KR101309125B1 - Vortex-Induced Vibration by Lift-generating plant and Sliding mechanism - Google Patents
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Abstract
본 발명은 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조류, 해류, 하천 유동 등의 유체 유동에너지를 전기에너지 등의 유용한 에너지로 변환하는 기술로써, 오염원을 추가적으로 발생시키지 않고, 설치 및 운용시 환경에 영향이 거의 없는 친환경 에너지이며, 유체 유동이 실린더에 작용하는 와유기력에 의해 양력면 전,후부에 연결된 실린더가 회전 진동하여 양력면의 유체 받음각을 발생시킴으로써, 양력면에 상,하 기진력을 유도하며, 상,하 스프링으로 지지된 양력면이 공진함으로써 에너지추출효율을 최대화하는 특징이 있다.The present invention relates to a lift mechanism by a sliding mechanism and vortex vibration, and more particularly, a technique for converting fluid flow energy such as tidal currents, currents, and river flows into useful energy such as electric energy, and further generating pollution sources. It is an eco-friendly energy with little effect on the environment during installation and operation, and the cylinder connected to the front and rear of the lifting surface rotates and vibrates to generate the fluid receiving angle of the lifting surface due to the eddy force acting on the cylinder. Induces up and down vibration force on the surface, and has a feature of maximizing energy extraction efficiency by resonating lift surface supported by the up and down spring.
Description
본 발명은 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조류, 해류, 하천 유동 등의 유체 유동에너지를 전기에너지 등의 유용한 에너지로 변환하는 기술로써, 오염원을 추가적으로 발생시키지 않고, 설치 및 운용시 환경에 영향이 거의 없는 친환경 에너지이며, 유체 유동이 실린더에 작용하는 와유기력에 의해 양력면 전,후부에 연결된 실린더가 회전 진동하여 양력면의 유체 받음각을 발생시킴으로써, 양력면에 상,하 기진력을 유도하며, 상,하 스프링으로 지지된 양력면이 공진함으로써 에너지추출효율을 최대화하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a lift mechanism by a sliding mechanism and vortex vibration, and more particularly, a technique for converting fluid flow energy such as tidal currents, currents, and river flows into useful energy such as electric energy, and further generating pollution sources. It is an eco-friendly energy with little effect on the environment during installation and operation, and the cylinder connected to the front and rear of the lifting surface rotates and vibrates to generate the fluid receiving angle of the lifting surface due to the eddy force acting on the cylinder. It relates to a sliding mechanism for maximizing the energy extraction efficiency by inducing up and down vibration force on the surface and the lifting surface supported by the up and down springs resonate, and the lifting device by the vortex vibration.
종래의 발전으로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전, 물의 위치에너 지를 이용하는 수력발전, 바람의 운동에너지를 이용하는 풍력발전, 태양열을 에너지원으로 하는 태양열발전, 핵분열을 이용하는 원자력발전, 파도를 에너지원으로 하는 파력발전, 해류의 수심에 따른 온도 차이를 이용하는 해양온도차발전, 조수 간만의 차이를 이용하는 조력발전 및 조수 간만의 차이나 지형적인 영향 등으로 해류를 에너지원으로 하는 해류발전 등이 있다.Conventional power generation includes thermal power generation using fossil fuels, hydroelectric power using positional energy, wind power using kinetic energy of wind, solar power using solar energy, nuclear power using nuclear fission, and wave energy. Wave power generation as a source, ocean temperature differential generation using the temperature difference according to the depth of the current, tidal power generation using the difference between tides, and current generation using the current as the energy source due to the difference of tidal currents and the topography.
그 중 화력발전 및 수력발전은 막대한 건설비가 요구되며, 화력발전은 화석에너지에 따른 공해문제를 발생하며, 수력 발전은 댐 건설후 광범위한 지역의 수몰에 따른 생태계의 변화는 물론 심한 경우에는 해당지역의 기후까지도 변화시키는 2차적인 환경문제가 제기되고 있는 실정이다.Among them, thermal power generation and hydropower generation require enormous construction costs, and thermal power generation causes pollution problems due to fossil energy, and hydroelectric power generation causes severe changes in ecosystems due to submersion of wide areas after construction of dams, and in severe cases, Secondary environmental issues that change even the climate are being raised.
또한, 풍력발전 및 태양열발전은 기상상태의 영향에 지배되므로, 바람이 없는 경우 및 태양복사에너지가 차단되는 경우에는 발전시스템을 가동시킬 수 없다.In addition, since wind power and solar power are governed by the influence of weather conditions, the power generation system cannot be operated when there is no wind and when solar radiation energy is cut off.
원자력발전은 방사선 누출을 차단하기 위해 시설 투자에 막대한 비용이 소비되며, 또한 폐기물 처리에 막대한 비용을 소비해야 하는 등의 여러 제약이 따르는 문제가 있으며, 한 번의 사고라도 발생되면 심각한 환경파괴를 초래하는 위험이 항상 존재한다.Nuclear power generation is subject to enormous costs in investing in facilities to block radiation leaks and incurring enormous costs in waste disposal, and in the event of a single accident, serious environmental damage can occur. There is always a risk.
그리고, 파력 발전 및 해양온도차발전은 입지조건에 적당한 지역이 상당히 제한적임에 따라 보편적으로 적용되기가 어려운 문제가 있는 실정이다.In addition, wave power generation and ocean temperature differential power generation is a problem that is difficult to apply universally because the area suitable for the location conditions is quite limited.
또한, 조력발전은 조석현상에 의한 조수 간만의 차이를 이용하는 것으로, 조석현상은 달과 태양의 인력에 의해 지배적으로 발생되며, 지구가 공전할 때 생기는 원심력의 차이도 영향을 미친다. 조력발전은 조수 간만의 차이가 발생하는 지역의 하구나 만을 댐으로 막아 해수를 가두고 수차발전기를 설치하여 수위차를 이용하여 발전하는 방식이다. 상기 조력발전은 발전을 하는 장소가 결정되면 조위의 변화를 예측 할 수 있으며, 청정에너지라는 유리한 측면이 있지만, 갯벌을 황폐화시키고, 방대한 지역이 요구되어 해양 환경에 막대한 영향을 미치며, 실제로 사용할 수 있는 에너지로 변환하기 위한 최소 유효낙차는 약 5 m로, 적어도 약 5 m 이상의 조수차가 발생되는 장소에 시스템이 설치되어야 하며, 보다 큰 효율을 얻기 위해서는 댐을 기준으로 서로 다른 측에 위치한 조수의 차이가 커야 한다.In addition, tidal power utilizes the difference between tides due to tidal phenomena. Tidal phenomena are predominantly caused by the attraction of the moon and the sun, and the difference in centrifugal force generated when the earth revolves. Tidal power generation is a method of generating water by using water level difference by blocking seawater and bay in the area where tidal differences occur, and confining seawater and installing a water generator. The tidal power generation can predict the change of tides when the place of power generation is decided, and there is an advantageous aspect of clean energy, but it devastates the tidal flats, requires a huge area, has a huge impact on the marine environment, and can be used in practice. The minimum effective drop for energy conversion is about 5 m, and the system must be installed in a location where at least about 5 m of tide occurs. To achieve greater efficiency, the difference between tides on different sides of the dam It must be large.
전 시스템과는 차이가 있는데, 이러한 차이점 중 가장 큰 점은 해류발전을 하는 경우에는 해류의 운동에너지를 적극적으로 이용한다는 측면에 있다. 그러므로 해류발전은 조수 간만의 차이가 큰 지역 뿐만 아니라 해류 속도가 빠른 지역도 적당한 입지조건에 해당되며, 조력발전을 하기 위해 요구되는 5 m 이상의 조수차 보다 작아도 실질적으로 발전할 수 있다.There is a difference from the whole system, the biggest of which is the active use of the kinetic energy of the current in the current generation. Therefore, current generation is not only the region where the tidal difference is big, but also the region where the ocean current is high, and it is suitable location condition, and it can be actually developed even if it is smaller than the tide of 5 m or more required for tidal power generation.
또한, 상기 해류발전은 날씨의 변화와 상관없이 계속적인 발전이 가능한 것과 동시에 오염이 없는 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 다른 발전시스템 보다 유리하다.In addition, the current generation is advantageous over other power generation systems in that it is possible to continuously generate power regardless of weather changes and at the same time use a clean energy source free of pollution.
해류발전 시스템은 방파제에 터널을 형성하여 터널 내부의 발전기 모듈로부터 발전하는 방파제 내부 설치식 해류발전 시스템과, 해저면에 고정되는 지지물에 부착되는 해저면 고정식 해류발전 시스템, 및 해수면에 부유하는 부유체에 부착되는 부유식 해류발전 시스템 등이 있다.The current generation system includes an internal current generation system installed inside the breakwater, which is formed from a generator module inside the tunnel by forming a tunnel in the breakwater, a fixed bottom ocean current generation system attached to a support fixed to the bottom, and a floating body floating on the sea surface. Floating current generation system attached to the.
여기서, 해류발전 시스템의 종래기술을 살펴보면, 공개특허번호 2003-0050836, 공개특허번호 20003-0050835, 특허등록번호 10-0765910, 공개특허번호 2008-0023776, 특허등록번호 10-0697717 등 회전수차 방식의 다양한 해류발전 시스템이 기술되어 있다.Here, looking at the prior art of the current generation system, Patent Publication No. 2003-0050836, Patent Publication No. 20003-0050835, Patent Registration No. 10-0765910, Patent Publication No. 2008-0023776, Patent Registration No. 10-0697717 Various current generation systems are described.
그러나, 상기의 기술들은 회전수차 방식의 해류발전장치로써, 수차의 회전에 의해 수중생물의 피해가 발생하고, 그에 따라 자연파괴의 주범이 되는 문제점이 있다.
However, the above techniques are aquatic power generation apparatus of the rotation aberration method, there is a problem that damages to aquatic life by the rotation of the aberration, thereby causing the main cause of natural destruction.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,
조류, 해류, 하천 유동 등의 유체 유동에너지를 전기에너지 등의 유용한 에너지로 변환하는 기술로써, 오염원을 추가적으로 발생시키지 않고, 설치 및 운용시 환경에 영향이 거의 없는 친환경 에너지이며, 유체 유동이 실린더에 작용하는 와유기력에 의해 양력면 전,후부에 연결된 실린더가 회전 진동하여 양력면의 유체 받음각을 발생시킴으로써, 양력면에 상,하 기진력을 유도하여 유용한 에너지가 발전하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.It is a technology that converts fluid flow energy such as tidal currents, currents and streams into useful energy such as electric energy.It is an eco-friendly energy without generating additional pollution sources and hardly affects the environment during installation and operation. The cylinder connected to the front and rear of the lifting surface is rotated and vibrated to generate the fluid receiving angle of the lifting surface by the vortexing force acting. The purpose is to provide a lift generator by the.
또한, 상,하 스프링으로 지지된 양력면이 공진됨으로써, 에너지추출효율을 최대화하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
In addition, the lifting surface is supported by the upper, lower spring is resonant, there is another object to provide a sliding mechanism for maximizing the energy extraction efficiency and the lifting device by the vortex vibration.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 바다 및/또는 하천에 설치되어 유체의 유속에 의해 와유기진동하여 운동에너지를 전기에너지로 발전하는 양력발전장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is installed in the ocean and / or river in the lifting power generation apparatus for generating kinetic energy into electrical energy by oscillating vortex by the flow rate of the fluid,
상기 바다 및/또는 하천의 유속에 의해 표면에서 보텍스(vortex) 박리에 따라 와류가 발생하여 상,하로 진동하는 와유기진동(VIV) 실린더와;A vortex organic vibration (VIV) cylinder which vibrates up and down by generating vortices due to vortex peeling from the surface by the flow rate of the sea and / or the river;
상기 와유기진동 실린더에 일측이 고정되어 와유기진동 실린더의 상,하 진동이 전달되는 지지축과;A support shaft to which one side is fixed to the vortex vibration cylinder so as to transmit up and down vibrations of the vortex vibration cylinder;
상기 지지축의 타측에 설치되고, 상기 와유기진동 실린더의 진동과 유속에 의해 양력(揚力)이 발생하면서 병진회전운동하여 진동을 진폭시키는 하이드로 포일과;A hydrofoil installed on the other side of the support shaft and having a lifting force generated by the vibration and the flow velocity of the vortex vibrating cylinder to perform a translational rotation to amplitude the vibration;
상기 하이드로 포일의 양측면에 회전축에 의해 연결되고, 상기 하이드로 포일의 진동에 의해 상,하로 구동되며, 일단면에 다수개의 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내주연이 영구자석으로 이루어지는 구동부와;A driving unit connected to both sides of the hydrofoil by a rotating shaft, driven up and down by vibration of the hydrofoil, a plurality of through holes formed at one end thereof, and an inner circumference of the through hole made of a permanent magnet;
상기 구동부의 관통홀에 각각 가이드바가 설치되어 상기 구동부가 상,하 구동시 가이드해주고, 상기 가이드바의 외주연에 코일부가 형성되어 구동부의 상,하 반복 구동에 의해 전기를 발생시키는 가이드프레임;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치에 관한 것이다.
Guide bars are installed in the through-holes of the driving unit, respectively, to guide the driving unit when driving the upper and lower sides, and a coil unit is formed at the outer circumference of the guide bar to generate electricity by repeatedly driving the driving unit. It relates to a sliding mechanism and a lift-up power generation apparatus by vortex vibration.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치는 조류, 해류, 하천 유동 등의 유체 유동에너지를 전기에너지 등의 유용한 에너지로 변환하는 기술로써, 오염원을 추가적으로 발생시키지 않고, 설치 및 운용시 환경에 영향이 거의 없는 친환경 에너지이며, 유체 유동이 실린더에 작용하는 와유기력에 의해 양력면 전,후부에 연결된 실린더가 회전 진동하여 양력면의 유체 받음각을 발생시킴으로써, 양력면에 상,하 기진력을 유도하여 유용한 에너지가 발전하는 효과가 있다.As described above, the lift mechanism according to the sliding mechanism of the present invention and the vortex vibration is a technology for converting fluid flow energy such as tidal currents, currents, and river flows into useful energy such as electric energy, and further generating pollution sources. It is an eco-friendly energy with little effect on the environment during installation and operation, and the cylinder connected to the front and rear of the lifting surface rotates and vibrates to generate the fluid receiving angle of the lifting surface due to the eddy force acting on the cylinder. By inducing the upper and lower vibration forces on the surface has the effect of generating useful energy.
또한, 상,하 스프링으로 지지된 양력면이 공진됨으로써, 에너지추출효율을 최대화하는 효과가 있다.
In addition, the lifting surface supported by the upper, lower springs is resonant, thereby maximizing the energy extraction efficiency.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치를 나타낸 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치를 나타낸 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치의 작동을 나타낸 개략도이다.1 is a perspective view showing a lift generator for vertical sliding mechanism according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a front view showing a lift generator for up and down sliding mechanism according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a plan view showing a lift generator for up and down sliding mechanism according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a schematic diagram showing the operation of the lifting device for vertical sliding mechanism according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.
본 발명은 바다 및/또는 하천에 설치되어 유체의 유속에 의해 와유기진동하여 운동에너지를 전기에너지로 발전하는 양력발전장치에 있어서,The present invention is installed in the ocean and / or river in the lifting power generation device for generating kinetic energy into electrical energy by vibrating the vortex by the flow rate of the fluid,
상기 바다 및/또는 하천의 유속에 의해 표면에서 보텍스(vortex) 박리에 따라 와류가 발생하여 상,하로 진동하는 와유기진동(VIV) 실린더와;A vortex organic vibration (VIV) cylinder which vibrates up and down by generating vortices due to vortex peeling from the surface by the flow rate of the sea and / or the river;
상기 와유기진동 실린더에 일측이 고정되어 와유기진동 실린더의 상,하 진동이 전달되는 지지축과;A support shaft to which one side is fixed to the vortex vibration cylinder so as to transmit up and down vibrations of the vortex vibration cylinder;
상기 지지축의 타측에 설치되고, 상기 와유기진동 실린더의 진동과 유속에 의해 양력(揚力)이 발생하면서 병진회전운동하여 진동을 진폭시키는 하이드로 포일과;A hydrofoil installed on the other side of the support shaft and having a lifting force generated by the vibration and the flow velocity of the vortex vibrating cylinder to perform a translational rotation to amplitude the vibration;
상기 하이드로 포일의 양측면에 회전축에 의해 연결되고, 상기 하이드로 포일의 진동에 의해 상,하로 구동되며, 일단면에 다수개의 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀의 내주연이 영구자석으로 이루어지는 구동부와;A driving unit connected to both sides of the hydrofoil by a rotating shaft, driven up and down by vibration of the hydrofoil, a plurality of through holes formed at one end thereof, and an inner circumference of the through hole made of a permanent magnet;
상기 구동부의 관통홀에 각각 가이드바가 설치되어 상기 구동부가 상,하 구동시 가이드해주고, 상기 가이드바의 외주연에 코일부가 형성되어 구동부의 상,하 반복 구동에 의해 전기를 발생시키는 가이드프레임;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Guide bars are installed in the through-holes of the driving unit, respectively, to guide the driving unit when driving the upper and lower sides, and a coil unit is formed at the outer circumference of the guide bar to generate electricity by repeatedly driving the driving unit. Characterized in that it comprises a.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상하 슬라이딩기구용 양력발전장치의 작동을 나타낸 개략도이다.1 is a perspective view showing a lifting device for vertical sliding mechanism according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view showing a lifting device for vertical sliding mechanism according to an embodiment of the present invention, Figure 3 4 is a plan view illustrating a lift generator for a vertical sliding mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view showing an operation of a lift generator for a vertical sliding mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치(200)는 바다(조류, 해류), 하천 등에 설치되어 유체의 유속에 의해 와유기진동을 유발시켜, 유체 유동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전장치로써, 와유기진동(VIV) 실린더(10)와, 지지축(20)과, 하이드로 포일(30)과, 구동부(100)와, 가이드프레임(110)로 구성된다.As shown in Figures 1 to 4, the
상기 와유기진동 실린더(10)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 바다 및/또는 하천의 유속에 의해 표면에서 보텍스(vortex) 박리에 따라 와류가 발생하여 상,하로 구동되면서 와유기 진동이 발생된다. 이때, 와유기진동(VIV: Vortex-Induced Vibration) 현상이란, 와류발생에 따라 유동의 수직방향의 양력(lift force)이 와유기진동 실린더(10)에 번갈아 작용하게 됨으로써 와유기진동 실린더(10)는 유동과 수직방향으로 진동하게 되는 것을 와유기진동(VIV)이라 한다. 이러한 와유기진동현상에서는, 유체 와류의 가진(excitation) 진동수가 지지스프링(50)과 연결된 실린더의 고유진동수에 영향을 받는 비선형 공진(nonlinear resonance)의 특성이 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
여기서, 상기 와유기진동 실린더(10)는 도 3에서처럼 상호 대칭된 상태로 양측면으로 돌출 형성되고, 원통형으로 형성되어 유속에 의해 도 4에서처럼 상,하로 반복 와유기진동하는 것이다.Here, the vortex
그리고, 상기 와유기진동 실린더(10)는 도면에는 표현되지 않았지만, 양측면으로 돌출 형성된 상태에서 상,하부로 상호 이격된 병렬방향으로 다수개 형성되거나, 앞,뒤로 상호 이격된 직렬방향으로 다수개가 형성되어 와유기진동을 증폭시킨다.In addition, although not shown in the drawings, the vortex
상기 지지축(20)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 와유기진동 실린더(10)에 일측이 고정되고, 타측은 하이드로 포일(30)에 고정되어 와유기진동 실린더(10)의 상,하 진동이 하이드로 포일(30)에 전달된다. 이때, 상기 지지축(20)은 도 3에서처럼 와유기진동 실린더(10)가 상호 대응되는 면에 고정설치되어 두 개가 상호 이격되어 형성된다.1 and 2, the
상기 하이드로 포일(水中翼船, hydrofoil boat,30)은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 지지축(20)의 일단부 즉, 상호 이격된 지지축(20) 사이에 평면상 지지축(20)과 수직으로 설치되고, 상기 와유기진동 실린더(10)의 진동과 유속에 의해 양력(揚力)이 발생하여 와유기진동 실린더(10)의 진동을 진폭시키는 역할을 한다.The
여기서, 상기 하이드로 포일(30)은 도 2에서처럼 단면상 유선형의 몸체로 형성되어 비행기의 날개처럼 유속의 압력과 와류가 상,하부에 발생하면서 하이드로 포일(30)을 상,하로 구동시키는 것이다. 이때, 상기 하이드로 포일(30)은 병진회전운동 즉, 병진운동(ranslational motion, 竝進運動)과 회전운동이 동시에 이루어지면서 구동되는 것이다.Here, the
그리고, 상기 하이드로 포일(30)의 양측면에는 도 3에서처럼, 회전축(31)이 일체형으로 돌출 형성되어 병진링크(80)와 연결된다.And, as shown in Figure 3, both sides of the
상기 구동부(100)는 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 하이드로 포일(30)의 회전축(31)에 연결되고, 상기 하이드로 포일(30)의 진동에 의해 동일한 방향으로 구동되며, 상기 구동부(100)의 일단면에는 가이드바(111)가 삽입되도록 다수개의 관통홀(101)이 형성된다.1 to 4, the driving
여기서, 상기 관통홀(101)의 내주연에는 영구자석(102)이 형성되는데, 즉, 상기 관통홀(101)의 내주연과 가이드바(111)의 외주연 사이에 영구자석(102)이 형성되거나, 상기 관통홀(101)의 내주연 자체가 영구자석(102)으로 이루어진다. 이때, 상기 영구자석(102)은 다수개의 관통홀(101) 중 어느 하나 이상에만 설치된다.Here, the
그리고, 나머지 관통홀(101)에는 탄성스프링(113)을 밀어주면서 가이드바(111)와의 마찰을 줄이도록 볼부싱(103)이 설치된다.In addition, a ball bushing 103 is installed in the remaining through
상기 가이드프레임(110)은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 구동부(100)의 관통홀(101)에 각각 수직으로 가이드바(111)가 설치되고, 상기 가이드바(111)는 구동부(100)가 상,하 구동시 가이드해두는데, 상기 가이드프레임(110)은 수중의 지반 또는 별도의 지지장치(미도시)에 고정 설치되도록 상부프레임과 하부프레임으로 구비되고, 사이에 가이드바(111)가 설치되는 것이다.As shown in FIGS. 1 to 4, the
여기서, 상기 가이드바(111)의 외주연에는 도 1과 도 4에서처럼, 코일이 감겨있는 코일부(112)가 형성되고, 상기 코일부(112)에 구동부(100)가 상,하로 반복 구동되면서 전기가 발생되는 것이다. 이때, 상기 코일부(112)는 외부와 전선 등의 연결부재에 의해 연결되어 발생된 전기에너지를 공급한다.Here, as shown in FIGS. 1 and 4, the
그리고, 상기 코일부(112)는 다수개의 가이드바(구동부(100)의 관통홀(101) 개수와 동일,111) 중 어느 하나 이상에만 형성되고, 나머지 가이드바(111)에는 구동부(100)의 상,하 구동을 증폭시키도록 탄성스프링(113)이 설치된다. 이때, 상기 탄성스프링(113)은 구동부(100)의 상,하측에 각각 설치된다.In addition, the
또한, 상기 가이드프레임(110) 중 상부프레임에는 다수개의 회전스프링(114)이 연결되고, 상기 회전스프링(114)의 타측은 하이드로 포일(30)의 양측부에 연결되어 하이드로 포일(30)이 수평 정위치에 위치하게 하면서 상기 회전스프링(114)의 탄성에 의해 하이드로 포일(30)의 공진운동이 더 촉진된다.
In addition, a plurality of
10 : 와유기진동 실린더 20 : 지지축
30 : 하이드로 포일 31 : 회전축
60 : 지지프레임 100 : 구동부
101 : 관통홀 102 : 영구자석
103 : 볼부싱 110 : 가이드프레임
111 : 가이드바 112 : 코일부
113 : 탄성스프링 200 : 양력발전장치10: vortex vibration cylinder 20: support shaft
30: hydro foil 31: rotation axis
60: support frame 100: drive part
101: through hole 102: permanent magnet
103: ball bushing 110: guide frame
111: guide bar 112: coil portion
113: elastic spring 200: lift generator
Claims (5)
상기 바다 및/또는 하천의 유속에 의해 표면에서 보텍스(vortex) 박리에 따라 와류가 발생하여 상,하로 진동하는 와유기진동(VIV) 실린더(10)와;
상기 와유기진동 실린더(10)에 일측이 고정되어 와유기진동 실린더(10)의 상,하 진동이 전달되는 지지축(20)과;
상기 지지축(20)의 타측에 설치되고, 상기 와유기진동 실린더(10)의 진동과 유속에 의해 양력(揚力)이 발생하면서 병진회전운동하여 진동을 진폭시키는 하이드로 포일(30)과;
상기 하이드로 포일(30)의 양측면에 회전축(31)에 의해 연결되고, 상기 하이드로 포일(30)의 진동에 의해 상,하로 구동되며, 일단면에 다수개의 관통홀(101)이 형성되고, 상기 관통홀(101)의 내주연이 영구자석(102)으로 이루어지는 구동부(100)와;
상기 구동부(100)의 관통홀(101)에 각각 가이드바(111)가 설치되어 상기 구동부(100)가 상,하 구동시 가이드해주고, 상기 가이드바(111)의 외주연에 코일부(112)가 형성되어 구동부(100)의 상,하 반복 구동에 의해 전기를 발생시키는 가이드프레임(110);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치.
In the lift power generator 200 is installed in the sea and / or rivers and vortex oscillates by the flow rate of the fluid to generate kinetic energy into electrical energy,
A vortex organic vibration (VIV) cylinder 10 oscillating up and down by generating vortices due to vortex peeling from the surface by the flow rate of the sea and / or the river;
A support shaft 20 to which one side is fixed to the vortex vibration cylinder 10 so that up and down vibrations of the vortex vibration cylinder 10 are transmitted;
A hydrofoil (30) installed at the other side of the support shaft (20) and having a lifting force generated by the vibration and flow velocity of the vortex vibration cylinder (10) to translate and rotate the vibration amplitude;
It is connected to both sides of the hydro foil 30 by the rotary shaft 31, is driven up and down by the vibration of the hydro foil 30, a plurality of through holes 101 is formed on one end surface, the through A driving unit 100 having an inner circumference of the hole 101 made of a permanent magnet 102;
Guide bars 111 are respectively installed in the through-holes 101 of the driving part 100 to guide the driving part 100 when driving up and down, and the coil part 112 at the outer circumference of the guide bar 111. Is formed is a guide frame 110 for generating electricity by the upper and lower repetitive driving of the drive unit 100;
Lifting device by the sliding mechanism and the vortex organic vibration, characterized in that comprising a.
상기 다수개의 가이드바(111) 중 일부 가이드바(111)의 외주연에는 상,하로 구동되는 구동부(100)가 정위치에 구비하면서 공진운동을 촉진시키도록 탄성스프링(113)이 설치되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치.
The method of claim 1,
An elastic spring 113 is installed on the outer circumference of some of the plurality of guide bars 111 so as to facilitate the resonant movement while the driving unit 100 driven up and down is provided at a predetermined position. Lifting device by sliding mechanism and vortex vibration.
상기 하이드로 포일(30)의 양측부에는 하이드로 포일(30)에 위치하면서 공진운동을 촉진시키도록 다수개의 회전스프링(114)이 설치되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치.
The method of claim 1,
Both sides of the hydrofoil (30) is located in the hydrofoil (30) and a plurality of rotary springs (114) to facilitate the resonant movement, characterized in that the sliding mechanism and the lifting device by the vortex vibration.
상기 회전스프링(114)의 타측은 가이드프레임(110)에 고정되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치.
The method of claim 3, wherein
The other side of the rotating spring 114 is a lifting mechanism by the sliding mechanism and vortex vibration, characterized in that fixed to the guide frame (110).
상기 와유기진동 실린더(10)는 직렬방향 또는 병렬방향으로 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩기구와 와유기진동에 의한 양력발전장치.The method of claim 1,
Lifting device according to the sliding mechanism and the vortex vibration vibration, characterized in that the vortex vibration cylinder (10) is formed in a plurality in series or parallel direction.
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