KR101702052B1 - wave power generation mounted in barge - Google Patents

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KR101702052B1
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Abstract

본 발명은 하나의 피니온을 사이에 두고 2개의 랙이 치합되게 한 상태에서 하나의 랙이 위로 이동할 때만 상기 하나의 피니온에 동력을 전달하게 하고, 다른 하나의 랙이 아래로 이동할 때만 상기 하나의 피니온에 동력을 전달하게 함으로써, 하나의 피니온만 적용하고서도 상기 하나의 피니온이 휴지상태 없이 발전기의 축을 회전시킬 수 있어서, 점유 공간을 고려할 때 발전효율이 종래보다 높고, 부품수가 종래보다 감소되어 유지보수비용이 절감되는 발전장치를 제공할 수 있다.The present invention allows power to be transmitted to the one pinion only when one rack moves upward with two racks engaged with one pinion, and only when the other rack moves down, the one The one pinion can rotate the shaft of the generator without resting even when only one pinion is applied, so that the power generation efficiency is higher than the conventional one in consideration of the occupied space, It is possible to provide a power generation apparatus with reduced maintenance cost.

Description

바지선에 장착된 파력발전장치{wave power generation mounted in barge}Wave power generation mounted in barge "

본 발명은 바지선에 장착된 파력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wave generator mounted on a barge.

바지선은, 주로 강과 운하 등에서 화물을 운반하기 위하여 만든, 바닥이 평평한 배로서, 그 사용일 수가 적어 한번 사용에 고가의 경비를 요구한다.Barges are flat boats made mainly for transporting cargoes on rivers and canals, and require a high cost for one use because of their low number of days of use.

따라서 바지선은, 그 활용도를 높이기 위해, 해안 정박시에 파력발전장치를 통해 발전하여서 축전하여 그 축전한 전기를, 자체추진에 이용하거나, 해양공사현장이나 육지로 공급하는 기능을 갖출 필요가 있다. Therefore, in order to increase the utilization rate of the barge, it is necessary to have the function of generating electricity through the wave power generator at coastal berth and storing the electricity to be used for self-propulsion or supplying it to the offshore construction site or the land.

상기 파력발전장치는 파도의 힘을 이용해 발전을 하는 장치로서, 파도의 에너지를 직접 기구의 운동에너지로 변환하여 에너지를 회수하는 장치이다.The wave power generator is an apparatus for generating power by using the force of a wave, and is a device for converting energy of a wave directly into kinetic energy of the mechanism to recover energy.

통상의 파력발전장치는 파도에 의해 승강하게 지면에 고정된 부유체, 부유체의 승강운동을 진자운동으로 또는 회전운동으로 변환시켜 발전시키는 동력변환수단을 구비한다. 그러나 이러한 통상의 파력발전장치는 부유체를 지면에 고정시켜야 하기 때문에 설치에 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.A conventional wave power generator includes a power converting means for converting the upward and downward movement of a float or float fixed on the ground by a wave to convert it into a pendulum motion or a rotary motion and generate power. However, such a conventional wave power generator has a problem in that installation is costly because the float must be fixed to the ground.

이러한 문제점을 해결하기 위한 파력발전장치가 한국등록특허 제10-1368659호에 개시되어 있다. 상기 개시된 파력발전장치는 드릴쉽(drillship), FPSO(floating production storage offloading), FSRU(floating storage and regasification unit), 바지선 등과 같이 해상에 부유상태를 유지하는 해양구조물(1)의 측면에 설치되어 해양구조물과 부유체 간의 상대운동에 의해 야기된 왕복운동을 랙과 피니온 기구를 이용하여 발전기의 축을 회전시키는 것으로 되어 있다.A wave power generator for solving such a problem is disclosed in Korean Patent No. 10-1368659. The above-described wave power generator is installed on the side of an offshore structure 1 that is in a suspended state at sea, such as drillship, floating production storage offloading (FPSO), floating storage and regasification unit (FSRU) The reciprocating motion caused by the relative motion between the structure and the float is performed by rotating the shaft of the generator using a rack and a pinion mechanism.

하지만, 상기 개시된 파력발전장치는 피니온의 일방향 회전시에만 발전기의 축에 동력을 전달하고 타방향 회전시에는 발전기의 축에 동력을 전달하지 못하여 발전효율이 낮다고 하는 문제를 가진다.However, the above-described wave power generator has a problem that power generation efficiency is low because power is transmitted to the shaft of the generator only in one direction rotation of the pinion and power is not transmitted to the shaft of the generator in the other direction.

이러한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 제10-1078529호에 개시된 랙과 피니온 기구를 이용하는 것이 고려될 수 있지만, 상기 랙과 피니온 기구는 평행하게 배치된 2개의 랙과 상기 2개의 랙 각각에 치합하는 2개의 피니온을 발전기의 축에 외접시켜, 하나의 피니온은 2개의 랙 중 하나의 랙이 위로 이동할 때만 동력을 전달하게 하고, 다른 하나의 피니온은 다른 하나의 랙이 아래로 이동할 때만 동력을 전달하게 하는 구조로 되어 있어서, 2개의 피니온에서 발생되는 회전을 하나의 발전축에 모으는 동력전단수단이 필요하게 되어 부품수가 증대되어 유지보수비용이 증대된다고 하는 문제가 야기된다.In order to solve this problem, it is considered to use a rack and pinion mechanism disclosed in Korean Patent No. 10-1078529, but the rack and the pinion mechanism are arranged in two racks arranged in parallel and in each of the two racks Two pinion assemblies are circumscribed on the axis of the generator, one pinion allows power to be transmitted only when one of the racks moves up, and the other pinion moves the other rack down So that a power shear means for collecting the rotations generated by the two pinions on one power generating shaft is required, which increases the number of parts and increases the maintenance cost.

본 발명은, 상기된 문제점을 해결하기 위해, 기존 바지선의 구조를 그대로 유지하면서 바지선의 측면에 마련되어 바지선의 상부면의 활용도를 유지하면서도 바지선의 근본적인 용도를 구현하는 것을 가능하게 하며, 바지선의 추진시에 물에 저항을 감소시키는 외형을 가진 부력체를 구비하고, 구조적으로 단순하고 설치 및 유지보수가 용이한 파력발전장치를 바지선에 제공하는 것에 과제를 가진다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a barge, which is provided on a side of a barge while maintaining the structure of an existing barge, There is a problem in providing a barge having a buoyant body having an outer shape that reduces resistance to water and structurally simple and easy to install and maintain.

본 발명은 바지선의 적어도 일측에 랙과 피니온을 이용한 파력발전장치를 마련하되, 하나의 피니온을 사이에 두고 2개의 랙이 치합되게 한 상태에서 하나의 랙이 위로 이동할 때만 상기 하나의 피니온에 동력을 전달하게 하고, 다른 하나의 랙이 아래로 이동할 때만 상기 하나의 피니온에 동력을 전달하게 하고, 파력발전장치에 의해 축전한 전기를 자가 추진에 이용되게 하는 수단과 외부로 공급하는 수단을 바지선에 구비시키고, 파력발전장치에 구비되는 부력체를 유선형으로 만듦으로써 상기 과제를 해결할 수 있다. The present invention is characterized in that a wave power generator using a rack and a pinion is provided on at least one side of a barge, and only when one rack is moved upward with two racks engaged with each other via one pinion, And to transmit the power to the one pinion only when the other rack is moved downward; means for making the electricity stored by the wave power generator used for self-propulsion; and means for supplying the power to the outside Is provided on the barge, and the buoyant body included in the wave power generator is made streamlined.

본 발명은 하나의 피니온만 적용하고서도 상기 하나의 피니온이 휴지상태 없이 발전기의 축을 회전시킬 수 있어서, 2개의 피니온에서 발생되는 회전을 하나의 발전축에 모으는 종래의 동력전단수단이 필요하지 않게 되어, 부품수가 종래보다 감소되어서 유지보수비용이 절감되고, 자가 추진 및 외부전기공급 기능을 가지고 추진시에 물에 저항을 최소화하는 발전장치를 제공할 수 있다.The present invention is capable of rotating the shaft of the generator without the idle state even when only one pinion is applied, so that the conventional power shearing means for collecting the rotations generated from the two pinions on one power generating shaft is not required The number of parts is reduced as compared with the conventional one, so that the maintenance cost is reduced, and it is possible to provide a power generation device that minimizes the resistance to water at the time of propulsion with self-propulsion and external electricity supply function.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 바지선에 구비된 파력발전장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 발전장치의 개념도.
도 3은 도 2의 랙에 대한 상세도, 및
도 4는 도 1의 회전축이 바지선을 주행시키는 프로펠러에 접속된 상태를 도시한 도면.FIG. 1 is a perspective view showing a wave generator in a barge of an embodiment of the present invention, FIG.
2 is a conceptual view of the power generation device of Fig. 1;
Figure 3 is a detailed view of the rack of Figure 2, and
Fig. 4 is a view showing a state in which the rotation axis of Fig. 1 is connected to a propeller running on a barge; Fig.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 바지선에 구비된 파력발전장치가 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a wave generator of a barge according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1에는 바지선(1)에 구비된 파력발전장치가 부호 100으로 지시되어 있다.In Fig. 1, the wave power generator provided on the barge 1 is indicated by reference numeral 100. Fig.

상기 파력발전장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바지선(1)의 측부에 고정된 하우징(2)에 내장된 복수개의 동력변환수단(20)을 포함하고 있다.1 and 2, the wave power generator 100 includes a plurality of power converting means 20 built in a housing 2 fixed to a side portion of a barge 1. As shown in FIG.

상기 복수개의 동력변환수단(20)은 상기 바지선(1)의 측부를 따라 뻗어 상기 하우징(2)에 회전가능하게 장착된 회전축(21)의 축선방향으로 이격되어 상기 회전축(21)에 결합되어 직선왕복운동을 회전운동으로 변환하는 작용을 한다.The plurality of power conversion means 20 are disposed on the barrel 1 and extend in the axial direction of the rotary shaft 21 rotatably mounted on the housing 2 and coupled to the rotary shaft 21, And serves to convert the reciprocating motion into the rotational motion.

상기 동력변환수단(20)의 각각은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(21)에 고정적으로 외접된 피니온(22), 상기 피니온(22)을 사이에 두고 서로 평행하게 뻗어 상기 피니온(22)에 치합된 한 쌍의 랙(23, 24), 베어링(25)을 개재하여 상기 한 쌍의 랙(23, 24)을 에워싸서 상기 한 쌍의 랙(23, 24)이 위아래로 이동하도록 가이드하는 가이드레일(26) 및 상기 한 쌍의 랙(23, 24)에 윗면이 고정되어 있고 하부가 수면에 접촉되어 있는 부력체(27)를 포함하고 있다. 2, each of the power converting means 20 includes a pinion 22 fixedly circumscribed to the rotating shaft 21, a pinion 22 extending parallel to each other with the pinion 22 interposed therebetween, The pair of racks 23 and 24 are surrounded by the pair of racks 23 and 24 meshed with the rack 22 and the bearings 25 so as to surround the pair of racks 23 and 24, And a buoyancy body (27) having an upper surface fixed to the racks (23, 24) and a lower surface in contact with the water surface.

상기 한 쌍의 랙(23, 24) 중 하나의 랙(23)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 아래로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있고, 그리고 다른 하나의 랙(24)은 위로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있다.As shown in FIG. 3, one rack 23 of the pair of racks 23 and 24 is engaged with the pinion 22 only when the rack 23 moves downward to rotate the pinion in one direction And the other rack 24 is engaged with the pinion 22 only when it is moved upward, so that the pinion is rotated in one direction.

이를 위해, 상기 하나의 랙(23)은 일자형으로 뻗은 이뿌리부(31), 상기 이뿌리부(31)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 위에서 아래로 이동할 시에 걸음할 수 있는 형상으로 되어 있는 복수개의 이빨부(32), 상기 복수개의 이빨부의 기단 양측에 서로 등을 진 방향으로 뻗어 돌출된 이축(33), 상기 이축(33)을 회전가능하게 지지한 이축받이(34) 및 상기 이축(33)과 상기 이축받이(34) 사이에 개재되되 일단이 상기 이축(33)에 고정되고 타단이 이축(33)을 복수회 감은 후 상기 이축받이(34)에 고정되어서 상기 이빨부(32)의 선단이 상기 이뿌리부(31)에 대하여 벌어지는 방향으로 탄성적으로 가압하는 스프링(35)을 포함하고 있고, 그리고  To this end, the one rack 23 includes a sprocket portion 31 extending in a straight line, a plurality of sprockets 31 having a shape capable of hitting from top to bottom while being spaced apart at regular intervals in the longitudinal direction of the sprocket portion 31, A biaxial shaft 33 protruding from both sides of the proximal ends of the plurality of tooth portions in such a manner as to protrude in a direction opposite to each other, a biaxial receiver 34 rotatably supporting the biaxial 33, And the other end is fixed to the axis receiver 34 after the other end of the biaxial shaft 33 is rotated a plurality of times so that the distal end of the teeth 32 is fixed to the biaxial receiver 34, And a spring (35) which resiliently urges in the direction in which it flares against the root portion (31), and

상기 다른 하나의 랙(24)은 일자형으로 뻗은 이뿌리부(41), 상기 이뿌리부(41)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 아래에서 위로 이동할 시에 걸음할 수 있는 형상으로 되어 있는 복수개의 이빨부(42), 상기 복수개의 이빨부의 기단 양측에 서로 등을 진 방향으로 뻗어 돌출된 이축(43), 상기 이축(43)을 회전가능하게 지지한 이축받이(44) 및 상기 이축(43)과 상기 이축받이(44) 사이에 개재되되 일단이 상기 이축(43)에 고정되고 타단이 이축(43)을 복수회 감은 후 상기 이축받이(44)에 고정되어서 상기 이빨부(42)의 선단이 상기 이뿌리부(41)에 대하여 벌어지는 방향으로 탄성적으로 가압하는 스프링(45)을 포함하고 있다. 이와 같이 피니온을 일방향에서만 걸음하는 구성은 본 발명자에 의해 특허출원된 특허출원 제10-2015-0033784호의 도 5를 참조하면 이해될 것이다. The other rack (24) includes a thread portion (41) extending in a straight line, a plurality of tooth portions (41) having a shape capable of being pushed when moving up and down at regular intervals in the longitudinal direction of the thread portion (41) A biaxial shaft 43 protruding from both sides of the proximal ends of the plurality of tooth portions so as to protrude in opposite directions to each other, a biaxial receiver 44 rotatably supporting the biaxial shaft 43, And the other end is fixed to the nipple bearing 44 after the other end is wound on the biaxial shaft 43 a plurality of times so that the tip of the tooth portion 42 is fixed to the nipple 43, And a spring 45 elastically pressing in the direction in which it flares with respect to the flange 41. The configuration in which the pinion is tilted in only one direction will be understood with reference to Fig. 5 of Patent Application No. 10-2015-0033784 filed by the present inventor.

상기 회전축(21)의 일단에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 베벨기어(51)가 고정적으로 외접되어 있고, 상기 메인 베벨기어(51)에는 피동베벨기어(52)가 치합되어 있다.4, a main bevel gear 51 is fixedly connected to one end of the rotary shaft 21 and a driven bevel gear 52 is meshed with the main bevel gear 51. As shown in FIG.

상기 피동 베벨기어(52)에는 발전기(55)의 축(53)이 고정적으로 내접되어 있고, 상기 발전기(55)에는 컨트롤장치(53)를 개재하여 추진모터(57)가 접속되어 있고, 상기 추진모터(57)에는 바지선(1)을 주행시키는 프로펠러(56)의 축(54)이 결합되어 있다.A shaft 53 of the generator 55 is fixedly inserted into the driven bevel gear 52. A driving motor 57 is connected to the generator 55 via a control device 53, The shaft 57 of the propeller 56 running on the barge 1 is coupled to the motor 57.

상기 바지선(1)이 추진할 시에 상기 부력체(27)가 추진에 방해를 최소화하도록 상기 부력체(27)가 유선형으로 되어 있으면 바람직하다.It is preferable that the buoyant body 27 be streamlined so that the buoyant body 27 minimizes disturbance in propulsion when the barge 1 is propelled.

또한 상기 발전기(55)는 상기 바지선(1)의 외부로 전기를 공급하기 위한 도시되지 않은 전기공급수단이 구비되어 있다. Further, the generator 55 is provided with an electricity supply means (not shown) for supplying electricity to the outside of the barge 1. [

상기와 같이 구성된 바지선에 구비된 파력발전장치(100)는 바지선(1)과 부력체(27)가 파도의 파력을 받으면, 바지선(1)이 받게 되는 부력과 부력체(27)가 받게 되는 부력이 상이한 관계로 바지선(1)의 상하운동량과 상기 부력체(27)의 상하운동량이 상이하게 되어서, 상기 바지선(1)에 대하여 상기 부력체(27)가 상하운동하게 된다.When the barge line 1 and the buoyant body 27 receive the wave power of the waves, the wave power generator 100 provided on the barge constructed as described above is able to detect the buoyancy of the barge 1 and the buoyancy of the buoyant body 27, The upward and downward movement amounts of the barge 1 and the up and down movement amounts of the buoyant body 27 are different from each other and the buoyant body 27 moves up and down with respect to the barge 1. [

상기 부력체(27)가 상하로 이동함에 따라, 상기 한 쌍의 랙(23, 24)도 상하동하게 되어 상기 피니온(22)은 상기 한 쌍의 랙(23, 24) 중 하나의 랙(23)의 아래로의 운동에 의해 반시계방향으로 회전하게 되고, 다른 하나의 랙(24)의 위로의 운동에 의해 반시계방향으로 회전하게 되어, 결국, 하나의 피니온(22)이 휴지 상태없이 연속적으로 회전운동하여 상기 하나의 피니온(22)에 고정적으로 내접된 회전축(21)을 연속적으로 회전시켜 발전시키는 것이 가능하게 되어 2개의 피니온에서 발생되는 회전을 하나의 발전축에 모으는 종래의 동력전단수단이 필요하지 않게 되어서 부품수가 감소되어 유지보수비용이 감소되게 된다.The pair of racks 23 and 24 also move up and down as the buoyant body 27 moves up and down so that the pinion 22 is moved to one of the racks 23 and 24 Clockwise direction by the movement of the pinion 22 and the pinion 22 is rotated in the counterclockwise direction by the movement of the other rack 24, It is possible to continuously rotate the rotary shaft 21 fixedly inscribed in the one pinion 22 to continuously rotate the rotary shaft 21 so that the rotation generated from the two pinions is collected on one power generating shaft The power take-off means is not required and the number of parts is reduced, thereby reducing the maintenance cost.

또한, 상기와 같이 구성된 바지선에 구비된 파력발전장치(100)는 추진시에 물에 저항을 최소화 시키는 작용을 하면서도, 해안 정박시에 발전하여서 축전하여 그 축전한 전기를, 자체추진에 이용하거나, 해양공사현장이나 육지로 공급하는 기능을 제공할 수 있다.
In addition, the wave power generator 100 provided on the barge constructed as described above can be used to minimize the resistance to water during propulsion, to generate electricity during coastal mooring, It can provide the function to supply to offshore construction site or land.

1; 바지선, 2; 하우징, 20; 동력변환수단One; Barge, 2; A housing, 20; Power conversion means

Claims (3)

바지선에 장착된 파력발전장치에 있어서,
바지선(1)의 적어도 일측부에 고정된 하우징(2)에 내장된 복수개의 동력변환수단(20)을 포함하고 있고,
상기 복수개의 동력변환수단(20)은 상기 바지선(1)의 측부를 따라 뻗어 상기 하우징(2)에 회전가능하게 장착된 회전축(21)의 축선방향으로 이격되어 상기 회전축(21)에 결합되어 있고,
상기 동력변환수단(20)의 각각은 상기 회전축(21)에 고정적으로 외접된 피니온(22), 상기 피니온(22)을 사이에 두고 서로 평행하게 뻗어 상기 피니온(22)에 치합된 한 쌍의 랙(23, 24), 베어링(25)을 개재하여 상기 한 쌍의 랙(23, 24)을 에워싸서 상기 한 쌍의 랙(23, 24)이 위아래로 이동하도록 가이드하는 가이드레일(26) 및 상기 한 쌍의 랙(23, 24)에 윗면이 고정되어 있고 하부가 수면에 접촉되어 있는 부력체(27)를 포함하고 있고,
상기 한 쌍의 랙(23, 24) 중 하나의 랙(23)은 아래로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있고, 그리고 다른 하나의 랙(24)은 위로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 바지선에 장착된 파력발전장치.1. A wave generator mounted on a barge,
And a plurality of power converting means (20) embedded in a housing (2) fixed to at least one side of the barge (1)
The plurality of power conversion means 20 are coupled to the rotary shaft 21 in the axial direction of a rotary shaft 21 extending along the side of the barge 1 and rotatably mounted on the housing 2 ,
Each of the power converting means 20 includes a pinion 22 fixedly circumscribed to the rotating shaft 21 and a pinion 22 extending in parallel with the pinion 22 and engaged with the pinion 22 A pair of racks 23 and 24 and a pair of racks 23 and 24 through a bearing 25 so as to guide the pair of racks 23 and 24 to move up and down And a buoyant body (27) having an upper surface fixed to the pair of racks (23, 24) and a lower surface contacting the water surface,
One rack 23 of the pair of racks 23 and 24 is engaged with the pinion 22 only when the rack 23 moves downward so as to rotate the pinion in one direction, And the pinion (24) is engaged with the pinion (22) only when it is moved upward, so that the pinion is rotated in one direction. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 회전축(21)의 일단에는 메인 베벨기어(51)가 고정적으로 외접되어 있고, 상기 메인 베벨기어(51)에는 피동베벨기어(52)가 치합되어 있고,
상기 피동 베벨기어(52)에는 발전기(55)의 축(53)이 고정적으로 내접되어 있고, 상기 발전기(55)에는 컨트롤장치(53)를 개재하여 추진모터(57)가 접속되어 있고, 상기 추진모터(57)에는 바지선(1)을 주행시키는 프로펠러(56)의 축(54)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 바지선에 장착된 파력발전장치.
The method according to claim 1,
A main bevel gear 51 is fixedly connected to one end of the rotary shaft 21. A driven bevel gear 52 meshes with the main bevel gear 51,
A shaft 53 of the generator 55 is fixedly inserted into the driven bevel gear 52. A driving motor 57 is connected to the generator 55 via a control device 53, And a shaft (54) of a propeller (56) for running the barge (1) is coupled to the motor (57).
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