KR102645773B1 - 플로팅 풍력 터빈 조립체 및 상기 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법 - Google Patents

플로팅 풍력 터빈 조립체 및 상기 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플로팅 플랫폼(2) 및 상기 플로팅 플랫폼의 상부에 배치된 풍력 터빈(3)을 포함하고, 상기 풍력 터빈은 하단(5)이 상기 플로팅 플랫폼에 연결되는 마스트 축(X)을 지닌 마스트(4)와 상기 마스트의 상부에 배치된 나셀(nacelle, 6)을 구비하고, 상기 플로팅 플랫폼은 해저(7)에 복수의 인장된 계류 라인들(8)로 연결되고, 상기 계류 라인들 각각은 계류 라인의 길이 방향으로 연장되는 계류 라인 축(A)을 포함하며, 상기 계류 라인 축들은 상기 나셀 위 또는 상승 레벨에서 상기 마스트 축 상의 교차 지점(9)에서 서로 교차하는 플로팅 풍력 터빈 조립체(1)와 관련되며, 뿐만 아니라 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법과 관련된다.

Description

플로팅 풍력 터빈 조립체 및 상기 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법
본 발명은 플로팅 플랫폼(2) 및 상기 플로팅 플랫폼의 상부에 배치된 풍력 터빈(3)을 포함하고, 상기 풍력 터빈은 하단(5)이 상기 플로팅 플랫폼에 연결되는 마스트 축(X)을 지닌 마스트(4)와 상기 마스트의 상부에 배치된 나셀(nacelle, 6)을 구비하고, 상기 플로팅 플랫폼은 해저(7)에 복수의 인장된 계류 라인들(mooring lines, 8)로 연결되고, 상기 계류 라인들 각각은 계류 라인의 길이 방향으로 연장되는 계류 라인 축(A)을 포함하며, 상기 계류 라인 축들은 상기 나셀 위 또는 상승 레벨에서 상기 마스트 축 상의 교차 지점(9)에서 서로 교차하는 플로팅 풍력 터빈 조립체(1)와 관련된다. 또한, 본 발명은 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법과 관련된다.
플로팅 풍력 터빈 조립체(floating wind turbine assemblies)와 같은 것들은, 예를 들면, WO 2015/048147 A1, WO 2009/064737 A1, KR 101488292, WO 2014/140653 A1, EP 2743170 A1, WO 2013/084632 A1, CN 102392796 A, US 2012/103244 A1, WO 2009/131826 A2 or US 2008/240864 A1에서 알려졌다.
일반적으로, 기존의 석유 및 가스 개념에서 각각 영향을 받은 플로팅 풍력 터빈을 지원하는 4 가지 유형의 플로터(floater) 유형이 있다.
1. 세미 타입
2. 스파링(spar) / 딥(deep) 드래프트 타입
3. 바지선(barge) 타입
4. 원유 시추 설비(Tension Leg Platform, (TLP))
굴절된 타워와 같이 제한된 수심에서만 작동할 수 있는 유형들은 상기에서 열거되지 않았다.
그러나, 풍력 터빈을 지원하는 주된 과제는, 드릴링(drilling) 또는 인장 장비 케이스와 같이 장비 상단면을 지원하는 것과 다르다. 우선, 지원되는 장비는, 예를 들어, 터빈은 가늘고 플로터 용골(floater keel) 위의 큰 높이에서 상당한 질량을 운반하며 전체 물체의 무게의 중심을 들어 올린다. 이것은 플로터(floater)를 불한정하게 만드는 경향이 있다.
작동 조건 (터빈이 동력을 생산할 때)에서, 큰 추진력은 나셀 높이에서, 예를 들어 수위 보다 높은, 가해진다. 이것은 플로터에 대한 터빈 연결에서 상당한 전복 모멘트(overturning moment)를 주는 경향이 있다.
지금까지 특허로 등록된 개념은 전복 모멘트에 의하여 유발되는 피치(pitch)/롤(roll)을 제한하기 위하여 노력하였으며, 이는 터빈 제조업체에 의하여 부과되는 가장 까다로운 제약이다.
플로터(floater)의 피치/롤의 복원은 무게(G)의 중심과 그것의 메타센터(metacenter, M) 사이의 거리인 메타센터 높이(metacentric height, GM)에 비례한다. 메타센터 높이(GM)이 높을수록, 플로터는 더 안정적이다.
유형 1의 경우, 상기 세미 타입(semi-type)은, 안정성이 회전 중심으로부터 멀리 수선 면적(water plane area)을 놓는 것에 의하여 메타선터(M)를 올리는 것에 의하여 얻어진다.
유형 2의 경우, 스파링(spar) 또는 딥(deep) 드래프트 타입(draft type)은, 안정성이 무게(G)의 중심을 낮춤으로써 얻어진다. 이러한 구조물은 또한 수면에 가까이 작은 부피를 야기시킴으로써 파동에 의하여 유도되는 하중의 레벨을 낮추는 경향이 있다.
유형 2의 경우, 스파링(spar) 또는 딥(deep) 드래프트 타입(draft type)은, 안정성이 무게(G)의 중심을 낮춤으로써 얻어진다. 이러한 구조물은 또한 수면에 가까이 작은 부피를 야기시킴으로써 파동에 의하여 유도되는 하중의 레벨을 낮추는 경향이 있다.
유형 4의 경우, 원유 시추 설비(TLP)는, 운동 성능 및 안정성 측면에서 이점이 있으며, 히브(heave), 피치 및 롤 각도의 자유도가 제한된다. 히브 내의 안정성은 계류 시스템(mooring system) 내의 큰 인장력과 함께 그것에 대응하고 수면 아래의 큰 부력을 부여함으로써 얻어진다. 회전 안정성을 위하여, 전복 모멘트는 다리 내의 인장력의 차이에 의하여 균형을 이룬다. 이는 세 개의 다리 그룹을 갖는 원유 시추 설비(TLP)를 위해 유지될 수 있으나, 동일한 추론은 네 개 또는 더 많은 다리의 그룹에 대해서도 유효하다.
본 발명의 목적은, 플로팅 풍력 터빈 조립체(floating wind turbine assembly)를 제공하는 것이며, 특히 원유 시추 설비(TLP) 타입의 경우, 안정성이 개선되고, 특히 큰 추력이 나셀 높이(nacelle elevation)에 가해질 때 이다.
본 발명에 따르면, 각각의 계류 라인(mooring line, 8)은 부력 탱크들(mooring line, 13)이 침수되는 방식으로 계류 라인들 상에서 작동하는 점진적인 인장 시스템 (incremental tensioning sytem)을 포함한다.
점차적으로 계류 다리들(mooring legs)를 인장(tensioning)함으로써, 방사상의 부력 탱크들이 침수되고 수면을 관통하는 부력 탱크들에 의하여 유체 정역학적인 안정성(hydrostatic stability)이 부여되며, 점진적으로 계류 다리들로 이동된다.
플로팅 구조믈의 안정성은, 해저에 고정하기 전에, 주로 방사상의 탱크들에 의하여 부여된다. 카타라만(cataraman) 타입의 선체를 위해, 부력 탱크들이 회전 축으로부터, 거리(d)에서, 수선 면적(water plane area, S)을 넘어 해수면을 관통한다는 사실은, S x dㅂ에 비례하는 회전에 대한 저항을 유도한다. 방사상 부력 탱크들의 폭(span)이 클수록, 전복에 대한 저항성이 더 커진다. 더 작은 범위로, 트러스 구조물(truss structure) 및/또는 중앙 탱크는, 만약 이것들이 해수면을 관통한다면, 또한 견인하는 구성(towing configuration) 내의 안정성에 기여한다. 이러한 안정성은 일반적으로 유체 정역학적인 안정성(hydrostatic stability)으로 불리며, 계류 안정성(mooring stability)에 반대하여, 플로터가 가동상의 형태에 있을 때 인장된 계류 라인에 의하여 부여된다.
일 실시 예에서, 계류 라인 축들은 나셀(nacelle) 위 또는 상승 레벨(elevation level)에서 마스트 축(mast axis) 상의 교차 지점(9)에서 서로 교차한다.
본 발명은 풍력 터빈을 지지하는 TLP 타입 플로터를 계류하는 새로운 방법이다. 계류 라인은, 철근(tendons), 체인(chain), 와이어(wire) 또는 합성 로프(synthetic rope)로 만들어지는, 수직으로 대신에 비스듬하게 부착된다.
여기에 제안된 본 발명은 TLP 개념에 의하여 영감을 얻었지만 나셀에서 운동 성능의 특정 제한 조건 및 풍력 터빈에 의해 가해지는 특정 하중을 다룬다. 수직 다리들에 의해 플로터(floater)를 계류시키는 대신에, 다리들이 수직에 대해 비스듬히 배치되며, 마스트 축(mast axis) 상의 교차 지점이 나셀 위 또는 상승 레벨에서 발생한다.
본 발명의 신규성은 다리들이 구조물에 대하여 배열되는 방식이다. 전통적인 수직의 다리 TLP와 비교하여, 전체 대상이 회전하는 고정된 지점 주위의 위치를 조정할 수 있다. 이러한 점에서, 롤과 피치가 호환되는 반면 서지(surge)와 흔들림(sway)은 억제되므로 TLP의 일반적인 동작과는 다르다. 또한, 이는 풍력 터빈에 의해 부과되는 특정 하중 및 제한 조건에 최적으로 응답할 수 있게 한다.
비록 롤 및 피치 자유도(DOF)가 호환되지만, 회전은 계류 다리들의 교차 지점 주위에서 발생한다. 종래의 TLP와 달리, 본 발명에서는 교차 지점이 나셀의 위 또는 근처에 위치된다. 이것은 나셀과 블레이드(blade)에 의하여 보여지는 실제의 롤/피치의 유도된 병진 운동은 순응하는 롤/피치 DOF를 지닌 다른 시스템 및 서지/흔들림 모션(motion)이 억제되지 않은 종래의 TLP와 비교하여 작다. 이것은 풍력 터빈의 성능을 향상시키고 플로터 모션(floater motion)에 의하여 유도된 상대적인 풍속으로 인한 복잡한 제어의 필요성을 줄여준다.
이것은 또한 유지 보수 작업을 위해 나셀의 접근성을 향상시킨다. 정상적인 해상 상태에서도, 나셀 레벨에 위치한 플랫폼(platform)에 헬리콥터로 착륙 할 수 있는 가능성은 계류 시스템(mooring system) 및 플로터의 낮은 모션 거동에 의하여 가능하다.
다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체에 관련되며, 상기 플로팅 플랫폼은 위쪽의 레벨과 아래쪽의 레벨을 지닌 실질적으로 수평한 트러스(truss) 구조물을 포함하며, 적어도 세 개의 동일 평면상의 부력 탱크들에서, 중앙 위치에서의 중앙 구조물과 세 개의 방사상의 탱크들은 실질적으로 상기 중앙 구조물로부터 등거리이며, 상기 트러스 구조물은 상기 아래쪽의 레벨에서 상기 부력 탱크들과 연결되고 상기 마스트의 하단은 상기 중앙 구조물 위의 상기 위쪽의 레벨에서 상기 플로팅 플랫폼에 연결된다. 특히 플로팅 플랫폼이 이미 통합된 풍력 터빈과 함께 현장에 견인될 때 특별히 안정적인 플로팅 구성(floating configuration)으로 이어진다. 중앙 구조물은 원하면 중앙 (부력) 탱크를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체와 관련되며, 상기 계류 라인들은 적어도 세 개의 계류 라인들을 포함한다.
다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체에 관련되며, 상기 적어도 세 개의 계류 라인들은 방사상의 탱크들에 상응하는 아래쪽 레벨에서 트러스 구조물 상의 위치들에서 각각 적어도 세 개의 계류 라인들의 상단을 수용하기 위해 제공되는 연결 수단을 이용하여 해저에 플로팅 플랫폼을 연결하는 하단 및 상단을 지닌다.
다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈에 관련되며, 계류 라인들은 오직 트러스 구조물의 상기 위쪽의 레벨이 수위 위에서 연장되고 수위보다 아래에서 플로팅 플랫폼이 유지되도록 인장 시스템에 의하여 인장된다.
이 인장 시스템은 작동 드래프트의 정밀한 개조(adaptation) 및 이에 따른 플로팅 풍력 터빈 조립체의 플로팅 특성의 정밀한 조정을 허용한다.
다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체에 관련되며, 상기 인장 시스템은 위쪽의 레벨에서 트러스 구조물 상에 제공되는 제거 가능한 인장 수단을 포함한다.
다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체에 관련되며, 플로팅 구조물은, 인장 수단과 연결 수단 사이에서 트러스 구조물을 따라 연장되고 인장 수단 및 계류 라인에 연결될 수 있는 인장 라인을 포함한다. 다른 실시예는 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체에 관련되며, 계류 라인은 해저로부터 방사상 탱크의 아래로 연장되며 트러스 구조물을 따라 벗어나며 연결 수단은 인장 수단에 가까이 및 수면 위에 위치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기에서 언급한 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법에 관련되며, 플로팅 풍력 터빈 조립체를 형성하기 위하여 풍력 터빈 및 플로팅 플랫폼의 부둣가 조립체(또는 독 주변의(dockside) 조립체), 원하는 해저 연결 지점들에서 해저에 복수의 계류 라인들의 하단을 고정시키는 단계, 해저 연결 지점들 및 거기에 고정된 계류 라인들 위의 원하는 풍력 터빈 위치로 상기 플로팅 풍력 터빈 조립체를 견인시키는 단계, 계류 라인들의 상단을 플로팅 플랫폼 상의 연결 수단에 연결시키는 단계를 포함하고, 이러한 방식에서, 계류 라인 축들은 나셀 위 또는 상승 레벨에서 마스트 축 상의 교차 지점에서 서로 교차한다.
다른 실시예는 상기에서 언급한 방법과 관련되며, 인장 시스템이 존재할 때, 복수의 계류 라인들 각각은 인장 시스템을 이용하여 인장되며, 플로팅 플랫폼은 침수 위치로 내려간다. 이러한 낮추는 과정의 초기 단계에서, 방사상의 탱크 및/또는 중앙 탱크뿐만 아니라 트러스 구조물이 물에 침수되어, 계류 라인의 인장력이 증가하게 된다. 방사상의 탱크가 해수면 아래로 사라지면, 유체 정역학적인 복원을 통하여 터빈 조립체 및 플로터의 안정성을 더 이상 보장하지 못한다. 그러나, 이러한 안정화 기능은 점차 계류 시스템(mooring system)으로 이전된다. 이 방법은 전체 침수 과정에서 안정성을 유지하기 위해 어떠한 외부 수단 (일시적인 부력, 주로 플로터 위에서 수평적으로 잡아 당김)을 요구하지 않는 방식으로 새롭다.
이러한 특별한 설치 방법은 인장 공정을 통해 안정적으로 유지될 수 있게 하며, 방사상의 탱크에 의하여 부여되는 하이드로 탄성 강성(hydro-elastic stiffness)에서 계류 라인들에 의하여 부여되는 탄성 강성(elastic stiffness)으로의 순조로운 변화를 허용한다.
본 명세서에 포함되어 있음.
본 발명에 따른 플로팅 풍력 터빈 조립체의 실시 예는 첨부 도면을 참조하여 비 한정되지 않은 예로서 상세히 설명 될 것이다. 도면에서
도1은 본 발명에 따른 플로팅 풍력 터빈의 예시적인 실시 예의 개략적 인 측면도를 나타낸다.
도2는 도1에 나타난 플로팅 풍력 터빈 조립체의 플로팅 플랫폼의 평면도이다.
도3a는 견인되는 보트에 의해 원하는 풍력 터빈 위치로 견인되는 플로팅 플랫폼의 측면도를 나타낸다.
도 3b는 견인 보트에 의해 원하는 풍력 터빈 위치로 견인되는 플로팅 플랫폼의 평면도를 나타낸다.
도1 및 도2는 함께 논의될 것이다. 도1은 플로팅 플랫폼(floating platform, 2) 및 플로팅 플랫폼(2)의 상부에 배치된 풍력 터빈(3)을 포함하는 플로팅 풍력 터빈 조립체(floating wind turbine assembly, 1)를 나타낸다. 풍력 터빈(3)은 하단(5)이 플로팅 플랫폼(2)에 연결되는 마스트 축(mast axis, X)을 갖는 마스트 (mast, 4)를 지닌다. 나셀(nacelle, 6)은 마스트의 상부에 배치되고, 예를 들면 60 - 80m의 높이이며, 70m 근처이다. 플로팅 플랫폼(2)은 해저(7)에 복수의 인장된 계류 라인들(8)로 연결된다. 계류 라인들(8), 도면과 같은 인장 또는 계류 다리들과 같은, 각각은 계류 라인(8)의 길이 방향으로 연장되는 계류 라인 축(mooring line axis, A)을 포함한다. 본 발명에 따르면, 계류 라인 축(A)은 나셀(6) 위 또는 상승 레벨(an elevation level)에서 마스트 축(X) 상의 교차 지점(9)에서 서로 교차한다.
플로팅 플랫폼(2)은 위쪽의 레벨(11)과 아래쪽의 레벨(12)을 지닌 실질적으로 수평한 트러스 구조물(truss structure, 10)을 포함한다. 내 게의 부력 탱크들(13)이 제공되며, 중앙 구조물(14)은 중앙 위치에서의 중앙 탱크(14)와 중앙 탱크(14)로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치되는 세 개의 동일 평면상의 부력 탱크들(15)을 포함한다. 트러스 구조물(10)은 아래쪽의 레벨(11)에서 부력 탱크들(13)과 연결되며 마스트(4)의 하단(5)은 중앙 탱크(14) 위에서, 위쪽의 레벨(12)에서 플로팅 플랫폼에 연결된다. 바람직하게는, 계류 라인들(8)은 적어도 세 개의 계류 라인들을 포함한다. 적어도 세 개의 계류 라인들(8)은 방사상의 탱크들(15)에 상응하는 아래쪽 레벨(12)에서 트러스 구조물(10) 상의 위치들에서 각각 적어도 세 개의 계류 라인들(8)의 상단을 수용하기 위해 제공되는 연결 수단(18)을 이용하여 해저(7)에 플로팅 플랫폼(2)을 연결하는 하단(16) 및 상단(17)을 지닌다. 계류 라인들(8)은 오직 트러스 구조물(10)의 위쪽의 레벨(11)이 수위 위에서 연장되고 수위보다 아래에서 플로팅 플랫폼(2)이 유지되도록 인장 시스템(a tensioning system, 미도시)에 의하여 인장된다. 인장 시스템은 위쪽의 레벨에서 트러스 구조물 상에 제거 가능하게 제공되는 인장 수단(tensioning means, 미도시)을 포함한다. 플로팅 구조물(1)은, 인장 수단과 계류 라인들(8)에 연결될 수 있으며, 인장 수단과 연결 수단(18) 사이에서 트러스 구조물(10)을 따라 연장되는, 인장 라인(tensioning line, 미도시)을 포함한다. 계류 라인들(8)은 예를 들어 5-30°, 수직에 대하여 10-20°와 같이, 의 각도에서 연장될 수 있다. 각각의 개별적인 계류 라인들(8)은 다른 계류 라인들(8)의 연장 각도와 상이하게 수직에 대하여 각도로 연장되는 것으로 고려될 수 있다. 이것은 지역의 날씨/해상 상태, 플로팅 플랫폼(2)의 구조 등에 의존한다.
점진적인 인장 시스템(incremental tensioning system)은 상세히 나타내지는 않았지만 계류 라인들(8)의 상부 체인 부분과 상호 작용하는 체인 로커(chain locker)를 포함할 수 있으며, 각각의 계류 라인과 작용하는 윈치(winch)를 포함할 수 있으며, 또는 유압 잭(hydraulic jacks)을 사용하는 인장 시스템을 포함할 수 있다. 적절한 인장 시스템은 WO2013124717, EP 2729 353, EP 0831022, EP 1106 779 또는 US 9,139,260에서 기술된다.
상기에서 언급된 플로팅 풍력 터빈 조립체(1)를 계류시키는 것은, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1)를 형성하기 위하여 풍력 터빈(3) 및 플로팅 플랫폼(1)의 부둣가 조립체, 원하는 해저 연결 지점들(19)에서 해저(7)에 복수의 계류 라인들(8)의 하단(16)을 고정시키는 단계, 해저 연결 지점들(19) 및 거기에 고정된 계류 라인들(8) 위의 원하는 풍력 터빈 위치로 플로팅 풍력 터빈 조립체(1)를 견인시키는 단계, 계류 라인들(8)의 상단(17)을 플로팅 플랫폼(2) 상의 연결 수단(18)에 연결시키는 단계를 포함하고, 이러한 방식에서, 계류 라인 축들(A)은 나셀 (6) 위 또는 상승 레벨에서 마스트 축 상의 교차 지점(9)에서 서로 교차한다.
바람직하게, 복수의 계류 라인들(8) 각각은 점진적인 인장 시스템을 이용하여 인장되고, 플로팅 플랫폼(2)은 인장 공정 동안 그것의 안정성을 보장하기 위하여 외부 수단에 반복되지 않고 침수 위치로 낮아진다. 안정성은 방사상의 탱크들(15)이 수면을 관통할 때 첫째로 유체 정역학에 의하여 보장된다. 그 후, 계류 라인을 따라 잡아 당기는 공정에 따라, 안정성이 계류 라인들(18)로 점진적으로 전달되며, 방사상의 탱크들(15), 중앙 탱크(14) 및 트러스 구조물(1)의 침수가 증가됨에 따라 인장력은 점진적으로 증가된다.
추진력이 나셀 레벨에서 작용될 때, 다리들(8) 인장력 내에서의 변화는 또한 반응으로서 발생한다. 그러나 추력이 가해지는 지점에서 결과물이 모두 교차하기 때문에 이 지점은 움직이지 않는다. 따라서, 나셀(6)에서의 서지와 흔들림 운동은 억제된다. 플로팅 플랫폼(2)에서 파동이 발생되면, 앵커(anchor)/계류 다리들(8)로부터 반응을 일으키기 위해 서지가 될 것 이지만, 나셀(6)은 거의 고정된 상태를 유지할 것이다. 계류 다리들(8)은 경사질 수 있지만, 나셀(6) 높이에서 정확히 교차하지는 않는다. 그 후, 교차 지점(9)에서 고정된 지점이 만들어 진다.
최적의 교차 지점은 플로팅 플랫폼(2)의 풍하중과 풍력 터빈(3)의 풍하중 및 풍력 터빈의 설계 제약 조건을 결정하는 부지의 기상 및/또는 해양 조건에 따라 결정될 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 교차 지점(9)은 극한 조건에서 안정적인 거동을 보장하기 위해 나셀(6) 위치 또는 그 위에 위치될 수 있다.
종래의 TLP와는 달리, 넓은 폭은 플로팅 플랫폼(2)이 특히 견인 및 자유 유동 조건에서 자연적으로 안정적 일 수 있게 한다. 따라서, 풍력 터빈(3)은 부둣가에서 조립 될 수 있고, 전체의 플로팅 풍력 터빈 조립체(1)는 부지에 견인 될 수 있다. 도3a 및 도 3b는 실제로 견인 보트(20)에 의해 풍력 터빈 위치로 견인되는 플로팅 플랫폼 (2)을 나타낸다. 각각의 견인 보트(20)는 트러스 구조물(10)의 모서리에 견인 라인과 함께 연결되고, 풍력 터빈 위치로 향하는 플로팅 플랫폼(2)을 당기는 2 개의 견인 보트(20) 및 반대측의 힘을 제공하는 다른 견인 보트(20)를 포함한다.
따라서, 본 발명은 전술한 실시 예를 참조하여 설명되었다. 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 널리 공지된 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 특정 실시 예가 설명되었지만, 이들은 단지 예시 일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
1: 플로팅 풍력 터빈 조립체
2 : 플로팅 플랫폼
3 : 풍력 터빈

Claims (12)

  1. 복수의 부력 탱크들(13)을 구비한 플로팅 플랫폼(floating platform, 2) -상기 복수의 부력 탱크들(13)은 중앙 탱크 형태의 중앙 구조물(14)과, 상기 중앙 탱크로부터 등거리에 위치되는 세 개의 동일 평면상의 방사상의 부력 탱크들(15)을 포함하고, 상기 중앙 구조물(14)은 상기 플로팅 플랫폼의 중앙 위치에 위치함-; 및
    상기 플로팅 플랫폼의 상부에 배치된 풍력 터빈(3)을 포함하고, 상기 풍력 터빈은 하단(5)이 상기 플로팅 플랫폼에 연결되는 마스트 축(X)을 지닌 마스트(mast, 4)와 상기 마스트의 상부에 배치된 상기 풍력 터빈(3)의 나셀(nacelle, 6)을 구비하고, 상기 플로팅 플랫폼은 해저(7)에 복수의 인장된 계류 라인들(8)로 연결되고, 상기 계류 라인들 각각은 계류 라인의 길이 방향으로 연장되는 계류 라인 축(A)을 포함하고,
    상기 플로팅 플랫폼은,
    위쪽의 레벨(11)과 아래쪽의 레벨(12)을 지닌 수평한 트러스(truss) 구조물(10)을 더 포함하며, 상기 트러스 구조물(10)은 상기 아래쪽의 레벨에서 상기 방사상의 부력 탱크들(15)과 연결되고,
    상기 마스트는, 상기 중앙 구조물(14) 위에서, 상기 위쪽의 레벨(11)에서 상기 플로팅 플랫폼에 연결되는 하단을 지니고,
    각각의 계류 라인(8)은 점진적인 인장 시스템 (incremental tensioning system)을 포함하고, 상기 점진적인 인장 시스템은, 상기 방사상의 부력 탱크들(15)이 해수면을 관통하고 유체 정역학적인 안정성 (hydrostatic stability)을 제공하는 위치로부터, 상기 방사상의 부력 탱크들(15)이 수면 아래에 있는 상태로 상기 트러스 구조물(10) 뿐만 아니라 상기 방사상의 부력 탱크들(15)이 물에 침수되는 위치로 침수되는 방식으로, 상기 계류 라인들을 인장시킴으로써(tensioning) 상기 계류 라인들 상에서 작동하도록 조정되고, 침수되는 동안 상기 수면을 관통하는 상기 방사상의 부력 탱크들(15)에 의해 부여되는 상기 유체 정역학적인 안정성은 점진적으로 상기 계류 라인들로 이동되어, 가동상의 형태 (operational configuration)에 있을 때, 상기 인장된 계류 라인들이 계류 안정성 (mooring stability)을 부여하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사상의 부력 탱크들(15)은, 상기 플로팅 풍력 터빈 조립체가 상기 부력 탱크들이 상기 해수면을 관통하는 견인하는 구성 (towing configuration)에 있을 때, 유체 정역학적인 안정성을 제공하도록 조정되는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  3. 제1항에 있어서,
    계류 라인 축들은 상기 나셀 위 또는 상승 레벨에서 상기 마스트 축 상의 교차 지점(9)에서 서로 교차하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계류 라인들은 적어도 세 개의 계류 라인들을 포함하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 세 개의 계류 라인들은 상기 방사상의 탱크들에 상응하는 상기 아래쪽의 레벨에서 상기 트러스 구조물(10) 상의 위치들에서 각각 적어도 세 개의 계류 라인들의 상단을 수용하기 위해 제공되는 연결 수단(18)을 이용하여 상기 해저에 상기 플로팅 플랫폼을 연결하는 하단(16) 및 상단(17)을 지니는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 점진적인 인장 시스템은, 오직 상기 트러스 구조물(10)의 상기 위쪽의 레벨이 수위 위에서 연장되고 상기 수위보다 아래에서 플로팅 플랫폼이 유지되도록 상기 계류 라인들을 인장시키기 위해 조정되는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  7. 제6항에 있어서,
    점진적인 인장 시스템 각각은 상기 위쪽의 레벨에서 상기 트러스 구조물(10) 상에 제공되는 제거 가능한 인장 수단을 포함하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  8. 제7항에 있어서,
    플로팅 구조물은, 상기 인장 수단과 상기 계류 라인들에 연결될 수 있으며, 상기 인장 수단과 상기 연결 수단 사이에서 상기 트러스 구조물(10)을 따라 연장되는, 인장 라인(tensioning line)을 포함하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체(1).
  9. 수평한 트러스 구조물(10)을 지닌 플로팅 플랫폼, 복수의 부력 탱크들(13)을 제공하는 단계 -상기 복수의 부력 탱크들(13)은 상기 플로팅 플랫폼의 중앙 위치에 중앙 탱크 형태의 중앙 구조물과, 상기 중앙 탱크로부터 등거리에 위치되는 세 개의 방사상의 부력 탱크들(15)을 포함하고, 상기 트러스 구조물(10)은 상기 부력 탱크들에 연결됨-;
    풍력 터빈(3)을 제공하는 단계 -상기 풍력 터빈은 나셀(6)을 포함함-;
    상기 부력 탱크들(13)이 수면을 관통하는 상태로 견인될 수 있는 플로팅 풍력 터빈 조립체를 형성하기 위해 상기 플로팅 플랫폼 및 상기 풍력 터빈을 조립하는 단계;
    원하는 해저 연결 지점들(19)에서 해저에 복수의 계류 라인들(8)의 하단을 고정시키는 단계;
    해저 연결 지점들 및 거기에 고정된 복수의 계류 라인들(8) 위에서 원하는 풍력 터빈 위치로 상기 플로팅 풍력 터빈 조립체를 견인시키는 단계;
    상기 복수의 계류 라인들(8)의 상단을 상기 플로팅 플랫폼 상의 연결 수단에 연결시키는 단계; 및
    상기 플로팅 플랫폼이 낮아지고 상기 방사상의 탱크들(15)이 해수면 아래의 침수 위치에 배치되도록, 점진적인 인장 시스템을 이용하여 복수의 계류 라인들 각각을 인장시키는(tensioning) 단계;
    를 포함하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 풍력 터빈(3)은 상기 플로팅 플랫폼의 상부에 배치되고, 상기 풍력 터빈은 하단(5)이 상기 플로팅 플랫폼에 연결되는 마스트 축(X)을 지닌 마스트(4)를 구비하고 상기 나셀(6)은 상기 마스트의 상부에 배치되고,
    계류 라인 축들은 상기 나셀 위 또는 상승 레벨에서 상기 마스트 축 상의 교차 지점에서 서로 교차하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 플로팅 풍력 터빈 조립체가 상기 부력 탱크들(13)이 상기 해수면을 관통하는 견인하는 구성에 있을 때, 상기 부력 탱크들(13)은 유체 정역학적인 안정성을 제공하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 점진적인 인장 시스템을 이용하여 복수의 계류 라인들(8) 각각을 인장시키는 단계는, 상기 부력 탱크들(13)이 상기 해수면을 관통하고 상기 유체 정역학적인 안정성을 제공하는 위치로부터, 상기 방사상의 부력 탱크들(15)이 상기 해수면 아래에 있는 상태로 상기 트러스 구조물(10) 뿐만 아니라 상기 방사상의 부력 탱크들(15)이 물에 침수되는 위치로 침수되는 방식으로, 상기 복수의 계류 라인들(8)을 인장시키는 단계를 포함하고, 침수되는 동안 상기 부력 탱크들(13)에 의해 부여되는 상기 유체 정역학적인 안정성은 점진적으로 상기 복수의 계류 라인들(8)로 이동되어, 가동상의 형태에 있을 때, 상기 인장된 복수의 계류 라인들(8)이 계류 안정성을 부여하는, 플로팅 풍력 터빈 조립체를 계류시키기 위한 방법.
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