KR101255728B1 - Wave Activated Generator for Ship - Google Patents

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KR101255728B1
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Abstract

본 발명은 선박에 장착되어 파면의 운동을 공기의 운동으로 변환하고, 이 공기의 운동에 의해 풍력 터빈을 회전시켜 선박에 사용될 전력을 생산함으로써 하이브리드형 전기선을 구현할 수 있는 선박용 소형 파력발전기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 선박용 소형 파력발전기는 선박에 고정되는 중공관 형태의 공기덕트와, 상기 공기덕트의 하부에 연통되어 수면 아래에 잠겨지며 공기덕트의 폭(W1)보다 넓은 폭(W2)과 비원형 횡단면을 갖는 수주(水柱)챔버와, 상기 공기덕트의 상단부에 연통되게 형성되는 발전덕트로 이루어진 본체와; 상기 발전덕트 내부에 설치되어 상기 공기덕트 내부에서 발생한 공기의 흐름에 의해 회전하는 풍력 터빈과, 상기 풍력 터빈에 의해 전력을 생성하는 발전부와, 상기 발전부에서 생성된 전력을 선박에 설치된 축전지로 공급하는 인출선을 구비하는 발전유닛 및; 상기 본체를 선박에 고정시키기 위한 마운트유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a small wave generator for a ship that can be implemented in a hybrid electric cable by converting the motion of the wavefront into a motion of the air mounted on the ship, by producing a power for the ship by rotating the wind turbine by the movement of the air. , The small wave generator for ship according to the present invention is a hollow duct-type air duct is fixed to the vessel, and communicated to the lower portion of the air duct is locked under the water surface and wider than the width (W1) of the air duct (W2) and the ratio A main body comprising a water chamber having a circular cross section, and a power generation duct formed in communication with an upper end of the air duct; A wind turbine installed inside the power generation duct and rotating by the flow of air generated in the air duct, a power generation unit generating power by the wind turbine, and power generated by the power generation unit as a storage battery installed in a ship; A power generation unit having a leader line for supplying; And a mount unit for fixing the main body to the ship.

Description

선박용 파력발전기{Wave Activated Generator for Ship}Wave Activated Generator for Ships

본 발명은 선박에 장착되는 파력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에 장착되어 파면의 운동을 공기의 운동으로 변환하고, 이 공기의 운동에 의해 풍력 터빈을 회전시켜 선박에 사용될 전력을 생산하는 선박용 소형 파력발전기에 관한 것이다.
The present invention relates to a wave generator mounted on a ship, and more particularly, mounted on the ship converts the wavefront motion into the movement of air, and by rotating the wind turbine by the movement of the air to produce power for use in the ship It relates to a small wave generator for ships.

최근 환경친화적인 자연 에너지의 이용이 장려되고 있으며, 이미 태양광, 풍력, 파력, 조력, 지열 에너지 등을 이용한 각종 발전방식이 활발히 개발되고 있다. 그러나 현재로서는 태양광과 풍력 이용시설 만이 실용화되어 있는 상태이고, 나머지 분야는 아직도 경제성이나 기술적 측면에 문제가 많아서 널리 실용화되지 못하고 있다. Recently, the use of environmentally friendly natural energy is encouraged, and various power generation methods using solar light, wind power, wave power, tidal power, and geothermal energy have been actively developed. However, at present, only solar and wind facilities are in practical use, and the remaining fields are still not widely used due to problems in economics and technical aspects.

실측결과에 의하면 해양의 파력 에너지는 태양광이나 풍력 에너지에 비해서 대단히 안정된 에너지원으로 나타나 있다. Actual results indicate that ocean wave energy is a very stable energy source compared to solar and wind energy.

이러한 파력 에너지를 이용한 파력발전 시스템은 파도를 형성하는 물의 운동을 직접 기계적인 수단으로 흡수하여 리니어 발전기 또는 회전형 발전기를 구동하는 직접방식과, 물의 운동을 1차적으로 공기의 운동으로 변환하여 풍력 터빈을 구동하는 간접방식으로 분류할 수 있다. The wave power generation system using wave energy absorbs the motion of water forming waves directly by a mechanical means to drive a linear generator or a rotary generator, and converts the motion of water into the movement of air primarily to a wind turbine. It can be classified as an indirect way of driving.

전자는 해면에 띄운 부체의 수직 또는 수평 운동을 직접 리니어 발전기에 전달하거나 클랭크 샤프트 등으로 선형운동을 회전운동으로 변환하여 발전기를 구동하는 방식인데, 이 방식은 부체의 운동 폭과 방향이 파도의 높이에 따라 항상 변화하고 있기 때문에 최적 구조를 도출하기가 어렵고 발전 파형도 펄쓰 형인 경우가 많아서 발전효율이 낮고 구조적으로도 취약하여 관리면에서도 문제가 많은 것으로 알려져 있다. The former is to transfer the vertical or horizontal motion of the float floating on the sea level directly to the linear generator or to drive the generator by converting linear motion into rotational motion with a crankshaft, etc. It is known that there is a problem in terms of management because it is difficult to derive the optimum structure because it is constantly changing, and the generation waveform is also in the form of a pulse type.

두번째 방법은 파면의 운동을 1차적으로 공기의 운동으로 변환한 후, 이것으로 풍력 터빈을 회전시키는 방법이다. 이 방법은 파도의 불규칙적이고 충격적인 운동을 공기의 운동에너지로 변환하는 과정을 통해, 파도의 운동에너지를 원활하게 흡수할 수가 있을 뿐 아니라, 파도의 공간적인 운동을 특별한 기계적 기구 없이 선형운동으로 변환하여 공기 터빈을 구동할 수 있다는 장점이 있다. The second method involves first converting the wavefront's motion into air and then rotating the wind turbine. This method not only absorbs the kinetic energy of the wave smoothly by converting the irregular and shocking motion of the wave into the kinetic energy of the air, but also converts the spatial motion of the wave into a linear motion without any special mechanical mechanism. The advantage is that the air turbine can be driven.

파랑 에너지 이용기술의 현재의 주류는 진동수주형(Oscillating Water Column: OWC)이라 할 수가 있는데, 이 방식에서는 해면에 밀폐된 원주를 설치하여 그 속에 생기는 수주(물기둥)의 왕복운동으로 생기는 왕복기류를 공기터빈과 발전기를 사용하여 전기에너지로 변환한다. 이 방식의 대표적인 것으로 2000년에 영국에서 조업을 개시한 린페드, 일본 해양과학기술센터의 Mighty Whale, 유럽연합(EU)의 지원하에 개발되고 있는 폴트걸 피코섬의 파력발전소 등이 있다. The current mainstream of the wave energy utilization technology is called Oscillating Water Column (OWC). In this method, a circulating air flow generated by the reciprocating movement of the water column (water column) generated by installing a sealed cylinder on the surface of the air It converts into electrical energy using turbines and generators. Representatives of this approach include Linford, which started operations in the UK in 2000, Mighty Whale of the Japan Center for Marine Science and Technology, and the wave power plant at Portgirl Pico Island, which is being developed under the support of the European Union.

현재까지 파력발전 시설은 해외 수개소에서 대규모 발전소로서 시험운용되고 있으나 공사비가 과중하고 태풍이나 해일 등으로 인힌 피해가 많아서 아직 큰 호응은 얻지 못하고 있다.To date, wave power plants have been tested and operated as large-scale power plants at several overseas sites. However, due to heavy construction costs and many damages caused by typhoons and tsunamis, they have not yet received great response.

그리고, 소형 부동형 파력발전기는 현재, 항만 소형 표식등으로 상당수가 설비되어 운용되고 있으며 그 유효성도 인정되고 있다. 그러나 설치위치가 주로 외딴 해면이기 때문에 보수가 어렵고 각종 자연적, 인위적 사고로 인한 손실이 많아서 역시 넓게 보급되지 않고 있다.In addition, many small floating wave generators are currently installed and operated with a small port marking and the like, and their effectiveness is also recognized. However, since the installation location is mainly secluded sea surface, it is difficult to repair, and there are many losses due to various natural and artificial accidents.

한편, 최근들어 원유가의 상승과 온실가스 배출의 제한 등 윈유를 사용하는 동력비용이 급격히 상승하고 있고, 공기오염을 우려하는 환경관련 단체들의 요구도 점차 거세지고 있어서 선박에 있어서도 자동차와 마찬가지로 청정 에너지를 동력으로 사용하는 에코 동력 시스템의 도입이 요구되고 있다. 지금까지 해상에 있어서는 육상과는 달리 매연가스 문제가 그리 심각하게 논의되고 있지 않으나, 최근에 선박의 대형화와 운행수의 증가는 특히 연해지역의 공기를 크게 오염시키고 있어서 이에 대한 대책이 요구된다. On the other hand, in recent years, the cost of power using win oil has risen sharply, such as rising oil prices and restrictions on greenhouse gas emissions, and demands from environmental groups concerned about air pollution are increasing. Introduction of eco-power systems used as power is required. So far, the problem of soot gas has not been seriously discussed at sea, unlike onshore. However, in recent years, the increase in the number of ships and the increase in the number of operations have greatly contaminated the air in the offshore area, and thus countermeasures are required.

본 발명은 이러한 요구를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 항행중 또는 조업중에 파력을 이용하여 전력을 생성하여 상용전력과 내연기관을 병용하는 하이브리드형 전기선을 구현할 수 있는 선박용 파력발전기를 제공함에 있다.
The present invention has been devised to solve such a demand, and an object of the present invention is to generate electric power using wave power during the operation or operation of a ship, the ship wave generator for ships that can implement a hybrid electric line using a combination of commercial power and internal combustion engine In providing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 파력발전기는, 선박에 고정되는 중공관 형태의 공기덕트와, 상기 공기덕트의 하부에 연통되어 수면 아래에 잠겨지며 공기덕트의 폭(W1)보다 넓은 폭(W2)과 비원형 횡단면을 갖는 수주(水柱)챔버와, 상기 공기덕트의 상단부에 연통되게 형성되는 발전덕트로 이루어진 본체와; 상기 발전덕트 내부에 설치되어 상기 공기덕트 내부에서 발생한 공기의 흐름에 의해 회전하는 풍력 터빈과, 상기 풍력 터빈에 의해 전력을 생성하는 발전기와, 상기 발전기에서 생성된 전력을 선박에 설치된 축전지로 공급하는 인출선을 구비하는 발전유닛 및; 상기 본체를 선박에 고정시키기 위한 마운트유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. Ship wave power generator according to the present invention for achieving the above object, the hollow duct-type air duct is fixed to the vessel, and communicated to the lower portion of the air duct is locked under the water surface than the width (W1) of the air duct A main body comprising a water chamber having a wide width W2 and a non-circular cross section, and a power generation duct formed in communication with an upper end of the air duct; A wind turbine installed inside the power generation duct and rotating by a flow of air generated in the air duct, a generator generating power by the wind turbine, and supplying the power generated by the generator to a storage battery installed in the ship A power generation unit having a leader line; And a mount unit for fixing the main body to the ship.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 본체는 상기 발전덕트의 상단부에 연통되며, 상측으로 확장된 콘(cone) 형태를 갖는 펀넬덕트(funnel duct)를 더 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, the main body may further include a funnel duct communicating with an upper end of the power generation duct and having a cone shape extending upward.

그리고, 상기 본체의 공기덕트와 수주챔버 사이에는 수주챔버 내의 파도가 발전유닛에 충돌하는 것을 억제하는 수괘(water lump)차단 격자가 설치될 수 있다. In addition, a water lump blocking grating may be installed between the air duct and the order chamber of the main body to prevent the waves in the order chamber from colliding with the power generation unit.

본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 상기 마운트유닛은 선박에 고정되는 고정프레임과, 상기 고정프레임에 이동가능하게 설치되며 상기 본체가 고정되는 가동프레임 및, 상기 가동프레임이 고정프레임에 대해 위치 이동한 상태를 유지하는 고정수단을 포함하여 구성될 수 있다.
According to another aspect of the present invention, the mount unit is a fixed frame fixed to the ship, a movable frame which is movably installed on the fixed frame and the main body is fixed, and the movable frame is moved relative to the fixed frame It may be configured to include a fixing means for maintaining the state.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. The present invention has the following effects.

먼저, 수주챔버 내의 파면 변화에 의해 공기덕트 내의 공기가 상측으로 이동하거나 공기덕트 내부로 공기가 유입되면서 발전덕트 내의 풍력 터빈이 회전하여 전력이 생성된다. 따라서, 선박의 항행 또는 조업 중 파력을 이용하여 전력을 생성할 수 있고, 생성된 전력을 이용하여 선박을 운행할 수 있으므로 하이브리드형 전기선의 구현이 가능하게 된다. First, as the air in the air duct moves upward or air is introduced into the air duct by the wavefront change in the order chamber, the wind turbine in the power generation duct rotates to generate power. Therefore, the electric power can be generated using the wave power during navigation or operation of the ship, and the ship can be operated using the generated power, thereby enabling the implementation of a hybrid electric cable.

또한, 선박의 항행중 또는 조업중에 파력을 이용하여 발전한 전력을 축전지에 충전하여 사용할 수 있으므로, 연료비의 절약은 물론이고 해양 오염을 최소화하여 해양의 청정화에 기여할 수 있다. In addition, since the power generated by the use of wave power can be charged to the storage battery while the ship is in operation or in operation, it can contribute to the cleanliness of the ocean by minimizing marine pollution as well as saving fuel costs.

또한, 선박에 대한 본체의 설치 위치를 가변시킬 수 있으므로 고속 항해가 요구될 경우에는 본체 전체 또는 대부분이 수면 위에 위치되도록 하여 운행중 저항을 최소화할 수 있다.
In addition, since the installation position of the main body with respect to the vessel can be changed, when high-speed navigation is required, the whole or most of the main body can be located on the surface of the water to minimize resistance during operation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 파력발전기의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 선박용 파력발전기의 측면도이다.
도 3은 도 1의 선박용 파력발전기의 평면도이다.
도 4는 도 1의 선박용 파력발전기의 요부 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 선박용 파력발전기의 발전유닛의 일 실시예를 나타낸 정면도와 요부 단면도 및 저면도이다.
도 6은 도 1의 선박용 파력발전기의 마운트유닛의 일 실시예를 나타낸 정면도이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 선박용 파력발전기의 작동을 설명하는 작용도이다.
도 9는 도 1의 선박용 파력발전기가 선박에 설치된 예를 나타낸 선박의 평면도 및 측면도이다.
도 10은 도 1의 선박용 파력발전기의 높이 조정 상태를 보여주는 도면이다.
1 is a front view showing the configuration of a marine wave power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the marine wave generator of FIG. 1. FIG.
3 is a plan view of the marine wave generator of FIG.
4 is a cross-sectional view illustrating main parts of the marine wave generator of FIG. 1.
5A to 5C are front and sectional views and bottom views showing one embodiment of a power generation unit of the marine wave generator of FIG. 1.
6 is a front view showing an embodiment of a mount unit of the marine wave generator of FIG.
7 and 8 are functional diagrams illustrating the operation of the marine wave generator of FIG.
9 is a plan view and side view of a ship showing an example in which the wave generator for ship of Figure 1 is installed on the ship.
10 is a view showing a height adjustment state of the marine wave generator of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 파력발전기를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a marine wave generator according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 선박용 파력발전기(100)는 선박에 장착되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내에 설치되는 발전유닛(120) 및, 상기 본체(110)를 선박에 탈착 가능하게 고정시키기 위한 마운트유닛(130)을 포함한 구성으로 이루어진다. 1 to 4, the ship wave generator 100 of the present invention includes a main body 110 mounted on a ship, a power generation unit 120 installed in the main body 110, and the main body 110. It consists of a configuration including a mount unit 130 for removably fixed to the vessel.

상기 본체(110)는 원통형의 중공관 형태로 된 공기덕트(111)와, 상기 공기덕트(111)의 하부에 연통되어 수면 아래에 잠겨지며 비원형 횡단면을 갖는 수주(水柱)챔버(112)와, 상기 공기덕트(111)의 상단부에 동축상으로 연통되게 형성되는 발전덕트(113)와, 상기 발전덕트(113)의 상단부에 동축상으로 연통되는 펀넬덕트(114)(funnel duct)로 이루어진다. The main body 110 has an air duct 111 in the form of a cylindrical hollow tube, a water chamber chamber 112 communicating with a lower portion of the air duct 111 and locked below the water surface and having a non-circular cross section. , And a power generation duct 113 formed coaxially in communication with the upper end of the air duct 111 and a funnel duct 114 coaxially communicating with the top end of the power generation duct 113.

상기 공기덕트(111)와 수주챔버(112)와 발전덕트(113) 및 펀넬덕트(114)들은 해수에 의해서 부식되지 않고 경량이 금속 박판 또는 경질의 합성수지 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 공기덕트(111)와 수주챔버(112)와 발전덕트(113) 및 펀넬덕트(114)들은 모두 개별체로 만들어진 후 상호 연결될 수 있지만, 전부 또는 일부가 일체형으로 제작될 수도 있다. The air duct 111, the order chamber 112, the power generation duct 113, and the funnel duct 114 are not corroded by seawater, but are preferably made of a lightweight metal sheet or a hard synthetic resin material. In addition, the air duct 111, the order chamber 112, the power generation duct 113, and the funnel duct 114 may be connected to each other after being made individually, but all or part of the air duct 111 may be manufactured in one piece.

상기 수주챔버(112)는 공기덕트의 폭(W1)보다 넓은 폭(W2)과 비원형 횡단면을 갖는데, 이 실시예에서 상기 수주챔버(112)는 상기 마운트유닛(130)에 고정되는 부분은 편평한 평면으로 이루어지며, 외측면은 선박의 외측 방향으로 볼록한 아치형의 곡면으로 이루어진다. 이와 같이 수주챔버(112)가 공기덕트의 폭(W1)보다 넓은 폭(W2)으로 형성되면, 수주챔버(112) 내부의 용적이 증가되어 수주챔버(112) 내부 공간에 취입되는 물의 양이 증가되고, 발전 효율이 향상되는 이점을 얻을 수 있다. 또한, 상기 수주챔버(112)가 선박의 외측 방향으로 볼록한 아치형 또는 유선형으로 형성되면, 항행 중 수주챔버(112)에 의한 저항을 감소시킬 수 있는 이점이 있다. The order chamber 112 has a width W2 wider than the width W1 of the air duct and a non-circular cross section. In this embodiment, the order chamber 112 is fixed to the mount unit 130. It consists of a plane, the outer surface is formed of an arcuate curved surface convex in the outward direction of the ship. When the order chamber 112 is formed to have a width W2 wider than the width W1 of the air duct, the volume inside the order chamber 112 is increased to increase the amount of water blown into the space inside the order chamber 112. It is possible to obtain the advantage that the power generation efficiency is improved. In addition, when the order chamber 112 is formed in an arcuate or streamlined convex shape in the outward direction of the ship, there is an advantage that can reduce the resistance by the order chamber 112 during navigation.

또한, 상기 수주챔버(112)의 하단부에 개방되게 형성된 취입구(112a)는 넓은 개구 면적을 확보하고 파의 특성에 따라 가장 적합한 성분의 운동에너지를 효과적으로 취입할 수 있도록 일방향으로 경사지게 형성된다. 즉, 해수파의 물입자는 원호운동을 하게 되는데, 이러한 해수파의 운동에너지를 수주챔버(112) 내로 취입함에 있어서 하단부의 취입구(112a)를 경사지게 형성하게 되면, 파의 수직성분 뿐만 아니라 수평성분까지도 유효하게 취입될 수 있어 발전 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다. In addition, the inlet 112a formed to be opened at the lower end of the order chamber 112 is inclined in one direction so as to secure a wide opening area and effectively inject kinetic energy of the most suitable component according to the characteristics of the wave. That is, the water particles of the sea wave are circular motion, and when the kinetic energy of the sea wave is blown into the order chamber 112, when the inlet 112a of the lower end is inclined, the wave as well as the vertical component of the wave is horizontal. Even components can be effectively blown, thereby improving power generation efficiency.

상기 공기덕트(111)의 하부는 상기 수주챔버(112)와 동일한 직경을 가지며, 공기덕트(111)의 상부는 상측으로 갈수록 직경이 작아지는 콘(cone) 형태로 이루어져 상단부가 발전덕트(113)의 하단부와 연결된다. The lower portion of the air duct 111 has the same diameter as the order chamber 112, the upper portion of the air duct 111 is formed in the shape of a cone (cone) is reduced in diameter toward the upper side power generation duct 113 It is connected with the lower end of.

상기 발전덕트(113)는 공기덕트(111)의 하부보다 작은 직경으로 이루어져, 공기덕트(111)에서 발전덕트(113) 쪽으로 유동하는 공기의 유속을 증가시킴으로써 발전덕트(113) 내에 설치되는 발전유닛(120)의 발전 성능을 향상시키는 작용을 한다. The power generation duct 113 has a diameter smaller than the lower portion of the air duct 111, and the power generation unit installed in the power generation duct 113 by increasing the flow rate of air flowing from the air duct 111 toward the power generation duct 113. It serves to improve the power generation performance of (120).

상기 펀넬덕트(114)는 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 커지면서 확장되는 콘(cone) 형태 또는 깔때기 형태를 갖도록 되어, 내부에서 외부로 배출되는 공기는 신속히 확산되면서 배출되고, 외부에서 내부로 공기가 유입될 때에는 공기의 유입량을 증가시킴으로써 발전 성능을 더욱 향상시키는 작용을 하게 된다. The funnel duct 114 has a cone shape or a funnel shape that expands as the diameter increases from the lower side to the upper side, and the air discharged from the inside is discharged while being quickly diffused, and the air flows from the outside to the inside. When the air flow rate increases, the power generation performance is further improved.

한편, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 공기덕트(111)와 수주챔버(112) 사이에는 수주챔버(112) 내의 파도가 발전유닛(120)에 충돌하는 것을 억제하기 위한 수괘(water lump)차단 격자부재(140)가 설치된다. 상기 수괘차단 격자부재(140)는 공기는 자유롭게 유동하고, 수괘는 통과하지 못하고 잘게 부서지면서 차단되도록 다수의 관통공(141)들이 격자 형태로 배열된 구조를 갖는다. On the other hand, as shown in Figure 4, between the air duct 111 and the order chamber 112 to block the water lump (suppressing water lump) to suppress the impact of the waves in the order chamber 112 to the power generation unit 120 The grid member 140 is installed. The ruler blocking grid member 140 has a structure in which a plurality of through-holes 141 are arranged in a grid so that air flows freely, and ruler can not be broken while being broken finely.

상기 발전유닛(120)은 도 5a 내지 도 5c에 도시한 것과 같이, 상기 공기덕트(111) 내부에서 발생한 공기의 흐름에 의해 회전하는 풍력 터빈(121)과, 상기 풍력 터빈(121)의 회전에 의해 전력을 생성하는 발전부(122)와, 상기 발전부(122)에서 생성된 전력을 선박에 설치된 축전지(미도시)로 공급하는 인출선(126)을 포함한 구성으로 이루어진다. As shown in FIGS. 5A to 5C, the power generation unit 120 rotates due to the flow of air generated inside the air duct 111, and the wind turbine 121 rotates with the wind turbine 121. And a leader line 126 for supplying power generated by the generator 122 to the storage battery (not shown) installed in the ship.

상기 발전유닛(120)의 풍력 터빈(121)은 하측에서 상측으로 유동하는 공기와 상측에서 하측으로 유동하는 공기 모두에 의해서 일방향으로 회전하는 양방향성 웰스 터빈(Wells Turbine)을 사용하여 구성될 수 있다. The wind turbine 121 of the power generation unit 120 may be configured using a bidirectional wells turbine (Wells Turbine) that rotates in one direction by both the air flowing from the lower side to the upper side and the air flowing from the upper side to the lower side.

상기 발전부(122)는 상기 풍력 터빈(121)의 회전축에 연결되어 함께 회전하는 전기자(123)와, 상기 전기자(123)의 외측에 배치되어 전기자(123)와 함께 유도기전력을 생성하는 계자(124)와, 상기 및 전기자(123) 및 계자(124)를 수밀시키면서 내부에 수용하는 발전기하우징(125)으로 구성된다. The generator 122 is connected to the rotary shaft of the wind turbine 121 and the armature 123 rotates together, and the field disposed outside the armature 123 to generate an induced electromotive force with the armature 123 ( And a generator housing 125 accommodating the armature 123 and the field 124 while being watertight.

한편, 상기 마운트유닛(130)은 본체(110)를 선박(도 8참조)에 고정시키되, 본체(110)의 설치 각도를 조절할 수 있는 기능을 하도록 구성된 것이 바람직하다. On the other hand, the mount unit 130 is fixed to the main body 110 to the vessel (see Fig. 8), it is preferable to be configured to function to adjust the installation angle of the main body 110.

이 실시예에서 상기 마운트유닛(130)은 도 1과 도 6에 도시한 것과 같이, 선박(S)의 선체에 고정되는 고정프레임(132)과, 상기 고정프레임(132)에 상하 방향으로 연장되게 형성된 2개의 가이드레일(133)과, 상기 가이드레일(133)을 따라 상하로 이동가능하게 설치되며 상기 본체(110)가 고정되는 가동프레임(131) 및, 상기 가동프레임(131)이 고정프레임(132)에 대해 위치 이동한 상태를 유지하는 고정수단을 포함하여 구성된다. 상기 가동프레임(131)에는 상기 가이드레일(133)을 따라 구름운동하면서 복수개의 롤러(131a)가 설치될 수 있다. In this embodiment, the mount unit 130, as shown in Figure 1 and 6, the fixed frame 132 is fixed to the hull of the ship (S), and to extend in the vertical direction to the fixed frame 132 Two guide rails 133 are formed, the movable frame 131 is installed to be moved up and down along the guide rail 133 and the main body 110 is fixed, and the movable frame 131 is a fixed frame ( And fixing means for maintaining the positional movement with respect to 132. The movable frame 131 may be provided with a plurality of rollers 131a while rolling along the guide rail 133.

이 실시예에서 상기 고정수단은 상기 고정프레임(132)에 설치되는 체결홀(134)과, 상기 가동프레임(131)에 상하 방향으로 일정 거리 이격되게 설치되는 복수개의 위치결정홀(135a, 135b)과, 상기 위치결정홀(135)들 중 어느 하나를 통해서 상기 체결홀(134)에 체결되어 가동프레임(131)을 고정프레임(132)에 대해 고정시키는 체결볼트(136)로 구성된다. In this embodiment, the fixing means includes a fastening hole 134 installed in the fixing frame 132 and a plurality of positioning holes 135a and 135b spaced apart from each other in the vertical direction by the movable frame 131. And a fastening bolt 136 fastened to the fastening hole 134 through any one of the positioning holes 135 to fix the movable frame 131 to the fixed frame 132.

따라서, 작업자가 가동프레임(131)을 가이드레일(133)을 따라 상측으로 이동시킨 상태에서 상기 하측에 위치한 위치결정홀(135b)을 상기 고정프레임(132)의 체결홀(134)에 맞추어 체결볼트(136)를 체결시키면 가동프레임(131)이 고정프레임(132)에 대해 상측으로 위치 이동한 상태로 고정되고, 본체(110)의 위치가 상측으로 조정된다(도 9참조). 또한, 이와 반대로 본체(110)를 하측으로 이동시키고자 할 경우에는 상기 체결볼트(136)를 풀어서 가동프레임(131)을 자유로운 상태로 한 다음, 가동프레임(131)을 가이드레일(133)을 따라 이동시켜 상측의 위치결정홀(135a)가 체결홀(134)과 일치되도록 하여 체결볼트(136)를 체결시키면 가동프레임(131)이 고정프레임(132)에 대해 고정되고, 본체(110)는 하측으로 위치 이동된 상태를 유지하게 된다. Therefore, in the state in which the worker moves the movable frame 131 upward along the guide rail 133, the lower fastening bolt 135b is aligned with the fastening hole 134 of the fixing frame 132 in the fastening bolt. When the 136 is fastened, the movable frame 131 is fixed while being moved upward with respect to the fixed frame 132, and the position of the main body 110 is adjusted upward (see FIG. 9). On the contrary, when the main body 110 is to be moved downward, the fastening bolt 136 is released to free the movable frame 131, and then the movable frame 131 is guided along the guide rail 133. When the fastening bolt 136 is fastened by moving the upper positioning hole 135a to match the fastening hole 134, the movable frame 131 is fixed to the fixed frame 132, and the main body 110 is lowered. It will keep the position moved to.

상기 본체(110)는 복수개의 고정밴드(137) 및 체결볼트(138)에 의해 상기 가동프레임(131)의 전방면에 고정된다. The main body 110 is fixed to the front surface of the movable frame 131 by a plurality of fixing bands 137 and fastening bolts 138.

상기와 같이 구성된 본 발명의 선박용 파력발전기(100)는 다음과 같이 작동한다. Marine wave generator 100 of the present invention configured as described above operates as follows.

도 7에 도시한 것과 같이, 수주챔버(112)의 중간 부분 정도에 해수면이 도달하도록 수주챔버(112)가 잠기도록 하여 파력발전기(100)를 설치한다. 이 상태에서 파가 도면상 좌측에서 우측으로 진행하고, 어느 시점 t1 에서 파면이 상승하게 되면, 수주챔버(112) 내에서 수주(water column)가 상승하여 공기를 밀어올리게 된다. 이에 따라 공기덕트(111) 내의 공기가 상측으로 이동하여 발전덕트(113) 및 펀넬덕트(114)를 통과하게 된다. 이 때, 상기 발전덕트(113)를 통과하면서 공기의 유속이 증가하게 되고, 발전덕트(113)를 통과한 공기는 펀넬덕트(114)를 통과하면서 외부로 신속하게 확산되면서 배출된다. As shown in FIG. 7, the wave generator 100 is installed by locking the order chamber 112 so that the sea level reaches about the middle portion of the order chamber 112. In this state, when the wave proceeds from the left to the right in the drawing and the wavefront rises at a certain time t1, the water column rises in the order chamber 112 to push up the air. Accordingly, the air in the air duct 111 is moved upward to pass through the power generation duct 113 and the funnel duct 114. At this time, the flow rate of air is increased while passing through the power generation duct 113, and the air passing through the power generation duct 113 is discharged while being rapidly diffused to the outside while passing through the funnel duct 114.

그리고, 상기와 같이 공기가 발전덕트(113)를 통과하는 과정에서 공기의 유동에 의해 풍력 터빈(121)이 일방향으로 회전하게 된다. 상기 풍력 터빈(121)이 일방향으로 회전하게 되면, 발전부(122) 내부에서 유도기전력이 발생하고, 생성된 전력은 인출선(126)을 통해서 선박의 축전지(미도시)에 충전된다. In addition, the wind turbine 121 rotates in one direction by the flow of air in the process of passing air through the power generation duct 113 as described above. When the wind turbine 121 rotates in one direction, induction electromotive force is generated in the power generation unit 122, and the generated power is charged in a storage battery (not shown) of the ship through the leader line 126.

파가 계속 진행하여 시점 t2가 되면, 도 8에 도시된 것과 같이 파면이 하강하고, 수주챔버(112) 내의 수주도 하강하게 된다. 이에 따라, 공기덕트(111) 내부의 기압이 감소되고, 펀넬덕트(114)를 통해서 외부 공기가 유입되어 아래쪽으로 이동하게 된다. When the wave continues and reaches the point in time t2, the wavefront is lowered as shown in FIG. 8, and the order in the order chamber 112 is also lowered. Accordingly, the air pressure inside the air duct 111 is reduced, and outside air flows in through the funnel duct 114 to move downward.

상기 펀넬덕트(114)를 통해 유입된 외부 공기는 발전덕트(113)를 통과하면서 풍력 터빈(121)을 일방향으로 계속 회전시키게 되고, 전술한 것과 마찬가지로 풍력 터빈(121)의 회전에 의해 발전부(122)에서 유도기전력이 생성되어 축전지(미도시)에 충전된다. The outside air introduced through the funnel duct 114 continues to rotate the wind turbine 121 in one direction while passing through the power generation duct 113, and as described above, the power generation unit may be rotated by the wind turbine 121. At 122, an induced electromotive force is generated and charged in a storage battery (not shown).

이와 같이 파면이 높아짐과 낮아짐에 따라 수주챔버(112) 내부에서 수주의 상승 및 하강이 발생하게 되고, 이 수주의 상승 및 하강에 의해 공기의 유동이 발생하여 풍력 터빈(121)을 회전시켜 발전부(122)를 가동시키게 된다. 따라서, 파력에 의해 발전된 전력을 이용하여 선박을 운항할 수 있게 되고, 하이브리드형 전기선의 구현이 가능하게 되는 것이다. As the wavefront is raised and lowered in this way, the rise and fall of the order occurs within the order chamber 112, and the flow of air is generated by the rise and fall of the order, thereby rotating the wind turbine 121. 122 is activated. Therefore, it is possible to operate the ship by using the electric power generated by the wave force, it is possible to implement a hybrid type electric cable.

상기 파력발전기(100)의 수주챔버(112) 내부에서 수주가 상승 및 하강하는 동안 본체(110) 내에서 파도가 갑자기 상승하는 현상이 발생하더라도 본체(110) 내부에 설치된 수괘차단 격자부재(140)에 의해 파도가 잘게 부서져 발전유닛(120)의 풍력 터빈(121) 날개가 손상되는 현상은 발생하지 않는다. Although the phenomenon in which the wave suddenly rises in the main body 110 while the order is raised and lowered in the order chamber 112 of the wave generator 100, the hand-held blocking grid member 140 installed inside the main body 110 is formed. By the wave is broken finely does not occur the phenomenon that the wind turbine 121 blade of the power generating unit 120 is damaged.

한편, 본 발명의 선박용 파력발전기(100)는 선체에 고정시켜 사용되기 때문에 다소간의 요동은 불가피한데, 소형 선박의 경우에는 요동의 폭이 커서 설치 위치가 적절치 않을 경우 파면의 운동과 파력발전기(100)의 운동이 동기하여 본체(110) 내에서의 수주의 운동을 상쇄시킬 가능성이 있다. 또한, 이와 반대로 파력발전기(100)의 설치 위치에 따라 위상이 반대로 동기하여 수주의 진동이 최대가 되고, 발전 효율이 증가된다. 따라서, 이러한 발전 효율이 최대가 될 수 있는 적절한 위치를 찾아내어 파력발전기(100)를 장착하는 것이 요구된다. On the other hand, since the ship wave generator 100 of the present invention is used to be fixed to the hull is somewhat unavoidable, in the case of a small ship, the width of the swing is large, if the installation position is not appropriate, the movement of the wavefront and the wave generator (100) ), There is a possibility that the movement of the ()) to offset the movement of the water column in the body (110). On the contrary, the vibration of the water column is maximized by synchronously reversing the phases depending on the installation position of the wave generator 100, and the power generation efficiency is increased. Therefore, it is required to find a suitable position where the power generation efficiency can be maximized and to mount the wave generator 100.

예를 들어, 선박의 선미 또는 선수 부분 양측에 파력발전기(100)를 설치하거나, 도 9에 도시한 것과 같이 선박(S)의 중앙 부분 양측에 파력발전기(100)를 설치할 수도 있다.For example, the wave generator 100 may be installed at both sides of the stern or bow portion of the ship, or the wave generator 100 may be installed at both sides of the center portion of the ship S as shown in FIG. 9.

또한, 본 발명의 파력발전기(100)는 선박이 정박하고 있을 때에는 물론이고 항행 중에도 발전이 가능하다. 선박이 정박하거나 항행 중 발전을 수행하고자 할 경우에는 도 10에 도시한 것처럼 본체(110)의 수주챔버(112)가 해수면 아래에 잠기도록 하면 전술한 것과 같이 파면의 변화에 의해 수주챔버(112) 내에서 수주의 상승 및 하강이 발생하여 발전을 할 수 있다. In addition, the wave generator 100 of the present invention can be generated during navigation as well as when the vessel is anchored. When the vessel is to be anchored or to perform power generation during navigation, as shown in FIG. 10, when the order chamber 112 of the main body 110 is locked below the sea level, the order chamber 112 is changed by the wavefront as described above. Several weeks of rise and fall occur within the power plant.

그리고, 선박의 고속 운행이 요구될 경우에는 도 10에 가상선으로 도시한 것과 같이 마운트유닛(130)의 가동프레임(131)을 상승시켜 본체(110)의 높이를 상향 조정하여 본체(110) 전체가 해수면 위에 위치되도록 하면, 운행 중 본체(110)에 의한 수중저항이 거의 발생하지 않아 고속 운행이 가능하게 된다. And, when the high-speed operation of the vessel is required as shown in the phantom line in Figure 10 by raising the movable frame 131 of the mount unit 130 by adjusting the height of the main body 110 to increase the overall body 110 When is located above the sea level, the underwater resistance by the main body 110 hardly occurs during the operation, it is possible to operate at high speed.

전술한 실시예에서 상기 본체(110)는 고정프레임(132)에 대한 가동프레임(131)의 상하 이동에 의해 설치 높이가 가변될 수 있도록 구성되었으나, 이와 다르게 마운트유닛(130)을 대각선 방향, 수평 방향으로 이동시키거나 임의의 각도로 회전 가능하게 구성하여 본체(110)의 위치 또는 설치 각도를 적절하게 가변시킬 수 있을 것이다. In the above-described embodiment, the main body 110 is configured so that the installation height can be changed by the vertical movement of the movable frame 131 with respect to the fixed frame 132, otherwise, the mounting unit 130 in a diagonal direction, horizontal It may be configured to move in the direction or to rotate at any angle to properly change the position or installation angle of the main body 110.

예를 들어, 전술한 실시예에서는 본체(110)가 가동프레임(131)에 대해 완전히 고정되어 상하 방향으로만 위치 이동이 가능하도록 구성되었지만, 이와 다르게 가동프레임(131)을 고정프레임(132)에 대해 회전 가능하게 연결하거나, 혹은 가동프레임(131)의 전방면에 회동프레임을 회전 가능하게 결합시키고, 이 회동프레임에 상기 본체(110)를 고정시켜 가동프레임(131)에 의한 높이 조정과 회동프레임에 의한 설치 각도의 조정이 모두 가능하도록 할 수도 있을 것이다. For example, in the above-described embodiment, the main body 110 is completely fixed to the movable frame 131 and configured to be movable only in the up and down direction. Alternatively, the movable frame 131 is fixed to the fixed frame 132. Rotational connection with respect to the rotational frame, or rotatably coupled to the rotating frame to the front surface of the movable frame 131, the body 110 is fixed to the rotating frame to adjust the height and the rotating frame by the movable frame 131 It may be possible to adjust the installation angle by all.

전술한 본 발명에 따른 선박용 파력발전기에 대한 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.
The embodiment of the marine wave generator according to the present invention described above is presented for the purpose of illustration only to help the understanding of the present invention, the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art to which the present invention pertains are attached Various changes and implementations may be made within the scope of the technical idea described in the claims.

100 : 파력발전기 110 : 본체
111 : 공기덕트 112 : 수주챔버
112a : 취입구 113 : 발전덕트
114 : 펀넬덕트 120 : 발전유닛
121 : 풍력 터빈 122 : 발전부
123 : 전기자 124 : 계자
125 : 발전기하우징 126 : 인출선
130 : 마운트유닛 131 : 가동프레임
132 : 고정프레임 133 : 가이드레일
140 : 수괘차단 격자부재
100: wave generator 110: main body
111: air duct 112: order chamber
112a: Inlet 113: Power generation duct
114: funnel duct 120: power generation unit
121: wind turbine 122: power generation unit
123: armature 124: field
125: generator housing 126: leader line
130: mount unit 131: movable frame
132: fixed frame 133: guide rail
140: hand block grid member

Claims (9)

선박에 고정되는 중공관 형태의 공기덕트(111)와, 상기 공기덕트의 하부에 연통되어 수면 아래에 잠겨지며 공기덕트의 폭(W1)보다 넓은 폭(W2)을 갖는 수주(水柱)챔버(112)와, 상기 공기덕트의 상단부에 연통되게 형성되는 발전덕트(113)로 이루어진 본체(110)와;
상기 발전덕트 내부에 설치되어 상기 공기덕트 내부에서 발생한 공기의 흐름에 의해 회전하는 풍력 터빈(121)과, 상기 풍력 터빈에 의해 전력을 생성하는 발전부(122)와, 상기 발전부(122)에서 생성된 전력을 선박에 설치된 축전지로 공급하는 인출선을 구비하는 발전유닛(120) 및;
상기 본체(110)를 선박에 고정시키기 위한 마운트유닛(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.
The air duct 111 of the hollow tube shape fixed to the vessel, and the water chamber 112 is communicated to the lower portion of the air duct and locked below the surface of the water duct having a width (W2) than the width (W1) of the air duct A main body 110 including a power generation duct 113 formed in communication with an upper end of the air duct;
The wind turbine 121 installed inside the power generation duct and rotating by the flow of air generated in the air duct, the power generation unit 122 generating power by the wind turbine, and the power generation unit 122 A power generation unit 120 having a leader line for supplying the generated power to a storage battery installed in the ship;
Ship power generator comprising a mount unit 130 for fixing the main body 110 to the ship.
제1항에 있어서, 상기 본체(110)는 상기 발전덕트의 상단부에 연통되며, 상측으로 확장된 콘(cone) 형태를 갖는 펀넬덕트(funnel duct)(114)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.The ship body of claim 1, wherein the main body 110 further includes a funnel duct 114 communicating with an upper end of the power generation duct and having a cone shape extending upward. Wave generator. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체(110)의 공기덕트(111)와 수주챔버(112) 사이에 설치되며, 복수개의 관통공(141)들이 격자 형태로 배열되어 공기의 유동은 허용하면서 본체(110) 내에서 파도가 발전유닛(120)에 충돌하는 것을 방지하는 수괘(water lump)차단 격자부재(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.According to claim 1 or 2, It is installed between the air duct 111 and the order chamber 112 of the main body 110, the plurality of through holes 141 are arranged in a grid form to allow the flow of air The ship wave generator, characterized in that it further comprises a water lump blocking grid member 140 to prevent the waves from colliding in the power generation unit 120 in the body (110). 제1항에 있어서, 상기 발전유닛(120)의 풍력 터빈(121)은 하측에서 상측으로 유동하는 공기와 상측에서 하측으로 유동하는 공기 모두에 의해서 회전하는 양방향성 웰스 터빈(Wells Turbine)인 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.According to claim 1, The wind turbine 121 of the power generation unit 120 is characterized in that the bidirectional wells turbine (Wells Turbine) is rotated by both the air flowing from the lower side to the upper side and the air flowing from the upper side to the lower side. Ship wave generator. 제1항에 있어서, 상기 수주챔버(112)의 하단부의 취입구(112a)는 일방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.The ship wave generator according to claim 1, wherein the inlet (112a) of the lower end of the order chamber (112) is inclined in one direction. 제5항에 있어서, 상기 수주챔버(112)는 선박의 외측 방향으로 볼록한 아치형 또는 유선형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.The ship wave generator according to claim 5, wherein the order chamber (112) has an arcuate or streamlined cross section that is convex in the outward direction of the ship. 제1항에 있어서, 상기 마운트유닛(130)은 선박에 고정되는 고정프레임(132)과, 상기 고정프레임(132)에 이동가능하게 설치되며 상기 본체(110)가 고정되는 가동프레임(131) 및, 상기 가동프레임(131)이 고정프레임(132)에 대해 위치 이동한 상태를 유지하는 고정수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.According to claim 1, The mount unit 130 is fixed frame 132 is fixed to the ship, the movable frame 131 is installed to be movable to the fixed frame 132 and the main body 110 is fixed and , The ship wave generator, characterized in that it comprises a fixing means for maintaining a state moved relative to the fixed frame (132). 제7항에 있어서, 상기 가동프레임(131)은 고정프레임(132)에 상하 방향으로 연장되게 형성된 가이드레일(133)에 연결되어 가이드레일(133)을 따라 상하로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.The method of claim 7, wherein the movable frame 131 is connected to the guide rail 133 formed to extend in the vertical direction to the fixed frame 132, characterized in that it is installed to move up and down along the guide rail 133 Marine wave generators. 제7항에 있어서, 상기 고정수단은 상기 고정프레임(132)에 설치되는 체결홀(134)과, 상기 가동프레임(131)에 상하 방향으로 일정 거리 이격되게 설치되는 복수개의 위치결정홀(135a, 135b)과, 상기 위치결정홀(135)들 중 어느 하나를 통해서 상기 체결홀(134)에 체결되어 가동프레임(131)을 고정프레임(132)에 대해 고정시키는 체결볼트(136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 파력발전기.
The method of claim 7, wherein the fixing means is a fastening hole 134 is installed in the fixing frame 132, and a plurality of positioning holes (135a) which are spaced apart a predetermined distance in the vertical direction in the movable frame 131, 135b) and a fastening bolt 136 fastened to the fastening hole 134 through any one of the positioning holes 135 to fix the movable frame 131 to the fixed frame 132. A ship wave generator characterized in that.
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