KR100930659B1 - 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체 - Google Patents

반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 수면 아래로 잠수하지 않고 플랫폼의 상면에서 발전기 어셈블리의 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 기본 기능을 달성하고, 유체 흐름 저항을 최소화할 수 있도록 함과 아울러 원하는 흘수와 트림 조정이 가능하도록 하여 플랫폼의 전체적인 수평 유지 및 안정성을 향상시키며, 플랫폼에서 안전한 작업 공간을 확보할 수 있도록 한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체를 제공하는 데 그 목적이 있으며,
상기와 같은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙부에 상하로 관통된 문풀(150)이 형성된 플랫폼(100)과, 상기 플랫폼(100)의 문풀(150)을 통해 수면 아래와 상기 플랫폼(100)의 상부로 상하 이동 가능하게 설치됨과 아울러 유체에 의해 발전이 되는 발전기 어셈블리(250)를 가진 유체 흐름발전 반잠수식 함체에 있어서,
상기 플랫폼(100)의 내부에 상기 문풀(150)을 중심으로 하여 그 주위에 독립된 공간이 되도록 구획 형성된 다수의 밸러스트 탱크(S1)와;
유체 흐름 방향을 기준으로 하여 직교하는 방향으로의 상기 플랫폼(100)의 양단부 하면에 돌출 형성되되, 상기 다수의 밸러스트 탱크(S1) 각각에 대응되어 연통되도록 내부에 다수의 개별 부유 탱크(S2)를 갖는 한쌍의 부유체(200)와;
일단은 상기 밸러스트 탱크(S1)내에 위치됨과 아울러 타단은 상기 밸러스트 탱크(S1)의 외부에 위치되는 공기 출입관(111)과, 상기 공기 출입관(111)상에 설치되어 관로를 개폐하는 제1 개폐밸브(112)로 이루어지며, 상기 밸러스트 탱크(S1) 각각에 설치되는 공기 출입수단(110)과;
상기 플랫폼(100)의 상부에 위치되어 상기 밸러스트 탱크(S1)의 외부에 위치하는 상기 공기 출입관(111)의 타단부에 연결되어, 상기 공기 출입관(111)을 통해 상기 밸러스트 탱크(S1)의 내부로 공기를 강제 유입시켜 상기 밸러스트 탱크 내부의 공기 압력을 조절하는 공기펌프(120)와;
일단은 상기 부유 탱크(S2)내에 위치됨과 아울러 타단은 상기 부유체(200) 외부의 수면 아래에 위치되는 물 출입관(211)과, 상기 물 출입관(211)상에 설치되어 관로를 개폐하는 제2 개폐밸브(212)로 이루지며, 상기 부유 탱크(S2) 각각에 설치되는 물 출입수단(210)을 포함하며,
상기 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 상기 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 상기 공기펌프(120)를 제어하여 상기 플랫폼(100)의 수평 유지가 되도록 한 것을 특징으로 한다.
함체, 발전, 흘수, 트림, 수평

Description

반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체{Draft Adjustable Floating Submersible Unit for Current Flow Power Generation}
본 발명은 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수면 아래로 잠수하지 않고 플랫폼의 상면에서 발전기 어셈블리의 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 기본 기능을 달성하고, 유체 흐름 저항을 최소화할 수 있도록 함과 아울러 원하는 흘수와 트림 조정이 가능하도록 하여 플랫폼의 전체적인 수평 유지 및 안정성을 향상시키며, 플랫폼에서 안전한 작업 공간을 확보할 수 있도록 한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 생산하는 발전 방식은, 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전, 물의 위치에너지를 이용하는 수력발전, 바람의 운동에너지를 이용하는 풍력발전, 태양열을 에너지원으로 하는 태양열발전, 핵분열을 이용하는 원자력발전, 파도를 에너지원으로 하는 파력발전, 해류의 수심에 따른 온도 차이를 이용하는 해양온도차발전, 조수 간만의 차이를 이용하는 조력발전 및 조수 간만의 차이나 지형적인 영향 등으로 해류를 에너지원으로 하는 해류발전 등이 있다.
전술한 발전 방식중 해류발전은 날씨의 변화와 상관없이 계속적인 발전이 가능함과 동시에 오염이 없는 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 다른 발전시스템 보다 유리하다.
이러한 해류발전 시스템은 해저면에 고정되는 지지물에 의해 부착되는 해저면 고정식 해류발전 시스템, 및 해수면에 부유하는 부유체에 부착되는 부유식 해류발전 시스템 등이 있다.
전술한 해류발전 시스템중 고정식 해류발전 시스템은, 오염없는 청정에너지를 이용하여 발전하며, 기후의 변화에 상관없이 지속적인 발전이 가능하나 해저면에 지지를 위한 별도의 지지물을 설치하여만 가능하므로 제작비용 및 설치 비용이 증가하게 됨은 물론 수심이 깊은 지역에 설치할 경우에는 설치하기가 매우 어려움과 아울러 설치 비용이 더 증가하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 전술한 고정식 해류발전 시스템의 문제점을 고려하여 해수면에 부유하는 부유체에 설치되는 부유식 해류 발전 시스템이 개발되고 있는바, 그 일례로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 해류의 운동에 의해 회전하는 수차(303)와, 상기 수차(303)를 지지하는 사이드정(302) 및 중앙정(307)과, 상기 사이드정(302) 및 중앙정(307)의 일측 또는 양측에 설치되며 수차(303)의 회전에너지에 의하여 구동하는 발전기(304), 해수면 하부에서 해류의 운동에 의해 발전하는 잠수형 수차 발전기(308)를 포함하여 구성되어 있고, 사이드정(302)은 해저면에 고정 설치된 계류삭(미도시)을 매개로 해수면에 부유되도록 설치된다.
상기 종래의 부유식 해류발전 장치는 사이드정(302)이 횡방향으로의 해파의 영향을 덜 받을 수 있도록 제작할 수 있으나, 사이드정(302)이 계류삭을 매개로 해수면에 부유되도록 설치되어 있어도, 해류의 운동을 이용하여 최대의 발전 효율을 기대하기 위해서는 해수의 운동 변화에 대응하여 즉각적으로 발전기(304)와 해수의 흐름 방향이 직각이 되도록 하여 발전을 수행하기 어려웠다.
뿐만 아니라, 전술한 부유식 해류발전 장치는, 발전기(304)의 고장으로 수리를 하거나 또는 교체를 할 경우에는 수리공이 잠수를 하여 수중에서 작업하거나, 또는 수중에 설치되었던 것을 육지로 끌어내 수리 또는 교체 작업을 실시해야 하는 문제점이 있었다.
이에, 최근에 부유식 해류발전장치에서, 발전기의 고장으로 수리를 하거나 교체를 할 경우에 수리공이 수중에서 잠수를 하지 않아도 되도록 한 기술로, 대한민국 등록특허 제10-0697717호에 개시되어 있다.
이 기술은 크레인을 작동시켜 와이어를 매개로 하여 발전기어셈블리를 수중에서 플렛폼의 상부로 올림으로써, 발전기 어셈블리의 수리를 수중에서 실시하지 않아도 되는 장점이 있었다.
그러나, 전술한 종래 기술에서 플렛폼은 별도의 계류삭(미도시)의 지지에 의해 수면위에 부상된 상태로 떠있게 되는데, 계류삭에 의해 지지되어 있더라도 해수의 파력으로 인해 트림 현상이 발생됨과 아울러 흘수가 무작위로 가변되어 발전기 어셈블리와 해수 흐름 방향이 직각이 되지 않아 효율적인 발전이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.
그리고, 종래 기술의 플렛폼의 하부 전체에 걸쳐 부유체가 설치되어 있기 때 문에 해수의 저항을 많이 받아 어느 한쪽으로 기울어지는 트림 현상이 많이 발생되어, 플렛폼의 전체적인 수평 유지 및 안정성이 저하되는 문제점도 있었으며, 플렛폼에서의 안전한 작업 공간을 확보할 수 없는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 수면 아래로 잠수하지 않고 플랫폼의 상면에서 발전기 어셈블리의 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 기본 기능을 달성하고, 유체 흐름 저항을 최소화할 수 있도록 함과 아울러 원하는 흘수와 트림 조정이 가능하도록 하여 플랫폼의 전체적인 수평 유지 및 안정성을 향상시키며, 플랫폼에서 안전한 작업 공간을 확보할 수 있도록 한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙부에 상하로 관통된 문풀이 형성된 플랫폼과, 상기 플랫폼의 문풀을 통해 수면 아래와 상기 플랫폼의 상부로 상하 이동 가능하게 설치됨과 아울러 유체에 의해 발전이 되는 발전기 어셈블리를 가진 유체 흐름발전 반잠수식 함체에 있어서, 상기 플랫폼의 내부에 상기 문풀을 중심으로 하여 그 주위에 독립된 공간이 되도록 구획 형성된 다수의 밸러스트 탱크(S1)와; 유체 흐름 방향을 기준으로 하여 직교하는 방향으로의 상기 플랫폼의 양단부 하면에 돌출 형성되되, 상기 다수의 밸러스트 탱크(S1) 각각에 대응되어 연통되도록 내부에 다수의 개별 부유 탱크(S2)를 갖는 한쌍의 부유체와; 일단은 상기 밸러스트 탱크내에 위치됨과 아울러 타단은 상기 밸러스트 탱크의 외부에 위치되는 공기 출입관과, 상기 공기 출입관상에 설치되어 관로를 개폐하는 제1 개폐밸브로 이루어지며, 상기 밸러스트 탱크 각각에 설치되는 공기 출입수단과; 상기 플랫폼의 상부에 위치되어 상기 밸러스트 탱크의 외부에 위치하는 상기 공기 출입관의 타단부에 연결되어, 상기 공기 출입관을 통해 상기 밸러스트 탱크의 내부로 공기를 강제 유입시켜 상기 밸러스트 탱크 내부의 공기 압력을 조절하는 공기펌프와; 일단은 상기 부유 탱크내에 위치됨과 아울러 타단은 상기 부유체 외부의 수면 아래에 위치되는 물 출입관과, 상기 물 출입관상에 설치되어 관로를 개폐하는 제2 개폐밸브로 이루지며, 상기 부유 탱크 각각에 설치되는 물 출입수단을 포함하며, 상기 공기 출입관 및 물 출입관의 관로가 개방되도록 상기 제1 개폐밸브 및 제2 개폐밸브를 제어함과 아울러 상기 공기펌프를 제어하여 상기 플랫폼의 수평 유지가 되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체에 따르면, 수면 아래로 잠수하지 않고 플랫폼의 상면에서 발전기 어셈블리의 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 기본 기능을 달성하고, 유체 흐름 저항을 최소화할 수 있도록 함과 아울러 원하는 흘수와 트림 조정이 가능하도록 하여 플랫폼의 전체적인 수평 유지 및 안정성을 향상시키며, 플랫폼에서 안전한 작업 공간을 확보할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 의한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체의 외관 사시도로서, 발전기 어셈블리가 플랫폼의 상부로 들어올려진 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체의 외관 사시도로서, 발전기 어셈블리가 플랫폼의 아래의 수면에 잠수된 상태를 사시도이며, 도 5는 본 발명에 플랫폼의 상면 일부를 절개하여 내부가 보이도록 도시한 절개 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 지시선 A-A부의 단면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 지시선 B-B부의 단면도이며, 도 8은 도 5에 도시된 지시선 C-C부의 단면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 공기 출입수단들과 공기펌프간의 연결 관계를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명에 의한 제어 블럭도이며, 도 11은 본 발명의 부유함체가 수면 아래로 잠긴 상태에서 측면을 바라본 도면이며, 도 12,13,14,15는 본 발명의 적용예를 도시한 사시도이다.
본 발명에 의한 반잠수식 부유함체는, 크게 플랫폼(100)과, 부유체(200)와, 발전기 어셈블리(250)와, 공기 출입수단(110)과, 물 출입수단(210)을 포함하여 이루어진다.
먼저, 플랫폼(110)의 중앙부에는 상하로 관통된 문풀(150)이 형성됨과 아울러 플랫폼(110)의 내부에는 이 문풀(150)을 중심으로 하여 그 주위에 독립된 공간이 되도록 다수의 밸러스트 탱크(S1)가 구획 형성된다.
그리고, 유체 흐름 방향을 기준으로 하여 직교하는 방향으로의 상기 플랫폼(100)의 양단부 하면에는 한쌍의 부유체(200)가 돌출 형성되되, 상기 부유체(200)의 내부에는 상기 다수의 밸러스트 탱크(S1) 각각에 대응되어 연통되는 다수의 개별 부유 탱크(S2)가 형성된다.
그리고, 부유체(200)가 유체 흐름 방향을 기준으로 하여 직교하는 방향으로의 상기 플랫폼(100)의 양단부 하면에 한쌍이 서로 마주보도록 설치되어 있기 때문에 유체 흐름에 대한 저항을 최소화하여, 플랫폼(100)이 도 11에 도시된 바와 같이 수면에 대해 기울어지는 현상을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
그리고, 본 발명은, 유체 흐름 방향으로의 부유체(200)의 선단부에는 유체 흐름에 대한 저항이 감소되도록 경사면(200a)이 형성되어 있는 바, 즉, 본 발명의 부유체(200)의 양단중 유체 흐름 방향과 마주하는 선단부에는 유체에 대한 저항을 보다 최소화하도록 완화 또는 감소시키는 경사면(200a)이 형성되어 있다.
발전기 어셈블리(250)는, 문풀(150)을 통해 수면 아래와 플랫폼(100)의 상부로 상하 이동 가능하게 플랫폼(100)에 상하 이동수단(270)을 매개로 설치되며, 물의 유체에 의해 발전이 되는 것으로, 이에 대한 상세한 내부 구성은 통상적인 기술이어서 본 발명에서는 상세한 구성을 생략하기로 한다.
본 발명에 의한 상하 이동수단(270)의 구성은 플랫폼(100) 상면 수직 방향으로 문풀(150)의 내벽면에 설치되어 플랫폼(100)의 아래인 수중으로 일정 길이 연장되는 가이드 부재(272)와, 이 가이드 부재(272)에 대해 상하로 이동됨과 아울러 하단부에 상기 발전기 어셈블리(250)가 고정 설치되는 상하 이동 플레이트(271)로 구성되며, 상하 이동 플레이트(271)는 가이드 부재(272)에 대해 상하로 이동되어 발전기 어셈블리(250)가 문풀(150)을 통해 도 3에 도시된 바와 같이 플랫폼(100)의 상측에 위치됨과 아울러 도 4에 도시된 바와 같이 플랫폼(100)의 아래의 수면 아래로 잠수될 수 있게 된다.
여기서, 상하 이동 플레이트(271)를 가이드 부재(272)에 대해 상하 이동시키는 구성은 통상적인 기술로서, 상하 이동 플레이트(271)와 가이드 부재(272) 사이에 구동 모터의 구동력을 전달받아 회전되는 피니언 및 이 피니언의 회전력에 따라 직선 왕복 운동하는 래크를 설치하여 구성한다.
그리고, 가이드 부재(272)에 대해 상하 이동 플레이트(271)가 하강 이동하여 발전기 어셈블리(250)가 수면 아래로 잠수된 상태와, 가이드 부재(272)에 대해 상하 이동 플레이트(271)가 상승 이동하여 발전기 어셈블리(250)가 플랫폼(100)의 상측에 위치된 상태에서, 상하 이동 플레이트(271)를 가이드 부재(272)에 고정되도록 하는 고정수단을 구비한다.
그리고, 상기 상하 이동수단(270)의 다른 구성으로, 종래 기술에서 언급한 대한민국 등록특허 제10-0697717호에 개시된 구성을 적용할 수도 있다.
따라서, 본 발명은 발전기 어셈블리(250)를 수중에서 끌어올림으로써, 발전기 어셈블리의 수리를 수중에서 실시하지 않아도 된다.
이제까지는 본 발명에 의한 발전기 어셈블리(250)를 승하강하는 과정에 대해 설명하였다.
이하부터는 본 발명에 의한 플랫폼(100)의 수평 유지 및 안정성을 향상시키기 위한 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다.
플랫폼(100)의 수평 유지 및 안정성을 향상시키기 위한 구성으로, 공기 출입수단(110)과, 공기펌프(120;AㆍP)와, 물 출입수단(210)을 포함하여 이루어진다.
공기 출입수단(110)의 구성으로, 일단부는 밸러스트 탱크(S1)내에 위치됨과 아울러 타단부는 밸러스트 탱크(S1)의 외부에 위치되는 공기 출입관(111)과, 이 공기 출입관(111)상에 설치되어 관로를 개폐하는 제1 개폐밸브(112)로 이루어진다.
이러한 구성을 갖는 공기 출입수단(110)은 밸러스트 탱크(S1) 각각에 설치된다.
다음으로, 공기펌프(120)는 플랫폼(100)의 상부에 위치되어 밸러스트 탱크(S1)의 외부에 위치하는 공기 출입관(111)의 타단부에 연결되어, 공기 출입관(111)을 통해 밸러스트 탱크(S1)의 내부로 공기를 강제 유입시켜 밸러스트 탱크 내부로 압축 공기가 충진되도록 역할을 한다.
본 발명에 의한 공기펌프(120)는 도 (9)에 도시된 바와 같이, 1개가 사용되는 것으로, 다수의 밸러스트 탱크(S1)에 각각 모두 설치된 공기 출입관(111)중 밸러스트 탱크(S1)의 외부로 돌출된 단부에 공통적으로 연결 설치된다.
여기서, 본 발명에 적용되는 제1 개폐밸브(112)는 도 10에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(190)의 전기적인 제어 신호에 따라 공기 출입관(111)의 관로를 개폐하는 전자석을 이용한 전자밸브를 사용할 수 있으며, 별도의 모터등의 액츄에이터의 구동력을 전달받아 공기 출입관(111)의 관로를 개폐하는 볼밸브 타입의 기계식 밸브를 사용할 수 있다. 이때, 제1 개폐밸브(112)를 후자의 볼밸브 타입의 기계식 타입으로 사용할 경우에 컨트롤러(190)는 상기 모터등의 액츄에이터의 구동을 제어 하게 된다.
따라서, 상기 공기펌프(120)의 작동에 의해 밸러스트 탱크(S1)내에 압축 공기가 충진된 후에 컨트롤러(190)의 제어에 의해 제1 개폐밸브(112)가 공기 출입관(111)의 관로를 폐쇄시키게 되면, 밸러스트 탱크(S1)내에는 일정한 압력의 압축 공기가 채워진 상태로 유지된다.
한편, 밸러스트 탱크(S1)의 내부에 충진된 압축 공기는 필요에 따라 배기시켜야 할 경우가 있는데, 공기펌프(120)의 작동을 정지시킨 후, 컨트롤러(190)의 제어에 의한 제1 개폐밸브(112)를 작동시켜 공기 출입관(111)이 관로를 개방하게 되면, 밸러스트 탱크(S1)와 공기펌프(120)의 압력 차이로 인해 자연스럽게 밸러스트 탱크(S1)내의 공기가 공기펌프(120)측으로 공기 출입관(111)을 통해 역류되어, 공기펌프(120)를 통해 대기중으로 배기되며, 이로 인해 밸러스트 탱크(S1)내의 압력이 낮아지게 된다.
그리고, 본 발명은 전술한 바와 같이 밸러스트 탱크(S1)내의 압력을 낮추기 위한 방법으로 다음과 같이 구성할 수 있음은 물론이다.
즉, 공기펌프(120)의 작동에 의해 압축 공기가 공기 출입관(111)을 통해 밸러스트 탱크(S1)의 내부로 공급되도록 함과 아울러 가동되고 있는 상태에서의 공기펌프(120)의 작동 정지시 전술한 바와 같이 밸러스트 탱크(S1)의 압축 공기가 공기펌프(120)으로 유동되도록 않고 제1 개폐밸브(112) 자체를 통해 배기되도록, 제1 개폐밸브(112)를 다중 유로 방향전환 기능을 갖는 통상적으로 사용되는 밸브를 채택하면 된다.
다음으로, 물 출입수단(210)의 구성으로, 일단부는 부유 탱크(S2)내에 위치됨과 아울러 타단부는 부유체(200) 외부의 수면 아래에 위치되어 물 출입관(211)과, 물 출입관(211)상에 설치되어 관로를 개폐하는 제2 개폐밸브(212)로 이루어진다.
이러한 구성을 갖는 물 출입수단(210)은, 부유 탱크(S2) 각각에 설치된다.
여기서, 본 발명에 적용되는 제2 개폐밸브(212)는 도 10에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(190)의 전기적인 제어 신호에 따라 물 출입관(211)의 관로를 개폐하는 전자석을 이용한 전자밸브를 사용할 수 있으며, 별도의 모터등의 액츄에이터의 구동력을 전달받아 물 출입관(211)의 관로를 개폐하는 볼밸브 타입의 기계식 밸브를 사용할 수 있다. 이때, 제2 개폐밸브(212)를 후자의 볼밸브 타입의 기계식 타입으로 사용할 경우에 컨트롤러(190)는 상기 모터등의 액츄에이터의 구동을 제어하게 된다.
한편, 본 발명은 물 출입관(211)의 양단중 부유체(200)의 외부에 위치되는 단부의 내부에는 수중의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질 유입방지 필터(220)가 설치된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 구성에서, 이하부터는 본 발명에 의한 플랫폼(100)의 수평 유지 및 안정성을 향상시키기 위한 작용에 대해 설명하기로 한 다.
본 발명의 기본 작용으로, 플랫폼(100)의 수평 유지 및 안정성이 향상 되도록 하기 위해서는, 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 공기펌프(120)를 구동시켜 해당 밸러스트 탱크(S1)내의 공기 압력을 조절하는 것이다.
즉, 본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이, 플랫폼(100)의 수평 상태를 측정하기 위해 다수로 이루어진 밸러스트 탱크(S1) 각각에 구비된 트림 센싱수단(180) 또는 플랫폼(100)의 흘수 상태를 측정하기 위해 다수로 이루어진 밸러스트 탱크(S1) 각각에 구비된 흘수 센싱수단(170)으로부터 검출된 신호를 입력받아 컨트롤러(190)를 통해 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 공기펌프(120)의 구동을 제어하게 된다.
일례로, 도 11에 도시된 바와 같이, 해수의 유체 흐름 저항에 의해 플랫폼(100)이 수면에 대해 일정한 각도로 경사지게 되면, 트림 센싱수단(180)에서 검출된 트림값이 가장 큰 부분에 해당되는 밸러스트 탱크(S1) 및 부유 탱크(S2)에 설치된 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 구동 제어함과 아울러 공기펌프(120)를 구동시켜 공기 출입관(111)을 통해 해당 밸러스트 탱크(S1)내로 공기가 유입되도록 하여, 해당 밸러스트 탱크(S1)내의 공기 압력을 조절한다.
이렇게 되면, 해당 밸러스트 탱크(S1) 내부 공간의 공기 압력이 상승하게 되며, 이 공기 압력은 해당 부유 탱크(S2)내에 충진된 물이 개방된 물 출입관(211)을 통해 부유체(200)의 외부로 배출되도록 하는 작용하게 되며, 그 결과, 해당 밸러스트 탱크(S1)의 내부 공간은 공기로서 충전되어 부력에 의해 상승하게 된다.
따라서, 플랫폼(100)의 영역중 수면 아래로 기울어진 부분은 부상하게 되며, 수평 상태가 유지됨은 물론 안정성이 향상되는 것이다.
이후, 트림 센싱수단(180)에서 출력된 신호를 입력받아 플랫폼(100)이 수평 상태로 유지된 경우에는 해당 밸러스트 탱크(S1) 및 해당 부유 탱크(S2)에 설치된 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 폐쇄되도록 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 공기펌프(120)의 구동을 정지시킨다.
결국, 본 발명은 플랫폼(100)중 가장자리 일부가 다른 부분과 수면 아래 잠겨지는 정도가 심한 상태, 즉 플랫폼(100)이 경사지게 되면, 다수의 밸러스트 탱크(S1)에 연통되는 부유 탱크(S2)내에 수용된 물을 강제 배출되도록 공기를 강제 공급하여 해당 밸러스트 탱크(S1)를 부력시킴으로써, 플랫폼(100)이 수면에 대해 수평 상태가 유지되도록 할 수 있다.
여기서, 도 11에 도시된 바와 같이, 해수의 유체 흐름 저항에 의해 수면에 대해 기울어지는 경우 이외에 플랫폼(100)의 상면에 설치되는 중량물에 의해 플랫폼(100)이 수면에 대해 기울어지는 경우도 생길수 있는 바, 본 발명은 이러한 경우에도 플랫폼(100)이 수면에 대해 수평 상태가 유지되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 발전기 어셈블리와 해수 흐름 방향과 직각을 유지할 수 있어, 최대한 효율적인 발전을 실시할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 전술한 바와 같이 플랫폼(100)의 상태를 측정할 수 있는 수단으로, 트림 센싱수단(180) 이외에도 플랫폼(100)의 흘수 상태를 측정하기 위해 다수로 이루어진 밸러스트 탱크(S1) 각각에 구비된 흘수 센싱수단(170)으로부터 검출된 신호를 입력받아 컨트롤러(190)를 통해 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 공기펌프(120)의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명에 의한 흘수 센싱수단(170)은 플랫폼(100)의 수평 상태를 유지하는데 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 플랫폼(100)의 전체를 상하로 수면 아래에 잠기도록 하거나 수면위로 부상되도록 하는데 사용될 수 있다.
즉, 상기 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 상기 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 상기 공기펌프(120)를 정지상태로 하게 되면, 모든 밸러스트 탱크(S1)내의 공기 압력이 균일하게 감소되어 물 출입관(211)을 통해 수중의 물이 모든 부유 탱크(S2)의 내부로 유입되며, 이로 인해 플랫폼(100) 전체가 동일한 흘수가 되도록 수면 아래로 잠기게 된다.
반면에, 상기 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 상기 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 상기 공기펌프(120)를 구동시켜 모든 밸러스트 탱크(S1)내의 공기 압력이 균일하게 상승되도록 하면 모든 부유 탱크(S2)의 내부의 물이 물 출입관(211)을 통해 수중으로 배출되며, 이로 인해 플랫폼(100) 전체가 동일한 흘수가 되도록 상승된다.
따라서, 본 발명은 플랫폼(100)을 전체적으로 흘수 조정이 가능해지게 된다.
한편, 본 발명의 컨트롤러(190)는 전술한 트림 센싱수단(180)과 흘수 센싱수단(170)에서 출력되는 출력값을 동시에 실시간으로 입력받아 플랫폼(100)의 수평 유지 및 안정성이 향상되도록 상기 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 상기 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 상기 공기펌프(120)의 구동 및 정지를 제어하여, 플랫폼(100)이 수면에 대해 수평 유지되도록 할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 플랫폼(100)을 원하는 흘수와 트림 조정을 하여 항상 수면에 대해 수평 유지가 되도록 구성하였기 때문에 발전기 어셈블리(250)와 물의 흐름 방향에 직각이 되어 최대의 발전 효율을 기대할 수 있다.
이제까지 설명한 본 발명은 도 3에 도시된 반잠수식 함체를 지시선 X-Y 방향으로 밸러스트 탱크(S1)를 갖는 플랫폼(100)을 길게 연장하여 도 12와 구성하고, 이 플랫폼(100)상에 X-Y 방향으로 문풀(150)과 상하 이동수단(1270) 및 발전기 어셈블리(250)를 일정한 간격으로 다수 배열 형성하며, 발전기 어셈블리(250) 사이 마다에 부유체(200)를 형성할 수 있음은 물론이다.
그리고 본 발명에 의한 반잠수식 함체를 도 13에 도시된 바와 같이, 방수로(400)에 설치하되, 방수로(400)의 수직 벽면(410)과 충돌을 방지하기 위해 별도의 충격완화 범퍼(420)를 개재할 수 있음은 물론이고, 방수로(400)의 육상 지면(430)에 별도의 앵커링(450)을 설치하고, 이 앵커링(450)과 반잠수식 함체를 별도의 고정 와이어(460)로 연결하여 고정할 수 있음은 물론이다.
그리고, 본 발명은 도 14에 도시된 바와 같이, 해양이나 강 또는 하천 또는 방수로에 수직으로 수직파일(500)을 설치하되, 반잠수식 함체의 네 모서리부를 수직파일(500)이 관통하도록 하여, 반잠수식 함체를 고정할 수 있음은 물론이다. 즉, 본 발명의 반잠수식 함체는 수직 파일(500)에 대해 상하로 이동 가능하게 설치되어, 해수 또는 강물의 파력에 의해 탄력적으로 반잠수식 함체가 상하 이동될 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 도 16에 도시된 바와 같이, 수심이 깊은 해양이나 하전 또는 강등에 충분히 적용 가능하며, 이 경우에는 별도의 계류삭(600)으로 해저 또는 강 바닥에 연결하여 반잠수식 함체를 고정할 수 있음은 물론이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 부유식 해류발신 장치의 일례를 도시한 평면도 및 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체의 외관 사시도로서, 발전기 어셈블리가 플랫폼의 상부로 들어올려진 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체의 외관 사시도로서, 발전기 어셈블리가 플랫폼의 아래의 수면에 잠수된 상태를 사시도.
도 5는 본 발명에 플랫폼의 상면 일부를 절개하여 내부가 보이도록 도시한 절개 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 지시선 A-A부의 단면도.
도 7은 도 5에 도시된 지시선 B-B부의 단면도.
도 8은 도 5에 도시된 지시선 C-C부의 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 공기 출입수단들과 공기펌프간의 연결 관계를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 의한 제어 블럭도.
도 11은 본 발명의 반잠수식 부유함체가 수면 아래로 잠긴 상태에서 측면을 바라본 도면.
도 12,13,14,15는 본 발명의 적용예를 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 플랫폼
110 : 공기 출입수단
111 : 공기 출입관
112 : 제1 개폐밸브
120 : 공기펌프
150 : 문풀
S1 : 밸러스트 탱크
200 : 부유체
210 : 물 출입수단
211 : 물 출입관
212 : 제2 개폐밸브
S2 : 부유 탱크
250 : 발전기 어셈블리
270 : 상하 이동수단

Claims (3)

  1. 중앙부에 상하로 관통된 문풀(150)이 형성된 플랫폼(100)과, 상기 플랫폼(100)의 문풀(150)을 통해 수면 아래와 상기 플랫폼(100)의 상부로 상하 이동 가능하게 설치됨과 아울러 유체에 의해 발전이 되는 발전기 어셈블리(250)를 가진 유체 흐름발전 반잠수식 함체에 있어서,
    상기 플랫폼(100)의 내부에 상기 문풀(150)을 중심으로 하여 그 주위에 독립된 공간이 되도록 구획 형성된 다수의 밸러스트 탱크(S1)와;
    유체 흐름 방향을 기준으로 하여 직교하는 방향으로의 상기 플랫폼(100)의 양단부 하면에 돌출 형성되되, 상기 다수의 밸러스트 탱크(S1) 각각에 대응되어 연통되도록 내부에 다수의 개별 부유 탱크(S2)를 갖는 한쌍의 부유체(200)와;
    일단은 상기 밸러스트 탱크(S1)내에 위치됨과 아울러 타단은 상기 밸러스트 탱크(S1)의 외부에 위치되는 공기 출입관(111)과, 상기 공기 출입관(111)상에 설치되어 관로를 개폐하는 제1 개폐밸브(112)로 이루어지며, 상기 밸러스트 탱크(S1) 각각에 설치되는 공기 출입수단(110)과;
    상기 플랫폼(100)의 상부에 위치되어 상기 밸러스트 탱크(S1)의 외부에 위치하는 상기 공기 출입관(111)의 타단부에 연결되어, 상기 공기 출입관(111)을 통해 상기 밸러스트 탱크(S1)의 내부로 공기를 강제 유입시켜 상기 밸러스트 탱크 내부의 공기 압력을 조절하는 공기펌프(120)와;
    일단은 상기 부유 탱크(S2)내에 위치됨과 아울러 타단은 상기 부유체(200) 외부의 수면 아래에 위치되는 물 출입관(211)과, 상기 물 출입관(211)상에 설치되어 관로를 개폐하는 제2 개폐밸브(212)로 이루지며, 상기 부유 탱크(S2) 각각에 설치되는 물 출입수단(210)을 포함하며,
    상기 공기 출입관(111) 및 물 출입관(211)의 관로가 개방되도록 상기 제1 개폐밸브(112) 및 제2 개폐밸브(212)를 제어함과 아울러 상기 공기펌프(120)를 제어하여 상기 플랫폼(100)의 수평 유지가 되도록 한 것을 특징으로 하는 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 물 출입관(211)의 양단중 상기 부유체(200)의 외부에 위치되는 단부의 내부에는 수중의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질 유입방지 필터(220)가 설치된 것을 특징으로 하는 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    유체 흐름 방향으로의 상기 부유체(200)의 선단부에는 유체 흐름에 대한 저항이 감소되도록 경사면(200a)이 형성된 것을 특징으로 하는 반잠수식 흘수 조정 유체 흐름발전 부유함체.
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