KR101066843B1 - 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치 - Google Patents

제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치 Download PDF

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Abstract

플로트와 레버 아암 조합을 포함하는 장치로 이루어지되 상기 플로트와 상기 레버 아암이 해양 수면에 대한 배향이 변화될 수 있고 펴질 수 있도록 빔에 부착된다. 상기 플로트와 레버 아암은 추축으로 연결되고 상기 플로트는 수면에 대하여 수직한 상태로 회전될 수 있다. 상기 레버 아암은, 예컨대 정지된 빔 또는 해양 저면에 부착될 수 있다. 해양 파도의 작용에 응답하여 플로트와 레버 아암을 운동시키는 방법에 있어서, 레버 아암의 일단이 플로터에 추축 회전가능하여 부착되고 상기 레버 아암의 타단은 연결 부품에 부착되며, 연결 부품의 단부는 상기 해양 저면에 부착한다.

Description

제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치{APPARATUS PROVIDED WITH LEVER OPERATED PIVOTING FLOAT WITH GENERATOR}
[관련출원]
본 출원은 2007년 1월 12일 출원된 "제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트"라고 명명된 가출원 60/880,321에 우선권 및 그의 이익을 청구한다. 본 출원은 2007년 3월 2일 출원된 "제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트"라고 명명된 가출원 60/904,749에 또한 우선권 및 그의 이익을 청구한다. 양 출원들 60/880,321과 60/904,749는 참고에 의해 여기에서 병합된다.
본 출원은, 2006년 6월 22일 출원되고 "해양 파력 에너지 변환기"라고 명명된 정규출원 일련번호 11/473,357호, 2006년 8월 31일 출원되고 "플로트를 위한 공기 펌프"라고 명명된 정규출원 일련번호 11/513,805호, 그리고 2006년 8월 31일 출원되고 "비강체(Non Rigid)의 부풀어질 수 있는 가스 스토리지 장치"라고 명명된 정규출원 일련번호 11/513/770호를 참고로서 병합한다.
1. 기술의 사용분야
본 장치는 해양 파력 운동으로부터의 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환한다. 상기 장치는 레버 아암에 부착된 피봇팅 플로트(pivoting float)를 포함한다. 상기 피봇팅 플로트와 상기 부착된 레버 아암은 상호 간의 관계에서 펴질 수 있고 상기 플로트의 배향은 상기 해양 수면과의 관계에서 수평으로부터 수직으로 변화될 수 있다.
2. 관련기술의 설명
다수의 부력 기구가 있다. 그러나 이러한 장치들은 상업적으로 또는 기술적으로 성공적인 것으로 알려지지 않는다.
[발명의 개요]
상기 플로트와 레버 아암이 펴지고 상기 해양 수면에 대한 배향을 변화시킬 수 있도록 안정적인 가라앉은 물체에 부착된 피봇팅 플로트와 레버 아암의 조합을 포함하는 장치. 상기 플로트와 레버 아암은 추축으로 회전되고 상기 플로트는 상기 해수면에 대하여 수직 방향으로 회전될 수 있다. 상기 레버 아암은, 예컨대, 상기 해양 바닥 또는 정지된 빔에 부착될 수 있다.
플로터에 레버 아암의 일단을 추축으로 회전가능하게 부착하는 것; 연결 부품에 레 아암의 타단을 부착하는 것; 및 상기 해양 저면에 상기 연결 부품의 단부를 부착하는 것을 포함하는 파력 동작에 반응하여 레버 아암과 플로트를 작동하는 방법.
[도면의 개요]
도 1은 상기 개구된 중간 구간과 단부가 상기 해양 수면에 수평하에 배향된 상기 피봇팅 플로트를 도시한다. 또한, 회전축에 장착되며 하늘을 향하거나 상기 해양 수면에 예각을 아루는 된 상기 레버 아암이 도시되어 있다. 또한, 빔(또는 그리드)에 상기 레버 아암의 단부가 부착된 케이블 및 전선이 도시되어 있다.
도 2는 상기 피봇팅 플로트와 레버 아암의 몇몇 배치상태를 합성하여 나타낸 도면이다. 상기 피봇팅 플로트는 수평방향으로부터 수직방향으로 동작한다. 상기 레버 아암은 상측을 향하는 배향으로부터 하측을 향하는 배향으로 동작하며, 궁극적으로 물 속의 하측을 향하는 배향을 가리킨다. 상기 케이블을 경유하여 빔으로의 장치의 부착이 또한 도시되어 있다.
도 3은 상기 피봇팅 플로트와 레버 아암이 수직한 상태를 도시한다. 또한, 상기 레버 아암을 빔에 연결하는 케이블이 부착되어 있다.
도 4는 상기 피봇팅 플로트, 내부 구성, 상기 회전축, 레버 아암, 그리고 더 큰 그리드의 일측 또는 빔에 연결되는 케이블, 밧줄, 체인 또는 로우프 등과 같은 연결 부품의 상세 단면도를 도시한다.
도 5는 상기 해양 저면에 부착된 상기 케이블을 도시한다.
도 6은 상기 피봇팅 플로트와 레버 아암을 도시하는데, 상기 레버 아암은 상측 또는 하늘을 향하는 배향으로 상기 레버 아암이 복귀되는 것을 촉진하는 균형추를 포함한다. 도 6은 하측을 향하는 배향상태이며 상기 해양 저면으로 연결하는 부품에 부착된 상기 레버 아암을 도시한다.
본 명세서에 일부분을 구성하며 병합된 상기 수반하는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 후술되는 바람직한 실시예의 상세한 설명과 전술된 본 발명의 일반적인 설명들과 함께 이러한 도면들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하는데 도움이 된다.
본 개시의 장치 주제는 상기 해양 수면 상의 파도의 피크 및 골에서의 수직 운동 요소를 가지는 부유하고 추축으로 회전되는 플로트에 관련된다. 특히, 상기 피봇팅 플로트는 상기 해양 수면에 대하여 수평 상태, 즉 상기 플로트의 세로 방향 축이 해수면에 수평한 상태이다. 일 실시예에서, 상기 레버 아암은 상기 피봇팅 플로트에 회전축으로 선회가능하게 부착된다. 상기 레버 아암은 특히 하늘 쪽으로 또는 상기 수평하게 배향된 플로트에 대하여 상측을 향한 예각을 이루는 방향을 가리킨다. 도 1에 도시된 레버 아암(52)의 상태에서 보는 바와 같다.
상기 도면들에서 도시된 상기 실시예에서, 상기 피봇팅 플로트는 해양 수면에 대하여 수평에서 수직으로 90°회전될 수 있다. 상기 수직 상태인 때에, 상기 플로트는 보다 적은 힘으로 보다 쉽게 오리가 다이빙 하듯이 잠수될 수 있다(duck dive). 이와 같이, 상기 회전되는 플로트는 다이빙 또는 잠수되면서 90°로 회전되면서, 거대한 상기 해양 파도로부터 부품들이 손상되지 않도록 보호한다. 이는 도 2에 도시된다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 복수개의 플로트들이 사용된다. 상기 플로트들은 상기 해양 수면 아래의 단단하고 무거운 빔에 부착되어 지지된다. 빔은 해양 수면 아래에 잠겨 있으며 상기 조합된 부력의 플로터들이 매달려 있다. 복수개의 빔들은 조합되어 그리드로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 다수의 분리된 플로트들이 조합되어 사용되므로, 어떤 플로트들은 파도의 피크를 겪어 90°로 회전되어 있을 때 다른 플로트들은 파도의 저점을 겪어 실질적으로 수평상태로 유지될 수 있게 된다. 이때, 상기 플로트들이 매달린 빔은, 상기 해양 수면 아래로 잠겨서, 안정한 평지에 위치하게 된다. 즉, 상기 빔(또는 그리드)은 수면 아래에 잠겨진 안정한 물체로서 제공된다.
최소한 하나의 플로트는 추가적인 요소들을 구비한다. 하나의 예에서, 이러한 요소들은 하나 또는 그 이상의 전기적인 제너레이터들(generators), 펌프들, 기어들, 래칫(ratchet) 그리고 톱니멈춤쇠(pawl), 상기 플로트에 상기 레버 아암을 연결하는 회전축, 스프링, 균형추 및 상기 레버 아암의 일단을 상기 잠겨진 빔에 연결하는 부착 기구를 포함한다. 상기 회전축은 상기 피봇팅 플로트 또는 레버 아암의 운동과 함께 회전된다. 상기 축의 회전은 기계적인 동력(에너지)를 제공할 수 있다.
상기 전기적인 제너레이터들은 AC 또는 DC로 이루어질 수 있다. 상기 기어들은 상기 에너지원(상기 플로트의 수직 운동의 결과로서 상기 레버 아암의 운동)에 응답하여 상기 제너레이터 축의 회전을 가속한다. 다르게 서술하면, 상기 아암이 제1기어 휠을 90° 회전시키면, 상기 제너레이터 축은 360˚를 25회 회전될 수 있다. (1:100의 비율). 다른 기어 비들로 변경되는 것도 가능하다.
추가적인 요소들의 다른 예에서, 래칫과 톱니멈춤쇠 요소는 상기 제너레이터 축이 단 하나의 방향으로 회전되도록 하게 한다. 상기 레버 아암은 파도의 작용에 응답하여 상하로 움직일 것이다. 상기 래칫과 톱니멈춤쇠의 작용으로 인하여, 이러한 전진/후진 운동이 상기 제너레이터 축을 양 방향으로 회전시키지 않도록 한다. 상기 제너레이터 축은 단일한 방향으로만 회전된다.
상기 제너레이터에 부착된 상기 기어 요소로부터 연장된 회전축이 있다. 상기 축은 상기 레버 아암의 일단에 고정된다. 상기 축은 제2의 제너레이터로 연장될 수도 있다. 하나의 제너레이터가 상기 래칫-톱니멈춤쇠 조합에 의하여 상기 동력원으로부터 체결이 "분리"될 때, 다른 제너레이터는 회전되는 것으로 이해될 수 있다.
또한 기설정된 상태로 상기 레버 아암을 복귀시키는 스프링 요소도 있다. 이러한 복귀 동작은 균형추에 의하여 보완될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 피봇팅 플로트(1)의 일예를 나타낸다. 상기 플로트는 중앙 개구부와 개구된 단부("U" 형상)를 갖는다. 또한 하나 이상의 제너레이터들(미도시)과 연결될 수 있는 회전축(51)은 상기 피봇팅 플로트의 몸체 내에 설치된다. 상기 축은 상기 플로트에 회전가능하게 부착됨과 아울러 상기 빔(11)에 고정된 케이블 또는 로드(8)와 같은 연결부품에 도면번호 53으로 연결되는 레버 아암(52)과 연결된다. 또한 상기 제너레이터에 의해 생성된 전력을 전달할 수 있는 적기적인 케이블(10)이 도시된다. 상기 제너레이터는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 플로트의 내부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 제너레이터 또는 다른 작동 장치, 예컨대 펌프,가 상기 플로터 상에 위치된다. 다른 실시예에서, 상기 작동 장치, 예컨대 제너레이터, 펌프 등은 상기 레버 아암의 내부 또는 상부에 위치될 수 있다.
도 2는 거대한 파도에 응답하여 상기 피봇팅 플로트가 수평상태(1A)로부터 수직상태(1D)(duck down)로 움직이는 것을 도시한다. 상기 플로트(1)와 상기 레버 아암(52) 간의 추축으로 회전되는 관계를 주목하라. 상기 레버 아암과 플로트는 펴지고(1A 및 52A) 파도의 작용에 의하여 수직하게 정렬된다(1D 및 52D). 상기 연결하는 부품(8)의 길이가 일정한 것으로 도시되고 상기 잠겨진 구조물이 안정된 상태로 유지되는 것을 주목하라.
도 3은 상기 빔에 메여 있는 상기 케이블(8)의 길이가 고정된 길이인 상태에서 상기 조합된 피봇팅 플로트(1)와 레버 아암(52)가 높은 파도의 부풀어짐으로 인해 펴지는 것을 도시한다. 다른 예(도 5)에서 상기 케이블은 상기 해양 저면에 부착될 수 있다. 또한 로드(rod), 체인 또는 유사한 장치는 상기 케이블로 대체될 수있다. 상기 레버 아암은 상기 축에 대하여 대략 135° (하측으로) 회전함으로써, 상기 레버 아암을 (이제 수직상태로 있는) 상기 플로트와 일직으로 정렬한다. 도 3은 이러한 작동을 도시한다. 상기 피봇팅 플로트가 상기 수면에 수직으로 배향되는 것은 이해될 수 있을 것이다. 이것은 상기 피봇팅 플로트의 상기 해양 수면에 대한 원래의 수평 배향으로부터 상태가 변화된 것이다. 이것은 상기 플로트의 모두 또는 일부분이 상기 표면 아래로 당겨지는 것을 허용하도록 상태를 변화시킨다. 상기 파도의 부풀어짐이 지나가면, 상기 피봇팅 플로트는 원상태로 복원되고 상기 스프링은 상기 레버 아암을 원위치로 되돌린다. 상기 스프링 작용은 상기 레버 아암에 부착된 균형추에 의하여 보조될 수 있다. 이러한 균형추들의 예는 도 6에 도시된다. 상기 레버 아암은 그의 원래 상태로 복귀될 수 있다.
도 4는 도 1에 나타내어진 바와 같은 상기 피봇팅 플로트와 레버 아암 어셈블리의 단면도를 제공한다. 상기 플로트의 중앙 개구부를 통해서 하측으로 연장된 상기 레버 아암(52)를 가진 상기 피봇팅 플로트(1)가 도시된다. 2개의 제너레이터들(64,65)이 도시된다. (운동축(51)으로부터 에너지를 전달하는) 각 제너레이터를 위한 상기 기어 기구(62,66)의 상태의 예도 도시되어 있다. 상기 레버 아암은 상기 회전축에 상기 플로트에 관하여 추축으로 연결된다. 파도의 운동에 의하여 발생되는 이러한 운동은 상기 에너지를 전달하거나 변환한다. 상기 피봇팅 플로트 요소들은 상기 레버 아암을 기설정된 위치로 복귀시키는 상기 스프링(61)을 포함한다. 상기 피봇팅 커플링(53)은 상기 레버 아암과 상기 빔(11)에 부착된 상기 케이블(8)을 연결한다. 상기 스프링에 의한 상기 레버 아암의 복귀 운동은 상기 균형추에 의하여 보조될 수 있다.
도 6은 상기 피봇팅 플로트와 상기 레버 아암의 측면도를 도시한다. 균형추들도 도시된다. 본 예에서, 상기 균형추들(54)은 상기 레버 아암(52)의 단부에 위치된다. 또한 상기 레버 아암이 커넥터 또는 앵커(101)에 의하여 상기 해양 저면(100)에 부착된 케이블 또는 로드(8)에 부착된 것이 도시된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예로서 상기 레버 아암(52)이 상기 해양 저면(100)과 앵커 장치(101)로 연장되어 연결하는 부품(8)에 부착된 것을 도시한다. 또한 상기 피봇팅 플로트(1) 이내 또는 표면상에 포함된 제너레이터 또는 그와 유사한 요소로부터 연장된 전력 케이블(10)이 도시된다. 또한 상기 레버 아암(52)이 추축 연결된 상기 회전축(51)이 도시된다. 상기 레버 아암과 상기 연결하는 부품을 연결하는 피봇팅 조인트(53)도 도시된다.
본 명세서의 상기 장치 주제와 다른 장치들 간의 중대한 차이들 중 하나는 상기 피봇팅 플로트와 상기 레버 아암의 양자가 펴지는 방법으로 상기 해양 수면에 대한 배향이 회전되는 것에 있다. 상기 레버 아암은 회전 운동을 가지며 상기 플로트는 상기 해양 수면과의 배향에 있어서 수평 상태로부터 수직 상태로 회전된다. 상기 플로트는 상기 수직 상태에서 잠길 수 있다. 종래 기술은 플로트와 레버 아암의 조합을 가질 수 있지만 그들은 회전되지 않는 정지된 요소를 가진다. Salter의 3,928,967호와 Reenberg의 4,568,836호 특허는 회전되지만 레버 아암 또는 회전되는 레버 아암을 가지지 않는다. 상기 장치들은 내적인 관성 또는 정지된 요소에 의존한다. 레버 아암과 플로트 모두가 해양 수면에 대한 배향에서 회전되는데 있어서 상기 펴지는 플로트와 레버 아암의 조합은 본 개시의 기술 주제의 중대한 차이점들 중 하나이다.

Claims (24)

  1. 부착된 피봇팅 플로트와 레버 아암의 조합을 포함하되,
    상기 플로트는 상기 레버 아암에 대한 배향이 변화될 수 있고 상기 레버 아암은 상기 피봇팅 플로트에 대한 배향이 변화될 수 있으며 상기 조합은 해양 수면과의 배향이 변화될 수 있으며, 수중에 잠겨진 안정 물체에 부착된 장치를 더 포함하여 이루어지는 해양 파도의 상승과 하강을 전기 에너지로 변환하는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수면에 대하여 수직한 배향으로 추축 회전될 수 있는 상기 피봇팅 플로트를 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 해수에 대한 수평 배향으로부터 수직 배향으로 90° 회전하는 상기 피봇팅 플로트를 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중에 잠겨진 안정 물체에 부착된 연결 부품에 부착된 상기 레버 아암을 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    케이블을 포함하는 상기 연결 부품을 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    체인을 포함하는 상기 연결 부품을 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    로드를 포함하는 상기 연결 부품을 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중에 잠겨진 안정 물체는 빔인 것을 특징으로 하는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중에 잠겨진 안정 물체는 그리드인 것을 특징으로 하는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중에 잠겨진 안정 물체는 해양 저면인 것을 특징으로 하는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  11. 해양 저면에 부착된 피봇팅 플로트와 레버 아암의 조합을 포함하되,
    해양 파도와의 상호 작용하는 장치의 결과로서 해양 수면에 대한 배향이 변화되고 펴지는 상기 플로트와 상기 레버를 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 피봇팅 플로트는 일반적으로 해양 수면에 평행한 수평 배향으로부터 일반적으로 상기 해양 수면에 수직한 수직 배향으로 90° 회전될 수 있는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  13. a) 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 조합;
    b) 상기 플로트에 상기 레버를 부착하는 회전축;
    c) 상기 레버에 일단이 부착되고 수중에 잠긴 안정 물체에 타단이 부착된 연결 부품을 포함하여 이루어지는 해양 파도의 상승과 하강을 전기 에너지로 변환하는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레버는 상기 해양 수면의 상승 동작에 반응하여 상기 플로트에 대하여 추축 회전하는 동작으로 펴질 수 있으며, 하늘을 향하는 방향으로부터 상기 해양 저면을 향하는 방향으로 회전되는 상기 레버를 더 포함하되, 상기 플로트는 상기 해양 수면에 대한 배향에 있어서 수평한 상태에서 수직한 상태로 회전되는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
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  22. a) 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 조합;
    b) 상기 플로트에 상기 레버를 부착하는 회전축;
    c) 일단이 상기 레버에 부착되고 타단이 수중에 잠기는 안정 물체에 부착되는 연결 부품;
    d) 상기 레버에 부착된 균형추; 그리고
    e) 스프링을 포함하여 이루어지는 해양 파도의 상승과 하강을 전기 에너지로 변환하는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 회전축에 부착되는 스프링을 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    제너레이터를 더 포함하여 이루어지는 제너레이터를 가지고 레버로 작동되는 피봇팅 플로트 장치.
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