KR101850900B1 - Buoyant And Mooring Current Power Generating Device - Google Patents

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조철희
김도엽
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a floating type moored current generating apparatus, more specifically, comprises: at least one mooring rope fixed to the underside surface or an anchor; a buoy in which the mooring rope is fixed to a lower side and floats in water; a nacelle unit which is composed of a nacelle which rotates by being coupled to an upper center of the buoy, a duct coupling unit of an airfoil provided on both sides of the nacelle, and a tail wing provided between the duct coupling unit; and a duct coupled to the duct coupling unit and a turbine coupled to a center of the duct. By doing so, unnecessary movement due to currents is minimized and rotation of the nacelle is enabled in accordance with a change of direction, thereby generating an effect of maximizing power generation efficiency.

Description

부유식 계류형 해류발전 장치{Buoyant And Mooring Current Power Generating Device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a buoyant and mooring current power generating device,

본 발명은 부유식 계류형 해류발전 장치로 보다 상세하게는 해저 지면에 설치되는 계류삭에 부이를 고정하여 비교적 깊은 수심의 해류의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 부유식 계류형 해류발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a floating mooring type current generating device, and more particularly, to a floating mooring type current generating device for converting kinetic energy of an ocean current of a relatively deep depth into electric energy by fixing a mooring rope will be.

일반적으로 해류발전 장치는 비교적 빠르고 일정한 속도의 해류가 흐르는 곳에 설치되어 발전 모듈에 의하여 유체의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 이에 따라, 발전 모듈을 설치하기 위하여 비교적 빠른 해류가 흐르는 수중에서 설치 작업이 이루어지므로 작업의 효율이 저하되고 작업자의 안전성 확보는 물론 발전 모듈을 고정하는 구조물의 강도 확보가 필수적이다. Generally, an airstream generator is a device that converts the kinetic energy of a fluid into electric energy by a power generation module installed at a relatively fast and constant current flow. Accordingly, in order to install the power generation module, installation work is performed in a relatively fast flowing water, so that the efficiency of the work is lowered and it is essential to secure the safety of the worker and secure the strength of the structure for fixing the power generation module.

이를 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041481호에서는 본 명세서 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 하나 이상의 발전기를 가지며 물속에서 부유하는 발전설비와, 상기 발전설비의 하나의 단부로 연결되어 있는 제 1단부를 갖는 하나 이상의 기다란 제 1계류 요소를 포함하며, 상기 제 1계류 요소는 물속에서 부유하는 하나의 부양성 요소에 부착되는 제 2단부를 가지며, 상기 제 1계류 요소는 물속 바닥에 정박되고, 제 1계류 요소의 제 1단부가 부유식 발전설비로 연결되는 지점인 물속 깊이에 대응하는 물속 깊이에서, 상기 제 1계류 요소의 제 2단부가 부양성 요소에 연결됨으로써, 상기 제 1계류 요소가 물속에서 수평을 유지하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전설비를 계류하기 위한 시스템이 개시되어 있으나 이는 수상에 부유하는 부이와 부유식 발전설비를 별도로 구비하여 깊은 수심에서 발전이 불가능한 문제점이 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0041481 discloses a power generation system having one or more generators and floated in water as shown in FIG. 1, The first mooring element having a second end attached to one floating element that floats in water, the first mooring element being anchored at the bottom in water, the at least one first mooring element having a first end, And at the depth of water corresponding to the depth of water which is the point at which the first end of the first mooring element is connected to the floating generation facility, the second end of the first mooring element is connected to the spontaneous element, A system for mooring a floating power plant characterized in that the element is kept horizontal in water is disclosed, There is a problem that it is impossible to generate electricity at a deep water depth by separately providing a floating power generation facility.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041481호(2011.04.21)Korean Patent Publication No. 10-2011-0041481 (April 21, 2011)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 수중 계류삭에 의하여 깊은 수심의 해류를 이용하여 발전할 수 있으며, 유향 변화에 따라 너셀 회전을 가능케 함으로 터빈의 입사각을 유지하여 높은 발전 효율을 갖는 부유식 계류형 해류발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, it is possible to generate electricity by using the deep-sea current by the underwater mooring rope, and it is possible to rotate the nucelle according to the change of the direction, And to provide a floating mooring type current generating device.

목적을 달성하기 위한 구성으로는 부유식 계류형 해류발전 장치에 있어서, 해저 지면 또는 닻에 고정되는 적어도 하나 이상의 계류삭과 상기의 계류삭이 하측에 고정되어 수중에 부유하는 부이와 상기 부이 상측 중앙에 결합하여 회전하는 너셀과 상기 너셀 후방 양측에 구비되는 익형의 덕트 결합부와 상기의 덕트 결합부 사이에 구비되는 꼬리날개로 구성되는 너셀부 및 상기의 덕트 결합부에 각각 결합하는 덕트와 상기 덕트 중앙에 결합하여 회전하는 터빈으로 구성되는 발전부로 이루어진다.In order to accomplish the object, there is provided a floating mooring type current generating device, comprising at least one mooring line fixed to a sea floor or an anchor and a mooring line fixed to the lower side and floated in water, A duct coupled to the duct coupling portion and a duct coupled to the duct coupling portion, and a duct coupled to the duct coupling portion, and a duct coupled to the duct coupling portion, And a turbine rotatably coupled to the turbine.

본 발명의 다른 특징으로는 상기의 부이는 튜브 형상이며, 테두리에 원판 형상의 수평판이 구비되며, 상기 부이와 너셀이 결합하는 부위에 회전 베어링이 구비되며 상기의 부이를 기준으로 너셀이 최대 180°이하로 회전할 수 있도록 제어되고, 상기의 꼬리날개는 'V'자 형상의 판 형태를 갖는다.According to another aspect of the present invention, the buoy is in the form of a tube, a disk-like flat plate is provided on the rim, a rotating bearing is provided at a portion where the buoy and nose cell are engaged, °, and the tail wing has a plate shape of a 'V' shape.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 계류형 해류발전 장치는 해류에 의한 불필요한 움직임을 최소화하며 유향 변화에 따라 너셀의 회전을 가능케 함으로 발전 효율을 극대화하는 효과가 있다.As described above, the floating mooring type current generating apparatus according to the present invention minimizes unnecessary movement due to currents and enables rotation of the nucles according to the change of direction, thereby maximizing power generation efficiency.

또한, 부이나 구조물이 수상으로 노출되지 않고 비교적 깊은 수중에 위치함으로 소형 선박의 운항 경로에 미치는 영향을 최소화하는 효과가 있다.Also, since the parts or structures are not exposed to the water, they are located in relatively deep water, which minimizes the influence on the operation route of a small ship.

도 1은 기존의 부유식 발전설비를 계류하기 위한 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 부유식 계류형 해류발전 장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 계류형 해류발전 장치의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 부유식 계류형 해류발전 장치의 상면도.1 is a perspective view of a system for mooring a conventional floating power generation facility.
2 is a perspective view of a floating mooring current generation device according to the present invention.
3 is a front view of a floating mooring current generation device according to the present invention.
4 is a top view of a floating mooring current generation device according to the present invention.

도 2 내지 4는 각각 본 발명에 따른 부유식 계류형 해류발전 장치의 사시도, 정면도, 상면도로서 이를 참고하여 본 발명에 따른 부유식 계류형 해류발전 장치의 상세 구성을 설명하면 하기와 같다.2 to 4 are a perspective view, a front view and a top view, respectively, of a floating mooring current generating apparatus according to the present invention, and a detailed configuration of a floating mooring current generating apparatus according to the present invention will be described below.

부유식 계류형 해류발전 장치에 있어서, 해저 지면 또는 닻에 고정되는 적어도 하나 이상의 계류삭(10);과 상기의 계류삭(10)이 하측에 고정되어 수중에 부유하는 부이(20);와 상기 부이(20) 상측 중앙에 결합하여 회전하는 너셀(31)과 상기 너셀(31) 후방 양측에 구비되는 익형의 덕트 결합부(32)와 상기의 덕트 결합부(32) 사이에 구비되는 꼬리날개(33)로 구성되는 너셀부(30); 및 상기의 덕트 결합부(32)에 각각 결합하는 덕트(41)와 상기 덕트(41) 중앙에 결합하여 회전하는 터빈(42)으로 구성되는 발전부(40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 계류형 해류발전 장치이다.A float type mooring type current generating device comprising: at least one mooring line (10) fixed to a sea floor or an anchor; a buoy (20) fixed to the lower side of the mooring line (10) A tail wing provided between the duct coupling part 32 of the airfoil and the duct coupling part 32 provided on both sides of the rear side of the nacelle 31 and a tail wing 33; And a generator (40) composed of a duct (41) coupled to the duct coupling part (32) and a turbine (42) coupled to the center of the duct (41) It is an electrolytic current generation device.

이때, 계류삭(10)은 해류에 의하여 계류삭(10) 끼리 꼬이는 것을 방지하도록 너셀(31)의 전면을 기준으로 부이(20)의 전방 양측에 2개, 후방에 1개로 총 3개가 구비되어 고정되는 것이 바람직하다.At this time, the mooring rope 10 is provided with two moorings 10 on both sides of the front side of the buoy 20 and one mooring rope 10 on the rear side of the nose 31 so as to prevent the mooring ropes 10 from being twisted by currents It is preferable to fix it.

그리고, 상기의 부이(20)는 튜브 형상이며, 테두리에 원판 형상의 수평판(21)이 구비되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기의 수평판(21)은 해류의 영향으로 발생하는 부이(20)의 상하 운동 및 종 동요를 억제하여 발전부(40)의 불필요한 움직임을 최소화하는 효과가 있다.The buoy 20 is in the form of a tube and is provided with a disk-shaped horizontal plate 21 at its rims. At this time, the horizontal plate 21 has the effect of minimizing unnecessary movement of the power generator 40 by suppressing vertical movement and longitudinal movement of the buoy 20 caused by currents.

또한, 상기 부이(20)와 너셀(31)이 결합하는 부위에 회전 베어링이 구비되며 상기의 부이(20)를 기준으로 너셀(31)이 최대 180°이하로 회전할 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 한다. 이는 너셀(31)과 부이 간에 연결되는 전력 케이블 등과 같은 구조물의 꼬임 현상을 방지하는 효과가 있다. A rotating bearing is provided at a portion where the buoy 20 and the nacelle 31 are coupled and the nacelle 31 is controlled to rotate at a maximum of 180 ° or less with respect to the buoy 20 do. This has the effect of preventing the twisting phenomenon of a structure such as a power cable connected between the nacelle 31 and the buoy.

그리고, 상기의 꼬리날개(33)는 'V'자 형상의 판 형태로서 유향 변화에 따라 터빈(42)에 유입되는 해류의 입사각을 유지시킬 수 있도록 너셀부(30)를 회전시킨다. 이는 복엽 풍향계의 화살깃과 같은 원리로 작동된다. 또한, 꼬리날개(33)에 의하여 너셀부(30)의 회전 시 회전 베어링에 의하여 최소한의 저항으로 유향 변화에 대응한다.The tail wing 33 is a V-shaped plate, and rotates the nut member 30 so that the incident angle of the current flowing into the turbine 42 can be maintained in accordance with the change in direction. It operates on the same principle as the arrowhead of a double-headed weather vane. Further, the tail blade 33 corresponds to a change in the direction of the flow with a minimum resistance by the rotating bearing when the nut member 30 is rotated.

그리고, 상기의 덕트(41)는 해류가 유입되는 측에서 유출되는 측으로 직경이 증가하는 파이프 형상이 바람직하며 터빈(42)의 회전을 증가시키기 위하여 공지되어 있는 다양한 덕트 형상의 적용이 가능하다.The duct 41 is preferably a pipe having an increased diameter toward the side from which the current flows, and it is possible to apply various known duct shapes to increase the rotation of the turbine 42.

본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments and applications thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone who has it will know it easily.

10. 계류삭 20. 부이
21. 수평판 30. 너셀부
31. 너셀 32. 덕트 결합부
33. 꼬리날개 40. 발전부
41. 덕트 42. 터빈10. Mooring line 20. Buoy
21. Horizontal Plate 30. Naschel
31. NUCLEUS 32. DUCT CONNECTOR
33. Tail Wing 40. Power Generation Section
41. Duct 42. Turbine

Claims (4)

해저 지면 또는 닻에 고정되도록 계류삭(10);과
상기의 계류삭(10)이 하측에 고정되어 수중에 부유하는 부이(20);와
상기 부이(20) 상측 중앙에 결합하여 회전하는 너셀(31)과 상기 너셀(31) 후방 양측에 구비되는 익형의 덕트 결합부(32)와 상기의 덕트 결합부(32) 사이에 구비되는 꼬리날개(33)로 구성되는 너셀부(30); 및
상기의 덕트 결합부(32)에 각각 결합하는 덕트(41)와 상기 덕트(41) 중앙에 결합하여 회전하는 터빈(42)으로 구성되는 발전부(40);로 구성되는 부유식 계류형 해류발전 장치에 있어서,
상기의 계류삭(10)은 너셀(31)의 전면을 기준으로 부이(20) 전방 양측에 2개, 후방에 1개로 총 3개가 구비되어 고정되고, 상기의 부이(20)는 튜브 형상으로 테두리에 원판 형상의 수평판(21)이 구비되고, 상기 부이(20)와 너셀(31)이 결합하는 부위에 회전 베어링이 구비되며, 상기의 부이(20)를 기준으로 너셀(31)이 최대 180˚ 이하로 회전할 수 있도록 제어되며, 상기의 꼬리날개(33)는 'V'자 형상의 판 형태인 것을 특징으로 하는 부유식 계류형 해류발전 장치.A mooring line 10 to be fixed to the sea floor or anchor;
A buoy 20 fixed to the lower side of the mooring rope 10 and suspended in water;
And a tail wing provided between the duct coupling part 32 and the duct coupling part 32 provided at both sides of the rear side of the nacelle 31. The tail wing 31 is provided at the center of the upper part of the buoy 20, (30) composed of a nut member (33); And
And a power generating unit 40 composed of a duct 41 coupled to the duct coupling unit 32 and a turbine 42 coupled to the center of the duct 41, In the apparatus,
The mooring rope 10 is fixed on the front side of the nacelle 31 with two of the mooring rope 10 on both sides of the front side of the nacelle 31 and one rear side of the mooring rope 10, And a rotating bearing is provided at a portion where the buoy 20 and the nacelle 31 are engaged with each other and the nacelle 31 is rotated 180 degrees , And the tail wing (33) is in the form of a V-shaped plate. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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