KR20140120154A - Truss Type Lower Structure of Floating Offshore Wind Turbine - Google Patents

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KR20140120154A
KR20140120154A KR1020130035895A KR20130035895A KR20140120154A KR 20140120154 A KR20140120154 A KR 20140120154A KR 1020130035895 A KR1020130035895 A KR 1020130035895A KR 20130035895 A KR20130035895 A KR 20130035895A KR 20140120154 A KR20140120154 A KR 20140120154A
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김대현
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에스티엑스조선해양 주식회사
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Abstract

With regard to a tension leg platform (TLP) lower structure applied to a floatable marine wind power generator, an existing column-type integral frame structure is affected by sea current and has increased resistance since seawater is in contact with a large area of external plates. That means external force is increased and the structural strength and motion performance of the lower structure are negatively affected. Also, the existing column-type integral frame structure needs a large amount of the external plates and internal reinforcing members to satisfy the structural strength. By changing the existing column-type integral frame structure to a truss structure, the present invention can reduce resistance to the sea current of the lower structure to minimize the external force, and can prevent vortex-induced vibration by reducing a motion of rotating on a z-axis among 6 degrees-of-freedom motions of the lower structure. Also, the present invention can reduce the amount of the steel materials for the reinforcement of the lower structure; thereby reducing entire displacement so that the volume of a fixed ballast tank can be reduced. As a result, the lower structure according to the present invention can have excellent motion performance and structural stability than the existing lower structure, and can increase cost efficiency by reducing the amount of the structural steel materials forming the lower structure.

Description

부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물{Truss Type Lower Structure of Floating Offshore Wind Turbine}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a truss type lower structure of a floating offshore wind turbine,

본 발명은 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a truss type substructure of a floating offshore wind turbine.

화석연료의 오염 및 고갈에 따라 전 세계적으로 친환경 에너지의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그 중 풍력 발전은 친환경 에너지 개발의 하나로 회전날개를 이용하여 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식이다. 이러한 풍력 발전은 크게 육상 풍력 발전과 해상 풍력 발전으로 분류할 수 있는데, 육상 풍력 발전의 경우 지리적인 요건의 제약이 많고 경관 및 소음 등에 문제가 많아 최근 해상 풍력 발전의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
With the pollution and depletion of fossil fuels, the development of environmentally friendly energy is being actively carried out all over the world. Among them, wind power generation is one of development of eco-friendly energy, and it is a method of converting natural wind energy into mechanical energy by using rotary wing. Such wind power generation can be broadly divided into onshore wind power generation and offshore wind power generation. In the case of onshore wind power generation, there are many restrictions on geographical requirements, and there are many problems such as landscape and noise.

해상 풍력 발전은 도 1에서 보는 바와 같이 풍력 발전기를 호수, 피오르드(Fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동 에너지를 회전날개에 의한 기계 에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전 방식이다. 해상 풍력 발전은 다시 고정식과 부유식으로 분류할 수 있는데, 고정식 해상 풍력 발전기는 도 1의 a, b에서 보는 바와 같이 해상의 낮은 수심에서 해저에 고정된 하부 구조물 위에 풍력 발전기를 설치하는 형태로 이루어져 있으나, 부유식 해상 풍력 발전기는 도 1의 c에서 보는 바와 같이 해상에 떠있는 부유식 하부 구조물 상부에 풍력 발전기를 설치하는 형태로 이루어져 있다.
As shown in FIG. 1, the offshore wind power generation system includes a wind power generator installed in a lake, a fjord topography, and a coast such as a coast, and a power generation system that converts the kinetic energy of the wind, Method. The offshore wind power generation can be divided into a fixed type and a floating type. The fixed offshore wind power generator has a configuration in which a wind power generator is installed on a lower structure fixed to the seabed at a lower water depth, as shown in FIGS. However, the floating offshore wind turbine is formed by installing a wind turbine on the float-type lower structure floating on the sea as shown in FIG. 1 (c).

따라서 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물은 상부의 풍력 발전기가 안정적으로 운용될 수 있도록 운동성능 및 구조적 안정성을 유지해야 하며, 이것이 부유식 해상 풍력 발전기의 핵심 기술이 된다.
Therefore, the lower structure of the floating offshore wind turbine must maintain the motion performance and the structural stability so that the upper wind turbine can operate stably, and this is the core technology of the floating offshore wind turbine.

부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물로는 스파형(SPAR) 하부 구조물, 장력지지형(TLP: Tension Leg Platform) 하부 구조물, 반잠수형(Semi Submersible) 하부 구조물 등이 있다. 그 중에서 본 발명은 장력지지형(TLP) 하부 구조물에 관한 것이다.
The bottom structures of the floating offshore wind turbines include SPAR infrastructures, TLP (Tension Leg Platform) infrastructures, and semi-submersible infrastructures. Among them, the present invention relates to a tension-supporting type (TLP) substructure.

SPAR는 도 2에서 보는 것과 같이 다른 해양 구조물에 비하여 상대적으로 흘수가 크기 때문에, 파도에 의한 흘수의 변화에 대비하여 구조물의 거동이 적게끔 고안된 구조물이다. 대표적인 모델로는 도 3에서 보는 것과 같은 노르웨이 Statoil-Hydro사의 Hywind가 있다.
As shown in Fig. 2, the SPAR is a structure designed to reduce the behavior of the structure against the variation of the draft due to the relatively large draft compared to other offshore structures. A representative model is Hywind of Statoil-Hydro of Norway as shown in FIG.

TLP는 도 4에서 보는 것과 같이 일반적으로 3개에서 6개의 텐던(Tendon)을 가지며 텐던에 걸리는 장력을 이용하여 계류를 하는 개념으로, 히브(Heave), 롤(Roll) 그리고 피치(Pitch) 등의 고유 주기를 해양파의 주기보다 짧게 하여 공진을 피할 수 있게 고안된 구조물이다. 대표적인 모델로는 도 5에서 보는 것과 같은 NREL/MIT TLP가 있다.
As shown in FIG. 4, the TLP has three to six tendons. The TLP is a concept of mooring using tension applied to the tendon. The TLP is a concept of mooring using Heave, Roll, and Pitch It is a structure designed to avoid resonance by making the natural period shorter than the ocean wave period. A representative model is the NREL / MIT TLP as shown in FIG.

Semi-Submersible은 도 6에서 보는 것과 같이 일반적으로 4개에서 8개의 기둥(Column)을 가지고 있으며 수선면적이 상대적으로 작아서 히브, 롤 그리고 피치의 주기가 길어져 선박 형태의 구조물보다는 파도에 대한 응답이 적게 되도록 고안된 구조물이다. 대표적인 모델로는 도 7에서 보는 것과 같은 미국 Principle Power사의 Windfloat가 있다.
As shown in FIG. 6, the semi-submersible has generally four to eight columns, and the water area is relatively small, so that the cycle of the hives, rolls, and pitches becomes longer, It is a designed structure. A representative model is the Windfloat of Principle Power, Inc., as shown in FIG.

부유식 해상 풍력 발전기는 먼 바다에 설치되기 때문에 환경파괴나 생활환경에 미치는 피해를 최소화할 수 있어 해상 풍력 발전 분야에서 향후 발전 가능성이 매우 크다. 이러한 상황에서 향후 전개될 부유식 해상 풍력 발전 시장에 안정적으로 진입하기 위해서는 운동성능 및 구조적 안정성, 그리고 경제성까지 함께 갖춘 하부 구조물의 개발이 무엇보다 중요하다 할 것이다.
Since the floating offshore wind turbine is installed in the distant sea, the damage to the environment and the living environment can be minimized, and the future development in offshore wind power generation is very likely. In this situation, development of a substructure that combines performance, structural stability, and economical efficiency will be important for stable entry into the future floating wind power generation market.

이와 관련하여, 종래의 장력지지형(TLP) 하부 구조물을 보면, 도 11과 같이 전체가 하나의 기둥(Column) 형태의 일체형 골조 구조(1')로 이루어져 있는데, 이러한 구조에 따르면 해수가 하부 구조물의 외판(2')에 닿는 면적이 커서 해류의 영향(외력)을 많이 받아 험한 해상 상태에서 운동성능 및 구조적 안정성이 급격히 떨어지는 문제가 있으며, 또한 구조 강도를 유지하기 위해 많은 양의 내부 보강재가 필요하므로 하부 구조물의 제작에 많은 비용과 시간이 투입되는 등 경제성까지 떨어지는 문제가 있다.In this connection, in the conventional TLP substructure, as shown in FIG. 11, the entire structure is made up of a single column-shaped integral frame structure 1 '. According to this structure, There is a problem in that the moving performance and the structural stability are drastically deteriorated in a severe sea condition due to the large influence of the current (external force) due to the large area contacted to the outside sheathing 2 'of the sheath 2, and a large amount of internal reinforcement is required Therefore, there is a problem that economical efficiency such as a large expenditure of time and cost is involved in the fabrication of the substructure.

1. 해상 풍력 발전기, 해상 풍력 발전기 이송용 리프팅 지그 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법 및 시스템(특허출원 제10-2011-0067964호)(도 12)1. Lifting jig for offshore wind turbine generator, offshore wind turbine generator, and method and system for installing offshore wind turbine generator (Patent Application No. 10-2011-0067964) (FIG. 12) 2. 해상풍력발전기, 해상풍력발전기 설치크레인 및 이들을 이용한 해상풍력발전기 설치방법(특허출원 제10-2011-0061317호)(도 13)2. Installation of offshore wind turbine, offshore wind turbine crane and method of installing offshore wind turbine using them (Patent Application No. 10-2011-0061317) (FIG. 13) 3. 해상풍력 발전기 지지부재(특허출원 제10-2010-0095247호)(도 14)3. Supporting member for offshore wind power generator (Patent Application No. 10-2010-0095247) (Fig. 14) 4. 풍력발전기용 해상 모노파일 시공방법(특허출원 제10-2010-0062133호)(도 15)4. Marine monofile construction method for wind turbine (Patent Application No. 10-2010-0062133) (Fig. 15) 5. 해상에 연안 풍력 발전기를 설치 및 운반하는 방법 및 시스템(특허출원 제10-2002-7005923호)(도 16)5. Method and system for installing and transporting offshore wind turbine at sea (Patent Application No. 10-2002-7005923) (Fig. 16) 6. 해상풍력 발전기용 세굴보호 장치(특허출원 제10-2010-0113949호)(도 17)6. Scour protection device for offshore wind power generator (Patent Application No. 10-2010-0113949) (Fig. 17) 7. 바닥없는 스파형의 기름저장탱크(특허출원 제10-2000-0059704호)(도 18)7. Floorless sparged oil storage tank (Patent Application No. 10-2000-0059704) (Fig. 18) 8. TLP에서의 텐던의 장력 조정장치 및 텐던 장력 제어 시스템(특허출원 제10-2009-0083925호)(도 19)8. Tension tensioner and tension control system for tensions in TLP (Patent Application No. 10-2009-0083925) (Fig. 19) 9. TLP형 해상 부유체 및 그것의 텐던 교체 방법(특허출원 제10-2009-0083926호)(도 20)9. Method for replacing the TLP-type floating fluid and its tendon (Patent Application No. 10-2009-0083926) (FIG. 20)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 부유식 해상 풍력 발전기에 적용되는 장력지지형(TLP) 하부 구조물의 구조 형태를 종래의 기둥(Column) 형태의 일체형 골조 구조에서 트러스 구조(Trussed Structure)로 변경함으로써, 해수가 하부 구조물의 외판에 닿는 면적을 줄여서 해류가 하부 구조물에 가하는 영향(외력)을 최소화하고 이를 통하여 하부 구조물의 운동성능 및 구조적 안정성을 유지하는 한편, 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조에 비해 상당한 양의 보강재를 절감하여 경제성까지 높일 수 있는 새로운 형태의 부유식 해상 풍력 발전기용 하부 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a structure of a TLP substructure applied to a floating offshore wind turbine in a conventional column- Trussed Structure), it is possible to minimize the influence (external force) applied by the sea current to the substructure by reducing the area of the seawater contacting the shell of the substructure, thereby maintaining the motion performance and structural stability of the substructure, The present invention aims to provide a new type of floating structure for offshore wind turbine generator which can reduce a considerable amount of reinforcement material and improve the economical efficiency.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태를 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조에서 트러스 구조로 변경한 것으로, 상부의 수선면(8) 근처는 기둥 형태의 골조 구조(1)로 이루어져 있고, 그 하부는 트러스 구조(2)로 이루어져 있으며, 최하단부는 고정 밸러스트 탱크(3)와 폰툰(4)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물을 제공한다.The structure of the tension supporting type lower structure among the substructures of the floating type offshore wind turbine is changed from the conventional column type one-piece type frame structure to the truss type structure. In the vicinity of the upper water line surface 8, , Characterized in that the lower part is composed of a truss structure (2) and the lowermost part is composed of a fixed ballast tank (3) and a pontoon (4). do.

본 발명에서는 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조를 트러스 구조(Trussed Structure)로 변경함으로써, 하부 구조물의 해류에 대한 저항을 줄여 외력을 최소화하였으며, 하부 구조물의 6자유도 운동 중 z축을 중심으로 회전하는 운동을 감소시켜 보오텍스에 기인한 진동(Vortex Induced Vibration)을 방지하였다. 또한, 하부 구조물의 보강을 위한 강재의 투입을 상당히 절감하였으며, 이에 따른 전체 배수량 감소를 통해 고정 밸러스트 탱크(Fixed Ballast Tank)의 용량이 줄였다. 결론적으로 본 발명에 따른 하부 구조물은 종래의 하부 구조물에 비해 운동성능 및 구조적 안정성이 우수하고, 하부 구조물을 구성하는 구조강재를 상당량 절감하여 경제성을 높일 수 있는 새로운 형식의 하부 구조물이다.In the present invention, by replacing the conventional columnar integrated frame structure with a trussed structure, the resistance to the current of the lower structure is reduced to minimize the external force, and the rotation of the lower structure about the z- Vortex Induced Vibration (Vortex Induced Vibration) was prevented by reducing motion. In addition, the amount of steel for reinforcement of the lower structure was considerably reduced, and the capacity of the fixed ballast tank was reduced through the reduction of the total displacement. In conclusion, the lower structure according to the present invention is superior to the conventional lower structure in terms of motion performance and structural stability, and is a new type of lower structure that can greatly reduce the structural steel constituting the lower structure to improve the economical efficiency.

도 1은 고정식 해상 풍력 발전과 부유식 해상 풍력 발전의 구분.
도 2 및 도 3은 스파형(SPAR) 하부 구조물.
도 4 및 도 5는 장력지지형(TLP: Tension Leg Platform) 하부 구조물.
도 6 및 도 7은 반잠수형(Semi Submersible) 하부 구조물.
도 8은 본 발명에 따른 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.
도 9는 본 발명에 따른 트러스 구조(Trussed Structure)의 단면 형상.
도 10은 본 발명에 의하여 용량이 감소한 고정 밸러스트 탱크(Fixed Ballast Tank).
도 11은 본 발명과 종래의 기둥(Column) 형태의 일체형 골조 구조를 갖는 하부 구조물을 비교한 것.
도 12는 선행기술문헌으로서, 해상 풍력 발전기, 해상 풍력 발전기 이송용 리프팅 지그 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법 및 시스템(특허출원 제10-2011-0067964호).
도 13은 선행기술문헌으로서, 해상풍력발전기, 해상풍력발전기 설치크레인 및 이들을 이용한 해상풍력발전기 설치방법(특허출원 제10-2011-0061317호).
도 14는 선행기술문헌으로서, 해상풍력 발전기 지지부재(특허출원 제10-2010-0095247호).
도 15는 선행기술문헌으로서, 풍력발전기용 해상 모노파일 시공방법(특허출원 제10-2010-0062133호).
도 16은 선행기술문헌으로서, 해상에 연안 풍력 발전기를 설치 및 운반하는 방법 및 시스템(특허출원 제10-2002-7005923호).
도 17은 선행기술문헌으로서, 해상풍력 발전기용 세굴보호 장치(특허출원 제10-2010-0113949호).
도 18은 선행기술문헌으로서, 바닥없는 스파형의 기름저장탱크(특허출원 제10-2000-0059704호).
도 19는 선행기술문헌으로서, TLP에서의 텐던의 장력 조정장치 및 텐던 장력 제어 시스템(특허출원 제10-2009-0083925호).
도 20은 선행기술문헌으로서, TLP형 해상 부유체 및 그것의 텐던 교체 방법(특허출원 제10-2009-0083926호).Figure 1 shows the distinction between fixed offshore wind power generation and floating offshore wind power generation.
Figures 2 and 3 show the SPAR substructure.
Figs. 4 and 5 show a TLP (Tension Leg Platform) substructure. Fig.
Figures 6 and 7 show a semi-submersible substructure.
8 is a truss type substructure of a floating offshore wind turbine according to the present invention.
9 is a sectional view of a truss structure according to the present invention.
FIG. 10 shows a fixed ballast tank having a reduced capacity according to the present invention. FIG.
Figure 11 compares the present invention with a substructure having an integral frame structure of a conventional column type.
12 is a prior art document describing a marine wind power generator, a lifting jig for the offshore wind power generator, and a method and system for installing an offshore wind power generator using the same (Patent Application No. 10-2011-0067964).
FIG. 13 is a prior art document showing an offshore wind turbine, a crane installed on a offshore wind turbine generator, and a method for installing an offshore wind turbine generator using the same (Patent Application No. 10-2011-0061317).
Fig. 14 is a prior art document showing an offshore wind power generator support member (Patent Application No. 10-2010-0095247).
Fig. 15 is a prior art document showing a method for constructing a marine mono file for a wind power generator (Patent Application No. 10-2010-0062133).
16 is a prior art document describing a method and system for installing and transporting a coastal wind power generator on the sea (Patent Application No. 10-2002-7005923).
17 is a prior art document for a scour protection device for a marine wind power generator (Patent Application No. 10-2010-0113949).
FIG. 18 is a prior art document showing a bottomless sparged oil storage tank (Patent Application No. 10-2000-0059704).
FIG. 19 is a prior art document showing a tensile tension adjusting device and a tensile tension control system in a TLP (Patent Application No. 10-2009-0083925).
FIG. 20 is a prior art document, TLP-type marine fluid and its replacement method (Patent Application No. 10-2009-0083926).

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 8은 본 발명에 따른 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물을 보여준다.
8 shows a truss type substructure of a floating offshore wind turbine according to the present invention.

본 발명은 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형(TLP) 하부 구조물의 구조 형태를 종래의 기둥(Column) 형태의 일체형 골조 구조에서 트러스 구조(Trussed Structure)로 변경한 것으로, 본 발명의 상부, 즉 수선면(8) 근처는 손상 시 안정성(Damage Stability)을 위하여 기둥 형태의 골조 구조(1)로 이루어져 있으며 그 하부는 트러스 구조(2)로 이루어져 있다. 그리고 최하단부는 하부 구조물 전체의 안정성을 만족시키기 위한 고정 밸러스트 탱크(Fixed Ballast Tank)(3)와 텐던(Tendon)(6)이 연결되는 폰툰(Pontoon)(4)으로 이루어져 있다.
The present invention is a modification of the structure of a tension-supporting type (TLP) substructure of a floating structure of a floating offshore wind turbine from a conventional column-type integral frame structure to a trussed structure. The upper part, that is, the water surface 8, is composed of a column-shaped frame structure 1 for damage stability and a lower part thereof is composed of a truss structure 2. And the lowermost portion is composed of a fixed ballast tank 3 for satisfying the stability of the whole substructure and a pontoon 4 to which a tendon 6 is connected.

본 발명은, 이를 달리 표현하자면, 상부에 위치한 기둥 형태의 골조 구조(1)와 그 하부에 위치한 트러스 구조(2)가 합쳐진 하부 구조물이라고 할 수도 있으며, 수선면(8)에 위치한 기둥 형태의 골조 구조(1)와 최하단부에 위치한 고정 밸러스트 탱크(3) 사이에 트러스 구조(2)가 삽입된 하부 구조물이라고 할 수도 있다.
In other words, the present invention can be said to be a lower structure in which a column-shaped frame structure 1 located at an upper part and a truss structure 2 located at a lower part thereof are combined, and a column- It can be said that the truss structure 2 is inserted between the structure 1 and the fixed ballast tank 3 located at the lowermost end.

본 발명의 트러스 구조(2)는 강철로 된 파이프(Pipe) 또는 빔(Beam)과 평판의 조합으로 구성할 수 있는데, 이러한 트러스 구조(2)의 단면 형상은 다양한 형태로 이루어질 수 있는바, 도 9의 실시 예에서는 트러스 구조(2)가 사각 형태 또는 삼각 형태를 포함하는 다양한 단면 형상(Section, Elevation)을 갖는 경우가 나타나 있다. 한편, 트러스 구조(2)의 단면 중앙부에는 검사 및 유지 보수를 위한 통로(Passageway)(5)가 기둥 형태로 설치된다.
The truss structure (2) of the present invention can be constituted by a combination of a steel pipe or a beam and a flat plate. The cross-sectional shape of the truss structure (2) 9 shows a case where the truss structure 2 has various sectional shapes (Section, Elevation) including a square shape or a triangular shape. On the other hand, a passageway (5) for inspecting and maintenance is installed in the center of the end surface of the truss structure (2).

종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조(도 11의 1')가 본 발명에서는 트러스 구조(2)로 변경됨에 따라, 하부 구조물이 해수에 잠기는 부피가 줄어들게 되어 결국 하부 구조물 전체의 배수량이 감소하게 된다. 따라서 본 발명에서는 도 10에서 보는 것과 같이 하부 구조물 전체의 안정성을 만족시키기 위하여 필요한 고정 밸러스트 탱크(3)의 용량을 종래의 고정 밸러스트 탱크(3')보다 줄일 수 있는 이점이 있다.
In the present invention, since the conventional column-shaped integral frame structure (1 'in FIG. 11) is changed to the truss structure (2), the volume of the lower structure to be immersed in seawater is reduced, and the drainage amount of the entire substructure is reduced. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 10, there is an advantage that the capacity of the fixed ballast tank 3 necessary for satisfying the stability of the entire lower structure can be reduced as compared with the conventional fixed ballast tank 3 '.

도 11은 본 발명과 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조를 갖는 하부 구조물을 비교한 것이다.
11 compares the present invention with a lower structure having a conventional column-shaped integral frame structure.

종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조(1')는 해수가 외판(2')에 닿는 면적이 커서 해류의 영향을 많이 받게 되고 저항이 증가하게 된다. 이는 곧 외력의 증가를 의미하고 하부 구조물의 구조강도와 운동성능에 나쁜 영향을 미치게 된다. 또한, 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조는 구조강도를 만족시키기 위해 많은 양의 외판(2')과 내부 보강재가 투입되었다.
In the conventional column-shaped integral frame structure 1 ', the area of the seawater contacting the outside sheathing 2' is large, so that it is affected by the currents and the resistance is increased. This implies an increase in external force and adversely affects the structural strength and motion performance of the lower structure. In addition, in the conventional column-type integral frame structure, a large amount of outer sheathing 2 'and an inner reinforcement material are inserted to satisfy the structural strength.

이에 본 발명에서는 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조(1')를 트러스 구조(2)로 변경함으로써, 하부 구조물의 해류에 대한 저항을 줄여 외력을 최소화하였으며, 하부 구조물의 6자유도 운동 중 z축을 중심으로 회전하는 운동을 감소시켜 보오텍스에 기인한 진동(Vortex Induced Vibration)을 방지하였다. 또한, 하부 구조물의 보강을 위한 강재의 투입을 상당히 절감하였으며, 이에 따른 전체 배수량 감소를 통해 고정 밸러스트 탱크(3)의 용량을 종래의 고정 밸러스트 탱크(3')보다 줄였다.
In the present invention, by changing the conventional column-shaped integral frame structure (1 ') to the truss structure (2), the resistance to the ocean current of the lower structure is reduced to minimize the external force and the z- Vortex Induced Vibration was prevented by reducing the rotation around the center. Also, the amount of the steel for reinforcement of the lower structure is considerably reduced, and the capacity of the fixed ballast tank 3 is reduced compared to the conventional fixed ballast tank 3 'by reducing the total displacement.

결론적으로 본 발명에 따른 하부 구조물은 종래의 하부 구조물에 비해 운동성능 및 구조적 안정성이 우수하고, 하부 구조물을 구성하는 구조강재를 상당량 절감하여 경제성을 높일 수 있는 새로운 형식의 하부 구조물이다.
In conclusion, the lower structure according to the present invention is superior to the conventional lower structure in terms of motion performance and structural stability, and is a new type of lower structure that can greatly reduce the structural steel constituting the lower structure to improve the economical efficiency.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1 : 기둥(Column) 형태의 골조 구조
2 : 트러스 구조(Trussed Structure)
3 : 고정 밸러스트 탱크(Fixed Ballast Tank)
4 : 폰툰(Pontoon)
5 : 통로(Passageway)
6 : 텐던(Tendon)
7 : 닻(Anchor)
8 : 수선면
9 : 해저면1: Frame structure in the form of a column
2: truss structure
3: Fixed Ballast Tank
4: Pontoon
5: Passageway
6: Tendon
7: Anchor
8: Waterline
9: Sea floor

Claims (15)

부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태를 종래의 기둥 형태의 일체형 골조 구조에서 트러스 구조로 변경한 것으로, 상부의 수선면(8) 근처는 기둥 형태의 골조 구조(1)로 이루어져 있고, 그 하부는 트러스 구조(2)로 이루어져 있으며, 최하단부는 고정 밸러스트 탱크(3)와 폰툰(4)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.The structure of the tension supporting type lower structure among the substructures of the floating type offshore wind turbine is changed from the conventional column type one-piece type frame structure to the truss type structure. In the vicinity of the upper water line surface 8, Characterized in that the lower part is composed of a truss structure (2) and the lowermost part consists of a fixed ballast tank (3) and a pontoon (4). 제 1 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)는 강철로 된 파이프 또는 빔과 평판의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.The method according to claim 1,
Characterized in that the truss structure (2) consists of a steel pipe or a combination of a beam and a flat plate. 제 1 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)의 단면 중앙부에는 검사 및 유지 보수를 위한 통로(5)가 기둥 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.The method according to claim 1,
Characterized in that a passage (5) for inspecting and maintenance is provided in the form of a column at the center section of the end surface of the truss structure (2). 제 1 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)는 사각 형태 또는 삼각 형태를 포함하는 다양한 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.The method according to claim 1,
Characterized in that the truss structure (2) has various cross-sectional shapes including square or triangular shapes. 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태로서, 상부에 위치한 기둥 형태의 골조 구조(1)와 그 하부에 위치한 트러스 구조(2)가 합쳐진 구조 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.(1) and a truss structure (2) located at a lower part thereof, which is a structural type of a tension-supporting type lower structure among the lower structures of a floating offshore wind turbine, , Truss type substructure of floating offshore wind turbine. 제 5 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)는 강철로 된 파이프 또는 빔과 평판의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.6. The method of claim 5,
Characterized in that the truss structure (2) consists of a steel pipe or a combination of a beam and a flat plate. 제 5 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)의 단면 중앙부에는 검사 및 유지 보수를 위한 통로(5)가 기둥 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.6. The method of claim 5,
Characterized in that a passage (5) for inspecting and maintenance is provided in the form of a column at the center section of the end surface of the truss structure (2). 제 5 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)는 사각 형태 또는 삼각 형태를 포함하는 다양한 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.6. The method of claim 5,
Characterized in that the truss structure (2) has various cross-sectional shapes including square or triangular shapes. 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태로서, 수선면(8)에 위치한 기둥 형태의 골조 구조(1)와 최하단부에 위치한 고정 밸러스트 탱크(3) 사이에 트러스 구조(2)가 삽입된 구조 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.A truss structure (2) is provided between a column-shaped frame structure (1) located at the waterline surface (8) and a fixed ballast tank (3) located at the lowermost portion, Wherein the truss type lower structure of the floating offshore wind turbine has a structure in which the wind turbine is inserted. 제 9 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)는 강철로 된 파이프 또는 빔과 평판의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.10. The method of claim 9,
Characterized in that the truss structure (2) consists of a steel pipe or a combination of a beam and a flat plate. 제 9 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)의 단면 중앙부에는 검사 및 유지 보수를 위한 통로(5)가 기둥 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.10. The method of claim 9,
Characterized in that a passage (5) for inspecting and maintenance is provided in the form of a column at the center section of the end surface of the truss structure (2). 제 9 항에 있어서,
상기 트러스 구조(2)는 사각 형태 또는 삼각 형태를 포함하는 다양한 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.10. The method of claim 9,
Characterized in that the truss structure (2) has various cross-sectional shapes including square or triangular shapes. 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태로서, 강철로 된 파이프 또는 빔과 평판의 조합으로 이루어진 트러스 구조(2) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.Characterized in that it has the form of a truss structure (2) consisting of a pipe made of steel or a combination of a beam and a flat plate, in the form of a structure of a tension-supporting type lower structure of a floating structure of an offshore wind turbine Truss type substructure. 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태로서, 단면 중앙부에 검사 및 유지 보수를 위한 통로(5)가 기둥 형태로 설치된 트러스 구조(2) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.Characterized in that the structure of the tension supporting type lower structure among the lower structure of the floating offshore wind turbine has the form of a truss structure (2) in which a passage (5) Truss type substructure of floating offshore wind turbine. 부유식 해상 풍력 발전기의 하부 구조물 중 장력지지형 하부 구조물의 구조 형태로서, 사각 형태 또는 삼각 형태를 포함하는 다양한 단면 형상을 갖는 트러스 구조(2) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 부유식 해상 풍력 발전기의 트러스형 하부 구조물.Characterized in that the structure of the tension-supporting type lower structure among the substructures of the floating offshore wind turbine has the form of a truss structure (2) having various cross-sectional shapes including a square shape or a triangular shape, Truss type substructure.
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