KR102505793B1 - Floating wave generating system with brake using buoyancy and method for constructing this same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치 및 설치 방법에 관한 것으로, 조석간만의 차, 조류, 높은 파도의 장애를 받지 않고 저렴한 비용으로 설치와 운용하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치는, 수면에 부유하여 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부력체(10)와; 상기 부력체의 상승과 하강을 통해 발전하는 발전기(30)와; 상기 부력체를 지지하는 브레이크수단을 포함하며, 상기 브레이크수단은 수중에 설치되어 상승과 하강없이 고정을 유지하는 상태에서 상기 부력체의 상승과 하강을 지지하는 한편 부력의 조절을 통해 고정 위치가 조절되는 부력식 브레이크(20)이다. 상기 부력식 브레이크는, 브레이크판(21) 및 상기 브레이크판에 설치되며 부력을 통해 상기 브레이크판을 해수면으로부터 일정 깊이로 유지시키는 부력체를 포함하고, 상기 부력체는 상기 브레이크판에 연결되며 수면에 부유하는 부구(22), 상기 브레이크판에 설치되는 부력튜브(24)이다.The present invention relates to a floating wave power generation device and installation method including a brake using buoyancy, and an object of the present invention is to install and operate at low cost without being affected by tidal cars, currents, and high waves.
The floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to the present invention includes a buoyancy body 10 that floats on the surface of the water and rises or falls according to the water level; A generator 30 generating electricity through the rising and falling of the buoyancy body; It includes a brake means for supporting the buoyancy body, and the brake means is installed in the water to support the rise and fall of the buoyancy body in a state in which it is fixed without rising and falling, while the fixed position is adjusted by adjusting the buoyancy. It is a buoyancy brake 20 that becomes. The buoyancy brake includes a brake plate 21 and a buoyancy body installed on the brake plate and maintaining the brake plate at a predetermined depth from the sea level through buoyancy, and the buoyancy body is connected to the brake plate and A floating float 22 and a buoyancy tube 24 installed on the brake plate.
Description
본 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저 기초나 대형 부유선을 사용하지 않고 파고의 변화에 따른 부력체의 상하 운동을 정확하게 제어할 수 있는 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치 및 설치 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wave power generation device, and more particularly, to a floating wave power including a brake using buoyancy capable of accurately controlling the up and down motion of a buoyancy body according to a change in wave height without using a seabed foundation or a large floating ship. It relates to a power generation device and an installation method.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.This section provides background information related to the subject matter of this application and is not necessarily prior art.
파력 발전은 파도의 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 기술이며, 가동 물체형, 진동수주형 및 월파/월류형이 있다.Wave power generation is a technology that converts wave energy into electrical energy, and there are movable object type, frequency column type, and overwave/overflow type.
가동 물체형 파력발전장치의 대표적인 사례는 부력체에 로우프를 연결하여 피스톤을 작동시켜 유압을 형성시키고 이 유압이 발전기를 구동하여 전력을 생산하게 하는 방식이거나 지렛점을 이용하여 파도에 의해 부력체가 상하 이동하는 것을 회전축에서 크랭크축을 움직이게 하거나 발전기를 구동시키도록 한 방식이 많았다.A representative example of a movable object-type wave power generator is a method in which a rope is connected to a buoyant body to operate a piston to form hydraulic pressure and this hydraulic pressure drives a generator to produce electricity, or a buoyant body is moved up and down by waves using a lever point. There were many ways to move the crankshaft from the rotating shaft or to drive the generator.
진동수주형은 주기적으로 진동하는 파도의 운동으로부터 수주 내에서 공기나 물의 흐름을 만들어내고 이로부터 에너지를 얻어 발전하는 방식이다. 대체적으로 수주 내의 수위변화에 따른 공기이동을 이용하여 발전기 터빈을 회전시켜 발전하는 형태를 말한다.The oscillating water column type is a method of generating electricity by generating air or water flow within a water column from the motion of waves that vibrate periodically and obtaining energy from it. In general, it refers to a form of power generation by rotating a generator turbine using air movement according to a change in water level within several weeks.
파도의 진행방향으로 경사면을 형성시키고 파도에 의해 월파된 바닷물을 넘겨진 공간에 채워지도록 하여 해수면과의 낙차가 형성되도록 한 후 그 낙차를 이용하여 발전기 터빈을 회전시키도록 한 월파 또는 월류형 파력발전 장치가 있다.Overwave or overflow type wave power generation device that forms a slope in the direction of wave propagation, fills the space overturned by seawater by waves to form a drop with the sea level, and then rotates the generator turbine using the drop there is
파력발전장치는 파도가 반복적으로 가하는 힘에 직접 노출되어 있게 됨으로 내구성이 확보되어져야 하고 파도의 직접적인 충격이나 구성요소들의 접촉 충격에도 견디면서 기능을 유지해야 하는 기술적, 기능적 요구를 충족해야 하는 어려운 문제점 있다. 이러한 이유로 하여 직접 파도와 구동부가 접촉되지 않는 진동수주형이 기술 개발에서 앞서 가고 있는 실정이다.Since the wave power generation device is directly exposed to the force repeatedly applied by the waves, durability must be secured and technical and functional requirements must be met to withstand the direct impact of the waves or the contact impact of the components while maintaining the function. there is. For this reason, the frequency column, which does not directly contact the waves and the drive unit, is leading the way in technology development.
한편 파력발전장치는 이러한 문제점들로 인하여 깊은 해저에 기초공사가 필요하게 되고 이로 인해 투입되는 공사비용이 과도하게 되는 또 다른 심각한 문제가 있어 경제성을 맞춰 나가는데 어려움이 있었다.On the other hand, the wave power generation device requires foundation work on the deep seabed due to these problems, and there is another serious problem in that the input construction cost is excessive, making it difficult to match the economic feasibility.
파도는 대체적 외해의 경우에는 해저 면까지의 심도가 깊은 것과 비례하여 그 파고가 높아 그만큼 발전량을 크게 할 수 있는 장점이 있으나 이러한 시공비용의 문제로 인해 파고가 높은 외해 쪽에는 설치가 제한될 수밖에 없는 문제가 있었으며 시험설치 또한 어려움이 있을 수밖에 없었다. 이로 인해 소규모 시험시설 위주의 파력발전장치들이 내해 육지에 근접한 위치에 설치되어질 수밖에 없었으며 결과적으로 대규모 용량으로의 확장은 한계에 부딪힐 수밖에 없었다.Waves generally have the advantage of being able to increase the amount of power generation because the wave height is high in proportion to the depth to the sea floor in the case of open sea, but installation is inevitably limited on the open sea side where the wave height is high due to the problem of construction cost. There were problems, and the test installation was bound to be difficult. As a result, wave power devices focused on small-scale test facilities had no choice but to be installed in locations close to land in the inland sea, and as a result, expansion to large-scale capacity was bound to be limited.
대한민국 등록특허 제10-1680472호는 수중에서 일정한 수심을 유지하며 위치하는 정지 유닛; 및 상기 정지 유닛에 대해 이동가능하게 결합되는 이동 유닛을 포함하며, 상기 정지 유닛은, 기초부와, 상기 기초부에 설치되는 제1, 제2 발전부를 구비하며, 상기 제1 발전부는 상기 기초부로부터 위로 기둥형태로 연장되는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징의 내부에 상기 제1 하우징에 의해 외부와 밀폐되어서 수용되는 제1 발전기와, 상기 제1 하우징의 외부에 위치하고 상기 제1 발전기의 회전 샤프트에 결합되는 제1 피니언 기어를 구비하며, 상기 제2 발전부는 상기 기초부로부터 위로 기둥형태로 연장되는 제2 하우징과, 상기 제2 하우징의 내부에 상기 제2 하우징에 의해 외부와 밀폐되어서 수용되는 제2 발전기와, 상기 제2 하우징의 외부에 위치하고 상기 제2 발전기의 회전 샤프트에 결합되는 제2 피니언 기어를 구비하며, 상기 이동 유닛은 파력에 의해 상하 이동하는 부력체와, 상기 부력체로부터 아래로 연장되어서 상기 두 하우징의 사이에 위치하고 상기 두 피니언 기어와 각각 맞물리는 제1, 제2 치부가 형성된 래크 기어와, 상기 래크 기어의 하단에 결합되고 상기 두 하우징의 사이에 위치하는 무게추를 구비하며, 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 각각의 외측면에는 상기 무게추의 외주가 일부 수용되어서 상기 무게추의Korean Patent Registration No. 10-1680472 discloses a stationary unit positioned while maintaining a constant water depth in water; and a movable unit movably coupled to the stationary unit, wherein the stationary unit includes a foundation and first and second power generation units installed on the foundation, wherein the first power generation unit includes the foundation. A first housing extending upward in a columnar shape from the first housing, a first generator accommodated inside the first housing while being sealed from the outside by the first housing, and a rotation of the first generator located outside the first housing. It has a first pinion gear coupled to the shaft, and the second power generation unit is sealed with the outside by the second housing extending upward from the base in a columnar shape, and the second housing is accommodated inside the second housing. a second generator, and a second pinion gear located outside the second housing and coupled to a rotating shaft of the second generator, wherein the moving unit includes a buoyancy body that moves up and down by wave force, and A rack gear extending downward and located between the two housings and having first and second teeth respectively engaged with the two pinion gears, and a weight coupled to the lower end of the rack gear and located between the two housings And a part of the outer circumference of the weight is accommodated on the outer surface of each of the first housing and the second housing, so that the weight
이동을 가이드하는 제1, 제2 가이드 홈이 상하방향을 따라서 연장되어서 형성되는 것을 파력 발전 장치로서, 정지유닛이 중량물을 통해 설치되는 것이기 때문에 위치 조절이 불가능하고 물론 연결수단의 교체를 통해 정지유닛의 위치를 바꿀 수 있지만 그러기 위해서는 해저면에 안착된 중량물을 해상으로 인양한 후 교체하거나 수중 작업으로 교체하여야 하기 때문에 작업이 매우 불편하다. 또한, 중량물과 정지유닛 및 이동유닛이 일체로 연결된 상태로 설치되는 경우 그 중량과 부피가 너무 크기 때문에 설치가 어렵다. It is a wave power generation device in which the first and second guide grooves that guide movement are formed by extending in the vertical direction. Since the stop unit is installed through a heavy object, position control is impossible, and of course, the stop unit can be replaced by replacing the connecting means. It is possible to change the position of the ship, but in order to do so, it is very inconvenient to work because the heavy object settled on the seabed must be lifted to the sea and replaced or replaced by underwater work. In addition, when the heavy object, the stationary unit, and the moving unit are integrally installed, it is difficult to install because the weight and volume are too large.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으치 로, 조석간만의 차, 조류, 높은 파도의 장애를 받지 않고 저렴한 비용으로 설치와 운용을 할 수 있도록 한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장및 설치 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다. The present invention is intended to solve the problems described above, and is a floating type including a brake using buoyancy that can be installed and operated at low cost without being affected by tidal differences, currents, and high waves. The purpose is to provide a wave power plant and installation method.
본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치는, 수면에 부유하여 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부력체와; 상기 부력체의 상승과 하강을 통해 발전하는 발전기와; 상기 부력체를 지지하는 브레이크수단을 포함하며, 상기 브레이크수단은 수중에 설치되어 해수면을 기준으로 하여 상승과 하강없이 설치된 깊이의 고정을 유지하는 상태에서 상기 부력체의 상승과 하강을 지지하는 한편 부력의 조절을 통해 고정 위치가 조절되는 부력식 브레이크인 것을 특징으로 한다.A floating wave power generator including a brake using buoyancy according to the present invention includes a buoyancy body that floats on the water surface and rises or falls according to the water level; a generator that generates power through the rising and falling of the buoyancy body; And a brake means for supporting the buoyancy body, wherein the brake means is installed in the water and supports the rise and fall of the buoyancy body in a state of maintaining a fixed depth without rising and falling based on the sea level, while buoyancy It is characterized in that it is a buoyancy type brake in which the fixed position is adjusted through the adjustment of
본 발명에서 상기 부력식 브레이크는, 브레이크판 및 상기 브레이크판에 설치되며 부력을 통해 상기 브레이크판을 해수면으로부터 일정 깊이로 유지시키는 부구를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the buoyancy-type brake is characterized in that it includes a brake plate and a float installed on the brake plate and maintaining the brake plate at a predetermined depth from the sea level through buoyancy.
본 발명의 발전기는 피스톤 펌프식 발전기, 래크 피니언식 발전기, 해수 펌프식 발전기 등 다양한 형태로 변화 적용이 가능하다.The generator of the present invention can be applied in various forms such as a piston pump generator, a rack and pinion generator, and a seawater pump generator.
본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치 및 설치 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the floating wave power generation device and installation method including a brake using buoyancy according to the present invention, there are the following effects.
수면에 부유하는 부력체를 지지하는 부력식 브레이크가 부력을 통해 수중 설치 위치를 바꿀 수 있고 특히 수중 작업이나 구조물을 해상으로 인양하는 작업없이 해상에서 부력 조절이 가능하여 운용이 매우 용이하고 수중 작업으로 인한 작업자의 사고를 방지할 수 있으며 해상 크레인 등을 이용하지 않아 비용을 절감하는 효과가 있다.The buoyancy brake that supports the buoyant body floating on the water can change the underwater installation position through buoyancy, and in particular, buoyancy can be adjusted at sea without underwater work or lifting the structure to the sea, so it is very easy to operate and works underwater. It is possible to prevent workers' accidents caused by this, and there is an effect of reducing costs by not using offshore cranes.
또한, 조석 간만의 차(예를 들어 8m)에 큰 변화가 있을 때 등에도 해수면 기준으로 항시 일정한 설치 깊이를 유지하면서도 발전이 가능한 효과가 있다.In addition, even when there is a large change in the difference between tide and tide (for example, 8 m), there is an effect of enabling power generation while maintaining a constant installation depth at all times based on sea level.
그리고, 부력식 브레이크가 넓은 표면적으로 인해 수중에서 상하 이동시 큰 저항을 발생하여 부력체의 상승과 하강 시 하강과 상승의 움직임없이 설치 위치를 유지하므로 발전효율을 높일 수 있다.In addition, the buoyancy type brake generates a large resistance when moving up and down in water due to its large surface area, so that the buoyancy body maintains its installation position without movement of descent and elevation during the rise and fall of the buoyancy body, so power generation efficiency can be increased.
또한, 부력식 브레이크 또는 부력체에 설계 치 이상의 기울어짐이 발생하여도 지속적인 발전이 가능하여 역시 발전효율을 높일 수 있고 파손을 방지하는 효과가 있다.In addition, even if the buoyancy brake or the buoyancy body tilts beyond the design value, continuous power generation is possible, so that the power generation efficiency can be increased and damage can be prevented.
또한, 설계 구동 파고를 상회하는 큰 파도로 인해 부력체와 부력식 브레이크 간의 거리를 넘어서는 경우 압력해소를 통해 해수의 강제 흐름을 유도함으로써 파손을 방지하는 효과가 있다.In addition, when the distance between the buoyancy body and the buoyancy brake is exceeded due to a large wave exceeding the design driving wave height, there is an effect of preventing damage by inducing a forced flow of seawater through pressure relief.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 2개의 부력체가 적용되는 예를 보인 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 부구들이 연결되는 예를 보인 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치들이 연결되는 예를 보인 정면도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 발전형 지주와 가이드롤러를 보인 평면도.
도 7과 도 8은 각각 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 압력해소판의 설치 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 발전형 지주가 서스펜션을 통해 설치되는 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 구성을 보인 정면도.
도 11a는 본 발명의 실시예 2에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 틸팅수단을 보인 도면.
도 11b는 본 발명의 실시예 2에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 다른 틸팅예를 보인 도면.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 구성을 보인 정면도.
도 13은 본 발명의 실시예 4에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 구성을 보인 정면도.
도 14는 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 완충 범퍼의 설치 예시도.
도 15는 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에서 브레이크판에 하중추를 설치한 예시도.
도 16은 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 브레이크판이 3단으로 적용된 예시도.
도 17과 도 18은 각각 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 부력체와 로드의 각도 조절형 연결을 보인 도면.
도 19는 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 해수 펌프를 지상의 수차발전기와 연결한 예시도.
도 20은 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치에 적용된 부력체와 해수 펌프를 고정하는 예시도.1 is a perspective view of a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention.
Figure 2 is a front view of a floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention.
3 is a front view showing an example in which two buoyancy bodies are applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention.
4 is a plan view showing an example in which buoys applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention are connected.
5 is a front view showing an example in which floating wave power generators including brakes using buoyancy according to Example 1 of the present invention are connected.
Figure 6 is a plan view showing a power-generating prop and guide roller applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention.
7 and 8 are examples of installation of a pressure release plate applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention, respectively.
9 is an exemplary view in which a power generation support applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 1 of the present invention is installed through a suspension.
Figure 10 is a front view showing the configuration of a floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to Example 2 of the present invention.
Figure 11a is a view showing a tilting means applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 2 of the present invention.
Figure 11b is a view showing another tilting example applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to Example 2 of the present invention.
Figure 12 is a front view showing the configuration of a floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to a third embodiment of the present invention.
Figure 13 is a front view showing the configuration of a floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to Example 4 of the present invention.
14 is an exemplary installation view of a buffer bumper applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to the present invention.
15 is an exemplary view of installing a load weight on a brake plate in a floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to the present invention.
16 is an exemplary view of a brake plate applied in three stages to a floating wave power generation device including a brake using buoyancy according to the present invention.
17 and 18 are views showing an angle-adjustable connection between a buoyancy body and a rod applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to the present invention, respectively.
19 is an exemplary view in which a seawater pump applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to the present invention is connected to an aberration generator on the ground.
20 is an exemplary view of fixing a buoyancy body and a seawater pump applied to a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to the present invention.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
<실시예 1><Example 1>
도 1 내지 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치(100)는, 수면에 부유하여 파도의 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부력체(10), 수중에 고정 상태를 유지하고 부력체(10)를 지지하는 부력식 브레이크(20), 부력체(10)의 상승과 하강을 통해 발전하는 발전기(30)를 포함하며, 구체적인 구성은 다음과 같다.As shown in FIGS. 1 and 2, the floating
1. 부력체(10).1. Floating body (10).
부력이란 유체에 잠긴 특정 대상의 상하면에 작용하는 중력방향 압력차 만큼 대상을 상향으로 밀어 올리려는 힘으로 정의되고 있다. 아르키메데스 원리는 어떤 물체에 가해지는 부력은 그 물체가 대체한 유체의 무게와 같다거나 부력의 크기는 유체 내에서 물체가 차지하는 부피만큼의 유체무게로 정리되어 있다. 즉 해수면에 부력체(10)를 설치하게 될 경우 부력체(10)가 해수면에 잠기는 체적만큼의 부력이 존재한다고 할 수 있다.Buoyancy is defined as the force that pushes an object upward as much as the pressure difference in the direction of gravity acting on the upper and lower surfaces of a specific object submerged in a fluid. According to Archimedes' principle, the buoyant force exerted on an object is equal to the weight of the fluid displaced by the object, and the magnitude of the buoyant force is the weight of the fluid equal to the volume occupied by the object in the fluid. That is, when the
부력체(10)는 충분한 부력을 확보할 수 있도록 해수면과 접촉되는 면적이 크게 형성되며 평면에서 볼 때 원형과 사각형 등이 가능하고 또한 안정성을 확보하기 위하여 3차원의 형태이면서 이 때 저부에 하부를 향해 볼록한 반구부가 포함될 수 있다. 부력체(10)는 3차원의 형태일 때 그 내부가 빈 것과 채워지는 것 모두가 가능하다. The
부력체(10)는 파도의 변화에 따라 승강하는 것으로, 하강을 돕기 위하여 중량체가 구성될 수 있다. 상기 중량체는 금속체나 콘크리트 등의 고중량 소재를 이용한 것이며 부력체(10)의 바닥면 등에 설치된다.The
부력체(10)는 그 승강에너지를 이용하여 발전기를 구동하기 위하여 발전기(20)가 설치되어야 하고, 발전기(20) 및 부속설비의 안정적인 설치와 작업자의 안전한 이동을 위하여 상부의 갑판면이 평탄하게 구성될 수도 있다.The
부력체(10)는 파도의 변화에 따라 일정한 작동 형태의 상승 또는 하강 구동이 가능하도록 부력식 브레이크(20)와 연결되어야 하고, 이를 위하여 중앙부에 상하로 관통되는 지주 연결홀(11)을 포함한다.The
지주 연결홀(11)은 부력식 브레이크(20)의 설명을 통해 명확히 한다.The holding
부력체(10)는 2 개 이상이 함께 설치되어 운용되는 경우 부력체 간의 충돌로 인한 손상을 방지하고 또는 수상 구조물과의 충돌로 인한 손상을 방지하기 위하여 둘레부에 완충 범퍼(12)를 포함한다.When two or
완충 범퍼(12)는 외력에 의해 탄성 변형되면서 충돌에너지를 흡수하는 고무 등을 재질로 하며 그 형태는 부력체(10)의 둘레부를 따라 전체적으로 설치되는 형태나 다수개가 일정간격을 두고 설치되는 형태이며, 볼트 등을 통해 교체 가능하게 설치된다. The
완충 범퍼(12)는 내부에 부력재(에어 등)가 충진되는 튜브 형태도 가능하고 이 경우 부력체(10)의 부력과 완충의 2가지 기능을 할 수 있는 이점이 있다.The
부력체(10)는 부력식 브레이크(20)와 이탈되지 않도록 하나 이상의 연계로프(15)를 포함할 수 있다.The
연계로프(13)는 길이방향의 양측 단부가 부력체(10)와 부력식 브레이크(20)에 각각 연결되어 이들(10,30)을 연결 상태로 유지하는 것이며, 단, 부력체(10)가 부력식 브레이크(20)에서 이탈되지 않도록 하면서도 부력체(10)의 상승과 하강을 간섭하지 않아야 하므로 이를 감안한 여유 있는 길이로 이루어진다. The
부력체(10)는 2개 이상이 하나의 부력식 브레이크(20)에 설치되는 것도 가능하고, 이 경우 부력체(10)들 각각이 부력식 브레이크(20)에 연결되어 있지만 안정적인 발전을 위하여 서로 연결될 수도 있으며, 예를 들어 도 3에서 보이는 것처럼, 부력체(10)들을 부력체(10)의 승강을 간섭하지 않는 신축식 연결로드(14)와 결합브래킷(15)으로 연결한다.It is also possible that two or
신축식 연결로드(14)는 부력식 브레이크(20) 위에 세워지면서 실린더의 저부가 부력식 브레이크(20)에 설치되고 상부의 로드가 결합브래킷(15)과 체결구(볼트와 너트 등)로 연결된다. 결합브래킷(15)은 일측의 수평부가 부력체(10)에 체결구나 용접으로 고정되고 타측의 수직부가 신축식 연결로드(14)의 양쪽에 각각 배치되면서 체결구로 체결된다.As the telescopic connecting
2. 부력식 브레이크(20).2. Buoyancy brake (20).
유체 동역학에서 항력은'물체가 유체 내를 움직일 때 이 움직임에 저항하는 힘"으로 정의되며 마찰력과 압력으로 구분되고 있다. 마찰력은 물체의 표면에 평행한 방향으로 작용하며 압력은 물체의 표면에 수직방향으로 작용하게 된다. 부력식 브레이크(20)는 해수면과 평행한 상태에서 이러한 항력을 이용하도록 한 것이다. 항력은 공학적으로 다음과 같은 산식을 통해 표현하고 있다. In fluid dynamics, drag is defined as "the force that resists this motion when an object moves in a fluid" and is divided into frictional force and pressure. Frictional force acts in a direction parallel to the surface of the object, and pressure is perpendicular to the surface of the object. The
Fd = -1/2pv2 ACdvFd = -1/2pv2 ACdv
Fd 는 항력, p는 유체밀도, v는 물체와 유체의 상대 속도, A는 물체의 기준 면적, Cd는 그 물체의 항력특성을 표시하는 항력계수를 말한다.Fd is the drag force, p is the fluid density, v is the relative velocity of the object and the fluid, A is the reference area of the object, and Cd is the drag coefficient representing the drag characteristics of the object.
식을 통해 이해할 수 있는 것은 항력은 물체의 유체에 대한 상대속도의 제곱에 비례하여 속도가 커질수록, 또 면적이 넓어질 수록 항력 역시 매우 커지게 된다. 기준 면적과 항력계수는 크기가 다른 물체끼리 그 항력특성을 비교하기 위해 표시된 것이기도 하다. 부력식 브레이크(20)와 부구(22)는 이러한 항력의 공학적 원리를 이용하여 해수면에서 발생되는 파랑의 파고와는 관계없이 항시 해수면 아래 일정한 깊이에 위치하도록 한 것이다. What can be understood from the equation is that the drag force is proportional to the square of the object's relative velocity to the fluid, and the larger the velocity and the larger the area, the larger the drag force. The reference area and drag coefficient are also displayed to compare the drag characteristics of objects of different sizes. The
이렇게 수중항력이 이용되는 부력식 브레이크(20)는 수중에서 해수면을 기준으로 하여 상승과 하강없이 고정을 유지하도록 설치되어 부력체(10)의 상승과 하강을 지지하는 한편 후술하는 부구(22)와 브레이크판(21)의 연결 길이를 조정하거나 부력의 조절을 통해 고정 위치가 조절되는 구성이며, 브레이크판(21) 및 브레이크판(21)에 설치되며 부력을 통해 상기 브레이크판(21)을 해수면으로부터 일정 높이로 유지시키는 브레이크판 정렬구로서 부구(22)와 부력튜브(24)를 포함하며, 즉, 브레이크판(21)의 하중과 부구(22)의 부력을 통해 부력체(10)보다 아래쪽의 수중에 항시 해수면 기준으로 일정한 깊이에 위치가 설정되어지게 되고 브레이크판(21)의 면적과 변화되는 파도의 높이에 따라 발생되는 부구(22)의 상승시에 발생되는 견인력이나 낮아지는 파도에 의해 브레이크판(21)이 갖는 자체 하중에 의한 하강시에도 높은 항력이 발현되어지게 되어 파도의 파고의 변화에도 불구하고 해수면을 기준으로 일정한 수중 심도에서 브레이크판(21)이 상승과 하강하지 않도록 설치되는 것이다. 이러한 이유로 부구(22)는 파도의 파고가 높아질 경우에도 파도 속 수중에 반복적으로 잠겨지는 형태로 운영되어지게 된다. 해수면에 부력으로 떠 있는 부력체(10)는 짧은 시간내에 발생되는 파도의 변화되는 파고에 즉시적으로 승하강이 이루어지는 반면 브레이크판(21)은 수중 항력에 의해 부구(22)의 부력과 브레이크판(21)의 자체 하중에 따라 파도에 의한 승하강이 즉시적으로 발현되지 못하게 된다. 이러한 부력에 의해 작동되는 부력체(10)와 수중 항력에 의해 수중에서 위치가 고정되다시피하는 브레이크판(21)의 움직임의 시간차에서 발생되는 부력체(10)의 부력에 의한 상승력과 파도가 낮아질 때 발생되는 부력체(10)의 자체 하중에 의한 하강력을 동력으로 전환하도록 한 것이다.The
브레이크판(21)은 바람직하게 그 하중이 부력체(10)보다 더 무겁게 제작되며, 그 형태는 물과 더 넓은 면적으로 접하여 수중에서 상하 이동시 큰 저항을 발생함으로써 수중에서 상하 이동을 발현시키는 강한 외력에서도 설치심도와 수평을 유지하게 되고, 따라서, 상승과 하강이 발생하더라도 부력체(10)의 상승과 하강 속도보다 느린 속도로 상승과 하강을 하게 되므로 발전이 가능하다.The
또한, 브레이크판(21)은 바람직하게 부력체(10)보다 더 넓은 면적으로 구성되어 부구(22)가 부력체(10)와 간섭을 일으키지 않도록 한다. 물론, 별도의 연장대를 브레이크판(21)의 외주연으로 구성하여 부구(22)를 설치하도록 함으로써 같은 효과를 갖게 할 수도 있다.In addition, the
브레이크판(21)은 원형 또는 사각형 등 다양한 형태가 가능하다. 브레이크판(21)의 소재는 바람직하게는 두꺼운 목재판재가 적합하며 낮은 비중을 보완하여 수중에서의 적정한 침강력 확보를 위해 철판(21b) 등을 부착하여 하중을 부가할 수 있도록 한다. 물론, 도 15와 같이 별도의 하중 추(21a)를 브레이크판(21) 주변에 균등하게 달아 줄 수도 있다.The
부구(22)는 부력을 이용하여 브레이크판(21)이 가라앉지 않고 수중에 떠있도록 하는 것으로 연결부재(23)(로프 등)를 통해 브레이크판(21)과 연결된다. 즉, 연결부재(23)의 길이를 조정함으로써 해수면을 기준으로 하는 브레이크판(21)의 설치깊이가 결정되는 것이다.The
또한, 도 4에서 보이는 것처럼, 브레이크판(21)에 각각 연결된 다수개의 부구(22)는 조인트부재(22a)를 통해 서로 연결되는 것도 가능하다.In addition, as shown in FIG. 4, a plurality of
조인트부재(22a)는 굴신력과 신축력이 있는 재질의 바(원형 등)의 형태이다. 또한, 조인트부재(22a)는 다수개의 완충볼(22b)을 포함하여 부구(22)가 서로 간섭을 일으키지 않고 얽히지 않도록 하며 외부에서 다른 부력체(10)나 선박 등이 충돌하여도 충돌에너지를 흡수한다.The
물론, 도 4에서 보이는 것처럼, 각각 연결된 다수개의 완충볼(22b)과 조인트부재(22a)를 통해 부력체(10)와도 서로 연결되어 강한 풍랑에 부구(22)와 부력체(10)가 서로 엉키거나 부딪치는 것을 방지함은 물론 부력체(10)가 파도에 의해 자체적으로 회전함으로써 발생될 수 있는 장애를 예방하는 것도 가능하다.Of course, as shown in FIG. 4, the
또한, 부력튜브(24)는 브레이크판(21)의 둘레부에 전체적으로 링의 형태 또는 일정 간격을 두고 점의 형태로 설치되어 브레이크판(21)의 부력을 조절한다.In addition, the
부력튜브(24)는 내부의 부력재(에어 등)의 주입과 배출을 위한 주입관(26)이 연결되어 있다. 주입관(26)은 그 주입구가 부력체(10)에 거치되어 해상의 작업선에서 추가적인 주입과 배출 작업이 가능하도록 한다.The
또한, 부력튜브(24)를 보호하기 위하여 보호 가드(27)를 포함할 수 있다.In addition, a
부력튜브(24)와 보호 가드(27)의 설치 방법으로 예를 들어, 브레이크판(21)의 둘레부에 측면을 향해 개방되는 홈을 형성하여 이 홈에 부력튜브(24)를 삽입하고, 보호 가드(27)로 부력튜브(24)를 덮으면서 상하 양쪽을 브레이크판(21)에 체결구로 고정하는 방법이 가능하다.As a method of installing the
부구(22)는 수면에 부유하는 것이고 부력튜브(24)는 브레이크판(21)과 함께 수중에 잠기는 차이가 있으나 브레이크판(21)의 부력을 조절하는 점에서 동일한 해결원리를 갖고 있다. 또한, 부력튜브(24)는 충분한 팽창체적을 갖도록 설치되어 해상의 작업선에서 에어를 공급할 경우 브레이크판(21)을 해수면까지 부상할 수 있는 구조로 구성된다. 이렇게 함으로써 브레이크판(21)의 유지관리를 위한 보수나 정비 시 해상이나 예인을 통한 정비장소까지 이동이 가능하도록 한다.The
이상의 부구(22)와 부력튜브(24)는 조석간만의 차가 8m 이상이 된다 할지라도 항상 해수면 아래 일정 깊이에 부력식 브레이크(20)가 고정되도록 한다.The
또한, 브레이크판(21)은 앵커(25)를 통해 해저면에 정착되어 조류 등에 의해 위치가 크게 이동되지 않도록 구성된다. 다만, 앵커(25)를 연결하는 앵커줄(25a)(로프, 체인 등)을 충분한 길이로 확보하여 주도록 함으로써 조류에 의해 이동하도록 할 수 있으며, 그러면서도 조석간만의 차에 의해서 브레이크판(21)이 해수면 아래 설치심도에서 수중으로 하강되지 않도록 한다. 즉, 충분한 앵커줄의 길이가 확보된 경우 브레이크판(21)은 부구(22)와 부력튜브(24)에 의해 해수면 아래 일정 깊이를 유지하면서 조류방향으로 이동할 뿐 수중으로 하강하지 않게 된다. 앵커줄이 여유를 갖고 있지만 브레이크판(21)은 조류방향이 정지되는 정조기에도 해수면 아래 일정 깊이에 고정 상태를 유지한다.In addition, the
또한, 도 13과 같이 해저면에 삽입 고정되는 하나 이상의 지주체(200)를 설치하고 이 지주체(200)에 체인 등 유연성이 있는 고정줄(210)을 연결 결합하여 고정하고 이 고정줄(210)을 브레이크판(21)에 연결고정하여 위치가 결정될 수 있도록 할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 13, one or more holding
본 발명의 파력발전장치는 다수개가 함께 설치되어 운용될 수 있으며, 이 경우 부력식 브레이크(20)들을 서로 연결한다.The wave power generation device of the present invention may be installed and operated together with a plurality of them, in which case the
도 5에서 보이는 것처럼, 이웃하는 부력식 브레이크(20)들은 연결대(28)를 통해 서로 연결된다.As shown in FIG. 5 , neighboring
연결대(28)는 길이방향의 양측이 이웃하는 부력식 브레이크(20)에 연결되는 것이며, 부력식 브레이크(20)들이 독립적으로 이동하더라도 연결 상태를 유지하기 위하여 굴신력을 갖는 재료로 이루어진다. 즉, 연결대(27)가 큰 파랑이나 센 조류력으로 인하여 큰 각도로 꺽이더라도 부력식 브레이크(20)들이 수평 상태를 유지하도록 한다.The connecting
태풍 또는 강한 파랑이나 설계치 이상의 높은 파고의 파도, 강한 조류 등에 의해 순간적으로 부력식 브레이크(20)가 큰 각도로 기울어지면서 파손되는 것을 막기 위한 압력해소수단을 포함한다.It includes a pressure relieving means for preventing the
상기 압력해소수단은 도 7에서 보이는 것처럼, 브레이크판(21)에 상하로 관통 형성되는 압력해소홀(28) 및 압력해소홀(28)을 개폐하는 압력해소판(50)으로 구성된다.As shown in FIG. 7 , the pressure relieving means is composed of
압력해소판(50)은 탄성부재(51)의 탄성력을 통해 압력해소홀(28)을 폐쇄 상태로 유지하고, 탄성력 이상의 외력이 가해질 때 이 외력에 의해 압력해소홀(28)을 개방시키도록 구성되며, 예를 들어, 일측이 브레이크판(21)에 힌지 연결되고 자유단부가 탄성부재(51)를 통해 지지된다.The
압력해소판(50)은 도 7처럼, 브레이크판(21)의 상부 또는 도 8처럼 브레이크판(21)의 하부에 설치된다. 바람직하게 하나의 브레이크판(21)에 상부측의 압력해소판과 하부측의 압력해소판이 동일한 수량으로 함께 설치된다.The
탄성부재(51)는 브레이크판(21)에 설치되는 지지대를 통해 설치되며 자체 탄성력을 통해 압력해소판(50)의 자유단부를 눌러 압력해소홀(28)을 폐쇄시킨다.The
탄성부재(51)는 코일스프링과 판스프링 모두가 가능하고, 별도의 지지대없이 브레이크판(21)에 설치되는 것도 가능하다.The
압력판(50)은 평상 시 압력해소홀(28)을 폐쇄하고 있으며, 파랑 등을 통해 큰 외력이 가해지면 압력해소홀(28)을 개방하여 파랑 등의 힘이 부력식 브레이크(20)에 가해지 않도록 한다.The
부력체(10)의 신속한 복귀를 위하여 브레이크판(21)과 부력체(10)의 사이에는 복귀스프링이 포함될 수 있다. 물론, 압력판(50)의 작동은 탄성부재(51)의 구서없이 압력센서 등 전자센서를 통해 전기적인 구동장치를 설치하여 개방과 폐쇄가 이루어질 수 있도록 구성할 수 있으며 햇치식으로 하여 폭풍 예보시 사전에 수동으로 개방할 수 있도록 하여 동일한 효과를 구현할 수도 있다.A return spring may be included between the
3. 발전기(30).3. Generator (30).
발전기(30)는 부력체(10)의 갑판에 설치되며 발전형 지주(40)와 연결되어 부력체(10)가 승강할 때 발전 기어(31)가 회전함으로써 발전하는 기어식 발전기이며, 발전형 지주(40)에 2개의 기어부(래크부)(41)가 형성된 경우 2대가 적용된다.The
발전기(30)와 부력체(10) 및 부력식 브레이크(20)의 유기적 결합 및 발전을 위하여 예를 들어 발전형 지주(40)를 포함한다.For organic coupling and power generation of the
발전형 지주(40)는 저부가 부력식 브레이크(20)의 바닥부에 고정되어 세워지면서 상부가 부력체(10)의 지주 연결홀(11)을 관통하며, 부력체(10)의 상승과 하강을 고려하여 부력체(10)에서 이탈되지 않는 높이로 구성된다.The development-
발전형 지주(40)는 발전기(30)와 연결되어 발전기(30)를 구동시키며, 그 연결은 예를 들어 발전형 지주(40)에 기어부(41)를 형성하고 발전기(30)의 발전축에 발전기어(피니언)(31)를 설치하여 기어부(41)와 발전기어(31)를 치합시키는 것이다.The
발전형 지주(40)의 기어부(41)는 부력체(10)의 승강을 고려하여 상하 종방향을 따라 길게 형성된다.The
부력체(10)의 지주 연결홀(11)을 통해 상부로 관통되는 발전형 지주(40)를 보호하는 보호커버(42)를 포함한다.It includes a
보호커버(42)는 부력체(10)의 승강으로 인하여 발전형 지주(40)의 높이가 부력체(10)의 갑판으로부터 달라지는 것을 고려한 높이로 구성되며, 발전형 지주(40)를 덮어 외부와 차단하고 저부가 부력체(10)에 고정된다.The
발전형 지주(40)는 저부가 브레이크판(21)에 고정되는 경우 높이가 높고 결국 부피가 크기 때문에 보관과 운반 등이 좋지 못하고 이 과정에서 외부 충돌로 인한 파손 우려가 있어 절첩식으로 구성되는 것도 포함된다.When the bottom part is fixed to the
발전형 지주(40)는 저부가 브레이크판(21)에 축핀을 통해 회동 가능하게 설치되는 것이며, 보관과 운반 시 브레이크판(21)의 갑판으로 눕히고 사용 시 회전시켜 브레이크판(21)에 세워지도록 고정한다.The
또한, 도 6에서 보이는 것처럼, 부력체(10)가 발전형 지주(40)를 따라 안정적으로 승강하고 발전기(30)와의 연결 상태를 유지하여 효율적인 발전이 이루어지도록 가이드롤러(44)를 포함한다.In addition, as shown in FIG. 6, the
가이드롤러(44)는 부력체(10)의 갑판에 브래킷 등을 통해 회전(자전) 가능하게 설치되며 발전형 지주(40)의 둘레면에 지지되어 부력체(10)가 발전형 지주(40)를 지지기반으로 하여 승강하도록 하며, 바람직하게 발전형 지주(40)에 대칭으로 설치된다. 따라서, 발전형 지주(40)는 H빔의 기성품이 바람직하다.The
가이드롤러(44)는 발전형 지주(40)의 크기 변화에 대응하도록 발전형 지주(40)를 향해 전진 및 반대로 후진 가능하게 설치된다.The
발전기(30)는 전술한 지주형으로 한정되지 아니하고 실린더와 피스톤형, 라이너 발전기형 등도 가능하다.The
도 9에서 보이는 것처럼, 발전형 지주(40)는 서스펜션(43)을 통해 승강으로 인한 충격을 완충하는 것도 포함된다.As shown in FIG. 9 , the
서스펜션(43)은 발전형 지주(40)의 둘레부에 2개 이상이 설치되어 브레이크판(21)과 발전형 지주(40)의 둘레부에 형성된 브래킷에 연결되어 발전형 지주(40)를 지지하며, 자체 완충력을 통해 발전형 지주(40)를 완충한다.Two or
반대로, 발전형 지주(40)는 부력체(10)에 고정되고 브레이크판(21)에 발전형 지주(40)가 관통하는 홀이 구비되며 발전기(30)가 브레이크판(21)에 발전형 지주(40)와 치합되도록 구성되는 것도 가능하다.On the contrary, the
이상의 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 설치 방법은 다음과 같다.The installation method of the floating wave power generator including a brake using buoyancy according to the present invention having the above configuration is as follows.
1. 운반.1. Transport.
부력체(10)에는 발전기(30)가 설치되어 있고, 이 부력체(10)와 부력식 브레이크(20)는 서로 분리 상태로 보관 및 운반된다.A
운반 방법은 운반선을 이용하여 부력체(10)와 부력식 브레이크(20)를 각각 또는 함께 운반한다.In the transport method, the
2. 설치.2. Installation.
가. 부력식 브레이크 설치.go. Install buoyant brakes.
부구(22)와 부력 튜브(24)를 통해 부력식 브레이크(20)의 부력을 셋팅하여 부력식 브레이크(20)를 해저 바닥을 기준으로 하여 일정한 위치로 잠수시키며, 앵커(25)를 해저에 정착한다.By setting the buoyancy of the
이 때, 부력식 브레이크(20)에 세워진 발전형 지주(40)는 상부의 일부분이 수면 위로 돌출되는 위치이고, 초기 설치 위치에서 부력체(10)가 상승하는 것을 고려한 위치이다.At this time, the
나. 부력체 설치.me. buoyancy installation.
부력체(10)를 발전형 지주(40)의 옆으로 운반하고 발전형 지주(40)의 상부로 인양하여 지주 연결홀(11)을 발전형 지주(40)와 일치시킨 후 하강시키는 것을 통해 부력식 브레이크(20)와 연결한다.Buoyancy by carrying the
또는, 부력식 브레이크(20)의 부력을 조절하여 해수면 아래로 충분히 하강시킨 후 발전형 지주(40) 상부에 지주연결홀(11)이 위치되도록 한 후 다시금 부력식 브레이크(20)의 부력을 조절하여 상승시켜 발전형 지주(40)와 일치시킨 후 하강시키는 것을 통해 부력식 브레이크(20)와 연결한다.Alternatively, adjust the buoyancy of the
연계로프(13)로 부력체(10)와 부력식 브레이크(20)를 연결한다.The
이상의 공정을 통해 설치된 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치(100)는, 부력식 브레이크(20)가 부구(22)와 부력튜브(24)의 부력을 통해 항상 해수면으로부터 일정한 깊이를 유지하는 상태이며, 파고의 변화에 설치 위치를 유지한다.In the floating
한편, 부력체(10)는 수면에 부유하는 상태를 유지하며 따라서 파고의 변화에 맞춰 상승과 하강을 하게 된다.On the other hand, the
이 때, 발전형 지주(40)가 부력식 브레이크(20)를 통해 고정 상태를 유지하는데 반해, 발전기(30)는 부력체(10)를 통해 상승과 하강을 하며, 따라서 발전 기어(31)가 발전형 지주(40)의 기어부(41)를 따라 승강하면서 회전하게 되고, 발전기(30)는 발전 기어(31)의 회전을 이용하여 발전한다.At this time, while the
<실시예 2><Example 2>
도 10에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치(100)는, 피스톤 펌프식 발전형인 점에서 실시예 1과 차이가 있다.As shown in Figure 10, the floating
부력체(10)와 부력식 브레이크(20)는 실시예 1과 동일하며, 발전기는 수차식 발전기(수력발전용 터빈 또는 유압터빈)(30-1)이고 발전형 펌프(60)를 포함한다.The
발전형 펌프(60)는 내부에 유체가 유입되는 실린더(61) 및 실린더(61)에 인출과 수납 가능하게 연결되는 피스톤(62)으로 구성되며, 실린더(61)는 자유단부가 브레이크판(21)의 상면에 세워지는 한편 피스톤(62)의 로드(62a)는 자유단부가 부력체(10)의 저부에 고정된다.The
예를 들어, 발전형 펌프(60)는 피스톤(62)이 결합된 실린더(61)가 브레이크판(21)에 고정 또는 절첩식으로 설치되어 부력식 브레이크(20)와 부력체(10)를 분리하여 취급하고, 설치 시 피스톤 로드(62a)의 자유단부를 부력체(10)에 고정한다. 여기서, 해상 작업이 가능하도록 부력체(10)에 상하로 관통하는 홀을 형성하고 피스톤 로드(62a)의 자유단부를 상기 홀에 관통시킨 후 부력체(10)의 상부에서 고정 작업을 하는 것이 바람직하다.For example, in the
또한, 실린더(61)는 브레이크판(21)에 대해 견고하게 설치되도록 브레이크판(21)에 상하로 관통하는 홀을 형성하고, 실린더(61)를 상기 홀에 관통시켜 브레이크판(21)에 지지되도록 하면서 체결구 등으로 고정한다.In addition, the
실린더(61) 내부는 비압축성 유체가 바람직하다.The inside of the
피스톤(62)의 승강으로 인한 압력 변화로 수차식 발전기(30-1)의 발전 구동이 가능하도록 실린더(61)의 내부와 수차식 발전기(30-1)가 유로를 통해 연결된다.The interior of the
예를 들어, 제1,2유로(63,64)는 실린더(61)의 양쪽 끝과 수차식 발전기(30-1)의 양쪽에 연결된다.For example, the first and
또한, 다른 수차식 발전기(30-1)를 함께 운용하는 경우 제3유로(65)는 실린더(61)의 한쪽 끝에 연결되고 제4유로(66)는 실린더(61)의 상부에 연결된다. 여기서 제2유로(64) 또는 제3유로(65) 직상부는 피스톤(61)의 하사점이다. In addition, when the other water turbine generator 30-1 is operated together, the
부가적으로, 실린더(61)에 압력을 보충하기 위하여 압력탱크(67,68)가 부설될 수 있다.Additionally,
본 실시예에 따르면, 부력식 브레이크판(20)은 해수면으로부터 일정 높이를 유지하고, 부력체(10)는 파고에 따라 상승과 하강을 하게 된다. According to this embodiment, the buoyancy
이 때, 피스톤(62)이 부력체(10)와 함께 상승 또는 하강하게 되고, 이 과정에서 유체가 수차식 발전기(30-1)를 순환하게 되어 수차식 발전기(30-1)가 발전한다.At this time, the
전술한 발전형 지주(40)와 실린더(61) 및 피스톤 로드(62a)가 브레이크판(21) 또는 부력체(10)의 홀을 관통하여 설치될 때 직접 접촉으로 인한 파손이 유발될 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 발전형 지주(40)와 실린더(61) 및 피스톤 로드(62a)의 둘레부에는 브레이크판(21) 및 부력체(10)에 완충 지지되는 완충링이 포함될 수 있다.When the above-described
물론, 완충링을 대신하여 브레이크판(21)과 부력체(10)의 안쪽면에 완충범퍼가 포함될 수 있다.Of course, buffer bumpers may be included on inner surfaces of the
한편, 폭풍 등 강력한 파랑에 의해 부력체(10)의 몸체가 설계 치 이상으로 경사지거나 브레이크판(21)이 경사되어지게 될 경우 실린더(61)가 파손되지 않도록 즉, 브레이크판(21)이 경사지더라도 실린더(61)가 부력체(10)에 대해 꺽임없는 설치 상태를 유지하도록 도 11a에서 보이는 것처럼, 브레이크판(21)은 실린더(61)의 외경보다 더 큰 홀을 포함하면서 실린더(61)를 저부에서 지지하는 완충범퍼(29)를 포함하고, 실린더(61)의 둘레부와 브레이크판(21)에 고정되어 실린더(61)를 직립 상태로 유지하는 탄성형 직립부재(69)를 포함한다.On the other hand, when the body of the
완충범퍼(29)와 탄성형 직립부재(69)는 상호 보완을 통해 실린더(61)를 직립 상태로 지지하며 특히 브레이크판(21)이 기울어지더라도 실린더(61)이 직립 상태를 유지하도록 한다.The
완충범퍼(29)는 링 형태로 설치되거나 다수개가 점 형태로 설치될 수 있고, 실린더(61)는 둘레부에 완충범퍼(29)에 지지되는 외향의 플랜지를 포함한다.The
탄성형 직립부재(69)는 코일스프링 등 다양한 탄성부재가 가능하다.The
또는, 완충범퍼(29-1)는 도 14에서와 같이 브레이크판(21)에 고정링(29-2)과 볼트(29-3)로 고정된 상태로 실린더(61)가 삽입된 형태로 고무튜브 형태로 설치하여 동일한 효과를 구현하게 할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 14, the buffer bumper 29-1 is fixed to the
이상의 틸팅수단은 전술한 발전형 지주(40)도 동일하게 적용 가능하다.The above tilting means is equally applicable to the above-described development type holding 40.
또한, 도 11b에서 보이는 것처럼, 발전형 펌프(60)는 브레이크판(21) 위에 틸팅 가능하게 연결되는 것도 가능하며, 실린더(61)는 브레이크판(21)에 틸팅 가능하게 연결되고 발전기(30)는 실린더(61)에 설치되어 발전한다. 이 때, 피스톤(62)도 부력체(10)에 힌지 연결될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 11B, the
<실시예 3><Example 3>
도 12에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치(100)는, 라이너형 발전기인 점에서 실시예 1,2와 차이가 있다.As shown in FIG. 12, the floating
라이너형 발전기(70)는 직선 왕복 운동을 통해 발전하는 것이며, 부력식 브레이크(20)에 고정되는 발전 실린더(71) 및 부력체(10)에 고정되며 발전 실린더(71) 내부를 직선 왕복 이동(상승과 하강)하는 발전 로드(72)로 구성되며, 예를 들어, 발전 실린더(71)는 내주면에 코일이 감기고 발전 로드(72)에는 영구자석이 설치될 수 있다.The liner-
발전 실린더(71) 및 발전 로드(72)의 설치는 실시예 2의 실린더(61) 및 피스톤 로드(62a)와 동일한 실시가 가능하다.Installation of the
발전 로드(72)를 수중으로부터 보호하기 위하여 신축식 보호커버(73)를 포함할 수 있다. 신축식 보호커버(73)는 주름관 형태, 신축관 형태가 가능하다.A retractable
본 실시예에 따르면, 부력체(10)의 승강에 따라 발전 로드(72)가 승강하여 발전 로드(72)와 발전 실린더(71)에서 발전이 이루어진다.According to the present embodiment, the power generation rod 72 moves up and down according to the elevation of the
<실시예 4><Example 4>
도 13에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치(100)는, 해수 펌프형 발전기인 점에서 실시예 1,2,3과 차이가 있다.As shown in FIG. 13, the floating
부력체(10)와 부력식 브레이크(20)에는 실린더(81)와 피스톤(82)으로 이루어진 해수 펌프(80)가 설치되어 해수를 흡입 및 토출하고, 해수 펌프(80)의 펌핑을 통해 압송되는 해수를 통해 회전력을 발생하며 이 회전력으로 발전하는 제1,2해수 발전기(90-1,90-2)로 구성된다.A
실린더(81)는 부력식 브레이크(20)에 고정되고 피스톤(82)은 로드를 통해 부력체(10)에 고정되어 부력체(10)의 승강 시 펌핑 동작한다.The
해수 펌프(80)의 실린더(81)는 상하 양쪽의 끝에 각각 제1,2유입부(83-1,83-2)가 구성되는 한편 이들 유입부(83-1,83-2)의 반대쪽에 제1,2해수 발전기(90-1,90-2)와 연결되는 토출부가 구성된다.The
제1,2유입부(83-1,83-2)와 토출부는 각각 체크밸브를 통해 유입 또는 토출만 가능한 구조이다.The first and second inlet parts 83-1 and 83-2 and the discharge part have a structure in which only inflow or discharge is possible through check valves, respectively.
본 실시예에 따르면, 피스톤(82)의 하강과 상승 시 제1 또는 제2유입부(83-1,83-2)를 통해 해수가 유입된 후 제1 또는 제2해수 발전기(90-1,90-2)에 토출되며, 제1,2해수 발전기(90-1,90-2)는 해수를 유입한 토출하면서 회전력을 발생하여 발전한다.According to this embodiment, when the
물론, 해수 발전기는 1개만 구성되고 이에 맞춰 유입부와 토출부도 1개소에만 구성될 수 있다.Of course, only one seawater generator is configured, and accordingly, the inlet and outlet may be configured in only one location.
이하, 본 발명에 의한 추가 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, additional configurations according to the present invention will be described.
<2단 이상의 브레이크판><2 or more brake plates>
한 장으로 적용된 브레이크판(12)의 항력의 크기가 작을 경우 브레이크판(21)의 직경을 크게 하여 항력을 보상할 수 있으나, 브레이크판(21)의 직경을 크게 하는데 따른 제조와 취급(운반, 설치 등)의 어려움이 있으며, 보다 현실적인 다른 해결 방안으로 브레이크판을 2단(서로 다른 높이)이상으로 적용함으로써 브레이크판의 항력을 증대시키는 방법이 있다. 도 16은 3층의 브레이크판(21-1,21-2,21-3)을 예로 들어 도시하였으며, 예를 들어 1단 브레이크판(21-1)은 발전형 펌프(60)(또는 발전형 지주(40))에 연결수단을 통해 설치되고, 2단 브레이크판(21-2)은 1단 브레이크판(21-1)과 연결수단을 통해 연결되고, 3단 브레이크판(21-3)은 2단 브레이크판(21-2)과 연결수단을 통해 연결된다. 상기 연결수단은 승강 가능한 구성으로 1단 내지 3단 브레이크판(21-1,21-2,21-3)을 부력체(10)에 근접되도록 하는 것이 가능하다.When the drag of the
1단 내지 3단 브레이크판(21-1,21-2,21-3)은 하부에 배치되는 것으로 가면서 직경이 좁아지는 형태이다.The first to third brake plates 21-1, 21-2, and 21-3 are disposed at the bottom and have a narrower diameter as they go.
한편, 심한 폭풍우시에는 피스톤이 작동되어지지 않도록 1단 내지 3단 브레이크판(21-1,21-2,21-3)을 연결수단을 통해 상승시켜 부력체와 결합되도록 안전록킹 기능을 구성하도록 한다. On the other hand, in a severe storm, the first to third stage brake plates (21-1, 21-2, 21-3) are raised through the connection means so that the piston is not operated to configure a safety locking function so that they are combined with the buoyancy body. do.
<부력체와 피스톤 로드의 연결><Connection between buoyancy body and piston rod>
부력체(10)는 파도 등으로 인하여 불규칙한 요동을 칠 수 있으며, 이와 같은 부력체(10)의 거동 시 부력체(10)와 피스톤 로드(82)(해수 펌프(80)를 예로 들어 설명함)의 연결부가 파손되는 것을 막기 위한 구성으로 구면 베어링(85)(도 17), 유니버설 조인트(86)(도 18)가 적용될 수 있다.The
이들의 구면 베어링(85)과 유니버설 조인트(86)는 부력체(10)와 피스톤(로드)(82)가 일정 각도 이내에서 자유거동이 가능하도록 함으로써 부력체(10)가 파도 등으로 요동치더라도 부력체(10)와 피스톤(82)의 연결부가 파손되는 것을 막아준다.These spherical bearings 85 and
여기서, 구면 베어링(85)의 보호를 위하여 보호케이싱(87)이 추가될 수 있다. 보호케이싱(87)의 내부에는 피스톤(82)의 접촉으로 인한 손상을 방지하기 위하여 탄성재질의 쿠션(88)이 포함될 수 있다.Here, a
도면에 도시되지 않았지만 유니버설 조인트(86)에도 보호케이싱이 적용될 수 있다.Although not shown in the drawing, a protective casing may be applied to the universal joint 86 as well.
<해수 펌프와 지상형 수차발전기 연결><Connection of seawater pump and ground-type water turbine generator>
도 19에서 보이는 것처럼, 해수 펌프(80)의 토출관(84)을 지상에 설치된 수차발전기(터빈)(200)에 연결하는 것도 가능하다.As shown in FIG. 19, it is also possible to connect the
토출관(84)은 거치타워에 설치되는 저수탱크(210)(또는 압력탱크(210))에 물이 채워지도록 하고 채워지는 수압 또는 저수탱크(210)의 저수되는 수위에 의해 수압이 형성되도록 하여 수차발전기(200)의 터빈이 회전될 수 있도록 한다.The
또한, 도 16에서 보이는 것처럼, 토출관(84)의 제1,2토출관(84-1,84-2)과 유입부(83-1,83-2)에는 각각 체크밸브(84a,83a)를 설치하여 각 파력발전장치의 실린더(81)에서 토출된 토출수가 자체 또는 차 실린더부에 역류하지 않고 압력탱크 또는 저수탱크로 공급되어 질 수 있도록 한다.In addition, as shown in FIG. 16,
또한, 해수를 직접 흡입하여 압축 토출하는 해수 펌프(80)의 경우에는 제1,2유입부(83-1,83-2)에 필터박스(83b)를 설치하여 해상 부유물이나 따개비등 부착생물의 유입이 되지 않도록 한다. 필터박스(83b)는 실린더(81)를 둘러싸듯이 링 형태로 설치될 수도 있다. In addition, in the case of the
도 20은 부력체(10)와 해수 펌프(80)를 고정하는 예를 도시한 것이며, 부력체(10)의 저부에 2개 이상의 고정브래킷(16)를 설치하고 고정브래킷(16)에 해수 펌프(80)의 실린더(81)를 고정한다.20 shows an example of fixing the
고정브래킷(16)은 예를 들어 부력체(10)를 관통하여 너트로 고정되는 볼트형 고정바(17)에 너트로 고정 설치된다.The fixing
10 : 부력체, 11 : 지주 연결홀
12 : 완충 범퍼, 13 : 연계로프
14 : 신축식 연결로드, 15 : 결합브래킷
20 : 부력식 브레이크, 21 : 브레이크판
22 : 부구, 23 : 연결부재
24 : 부력튜브, 25 : 앵커
26 : 주입관, 27 : 보호 가드
28 : 압력해소홀,
30 : 발전기, 31 : 발전기어
40 : 발전형 지주, 41 : 기어부
42 : 보호커버,
50 : 압력해소판, 60 : 발전형 펌프
70 : 라이너형 발전기, 71 : 발전 실린더
72 : 발전 로드,
80 : 해수 펌프, 81 : 실린더
82 : 피스톤, 83-1,83-2 : 제1,2유입부
90-1,90-2 : 제1,2해수 발전기,10: buoyancy body, 11: holding connection hole
12: buffer bumper, 13: linkage rope
14: telescopic connecting rod, 15: coupling bracket
20: buoyancy brake, 21: brake plate
22: float, 23: connection member
24: buoyancy tube, 25: anchor
26: injection pipe, 27: protective guard
28: pressure relief hole,
30: generator, 31: generator gear
40: power generation support, 41: gear part
42: protective cover,
50: pressure relief plate, 60: power generation pump
70: liner type generator, 71: power generation cylinder
72: power generation rod,
80: sea water pump, 81: cylinder
82: piston, 83-1, 83-2: first and second inlets
90-1,90-2: 1st and 2nd seawater generators,
Claims (18)
상기 부력체의 상승과 하강을 통해 발전하는 발전기와;
상기 부력체를 지지하는 브레이크수단을 포함하며,
상기 브레이크수단은 수중에 설치되어 해수면을 기준으로 일정한 깊이에서 상승과 하강없이 고정을 유지하는 상태에서 상기 부력체의 상승과 하강을 지지하는 한편 부력의 조절을 통해 고정 위치가 조절되는 부력식 브레이크로서,
브레이크판, 상기 브레이크판에 상하로 관통 형성되는 압력해소홀, 상기 압력해소홀을 개폐하는 압력해소판을 포함하여 일정 압력이상 시 해수가 상기 압력해소판을 밀고 상기 압력해소홀을 통해 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치.A buoyancy body that floats on the surface of the water and rises or falls according to the water level;
a generator that generates power through the rising and falling of the buoyancy body;
It includes a brake means for supporting the buoyancy body,
The brake means is a buoyancy-type brake in which the fixed position is adjusted through the control of buoyancy while supporting the rise and fall of the buoyancy body in a state where it is installed in water and maintained fixed without rising and falling at a certain depth based on the sea level. ,
Including a brake plate, a pressure relief hole formed vertically through the brake plate, and a pressure relief plate that opens and closes the pressure relief hole, so that seawater pushes the pressure relief plate and flows through the pressure relief hole when a certain pressure is exceeded Floating wave power generation device comprising a brake using buoyancy, characterized in that.
상기 발전기가 설치된 부력체와 부력식 브레이크를 분리 상태로 운반하는 제1단계와;
상기 부력식 브레이크의 설치 심도에 맞춰 부력을 조절하여 준비한 후 부력식 브레이크를 수중에 침강 설치하는 제2단계와;
상기 부력체를 상기 부력식 브레이크 상부로 이동시킨 후 부력식 브레이크를 상승시켜 연결 결합하면서 해수면에 부유되도록 설치하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력을 이용한 브레이크를 포함하는 부유식 파력발전장치의 설치 방법.
A method for installing a floating wave power generator including a brake using buoyancy according to claim 1,
A first step of transporting the buoyancy body and the buoyancy brake in a separated state in which the generator is installed;
A second step of preparing the buoyancy by adjusting the buoyancy according to the installation depth of the buoyancy brake and then installing the buoyancy brake in the water;
A floating wave power generation device including a brake using buoyancy, characterized in that it comprises a third step of moving the buoyancy body to the top of the buoyancy brake and then raising and connecting the buoyancy brake to float on the sea surface. installation method.
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- 2021-08-05 KR KR1020210103407A patent/KR102505793B1/en active IP Right Grant
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