KR101196356B1 - Magnetism-operation of Vertical axis a Water current Hydraulic turbine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자력가동식 수직축 수류수차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기력발전소의 냉각수 방류흐름, 농업용 저수지 방류수 흐름, 농수로 흐름, 농업용보 방류수 흐름, 양식장의 방류수 흐름, 대댐의 하천유지용수 흐름, 하천의 흐름, 바닷물의 흐름 등을 이용하여 기존 물 관련시설의 미활용 방류수를 이용할 수 있으므로 수력잠재량이 매우 크고, 물의 밀도가 크기 때문에 작은 유속으로도 많은 에너지를 생산할 수 있으며, 댐이 없이도 가능하기 때문에 하천생태계 및 환경에 영향을 주지 않는 특징이 있다.The present invention relates to a self-actuated vertical shaft water aberration, and more particularly, cooling water discharge flow of the power plant, agricultural reservoir effluent flow, agricultural water channel flow, agricultural effluent flow, effluent flow of farms, river maintenance water stream of the dam, river Unused effluent from existing water-related facilities can be used by using the flow and the flow of sea water, so the hydro potential is very large, and the density of the water is large, so that a large amount of energy can be produced even at a small flow rate. And it does not affect the environment.

Description

자력가동식 수직축 수류수차{Magnetism-operation of Vertical axis a Water current Hydraulic turbine}Magnetism-operation of Vertical axis a Water current Hydraulic turbine}

본 발명은 자력가동식 수직축 수류수차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기력발전소의 냉각수 방류흐름, 농업용 저수지 방류수 흐름, 농수로 흐름, 농업용보 방류수 흐름, 양식장의 방류수 흐름, 대댐의 하천유지용수 흐름, 하천의 흐름, 바닷물의 흐름 등을 이용하여 기존 물 관련시설의 미활용 방류수를 이용할 수 있으므로 수력잠재량이 매우 크고, 물의 밀도가 크기 때문에 작은 유속으로도 많은 에너지를 생산할 수 있으며, 댐이 없이도 가능하기 때문에 하천생태계 및 환경에 영향을 주지 않는 자력가동식 수직축 수류수차에 관한 것이다.
The present invention relates to a self-actuated vertical shaft water aberration, and more particularly, cooling water discharge flow of the power plant, agricultural reservoir effluent flow, agricultural water channel flow, agricultural effluent flow, effluent flow of the farm, river maintenance water stream of the dam, river Unused effluent from existing water-related facilities can be used by using the flow and the flow of sea water, so the hydro potential is very large, and the density of the water is large, so that a large amount of energy can be produced even at a small flow rate. And a magnetically driven vertical axis water flow aberration that does not affect the environment.

일반적인 수력발전방식은 댐에 갇혀진 물을 수압관을 통하여 수차에 공급하는 방식을 통하여 수차를 가동시키게 된다. In general, the hydroelectric power generation method is to operate the water wheel by supplying the water trapped in the dam through the hydraulic pipe.

이 과정에서 방류되는 물은 수압관을 통하여 수차에 공급되기 때문에 원활히 이용하는데에는 제한이 발생한다. Since the water discharged in this process is supplied to the water wheel through the hydraulic pipe, there is a limitation in using it smoothly.

이와 같은, 소 수력개발의 장해요인을 극복하고 소수력발전소 건설을 확산시키기 위해서는 현실적으로 환경오염에 대한 문제가 해결된 기존의 물 관련설비를 이용하는 방안을 강구할 필요가 있다.In order to overcome the obstacles of small hydropower development and spread the construction of small hydro power plants, it is necessary to find ways to use existing water-related facilities that have actually solved the problem of environmental pollution.

이렇듯, 기존의 수력발전은 물의 위치에너지를 이용하므로 적합한 입지가 제한되고, 그로 인해 작은 유속으로 많은 에너지를 생산할 수 없으며, 댐에 의해 하천생태계 및 환경에 영향을 주고, 하천뿐 아니라 기존 물 관련시설의 미활용 방류수를 이용할 수 없어 설비비용이 증가하는 문제점이 있다.As such, existing hydroelectric power uses potential energy of water, which limits its proper location, and therefore cannot produce much energy at a small flow rate, and affects the river ecosystem and the environment by dams, and not only rivers but also existing water-related facilities. Unused effluent is not available, there is a problem that the installation cost increases.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 기존의 소수력발전방식의 단점을 보완할 수 있는 다른 방식을 소수력발전을 다음과 같이 검토할 필요가 있다.
In order to solve this problem, it is necessary to examine the hydropower generation as follows to another method that can supplement the disadvantages of the existing hydropower generation method.

발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the above problems,

기력발전소의 냉각수 방류흐름, 농업용 저수지 방류수 흐름, 농수로 흐름, 농업용보 방류수 흐름, 양식장의 방류수 흐름, 대댐의 하천유지용수 흐름, 하천의 흐름, 바닷물의 흐름 등을 이용하여 기존 물 관련시설의 미활용 방류수를 이용할 수 있으므로 수력잠재량이 매우 크고, 물의 밀도가 크기 때문에 작은 유속으로도 많은 에너지를 생산할 수 있으며, 댐이 없이도 가능하기 때문에 하천생태계 및 환경에 영향을 주지 않는 자력가동식 수직축 수류수차를 제공하는데 목적이 있다.
Unused effluent from existing water-related facilities by using cooling water discharge flow of power plants, agricultural reservoir effluent flow, farm water channel flow, agricultural effluent effluent flow, effluent flow of aquaculture farms, river maintenance water flow of large dams, stream flow, seawater flow, etc. It is possible to produce a large amount of energy at a small flow rate because of the large hydro potential, and the high density of water, and it is possible to provide a magnetically operated vertical axis water aberration that does not affect the river ecosystem and the environment because it is possible without a dam. There is this.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 수직으로 형성되어 에너지를 전달하는 회전축과;In order to achieve the above object, the present invention is a vertically formed rotation axis for transmitting energy;

상기 회전축의 상,하 양끝단부에 상호 이격되어 설치되는 허브와;Hubs spaced apart from each other at upper and lower ends of the rotating shaft;

상기 각각의 허브 외주연에 방사상으로 다수개 설치되는 지지대와;Supports are provided in a plurality of radially on the outer periphery of each hub;

상기 상,하 지지대 사이에 설치되어 유체에 의해 양력이 발생되고, 상기 유체에 의해 회전되어 회전축에 양력의 회전에너지를 전달하는 반동형 깃과;A reactionary vane installed between the upper and lower supports to generate lift by a fluid, and rotate by the fluid to transmit rotational energy of lift to a rotating shaft;

상기 허브와 허브 사이에 설치되어 유체에 의해 항력이 발생되고, 상기 유체에 의해 회전되어 회전축에 항력의 회전에너지를 전달하는 충동형 깃;An impulse blade installed between the hub and the hub to generate drag force by the fluid and rotating by the fluid to transmit rotational energy of drag to the rotating shaft;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자력가동식 수직축 수류수차에 관한 것이다.
It relates to a magnetically movable vertical axis water flow aberration, characterized in that comprising a.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 자력가동식 수직축 수류수차는 기력발전소의 냉각수 방류흐름, 농업용 저수지 방류수 흐름, 농수로 흐름, 농업용보 방류수 흐름, 양식장의 방류수 흐름, 대댐의 하천유지용수 흐름, 하천의 흐름, 바닷물의 흐름 등을 이용하여 기존 물 관련시설의 미활용 방류수를 이용할 수 있으므로 수력잠재량이 매우 크고, 물의 밀도가 크기 때문에 작은 유속으로도 많은 에너지를 생산할 수 있으며, 댐이 없이도 가능하기 때문에 하천생태계 및 환경에 영향을 주지 않는 효과가 있다.
As described above, the self-actuated vertical shaft water aberration of the present invention is a cooling water discharge flow of the power plant, agricultural reservoir effluent flow, agricultural water channel flow, agricultural effluent flow, effluent flow of the farm, river maintenance water flow of the dam, river Unused effluent from existing water-related facilities can be used by using the flow and the flow of sea water, so the hydro potential is very large, and the density of the water is large, so that a large amount of energy can be produced even at a small flow rate. And effects that do not affect the environment.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축 수류수차를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축 수류수차를 나타낸 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수직축 수류수차를 나타낸 정면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전축과 충동형 깃을 나타낸 개략도이다.1 is a perspective view showing a vertical axis water flow aberration according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view showing a portion AA of FIG.
3 is a plan view showing the vertical axis water flow aberration according to an embodiment of the present invention,
4 is a front view showing the vertical axis water flow aberration according to an embodiment of the present invention,
5 is a schematic view showing a rotating shaft and an impulse feather according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.

본 발명은 수직으로 형성되어 에너지를 전달하는 회전축과;The present invention is formed vertically and the rotation axis for transmitting energy;

상기 회전축의 상,하 양끝단부에 상호 이격되어 설치되는 허브와;Hubs spaced apart from each other at upper and lower ends of the rotating shaft;

상기 각각의 허브 외주연에 방사상으로 다수개 설치되는 지지대와;Supports are provided in a plurality of radially on the outer periphery of each hub;

상기 상,하 지지대 사이에 설치되어 유체에 의해 양력이 발생되고, 상기 유체에 의해 회전되어 회전축에 양력의 회전에너지를 전달하는 반동형 깃과;A reactionary vane installed between the upper and lower supports to generate lift by a fluid, and rotate by the fluid to transmit rotational energy of lift to a rotating shaft;

상기 허브와 허브 사이에 설치되어 유체에 의해 항력이 발생되고, 상기 유체에 의해 회전되어 회전축에 항력의 회전에너지를 전달하는 충동형 깃;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
And an impulse type blade installed between the hub and the hub to generate drag by the fluid and rotating by the fluid to transmit rotational energy of the drag to the rotating shaft.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.Before describing the various embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings, it can be seen that the application is not limited to the details of the configuration and arrangement of the components described in the following detailed description or shown in the drawings. will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축 수류수차를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축 수류수차를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수직축 수류수차를 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전축과 충동형 깃을 나타낸 개략도이다.1 is a perspective view showing a vertical axis water aberration according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a portion AA of Figure 1, Figure 3 is a plan view showing a vertical axis water aberration according to an embodiment of the present invention 4 is a front view showing a vertical axis water flow aberration according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic diagram showing a rotating shaft and an impulse feather according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자력가동식 수직축 수류수차(60)는 물(유체)의 흐름으로부터 수력에너지를 효과적으로 추출할 수 있는 장치로써, 회전축(10)과, 허브(20)와, 지지대(30)와, 반동형 깃(40)과, 충동형 깃(50)으로 구성된다.As shown in Figures 1 to 4, the magnetically movable vertical axis water flow aberration 60 of the present invention is an apparatus capable of effectively extracting hydraulic energy from the flow of water (fluid), the rotating shaft 10 and the hub 20 ), The support 30, the reaction type feather 40 and the impulse type feather 50.

상기 회전축(10)은 도 1과 도 5에 도시한 바와 같이, 수직으로 형성되어 에너지를 전달하는 축으로 상기 반동형 깃(40)과 충동형 깃(50)에서 전달된 회전에너지를 외측에 설치된 발전기(미도시)에 전달하여 전력을 발전시키는 것이다. 이때, 상기 회전축(10)은 수직뿐만 아니라 설치위치와 사용처에 따라 수평, 대각선 등 다양하게 설치할 수 있다.1 and 5, the rotation shaft 10 is formed vertically and transmits energy to the rotational energy transmitted from the reaction type feather 40 and the impulse type feather 50 installed on the outside. It delivers to a generator (not shown) to generate power. At this time, the rotary shaft 10 may be installed in various ways, such as vertical, horizontal, diagonal, depending on the installation location and usage.

상기 허브(20)는 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 회전축(10)의 상,하 양끝단부에 상호 소정간격으로 이격되어 설치되는데, 상기 허브(20)는 회전축(10)의 외주연에 일체형으로 형성되며, 원형 판으로 형성되어 회전에 용이하다.As shown in Figures 1 to 4, the hub 20 is installed at both ends of the upper and lower ends of the rotary shaft 10 at a predetermined interval from each other, the hub 20 is the outer periphery of the rotary shaft 10 It is formed integrally with and is formed in a circular plate and is easy to rotate.

여기서, 상기 상,하 허브(20)의 각각에 도 1에서처럼 지지대(30)가 설치되는데, 상기 지지대(30)는 허브(20)의 외주연에 방사상으로 다수개 설치된다. 이때, 상기 지지대(30)는 반동형 깃(40)의 회전력을 허브(20)에 전달하는 장치로써, 회전력이 반감되지 않는 다양한 형태로 형성된다.Here, the support 30 is installed in each of the upper and lower hubs 20, as shown in Figure 1, the support 30 is provided in a plurality of radially on the outer periphery of the hub (20). At this time, the support 30 is a device for transmitting the rotational force of the reaction type feather 40 to the hub 20, the rotational force is formed in various forms that are not halved.

또한, 상기 지지대(30)는 상,하가 상호 한쌍으로 동일한 개수로 형성되며, 상기 지지대(30)의 사이에 반동형 깃(40)이 연결된다.In addition, the support 30 is formed in the same number of upper and lower pairs mutually, the reaction type feather 40 is connected between the support 30.

그리고, 상기 반동형 깃(40)과 연결되는 지지대(30)는 상,하부뿐만 아니라 반동형 깃(40)의 길이에 따라 회전축(10)의 길이방향으로 소정간격 이격되어 다수개가 설치 가능하다.In addition, the support 30 connected to the reaction type feather 40 may be spaced apart by a predetermined interval in the longitudinal direction of the rotation shaft 10 according to the length of the reaction type feather 40 as well as the upper and lower parts.

상기 반동형 깃(40)은 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 상,하 지지대(30) 사이에 설치되어 유체에 의해 양력이 발생되는데, 상기 유체에 의해 반동형 깃(40)이 회전되어 회전축(10)에 양력의 회전에너지를 전달하는 날개이다.1 and 4, the reaction type feather 40 is installed between the upper and lower support members 30, and lift is generated by the fluid, and the reaction type feather 40 is rotated by the fluid. It is a wing that transmits the rotational energy of lifting force to the rotary shaft (10).

여기서, 상기 반동형 깃(40)은 상, 하 양 지지대(30)의 끝단부에 상호 연결되도록 설치되고, 도 2와 도 3을 참고하여, 단면형상이 대칭형 익형(symmetric airfoil, 비행기 날개의 단면형태)이며, 직사각형 날개(rectangular wing) 형태로써 반동형 수차의 형상으로 유체에 의한 회전 되면서 양력이 발생되는 효율이 높지만, 유체 없이 스스로 가동되지 못하는 단점이 있지만, 본 발명에서는 충동형 깃(50)을 설치함으로써, 2가지 다른 특성을 갖는 복합체인 자력가동식 수직축 수류수차(60)의 수력학적 성능을 최적화할 수 있도록 하였다.Here, the reaction type feather 40 is installed to be connected to the end of the upper and lower support 30, with reference to Figures 2 and 3, the cross-sectional shape of the symmetric airfoil (cross section of the aircraft wing) Shape), but a rectangular wing (rectangular wing) in the shape of the reactionary aberration is a high lift efficiency generated by the rotation of the fluid, but the disadvantage that does not operate by itself without the fluid, the impulse type feather 50 By installing this, it was possible to optimize the hydraulic performance of the magnetically movable vertical axis water aberration (60), a composite having two different properties.

상기 충동형 깃(50)은 도 1과 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 허브(20)와 허브(20) 사이에 설치되어 유체에 의해 항력이 발생되고, 상기 유체에 의해 충동형 깃(50)이 회전되어 회전축에 항력의 회전에너지를 전달하는 날개이다.The impulse type feather 50 is installed between the hub 20 and the hub 20, as shown in Figures 1 and 4 and 5, the drag is generated by the fluid, the impulse type feather by the fluid 50 is rotated to transmit the rotational energy of the drag to the rotation axis.

여기서, 상기 충동형 깃(50)은 도 4와 도 5를 참고하여, 일측에서 이송되는 유체에 의해 용이하게 회전되도록 회전축(10)의 중앙부를 중심으로 하여 상,하단으로 나누어져 형성되고, 상단의 원호 날개와 하단의 원호 날개가 평면상 상호 크로스된 상태로 회전축(10)의 외주연 양측부에 각각 접촉되는 날개이다. 이때, 상기 충동형 깃(50)이 상,하단으로 나누어진 부위에는 상단의 충동형 깃(50)과 하단의 충동형 깃(50)이 회전시, 흔들리거나 파손되는 것을 방지하면서 잡아주기 위해 허브(20)가 더 설치된다.Here, the impulse-type feather 50 is formed by dividing the upper, lower centered around the central portion of the rotating shaft 10 so as to be easily rotated by the fluid transported from one side, with reference to FIGS. The circular arc wing and the circular arc wing of the lower wing is in contact with each other on both sides of the outer periphery of the rotary shaft 10 in a state that cross each other in the plane. At this time, the impulse-type feather 50 is divided into the upper and lower ends, the hub to hold the impulse-type feather 50 at the top and the impulse-type feather 50 at the bottom to prevent shaking or breakage during rotation 20 is further installed.

즉, 상기 회전축(10)에 장착된 충동형 깃(50)은 원호(circular arc) 단면이며, 반실린더(half cylinder) 형태로써 충동형 수차의 형상이다. That is, the impulse type feather 50 mounted on the rotating shaft 10 has a circular arc cross section and has a shape of impulse aberration in the form of a half cylinder.

그리고, 상기 회전축(10)에 장착된 충동형 깃(50)은 가동 토크를 많이 발생시키므로 초기에는 자력가동용으로 사용되며, 가동 후에는 충동형 깃(50)에서 발생하는 항력을 이용하여 구동되는 충동형 수차로써 보조 역할을 하고, 자력가동능력이 없는 반동형 깃(40)은 충동형 깃(50)의 도움으로 가동한 후 깃에서 발생하는 양력을 이용하여 자력가동식 수직축 수류수차(60)의 주된 출력원의 역할을 담당한다. In addition, since the impulse-type feather 50 mounted on the rotary shaft 10 generates a lot of movable torque, the impulse-type blade 50 is initially used for magnetic driving, and is driven by the drag generated from the impulse-type blade 50 after the operation. A recoil vane 40, which serves as an impulse aberration and does not have a magnetic force capability, operates with the help of the impulse type feather 50 and then uses the lifting force generated by the feather to generate a vertically vertical water flow aberration 60. It plays the role of main output source.

또한, 상기 반동형 깃(40)과 충동형 깃(50)의 직경은 각각의 수차에 적합한 날개 끝 속도 비가 조화되어 성능저하를 방지할 수 있는 크기로 한다.
In addition, the diameter of the reaction type feather 40 and the impulse type feather 50 is sized to prevent the performance degradation by harmonizing the blade tip speed ratio suitable for each aberration.

이하에서는 도 3을 참고하여, 반동형 깃(40)과 충동형 깃(50)의 구동특성에 대해 기술하기로 한다.Hereinafter, referring to FIG. 3, driving characteristics of the reaction type feather 40 and the impulse type feather 50 will be described.

우선, 본 발명의 자력기동식 수직축 수류수차(60)는 반동형 깃(40)과 충동형 깃(50)을 사용한다. 여기서, 상기 충동형 깃(50)은 반동형 깃(40)과는 달리 항력형 수차로써 작동원리가 서로 다른 두 가지 종류의 수차를 구성하는 기술은 매우 중요하다. First, the magnetically driven vertical axis water flow aberration 60 of the present invention uses a reaction type feather 40 and an impulse type feather 50. Here, unlike the reaction type feather 40, the impulse type feather 50 is a technology of constituting two kinds of aberrations in which the operation principle is different from each other by the drag type aberration.

여기서, 구동특성이 서로 다른 2가지 종류의 수차가 조합되어 운전되기 때문에 상호 간의 수력학적 특성이 정확히 조화되지 않을 경우 효과가 급격히 저하될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 반동형 깃(40)의 날개 끝 속도 비와 자력시동용 충동형 깃(50)의 날개 끝 속도 비를 동화시켜 2가지 다른 특성을 갖는 복합체인 자력가동식 수직축 수류수차(60)의 수력학적 성능을 최적화한다.Here, since two types of aberrations having different driving characteristics are operated in combination, effects may be drastically deteriorated when the hydraulic characteristics of each other are not exactly harmonized. In order to solve this problem, the wing tip speed ratio of the reaction type feather 40 and the blade tip speed ratio of the impulse starting impulse 50 are assimilated, and the magnetically movable vertical shaft water aberration (60) has two different characteristics. To optimize the hydraulic performance.

그리고, 상기 반동형 깃(40)에 있어서 흐름을 회전축에 수직인 단면상에서 볼 때 방위각(azimuth angle, θ)의 변화에 대한 받음각(angle of attack, α)와 유체역학적인 힘, 즉 양력과 항력과의 관계를 도면 3과 같이 표시할 수 있다.In addition, in the reaction vane 40, the angle of attack (α) and the hydrodynamic forces, i.e., lift and drag, with respect to the change of the azimuth angle (θ) when the flow is viewed on a cross section perpendicular to the rotation axis The relationship with can be expressed as shown in FIG.

이렇듯, 수차가 일정한 각속도 Ω로 회전한다고 하면, 반동형 깃(40)의 국부선속도 r Ω가 유도속도 V보다 크게 되는 실속이전의 상태에서는 회전경로에 대한 양력의 접선방향의 성분에 의해 회전력을 얻게 된다. 그러나 유도속도 V가 국부선속도 r Ω보다 크게 되면 받음각은 방위각에 따라서 0°에서 ±180°범위에서 변하므로 국부적으로는 실속상태에 빠지게 되거나 반동형 깃의 뒷전(trailing edge)으로부터 흐름이 진입되기도 한다. In this way, if the aberration rotates at a constant angular velocity Ω, in the state before the stall where the local linear velocity r Ω of the reactionary vane 40 is greater than the induced velocity V, the rotational force is caused by the tangential component of the lift force relative to the rotation path. You get However, if the induction velocity V is greater than the local linear velocity r Ω, the angle of attack varies from 0 ° to ± 180 ° depending on the azimuth angle, causing local stalls or flow from the trailing edge of the recoil vane. do.

그렇기에, 상기 반동형 깃(40)은 발생하는 양력을 이용하여 구동되는 수차로써 대칭익형을 사용하며, 효율은 높지만 스스로 기동하지 못하는 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 본 발명에서 제안한 자력가동식 수직축 수류수차(60)는 자력기동을 위한 충동형 깃(50)과 반동형 깃(40)을 결합한 것으로, 구동특성이 서로 다른 2가지 종류의 수차가 조합되어 효과적으로 운전하기 위하여 반동형 깃(40)의 날개 끝 속도 비와 충동형 깃(50)의 날개 끝 속도 비를 동화시키는 크기로 정하여 2가지 다른 특성을 갖는 복합체인 자력가동식 수직축 수류수차(60)의 수력학적 성능을 최적화할 수 있도록 하였다.
Therefore, the reaction type feather 40 uses a symmetrical airfoil as an aberration driven by the lifting force generated, and has a high efficiency but does not start by itself. In order to compensate for this, the magnetically driven vertical axis water flow aberration 60 proposed in the present invention is a combination of the impulse type blade 50 and the reaction type blade 40 for driving the magnetic force, and two types of aberrations having different driving characteristics are combined. In order to effectively operate the self-actuated vertical axis water aberration (60), which is a composite having two different characteristics by determining the size of the wing tip speed ratio of the reaction type feather 40 and the wing tip speed ratio of the impulse type feather 50 The hydraulic performance of the system can be optimized.

10 : 회전축 20 : 허브
30 : 지지대 40 : 반동형 깃
50 : 충동형 깃 60 : 자력가동식 수직축 수류수차10: axis of rotation 20: hub
30: support 40: rebound type feather
50: impulse type feather 60: magnetically driven vertical axis water aberration

Claims (5)

수직으로 형성되어 에너지를 전달하는 회전축(10)과;
상기 회전축(10)의 상,하 양끝단부에 상호 이격되어 설치되고, 상기 회전축(10)의 외주연에 일체형으로 형성되는 허브(20)와;
상기 각각의 허브(20) 외주연에 방사상으로 다수개 설치되는 지지대(30)와;
상기 상,하 지지대(30) 사이에 설치되어 유체에 의해 양력이 발생되고, 상기 유체에 의해 회전되어 회전축(10)에 양력의 회전에너지를 전달하는 반동형 깃(40)과;
상기 허브(20)와 허브(20) 사이에 설치되어 유체에 의해 항력이 발생되고, 상기 유체에 의해 회전되어 회전축(10)에 항력의 회전에너지를 전달하는 충동형 깃(50);을 포함하여 구성되고,
상기 반동형 깃(40)은 상, 하 양 지지대(30)의 끝단부에 상호 연결되도록 설치되고, 단면상 대칭익형 형태의 날개로 형성되어 유체에 의한 회전에 의해 양력이 발생되며,
상기 충동형 깃(50)은 양끝단부가 허브(20)와 허브(20) 사이에 연결되되, 상기 회전축(10)의 외주연에 길이방향으로 형성되고, 상기 회전축(10)의 외주연 양측부와 접촉되어 수평면상 원호(圓弧) 형태의 날개로 형성되며, 상기 충동형 깃(50)은 일측에서 이송되는 유체에 의해 용이하게 회전되도록 회전축(10)의 중앙부를 중심하여 상,하단으로 나누어져 형성되고, 상단의 원호 날개와 하단의 원호 날개가 평면상 상호 크로스된 상태로 회전축(10)의 외주연 양측부에 각각 접촉되며,
상기 회전축(10)은 반동형 깃(40)과 충동형 깃(50)에서 전달된 회전에너지를 외측에 설치된 발전기에 전달하여 전력을 발전시키는 것을 특징으로 하는 자력가동식 수직축 수류수차.A rotating shaft 10 formed vertically to transmit energy;
Hubs 20 which are installed spaced apart from each other at the upper and lower ends of the rotary shaft 10, and integrally formed on the outer periphery of the rotary shaft 10;
A support 30 installed radially on the outer periphery of each hub 20;
A reactionary vane 40 installed between the upper and lower supports 30 to generate lift by a fluid, and rotate by the fluid to transmit rotational energy of lift to the rotation shaft 10;
It is installed between the hub 20 and the hub 20, the drag generated by the fluid, the impulse-type feather 50 is rotated by the fluid to transfer the rotational energy of the drag to the rotating shaft 10; including Composed,
The reactionary feather 40 is installed to be connected to the end of the upper and lower support 30, is formed as a wing of the symmetrical wing shape in cross-section, the lift is generated by the rotation by the fluid,
Both ends of the impulse type feather 50 is connected between the hub 20 and the hub 20, is formed in the longitudinal direction on the outer periphery of the rotary shaft 10, both sides of the outer peripheral edge of the rotary shaft 10 It is formed in the form of a wing of the circular arc (圓弧) on the horizontal plane, the impulse-type feather 50 is divided into the upper and lower centering around the central portion of the rotating shaft 10 so as to be easily rotated by the fluid transported from one side It is formed in the lower, the upper circular arc blades and the lower circular arc blades are in contact with each of the outer peripheral sides of the rotating shaft 10 in a state that cross each other in the plane,
The rotary shaft 10 is a self-actuated vertical shaft water aberration, characterized in that for generating electric power by transmitting the rotational energy transmitted from the reaction type feather (40) and the impulse type feather (50). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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