KR100354914B1 - 양동력 유압터빈 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양동력 유압터빈 선박에 관한 것으로서, 시소와 지렛대의 원리를 이용하여 발생되는 물리적 힘을 양동력 유압터빈을 이용하여 선박의 스크류 또는 임펠러를 구동하여 동력을 얻는 양동력(揚動力) 유압터빈 선박을 얻기 위한 것인 바,

수직중심기둥부를 중심축으로 수평지지대를 상하로 작동하여 양동력을 발생시키는 시소부와, 상기 시소부의 수평지지대와 중심기둥부의 중심축으로 장방형으로 다수의 양동력유압펌프가 장착하고, 양동력을 발생시키는 시소부의 수평지지대의 끝점을 상하방향으로 왕복작동하도록 구성된 상하작동수단부를 장착하고; 상기 다수의 양동력유압펌프에서 발생되는 고(高)유압을 터빈부를 포함한 양동력 발생수단부로 구성하여

상기의 터빈부 축에 선박을 구동하는 임펠러 또는 스크류 연결하도록 구성함으로써, 왕복엔진 또는 터빈엔진 없이 양동력 유압터빈만으로 선박을 운행할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

양동력 유압터빈 선박{Ship equipped with hydraulic lift power turbine}

본 발명은 양동력(揚動力) 유압터빈 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 시소와 지렛대의 원리를 이용하여 발생되는 물리적 힘을 양동력 유압터빈을 이용하여 선박의 스크류 또는 임펠러를 구동하여 동력을 얻는 양동력(揚動力) 유압터빈 선박에 관한 것이다.

종래의 선박은 피스톤을 이용한 왕복기관을 이용하여 왕복운동을 회전운동으로 변환하여 사용하고 있으며, 그 에너지원으로 가솔린 또는 경유를 사용하여 에너지를 공급하여 사용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 왕복엔진을 사용하는 선박은 그 에너지원으로 가솔린 또는 경유를 사용하고 있으나, 그 에너지는 한정된 자원이므로 그 자원이 고갈되어 사용기간이 얼마 남지 않아 인류의 대체에너지의 개발 또는 에너지를 절약할 수 있는 에너지원의 효율성의 극대화가 필요한 문제점과 배기가스에서 발생되는 대기오염물질과 바다를 오염시키는 물질을 다량 배출시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 시소와 지렛대의 원리를 이용하여 발생되는 고유압의 물리적인 힘을 양동력 유압터빈를 통하여 선박의 구동축을 회전시켜 동력을 얻는 양동력(揚動力) 유압터빈 선박을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 선박내에 사용되는 전력을 양동력 발생장치를 통하여 자가 생산할 수 있는 양동력(揚動力) 유압터빈 선박을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양동력(揚動力) 유압터빈 선박은

수직중심기둥부와, 수직중심기둥부를 중심축으로 수평지지대가 장착되며 중심축을 중심으로 실린더와 로드를 포함한 양동력유압펌프가 복렬의 장방형으로 장착되도록 구성된 시소부를 복렬 또는 일렬로 다단개가 설치되어 터빈부에 고유압을 공급하여 선박의 구동축을 회전하도록 구성된 특징이 있다.

도 1은 지렛대 원리를 도시한 상태도,

도 2는 본 발명의 출원인이 출원 중인 양동력 유압터빈을 이용한 발전장치의 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 출원인이 출원 중인 양동력 유압터빈을 이용한 발전장치의 도시한 작동상태도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 양동력 유압터빈 선박을 도시한 구성도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 양동력 유압터빈 선박에 다수 개의 시소의 연합구조와 유압펌프로 이루어진 터빈 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

50 : 양동력유압펌프 60 : 수평지지대

70 : 터빈축 80 : 오일조절부

140 : 터빈부 150 : 구동 모터

160 : 케이블 170 : 유압호스

180 : 오일배출구 190 : 힌지

220 : 상하작동수단부 230 : 가압펌프

240 : 오일탱크 250 : 클러치

300 : 본체부

본 발명의 구성을 설명하기 앞서 양동력발생수단부를 설명하면;

도 1에 도시한 지렛대의 원리를 설명하면, 먼저 양동력 구동모터가 회전하여 양동력 발생시키는 시소부의 수평지지대의 끝부분 힘점에 연결하여 상하로 당기는 작용을 반복하면 작은 힘으로 큰 힘을 발휘하는 지렛대의 원리는;

식) FL = F'L' (F: 작용하는 힘, L: 작용점의 거리, F' 받는 힘, L: 받침점의 거리)

상기의 식에서 알 수 있듯이 작용하는 힘과 작용점의 거리는 받는 힘과 받는점의 거리에 비례하므로 본 발명의 실시예에서 시소부의 수평빔 한쪽의 길이를 10m로 하고 1ton의 힘을 가했을 때 받침점 반대쪽 1m길이의 일지점에는 10ton의 힘이 작용하여 양동력유압펌프내의 오일을 10톤의 압력으로 토출되는 오일의 힘으로 터어빈을 회전시키는 원리를 이용하였다.

먼저, 양동력은 시소의 중심점을 받침점(A), 양편끝을 힘점의 지점(P, P')으로 하고 그 각점에 작용하는 힘의 크기(P, P')에 비례하는 지점으로 지렛대를 형성하여 힘점에 가하는 힘을 양동력이라 한다.

상기의 식에서 알 수 있듯이 작용하는 힘과 작용점의 거리는 받는 힘과 받는점의 거리에 비례하므로 본 발명의 실시예에서 시소부의 수평빔 한쪽의 길이를 10m로 하고 1ton의 힘을 가했을 때 받침점 반대쪽 1m길이의 일지점에는 10ton의 힘이 작용하여 양동력유압펌프내의 오일을 10ton의 압력으로 토출되는 오일의 힘으로 터어빈을 회전시키는 원리를 이용하였다.

따라서, 본 발명의 상기의 원리에 따라 양동력 유압터빈 선박을 개발하였다.

먼저, 일실시예를 설명하면 양동력 유압터빈의 작동원리를 설명한다. 시소양편 힘점에 설치한 모터를 가동하여 시소를 회전시키면 모터의 용량에 해당하는 힘의 크기만큼의 양동력이 발생한다. 이 힘은 받침점을 통하여 지렛대의 원리에 비례한 힘으로 변하여 일점에 장착된 양동력유압펌프에 전달된다. 유류탱크와 연결된 가압펌프를 작동하여 양동력유압펌프에 유류가 공급되고 양동력유압펌프의 압력을 받게되면 체크밸브에 의해 유입이 차단된다. 이때 압축된 유압은 고(高)유압집합부와 압력조절밸브의 작동으로 노즐을 통해 분출되어 터빈 브레이드를 회전시켜 터빈축을 회전시킨다.

이때. 배출된 유류는 서지탱크에 모여지고 다시 양력펌프에 의해 유류탱크에 보내지고 가압펌프를 통해 계속해서 양동력유압펌프에 공급된다.

시소의 양쪽 끝 힘점에 가해지는 모터의 용량에 따라 양 동력의 힘과 압력이 달라지고 이에 용량과 수량에 적합한 양동력유압펌프가 일점에 장착되고 양동력유압펌프에서 발생되는 고유압을 집합하는 고(高)유압집합부와, 상기 고(高)유압집합부(90)의 출구부에 장착되어 터빈에 일정한 압력을 공급하도록 압력조절밸브와, 노즐과 터빈브레이드로 구성된 터빈부와, 발전부를 포함한 본체부로 구성된다.

또한, 양동력 유압터빈은 양동력을 발생시키는 시소부의 회전시 양쪽의 회전과정의 힘의 공백을 극복하기 위하여 최소한 시소 2대를 1조로 하는 것을 기본으로 하고 힘과 회전속도를 높이기 위하여 2조 이상을 집합하여 유압터빈이 구성되어, 양동력 유압터빈 선박의 후방부에 2대를 1조로 장착되며 필요에 따라 다수개를 설치하도록 하여 필요한 에너지를 얻도록 하였다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

상기의 식에서 알 수 있듯이 작용하는 힘과 작용점의 거리는 받는 힘과 받는점의 거리에 비례하므로 본 발명의 실시예에서 시소부의 수평빔 한쪽의 길이를 10m로 하고 1ton의 힘을 가했을 때 받침점 반대쪽 1m길이의 일지점에는 10ton의 힘이 작용하여 양동력유압펌프내의 오일을 10톤의 압력으로 토출되는 오일의 힘으로 터어빈을 회전시키는 원리를 이용하였다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양동력(揚動力) 유압터어빈은 수직중심기둥부(40)를 중심축으로 수평지지대(60) 상하로 작동되는 시소부 (210); 상기 시소부(210)의 수평지지대(60)와 중심기둥부의 중심축으로 다수의 양동력유압펌프가 장착되어 시소부(210)의 수평지지대(60)의 끝점을 상하로 왕복작동 상하작동수단부(220)를 장착하고; 상기 다수의 양동력유압펌프(50)에서 발생되는 고(高)유압을 터빈부(140)에 공급하여 그 회전력으로 구동할 수 있는 구동부로 구성된다.

먼저, 상기 수직중심기둥부(40)는 두 개의 수직보로 형성되며, 그 상단에는 상단지지축(40-1)과, 시소부(210)의 수평지지대(60)의 중심축(120)과, 하단지지축 (40-2)이 형성된다.

상기 수직중심기둥부(40)는 선박의 선체에 고정하고, 수평지지대의 양끝부분에는 가이드롤러(130)를 장착하여 상하로 왕복운동시에 가이드역활을 하도록 가이드레일(200)이 형성되도록 구성된다.

상기 상단지지축(40-1)에 실린더를 유동되도록 힌지(190)가 고정하고, 상기 실린더의 로드는 상하로 작동되는 시소부(210)의 수평지지 축에 힌지(190) 결합되어 고정되어 수평지지대(60)는 좌/우측부 축과 수직중심기둥부의 상하단지지축(40-2)에 각각의 양동력유압펌프(50)의 실린더와 로드가 연결되며 연결부는 힌지(190) 결합되어 결합부가 유동되도록 구성된다. 또한 양끝단은 "H"형 보조대(60-3)가 형성하여 그 보조대의 중앙에 연결부를 형성하고 상기 연결부에 케이블(160)을 상하작동수단부(220)의 풀리(Pulley)(290)에 감고 케이블(160)의 끝단을 다른쪽 수평지지대(60)의 "H"형 보조대의 중앙연결부에 고정하도록 구성된다.

다음, 상기 오일공급수단부는 각유압펌부에 공급되는 오일을 각각 가압 공급하도록 오일호스와, 가압펌프(230)와, 다지관, 오일탱크(240)를 포함하여 구성된다.

한편 고(高)유압을 발생하는 양동력유압펌프(50)에 각각 공급하도록 공급호스 또는 파이프로 다지관(90-2)에 연결되고, 그 다지관에는 오일을 가압하도록 가압펌프가 장착되어 오일탱크(240)로 부터의 오일을 다지관에 가압하여 양동력유압펌프(50)에 빠르게 공급하도록 구성된다.

또한, 고(高)유압집합부(90)는 다수의 양동력유압펌프에서 발생되는 고(高)유압을 한곳으로 모이도록 오일호스(70)와, 다지관과, 집합탱크(260)와, 터빈부(140)에 오일을 공급압력을 조절하도록 압력조절부를 포함하여 구성된다.

먼저, 다수의 양동력유압펌프에서 많은 양의 오일이 가압되어 토출되므로 그 오일을 모이도록 다지관을 장착하여 오일호스 또는 파이프를 연결하여 집유하고 그 집유된 고(高)유압을 일정한 압력으로 강하게 토출시켜 터빈을 회전하도록 형성된다.

다음에 상기 상하작동수단부(220)는 시소부(210)의 수평지지대(60) 좌/우측부의 끝단에 연결부를 형성하고, 상기 연결부에 케이블(160)을 연결하여 수평지지대(60)가 상하방향으로 왕복운동하도록 장착된 풀리(Pulley)(290)와, 정/역회전변속부(270)와, 클러치(250)와, 모터(150)로 구성된다.

상기 시소부(210)의 수평지지대(60)의 양끝단의 연결부에 케이블(160)을 연결하여 폴리(Pulley)를 연결하고, 그 풀리(Pulley)(290)는 정/역회전변속부(270)의 축에 고정된다. 상기 정역회전변속부(270)는 클러치(250)에 의해 변속되며 클러치(250)는 전자식 클러치 또는 자동변속클러치를 사용하여 회전방향을 정방향 또는 역방향으로 변속되도록 장착되어 구동 모터(150)의 회전력과 방향을 클러치(250)에 의해 정/역회전변속부(270)가 작동되도록 구성된다.

선박자체에 필요한 발전기부는 양동력유압펌프(50)에서 발생되는 고(高)유압을 유압집합부(90)에서 노즐을 통하여 다단의 브레이드가 형성된 터빈을 회전시켜 얻고자하는 전기에너지를 얻을 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 중앙제어부는 수평지지대(60)의 끝점과 하단의 쿠숀부의 일정부에 감지센서를 장착하여 그 끝점이 일정지점의 수평지지대(60)의 회전각에 도달하면 감지하여 자동클러치(250)를 작동하여 정역회전변속부(270)의 방향을 바꾸도록 장착된다.

본 발명의 양동력 유압터빈 선박의 후방부에 장착된 시소부의 수평지지대(60)의 양끝단의 연결부에 케이블(160)을 연결하여 풀리(Pulley)를 연결하고, 그 풀리(Pulley)(290)는 정/역회전변속부(270)의 축에 고정된다. 상기 정역회전변속부(270)는 클러치(250)에 의해 변속되며 클러치(250)는 전자식 클러치 또는 자동변속클러치를 사용하여 회전방향을 정방향 또는 역방향으로 변속되도록 장착되어 구동 모터(150)의 회전력과 방향을 클러치(250)에 의해 정/역회전변속부(270)가 작동되도록 구성되며 상기의 구동모터는 충전용밧데리 또는 작은 마력의 엔진에서 발생되는 기초에너지부에서 공급되는 에너지를 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 양동력 유압터빈 선박의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 상기 양동력 유압터빈 선박의 본체부에 설치된 시소부(210)의 수평지지대(60)가 상하로 작동하도록 수평지지대(60) 끝단에 연결된 케이블을 당기도록 상하작동수단부(220)의 구동 모터를 작동하면 클러치(250)를 통하여 정역회전변속부(270)를 통하여 동력을 풀리(Pulley)(290)에 전달하여 회전시켜 그 회전력에 의해 케이블(160)을 감아 수평지지대(60)를 하단으로 당기도록 작동시킨다.

이때 수평지지대(60)가 하단의 일정지점에 도달하면 완충부(110)에 장착된 감지센서가 감지하여 기입력신호를 중앙제어부를 보내고 중앙제어부의 신호에 따라 클러치(250)가 작동하여 회전방향이 바뀌도록 정역회전변속부(270)를 변속를 함으로 상하로 작동된다.

이때, 이러한 시소부(210)의 상하작용을 함으로써, 장방형으로 장착된 복렬의 양동력유압펌프(50)가 오일을 가압하여 고(高)유압을 발생하여 다지관(90-1)을 통해 고유압집합부(90)에 모여지며, 모여진 고유압을 일정한 압력으로 터어빈에 공급되어 다단의 브레이드에 때리는 토출 압력을 고르게 하여 진동을 방지하며 원하는 회전비를 얻을 수 있는 양동력 유압터빈을 다수 개 설치하여 얻고자 하는 구동에너지를 얻어 양동력 유압터빈선을 운행하도록 한다.

상기 모터에 전원을 공급하도록 구성된 기초에너지부는 일정용량의 원동기로 발전기를 가동하여 기초에너지를 충당할 수 있도록 장착하고, 터빈 선박이 일정속도 이상 운행시는 후방부에 별도로 장착한 인펠러의 회전력을 이용하여 발전기와 연결하여 원동기의 사용을 최소화하도록 구성된다. 또한, 상기 충전용발전기에서 모터(150)와, 충전용배터리(280)에 전기를 공급하도록 구성된다.

또한, 양동력 유압터빈 선박이 일정한 속도를 내고 달리면 그 외부에 발전용 임펠러에 장착하여 그 회전력으로 발전할 수 있는 발전기를 장착하여 전기에너지로 상하작동수단부(220)를 작동하는 기초에너지부에 충전을 하고 구동 모터(150)의 전원으로 충당하도록 구성함으로써, 에너지의 효율을 극대화하였다.

본 발명은 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 에너지의 효율을 극대화하고 대형선박내에 자가 발전하여 고유압에너지를 얻어 터빈부를 회전시켜 그 회전력으로 선박의 스크류 또는 임펠러를 고속회전 함으로써, 선박을 운행시 해양을 오염시킨는 대상을 제거하여 수질오염예방 효과가 있다. 또한 양동력 유압터빈을 사용하여 에너지의 효율을 극대화한 효과가 있으므로 조선업산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 수직중심기둥부(40)를 중심축으로 수평지지대(60)를 상하로 작동하여 양동력을 발생시키는 시소부(210); 상기 시소부(210)의 수평지지대(60)와 중심기둥부의 중심축으로 장방형으로 다수의 양동력유압펌프가 장착하고, 양동력을 발생시키는 시소부(210)의 수평지지대(60)의 끝점을 상하방향으로 왕복작동하도록 구성된 상하작동수단부(220)를 장착하고; 상기 다수의 양동력유압펌프(50)에서 발생되는 고(高)유압을 터빈부(140)를 포함한 양동력 유압터빈 발전장치에 있어서,

   상기 발전장치를 다수개를 병렬로 설치하고 상기의 양동력 유압펌프(50)에서 발생되는 고유압을 집유되도록 설치된 고유압집합부(90)와, 상기 고유압집합부로 부터 각각 공급하도록 장착된 메인고유압집합부(400-1)와, 상기 집합부에서 토출하는 오일량을 조절하도록 장착된 오일조절부(80)와, 상기 터빈부(140)의 축에 선박의 스크류(400) 또는 임펠러를 장착하도록 구성되고, 터빈부에서 배출된 오일이 오일탱크(240)에 모여져 각 양동력유압펌프에 분배되도록 장착된 가압펌프(230)와, 모터(150)를 구동하기 위해 장착된 기초에너지부로 구성함을 특징으로 하는 양동력 유압터빈 선박.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기초에너지부는 일정용량의 원동기(410)로 발전기를 가동하여 기초에너지를 충당할 수 있도록 장착하고, 선박이 일정속도 이상 운행시 발전용 임펠러의 회전력을 이용하여 발전기와 연결하여 원동기의 사용을 최소화하도록 장착되고, 상기 구동 모터(150)와, 충전용배터리(280)에 전기를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 양동력 유압터빈 선박.