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KR101597705B1 - Verticality control testing device for suction base of offshore wind power - Google Patents

Verticality control testing device for suction base of offshore wind power Download PDF

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Publication number
KR101597705B1
KR101597705B1 KR1020150141427A KR20150141427A KR101597705B1 KR 101597705 B1 KR101597705 B1 KR 101597705B1 KR 1020150141427 A KR1020150141427 A KR 1020150141427A KR 20150141427 A KR20150141427 A KR 20150141427A KR 101597705 B1 KR101597705 B1 KR 101597705B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wind power
offshore wind
suction foundation
vacuum
power suction
Prior art date
Application number
KR1020150141427A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김인규
김유석
배경태
이종필
정진욱
노강구
Original Assignee
(주)대우건설
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)대우건설 filed Critical (주)대우건설
Priority to KR1020150141427A priority Critical patent/KR101597705B1/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
    • F03D11/045
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/84Modelling or simulation

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Abstract

The present invention relates to a verticality control testing device for a suction foundation for offshore wind power and, more specifically, to a verticality control testing device for a suction foundation for offshore wind power, allows to test verticality control of a suction foundation model for offshore wind power inserted into soil of the ground by providing water and vacuum pressure into each space portion of the suction foundation model for offshore wind power, wherein the suction foundation model for offshore wind power has a plurality of space portions by forming a compartment wall having an identical shape with a suction foundation for offshore wind power.

Description

해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치{VERTICALITY CONTROL TESTING DEVICE FOR SUCTION BASE OF OFFSHORE WIND POWER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a vertical control apparatus for a vertical wind control for a marine wind power suction foundation,

본 발명은 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치에 관한 것으로서, 상세하게는 해상풍력 석션기초와 동일한 형태로 내부에 격벽을 형성하여 복수의 공간부가 구비된 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부 내부에 물과 진공압을 제공하여 토조의 지반에 삽입되는 해상풍력 석션기초 모형의 수직도 제어를 실험하도록 하는 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus for controlling the verticality of an offshore wind power sucking foundation, and more particularly, to an apparatus for controlling verticality of an offshore wind power sucking foundation, In which the water and the vacuum pressure are provided to the vertical axis of the suction force of the suction force of the suction force of the suction force.

해상풍력발전은 풍력터빈을 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말한다.Offshore wind power generation refers to a power generation system in which a wind turbine is installed in a lake, a fjord terrain, or a coastal waterside, and the kinetic energy of the wind blowing there is converted into mechanical energy by rotating wings to obtain electricity.

2008년 말까지 해상풍력발전 총 누적용량은 총 풍력발전 누적용량의 1%가 약간 넘는 수치인 1,473MW이며 2008년에는 30% 증가율과 같은 수치인 350MW가 추가되었다.By the end of 2008, the total cumulative capacity of offshore wind turbines was 1,473 MW, slightly more than 1% of the cumulative total capacity of wind turbines. In 2008, 350 MW, a 30% increase, was added.

해상풍력발전의 장점으로는 국토가 비좁은 국가에서 풍력터빈을 설치할 수 있는 지역을 구하기란 쉽지 않다. 즉 육상풍력발전의 경우 설치 부지의 한계가 있다는 말이다. 이에 비해 해상은 부지확보가 양호해 대규모 풍력발전단지 조성이 가능하다.As for the advantages of offshore wind power generation, it is not easy to find an area where wind turbines can be installed in a country with a narrow land area. In other words, in the case of onshore wind power generation, there is a limitation of installation site. On the other hand, it is possible to construct a large-scale wind power generation complex with a good land acquisition.

또한, 해상은 장애물의 감소로 바람의 난류와 높이나 방향에 따른 풍속변화가 적기 때문에 유사 조건의 육상풍력발전에 비해 상대적으로 낮은 피로하중으로 약 1.5~2배의 높은 발전량을 유지할 수 있고, 해상풍력발전의 경우 해안과 떨어져 설치되기 때문에 풍력터빈의 대형화로 인하여 발생되는 소음과 시각적인 위압감 같은 문제를 해소할 수 있다.In addition, due to the reduction of obstacles, the sea level can be maintained to be 1.5 ~ 2 times higher than that of land-based wind power generation under similar conditions due to less turbulence of wind and change of wind speed according to its height or direction. In the case of power generation, since it is installed off the coast, problems such as noise caused by the enlargement of the wind turbine and visual over-pressure can be solved.

그리고, 해상에 설치된 풍력발전단지는 뛰어난 경관을 연출한다. 실례로 덴마크 미델그룬덴은 세계적인 해상풍력발전단지 조성의 성공사례로 알려지면서 전력생산뿐만 아니라 관광 투어 코스로도 인기를 끌고 있고, 바닷물 속에 잠겨 있는 풍력터빈 지지대가 어류와 해저 생물의 좋은 산란처 역할을 하여 어획량이 늘고 바닷물 위의 풍력터빈 지지대는 철새들의 쉼터 역할을 하고 있다.And the wind turbine installed on the sea creates an excellent landscape. For example, in Denver, Denmark, Lunden is known as a successful example of building a global offshore wind farm, becoming a popular sightseeing tour route as well as power production, and the wind turbine support in the seawater serves as a good spawning ground for fish and sea creatures And the wind turbine support on seawater serves as a shelter for migratory birds.

해상 풍력 발전 시설물은 크게 터빈과, 기초로 나뉜다.Offshore wind power facilities are largely divided into turbines and bases.

먼저, 터빈은 기본적으로 육상용 풍력발전터빈과 동일한 기술을 적용한다. 수명은 20년 정도이며 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 풍력터빈을 적용한다. 각 요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅된다.First, the turbine basically applies the same technology as a land-based wind turbine. It has a life span of about 20 years, and it uses wind turbines of 3 ~ 5MW or more, which are larger than those on the land. Each element is designed and coated to prevent corrosion damage due to salt.

그리고, 기초(Foundation)는 대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.In addition, the foundation can be divided into four representative types.

콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전단지에 사용된 타입으로 빈데비(Vindeby), 미델그룬덴(Middelgrunden) 해상풍력발전단지 등에 적용되었다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 기초 직경은 12~15m다.Concrete caisson type is used in the early offshore wind farm because it is easy to make and install. It is applied to Vindeby, Middelgrunden offshore wind farm. It can be used at relatively shallow water depths of 6 ~ 10m and maintain its position by its frictional force with its own weight and sea floor. The foundation diameter is 12 ~ 15m.

모노파일 타입(Monopile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지 기초 방식이며, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 홀스레브(Horns Rev), 노스 호일(North Hoyle) 해상풍력발전단지 등에 적용되었으며 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 기초 직경은 3~3.5m이다.The Monopile type is the most widely used offshore wind farm complex, and can be installed at depths of 25 to 30 meters. Horns Rev and North Hoyle offshore wind farms have been applied to large-scale complexes in which the large diameter piles are fixed by driving or drilling on the sea floor. This is good. The base diameter is 3 ~ 3.5m.

자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 영국의 "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" 프로젝트에서 적용된 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.The jacket type is a type that is showing much interest in the present state of the offshore wind farm and is being demonstrated, and it can be installed at a depth of 20 ~ 80m. This type, applied in the UK's "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" project, is supported by a jacketed structure and secured to the seafloor by piles or piles. It is a structure of large water depth ocean, has high track record and high reliability, and is economically advantageous when used in large-scale complex construction like monophasic type.

부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있는 부유식 타입은 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 풍력회사에서 연구 중이다.Floating type is being studied by many wind turbines to be installed at a depth of 40 ~ 900m for float type which can be considered as a mandatory task of future deep sea wind power generation.

그러나, 이러한 해상 풍력 발전 시설물의 기초, 특히 석션파일은 설치 후 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나 바람의 영향을 받는 데, 파력이나 바람에 의해 수평 변위를 유발하게 되며, 수평변위가 과도하게 발생하는 경우에는 기울기를 보정해주어야만 하는 데, 기울기를 보정해주는 별도의 장치가 없는 문제점이 있다.However, the foundation of such offshore wind power facilities, especially the suction pile, is influenced by strong waves or winds due to typhoons and tsunamis after installation. It causes horizontal displacement by wave or wind, and horizontal displacement is excessive , There is a problem that there is no separate device for correcting the tilt.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 한국 등록특허공보 10-1044753호인 내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치가 출원되어 등록되었다.In order to solve such a problem, the applicant has filed and registered a tilt correction device for an offshore wind power facility using an internal compartment of Korean Patent Registration No. 10-1044753.

상기 내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치는 해저면에 설치되고, 상부에 구조물이 설치되며, 내부가 격벽에 수직으로 구획되어 복수의 격실을 구비하도록 하는 기초와; 상기 기초의 상면에 설치되되, 각 격실의 상부에 위치하는 복수의 석션펌프와; 상기 기초의 상면에 설치되되, 상기 석션펌프와 간섭이 없도록 각 격실의 상부에 위치하는 복수의 수중펌프와; 상기 기초의 구조물의 내측에 설치되어 상기 기초의 기울기를 측정하는 측정 센서부와; 상기 측정 센서부의 측정값을 통해 기울기가 기준값을 초과하면 기초의 기울어진 방향을 확인하고, 기울어진 방향에 따라 각각의 석션펌프 및 수중펌프의 동작을 제어하여 상기 기초의 기울기를 보정하는 컨트롤러로 이루어져 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나 바람의 영향을 받는 데, 파력이나 바람에 의해 수평 변위를 유발하게 되며, 수평변위가 과도하게 발생하는 경우에는 석션파일 내부가 격벽에 수직으로 구획되어 복수의 격실을 구비하도록 하고, 석션파일의 기울기에 따라 석션펌프와 수중펌프를 이용하여 선택적으로 각 격실의 압력 및 수위를 조절하여 기울기를 보정한다.An offshore wind power system tilt correcting apparatus using the internal compartment is provided with a base for installing a structure on an undersurface, an upper structure for partitioning the interior of the compartment vertically and having a plurality of compartments; A plurality of suction pumps installed on the upper surface of the foundation, the suction pumps being located at upper portions of the compartments; A plurality of submerged pumps installed on the upper surface of the foundation, the submersible pumps being positioned above the compartments so as not to interfere with the suction pump; A measurement sensor unit installed on the inner side of the foundation structure to measure a tilt of the foundation; And a controller for checking the tilted direction of the foundation when the tilt exceeds the reference value through the measurement value of the measurement sensor unit and correcting the tilt of the foundation by controlling the operation of each suction pump and the submerged pump according to the tilted direction In the case of excessive horizontal displacement, the inside of the suction pile is vertically divided into the bulkheads, and a plurality of compartments And the inclination is corrected by selectively controlling the pressure and the water level of each compartment using a suction pump and an underwater pump according to the slope of the suction file.

그러나, 이러한 내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치는 실제 해상에서 작업을 수행해야만 하기 때문에 선행적으로 실내 모형실험이 요구되고 있는 실정이다.However, since the tilt correction apparatus for an offshore wind power generation system using such an internal compartment needs to perform work in actual sea, an indoor model test is required in advance.

한국 등록특허공보 10-1044753호Korean Patent Registration No. 10-1044753 한국 등록특허공보 10-1355904호Korean Patent Publication No. 10-1355904

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 해상풍력 석션기초와 동일한 형태로 내부에 격벽을 형성하여 복수의 공간부가 구비된 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부 내부에 물과 진공압을 제공하여 토조의 지반에 삽입되는 해상풍력 석션기초 모형의 수직도 제어를 실험하도록 하는 수직도 제어가 가능한 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a water- The present invention has been made to provide a vertical apparatus for vertical control of an offshore wind power suction foundation capable of controlling the verticality of an offshore wind power suction foundation inserted in the ground of the earthworks.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

직육면체로 형태로 형성되고, 상부가 개방되며, 내부에 지반과 물이 채워지며, 해상풍력 석션기초와 동일한 형태로 내부에 격벽을 형성하여 복수의 공간부가 구비된 해상풍력 석션기초 모형이 수직으로 삽입되는 토조와; 상기 토조의 일측면 상부에 구비되어 상기 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부로 물을 투입하는 급수 탱크와; 상기 토조의 타측면에 설치되고, 피스톤이 승하강되며 진공압을 발생하여 상기 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부 내부의 공기와 물을 배출하는 진공압 실린더; 및 상기 진공압 실린더의 상부인 상기 토조의 타측면 상부에 설치되어 상기 피스톤을 승하강시키는 승하강 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And the bottom is opened, the ground and water are filled in the inside, and a partition wall is formed in the same shape as the off-shore wind power suction foundation, so that an offshore wind power suction foundation model having a plurality of space portions is vertically inserted Tojo; A water supply tank provided on one side of the toaster to supply water to each space of the offshore wind power suction foundation model; A vacuum pneumatic cylinder installed on the other side of the toaster to raise and lower the piston to generate a vacuum pressure to discharge air and water in each space portion of the offshore wind power suction foundation model; And an up-and-down member installed on an upper portion of the other side of the to-be-cleaned upper portion of the vacuum pneumatic cylinder to move the piston up and down.

여기에서, 상기 해상풍력 석션기초 모형의 격벽은 중심축을 기준으로 동일 각도를 가지며 방사상으로 3개 이상 형성된다.In this case, the partition walls of the offshore wind power suction foundation model have the same angle with respect to the central axis, and three or more are formed radially.

여기에서 또한, 상기 해상풍력 석션기초 모형은 상기 각 공간부의 상단에는 관통공이 형성된다.Here, in the above-described offshore wind power suction foundation model, a through hole is formed at the upper end of each space portion.

여기에서 또, 상기 급수 탱크와 진공압 실린더는 상기 해상풍력 석션기초 모형의 관통공과 급수 호스 및 진공 호스에 의해 각각 연결되고, 상기 급수 호스 및 진공 호스에는 각각의 급수량을 조절하는 급수 밸브와, 각각의 진공압을 조절하는 배수 밸브가 구비된다.Here, the water supply tank and the vacuum pneumatic cylinder are connected to each other through a through hole of the offshore wind power suction foundation model, a water supply hose and a vacuum hose, and the water supply hose and the vacuum hose are connected to a water supply valve And a drain valve for controlling the vacuum pressure of the vacuum pump.

여기에서 또, 상기 승하강 부재는 상기 진공압 실린더의 상부에서 일정 높이를 형성하도록 상기 토조의 상부에 설치되고, 상기 진공압 실린더가 고정되는 프레임과; 상기 진공압 실린더의 피스톤 로드의 상부에 설치되는 베어링과; 상기 베어링 상단에 연결되는 커플러와; 상기 커플러와 연결되는 볼 스크류; 및 상기 볼 스크류를 회전시켜 상기 피스톤 로드를 승하강시키는 서보 모터로 이루어진다.Herein, the ascending / descending member is installed on the upper part of the toe so as to form a certain height at the upper part of the vacuum pneumatic cylinder, and a frame to which the vacuum pneumatic cylinder is fixed; A bearing installed on an upper portion of the piston rod of the vacuum pneumatic cylinder; A coupler coupled to the bearing top; A ball screw connected to the coupler; And a servo motor for rotating the ball screw to move the piston rod up and down.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치에 따르면, 해상풍력 석션기초와 동일한 형태로 내부에 격벽을 형성하여 복수의 공간부가 구비된 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부 내부에 물과 진공압을 제공하여 토조의 지반에 삽입되는 해상풍력 석션기초 모형의 수직도 제어를 실험할 수 있도록 함으로써 실험을 통해 실제 해상 설치시 제반 문제점을 사전에 파악할 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration for controlling verticality of a vertical wind power suction foundation for a marine wind power suction, the partition wall is formed in the same shape as that of the offshore wind power suction foundation, And water pressure and vacuum pressure are provided to test the vertical control of the offshore wind power suction foundation inserted in the ground of the earthworks.

도 1은 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 해상풍력 석션기초 모형을 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 실험 과정을 설명한 설명도이다.
1 is a perspective view showing a configuration of a verticality control experimental apparatus for a marine wind power suction foundation according to the present invention.
2 is a side view of Fig.
3 is a front view of Fig.
4 is a perspective view showing an offshore wind power suction basic model of an apparatus for controlling the verticality of a marine wind power suction foundation according to the present invention.
5 and 6 are explanatory views illustrating an experimental procedure of a vertical control experiment apparatus for a marine wind power suction foundation according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the configuration of an apparatus for controlling verticality for a marine wind power suction foundation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, 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. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 해상풍력 석션기초 모형을 나타낸 사시도이다.2 is a side view of FIG. 1, FIG. 3 is a front view of FIG. 1, and FIG. 4 is a side view of the marine wind power sucking foundation of the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing a marine wind power suction foundation model of a verticality control experiment apparatus for a wind power suction foundation.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치(1)는 해상풍력 석션기초 모형(10)과, 토조(20)와, 급수 탱크(30)와, 진공압 실린더(40)와, 승하강 부재(50)로 이루어진다.1 to 4, an apparatus 1 for controlling the verticality of a marine wind power suction foundation according to the present invention comprises an offshore wind power suction foundation model 10, a toaster 20, a water supply tank 30, A vacuum pneumatic cylinder 40, and an ascending / descending member 50.

먼저, 해상풍력 석션기초 모형(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 해상풍력 석션기초와 동일한 형태로 내부에 격벽(11)을 형성하여 복수의 공간부(13)이 구비된다. 여기에서, 해상풍력 석션기초 모형(10)의 격벽(11)은 중심축을 기준으로 동일 각도를 가지며 방사상으로 3개 이상 형성되고, 각 공간부(13)의 상단에는 관통공(15)이 형성된다.First, as shown in FIG. 4, the offshore wind power suction foundation model 10 is provided with a plurality of space portions 13 by forming partition walls 11 in the same shape as the offshore wind power suction foundation. Here, the partition 11 of the offshore wind power suction foundation model 10 has the same angle with respect to the center axis and three or more radial shapes are formed, and a through hole 15 is formed in the upper end of each space portion 13 .

그리고, 토조(20)는 직육면체로 형태로 형성되고, 상부가 개방되며, 내부에 지반과 물이 채워지며, 해상풍력 석션기초 모형(10)이 수직으로 삽입된다. 이때, 토조(20)는 원심모형실험장치(미도시)의 토조로서 상사법칙에 의해 실험 대상이 되는 구조물의 축소 모형, 즉 해상풍력 석션기초 모형(10)을 제작하고, 대상지역에서 시료를 채취한 후 이물질을 제거와 최대허용입경을 맞추고 원심모형실험장치를 통해 원지반과 동일 상태의 지중응력을 갖는 균일한 지반을 작성하고, 이에 물을 투입한다.Then, the tundish 20 is formed in a rectangular parallelepiped shape, the top is opened, the ground is filled with water, and the offshore wind power suction foundation model 10 is vertically inserted. At this time, the toast (20) is a toast of a centrifugal model test apparatus (not shown), and a reduced model of the structure to be tested, that is, an offshore wind suction baseline model (10) After removing the foreign materials and adjusting the maximum allowable particle size, a homogeneous ground having the same underground stress as that of the paperboard is prepared by centrifugal modeling device, and water is added thereto.

또한, 급수 탱크(30)는 토조(20)의 일측면 상부에 구비되어 해상풍력 석션기초 모형(10)의 각 공간부(13)로 물을 투입한다. 여기에서, 급수 탱크(30)는 해상풍력 석션기초 모형(10)의 관통공(15)과 각각 급수 호스(31)에 의해 연결되고, 각각의 급수 호스(31)에는 급수량을 조절하는 급수 밸브(33)가 구비된다.In addition, the water supply tank 30 is provided on one side surface of the tundish 20 to inject water into each space portion 13 of the offshore wind power suction foundation model 10. Here, the water supply tank 30 is connected to the through holes 15 of the offshore wind power suction foundation model 10 by the water supply hoses 31, and the water supply hoses 31 are provided with water supply valves 33 are provided.

또, 진공압 실린더(40)는 토조(20)의 타측면에 설치되고, 피스톤(41)이 승하강되며 진공압을 발생하여 해상풍력 석션기초 모형(10)의 각 공간부(13) 내부의 공기와 물을 배출한다. 여기에서, 진공압 실린더(40)는 해상풍력 석션기초 모형(10)의 관통공(15)과 각각 진공 호스(43)에 의해 연결되고, 각각의 진공 호스(43)에는 진공압을 조절하는 배수 밸브(45)가 구비된다.The vacuum pneumatic cylinder 40 is installed on the other side of the base 20 and the piston 41 is moved upward and downward to generate vacuum pressure so as to generate a vacuum pressure in the space 13 of the offshore wind power suction foundation model 10 Air and water are discharged. Here, the vacuum pneumatic cylinder 40 is connected to the through hole 15 of the offshore wind power suction foundation model 10 by a vacuum hose 43, and each vacuum hose 43 is provided with drainage A valve 45 is provided.

한편, 승하강 부재(50)는 진공압 실린더(40)의 상부에서 일정 높이를 형성하도록 토조(20)의 상부에 설치되고, 진공압 실린더(40)가 고정되는 프레임(51)과, 진공압 실린더(40)의 피스톤 로드(42)의 상부에 설치되어 피스톤 로드(42)의 회전을 방지하는 베어링(53)과, 베어링(53) 상단에 연결되는 커플러(55)와, 커플러(55)와 연결되는 볼 스크류(57) 및 볼 스크류(57)를 정역 회전시켜 피스톤 로드(42)를 승하강시키는 서보 모터(59)로 이루어진다.On the other hand, the lifting member 50 is provided on the upper part of the housing 20 so as to form a certain height from the upper part of the vacuum pressure cylinder 40 and includes a frame 51 to which the vacuum pressure cylinder 40 is fixed, A bearing 53 installed on the upper portion of the piston rod 42 of the cylinder 40 to prevent rotation of the piston rod 42, a coupler 55 connected to the upper end of the bearing 53, a coupler 55, And a servo motor 59 for rotating the ball screw 57 and the ball screw 57 connected thereto in the normal and reverse directions to move the piston rod 42 up and down.

이하, 본 발명에 따른 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the apparatus for controlling the verticality of a marine wind power suction foundation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 토조(20)에 대상지역에서 원지반을 채워놓고, 원지반과 동일 상태의 지중응력을 갖는 균일한 지반을 작성한 다음 이에 물을 투입한다.First, the ground floor is filled in the to-doo 20, and a uniform ground having the same underground stress as the ground floor is prepared, and then the water is supplied.

그리고, 토조(20)에 급수 탱크(30)와, 진공압 실린더(40)와, 승하강 부재(50)를 설치하고, 해상풍력 석션기초 모형(10)을 지반에 삽입한다.Then, a water tank 30, a vacuum pneumatic cylinder 40, and an ascending / descending member 50 are installed in the tank 20, and the offshore wind power suction foundation model 10 is inserted into the ground.

이러한 상태에서 진공 호스(43)의 배수 밸브(45)를 조절하여 해상풍력 석션기초 모형(10)의 각 공간부(13)에 진공압이 걸리도록 한다.In this state, the drain valve 45 of the vacuum hose 43 is adjusted so as to apply vacuum pressure to each space portion 13 of the offshore wind power suction foundation model 10.

그런 다음 승하강 부재(50)의 서보 모터(59)를 일방향으로 동작시키면, 볼 스크류(57)가 회전되어 피스톤 로드(42)를 승강시킨다.Then, when the servomotor 59 of the ascending / descending member 50 is operated in one direction, the ball screw 57 is rotated to move the piston rod 42 up and down.

그러면, 진공압 실린더(40)의 피스톤(41)이 상승되면서 진공압이 발생되고, 해상풍력 석션기초 모형(10)의 공간부(13)에 진공압이 걸려 해상풍력 석션기초 모형(10)가 지반에 삽입된다.As the piston 41 of the vacuum pneumatic cylinder 40 is lifted, vacuum pressure is generated and vacuum pressure is applied to the space portion 13 of the offshore wind power suction foundation model 10 so that the offshore wind power suction foundation model 10 It is inserted in the ground.

이러한 상태에서 해상풍력 석션기초 모형(10)이 도 5와 같이 기울어지는 경우 해당 공간부의 진공 호스(43)의 배수 밸브(45)를 잠근다.In this state, when the offshore wind power suction foundation model 10 is inclined as shown in FIG. 5, the drain valve 45 of the vacuum hose 43 in the corresponding space is closed.

그리하여, 도 6과 같이 수직도가 보정되면 다시 배수 밸브(45)를 열어 각각의 공간부(13)에 동일한 석션압을 가하여 해상풍력 석션기초 모형(10)을 삽입시킨다.Thus, when the verticality is corrected as shown in FIG. 6, the drain valve 45 is again opened and the same suction pressure is applied to each of the space portions 13 to insert the offshore wind power suction foundation model 10.

한편, 수직도의 보정이 이루어지지 않으면 해당 공간부의 진공 호스(43)의 배수 밸브(45)를 잠그고 급수 호스(31)의 급수 밸브(33)를 열어준다.On the other hand, if the vertical degree is not corrected, the drain valve 45 of the vacuum hose 43 of the space portion is closed and the water supply valve 33 of the water supply hose 31 is opened.

그러면, 해당 공간부로 급수 탱크(30)의 물이 유입되어 압력을 높이고, 해당 기울기 반대 방향의 공간부의 석션압을 높게 하면 해당 기울기 반대 방향의 공간부 내부의 압력이 낮춰져서 도 6과 같이 수직도가 보정된다.If the pressure of the water in the water supply tank 30 is increased to increase the pressure of the space portion in the opposite tilt direction to the space portion, the pressure in the space portion in the direction opposite to the tilt is lowered, Is corrected.

상기 과정을 반복하면서 수직도를 보정하면서 해상풍력 석션기초 모형(10)을 삽입시켜 시험을 진행한다.While repeating the above procedure, the vertical wind speed is corrected while inserting the offshore wind suction sucking foundation model (10).

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

10 : 해상풍력 석션기초 모형 20 : 토조
30 : 급수 탱크 40 : 진공압 실린더
50 : 승하강 부재
10: Offshore Wind Power Suction Foundation Model 20:
30: Water tank 40: Vacuum pressure cylinder
50:

Claims (5)

직육면체로 형태로 형성되고, 상부가 개방되며, 내부에 지반과 물이 채워지며, 해상풍력 석션기초와 동일한 형태로 내부에 격벽을 형성하여 복수의 공간부가 구비된 해상풍력 석션기초 모형이 수직으로 삽입되는 토조와;
상기 토조의 일측면 상부에 구비되어 상기 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부로 물을 투입하는 급수 탱크와;
상기 토조의 타측면에 설치되고, 피스톤이 승하강되며 진공압을 발생하여 상기 해상풍력 석션기초 모형의 각 공간부 내부의 공기와 물을 배출하는 진공압 실린더; 및
상기 진공압 실린더의 상부인 상기 토조의 타측면 상부에 설치되어 상기 피스톤을 승하강시키는 승하강 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치.
And the bottom is opened, the ground and water are filled in the inside, and a partition wall is formed in the same shape as the off-shore wind power suction foundation, so that an offshore wind power suction foundation model having a plurality of space portions is vertically inserted Tojo;
A water supply tank provided on one side of the toaster to supply water to each space of the offshore wind power suction foundation model;
A vacuum pneumatic cylinder installed on the other side of the toaster to raise and lower the piston to generate a vacuum pressure to discharge air and water in each space portion of the offshore wind power suction foundation model; And
And an up-and-down member installed on an upper portion of the other side of the to-be-controlled upper portion of the vacuum pneumatic cylinder to move up and down the piston.
제 1 항에 있어서,
상기 해상풍력 석션기초 모형의 격벽은,
중심축을 기준으로 동일 각도를 가지며 방사상으로 3개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치.
The method according to claim 1,
The partition wall of the above-mentioned offshore wind power suction foundation model,
Wherein at least three of the radial directions are formed at the same angle with respect to the central axis.
제 1 항에 있어서,
상기 해상풍력 석션기초 모형은,
상기 각 공간부의 상단에는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치.
The method according to claim 1,
The offshore wind power suction foundation model,
And a through hole is formed at an upper end of each of the space portions.
제 3 항에 있어서,
상기 급수 탱크와 진공압 실린더는,
상기 해상풍력 석션기초 모형의 관통공과 급수 호스 및 진공 호스에 의해 각각 연결되고, 상기 급수 호스 및 진공 호스에는 각각의 급수량을 조절하는 급수 밸브와, 각각의 진공압을 조절하는 배수 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치.
The method of claim 3,
The water supply tank and the vacuum pneumatic cylinder are connected to each other through a pipe,
The water supply hose and the vacuum hose are connected to each other by a through hole of the above-mentioned offshore wind power suction foundation model, a water supply hose and a vacuum hose, and the water supply hose and the vacuum hose are provided with a water supply valve for controlling the water supply amount and a drain valve for controlling the respective vacuum pressure Verticality control experiment equipment for offshore wind power suction foundation.
제 1 항에 있어서,
상기 승하강 부재는,
상기 진공압 실린더의 상부에서 일정 높이를 형성하도록 상기 토조의 상부에 설치되고, 상기 진공압 실린더가 고정되는 프레임과;
상기 진공압 실린더의 피스톤 로드의 상부에 설치되는 베어링과;
상기 베어링 상단에 연결되는 커플러와;
상기 커플러와 연결되는 볼 스크류; 및
상기 볼 스크류를 회전시켜 상기 피스톤 로드를 승하강시키는 서보 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상풍력 석션기초용 수직도 제어 실험장치.
The method according to claim 1,
Wherein the lifting /
A frame which is installed on an upper portion of the toaster to form a predetermined height at an upper portion of the vacuum pneumatic cylinder and to which the vacuum pneumatic cylinder is fixed;
A bearing installed on an upper portion of the piston rod of the vacuum pneumatic cylinder;
A coupler coupled to the bearing top;
A ball screw connected to the coupler; And
And a servo motor for rotating the ball screw to move the piston rod up and down.
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