KR101214277B1 - A aerial wind power generating system having an electric generator on the ground - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An aerial wind power generation system with a ground power generator is provided to reduce floating gas for staying a power generator in the air as rotary force is delivered to the ground from the air by power generation cables. CONSTITUTION: An aerial wind power generation system comprises an aerial rotary structure(100), a ground power generating element(200), and power generation cables(310,320). The aerial rotary structure comprises a flying body(110), rotary shaft units, and rotary transfer pulleys(151). The flying body is filled with floating gas. The vanes of the flying body rotate around a horizontal center axis to wind. The rotary shaft units are fixed to the flying body, and projected to both sides along the center axis. The rotary transfer pulleys are installed around the center axis, and rotate with the rotary shaft units. The ground power generating element comprises a support(210), power generators, and power generating pulleys. The power generators are fixed to the support. The power generating pulleys are connected to the power generators, and deliver rotary force to the power generators. The power generation cables connect the rotary transfer pulleys to the power generating pulleys, and deliver the rotary force of the rotary transfer pulleys to the power generating pulleys.

Description

지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치{A aerial wind power generating system having an electric generator on the ground}A aerial wind power generating system having an electric generator on the ground}

본 발명은 지상에 발전기가 설치된 공중풍력 발전장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 헬륨 등 부양가스가 채워진 부양체가 공중에서 풍력을 받아 회전할 수 있도록 하고, 상기 부양체의 회전력이 지상의 발전기에 전달되어 발전이 이루어지도록 구성한 공중풍력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to an aerial wind power generator having a generator installed on the ground, and more specifically, a buoyant filled with a support gas such as helium to receive the wind in the air to rotate, the rotational force of the support is transmitted to the generator on the ground The present invention relates to a public wind power generation device configured to generate power.

공중풍력발전은 헬륨 등의 부양가스를 이용하여 발전기를 지상으로부터 소정의 높이 이상 체공시킨 상태에서 상층에 존재하는 고품질의 풍력을 이용하여 발전하는 것이다.Aerial wind power generation is generated by using high-quality wind power existing in the upper layer in a state in which the generator is made above a predetermined height from the ground by using a support gas such as helium.

한국공개특허공보 제10-2009-0030519호에는 공중풍력발전장치의 일례를 도시하고 있다.Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2009-0030519 shows an example of an aerial wind power generator.

도 1을 참고하면, 상기 공중풍력발전장치는 부양가스를 채운 기구체(11)와, 상기 기구체(11)에 부착되어 공중에서 풍력을 받아 발전하는 발전체(21)와, 기구체(11)를 소정의 영역에서 지지하고 지면으로 끌어내릴 수 있도록 지상과 연결하는 와이어(31)로 구성된다. 또한, 별도의 전력케이블(41)이 설치되어 공중의 발전체(21)에서 생산한 전력을 지상으로 공급하고 있다.Referring to FIG. 1, the aerial wind power generator includes a mechanism body 11 filled with a supporting gas, a power generator 21 attached to the mechanism body 11 to receive wind power from the air, and a mechanism body 11. ) Is composed of a wire 31 that connects with the ground so as to be supported in a predetermined area and drawn to the ground. In addition, a separate power cable 41 is installed to supply the power produced by the power generator 21 in the air to the ground.

한편, 한국등록특허공보 제10-0971308호에도 양측의 공중부양튜브(12) 사이에 풍력발전수단(22)을 설치하여 공중풍력을 활용하여 전기를 생산할 수 있고, 공중부양튜브(12)는 지상의 소정 지점에 고정되는 고정와이어(32)에 의해 지지되도록 구성되어 있다. 그러한, 공중풍력발전장치도 발전기를 포함하는 풍력발전수단(22)이 공중부양튜브(12)와 함께 공중에 위치하고, 공중에서 생산된 전력은 고정와이어(32) 등에 배선된 전선에 의해 지상으로 공급되고 있다.Meanwhile, Korean Patent Publication No. 10-0971308 also provides wind power generation means 22 between the air support tubes 12 on both sides to produce electricity by utilizing the air wind power, and the air support tubes 12 are ground-based. It is comprised so that it may be supported by the fixing wire 32 fixed to the predetermined point of the. Such a wind power generator is also located in the air along with the levitation tube 12, the wind power generating means 22 including a generator, the power produced in the air is supplied to the ground by a wire wired to the fixed wire 32, etc. It is becoming.

그러나, 상기와 같은 종래의 공중풍력 발전장치들은 모두 풍력을 이용하여 발전하기 위한 발전설비가 공중에 위치하게 됨으로써, 발전설비를 부양시키기 위해 큰 부양력을 요구한다. 따라서, 부양체의 부피가 증가하고, 주기적으로 충전해야 할 많은 양의 헬륨가스를 필요로 하므로 그 유지관리에 많은 비용과 시간을 요구하게 된다.However, all the conventional wind power generators as described above require a large flotation force to support the power generation facilities, since power generation facilities for generating power using wind power are located in the air. Therefore, the volume of the flotation is increased, and a large amount of helium gas that needs to be periodically filled requires much cost and time for its maintenance.

또한, 공중에 큰 중량의 발전설비가 설치됨으로써 부양체가 추락하는 등의 비상상황이 발생 시 지상의 인명피해 또는 시설물 파괴 등의 피해정도가 상대적으로 과대해지는 문제점이 있었다.In addition, the installation of a large weight power generation equipment in the air, there is a problem that the degree of damage, such as human life damage on the ground or destruction of facilities in the case of an emergency situation, such as falling of the floating body is relatively excessive.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발전설비를 지상에 설치하여 공중에 체공하는 설비의 중량을 줄임으로써 상대적으로 부피가 작은 부양체에 의해 공중에서의 풍력발전이 가능하고, 추락시 안전사고의 위험을 최소화할 수 있는 구조의 공중풍력 발전장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to install the power generation equipment on the ground by reducing the weight of the equipment to air in the air by a relatively small flotation in the air It is to provide a wind power generator of the structure capable of wind power generation of the wind power, and minimize the risk of safety accidents in case of a fall.

이에 따라 본 발명에 따른 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치는, 내부에 공중부양을 위한 부양가스가 충전되고 수평방향의 중심축을 가지며 상기 중심축에 직각방향으로 작용하는 풍력에 대하여 상기 중심축을 중심으로 하는 회전이 발생하도록 날개를 구비하는 부양체와, 상기 중심축을 따라 양측으로 돌출되도록 상기 부양체에 고정되는 회전축부와, 상기 중심축을 중심으로 설치되어 상기 회전축부와 함께 회전할 수 있는 회전전달풀리를 포함하는 공중회전구조체; 지지체와, 상기 지지체에 고정되는 발전기와, 상기 발전기에 결합되어 상기 발전기에 회전력을 전달하고 있는 발전풀리를 포함하는 지상발전체; 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리가 연결되도록 설치되고 상기 회전전달풀리의 회전을 상기 발전풀리로 전달하는 발전케이블; 및 상기 공중회전구조체를 공중의 소정영역에 체류시키도록 양측의 상기 회전축부를 각각 지상구조물과 연결하는 한 쌍의 지지케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, in the aerial wind power generation device having a ground generator according to the present invention, the floating gas is filled therein for levitation, and has a central axis in a horizontal direction, and the center axis of the wind power acting in a direction perpendicular to the central axis. Floating body having a wing to generate a rotation, a rotating shaft portion fixed to the floating body so as to protrude to both sides along the central axis, the rotational transmission is installed around the central axis can rotate with the rotating shaft portion An aerial rotating structure including a pulley; A ground generator comprising a support, a generator fixed to the support, and a power generation pulley coupled to the generator to transmit rotational force to the generator; A power generation cable installed to connect the rotation transfer pulley and the power generation pulley and transferring the rotation of the rotation transfer pulley to the power generation pulley; And a pair of supporting cables connecting the rotary shaft parts on both sides with the ground structure so that the aerial rotating structure stays in a predetermined area of the air.

상기 회전전달풀리는 양측의 상기 회전축부에 각각 설치되어 한 쌍을 이루고, 상기 발전풀리는 서로 소정의 거리를 두고 위치하는 한 쌍으로 이루어지며, 상기 발전케이블은 상기 회전전달풀리의 한 쌍과, 상기 발전풀리의 한 쌍이 하나씩 서로 대응하여 연결되도록 설치되고 상기 회전축부의 회전을 상기 회전전달풀리로부터 상기 발전풀리로 전달하도록 구성하는 것이 바람직하다.The rotational transfer pulley is formed in each of the rotating shaft portion on both sides to form a pair, the power generation pulley consists of a pair located at a predetermined distance from each other, the power generation cable is a pair of the rotational transfer pulley, and the power generation It is preferable that a pair of pulleys are installed so as to correspond to each other and configured to transfer the rotation of the rotating shaft portion from the rotation transfer pulley to the power generation pulley.

또한, 본 발명은, 상기 공중회전구조체가 공중에 부양하여 상기 지지케이블이 팽팽하게 당겨진 상태에서, 상기 발전케이블은 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리에 각각 양단이 고정되어 감기도록 설치되되, 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리 중 어느 하나에서 풀리는 경우 나머지 하나에서는 감기는 것을 다른 특징으로 하고 있다.In addition, the present invention, while the support structure is pulled tightly by the aerial rotating structure is buoyant in the air, the power generation cable is installed so that both ends are fixed to the rotation transfer pulley and the power generation pulley, respectively, the rotation When the pulley is pulled out of any one of the pulley and the power generation is characterized in that the other winding.

한편, 다른 관점에서 본 발명에 따른 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치는, 내부에 공중부양을 위한 부양가스가 충전되고 수평방향의 중심축을 가지는 부양체와, 상기 중심축을 따라 양측으로 돌출되는 회전축부와, 상기 중심축에 직각방향으로 작용하는 풍력에 대하여 상기 회전축부의 회전이 발생하도록 상기 부양체의 외주면 둘레를 따라 설치된 다수의 날개와, 양측의 상기 회전축부에 각각 설치되는 한 쌍의 회전전달풀리를 포함하는 공중회전구조체; 지지체와, 상기 지지체에 고정되는 발전기와, 상기 발전기에 회전력을 전달하도록 설치되는 것으로 서로 소정의 거리를 두고 위치하는 한 쌍의 발전풀리를 포함하는 지상발전체; 상기 한 쌍의 회전전달풀리와 상기 한 쌍의 발전풀리가 하나씩 서로 대응하여 연결되도록 설치되고 상기 회전축부의 회전을 상기 회전전달풀리로부터 상기 발전풀리로 전달하는 한 쌍의 발전케이블; 및 상기 공중회전구조체를 공중의 소정영역에 체류시키도록 상기 부양체의 양측을 각각 지상구조물과 연결하는 한 쌍의 지지케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, aerial wind power generation device having a ground generator according to the present invention in another aspect, the buoyant is filled with a support gas for the air support therein, and a rotating shaft protruding to both sides along the central axis, And a plurality of blades provided along a circumference of the outer circumferential surface of the flotation body so that rotation of the rotating shaft portion occurs with respect to wind power acting in a direction perpendicular to the central axis, and a pair of rotational transmissions respectively provided on the rotating shaft portions on both sides. An aerial rotating structure including a pulley; A ground generator comprising a support, a generator fixed to the support, and a pair of power generating pulleys installed at a predetermined distance from each other to be installed to transmit rotational force to the generator; A pair of power generation cables installed to connect the pair of rotational transmission pulleys and the pair of power generation pulleys one by one and transferring the rotation of the rotation shaft part from the rotational transmission pulley to the power generation pulley; And a pair of support cables respectively connecting both sides of the flotation with the ground structure so that the aerial rotating structure stays in a predetermined area of the air.

상기에서, 발전케이블의 구체적 일 구성은, 공중회전구조체가 공중에 부양하여 상기 지지케이블이 팽팽하게 당겨진 상태에서, 발전케이블은 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리에 각각 양단이 고정되어 감기도록 설치되되, 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리 중 어느 하나에서 풀리는 경우 나머지 하나에는 감기도록 구성하는 것이다.In the above, a specific configuration of the power generation cable, the aerial rotating structure is suspended in the air and the support cable is pulled tightly, the power generation cable is installed so that both ends are fixed to the rotary transfer pulley and the power generation pulley, respectively. , If it is released from any one of the rotational transfer pulley and the power generation pulley is configured to be wound on the other.

또한, 본 발명은 상기 구성에서, 상기 회전전달풀리와 상기 회전축부 사이에 설치되어 회전력의 전달을 단속시키는 제1전자클러치와, 상기 제1전자클러치가 상기 회전전달풀리와 상기 회전축부 사이의 회전력 전달을 차단시킬 때 상기 회전전달풀리가 상기 회전축부에 대하여 자유롭게 회전하도록 상기 회전전달풀리와 상기 회전축부 사이에 설치되는 베어링과, 상기 발전케이블을 감도록 상기 발전풀리를 회전시키는 권취전동기와, 상기 발전케이블이 상기 발전풀리에서 상기 회전전달풀리로 이동한 정도를 감지하는 발전케이블이동감지장치와, 발전케이블이 상기 회전전달풀리로 이동한 정도가 설정치에 도달한 상태를 상기 발전케이블이동감지장치가 감지한 경우 상기 회전전달풀리와 상기 회전축부 사이의 회전력 전달을 차단시키도록 상기 제1전자클러치를 작동시키고 상기 발전케이블을 상기 발전풀리에 감도록 상기 권취전동기를 작동시키는 제어장치를 더 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention, in the above configuration, the first electromagnetic clutch provided between the rotation transfer pulley and the rotating shaft portion to interrupt the transmission of the rotational force, the first electromagnetic clutch is a rotational force between the rotation transfer pulley and the rotation shaft portion A bearing installed between the rotation transmission pulley and the rotation shaft part to freely rotate the rotation transmission pulley when the transmission is interrupted, and a winding motor for rotating the power generation pulley to wind the power generation cable; The power generation cable movement detecting device which detects the degree to which the power generation cable moves from the power generation pulley to the rotational transmission pulley, and the power generation cable moving detection device is configured to reach a set value when the power generation cable moves to the rotational transmission pulley. The first to block transmission of the rotational force between the rotational transfer pulley and the rotational shaft part when detected; Here the clutch is operated and the power cable to the other characterized in that it further comprises a control device for operating the electric motor to the winding sense of the power pulley.

또한, 본 발명은 상기 발전풀리와 상기 발전기 사이에서 회전력의 전달을 단속하는 제2전자클러치와, 상기 제2전자클러치가 상기 발전풀리와 상기 발전기 사이의 회전력 전달을 차단시킬 때 상기 발전풀리가 상기 발전기에 대하여 자유롭게 회전하도록 상기 발전풀리와 상기 발전기의 발전축 사이에 설치되는 베어링이 더 설치되고, 상기 제어장치는 상기 권취전동기를 작동시키는 경우 상기 발전풀리와 상기 발전기 사이의 회전력 전달이 차단되도록 상기 제2전자클러치를 작동시키는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention also provides a second electronic clutch for intermittent transmission of rotational force between the power generating pulley and the generator and the power generation pulley when the second electronic clutch blocks the transmission of rotational force between the power generating pulley and the generator. A bearing is installed between the power generating pulley and the power generating shaft of the generator so as to rotate freely with respect to the generator, and the control device is configured to block the rotational force transmission between the power generating pulley and the generator when the winding motor is operated. It is another feature to operate the second electronic clutch.

또한, 본 발명은 풍향변화에 따라 수평면을 기준으로 상기 공중회전구조체의 자세변화의 상태를 감지할 수 있도록 상기 공중회전구조체에 설치되는 지피에스(GPS)수신기와, 상기 공중회전구조체의 자세변화에 따라 상기 발전케이블의 꼬임을 방지할 수 있도록 상기 지상발전체를 회전시키는 지상발전체회전장치를 더 포함하고, 상기 지피에스(GPS)수신기의 위치신호를 전달받아 상기 발전케이블의 꼬임을 방지하기 위해 상기 지상발전체회전장치의 작동을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention is a GPS receiver installed on the aerial rotating structure to detect the state of the posture change of the aerial rotating structure on the horizontal plane in accordance with the change in the wind direction, according to the change in the attitude of the aerial rotating structure The apparatus further includes a ground generator rotating device for rotating the ground generator so as to prevent the twisting of the power generation cable. The ground signal is received to receive the position signal of the GPS receiver to prevent the ground cable from being twisted. Another feature is to include a control device for controlling the operation of the generator rotating device.

본 발명에 따른 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치는 다음과 같은 효과를 가진다.Aerial wind power generation device having a ground generator according to the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명은 발전기가 공중에 체류하지 않고 지상에 설치된 상태에서 발전케이블에 의해 회전력이 공중에서 지상으로 전달되도록 구성하여, 큰 중량의 발전기를 공중에 체공시키기 위한 다량의 부양가스를 요구하지 않고, 큰 부피의 부양체를 필요로 하지 않는다.First, the present invention is configured so that the rotational force is transmitted from the air to the ground by the power generation cable in a state in which the generator does not stay in the air and is installed on the ground, without requiring a large amount of support gas for airing a large weight generator in the air. It does not require a large volume of support.

둘째, 본 발명은 공중회전구조체의 중량이 감소됨으로써 지상으로 추락 시 인명이나 재산에 가할 수 있는 피해의 규모를 대폭 감소시키게 된다.Secondly, the present invention greatly reduces the magnitude of damage that can be inflicted on lives or property when falling to the ground by reducing the weight of the aerial rotating structure.

셋째, 공중의 풍력발전기에서 발전이 이루어져 지상으로 송전하는 종래의 발전장치에서는 송전을 위해 공중과 지상을 연결하는 동(銅)케이블이 설치됨으로써 부양체에 걸리는 중량부하를 증가시키는 원인이 되었으나, 본 발명은 공중회전구조체와 지상발전체 사이에서 풀리가 회전하는 정도의 장력을 부담하는 케이블이 설치되는 것이므로 종래 발전장치의 동케이블에 비해 보다 가벼운 케이블이 사용될 수 있다. 이에 따라, 공중의 부양체가 부담할 중량이 보다 감소하게 된다. Third, in the conventional power generation device that generates power from the wind turbine in the air and transmits it to the ground, copper cables connecting the air and the ground are installed for the power transmission, thereby causing a heavy load on the support body. According to the present invention, since a cable is installed that bears a tension of the pulley between the aerial rotating structure and the ground generator, a lighter cable may be used as compared to the copper cable of the conventional power generator. As a result, the weight of the air supporter is further reduced.

도 1은 종래의 공중풍력 발전장치의 구성도
도 2는 종래의 다른 공중풍력 발전장치의 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공중풍력 발전장치의 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공중풍력 발전장치의 정면구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전전달풀리와 그 주변부의 구성을 보다 구체적으로 도시하는 단면구성도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발전풀리와 그 주변부의 구성을 보다 구체적으로 도시하는 단면구성도
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공중풍력 발전장치의 발전작용에 대한 설명도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지상발전체회전장치의 작동과정을 설명하기 위한 설명도1 is a configuration diagram of a conventional aerial wind power generator
2 is a configuration diagram of another conventional wind power generator
3 is a perspective view of an aerial wind power generator according to an embodiment of the present invention;
4 is a front configuration diagram of an aerial wind power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view showing in more detail the configuration of the rotary transfer pulley and its peripheral portion according to an embodiment of the present invention
Figure 6 is a cross-sectional view showing in more detail the configuration of the power generating pulley and its peripheral portion according to an embodiment of the present invention
7 to 9 are explanatory diagrams for the power generation action of the aerial wind power generator according to an embodiment of the present invention
10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the ground generator rotating apparatus according to an embodiment of the present invention;

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공중풍력 발전장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공중풍력 발전장치의 정면구성도이다.3 is a perspective view of an aerial wind power generator according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a front configuration diagram of the aerial wind power generator according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 지상발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치는, 공중회전구조체(100)와, 지상발전체(200)와, 한 쌍의 발전케이블(310,320)과, 한 쌍의 지지케이블(410,420)을 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 4, an aerial wind power generator including a ground generator according to an embodiment of the present invention includes an aerial rotating structure 100, a ground generator 200, and a pair of power generating cables 310 and 320. ) And a pair of support cables 410 and 420.

상기 공중회전구조체(100)는 지상에서 소정 높이의 공중에 부양된 상태에서 공중의 풍력을 받아 회전력을 발생시키는 부분이다.The aerial rotating structure 100 is a part generating the rotational force by receiving the wind power of the air in the state of being supported in the air of a predetermined height on the ground.

상기 공중회전구조체(100)는 내부에 공중부양을 위한 부양가스가 충전되고 수평방향의 중심축을 가지는 부양체(110)와, 상기 중심축을 따라 양측으로 돌출되는 회전축부(121,122)와, 상기 중심축에 수직으로 작용하는 풍력에 대하여 상기 회전축부(121,122)의 회전이 발생하도록 상기 부양체(110)의 외주면 둘레를 따라 설치된 다수의 날개(130)와, 양측의 상기 회전축부(121,122)에 각각 설치되는 한 쌍의 회전전달풀리(151,152)를 포함하고 있다.The aerial rotating structure 100 is filled with a support gas for levitation in the inside and has a central axis in the horizontal direction, the rotating shaft portion 121, 122 protruding to both sides along the central axis, and the central axis Installed on the plurality of wings 130 and the rotation shafts 121 and 122 on both sides so that rotation of the rotation shafts 121 and 122 is generated with respect to wind power acting perpendicularly to the support body 110. It includes a pair of rotation transfer pulleys (151, 152).

상기 부양체(110)는 내부에 헬륨과 같은 부양가스가 충전되어 있는 기구체로서 그 외주면에 다수의 날개(130)가 설치되어 상기 중심축에 직각방향으로 작용하는 풍력을 받아 회전할 수 있도록 구성된다.The support body 110 is a mechanism that is filled with a support gas such as helium inside the plurality of wings 130 is installed on the outer peripheral surface is configured to rotate to receive the wind acting in a direction perpendicular to the central axis. do.

상기 회전축부(121,122)는 부양체(110)가 회전하는 중심축에 설치되는 것으로, 부양체(110)의 양측으로 돌출되어 지지케이블(410,420)의 베어링에 의해 지지되고 있다.The rotary shafts 121 and 122 are installed on the central axis in which the support body 110 rotates. The rotary shaft parts 121 and 122 protrude to both sides of the support body 110 and are supported by the bearings of the support cables 410 and 420.

또한, 상기 한 쌍의 회전전달풀리(151,152)는 부양체(110)의 양측에서 회전축부(121,122)의 회전과 함께 회전할 수 있도록 설치되고, 후술하는 발전케이블(310,320)의 일단이 고정되어 감길 수 있다.In addition, the pair of rotation transfer pulleys 151 and 152 are installed to rotate together with the rotation of the rotation shafts 121 and 122 at both sides of the support body 110, and one end of the power generation cables 310 and 320 to be described later is fixedly wound. Can be.

상기 부양체(110)는 내부의 부양가스에 의해 상승하려는 부양력과 지지케이블(410,420)에 의해 지지되는 장력과, 정면 등에서 불어오는 바람의 풍력이 균형을 이룬 상태로 공중의 소정영역에 체류하는 상태가 된다.The support body 110 is a state of staying in a predetermined area of the air in a state in which the lifting force to be lifted by the supporting gas inside and the tension supported by the support cables (410,420) and the wind power of wind blowing from the front and the like are balanced. Becomes

한편, 상기 지상발전체(200)는 공중회전구조체(100)의 회전력을 전달받아 지상에서 발전이 이루어지는 부분이다. 상기 지상발전체(200)는 지지체(210)와, 상기 지지체(210)에 고정되는 발전기(221,222)와, 상기 발전기(221,222)에 회전력을 전달하도록 설치되는 것으로 서로 소정의 거리를 두고 위치하는 한 쌍의 발전풀리(231,232)를 포함한다.On the other hand, the above-mentioned ground generator 200 is a portion that is generated on the ground receives the rotational force of the aerial rotating structure 100. The ground generators 200 are installed to transmit rotational force to the support body 210, the generators 221 and 222 fixed to the support body 210, and the generators 221 and 222 as long as they are positioned at a predetermined distance from each other. And a pair of power generating pulleys 231 and 232.

상기 지지체(210)는 지상에 설치되는 발전기(221,222), 발전풀리(231,232), 견인전동기(271,272) 등의 설비를 지지하는 부분으로 긴 길이의 플레이트 형상으로 설치되는 것이 바람직하다. 발전기(221,222), 발전풀리(231,232), 견인전동기(271,272) 등의 설비는 상기 지지체(210)의 그 중심부를 기준으로 양단부에 대칭으로 각각 설치되어 있다.The support 210 is a portion for supporting equipment such as generators 221, 222, power pulleys 231, 232, traction motors 271, 272 to be installed on the ground is preferably installed in a long plate shape. Facilities such as generators 221 and 222, power pulleys 231 and 232 and traction motors 271 and 272 are symmetrically installed at both ends of the support 210, respectively.

상기 발전기(221,222)는 회전력을 전달받아 발전이 이루어지고 발전기(221,222)의 회전축에 발전풀리(231,232)가 결합된다. 발전풀리(231,232)는 공중회전구조체(100)의 회전전달풀리(151,152)와 발전케이블(310,320)로 연결되어 회전전달풀리(151,152)의 회전력을 전달받는다. 발전풀리(231,232)는 지지체(210)의 양측에 각각 발전기(221,222)와 함께 설치되어 쌍을 이루고, 좌측의 발전풀리(231)는 좌측의 회전전달풀리(151)와 좌측의 발전케이블(310)에 의해 연결되며, 우측의 발전풀리(232)는 우측의 회전전달풀리(152)와 우측의 발전케이블(320)에 의해 연결되어 있다. 상기 발전기(221,222)는 지지체(210)의 양측에 각각 설치되지 않고, 지지체(210)의 상면 중간부분에 하나만 설치되어 양측의 발전풀리(231,232)가 상기 발전기의 양측에서 발전축에 동시에 연결되도록 구성하는 것도 가능하다.The generators 221 and 222 receive power to generate power, and power generation pulleys 231 and 232 are coupled to the rotation shafts of the generators 221 and 222. The power generating pulleys 231 and 232 are connected to the rotational transmission pulleys 151 and 152 of the aerial rotating structure 100 and the power generation cables 310 and 320 to receive the rotational force of the rotational transmission pulleys 151 and 152. The power generating pulleys 231 and 232 are installed together with the generators 221 and 222 on both sides of the support 210, respectively, and form a pair. The power generating pulley 231 on the left side is the rotation transmission pulley 151 on the left side and the power generation cable 310 on the left side. The power generating pulley 232 on the right side is connected by the rotational transmission pulley 152 on the right side and the power generating cable 320 on the right side. The generators 221 and 222 are not installed on both sides of the support 210, respectively, and only one is installed in the middle of the upper surface of the support 210 so that power generating pulleys 231 and 232 on both sides are simultaneously connected to the power generation shaft on both sides of the generator. It is also possible.

상기 발전케이블(310,320)은 공중회전구조체(100)와 지상발전체(200) 사이에서 회전력을 절달함으로써 지상에서 발전이 이루어지도록 한다. 발전케이블(310,320)은 상기 한 쌍의 회전전달풀리(151,152)와 상기 한 쌍의 발전풀리(231,232)가 하나씩 서로 대응하여 연결되도록 설치되고, 상기 회전축부(121,122)의 회전을 상기 회전전달풀리(151,152)로부터 상기 발전풀리(231,232)로 전달하는 한 쌍의 케이블로 이루어진다. 즉, 상기 공중회전구조체(100)가 공중에 부양하여 지지케이블(410,420)이 팽팽하게 당겨진 상태에서, 상기 발전케이블(310,320)은 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 발전풀리(231,232)에 각각 양단이 고정되어 감기도록 설치되되, 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 발전풀리(231,232) 중 어느 하나에서 풀리는 경우 나머지 하나에는 감기도록 한다. 이를 위해 발전케이블(310,320)은 지지케이블(410,420)보다 더 길게 형성되어 지지케이블(410,420)이 팽팽하게 당겨진 상태에서 발전케이블(310,320)은 회전전달풀리(151,152)와 발전풀리(231,232) 중 하나 이상에는 감겨 있는 상태이다.The power generation cables 310 and 320 transmit power between the aerial rotating structure 100 and the ground generator 200 so that power generation is performed on the ground. The power generation cables 310 and 320 are installed such that the pair of rotation transfer pulleys 151 and 152 and the pair of power generation pulleys 231 and 232 are connected to each other in correspondence with each other, and the rotation of the rotation shaft parts 121 and 122 is rotated. It consists of a pair of cables to transfer from the 151,152 to the power generating pulleys (231,232). That is, in the state in which the aerial rotating structure 100 is supported in the air and the support cables 410 and 420 are pulled tightly, the power generating cables 310 and 320 are both ends of the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the power generating pulleys 231 and 232, respectively. It is fixed to be installed to be wound, but if it is released from any one of the rotation transfer pulleys (151, 152) and the power generating pulleys (231, 232) to be wound on the other. To this end, the power generation cables 310 and 320 are formed longer than the support cables 410 and 420 so that the power generation cables 310 and 320 are one or more of the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the power generation pulleys 231 and 232 while the support cables 410 and 420 are pulled tight. It is in a wound state.

상기 지지케이블(410,420)은 공중회전구조체(100)가 풍력에 의해 공중에서 이동하는 것을 방지하고, 지상에 고정된 위치를 중심으로 공중회전구조체(100)가 공중에 체류하도록 한다. The support cables 410 and 420 prevent the aerial rotating structure 100 from moving in the air by wind power, and allow the aerial rotating structure 100 to stay in the air around a fixed position on the ground.

상기 지지케이블(410,420)은 일단이 상기 회전축부(121,122)에 베어링(413,423)을 매개로 결합되고 타단이 지상구조물에 고정된다. 상기 지상구조물은 지상에 고정된 별도의 구조물일 수 있으나, 상기 지상발전체(200)에 설치되는 견인전동기(271,272)의 풀리에 권취되도록 고정되는 것이 바람직하다. 발전케이블(310,320)은 지지케이블(410,420)과 같이 공중으로 연장되면서 회전전달풀리(151,152)와 발전풀리(231,232) 중 하나 이상에 감겨 있으므로 지지케이블(410,420)은 발전케이블(310,320)보다 짧은 길이로 형성되어 부양체(110)의 양측에 각각 쌍으로 설치된다.One end of the support cables 410 and 420 is coupled to the rotating shaft parts 121 and 122 via bearings 413 and 423 and the other end is fixed to the ground structure. The ground structure may be a separate structure fixed to the ground, but is preferably fixed to be wound on the pulleys of the traction motors 271 and 272 installed on the ground generator 200. The power generation cables 310 and 320 are wound in at least one of the rotation transmission pulleys 151 and 152 and the power generation pulleys 231 and 232 while extending in the air, such as the support cables 410 and 420, and thus the support cables 410 and 420 have a shorter length than the power generation cables 310 and 320. Is formed and installed in pairs on each side of the support body (110).

상기 지지케이블(410,420)은 견인전동기(271,272)가 회전하면 견인전동기(271,272)의 풀리에 감기게 되어 공중회전구조체(100)를 지상으로 하강시킬 수 있다.When the traction motors 271 and 272 rotate, the support cables 410 and 420 may be wound around the pulleys of the traction motors 271 and 272 to lower the aerial rotating structure 100 to the ground.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전전달풀리(151,152)와 그 주변부의 구성을 보다 구체적으로 도시하는 단면구성도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발전풀리(231,232)와 그 주변부의 구성을 보다 구체적으로 도시하는 단면구성도이다.On the other hand, Figure 5 is a cross-sectional view showing in more detail the configuration of the rotational transfer pulleys (151,152) and the peripheral portion according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a power generation pulley (231,232) and according to an embodiment of the present invention It is a cross-sectional block diagram which shows the structure of the peripheral part more concretely.

도 5 및 도 6은 일측의 회전전달풀리(152)와 발전풀리(232)를 도시하고 있으나, 타측의 것도 동일하게 구성된다.5 and 6 illustrate the rotational transmission pulley 152 and the power generation pulley 232 on one side, but the other side is configured in the same way.

먼저, 도 5를 참조하면, 회전축(121,122)과 회전전달풀리(151,152) 사이의 회전력 전달을 단속하는 제1전자클러치(160)가 공중회전구조체(100)의 양측의 회전전달풀리(151,152)에 각각 설치된다. 회전전달풀리(151,152)는 베어링(152a)을 매개로 회전축부(121,122)와 연결된다. 그 베어링(152a)은 상기 제1전자클러치(160)가 회전전달풀리(151,152)와 상기 회전축부(121,122) 사이의 회전력 전달을 차단시킬 때 회전전달풀리(151,152)가 회전축부(121,122)에 대하여 자유롭게 회전하도록 한다.First, referring to FIG. 5, the first electronic clutch 160 which intercepts the rotational force transmission between the rotation shafts 121 and 122 and the rotation transmission pulleys 151 and 152 is connected to the rotation transmission pulleys 151 and 152 on both sides of the aerial rotating structure 100. Each is installed. The rotation transfer pulleys 151 and 152 are connected to the rotation shafts 121 and 122 through the bearing 152a. The bearing 152a has a rotation transfer pulley 151 and 152 with respect to the rotation shaft portion 121 and 122 when the first electromagnetic clutch 160 blocks the rotational force transmission between the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the rotation shaft portions 121 and 122. Rotate freely.

상기 제1전자클러치(160)는 전자석(162)의 자화시 인력이 작용하도록 회전축부(121,122)에 용접 등으로 고정되는 철재디스크(163)와, 상기 철재디스크(163)와 간격을 두고 상기 철재디스크(163)에 대향하는 전자석(162)이 설치되며 회전축에 설치된 키(165)를 따라 슬라이딩되는 클러치디스크(161)와, 상기 클러치디스크(161)를 철재디스크(163)로부터 분리시키고 회전전달풀리(151,152) 측으로 가압하고 있는 스프링(164)을 포함한다.The first electromagnetic clutch 160 is an iron disk 163 fixed to the rotary shafts 121 and 122 by welding or the like so that an attractive force is applied when the electromagnet 162 is magnetized, and the iron disk 163 is spaced apart from the steel disk 163. An electromagnet 162 facing the disk 163 is installed and the clutch disk 161 sliding along the key 165 installed on the rotating shaft, and the clutch disk 161 is separated from the steel disk 163 and the rotation transfer pulley And springs 164 urged to the 151 and 152 sides.

상기 전자석(162)이 자화되지 않는 경우에는 스프링(164)에 의해 클러치디스크(161)가 회전전달풀리(151,152) 측으로 가압되어 표면에 접촉하고 있으므로, 클러치디스크(161)와 회전전달풀리(151,152)가 마찰력에 의해 일체로 회전할 수 있다. 또한, 클러치디스크(161)는 키(165)에 의해 회전축부(121,122)와 일체로 회전할 수 있으므로 회전축부(121,122)가 회전하면 회전전달풀리(151,152)가 함께 회전할 수 있다.When the electromagnet 162 is not magnetized, the clutch disc 161 is pressed toward the rotation transfer pulleys 151 and 152 by the spring 164 and contacts the surface thereof, and thus the clutch disc 161 and the rotation transfer pulleys 151 and 152. Can rotate integrally by the frictional force. In addition, since the clutch disc 161 may rotate integrally with the rotation shaft parts 121 and 122 by the key 165, the rotation transmission pulleys 151 and 152 may rotate together when the rotation shaft parts 121 and 122 rotate.

만일, 전자석(162)에 전류가 인가되어 자화될 경우에는, 전자석(162)과 철재디스크(163) 사이에 인력이 작용하고 철재디스크(163)는 회전축부(121,122)에 고정되어 있으므로 클러치디스크(161)가 키(165) 상에서 슬라이딩되어 스프링(164)의 탄성력을 이기고 철재디스크(163) 쪽으로 접근한다. 이에 따라, 클러치디스크(161)가 회전전달풀리(151,152)로부터 이격되고, 회전전달풀리(151,152)와 회전축부(121,122)는 베어링(152a)에 의해 연결되어 있으므로 회전축부(121,122)의 회전력이 회전전달풀리(151,152)에 전달되지 못하고 회전전달풀리(151,152)가 회전축부(121,122) 상에서 자유롭게 회전할 수 있는 상태가 된다. 이러한 상태는 발전케이블(310,320)이 풍력에 의해 회전전달풀리(151,152)에 완전히 감긴 후, 다시 발전케이블(310,320)이 풀려 지상의 발전풀리(231,232)에 감기기 위해 필요한 상태이다.If the current is applied to the electromagnet 162 and magnetized, the attraction force acts between the electromagnet 162 and the steel disc 163, and the steel disc 163 is fixed to the rotation shafts 121 and 122, so that the clutch disc ( 161 slides on key 165 to overcome the elastic force of spring 164 and approach steel disk 163. Accordingly, the clutch disk 161 is spaced apart from the rotation transfer pulleys 151 and 152, and the rotation transmission pulleys 151 and 152 and the rotation shaft parts 121 and 122 are connected by bearings 152a, so that the rotational force of the rotation shaft parts 121 and 122 rotates. It is not delivered to the transfer pulleys 151 and 152 and the rotation transfer pulleys 151 and 152 can be freely rotated on the rotation shafts 121 and 122. Such a state is a state necessary for the power generating cables 310 and 320 to be completely wound on the rotational transmission pulleys 151 and 152 by wind power, and then the power generating cables 310 and 320 are unwound and wound on the power generating pulleys 231 and 232 on the ground.

한편, 지상의 발전풀리(231,232)에도 발전풀리(231,232)와 발전기(221,222) 사이에는 회전력의 전달을 단속하는 제2전자클러치(260)가 설치된다.On the other hand, the second electric clutch 260 for intermittent transmission of rotational force is installed between the power generating pulleys 231 and 232 and the generators 221 and 222 on the ground.

도 6을 참조하면, 상기 제2전자클러치(260)에도 철재디스크(263)와 전자석(262)을 포함하는 클러치디스크(261)와 그 사이의 스프링(264)과, 클러치디스크(261)의 회전력을 발전축부(224)에 전달하기 위한 키(265)를 포함하고, 발전풀리(231,232)와 발전축부(224)는 베어링(232a)에 의해 결합된다. 발전풀리(231,232)의 회전력을 발전축부(224)에 전달하기 위한 상기 클러치디스크(261)의 작동은 전술한 제1전자클러치(160)와 동일하다.Referring to FIG. 6, the second electromagnetic clutch 260 also includes a clutch disk 261 including an iron disk 263 and an electromagnet 262, a spring 264 therebetween, and a rotation force of the clutch disk 261. It includes a key 265 for transmitting to the power generating shaft 224, the power generating pulleys 231 and 232 and the power generating shaft 224 is coupled by a bearing (232a). The operation of the clutch disc 261 for transmitting the rotational force of the power generating pulleys 231 and 232 to the power generation shaft unit 224 is the same as that of the first electronic clutch 160 described above.

상기 구성과 함께, 발전풀리(231,232)에는 발전풀리(231,232)를 회전시켜, 발전케이블(310,320)을 감도록 하는 권취전동기(250)가 설치된다. 그 권취전동기(250)가 회전하면 권취전동기(250)의 회전축에 결합된 피니언(251)과 발전풀리(232)의 일측 둘레에 형성된 기어부(232b)가 맞물려 발전풀리(231,232)가 발전케이블(310,320)을 감도록 회전한다. Along with the above configuration, the power generating pulleys 231 and 232 are provided with winding motors 250 which rotate the power generating pulleys 231 and 232 to wind the power generating cables 310 and 320. When the winding motor 250 rotates, the pinion 251 coupled to the rotation shaft of the winding motor 250 and the gear portion 232b formed around one side of the power generating pulley 232 mesh with the power generating pulleys 231 and 232. Rotate to wind 310,320.

또한, 발전케이블(310,320)이 발전풀리(231,232)에서 상기 회전전달풀리(151,152)로 이동한 정도를 감지하기 위하여 발전케이블이동감지장치(280,232c)가 더 설치된다. 발전케이블이동감지장치(280,232c)는 발전풀리(231,232)의 둘레 중 한 지점에 또는 둘레에 균일 간격으로 마커(예컨대, 거울, 자석 등)(232c)가 설치되고, 그것의 접근을 감지하는 감지수단(예컨대, 마커가 거울이면 반사형광감지센서, 마커가 자석이면 자력감지센서)(280)이 설치되어 발전풀리(231,232)의 회전수를 계측하게 된다. 발전풀리(231,232)의 회전수를 감지함에 따라 발전케이블(310,320)이 발전풀리(231,232)에 감기면서 이동해 온 정도를 계산할 수 있다.In addition, the power generation cable movement detection devices 280 and 232c are further installed in order to detect the degree of movement of the power generation cables 310 and 320 from the power generation pulleys 231 and 232 to the rotation transfer pulleys 151 and 152. The power generation cable movement detecting devices 280 and 232c are provided with markers (eg, mirrors, magnets, etc.) 232c at uniformly spaced at or around one of the periphery of the power generating pulleys 231 and 232, and detect the approach thereof. Means (eg, a reflective fluorescence sensor if the marker is a mirror, a magnetic force sensor if the marker is a magnet) 280 is installed to measure the number of revolutions of the power generating pulleys 231 and 232. As the number of rotations of the power generating pulleys 231 and 232 is sensed, the degree to which the power generating cables 310 and 320 are wound and moved to the power generating pulleys 231 and 232 may be calculated.

한편, 본 실시예에는 발전케이블(310,320)에 의한 발전작용과 이동상태를 제어하기 위한 제어장치(미도시)가 더 설치된다. 상기 제어장치는 발전케이블이동감지장치(280,232c)의 감지신호를 입력받아 제1전자클러치(160) 및 제2전자클러치(260)의 전자석(162,262)의 작동과, 권취전동기(250)의 작동을 제어한다.On the other hand, the present embodiment is further provided with a control device (not shown) for controlling the power generation action and movement state by the power generation cables (310,320). The control device receives the detection signals of the power generation cable movement detecting devices 280 and 232c to operate the electromagnets 162 and 262 of the first electronic clutch 160 and the second electronic clutch 260 and to operate the winding motor 250. To control.

상기 제어장치는 발전케이블이동감지장치(280,232c)에서 감지한 발전케이블(310,320)이 회전전달풀리(151,152)로 이동된 정도가 설정치에 도달한 경우, 즉 제1전자클러치(160) 및 제2전자클러치(260)의 전자석(162,262)을 작동시키지 않은 상태에서 발전풀리(231,232)의 회전수가 설정치에 도달한 경우, 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 회전축부(121,122) 사이의 회전력 전달을 차단시키도록 상기 제1전자클러치(160)를 작동시킨다. 그리고, 상기 발전케이블(310,320)을 상기 발전풀리(231,232)에 감도록 상기 권취전동기(250)를 작동킨다. 이 때, 제2전자클러치(260)도 작동되어 발전축부와 발전풀리(231,232)의 회전력 전달이 차단된다. 권취전동기(250)가 발전기(221,222)의 발전축부를 회전시킬 수 있을 만큼 큰 용량의 전동기일 경우, 제2전자클러치(260)의 작동여부와 관계없이 발전풀리(231,232)를 회전(이 때 발전축부 224가 함께 회전하게 된다)시킬 수 있을 것이나, 제2전자클러치(260)를 작동시켜 발전축부(224)와 발전풀리(231,232)의 회전력 전달을 차단시킨 후 발전풀리(231,232)를 회전시켜 발전케이블(310,320)을 권취하는 것이 동력의 소모가 작고 효율적이다.The control device is a case in which the degree of movement of the power generation cables 310 and 320 detected by the power generation cable movement detecting devices 280 and 232c to the rotation transfer pulleys 151 and 152 reaches a set value, that is, the first electronic clutch 160 and the second. When the rotation speed of the power generating pulleys 231 and 232 reaches the set value without the electromagnets 162 and 262 of the electromagnetic clutch 260 operating, the transmission of the rotation force between the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the rotation shaft parts 121 and 122 is blocked. To operate the first electronic clutch 160 to be made. The winding motor 250 is operated to wind the power generating cables 310 and 320 on the power generating pulleys 231 and 232. At this time, the second electronic clutch 260 is also operated to block the rotational force transmission between the power generating shaft and the power generating pulleys 231 and 232. When the winding motor 250 is an electric motor having a capacity large enough to rotate the power generating shafts of the generators 221 and 222, the power generating pulleys 231 and 232 are rotated regardless of whether the second electronic clutch 260 is operated. Shaft 224 rotates together), but operates the second electronic clutch 260 to block the rotational force transmission between the power generating shaft 224 and the power generating pulleys 231 and 232 and then rotates the power generating pulleys 231 and 232 to generate power. The winding of the cables 310 and 320 consumes little power and is efficient.

한편, 도 3 및 도 4를 참고하면, 본 실시예에는 수평방향을 기준으로 풍향의 변화 시 공중회전구조체(100)의 자세가 변함에 따라 발전케이블(310,320) 및 지지케이블(410,420)의 꼬임이 방지되도록 지상발전체회전장치가 설치된다. Meanwhile, referring to FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the twist of the power generation cables 310 and 320 and the support cables 410 and 420 is changed as the attitude of the aerial rotating structure 100 changes when the wind direction is changed based on the horizontal direction. Ground generator rotating devices are installed to prevent them.

상기 지상발전체회전장치는 지면에 환형의 레일이 지지블록(520) 위에 설치되어 있고, 지지체(210)의 하부 양측에 바퀴(213) 및 바퀴구동체(215)가 설치되어 상기 환형의 레일(510) 상에서 회전할 수 있도록 구성된다.In the above ground generator rotating device, an annular rail is installed on the support block 520 on the ground, and wheels 213 and a wheel driving body 215 are installed on both sides of the lower portion of the support 210 so that the annular rail ( And to rotate on 510.

또한, 풍향변화에 따라 수평면을 기준으로 상기 공중회전구조체(100)의 자세변화의 상태를 감지할 수 있도록 상기 공중회전구조체(100)에 설치되는 지피에스(GPS)수신기(미도시)가 더 설치된다. 지피에스수신기는 복수로 설치되는 것이 바람직하나, 하나의 지피에스수신기일 경우에도 지상발전체(200)의 위치가 항상 동일하므로 지상발전체(200)의 위치와 지피에스수신기의 위치를 비교하여 공중회전구조체(100)의 자세를 계산할 수 있다. 지피에스수신기와 제어장치의 신호의 전달은 유선 또는 무선으로 가능하다.In addition, a GPS receiver (not shown) installed on the aerial rotating structure 100 may be further installed to detect a state of the posture change of the aerial rotating structure 100 based on the horizontal plane according to the wind direction change. . It is preferable that a plurality of GPS receivers are installed, but even in the case of one GPS receiver, since the position of the ground generator 200 is always the same, the position of the ground generator 200 and the position of the GPS receiver are compared with the aerial rotating structure ( 100) can be calculated. The signal transmission of the GPS receiver and the control device can be performed by wire or wirelessly.

도 10은 지상발전체회전장치의 작동과정을 설명하기 위한 작용설명도이다.10 is an operation explanatory diagram for explaining the operation of the ground generator rotating apparatus.

도 10의 (a)와 같은 상태에서 풍향의 변화 시, 도 10의 (b)와 같은 상태가 되어 공중회전구조체(100)의 자세가 변경되면 전술한 제어장치는 지피에스(GPS)수신기의 위치신호를 전달받아 공중회전구조체(100)의 자세를 감지한다. 이후 제어장치는 공중회전구조체(100)의 자세에 대응하도록 지상발전체(200)를 레일(510) 상에서 회전하여 그 자세를 변경시키도록 바퀴구동체(215)를 구동시킨다. 이에 따라, 발전케이블(310,320) 및 지지케이블(410,420)의 꼬임의 위험이 방지되고 항상 긴장된 상태를 유지할 수 있다.When the wind direction is changed in the state as shown in FIG. 10A, when the attitude of the aerial rotating structure 100 is changed due to the state as shown in FIG. 10B, the above-described control device transmits the position signal of the GPS receiver. Received to detect the attitude of the aerial rotating structure 100. Thereafter, the control device rotates the ground generator 200 on the rail 510 to correspond to the attitude of the aerial rotating structure 100 to drive the wheel driving body 215 to change its attitude. Accordingly, the risk of twisting of the power generation cables 310 and 320 and the support cables 410 and 420 can be prevented and the tension can be maintained at all times.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 공중풍력 발전장치의 발전 작용에 대하여 설명한다.The following describes the power generation action of the aerial wind power generator according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 7을 참고하면, 공중회전구조체(100)가 부양체(110)의 부양력에 의해 부양한 상태에서 부양력(F)과 지지케이블(410,420)의 장력(T) 및 풍력이 균형을 이루고 있고 공중회전구조체(100)는 공중의 소정영역에서 체류할 수 있다. First, referring to FIG. 7, in the state in which the aerial rotating structure 100 is buoyant by the buoyancy of the buoy 110, the buoyancy force F and the tension T of the support cables 410 and 420 and the wind power are balanced. The aerial rotating structure 100 may stay in a predetermined area of the air.

공중의 풍력이 부양체(110)의 날개(130)에 작용하면 부양체(110)를 회전시키고, 부양체(110)의 회전과 함께 회전축부(121,122)도 회전할 수 있다.When the wind power of the air acts on the wing 130 of the support body 110, the support body 110 may be rotated, and the rotation shafts 121 and 122 may also rotate together with the rotation of the support body 110.

제1전자클러치(160)가 작동하지 않는 상태에서는 회전축부(121,122)와 회전전달풀리(151,152)가 함께 회전하여 발전케이블(310,320)을 회전전달풀리(151,152)가 감게 되므로 발전케이블(310,320)이 회전전달풀리(151,152)로 끌려 올라가게 된다. 이와 함께 지상발전체(200)에서는 발전풀리(231,232)에서 발전케이블(310,320)이 풀려나가면서 발전기(221,222)의 발전축부(224)를 회전시켜 발전이 이루어진다.In the state in which the first electronic clutch 160 does not operate, the rotation shaft parts 121 and 122 and the rotation transmission pulleys 151 and 152 rotate together, so that the power transmission cables 310 and 320 are wound around the rotation transmission pulleys 151 and 152. It is pulled up to the rotation transfer pulleys (151, 152). In addition, in the ground generator 200, the power generating cables 310 and 320 are released from the power generating pulleys 231 and 232, and the power generation shaft parts 224 of the generators 221 and 222 are rotated to generate power.

한편, 발전케이블이동감지장치(280,232c)가 발전풀리(231,232)의 회전수를 감지하여 발전케이블(310,320)이 공중회전구조체(100)로 이동한 정도가 설정치에 도달하면, 제어장치는 제1전자클러치(160)와 제2전자클러치(260)의 전자석을 작동시켜, 회전전달풀리(151,152)와 발전풀리(231,232)가 각각 회전축부(121,122)와 발전축부(224) 상에서 자유롭게 회전할 수 있는 상태가 되도록 한다. On the other hand, when the power generation cable movement detecting device (280, 232c) detects the number of revolutions of the power generation pulleys (231, 232) and the degree of movement of the power generation cables (310, 320) to the aerial rotating structure 100 reaches the set value, the control device is the first By operating the electromagnets of the electromagnetic clutch 160 and the second electromagnetic clutch 260, the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the power generation pulleys 231 and 232 can rotate freely on the rotation shafts 121 and 122 and the power generation shaft 224, respectively. To be in a state.

이후, 제어장치는 권취전동기(250)를 작동시켜 발전풀리(231,232)를 회전시키면, 발전케이블(310,320)은 도 8과 같이, 회전축부(121,122)의 회전에 대하여 영향을 받지 않고 지상발전체(200)로 이동하여 발전풀리(231,232)에 감기게 된다. 그러한 작동과정에서 발전기(221,222)의 발전은 이루어지지 않는다. Thereafter, when the control device rotates the power generating pulleys 231 and 232 by operating the winding motor 250, the power generating cables 310 and 320 are not affected by the rotation of the rotation shaft parts 121 and 122 as shown in FIG. Moving to 200 is wound on the power generating pulleys (231,232). Power generation of the generators 221 and 222 is not made in such an operation.

발전케이블(310,320)이 지상발전체(200)로 이동하는 정도를 감지하여 그 정도가 설정치에 도달한 것으로 발전케이블이동감지장치(280,232c)가 감지하면, 제어장치는 제1전자클러치(160)와 제2전자클러치(260)의 전자석(162,262)의 작동을 해제시킴으로써, 회전전달풀리(151,152)와 발전풀리(231,232)가 각각 회전축부(121,122) 및 발전축부(224)와 일체로 회전하도록 한다. When the power generation cables 310 and 320 detect the degree of movement to the ground generator 200 and the degree reaches the set value, and the power generation cable movement detecting apparatus 280 or 232c detects, the control device first electronic clutch 160. And by releasing the operation of the electromagnets 162 and 262 of the second electromagnetic clutch 260, the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the power generating pulleys 231 and 232 rotate integrally with the rotation shafts 121 and 122 and the power generating shaft 224, respectively. .

이에 따라, 도 9와 같이, 발전케이블(310,320)이 다시 회전전달풀리(151,152)로 이동하면서 지상발전체(200)의 발전축부(224)가 회전하여 발전이 이루어진다.Accordingly, as shown in FIG. 9, the power generation shafts 224 of the ground power generator 200 are rotated while the power generation cables 310 and 320 move to the rotation transfer pulleys 151 and 152 again.

상기와 같은 순서의 과정은 반복적으로 발생하게 된다.The above-described process is repeated repeatedly.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the particular embodiments set forth herein. It goes without saying that other modified embodiments are possible.

11; 기구체 21; 발전체
31; 와이어 41; 전력케이블
12; 공중부양튜브 22; 풍력발전수단
32; 고정와이어 100; 공중회전구조체
110; 부양체 121,122; 회전축부
130; 날개 151,152; 회전전달풀리
152a; 베어링 160; 제1전자클러치
161,261; 클러치디스크 162,262; 전자석
163,263; 철재디스크 164,264; 스프링
165,265; 키 200; 지상발전체
210; 지지체 213; 바퀴
215; 바퀴구동체 221,222; 발전기
224; 발전축부 231,232; 발전풀리
232a; 베어링 232b; 기어부
232c; 마커 250; 권취전동기
251; 피니언 260; 제2전자클러치
271,272; 견인전동기 280; 감지수단
310,320; 발전케이블 410,420; 지지케이블
413,423; 베어링 510; 레일
520; 지지블록 F; 부양력
T; 장력11; Mechanism 21; Generator
31; Wire 41; Power cable
12; Levitation tube 22; Wind power
32; Fixed wire 100; Aerial rotating structure
110; Prostheses 121,122; Rotating shaft
130; Wings 151,152; Rotating Transfer Pulley
152a; Bearing 160; First electronic clutch
161,261; Clutch discs 162,262; Electromagnet
163,263; Steel disks 164,264; spring
165,265; Key 200; Ground generator
210; Support 213; wheel
215; Wheel drives 221,222; generator
224; Power generation shaft 231,232; Power Pulley
232a; Bearing 232b; Gear
232c; Marker 250; Winding motor
251; Pinion 260; 2nd electronic clutch
271,272; Traction motor 280; Sensing means
310,320; Power generation cables 410,420; Support cable
413,423; Bearing 510; rail
520; Support block F; Flotation
T; tension

Claims (8)

내부에 공중부양을 위한 부양가스가 충전되고 수평방향의 중심축을 가지며 상기 중심축에 직각방향으로 작용하는 풍력에 대하여 상기 중심축을 중심으로 하는 회전이 발생하도록 날개를 구비하는 부양체(110)와,
상기 중심축을 따라 양측으로 돌출되도록 상기 부양체에 고정되는 회전축부(121,122)와,
상기 중심축을 중심으로 설치되어 상기 회전축부와 함께 회전할 수 있는 회전전달풀리(151,152)를 포함하는 공중회전구조체(100);
지지체(210)와,
상기 지지체에 고정되는 발전기(221,222)와,
상기 발전기에 결합되어 상기 발전기에 회전력을 전달하고 있는 발전풀리(231,232)를 포함하는 지상발전체(200);
상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리가 연결되도록 설치되고 상기 회전전달풀리의 회전을 상기 발전풀리로 전달하는 발전케이블(310,320); 및
상기 공중회전구조체를 공중의 소정영역에 체류시키도록 양측의 상기 회전축부를 각각 지상구조물과 연결하는 한 쌍의 지지케이블(410,420);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치A support body 110 having a wing filled with a levitation gas for levitation therein and having a central axis in a horizontal direction and rotating about the central axis with respect to wind power acting at right angles to the central axis;
Rotating shaft parts 121 and 122 fixed to the support body so as to protrude to both sides along the central axis,
An aerial rotating structure (100) installed around the central axis and including a rotation transfer pulley (151, 152) capable of rotating together with the rotating shaft portion;
The support 210,
Generators 221 and 222 fixed to the support;
A ground power generator 200 coupled to the generator and including a power generation pulley 231 and 232 for transmitting rotational force to the generator;
A power generation cable (310,320) installed to connect the rotational transmission pulley and the power generation pulley and transferring the rotation of the rotational transmission pulley to the power generation pulley; And
A pair of support cables (410, 420) for connecting the rotary shaft parts on both sides with the ground structure so that the aerial rotating structure stays in a predetermined area of the air;
Aerial wind power generator having a ground generator, characterized in that it comprises a 제1항에 있어서,
상기 회전전달풀리는 양측의 상기 회전축부에 각각 설치되어 한 쌍을 이루고,
상기 발전풀리는 서로 소정의 거리를 두고 위치하는 한 쌍으로 이루어지며,
상기 발전케이블은 상기 회전전달풀리의 한 쌍과, 상기 발전풀리의 한 쌍이 하나씩 서로 대응하여 연결되도록 설치되고 상기 회전축부의 회전을 상기 회전전달풀리로부터 상기 발전풀리로 전달하는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치The method of claim 1,
The rotational transfer pulleys are respectively provided in the rotating shaft portion on both sides to form a pair,
The power generating pulley is made up of a pair located at a predetermined distance from each other,
The power generation cable is installed so that the pair of the rotational transmission pulley and the pair of the power generation pulley are connected to each other to correspond to each other and the ground generator, characterized in that for transmitting the rotation of the rotating shaft portion from the rotational transmission pulley to the power generation pulley. Aerial wind power generator equipped 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공중회전구조체가 공중에 부양하여 상기 지지케이블이 팽팽하게 당겨진 상태에서,
상기 발전케이블은 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리에 각각 양단이 고정되어 감기도록 설치되되, 상기 회전전달풀리와 상기 발전풀리 중 어느 하나에서 풀리는 경우 나머지 하나에서는 감기는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치The method according to claim 1 or 2,
In the state in which the support cable is pulled taut as the aerial rotating structure is suspended in the air,
The power generation cable is provided so that both ends are fixedly wound around the rotational transmission pulley and the power generation pulley, and provided with a ground generator, which is wound on the other one when the rotational transmission pulley and the power generation pulley are unwound. Wind power generator 내부에 공중부양을 위한 부양가스가 충전되고 수평방향의 중심축을 가지는 부양체(110)와,
상기 중심축을 따라 양측으로 돌출되는 회전축부(121,122)와,
상기 중심축에 직각방향으로 작용하는 풍력에 대하여 상기 회전축부(121,122)의 회전이 발생하도록 상기 부양체(110)의 외주면 둘레를 따라 설치된 다수의 날개(130)와,
양측의 상기 회전축부(121,122)에 각각 설치되는 한 쌍의 회전전달풀리(151,152)를 포함하는 공중회전구조체(100);
지지체(210)와,
상기 지지체(210)에 고정되는 발전기(221,222)와,
상기 발전기(221,222)에 회전력을 전달하도록 설치되는 것으로 서로 소정의 거리를 두고 위치하는 한 쌍의 발전풀리(231,232)를 포함하는 지상발전체(200);
상기 한 쌍의 회전전달풀리(151,152)와 상기 한 쌍의 발전풀리(231,232)가 하나씩 서로 대응하여 연결되도록 설치되고 상기 회전축부(121,122)의 회전을 상기 회전전달풀리(151,152)로부터 상기 발전풀리(231,232)로 전달하는 한 쌍의 발전케이블(310,320); 및
상기 공중회전구조체(100)를 공중의 소정영역에 체류시키도록 상기 부양체(110)의 양측을 각각 지상구조물과 연결하는 한 쌍의 지지케이블(410,420);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치And a support body 110 filled with a support gas for levitation therein and having a central axis in a horizontal direction,
Rotating shaft parts 121 and 122 protruding to both sides along the central axis,
A plurality of wings 130 installed along the circumference of the outer circumferential surface of the support body 110 so that rotation of the rotation shafts 121 and 122 occurs with respect to wind power acting in a direction perpendicular to the central axis;
An aerial rotating structure (100) comprising a pair of rotation transfer pulleys (151, 152) respectively installed on the rotating shaft portions (121, 122) on both sides;
The support 210,
Generators 221 and 222 fixed to the support 210,
A ground generator 200 which is installed to transmit rotational force to the generators 221 and 222 and includes a pair of power generating pulleys 231 and 232 positioned at a predetermined distance from each other;
The pair of rotational transmission pulleys 151 and 152 and the pair of power generation pulleys 231 and 232 are installed to correspond to each other, and the rotation of the rotation shaft parts 121 and 122 is rotated from the rotational transmission pulleys 151 and 152 to the power generation pulley ( A pair of power generating cables 310 and 320 for transferring to 231 and 232; And
A pair of support cables (410, 420) connecting both sides of the support body (110) with the ground structure, respectively, so that the aerial rotating structure (100) stays in a predetermined area of the air;
Aerial wind power generator having a ground generator, characterized in that it comprises a 제4항에 있어서,
상기 공중회전구조체(100)가 공중에 부양하여 상기 지지케이블(410,420)이 팽팽하게 당겨진 상태에서,
상기 발전케이블(310,320)은 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 발전풀리(231,232)에 각각 양단이 고정되어 감기도록 설치되되, 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 발전풀리(231,232) 중 어느 하나에서 풀리는 경우 나머지 하나에서는 감기는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치5. The method of claim 4,
In the state in which the support cable (410, 420) is pulled taut by the aerial rotating structure 100 is supported in the air,
The power generation cables 310 and 320 are installed at both ends of the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the power generation pulleys 231 and 232 so as to be fixed and wound, respectively, in any one of the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the power generation pulleys 231 and 232. Aerial wind power generation device having a ground generator, characterized in that for winding the other one when unwinding 제5항에 있어서,
상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 회전축부(121,122) 사이에 설치되어 회전력의 전달을 단속시키는 제1전자클러치(160)와,
상기 제1전자클러치(160)가 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 회전축부(121,122) 사이의 회전력 전달을 차단시킬 때 상기 회전전달풀리(151,152)가 상기 회전축부(121,122)에 대하여 자유롭게 회전하도록 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 회전축부(121,122) 사이에 설치되는 베어링(152a)과,
상기 발전케이블(310,320)을 감도록 상기 발전풀리(231,232)를 회전시키는 권취전동기(250)와,
상기 발전케이블(310,320)이 상기 발전풀리(231,232)에서 상기 회전전달풀리(151,152)로 이동한 정도를 감지하는 발전케이블이동감지장치(280,232c)와,
상기 발전케이블(310,320)이 상기 회전전달풀리(151,152)로 이동한 정도가 설정치에 도달한 상태를 상기 발전케이블이동감지장치(280,232c)가 감지한 경우 상기 회전전달풀리(151,152)와 상기 회전축부(121,122) 사이의 회전력 전달을 차단시키도록 상기 제1전자클러치(160)를 작동시키고, 상기 발전케이블(310,320)을 상기 발전풀리(231,232)에 감도록 상기 권취전동기(250)를 작동시키는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치The method of claim 5,
A first electromagnetic clutch 160 installed between the rotational transfer pulleys 151 and 152 and the rotational shaft portions 121 and 122 to control the transmission of rotational force;
When the first electromagnetic clutch 160 blocks the transmission of the rotational force between the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the rotation shaft portions 121 and 122, the rotation transmission pulleys 151 and 152 rotate freely with respect to the rotation shaft portions 121 and 122. A bearing 152a installed between the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the rotation shaft parts 121 and 122;
A winding motor 250 for rotating the power generating pulleys 231 and 232 to wind the power generating cables 310 and 320;
A power generation cable movement detecting device (280, 232c) for detecting the degree of movement of the power generation cables (310, 320) from the power generation pulleys (231, 232) to the rotation transfer pulleys (151, 152);
When the power generation cable movement detecting apparatus 280 or 232c detects a state in which the power generation cables 310 and 320 move to the rotation transfer pulleys 151 and 152 to a set value, the rotation transfer pulleys 151 and 152 and the rotation shaft part. A control device for operating the first electronic clutch 160 to block the transmission of the rotational force between (121, 122), and operates the winding motor 250 to wind the power generating cable (310,320) to the power generating pulley (231,232) Aerial wind power generation device having a ground generator further comprises a 제6항에 있어서,
상기 발전풀리(231,232)와 상기 발전기(221,222) 사이에서 회전력의 전달을 단속하는 제2전자클러치(260)와,
상기 제2전자클러치(260)가 상기 발전풀리(231,232)와 상기 발전기(221,222) 사이의 회전력 전달을 차단시킬 때 상기 발전풀리(231,232)가 상기 발전기(221,222)에 대하여 자유롭게 회전하도록 상기 발전풀리(231,232)와 상기 발전기(221,222)의 발전축 사이에 설치되는 베어링이 더 설치되고,
상기 제어장치는
상기 권취전동기(250)를 작동시키는 경우 상기 발전풀리(231,232)와 상기 발전기(221,222) 사이의 회전력 전달이 차단되도록 상기 제2전자클러치(260)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치The method according to claim 6,
A second electronic clutch 260 for intermittent transmission of rotational force between the power generating pulleys 231 and 232 and the generators 221 and 222;
When the second electronic clutch 260 blocks transmission of rotational force between the power generating pulleys 231 and 232 and the generators 221 and 222, the power generating pulleys 231 and 232 rotate freely with respect to the generators 221 and 222. 231, 232 and the bearing is further installed between the power generation shaft of the generator (221, 222),
The control device
When operating the winding motor 250, the air having a ground generator, characterized in that for operating the second electronic clutch 260 to block the transmission of the rotational force between the power generating pulleys (231,232) and the generator (221,222). Wind power generator 제1항, 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
풍향변화에 따라 수평면을 기준으로 상기 공중회전구조체(100)의 자세변화의 상태를 감지할 수 있도록 상기 공중회전구조체(100)에 설치되는 지피에스(GPS)수신기와,
상기 공중회전구조체(100)의 자세변화에 따라 상기 발전케이블(310,320)의 꼬임을 방지할 수 있도록 상기 지상발전체(200)를 회전시키는 지상발전체회전장치와,
상기 지피에스(GPS)수신기의 위치신호를 전달받아 상기 발전케이블(310,320)의 꼬임을 방지하기 위해 상기 지상발전체회전장치의 작동을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상 발전기를 구비하는 공중풍력 발전장치The method according to any one of claims 1, 2 and 4 to 7,
A GPS receiver installed in the aerial rotating structure 100 so as to detect a state of the posture change of the aerial rotating structure 100 based on a horizontal plane according to the wind direction change;
A ground generator rotating device for rotating the ground generator 200 to prevent twisting of the power generating cables 310 and 320 according to a change in posture of the aerial rotating structure 100;
A ground provided with a ground generator, characterized in that it comprises a control unit for controlling the operation of the ground generator rotating device to prevent the twist of the power generation cable (310,320) by receiving the position signal of the GPS receiver (GPS). Wind power generator
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