사산 결합된 이동블록(117)의 직선운동으로 변환된다.
그리고 상기 가이드블록(118)은 상기 이동블록(117)의 양측에서 상기 나셀(103)의 상부면에 설치된 가이드레일(115)에 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상면이 상기 헬리덱 플레이트(120)의 하면 양측에 각각 결합된다.
이러한 각 가이드블록(118)은 상기 리드스크류(113)의 회전 작동 시, 리드스크류(113)를 따라 이동되는 이동블록(117)이 상기 헬리덱 플레이트(120)를 이동시킬 경우, 이동되는 상기 헬리덱 플레이트(120)의 하면 양측을 안정적으로 지지하면서 가이드 하는 기능을 하게 된다.
한편, 상기 리드스크류(113)는 해상에 설치된 풍력발전기에 설치되는 바, 외부로 노출될 경우, 공기 중에 포함된 염분으로 인한 부식을 방지하기 위해 상기 구동모터(111)와 이동블록(117) 사이와, 상기 이동블록(117)과 지지블록(119) 사이에는 상기 리드스크류(113)를 염분으로부터 보호하기 위한 보호커버(미도시)가 설치될 수 있으며, 이러한 보호커버는 벨로우즈 형상을 갖는 접철 가능한 탄성부재로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 가이드 레일(115)에는 상기 나셀(103)의 길이방향을 기준으로 양단 내측에 각각 작동센서(130)가 장착된다.
이러한 작동센서(130)는 상기 가이드 레일(115)의 양단 내측에 각각 장착되어 이동블록(117)의 슬라이드 이동 위치를 감지하고, 그 감지 신호를 제어기(105)로 출력한다.
즉, 상기 이동블록(117)이 슬라이드 이동하면서 상기 작동센서(130)의 근처로 접근하게 되면, 상기 작동센서(130)는 이를 감지하여 제어기(105)로 감지신호를 전송하고, 제어기(105)는 그 감지신호에 따른 제어신호를 구동모터(111)에 인가하여 구동모터(111)의 작동을 멈추게 할 수 있다.
즉, 상기 작동센서(130)는 상기 이동블록(117)이 슬라이드 이동할 때에 상기 가이드 레일(115)로부터 이탈이 방지되도록 하기 위하여 장착된 것이다.
상기와 같이 구성된 작동부(110)는 제어기(105)를 통해 리모트 컨트롤 방식으로 작동될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 헬리덱 플레이트(120)는 헬리콥터가 안착되는 것으로서, 상기 작동부(110)의 이동블록(117) 상면에 결합되며, 상기 이동블록(117)에 의해 왕복 이동될 수 있다.
이러한 헬리덱 플레이트(120)는 상기 작동부(110)에 의해 상기 블레이드(102)의 반대측 방향으로 이동된 상태에서 상기 헬리덱 플레이트(120)의 상면에 헬리콥터가 안착된다.
그리고, 상기 헬리덱 플레이트(120)는 가장자리 부분에 안전펜스(121)가 설치되는 바, 이러한 안전펜스(121)는 작업자가 헬리덱 플레이트(120) 밖으로 추락하는 것을 방지하기 위하여 설치된 것이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 작동 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 작동 전 측면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치(100)는 이동블록(117) 및 상기 이동블록(117)의 상면에 결합된 헬리덱 플레이트(120)가 상기 블레이드(102)의 측에 위치한 상태에 있게 된다.
여기서, 상기 헬리덱 플레이트(120)와 상기 블레이드(102)의 이격거리(D1)는 약 12m 이하의 거리를 유지할 수 있다.
즉, 헬리덱 플레이트(120)는 작동 전에 상기 블레이드(102) 측에 위치하게 되는데, 이는 상기 헬리덱 플레이트(120)가 블레이드(102)의 반대측으로 이동된 상태일 경우, 나셀(103)로부터 외측을 향하여 돌출된 상태가 되어 바람이나 외부환경에 영향을 많이 받기 때문이다.
그리고 상기한 이격거리(D1) 12m 이하는 상기 헬리덱 플레이트(120)가 나셀(103)의 외측으로 돌출되지 않는 거리이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치의 작동 후 측면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치(100)는 헬리콥터에 탑승한 작업자가 해상 풍력발전기에 근접한 위치에서 리모트 컨트롤 방식을 통해 제어기(105)를 작동시키게 되면, 상기 제어기(105)는 구동모터(111)에 작동신호를 인가하여 그 구동모터(111)를 작동시키게 된다.
그러면, 상기 구동모터(111)의 구동축(미도시)과 연결된 상기 리드스크류(113)는 상기 구동모터(111)의 작동에 의해 정방향으로 회전하게 된다.
이에, 상기 리드스크류(113)에 스크류 결합된 이동블록(117) 및 상기 이동블록(117)의 상면에 결합된 헬리덱 플레이트(120)는 슬라이드 이동하게 된다.
이 때, 상기 각 가이드블록(118)은 슬라이드 이동하는 상기 헬리덱 플레이트(120)의 하부 양측을 각각 지지한 상태로, 가이드 레일(115)을 따라 이동함으로써, 상기 헬리덱 플레이트(120)의 이동을 안정적으로 지지하게 되며, 이러한 상태로 상기 헬리덱 플레이트(120)는 상기 블레이드(102)의 반대측으로 슬라이드 이동하게 된다.
그리고, 상기 각 가이드블록(118)이 상기 가이드 레일(115)에서 블레이드(102)의 반대측에 장착된 작동센서(130)에 근접하게 되면, 상기 작동센서(130)는 가이드블록(118)을 감지하게 되며, 그 감지신호를 제어기(105)로 송출하고, 제어기(105)는 제어신호를 구동모터(111)에 인가하여 구동모터(111)를 멈추게 한다.
그 후, 상기 구동모터(111)가 멈추게 되면, 가이드블록(118)의 슬라이드 이동도 멈추게 되고, 이러한 상태에서 상기 헬리덱 플레이트(120)의 상면에 헬리콥터가 안착할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치(100)는 헬리덱 플레이트(120)와 상기 블레이드(102)간의 이격거리(D2)는 약 12m로 설정되며, 이러한 이격거리(D2)는 상기 블레이드(102)와 헬리콥터의 로터가 접촉되는 것을 방지하기 위한 것이다.
즉, 이동된 헬리덱 플레이트(120)와 블레이드(102) 사이의 이격거리(D2) 12m는 블레이드(101)와 헬리콥터의 로터가 간섭되지 않는 최소거리로 풍력발전기의 터빈 설치 시, 필수적으로 적용해야 하는 규정에 해당한다.
반대로, 작업자가 작업을 완료한 후, 헬리콥터에 탑승하여 헬리콥터가 이륙한 상태에서 리모트 컨트롤 방식을 통해 제어기를 작동시키게 되면, 상기 제어기(105)는 구동모터(111)에 작동신호를 인가하여 그 구동모터(111)를 작동시키게 된다.
그러면, 상기 구동모터(111)의 구동축(미도시)과 연결된 상기 리드스크류(113)는 상기 구동모터(111)의 작동에 의해 역 방향으로 회전하게 된다.
이에, 상기 리드스크류(113)에 스크류 결합된 이동블록(117) 및 상기 이동블록(117)의 상면에 결합된 헬리덱 플레이트(120)는 가이드 레일(115)을 따라 상기 블레이드(102)의 측으로 슬라이드 이동하게 된다.
그리고, 상기 이동블록(117)이 상기 가이드 레일(115)의 내측에서 블레이드(102)의 측에 장착된 작동센서(130)에 근접하게 되면, 상기 작동센서(130)는 이동블록(117)을 감지하게 되며, 그 감지신호를 제어기(105)로 송출하고, 제어기(105)는 제어신호를 구동모터(111)에 인가하여 구동모터(111)를 멈추게 한다.
여기서, 상기 헬리덱 플레이트(120)와 상기 블레이드(102)의 이격거리(D1)는 약 12m 이하를 만족할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치(100)는 해상 풍력발전기의 나셀(103) 상부에 헬리콥터가 안착될 수 있게 함으로써, 작업자가 해상 풍력발전기로 접근하기 편리한 효과가 있다.
또한, 작업자가 해상 풍력발전기로 접근하기 편리하므로, 해상 풍력발전기의 유지보수 및 부품 교환이 용이한 효과도 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 작동센서(130)가 가이드레일(115)의 양단에 각각 장착되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 구동모터(111)와 지지블록(119)의 측면, 또는 상기 이동블록(117)의 양단이나 가이드블록(118)의 양단에 설치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치(100)을 설명함에 있어, 상기 헬리덱 플레이트(120)에 헬리콥터가 착륙한 후, 작업자가 내리는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 헬리덱 플레이트(120)의 상부에 헬리콥터가 착륙하지 않은 상태에서, 작업자가 로프나 권양기 등을 이용해 헬리콥터로부터 헬리덱 플레이트(120)로 내려와 작업을 수행할 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100...해상 풍력발전기용 헬리덱 장치 101...지주
102...블레이드 103...나셀
105...제어기 110...작동부
111...구동모터 113...리드스크류
115...가이드 레일 117...이동블록
118...가이드블록 119...지지블록
120...헬리덱 플레이트 121...안전펜스
130...작동센서

Claims (5)

  1. 해저면에 하단이 연결 또는 고정되는 지주와, 해상에서 상기 지주의 상단에 장착되어 블레이드의 회전력을 통하여 전기에너지를 발생시키는 나셀을 포함하는 해상 풍력발전기의 유지보수를 위한 것으로서,
    상기 나셀의 상부에 장착되는 작동부; 및
    상기 나셀에 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 작동부의 이동블록을 통해 연결되는 헬리덱 플레이트를 포함하되,
    상기 작동부는 상기 이동블록의 양측에서 상기 나셀의 상부면에 설치된 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상면이 상기 헬리덱 플레이트의 양측에 각각 결합되는 가이드블록을 더 포함하며,
    상기 가이드 레일은 상기 나셀의 길이방향을 기준으로 양단 내측에 각각 장착된 작동센서를 포함하는 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 헬리덱 플레이트는 상기 작동부에 의해 상기 블레이드의 반대측으로 이동된 상태에서 상면으로 헬리콥터가 안착되는 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 작동부는
    상기 나셀의 상부면에서 상기 블레이드 측에 장착되는 구동모터; 및
    일단이 상기 구동모터에 결합되고, 타단이 상기 나셀의 상부면에 회전 가능하게 장착되는 리드스크류를 더 포함하고,
    상기 이동블록은 상기 리드스크류에 스크류 결합되고, 상면이 상기 헬리덱 플레이트에 결합되는 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동부는 제어기를 통해 리모트 컨트롤 방식으로 작동되는 해상 풍력발전기용 헬리덱 장치.
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