KR102039818B1 - Power generation apparatus of ship using hydraulic power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박에 설치되어 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하며 발전하는 선박의 수력발전 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 선박의 수력발전 장치는 선체의 길이방향을 따라 설치되고 저면에 관통구멍이 형성된 하우징과, 관통구멍을 통해 일부가 외부로 노출되어 수류에 따라 회전하는 날개를 가진 회전체와, 회전체의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전부를 포함하며, 관통구멍은 하우징의 길이방향을 따라 복수개가 정렬하여 형성되고 각 관통구멍에는 각각 회전체의 일부가 노출되게 설치되어, 앞측의 회전체에서 회전하는 날개에 의한 수류가 뒤측의 회전체에서 회전하는 날개를 회전시키는 힘을 증가시킨다.
본 발명에 의하면, 선박에 설치되어 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하며 간단한 구조로 발전하고 발전효율을 높이며, 또한, 공기의 분사에 따라 생기는 밴츄리 효과에 따라 물을 흡입하여 공기와 함께 분출시키는 추진부에 의해 추진되는 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하여 발전하므로써 발전효율을 더욱 높이는 효과가 있다.The present invention relates to a hydroelectric power generation apparatus of a ship which is installed in a ship and generates power by using water flow flowing according to the movement of the ship.
Hydroelectric power generation apparatus of the ship according to the present invention is a rotating body having a housing installed along the longitudinal direction of the hull, the through-hole is formed on the bottom surface, a blade which is exposed to the outside through the through-hole and rotates according to the water flow, It includes a power generation unit for generating electric power by receiving the entire rotational force, the through hole is formed by aligning a plurality along the longitudinal direction of the housing and each through hole is installed so that a part of the rotor is exposed, respectively, Water flow by the rotating blades increases the force of rotating the rotating blades on the rear rotor.
According to the present invention, it is installed on the vessel and uses the flow of water flowing in accordance with the movement of the vessel, it develops in a simple structure and improves the power generation efficiency, and also inhales the water and ejects it with the air in accordance with the banchu effect generated by the injection of air By generating power using the flow of water flowing in accordance with the movement of the ship propelled by the propulsion unit to increase the power generation efficiency.
Description
본 발명은 선박의 수력발전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박에 설치되어 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하며 발전하는 선박의 수력발전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydroelectric power generation apparatus for a ship, and more particularly, to a hydroelectric power generation apparatus for a ship that is installed on a ship and generates power using water flow flowing in accordance with the movement of the ship.
발전기는 전자기 유도 작용으로 기전력을 발생시켜 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 원통 형상의 고정자와 고정자의 내측에 회전가능하게 수용되는 회전자를 포함하여 이루어진다. 여기서, 고정자와 회전자는 전자석이 일반적으로 사용되며, 전류의 가감에 의해 자력의 세기를 가감함으로써 기전력의 크기를 자유로이 바꿀 수 있다. 이는, 슬롯(slot)에 코일을 감고 이것에 전류를 흐르게 하여 이용하는 것이다. 이외에도, 영구자석을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 고정자의 내측에는 코일이 슬롯에 권선되어 있고 회전자에는 영구자석이 결합되어 있을 수 있다. 물론, 고정자에 영구자석이 결합되고 회전자에 코일이 권선되어 있는 것도 가능하다 이러한 발전기는 회전자가 고정되는 축을 강제로 회전시켜, 회전자와 고정자 간의 전자기 유도 작용에 의해 기전력을 발전시킨다. 그리고, 이러한 기전력을 출력전압으로 하여 부하에 공급하게 된다.The generator generates an electromotive force by an electromagnetic induction action and converts mechanical energy into electrical energy. The generator includes a cylindrical stator and a rotor rotatably housed inside the stator. Here, the electromagnet is generally used for the stator and the rotor, and the magnitude of the electromotive force can be freely changed by adding or subtracting the strength of the magnetic force by the increase or decrease of the current. This is used by winding a coil in a slot and flowing a current through it. In addition, permanent magnets may be used. For example, a coil may be wound around a slot inside the stator and a permanent magnet may be coupled to the rotor. Of course, it is also possible that the permanent magnet is coupled to the stator and the coil is wound around the rotor. Such a generator forcibly rotates the shaft on which the rotor is fixed, thereby generating electromotive force by electromagnetic induction between the rotor and the stator. Then, the electromotive force is supplied as an output voltage to the load.
선박은 그 추진력을 선체 후미에 달려있는 스크류 또는 프로펠러로 얻고 있으며, 이 스크류 또는 프로펠러는 대용량의 원동기인 모터에 의하여 동력을 얻고 있다. 스크류 또는 프로펠러는 회전하면서 바람이 일어나는 것처럼 날개깃이 물을 뒤쪽으로 밀어 젖히고 그 반동으로 선박이 전진한다.The ship gains its propulsion with a screw or propeller attached to the hull aft, which is powered by a large motor. The screw or propeller spins and flips the water backwards as if the wind is spinning and the ship moves forward with the reaction.
선박에는 많은 양의 전기에너지가 필요하다. 이러한 에너지는 석유나 디젤유를 태워서 얻을 수 있으며, 그 비용 또한 막대하다. 일반적으로, 전기를 생산하기 위한 시설로서 화력, 원자력, 수력, 풍력, 조력 등을 이용하는 다양한 발전시스템이 알려져 있다. 초기의 발전시설로는 수력이 가장 많이 사용되었으며, 수력발전은 무공해한 클린에너지로서 현재도 세계 각국에서 널리 사용하고 있다.Ships need a lot of electrical energy. This energy can be obtained by burning petroleum or diesel oil, and the cost is enormous. In general, various power generation systems using thermal power, nuclear power, hydropower, wind power, tidal power, and the like are known as facilities for producing electricity. In the early generation, hydropower was used the most, and hydropower is a clean energy, which is still widely used in various parts of the world.
종래 선박에 사용되는 전기에너지를 충당하기 위해 선박에서 수력을 이용한 발전장치로서, 한국공개특허 제2010-0065815호, 한국공개특허 제2010-0070519호 등이 개시되어 있다.As a power generation apparatus using hydraulic power in a vessel to cover electric energy used in a conventional vessel, Korean Patent Publication No. 2010-0065815, Korean Patent Publication No. 2010-0070519 are disclosed.
한국공개특허 제2010-0065815호는 선박의 선수부측에 설치되어 물이 저장되고 개폐문이 하면에 설치되는 저장탱크와, 저장탱크로부터 이어져서 선수부측 바닥부까지 설치되며 물의 낙하 경로가 되는 유로와, 유로에 설치되어 물의 낙차 에너지로 회전되는 회전수차부와, 회전수차부의 회전력을 전달받아 전력을 발생시키도록 상기 회전수차부에 연결 설치되는 발전기를 구비하며, 물을 선수부측 저장탱크에 저장하였다가 선수부의 상하 운동시 물을 흘러 보내고, 이때의 낙차로 하여 발전기를 구동시켜서 선박에 필요한 전력을 얻도록 하고 있다.Korean Laid-Open Patent No. 2010-0065815 has a storage tank installed on the bow side of a ship, where water is stored and the door is installed on the lower side of the ship, and a flow path which is installed from the storage tank to the bottom of the bow side and serves as a drop path for water. It is provided with a rotary aberration unit installed in the flow path and rotated by the free fall energy of water, and a generator connected to the rotary aberration unit to generate electric power by receiving the rotational force of the rotary aberration unit, the water is stored in the storage tank side Water is flowed during the up and down movement of the bow, and the generator is operated to obtain the electric power required for the ship by using the free fall at this time.
한국공개특허 제2010-0070519호는 선박의 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터가 배출되는 경로를 제공하는 배출라인과, 배출라인에 설치되며 밸러스트 워터의 배출을 위해 펌핑력을 제공하는 배출펌프와, 배출펌프에 의해 배출되는 밸러스트 워터에 의해 회전하도록 배출라인에 설치되는 수차와, 수차의 회전력에 의해 전력을 발생시키는 발전기를 구비하여, 밸러스트 탱크로부터 배출되는 밸러스트 워터를 이용하여 발전하게 한다.Korean Patent Publication No. 2010-0070519 discloses a discharge line providing a path through which ballast water is discharged from a ballast tank of a ship, a discharge pump installed in the discharge line and providing a pumping force for discharge of the ballast water, and a discharge pump. An aberration installed in the discharge line and rotated by the ballast water discharged by the generator, and a generator for generating electric power by the rotational force of the aberration, so as to generate power by using the ballast water discharged from the ballast tank.
이러한 종래 선박의 수력발전 장치는 물의 흐름을 강제적으로 유도하여 발전하는 장치이다.Hydroelectric power generation device of such a conventional vessel is a device for generating power by forcing the flow of water.
본 발명의 목적은 선박에 설치되어 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하며 발전하며 구조가 간단하고 발전효율이 높은 선박의 수력발전 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation apparatus of a ship installed in the vessel using the water flow flowing in accordance with the movement of the vessel, the power generation is simple, and the power generation efficiency is high.
본 발명의 다른 목적은 공기의 분사에 따라 생기는 밴츄리 효과에 따라 물을 흡입하여 공기와 함께 분출시키는 추진부에 의해 추진되는 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하여 발전하며 구조가 간단하고 발전효율이 높은 선박의 수력발전장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to generate power by using the flow of water flowing in accordance with the movement of the ship propelled by the propulsion unit to suck water and eject with the air according to the effect of the banchuuri generated by the injection of air, the structure is simple and the power generation efficiency It is to provide a hydroelectric power generator for this high vessel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 선박의 수력발전 장치는 선체의 길이방향을 따라 설치되고 저면에 관통구멍이 형성된 하우징과, 관통구멍을 통해 일부가 외부로 노출되어 수류에 따라 회전하는 날개를 가진 회전체와, 회전체의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전부를 포함하며, 관통구멍은 하우징의 길이방향을 따라 복수개가 정렬하여 형성되고 각 관통구멍에는 각각 회전체의 일부가 노출되게 설치되어, 앞측의 회전체에서 회전하는 날개에 의한 수류가 뒤측의 회전체에서 회전하는 날개를 회전시키는 힘을 증가시킨다.Hydroelectric power generation apparatus of the ship according to the present invention for achieving the above object is installed along the longitudinal direction of the hull and the housing is formed with a through hole on the bottom, and through the through hole part of which is exposed to the outside to rotate in accordance with the water flow And a power generating unit for generating electric power by receiving the rotational force of the rotating body. The through holes are formed by aligning a plurality of through holes along the longitudinal direction of the housing, and each through hole is provided so that a part of the rotating body is exposed. The flow of water by the blades rotating in the front rotor increases the force of rotating the blades rotating in the rear rotor.
회전체의 회전축은 증속부를 통해 회전속도가 증속되어 발전부에 전달된다.The rotating shaft of the rotor is transmitted to the power generation unit by increasing the rotation speed through the speed increasing unit.
발전부는 회전체에서 전달되는 회전방향에 대해 코일이 반대방향으로 회전할 수 있도록 역회전동력을 전달하는 유성기어를 구비하는 동력전달수단을 포함한다.The power generation unit includes a power transmission means having a planetary gear for transmitting reverse rotational power so that the coil can rotate in a direction opposite to the rotational direction transmitted from the rotating body.
하우징의 측면에는 공기의 분사에 따라 생기는 밴츄리 효과에 따라 물을 흡입하여 공기와 함께 분출시키는 추진부가 구비되고, 추진부는 선체의 길이방향을 따라 설치되며 물이 출입하는 제1관체와, 선체의 길이방향을 따라 설치되며 물이 출입하는 제2관체와, 제1관체와 제2관체의 사이에 구비되어 고압의 공기가 주입되어 제1관체 또는 제2관체의 내부를 향하여 분사됨에 따라 벤츄리 효과에 의해 물을 흡입하여 분출시키는 공기주입 분사부를 포함하며, 공기주입 분사부는 원주방향을 따라 배열된 복수의 노즐과, 복수의 노즐에 공기를 주입하며 공기 공급원에 연결된 공기주입관을 구비한다.The side of the housing is provided with a propulsion unit for inhaling water and ejecting it with air according to the effect of the venturi caused by the injection of air, and the propulsion unit is installed along the longitudinal direction of the hull and the first tube body through which water enters and It is installed along the longitudinal direction and is provided between the second tube through which water enters and between the first tube and the second tube, and the high pressure air is injected and sprayed toward the inside of the first tube or the second tube. And an air injection jet unit for sucking and ejecting water by air, wherein the air injection jet unit includes a plurality of nozzles arranged along the circumferential direction, and an air injection pipe connected to an air source while injecting air into the plurality of nozzles.
제1관체 또는 제2관체의 내면에는 벤츄리 효과에 의한 물의 흡입력과 회전력을 높여 물과의 마찰을 최소화하는 나선형의 안내유로가 형성된다.The inner surface of the first tube or the second tube is formed with a spiral guide flow path to minimize the friction with the water by increasing the suction force and rotational force of the water by the Venturi effect.
본 발명에 의한 선박의 수력발전 장치에 의하면, 선박에 설치되어 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하며 간단한 구조로 발전하며, 복수의 회전체가 선체의 길이방향을 따라 정렬하여 설치되어 앞측의 회전체에서 회전하는 날개에 의한 수류가 뒤측의 회전체에서 회전하는 날개를 회전시키는 힘을 증가시킴에 따라 발전효율을 높이는 효과가 있다. According to the hydroelectric power generation apparatus of the ship according to the present invention, it is installed in the vessel and uses the flow of water flowing in accordance with the movement of the vessel and develops in a simple structure, and a plurality of rotors are installed in alignment along the longitudinal direction of the hull, Water flow by the blades rotating in the overall increase the power to rotate the blades rotating in the rear rotor has the effect of increasing the power generation efficiency.
또한, 공기의 분사에 따라 생기는 밴츄리 효과에 따라 물을 흡입하여 공기와 함께 분출시키는 추진부에 의해 추진되는 선박의 이동에 따라 흐르는 수류를 이용하여 발전하므로써 발전효율을 높이는 효과가 있다.In addition, there is an effect of increasing the power generation efficiency by generating power using the flow of water flowing in accordance with the movement of the ship propelled by the propulsion unit for sucking water and ejecting with the air according to the banchu effect caused by the injection of air.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 선박의 수력발전 장치의 설치 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 하우징 내부 일부를 보인 사시도이다.
도 3은 도 1의 하우징 내부의 평면도이다.
도 4는 도 3에서 증속기와 발전기의 다른 예를 나타내는 하우징 내부의 평면도이다.
도 5는 도 2의 발전부의 일예로 내부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 유성기어의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 선박의 수력발전 장치의 설치상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도7의 앞측(선체 앞)에서 바라본 입면도이다.
도 9은 도 7의 하우징 내부의 평면도이다.
도 10은 도 7의 제1관체와 제2관체 및 공기주입 분사부를 나타내는 사시도이다.
도 11는 도 10에서 제1관체와 제2관체의 외부가 동일한 직경으로 평탄하게 보강된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 12은 도 10의 공기주입 분사부의 사시도이다.
도 13은 도 12의 공기주입 분사부의 입면도이다.
도 14는 도 10의 제1관체와 제2관체 및 공기주입 분사부의 최적 크기비율을 나타내는 설명도이다.
도 15는 도 7의 추진부에서 선박이 전진(우측방향)하는 경우의 공기흐름 및 물의 흐름을 나타내는 작용 설명도이다.
도 16은 도 7의 추진부에서 선박이 후진(좌측방향)하는 경우의 공기흐름 및 물의 흐름을 나타내는 작용 설명도이다.1 is a perspective view showing an installation state of a hydroelectric power generation apparatus of a ship according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a part of the inside of the housing of FIG. 1. FIG.
3 is a plan view inside the housing of FIG. 1.
4 is a plan view inside the housing illustrating another example of the speed increaser and the generator in FIG. 3.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an interior of the power generation unit of FIG. 2.
6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the planetary gear of FIG. 5.
7 is a perspective view showing an installation state of a hydroelectric power generation apparatus of a ship according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an elevation view seen from the front side (front of the hull) of FIG.
9 is a plan view of the inside of the housing of FIG.
FIG. 10 is a perspective view illustrating a first tube, a second tube, and an air injection jet in FIG. 7.
FIG. 11 is a perspective view illustrating a state in which the outside of the first tube body and the second tube body is flatly reinforced with the same diameter in FIG. 10.
12 is a perspective view of the air injection jet of FIG. 10.
FIG. 13 is an elevation view of the air injection jet of FIG. 12.
FIG. 14 is an explanatory view showing an optimum size ratio of the first pipe body, the second pipe body, and the air injection jet in FIG. 10; FIG.
FIG. 15 is an explanatory view of the air flow and water flow when the ship moves forward (rightward direction) in the propulsion unit of FIG. 7; FIG.
FIG. 16 is an explanatory view showing the flow of air and the flow of water when the ship moves backward (leftward) in the propulsion unit of FIG. 7; FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it is noted that the same components in the accompanying drawings are represented by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted or schematically illustrated.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 선박의 수력발전 장치의 설치 상태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 하우징 내부 일부를 보인 사시도이며, 도 3은 도 1의 하우징 내부의 평면도이다.1 is a perspective view showing an installation state of a hydroelectric power generation apparatus of a ship according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a part of the housing of Figure 1, Figure 3 is a plan view of the interior of the housing of Figure 1 .
도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 선박의 수력발전 장치(100)는 하우징(110)과, 회전체(120)와, 증속부(130)와, 발전부(140)와, 방향키(150)를 포함한다.As shown in the drawing, the ship hydroelectric
하우징(110)은 선체(10)의 길이방향을 따라 선체(10)의 외부 저면에 설치되며, 하우징(110)의 저면에는 회전체(120)의 일부가 노출되는 복수의 관통구멍(111)이 형성된다. 하우징(110)의 앞쪽(전진측)은 물의 저항을 줄이도록 뽀족하게 되어 있다. 하우징(110)의 후측에는 방향키(150)가 설치되는 공간(S)이 형성된다.The
관통구멍(111)은 하우징(110)의 길이방향을 따라 복수개가 정렬하여 형성되고, 각 관통구멍(111)에는 각각 회전체(120)의 일부가 노출되게 설치되어, 앞측의 회전체(111)에서 회전하는 후술하는 날개에 의한 수류가 뒤측의 회전체에서 회전하는 날개를 회전시키는 힘을 증가시킨다.The through
회전체(120)는 관통구멍(111)을 통해 일부가 외부로 노출되어 수류에 따라 회전하는 날개(121)가 회전축(122)의 원주방향을 따라 방사상으로 설치된 수차이다. 날개(121)는 회전축(122)의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 평면의 플레이트 형태로 이루어지거나 수류에 의한 힘이 집중되도록 단면상에서 곡률을 가지게 형성된다.The
증속부(130)는 발전부(140)의 회전자와 연결되어 회전자의 회전력을 발전부(140)에 전달하는 역할을 하며, 발전부(140)는 증속부(130)를 통해 회전체(120)의 회전력을 전달받아 전기에너지로 변환시킴에 따라 전력을 생산하는 역할을 한다.The
증속부(130)는 복수의 기어군으로 되어 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이 각 회전체(130)의 회전력을 증속시켜 각 발전부(140)에 전달하는 복수개로 되어 있다. 증속부는 도 4에 도시한 바와 같이 각 회전체(130)의 회전력을 모아서 증속시켜 하나의 발전부(140')에 전달하는 하나의 증속부(130')로 되어 있을 수도 있다. 회전체(120)의 회전축은 증속부(130, 130')를 통해 회전속도가 증속되어 발전부(140, 140')에 전달된다.The
발전부(140, 140')은 일반적인 발전기의 형태로 되어 있을 수도 있고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 회전체에서 전달되는 회전방향에 대해 코일이 반대방향으로 회전할 수 있도록 역회전동력을 전달하는 유성기어를 포함하는 동력전달수단을 가지는 구조로 되어 있을 수도 있다.The
상기 증속부(130, 130')와 발전부(140, 140')는 물속에서도 안전하게 작동하게 방수되는 수중 증속기와 수중 발전기로 되어 있다.The
도 5는 도 2의 발전부가 역회전동력을 전달하는 유성기어를 구비하는 동력전달수단을 가지는 구조의 일예로 내부를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 유성기어의 구성을 나타내는 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing an interior of an example of a structure in which the power generation unit of FIG. 2 has a power transmission means including a planetary gear for transmitting reverse rotational power, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the planetary gear of FIG.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 발전부(140)는 외측 케이스(OC)의 중앙으로는 회전축(141)이 관통 형성되어 있고, 외측 케이스(OC)의 내측에는 별도의 내측케이스(IC)가 베어링에 의해 결합되어 독립적인 회전이 가능하도록 설치되고, 내측케이스(IC)의 내주면상에는 코일(CL)이 권회되어 있고, 회전축(141)에는 상기 코일(CL)과 대향되도록 영구자석(142)이 형성되어 있다. 코일(CL)은 내측 케이스(IC)에 의해 독립회전하게 되고, 영구자석(142)은 회전축(141)에 의해 독립회전하게 된다.As shown in FIGS. 5 and 6, the
회전축(141)은 증속부(130)으로부터 동력을 전달받아 회전하며, 영구자석(142)의 일측에는 회전축의 회전방향을 역방향으로 변환시켜 내측 케이스(IC)에 공급하는 동력전달수단이 구비된다.The
동력전달수단은 플레이트(143)의 내측면에 경사면을 갖는 제1기어(144)를 환형으로 형성하고, 제1기어(144)에 대향하는 제2기어(145)를 일단부가 내측 케이스(IC)에 결합되어 있는 역회전베이스(146)의 선단부에 돌출 형성하며, 제1기어(144)와 제2기어(145)의 사이에 복수개의 유성기어(147)을 형성하여 구성한다. 역회전베이스(146)와 회전축(141)의 사이에는 베어링이 개재된다. 유성기어(147)는 원형의 외부하우징(148)과 내부하우징(149)의 사이에 회동 가능하게 장착하며, 외부하우징(148)은 외측 케이스(OC)에 고정된다.The power transmission means has an annular
제1기어(144)와 제2기어(145)는 일정각도 경사진 경사면을 구비하고 있으며, 유성기어(147)는 경사면에 맞물릴 수 있도록 전체적인 단면 형상이 상측은 넓고 하측은 좁게 형성되어 있다. 이에 따라, 제1기어(144)의 회전방향이 유성기어(147)에 의해 반대방향으로 전환되어 제2기어(145)에 전달되므로써 역회전베이스(146)가 역방향으로 회전하게 되어 코일(CL)이 자석(142)의 회전방향에 대해 반대방향으로 회전하게 된다.The
이와 같이 역회전동력을 전달하는 유성기어를 구비하는 동력전달수단을 가지는 발전부(140)의 구조에서, 증속부(130)로부터 회전축(141)에 회전력이 전달되어 회전축(141)이 정방향으로 회전하게 되면 자석(142)이 정방향으로 회전하게 되는데, 플레이트(143)의 일면에 형성되어 있는 제1기어(144)가 정방향으로 회전하면서 이에 맞물려 있는 유성기어(147)를 회전시키게 되고, 제1기어(144)에 대향하도록 유성기어(147)의 타측에 맞물려 있는 제2기어(145)는 유성기어(147)를 통해 공급되는 역회전 동력에 의해 역회전하게 된다. 제2기어(145)가 역회전함에 따라 역회전베이스(146)가 역회전하게 되고, 역회전베이스(146)에 연결되어 있는 내측 케이스(IC)가 역회전하므로써 내측 케이스(IC)에 취부되어 있는 코일(CL)이 역회전하게 된다.Thus, in the structure of the
따라서, 영구자석(142)과 코일(CL)의 교차속도 및 횟수가 증가하게 되어 발전효율이 향상되며, 이러한 구조의 발전부는 선박이 후진할 경우에도 용이하게 발전될 수 있으며, 자석(142)만이 회전할 경우보다 발전효율이 향상된다.Accordingly, the crossover speed and the number of times of the
방향키(150)는 하우징(110)의 후측에 형성된 공간(S)에 설치되어 선박의 순항 방향을 결정하는 된다. 방향키(150)는 일반적인 선박에 설치된 구조이므로 자세한 설명은 생략한다.The direction key 150 is installed in the space S formed at the rear side of the
이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 의한 선박의 수력발전 장치(100)에서, 선박의 선체(10)가 전진함에 따라 그 수류가 회전체(120)의 날개(121)를 회전시키고 회전체(120)에 회전력을 가하게 된다. In the hydroelectric
회전체(120)는 관통구멍(111)의 정렬에 따라 복수개가 하우징(110)의 길이방향을 따라 정렬하여 형성되고, 관통구멍(111)을 통해 회전체(120)의 일부가 노출되게 설치되어 있으므로, 앞측의 회전체(120)에서 회전하는 후술하는 날개에 의한 수류가 뒤측의 회전체에서 회전하는 날개를 회전시키는 힘을 증가시키게 되므로 발전효율을 높이게 된다.The
회전체(120)의 회전력은 증속부(130)를 거쳐 발전부(140)에서 전기 에너지의 전력으로 바뀌게 되는데, 역회전동력을 전달하는 유성기어를 포함하는 동력전달수단에 의해 선박이 후진할 경우에도 용이하게 발전될 수 있으며 발전효율이 더욱 향상된다.The rotational force of the
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 선박의 수력발전 장치의 설치상태를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도7의 앞측(선체 앞)에서 바라본 입면도이며, 도 9은 도 7의 하우징 내부의 평면도이다.7 is a perspective view showing an installation state of a hydroelectric power generation apparatus of a ship according to a second embodiment of the present invention, Figure 8 is an elevation view as seen from the front side (front of the hull) of Figure 7, Figure 9 is inside the housing of Figure 7 Top view.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 선박의 수력발전 장치(200)는 하우징(210)과, 회전체(220)와, 증속부(230)와, 발전부(240)와, 방향키(250) 및 추진부(300)를 포함한다.As shown in the drawings, the ship
제2실시예에서 회전체(220)와 증속부(230)는 발전부(240)의 양측에 설치되어 발전효율을 높이는 구조로 되어 있으며, 하우징(210)의 양측면에는 공기의 분사에 따라 생기는 벤츄리 효과에 따라 물을 흡입하여 공기와 함께 분출시키는 추진부(300)가 구비된다. 회전체(220)와 증속부(230)와 발전부(240)와 방향키(250)는 제1실시예와 유사하므로 자세한 설명을 생략하고, 이하에서는 추진부(300)를 위주로 선박의 수력발전 장치(200)를 설명한다.In the second embodiment, the
도 10은 도 7의 제1관체와 제2관체 및 공기주입 분사부를 나타내는 사시도이고, 도 11는 도 10에서 제1관체와 제2관체의 외부가 동일한 직경으로 평탄하게 보강된 상태를 나타내는 사시도이다.FIG. 10 is a perspective view illustrating the first tube body, the second tube body, and the air injection injection unit of FIG. 7, and FIG. 11 is a perspective view illustrating a state where the outside of the first tube body and the second tube body is flatly reinforced with the same diameter in FIG. 10. .
도시한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 선박의 수력발전 장치(200)의 추진부(300)는 제1관체(310)와 제2관체(320)와 공기주입 분사부(330)를 포함하며, 하우징(210)의 양측면에 고정된 지지대(340)에 의해 공기주입 분사부(330)가 지지되어 제1관체(310)와 공기주입 분사부(330)와 제2관체(320)가 일렬로 하우징(210)의 길이방향을 따라 설치된다.As shown in the drawing, the
제1관체(310)과 제2관체(320)는 공기주입 분사부(330)를 사이에 두고 양측에서 선체의 길이방향, 즉 하우징(210)의 길이방향을 따라 설치되어 물이 출입되는 관체이다.The first
제1관체(310)와 제2관체(320)의 내면에는 벤츄리효과에 의한 물의 흡입력과 회전력을 높여 물과의 마찰을 최소화하도록 나선형의 안내유로(311, 321: 도 15 및 도 16)가 형성된다. 제1관체(310)과 제2관체(320)의 내부는 공기주입 분사부(330)에서 멀어질수록 내직경이 커지는 경사원통으로 되어 있다(도 10 참조). 제1관체(310) 및 제2관체(320)은 그 외부가 동일한 직경으로 평탄하게 보강되어 외면상 원통 형태를 이룬 제1관체(310') 및 제2관체(320')로 형성될 수 있다(도 11 참조).
도 12은 도 10의 공기주입 분사부(330)의 사시도이고, 도 13은 도 12의 공기주입 분사부(330)의 입면도이다.FIG. 12 is a perspective view of the
도 10 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 공기주입 분사부(330)는 제1관체(310)와 제2관체(320)의 사이에 구비되어 고압의 공기가 주입되어 제1관체(310) 또는 제2관체(320)의 내부를 향하여 분사됨에 따라 벤츄리 효과에 의해 물을 흡입하여 분출시킨다.10 to 13, the air
공기주입 분사부(330)는 원주방향을 따라 배열된 복수의 노즐(331, 331')과, 복수의 노즐(331, 331')에 공기를 주입하며 공기 공급원(도시안됨)에 연결된 공기주입관(332)을 구비한다. 공기주입 분사부(330)의 복수의 노즐(331, 331')은 중공의 링부재(333, 333')에 원주방향을 따라 간격을 두고 형성되어 노즐체(331A, 331B)를 이루고 있다.The air
노즐체(331A, 331B)는 링부재(333, 333')에 공기가 주입되는 공기주입관(332)의 양측에 구비되고, 공기주입관(332)에는 일측의 링부재(333) 또는 타측의 링부재(333')에 공기를 선택적으로 주입하여 선박을 전진시키거나 후진시키게 하는 전후진 변환기(334)가 구비된다. 전후진 변환기(334)는 상하 또는 좌우로 작동시킴에 따라 공기가 일측의 링부재(333) 또는 타측의 링부재(333')로 선택적으로 방향을 전환하여 흐르게 된다. 전후진 변환기(334)는 방향전환밸브 등이 사용될 수 있다. The
복수의 노즐(331, 331')은 제1관체(310) 또는 제2관체(320)의 내면의 경사에 따라 비스듬한 방향으로 향하여, 제1관체(310) 또는 제2관체(320)의 내면 형성된 안내 유로(311, 321)을 따라 공기가 용이하게 분사되면서 흐르게 되어 있다. 링부재(333, 333')의 내부에는 원주방향을 따라 공기통로가 형성되어 복수의 노즐(331, 331')에 연통하게 되어 있다. The plurality of
복수의 노즐(331, 331')은 안내 유로(311, 321)의 나선형 방향으로 기울어져 있으며, 안내 유로(311, 321)의 나선형 방향의 기울기는 제1관체(310) 또는 제2관체(320)의 길이방향 축선에 대해 35도 내지 55도로 되어 있다. 이에 따라 복수의 노즐(331, 331')은 제1관체(310) 또는 제2관체(320)의 내면의 경사에 따라 기울어져 있을 뿐만 아니라 안내 유로(311, 321)의 나선형 방향에 따라 기울어져 있다. 이러한 노즐(331, 331')의 기울기에 따라 공기가 분사되므로 벤츄리 효과에 의한 물의 흡입력과 회전력을 높여 물과의 마찰을 최소화하게 된다.The plurality of
도 14는 도 10의 제1관체(310)와 제2관체(320) 및 공기주입 분사부(330)의 최적 크기 비율을 나타내는 설명도이다. 도 14의 치수는 제1관체(310) 및 제2관체(320)의 내경을 기준으로 하고, 공기주입 분사부(330)의 링부재(333, 333')의 내경을 기준으로 한 치수이다. FIG. 14 is an explanatory diagram showing an optimal size ratio of the
도시한 바와 같이, 제1관체(310)의 길이를 A라고 하고, 제2관체(320)의 길이를 B라고 하며, 공기주입 분사부(330)의 양측의 링부재(333, 333')의 외측면 사이 거리를 C라고 할 때, 길이 A는 길이 B의 2배로 하고, 거리 C는 길이 B의 반(1/2)로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제1관체(310) 및 제2관체(320)의 단부 큰 내경을 D라고 하고, 공기주입 분사부(330)의 링부재(333, 333')의 내경을 E라고 할 때, 내경 E는 내경 D의 1/3로 하는 것이 바람직하다.As shown, the length of the
이와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 의한 선박의 수력발전 장치의 추진부(300)에서, 도 15에 도시한 바와 같이 전후진 변환기(334)를 조작하여 공기 주입관(332)에서 공기를 좌측의 노즐(331)로 통하게 하면, 공기 공급원(압축기 등)에서 공급되는 고압의 공기는 공기 주입관(332)을 거쳐(A1a) 좌측의 노즐(331)로 분사하게 되어, 제1관체(310)의 내면에 형성된 안내유로(311)를 타고 나선형으로 흐르게 되며(A1b), 이러한 공기의 분사에 따라 제1관체(310) 내부의 압력이 저하하게 된다. 따라서, 제2관체(320)의 우측에서 물이 흡입되어(W1a) 공기와 함께 제1관체(310)를 통해 분사되어(W1b) 선박이 우측으로 전진하는 추진력을 얻게 된다.In the
이때, 노즐(331)은 제1관체(310)의 내면의 경사에 따라 기울어져 있을 뿐만 아니라 안내 유로(311)의 나선형 방향에 따라 기울어져 있으므로, 이러한 노즐(331)의 기울기에 따라 공기가 분사되므로 벤츄리 효과에 의한 물의 흡입력과 회전력을 높여 물과의 마찰을 최소화하게 되며, 높은 추진력을 얻게 된다.At this time, the
한편, 도 16에 도시한 바와 같이 전후진 변환기(334)를 조작하여 공기 주입관(332)에서 공기를 우측의 노즐(331')로 통하게 하면, 공기 공급원(압축기 등)에서 공급되는 고압의 공기는 공기 주입관(332)을 거쳐 우측의 노즐(331')로 분사하게 되어, 제2관체(320)의 내면에 형성된 안내유로(321)를 타고 나선형으로 흐르게 되며, 이러한 공기의 분사에 따라 제2관체(320) 내부의 압력이 저하하게 된다. 따라서, 제1관체(310)의 좌측에서 물이 흡입되어 공기와 함께 제2관체(320)를 통해 분사되어 선박이 좌측으로 전진하는 추진력을 얻게 된다.On the other hand, as shown in FIG. 16, when the forward and
이때, 노즐(331')은 제2관체(320)의 내면의 경사에 따라 기울어져 있을 뿐만 아니라 안내 유로(321)의 나선형 방향에 따라 기울어져 있으므로, 이러한 노즐(331')의 기울기에 따라 공기가 분사되므로 벤츄리 효과에 의한 물의 흡입력과 회전력을 높여 물과의 마찰을 최소화하게 되며, 높은 추진력을 얻게 된다.At this time, the nozzle 331 'is not only inclined according to the inclination of the inner surface of the second
이러한 추진부(300)의 작용에 따라 추진력이 높아지게 됨에 따라 수류의 흐름 속도가 증가하면, 회전체(220)의 회전력을 높이게 됨에 따라 수력발전 장치(200)의 발전 효율은 더욱 향상된다.As the propulsion force increases according to the action of the
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
100, 200: 선박의 수력발전 장치
110, 210: 하우징 111: 관통구멍
120, 220: 회전체 121: 날개
122: 회전축 130, 130', 230: 증속부
140, 140', 240: 발전부 150, 250: 방향키
300: 추진부
310 : 제1관체 320 : 제2관체
311, 321 : 안내유로 330 : 공기주입 분사부
331A, 331B : 노즐체
331, 331' : 복수의 노즐 332 : 공기 주입관
333, 333' : 중공의 링부재 334 : 전후진 변환기
340 : 지지대100, 200: ship's hydro power plant
110, 210: housing 111: through hole
120, 220: rotating body 121: wing
122:
140, 140 ', 240:
300: driving unit
310: first tube 320: second tube
311, 321: guide flow path 330: air injection jet
331A, 331B: nozzle body
331, 331 ': a plurality of nozzles 332: air injection pipe
333, 333 ': hollow ring member 334: forward and backward transducer
340 support
Claims (5)
상기 관통구멍을 통해 일부가 외부로 노출되어 수류에 따라 회전하는 날개를 가진 회전체와,
상기 회전체의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전부를 포함하며,
상기 관통구멍은 상기 하우징의 길이방향을 따라 복수개가 정렬하여 형성되고 상기 각 관통구멍에는 각각 상기 회전체의 일부가 노출되게 설치되어, 앞측의 회전체에서 회전하는 날개에 의한 수류가 뒤측의 회전체에서 회전하는 날개를 회전시키는 힘을 증가시키고,
상기 하우징의 측면에는 공기의 분사에 따라 생기는 밴츄리 효과에 따라 물을 흡입하여 공기와 함께 분출시키는 추진부(300)가 구비되고,
상기 추진부(300)는 상기 선체의 길이방향을 따라 설치되며 물이 출입하는 제1관체(310)와, 상기 선체의 길이방향을 따라 설치되며 물이 출입하는 제2관체(320)와, 상기 제1관체와 상기 제2관체의 사이에 구비되어 고압의 공기가 주입되어 상기 제1관체 또는 상기 제2관체의 내부를 향하여 분사됨에 따라 벤츄리 효과에 의해 물을 흡입하여 분출시키는 공기주입 분사부(330)를 포함하며,
상기 공기주입 분사부(330)는 원주방향을 따라 배열된 복수의 노즐(331, 331')과, 상기 복수의 노즐에 공기를 주입하며 공기 공급원에 연결된 공기주입관(332)을 구비하며,
상기 복수의 노즐(331, 331')은 중공의 링부재(333, 333')에 원주방향을 따라 간격을 두고 형성되어 노즐체(331A, 331B)를 이루고,
상기 노즐체(331A, 331B)는 상기 링부재(333, 333')에 공기가 주입되는 상기 공기주입관(332)의 양측에 구비되고,
상기 공기주입관(332)에는 일측의 링부재(333) 또는 타측의 링부재(333')에 공기를 선택적으로 주입하여 선박을 전진시키거나 후진시키게 하는 전후진 변환기(334)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선박의 수력발전 장치.A housing installed along the longitudinal direction of the hull and having a through hole formed in the bottom thereof;
A rotor having a blade that is partially exposed to the outside through the through hole and rotates according to the water flow;
It includes a power generation unit that receives the rotational force of the rotating body to produce electric power,
The through holes are formed by aligning a plurality of the through holes along the longitudinal direction of the housing, and each of the through holes is provided so that a part of the rotating body is exposed, and the water flow caused by the blades rotating at the front rotating body is rotated at the rear side. To increase the power to rotate the spinning blades,
The side of the housing is provided with a propulsion unit 300 for inhaling water and ejecting it with air in accordance with the effect of the venturi caused by the injection of air,
The propulsion unit 300 is installed along the longitudinal direction of the hull and the first pipe 310 to the water in and out, the second pipe 320 is installed along the longitudinal direction of the hull and the water in and out, and An air injection spraying unit provided between the first pipe and the second pipe to inject and eject water by venturi effect as high pressure air is injected and injected toward the inside of the first pipe or the second pipe ( 330),
The air injection injection unit 330 includes a plurality of nozzles 331 and 331 'arranged along the circumferential direction, and an air injection pipe 332 connected to an air supply source by injecting air into the plurality of nozzles.
The plurality of nozzles 331 and 331 'are formed in the hollow ring members 333 and 333' at intervals along the circumferential direction to form the nozzle bodies 331A and 331B.
The nozzle bodies 331A and 331B are provided at both sides of the air injection pipe 332 through which air is injected into the ring members 333 and 333 '.
The air injection pipe 332 is provided with a forward and backward converter 334 for selectively injecting air into the ring member 333 on one side or the ring member 333 'on the other side to move the ship forward or backward. Hydroelectric power generation apparatus of ship.
상기 회전체의 회전축은 증속부를 통해 회전속도가 증속되어 상기 발전부에 전달되는 것을 특징으로 하는 선박의 수력발전 장치.The method of claim 1,
Hydroelectric apparatus of the ship, characterized in that the rotating shaft of the rotating body is increased in the rotational speed through the speed increasing unit and transmitted to the power generating unit.
상기 발전부는 상기 회전체에서 전달되는 회전방향에 대해 코일이 반대방향으로 회전할 수 있도록 역회전동력을 전달하는 유성기어를 구비하는 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 수력발전 장치.The method of claim 1,
The power generation unit of the ship, characterized in that it comprises a power transmission means having a planetary gear for transmitting a reverse rotational power so that the coil rotates in the opposite direction to the rotation direction transmitted from the rotating body.
상기 제1관체 또는 상기 제2관체의 내면에는 벤츄리 효과에 의한 물의 흡입력과 회전력을 높여 물과의 마찰을 최소화하는 나선형의 안내유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 수력발전 장치.The method of claim 1,
Hydroelectric power generation apparatus of the ship, characterized in that the inner surface of the first tube or the second tube is formed with a spiral guide flow path to minimize the friction with the water by increasing the suction force and rotational force of the water due to the Venturi effect.
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