KR102163301B1 - 수중 발전소의 작동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 발전소(1)의 작동을 제어하기 위한 방법 및 수중 발전소(1)에 관한 것이다. 수중 발전소(1)는 구조부(2)와 비히클(3)을 포함한다. 비히클(3)은 적어도 하나의 윙(4)를 포함한다. 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(5)에 의해 구조부(2)에 고정되도록 배치된다. 비히클(3)은 비히클(3)을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치된다. 비히클(3)은 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 변화하도록 배치된다. 본 방법은 I: 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은지 결정하는 단계; 또는 II: 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 낮은지 결정하는 단계를 포함한다. 비히클(3)은 속도가 미리 정해진 궤도보다 높거나 낮은 지에 따라 다양한 상황에서 받음각을 변화한다.

Description

수중 발전소의 작동 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE OPERATION A SUBMERSIBLE POWER PLANT}

수중 발전소(submersible power plant)의 작동을 제어하기 위한 방법으로서, 수중 발전소는 구조부와 비히클(vehicle)을 포함하고, 비히클은 적어도 하나의 윙을 포함하며, 비히클은 적어도 하나의 테더(tether)에 의해 구조부에 고정되도록 배치되고; 비히클은 비히클을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치된다.

수중 발전소는 본 기술 분야에 알려져 있다. 수중 발전소 중 한 종류는 윙을 포함하는 비히클을 사용한다. 비히클은 테더에 의해 구조부에 고정되도록 배치되고, 비히클을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치된다. 비히클의 제어는 비히클을 제어하는 데 필요한 다양한 파라미터에 관한 정보를 제공하는 센서로부터의 입력에 따라 달라진다. 이는 EP1816345에 기재되어 있다.

수중 발전소에 대한 하나의 어플리케이션은, 유체 스트림 에너지가, 예를 들어 비히클 상에 배치되어 있는 터빈 및 발전기에 의해 전기 에너지로 변환되는 것을 가능하게 함으로써, 조류와 같은 유체 스트림으로부터의 전기 생산이다.

전기를 생산하기 위한 조류의 사용은 여러 가지 상황을 가져오는데, 정상 작동 중에 비이클을 시동 및 정지시킬 수 있고, 비이클에 대한 손상을 피하도록 비이클의 시동 및 정지를 제어하기 위해 비이클이 제어될 필요가 있다. 추가로, 정상 작동 중에 발전소의 전력 출력을 최적화하는 것이 바람직하다.

따라서 다양한 비히클 상태에서 수중 발전소의 작동을 제어하기 위한 개선된 방법 및 발전소에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 하나의 목적은 수중 발전소의 작동을 제어하기 위한 발명적인 방법 및 앞서 언급된 문제들이 적어도 부분적으로 회피되는 수중 발전소를 제공하는 데 있다. 이 목적은 제1항 및 제8항의 특징부의 특징점에 의해 달성된다. 본 발명의 변형예들은 첨부된 종속항에 기재되어 있다.

수중 발전소는 구조부와 비히클을 포함한다. 비히클은 적어도 하나의 윙을 포함한다. 비히클은 적어도 하나의 테더에 의해 구조부에 고정되도록 배치된다. 비히클은 비히클을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치된다.

본 발명은 적어도 하나의 윙의 받음각(angle of attack)을 변화하도록 배치되고, 본 방법은

I: 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은지 결정하는 단계,

- 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높으면,

Ia: 비히클의 작동 깊이에 도달하고, 미리 정해진 궤도로 비히클의 이동을 개시하여 발전을 시동하기 위해, 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절함으로써 비히클을 시동하는 단계,

Ib: 전력 출력을 최적화하기 위해 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절함으로써 발전 중에 비히클의 속도를 제어하는 단계, 및

Ic: 비히클을 통과하는 유체에 의해 윙 상에 가해지는 리프트가 본질적으로 0이 되도록 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절함으로써 비히클을 정지시키는 단계, 그리고;

II: 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 낮은지 결정하는 단계,

- 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 낮으면,

IIa: 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 결정될 때 비히클을 시동 가능하게 하는 위치로 비히클을 이동 및/또는 그 위치에 유지하기 위해, 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절하는 단계를 포함한다.

본 방법은 윙을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높거나 낮은 경우에 대응하여 받음각을 조절하는 것을 가능하게 함으로써, 수중 발전소의 비히클은 다수의 다양한 상황에서 제어될 수 있다.

예를 들어 전력 생산을 개시하기 위해 비히클을 시동하고, 표면으로부터 미리 정해진 궤도로 이동을 개시할 수 있는 것이 바람직하다. 이 상황은 예를 들어 비히클의 설치 또는 애프터 서비스 중에 발생한다.

전력 생산을 개시하기 위해 비히클을 시동하고, 표면 아래의 위치로부터 미리 정해진 궤도로 이동을 개시할 수 있는 것 또한 바람직하다. 이 상황은 비히클이 표면 아래에 있는 동안 임의의 이유로 정지된 경우 및 비히클이 정지된 이유가 비히클이 작동과 관련이 없다는 것을 요하지 않을 때 발생한다.

리프트가 본질적으로 0인 것은 비히클에 영향을 주는 인력보다 작거나 또는 동일한 리프트를 의미한다. 비히클이 미리 정해진 궤도에 걸친 이동 중에 작동하는 동안 비히클의 속도를 제어할 수 있는 것이 또한 바람직하다. 미리 정해진 궤도에 걸친 이동 중에 비히클을 위한 받음각은, 터빈 및 발전기로부터의 전력 출력을 증가하기 위해 최적화될 수 있다. 이는 미리 정해진 궤도에 걸쳐 비히클의 평균 속도가 증가되는 것에 의해 행해진다. 비히클 또는 수중 발전소의 다른 부품들을 위험하게 하는 고장이 발생한 경우, 비히클을 작동 중에 정지시키는 것 또한 바람직하다.

윙을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 낮을 때, 윙의 리프트는 비히클의 작동을 가능하게 할 정도로 충분히 높지 않다. 이러한 상황에서는, 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 결정될 때, 받음각을 변화함으로써, 비히클을 시동 가능하게 하는 위치로 비히클을 이동시키고, 유체의 속도가 낮으면 그곳에 유지할 수 있는 것이 바람직하다. 비히클이 이미 적절한 위치에 있는 경우, 비히클을 그 위치에 유지하는 것이 바람직하다. 위치를 갖는 것은 비히클의 깊이와 방향을 의미한다.

유체의 속도는 윙을 통과하는 유체의 물리적 성질과 속도 사이의 직접 또는 간접 연결을 이용하는 것에 의해 물리적 성질을 측정함으로써 결정될 수 있다. 측정될 수 있는 물리적 성질들은, 예를 들어 미리 정해진 궤도에서 비히클의 높이의 변화를 결정화기 위한, 비히클로부터 떨어진 위치에서 또는 비히클 상의 위치에서의 유체 자체의 속도, 테더 하중, 터빈 속도, 압력 또는 테더 및/또는 카이트 자체의 각속도를 측정하기 위한 각센서다. 이들 물리적 성질들은 카이트의 속도 계산을 가능하게 하고, 이에 의해 제어 유닛이 물리적 성질과 비이클의 속도 사이의 수학적 관계 또는 측정된 값으로부터 비히클의 속도를 계산하는 데 사용될 수 있는 룩업 테이블, 데이터베이스, 또는 유사 측정값을 사용해서 프로그램화되는 것에 의해 유체의 속도 계산을 가능하게 한다. 바람직하게는, 비히클이 미리 정해진 궤도로 이동하는 것을 시동할 때, 비히클 속도는 전력 출력을 최적화하는 데 사용된다.

비히클을 통과하는 유체의 속도 및 비히클의 위치를 결정하기 위해 여러 가지 다양한 타입의 센서가 사용될 수 있다.

비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높고, 비히클이 미리 정해진 궤도로 이동하는 경우, 본 방법은 또한

III: 비히클이 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체와 충돌할 위험이 있는지 결정하는 단계,

- 비히클이 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체와 충동할 위험이 있는 것으로 결정되면,

IIIa: 비히클을 통과하는 유체에 의해 가해지는 리프트가 본질적으로 0이 되도록 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절함으로써 비히클을 정지시키는 단계,

IIIb: 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체가 미리 정해진 궤도를 이탈했는지 결정하는 단계,

IIIc: 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체가 미리 정해진 궤도를 이탈한 것을 결정함에 따라, 미리 정해진 궤도로 비히클의 이동을 개시하여 발전을 시동하도록 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절하는 단계를 포함한다.

물체 또는 동물이 미리 정해진 궤도의 경로로 들어올 경우, 비히클, 물체 또는 동물에 손상을 줄 수 있는 충돌이 발생하지 않는 것이 중요하다. 윙 상에 유체에 의해 가해지는 리프트가 본질적으로 0이 되도록 받음각을 조절함으로써, 본 방법은 이것이 최소화되거나 또는 완전히 피하게 되는 것을 가능하게 한다. 비히클이 이동하는 미리 정해진 궤도를 접근하는 물체의 존재는, 예를 들어 이미지 검출 시스템 또는 근접 센서에 연결되어 있는 카메라와 같은 음향, 영상 검출 수단에 의해 이루어진다. 정지되었을 때, 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체가 미리 정해진 궤도를 이탈한 것으로 결정될 때 비히클을 시동하게 하는 위치로 비히클을 이동 및/또는 그 위치에 유지하도록 받음각이 조절될 수 있다. 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 결정될 때, 비히클은 발전을 시동 및 재개할 수 있다.

비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높을 때, 본 방법은 또한

IV: 비히클이 전력을 손실했는지 결정하는 단계,

- 비히클이 전력을 손실했다면,

IVa: 비히클을 통과하는 유체에 의해 가해지는 리프트가 본질적으로 0이 되도록 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절함으로써 비히클을 정지시키는 단계,

IVb: 전력이 비히클에 복구되었는지 결정하는 단계,

IVc: 전력이 비히클에 복구되었는지 결정함에 따라, 미리 정해진 궤도로 비히클의 이동을 개시하여 발전을 시동하기 위해 적어도 윙의 받음각을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

비히클에 전력이 손실된 경우, 비히클은 임의의 다른 물체에, 또는 바다, 호수 또는 해양의 바닥에 손상을 주고, 이와 충돌하지 않는다는 것을 보장하는 것이 필요하다. 이를 피하기 위해, 비히클에 전력이 손실되었을 때, 전기-기계식 안전-장치는, 전력 손실 바로 후 비히클이 리프트를 겪지 않고, 이에 의해 물에 고정되게 유지하도록 받음각이 변화된다는 것을 보장한다. 전력이 복구된 후, 윙에 의해 겪는 리프트가 비히클의 이동을 시동하도록 받음각을 변화함으로써 비히클은 그 이동을 재시동할 수 있다. 전력 손실 후의 위치가 비히클을 시동하는데 부적합하면 비히클을 시동하게 하는 위치로 비히클을 이동하는 것 또한 가능하다.

전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 방법으로, 발전 동안에 비히클의 속도를 제어할 때, 테더 하중은 적어도 하나의 윙의 받음각을 조절함으로써 제어된다. 전력 출력을 최적화할 때, 테더가 파열되지 않는 것을 보장하기 위해 고속 전류 동안 테더 하중을 제어하는 것이 필요하다. 이는 리프트가 감소되도록 받음각을 변화시키는 것에 의해 이루어진다. 테더 하중은 테더에 부착된 센서에 의해 측정될 수 있다.

본 방법은 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 비히클의 받음각은 피치 제어 시스템에 의해 변화되고, 피치 제어 시스템은 비히클의 배면 스트러트를 연장하거나 수축하도록 배치된다. 피치 제어 시스템은 배면 스트러트에 부착되고, 이는 결과적으로 테더에 부착된다. 이 실시예에서 피치 제어 시스템은 모터를 포함하고, 모터는 또한 적어도 하나의 기어를 포함하는 변속기와 브레이크를 포함한다. 나선형 드럼은 클러치가 부착되어 있는 축에 부착된다. 클러치는 변속기에 체결되었을 때 축에 전력을 전송하고, 드럼을 변속기로부터 분리가능하게 하여, 받음각이 신속하게 변화될 필요가 있을 때 드럼이 자유롭게 회전할 수 있다는 것으로 이어진다. 드럼에서, 가요성 연결 수단은 잠겨 있고 이는 결과적으로 배면 스트러트에 연결된다.

본 발명의 일 실시예에서, 비히클의 받음각은 피치 제어 시스템에 의해 변화되고, 피치 제어 시스템은 윙에 부착된 나셀의 길이를 따라 또는 윙의 길이를 따라 스트러트의 부착 위치를 변화하도록 배치된다. 이 실시예에서 피치 제어 시스템은 배면 스트러트를 위한 이동 가능한 부착 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 비히클의 받음각은 피치 제어 시스템에 의해 변화되고, 피치 제어 시스템은 엘리베이터를 포함한다.

본 발명은 또한 구조부와 비히클을 포함하는 수중 발전소에 관한 것이다. 비히클은 적어도 하나의 윙을 포함한다. 비히클은 적어도 하나의 테더에 의해 구조부에 고정되도록 배치된다. 비히클은 비히클을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동되도록 배치된다. 발전소는 추가로 제어 유닛과 적어도 하나의 센서 유닛을 포함한다. 비히클은 적어도 하나의 윙의 받음각을 변화하도록 배치된다. 적어도 하나의 윙의 받음각은 적어도 하나의 센서 유닛으로부터의 입력 시 제어 유닛에 의해 변화되도록 배치된다. 제어 유닛은, 비히클을 통과하는 유체의 속도가 적어도 하나의 센서 유닛으로부터의 입력에 기초한 미리 정해진 값보다 높거나 낮은지 결정하도록 배치된다.

본 발명에 따른 수중 발전소는 상술한 바와 같은 방법을 수행하는 것을 가능하게 한다. 수중 발전소는 센서 입력을 제어 유닛에 제공하는 적어도 하나의 센서가 구비된다. 센서로부터의 입력에 기초하여, 제어 유닛은, 비히클을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높거나 낮은지 결정하고, 비히클이 처한 상황에 따라 받음각을 변화한다.

본 발명의 일 실시예에서, 비히클의 받음각은 비히클의 배면 스트러트를 연장하거나 수축하도록 배치되어 있는 피치 제어 시스템에 의해 변화된다. 배면 스트러트는 테더와 피치 제어 시스템에 부착된다.

본 발명의 일 실시예에서, 비히클은 피치 제어 시스템을 포함하는 나셀을 포함한다. 나셀은 윙에 그리고 배면 스트러트에 부착되고, 배면 스트러트가 피치 제어 시스템에 의해 연장되고 수축될 수 있도록, 배면 스트러트는 나셀의 피치 제어 시스템에 부착되도록 배치된다.

본 발명의 일 실시예에서, 피치 제어 시스템은 윙에 일체화된다. 배면 스트러트가 피치 제어 시스템에 의해 연장되고 수축될 수 있도록, 윙의 피치 제어 시스템에 부착되도록 배면 스트러트가 부착된다.

피치 제어 시스템이 나셀 또는 윙에 일체화되는 실시예에서, 배면 스트러트는 가요성 연결 수단에 의해 피치 제어 시스템에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 가요성 연결 수단은 로프, 케이블, 코드, 스트링 또는 와이어 중 하나이다. 가요성 연결 수단이 응력 하에 작거나 0의 신장율을 가지는 것이 바람직하다. 응력 하에 작거나 또는 0의 신장율을 나타내는 다른 재료들이 또한 고려되지만 가요성 연결 수단은 바람직하게는 Dyneema^®사로부터 제조된다.

배면 스트러트는 경성 또는 연성일 수 있고, 유체역학적 단면을 갖는다. 배면 스트러트의 힘 부재는 바람직하게는 Dyneema^®사로부터 제조된다.

나셀이 피치 제어 시스템을 포함하거나, 피치 제어 시스템이 윙에 일체화되는 실시예에서, 피치 제어 시스템은 클러치, 변속기, 모터 및 브레이크를 포함한다. 피치 제어 시스템은 가요성 연결 수단의 연장 및 수축 동안 가요성 연결 수단을 저장하기 위한 나선형 드럼 및 가요성 연결 수단을 안내하기 위한 안내 수단을 추가로 포함할 수 있다.

나셀이 피치 제어 시스템을 포함하거나, 피치 제어 시스템이 윙에 일체화되는 실시예에서, 피치 제어 시스템은 작동 상태에서 전력이 공급된다. 배면 스트러트는 피치 제어 시스템에 전력이 손실되었을 때 자동적으로 완전히 연장한다. 이는 전력이 손실될 때 비히클을 정지시키는 장점을 갖는다.

본 발명의 실시예에서, 비히클의 받음각은 윙에 부착된 나셀의 길이 또는 윙의 길이를 따라 스트러트의 부착 위치를 변화하도록 배치되는 피치 제어 시스템에 의해 변화된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 비히클의 받음각은 피치 제어 시스템에 의해 변화되고, 피치 제어 시스템은 엘리베이터를 포함한다. 엘리베이터를 상술한 또 다른 하나의 피치 제어 시스템과 결합하는 것이 가능하다.

센서 유닛은 하나 이상의, 유체의 속도를 직접 측정하기 위한 속도 센서, 테더 하중 센서, 터빈 속도 센서, 압력 센서 또는 각센서다. 받음각은 예를 들어 가요성 연결 수단의 연장된 길이를 측정하기 위한 센서 또는 전면 스트러트 상에 장착되어 있는 받음각을 직접 측정하기 위한 센서에 의해 측정된다.

본 발명은 추가로 수중 발전소가 상술한 바와 같은 방법을 수행하기 위한 컴퓨터로 실행가능한 명령을 갖는, 사용하기 위한 컴퓨터-판독가능 매체에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 발전소의 사시도를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 수중 발전소의 측면도를 개략적으로 도시한 것이고,
도 3a-3b는 본 발명에 따른 피치 제어 시스템을 개략적으로 설명한 것이고,
도 4a-4d는 비히클의 받음각을 변화시키는 제1 예시의 어플리케이션을 개략적으로 설명한 것이고,
도 5는 비히클의 받음각을 변화시키는 제2 예시의 어플리케이션을 개략적으로 설명한 것이고,
도 6a-6b는 비히클의 받음각을 변화시키는 제3 예시의 어플리케이션을 개략적으로 설명한 것이고,
도 7은 비히클의 받음각을 변화시키는 제4 예시의 어플리케이션을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 발전소(1)를 개략적으로 설명한다. 발전소(1)는 구조부(2)와 비히클(3)을 포함한다. 비히클(3)은 적어도 하나의 윙(4)를 포함한다. 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(5)에 의해 구조부(2)에 고정되도록 배치된다. 비히클(3)은 비히클(3)을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치된다. 비히클(3)은 추가로 전면 스트러트(6)와 배면 스트러트(7)를 포함한다. 비히클(3)은 윙(4)에 부착된 나셀(8)을 포함할 수 있다. 나셀(8)은 윙(4) 아래에 또는 위에 위치될 수 있고, 파일런(9)(pylon)에 의해 윙(4)에 부착된다. 비히클(3)은 추가로 수직형 러더(10) 형태의 제어 표면을 포함한다. 전면 스트러트(6)는 윙(4)에 부착되고, 배면 스트러트(7)는 나셀(8)에 부착된다.

도 2는 본 발명에 따른 수중 발전소의 비히클(3)의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다. 나셀(8)은 배면 스트러트(7)가 부착되어 있는 피치 제어 시스템(도시하지 않음)을 포함한다. 배면 스트러트(7)는 로프, 케이블, 코드, 스트링 또는 와이어와 같은 가요성 연결 수단(18)에 의해 피치 제어 시스템에 연결된다. 대안적으로, 가요성 연결 수단(18)은 배면 스트러트(7) 자체의 단부이다. 가요성 연결 수단(18)은 나셀(8)의 개구부(도시하지 않음)를 통해 나셀에 진입한다. 도 2에서 가요성 연결 수단(18)의 길이는 단지 예시하는 것을 목적으로 한다.

도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 피치 제어 시스템(11)을 개략적으로 설명한다. 도 3a는 도 2의 라인 A-A을 따른 나셀(8)의 단면도이다. 피치 제어 시스템(11)은 바람직하게는 나셀(8)의 배면 절반부에 위치되고, 피치 제어 시스템(11)의 정확한 위치는 설계 요소이다. 도면에서, 피치 제어 시스템(11)은 나셀(8)의 수직 중심선의 중심에 떨어져 위치된다. 피치 제어 시스템의 위치는, 가요성 연결 수단이 나셀(8)에 진입하는 개구부가 나셀의 바닥에 및 종방향 중심선을 따라 위치되는 것을 가능하게 한다. 이는 배면 스트러트가 나셀의 종방향 중심선을 따라 부착되는 것을 가능하게 한다. 이는 비히클을 안정하게 유지하는 것을 보장한다.

도 3b는 도 3a의 라인 B-B을 따라 절취한 나셀과 피치 제어 시스템(11)의 부분을 개략적으로 도시한 것이다. 피치 제어 시스템(11)은 모터(12)를 포함하고, 모터(12)는 또한 적어도 하나의 기어를 포함하는 변속기(13)와 브레이크를 포함한다. 나선형 드럼(15)은 클러치(17)가 부착된 축(16)에 부착된다. 클러치(17)는, 변속기(13)에 체결될 때 축(16)에 전력을 전송하고, 드럼(15)을 변속기로부터 분리하는 것을 가능하게 하여, 받음각이 신속하게 변화될 필요가 있을 때 드럼(15)이 자유롭게 회전할 수 있는 것으로 이어진다. 드럼(15)에서, 가요성 연결 수단(18)은 감겨 있고 이는 결과적으로 배면 스트러트(7)에 연결된다. 대안적으로, 배면 스트러트(7)의 단부는 가요성 연결 수단(18)을 포함한다. 안내 수단(19)은 드럼(15) 상에 균등하게 가요성 연결 수단(18)을 와인딩하는 것을 돕는다. 모터(12)는 제어 시스템에 의해 제어된다.

도 4a-7는 모두 수중 발전소(1)의 비히클(3)의 받음각을 변화시키는 어플리케이션의 예들을 개략적으로 도시한 것이다. 도면에서 화살표는 조류 방향을 예시한 것이다. 발전소가 설치된 깊이는 단지 예시하는 것으로, 제한하려는 것이 아니다.

도 4a-4d는 비히클(3)의 받음각을 변화시키는 제1 예시의 어플리케이션을 개략적으로 설명한다. 도 4a에서 비히클(3)은 표면에 위치된다. 이 상황은 예를 들어 비히클(3)이 처음 사용되거나, 애프터 서비스 사용될 때 발생한다. 비히클(3)은 비히클(3)의 전방부가 유향(도면에 화살표에 의해 나타냄)을 향하면서, 피치 제어 시스템을 사용하여 수직의 안정한 위치를 찾은 표면에 배치된다. 수직의 안정한 위치는 비히클(3)에 윙(3)이 나셀(8) 위로 배향되는 위치를 의미한다. 대안적인 배치에서 수직의 안정한 위치는 비히클에(3) 윙(3)이 나셀(8) 아래로 배향되는 위치다. 후자의 경우에서 피치 제어 시스템은 바람직하게는 윙(3)에 일체화된다.

도 4b에서 배면 스트러트(7)는 비히클(3)이 윙(4)의 받음각을 변화하고 하강을 시작하기 위해 완전히 연장된다.

도 4c에서 비히클(3)은 원하는 깊이로 하강했다. 윙(4)의 리프트는 본질적으로 0이다. 전면 스트러트(6)는 미리 정해진 정도로 회전할 수 있다. 피치 제어 시스템은 비히클(3)이 하강할 깊이를 결정하는 받음각을 제어하여, 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 결정될 때 비히클(3)을 시동하게 할 수 있다.

도 4d에서 비히클(3)이 이동을 시작하도록 배면 스트러트(7)는 수축되고, 받음각이 변화된다. 비히클(3)이 유향을 향하면서 비히클(3)은 상향으로 이동을 시작할 것이고, 미리 정해진 궤도로 조종될 수 있다.

도 5는 비히클(3)의 받음각을 변화시키는 제2 예시의 어플리케이션을 개략적으로 설명한다. 도 5에서 비히클(3)은 미리 정해진 궤도를 따라 이동하여 전력을 생산한다. 받음각을 변화하고, 이에 의해 미리 정해진 궤도의 길이에 대해 속도를 변화하기 위해, 배면 스트러트(7)의 길이가 변화될 수 있다. 미리 정해진 궤도를 따른 제1 위치에서는, 받음각이 제1 위치를 위한 최적의 받음각보다 낮고, 배면 스트러트(7)가 수축된다. 미리 정해진 궤도를 따른 제2 위치에서는, 받음각이 제2 위치를 위한 최적의 받음각보다 높으며, 배면 스트러트(7)가 연장된다.

도 6a-6b는 비히클(3)의 받음각을 변화시키는 제3 예시의 어플리케이션을 개략적으로 설명한다. 도 6a에서 비히클(3)은 미리 정해진 궤도를 따라 이동하여 전력을 생산한다. 전력 생산 동안 비히클(3)이 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체와 충돌 위험에 있거나 또는 비히클(3)이 전력을 손실한 것으로 결정된다.

이들 상황 중 어느 하나에 대응하여, 비히클(3)을 통과하는 유체에 의해 가해지는 리프트가 본질적으로 0이 되도록 받음각을 변화하기 위해 배면 스트러트(7)가 완전히 연장되어, 미리 정해진 궤도를 따라 비히클(3)이 계속해서 이동하는 것을 효율적으로 정지시킨다. 이는 도 6b에 도시된다. 물체가 미리 정해진 궤도로부터 떨어져 있거나, 전력이 복구되었다고 결정된 후, 도 4d와 관련하여 기재된 바와 같이 배면 스트러트(7)는 수축된다.

도 7은 비히클(3)의 받음각을 변화시키는 제4 예시의 어플리케이션을 개략적으로 도시한 것이다. 도 6에서는 윙(4)를 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 작다는 것이 결정된다. 더 낮은 속도는 도면에 더 짧은 화살표에 의해 예시된다. 이것이 결정되면, 배면 스트러트(7)는 완전히 연장하고, 비히클(3)은 피치 제어에 의해 특정 깊이에 유지된다. 필요하다면, 비이클(3)이 그 깊이를 변화하기 위해 받음각에 있어서 작은 변화가 발생하여, 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 결정될 때, 비히클(3)을 시동하게 하는 위치를 이탈하는 것을 피할 수 있다.

상기 설명에서 나셀(8)은 윙(4) 아래에 위치되고, 배면 스트러트(7)는 나셀(8)에 부착된다. 나셀(8)이 윙(4) 위에 위치되는 것 또한 가능하다. 이러한 경우, 배면 스트러트(7)가 나셀(8)에 또는 비히클(3)의 윙 중 어느 하나에 연결된다. 배면 스트러트(7)가 윙에 부착된 경우 피치 제어 시스템은 윙에 위치된다. 추가로, 도 4a-7의 비히클(3)의 받음각은 단지 예시하는 것으로, 제한하려는 것이 아니다.

청구항에 언급된 참조 부호들은 청구항에 의해 보호되는 사항의 정도를 제한하는 것으로 보여져서는 안 되며, 그들의 고유한 기능은 청구항들을 더 쉽게 이해하도록 하는 것이다.

실현될 바와 같이, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범주를 모두 벗어나지 않으면서 다양한 명백한 양태들에서 변형 가능하다. 따라서, 이에 대한 도면들과 설명은 제한적인 것이 아닌 사실상 구체적인 예를 보여주는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (20)

1. 수중 발전소(1)의 작동 제어 방법으로서, 상기 수중 발전소(1)는 구조부(2)와 비히클(3)을 포함하고, 상기 비히클(3)은 적어도 하나의 윙(4)를 포함하며, 상기 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(5)에 의해 상기 구조부(2)에 고정되도록 배치되고; 상기 비히클(3)은 비히클(3)을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치되며, 상기 비히클(3)은 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 변화하도록 배치되며, 상기 방법은:
   - 상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은지 결정하는 단계,
   - 상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높으면,
   Ia: 상기 비히클(3)의 작동 깊이에 도달하고, 미리 정해진 궤도로 상기 비히클(3)의 이동을 개시하여 발전을 시동하기 위해, 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절함으로써 상기 비히클(3)을 시동하는 단계,
   Ib: 전력 출력을 최적화하기 위해 상기 적어도 하나의 윙의 받음각(4)을 조절함으로써 발전 중에 상기 비히클(3)의 속도를 제어하는 단계, 및
   Ic: 비히클(3)을 통과하는 유체에 의해 윙(4) 상에 가해지는 리프트가 0이 되도록 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절함으로써 상기 비히클(3)을 정지시키는 단계,
   - 상기 비히클(3)이 전력을 손실했는지 결정하는 단계,
   - 상기 비히클(3)이 전력을 손실했다면,
   IVa: 상기 비히클(3)을 통과하는 유체에 의해 가해지는 리프트가 0이 되도록 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절함으로써 상기 비히클(3)을 정지시키는 단계,
   IVb: 전력이 상기 비히클(3)에 복구되었는지 결정하는 단계, 및
   IVc: 전력이 상기 비히클(3)에 복구되었는지 결정함에 따라, 미리 정해진 궤도로 상기 비히클(3)의 이동을 개시하여 발전을 시동하기 위해 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절하는 단계,
   - 상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 낮은지 결정하는 단계, 및
   - 상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 낮으면,
   IIa: 상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높은 것으로 결정될 때 상기 비히클(3)을 시동하게 하는 위치로 상기 비히클(3)을 이동시키거나 상기 비히클(3)을 시동하게 하는 위치에 상기 비히클(3)을 유지하도록 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 미리 정해진 값보다 높고, 상기 비히클(3)이 미리 정해진 궤도로 이동하면, 상기 방법은
   III: 상기 비히클(3)이 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체와 충돌할 위험이 있는지 결정하는 단계,
   - 상기 비히클(3)이 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체와 충동할 위험이 있는 것으로 결정되면,
   IIIa: 상기 비히클(3)을 통과하는 유체에 의해 가해지는 리프트가 0이 되도록 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절함으로써 상기 비히클(3)을 정지시키는 단계,
   IIIb: 미리 정해진 궤도를 횡단하는 물체가 미리 정해진 궤도를 이탈했는지 결정하는 단계, 및
   IIIc: 미리 정해진 궤도를 횡단하는 상기 물체가 미리 정해진 궤도를 이탈한 것으로 결정함에 따라, 미리 정해진 궤도로 상기 비히클(3)의 이동을 개시하여 발전을 시동하도록, 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   발전 동안 상기 비히클(3)의 속도를 제어할 때, 상기 테더 하중은 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 조절함으로써 제어되는, 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 비히클(3)의 받음각은 상기 비히클(3)의 배면 스트러트(7)를 연장하거나 수축하도록 배치되는 피치 제어 시스템(11)에 의해 변화되고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 상기 배면 스트러트(7)에 부착되며, 상기 피치 제어 시스템(11)은 결과적으로 상기 테더(5)에 부착되는, 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 비히클(3)의 받음각은 상기 윙(4)에 부착된 나셀(8)의 길이 또는 상기 윙(4)의 길이를 따라 상기 비히클(3)의 배면 스트러트(7)의 부착 위치를 변화하도록 배치되는 피치 제어 시스템(11)에 의해 변화되는, 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 비히클(3)의 받음각은 피치 제어 시스템(11)에 의해 변화되고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 엘리베이터를 포함하는, 방법.
7. 구조부(2)와 비히클(3)을 포함하는 수중 발전소(1)로서, 상기 비히클(3)은 적어도 하나의 윙(4)를 포함하고, 상기 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(5)에 의해 상기 구조부(2)에 고정되도록 배치되며; 상기 비히클(3)은 비히클(3)을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치되고, 상기 수중 발전소(1)는 제어 유닛과 적어도 하나의 센서 유닛을 추가로 포함하며, 상기 비히클(3)은 나셀(8)에 포함되거나 상기 윙(4)에 일체화되는 피치 제어 시스템(11)을 포함하고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 배면 스트러트(7)에 연결되고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 제1항 또는 제2항의 방법에 따른 적어도 하나의 윙(4)의 받음각을 변화시키고, 상기 적어도 하나의 윙(4)의 받음각은 상기 적어도 하나의 센서 유닛으로부터의 입력에 따라 상기 제어 유닛에 의해 변화되도록 배치되고, 상기 제어 유닛은, 상기 비히클(3)을 통과하는 유체의 속도가 상기 적어도 하나의 센서 유닛으로부터의 입력에 기초한 미리 정해진 값보다 높거나 낮은지 결정하도록 배치되고, 상기 피치 제어 시스템(11)에 전력이 손실되었을 때 상기 배면 스트러트(7)가 자동적으로 완전히 연장하도록 상기 피치 제어 시스템(11)은 작동 상태에서 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 수중 발전소(1).
8. 제7항에 있어서,
   상기 비히클(3)의 상기 받음각은 상기 비히클(3)의 배면 스트러트(7)를 연장하거나 수축하도록 배치되는 상기 피치 제어 시스템(11)에 의해 변화되고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 상기 배면 스트러트(7)에 부착되고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 결과적으로 상기 테더(5)에 부착되는, 수중 발전소(1).
9. 제8항에 있어서,
   상기 비히클(3)은 상기 피치 제어 시스템(11)을 포함하는 나셀(8)을 포함하고, 상기 나셀(8)은 상기 윙(4)에 부착되어 있으며, 상기 배면 스트러트(7)가 상기 피치 제어 시스템(11)에 의해 연장되고 수축될 수 있도록, 상기 배면 스트러트(7)는 상기 나셀(8)의 피치 제어 시스템(11)에 부착되도록 배치되는, 수중 발전소(1).
10. 제8항에 있어서,
    상기 피치 제어 시스템(11)은 상기 윙(4)에 일체화되고, 상기 배면 스트러트(7)가 상기 피치 제어 시스템(11)에 의해 연장되고 수축될 수 있도록, 상기 배면 스트러트(7)는 상기 윙(4)의 상기 피치 제어 시스템(11)에 부착되도록 배치되는, 수중 발전소(1).
11. 제7항에 있어서,
    상기 배면 스트러트(7)는 가요성 연결 수단(18)에 의해 상기 피치 제어 시스템(11)에 부착되는, 수중 발전소(1).
12. 제11항에 있어서,
    상기 가요성 연결 수단(18)은 로프, 케이블, 코드, 스트링 또는 와이어 중 하나인, 수중 발전소(1).
13. 제7항에 있어서,
    상기 배면 스트러트(7)는 유체역학적 단면을 갖는, 수중 발전소(1).
14. 제7항에 있어서,
    상기 피치 제어 시스템(11)은 클러치(17), 변속기, 모터(12) 및 브레이크를 포함하는, 수중 발전소(1).
15. 제11항에 있어서,
    상기 피치 제어 시스템(11)은 상기 가요성 연결 수단(18)의 연장 및 수축 동안 상기 가요성 연결 수단(18)을 저장하기 위한 나선형 드럼(15) 및 상기 가요성 연결 수단(18)을 안내하기 위한 안내 수단(19)을 포함하는, 수중 발전소(1).
16. 제7항에 있어서,
    상기 비히클(3)의 상기 받음각은 상기 윙(4)에 부착된 나셀(8)의 길이 또는 상기 윙(4)의 길이를 따라 상기 배면 스트러트(7)의 부착 위치를 변화하도록 배치되는 피치 제어 시스템(11)에 의해 변화되는, 수중 발전소.
17. 제7항에 있어서,
    상기 비히클(3)의 상기 받음각은 피치 제어 시스템(11)에 의해 변화되고, 상기 피치 제어 시스템(11)은 엘리베이터를 포함하는, 수중 발전소.
18. 제1항 또는 제2항의 방법을 수행하기 위해 컴퓨터로 실행가능한 명령어를 갖는, 수중 발전소(1) 사용을 위한 컴퓨터-판독가능 매체.
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