KR20070066068A - Electric power generation system of ship using wave force - Google Patents

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Abstract

An electric power generation system of a ship using a wave force is provided to produce electricity by using waves locally applied to the ship. An electric power generation system of a ship comprises a floating section(10) and a generation section(20). The floating section is floated on the sea surface and is moved upward and downward by the waves. The generation section is fixed to a sea surface line of the ship to generate electric energy after converting the upward and downward movement of the floating section to a rotational movement. The floating section includes a floater(11) and a floating shaft(13). The generation section includes a case(30), a stator(23), and a rotor(21).

Description

선박의 파력 발전장치{Electric power generation system of ship using wave force}Electric power generation system of ship using wave force

도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 파력 발전 장치를 나타내는 도면이고,1 is a view showing a wave power generation apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1의 파력 발전 장치가 장착된 선박을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a vessel equipped with the wave power generator of FIG. 1.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *Description of the main symbols in the drawings

100: 파력 발전 장치100: wave power generation device

10: 부유부10: rich man

11: 부유기 12: 가이드돌기11: floating machine 12: guide protrusion

13: 부유축13: floating shaft

20: 발전부20: power generation

21: 회전자 22: 볼베어링21: rotor 22: ball bearing

23: 고정자 24: 구리선23: stator 24: copper wire

30: 케이스30: case

31: 가이드홈31: Guide groove

40: 커버 50: 유입구40: cover 50: inlet

본원 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산박에 장착되어 선박에 국부적으로 작용하는 파도를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 선박의 파력 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wave power generation device, and more particularly, to a wave power generation device of a ship that can be mounted on the mountain board to produce electric power by using a wave acting locally on the ship.

일반적으로 파력 발전이란 파도에 의해 수면이 주기적으로 상하운동 에너지를 전기에너지로 변환시켜 발전을 수행하는 것을 말한다.In general, wave power generation refers to the generation of power by periodically converting the up and down kinetic energy into electrical energy by the waves.

상술한 파력 발전은 파의 에너지를 이용하는 방법에 따라 각각 파의 상하운동, 수평운동, 수중압력을 이용하는 파력발전으로 나뉘게 된다. 그리고 상술한 파력 발전을 위한 발전기는 설치 방법에 따라 부체식과 고정식으로 나뉜다. 부체식은 바다에 떠 있는 장치로 파 에너지의 효율적이용과 시설주변 측면에서 좋고 고정식은 고정되어있는 기질에 설치되는데 설계, 시공상 유리하며 방파제 등 타 시설물과의 겸용할 수 있고 추출한 에너지 수용이 용이하다.The above-mentioned wave power generation is divided into wave power generation using vertical motion, horizontal motion, and underwater pressure of the waves, respectively, according to the method of using the energy of the wave. And the generator for wave power generation described above is divided into a floating type and a fixed type according to the installation method. Floating type is a device floating in the sea, and it is good in terms of efficient use of wave energy and surroundings of the facility. The fixed type is installed on a fixed substrate. It is advantageous in design and construction, and can be used with other facilities such as breakwater and easily receive the extracted energy. .

상술한 바와 같은 파력 발전기 중 종래기술의 부체식, 공기터빈 방식의 파력 발전기를 일 예로 들어 설명하면 다음과 같다.Referring to the wave power generator of the prior art floating type, air turbine type of the wave power generator as described above as follows.

상기 부체식, 공기터빈 방식의 파력 발전기는 대부분 지름은 수십cm, 길이는 수m 정돌의 세로 원통으로 구성되며, 원통의 바닥은 열려 있어 물이 자유롭게 유입되고 유출되고, 원통의 상부에는 공기식 터빈이 형성되어 원통의 유입 유출 공기에 따라 회전되어 발전을 수행하는 구성을 가진다. 그리고 원통의 상단 가까이에는 '부표'가 부착되어 파력발전장치가 가라앉는 것을 방지한다.The wave generator of the floating type, air turbine type is composed mainly of a vertical cylinder of several tens of centimeters in diameter, a length of several meters of regular stones, the bottom of the cylinder is open, water is free to flow in and out, the top of the cylinder pneumatic turbine It is formed and rotated according to the inflow and outflow air of the cylinder to have a configuration to perform power generation. A buoy is attached near the top of the cylinder to prevent the wave generator from sinking.

상술한 구성을 가지는 부체식, 공기식 파력 장치의 구동원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to the driving principle of the floating, pneumatic wave device having the above-described configuration as follows.

일반적인 파의 운동은 수면으로부터 멀어지면 작게 되기 때문에, 부체식 공기식 파력 발전 장치의 원통내의 수면은 그다지 움직이지 않는다. 이것에 반해 부표는 파에 의해 상하로 움직이기 때문에, 원통내의 수면은 원통에 대해서 상대적으로 상하로 움직이는 것으로 된다. 그래서 원통내(공기실)의 압력은 변동하게 된다. 원통의 상단에는 공기의 입구가 있고, 이것은 내측으로만 열리는 변의 장치로 되어 있다. 원통내의 수면이 내려가면 공기실의 압력이 내려가 공기가 공기실로 들어오고 수면이 올라가면 압력이 올라가 위쪽에 설치된 공기 터빈을 통해서 밖으로 내보낸다. 이때에 공기터빈이 회전하면서 이것에 접속된 발전기로 발전을 수행하게 된다.Since general wave motion becomes small when it moves away from the water surface, the water surface in the cylinder of a floating pneumatic wave power generator does not move very much. On the other hand, since the buoy moves up and down by waves, the surface of the cylinder moves up and down relative to the cylinder. Thus, the pressure in the cylinder (air chamber) will fluctuate. At the top of the cylinder is an air inlet, which is a device of sides that open only inward. When the water level in the cylinder goes down, the pressure in the air chamber goes down, and the air enters the air chamber, and when the water level goes up, the pressure goes up and out through the air turbine installed above. At this time, the air turbine rotates to generate power to the generator connected thereto.

그러나 상술한 바와 같은 종래기술의 파력 발전 장치는 해수면에 부표로 부유되도록 설치되거나, 방파제 등의 시설물에 설치되는 것에 의해 그 운용 효율이 저하되는 문제점을 가진다.However, the wave power generation apparatus of the prior art as described above has a problem that its operating efficiency is lowered by being installed to float on the sea surface as a buoy, or installed in a facility such as a breakwater.

또한 공기 방식을 사용하는 경우 공기의 유출 또는 유입 압력에 의해 공기커빈을 회전시키게 됨으로 파도의 에너지를 직접 운동에너지로 변환하는 경우에 비하여 에너지 저하 효율이 현저히 저하되는 문제점을 가진다.In addition, when the air system is used, the air turbine is rotated by the outflow or inflow pressure of the air, and thus the energy reduction efficiency is significantly lowered compared to the case of directly converting the energy of the wave into kinetic energy.

또한 선박에 장착되어 발전을 수행할 수 있는 파력 발전 장치는 제공되지 않고 있다.In addition, there is not provided a wave power generation apparatus that can be installed on the ship to perform power generation.

따라서 본원 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박에 장착되어 선박에 국부적으로 미치는 파도의 파 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 선박에 필요한 전기에너지를 파도를 이용하여 자체 생산할 수 있도록 하는 선박의 파력 발전 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the problems of the prior art described above, by converting the wave energy of the wave attached to the vessel locally to the vessel to the electrical energy to produce the electrical energy required for the vessel by using the waves itself It is an object of the present invention to provide a wave power generation apparatus for ships.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 선박의 파력 발전장치는, 해수면에 부유되어 파도에 따라 상하이동되는 부유부와; 선박의 해수면 라인에 고정설치되어 상기 부유부의 상하 운동을 회전 운동으로 변환한 후 전기에너지를 생성하는 발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Wave power generation apparatus of the ship of the present invention for achieving the above object, the floating portion floating on the sea surface and moving in accordance with the wave; And a power generation unit fixed to the sea level line of the ship to generate electrical energy after converting the up and down motion of the floating part into a rotational motion.

상기 부유부는 상기 해수면에서 부유되는 부유기와; 상기 부유기에 수직방향으로 결합되고 외주면을 따라 나사산이 형성된 수나사부를 구비한 부유축;을 포함하여 구성된다.The floating portion is a floater suspended in the sea surface; And a floating shaft coupled to the float in a vertical direction and having a male screw portion formed with a thread along an outer circumferential surface thereof.

상기 발전부는 선박에 고정되는 케이스와; 상기 케이스의 내측에 고정되어 전원 출력을 위한 전원선이 권취된 고정자와; 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하게 베어링에 의해 결합되고 내측면에는 상기 부유축의 나사산과 결합되는 암나사부가 형성되는 회전자를; 포함하여 구성된다.The power generation unit and the case is fixed to the ship; A stator fixed to the inside of the case and having a power line for outputting power; A rotor rotatably coupled to the inside of the stator and having an internal thread formed at an inner side thereof to be coupled to a screw thread of the floating shaft; It is configured to include.

상기 구성에서 상기 회전자 또는 상기 고정자 중 어느 하나는 자성을 가지는 것을 특징으로 한다.In the configuration, any one of the rotor or the stator is characterized in that it has a magnetic.

그리고 상기 부유기는 외측면에는 가이드돌기가 형성되고, 상기 케이스는 내측면에 상기 부유부의 상하 이동을 제외한 회전 운동을 억제하기 위하여 상기 부유 부의 가이드돌기의 상하방향 운동을 유도하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.And the floater is formed with a guide projection on the outer surface, the case is characterized in that the guide groove for inducing the vertical movement of the guide projection of the floating portion in order to suppress the rotational movement except the vertical movement of the floating portion on the inner surface It is done.

이하 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 파력 발전 장치의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 도 2는 도 1의 파력 발전장치가 장착된 선박을 나타내는 도면이다.1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a wave power generation apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a view showing a vessel equipped with the wave power generator of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 파력 발전 장치는, 케이스(30)가 선박(200)의 외측면에 부착 고정된다. 그리고 케이스(30)의 내측면에는 해수면 상에 부유되어 파도에 따라 상하 운동되는 부유부(10)와 부유부(30)의 상하 운동을 회전운동으로 변환한 후 전기를 생산하는 발전부(20)가 탑재된다.As shown in FIG. 1, in the wave power generating apparatus according to an embodiment of the present invention, the case 30 is attached and fixed to an outer side surface of the vessel 200. And the inner side of the case 30 is floating on the sea surface, the power generation unit 20 to produce electricity after converting the vertical movement of the floating portion 10 and the floating portion 30 and the vertical movement of the floating portion 30 in accordance with the wave Is mounted.

상기 부유부(10)는 해수면에서 부력에 의해 부유되는 부유기(11)와; 부유기(11)의 상부면 중심에 수직으로 결합되고 외측면에 나사산이 형성된 수나사부를 구비한 부유축(12)으로 이루어진다. 그리고 부유기(11)의 외측면에는 부유부(1)의 상하 운도을 제외한 회전 운동을 억제하기 위한 부유돌기(12)가 돌출 형성된다. 이때 상기 케이스(30)의 내부에서 부유돌기(12)에 대응되는 내측면에는 부유돌기(12)가 삽입되어 부유부(10)의 회전 운동을 억제하고 상하 방향 운동을 유도하는 가이드홈(31)이 형성된다.The floating portion 10 includes a floater 11 floating by buoyancy at sea level; It is composed of a floating shaft 12 having a male screw portion coupled to the center of the upper surface of the floater 11 perpendicular to the center and a screw thread formed on the outer surface. In addition, a floating protrusion 12 is formed on the outer surface of the floater 11 for suppressing rotational movements except for the upper and lower clouds of the floating portion 1. At this time, the inner side of the case 30, the floating protrusion 12 is inserted into the inner surface corresponding to the floating protrusion 12 is inserted into the guide groove 31 to suppress the rotational movement of the floating portion 10 and to guide the vertical movement Is formed.

상기 발전부(20)는 케이스(30)의 내측 상부에 고정 결합되는 고정자(23)와; 고정자(23)의 내측면에는 암나사부가 형성되어 상기 부유축(13)와 외부면의 수나사부에 나사결합되고 케이스(30)의 내측에서 수직방향 이동이 억제된 상태에서 베어 링(22)에 의해 결합되어 회전 운동 가능하게 설치되는 고정자(21)를 포함하여 구성된다. 이 때 상기 회전자(21)와 고정자(23) 중 어느 하나는 자성체로 이루어지며, 상기 고정자(23)에는 회전자(21)의 회전에 의해 발생하는 기전력을 출력하기 위한 전원선(24)이 권취되어 형성되고, 상기 전원선(24)의 양단에서 전원을 출력한다.The power generation unit 20 and the stator 23 is fixedly coupled to the inner upper portion of the case 30; A female thread is formed on the inner surface of the stator 23, and is screwed to the male threaded portion of the floating shaft 13 and the outer surface, and is carried out by the bearing 22 in a state in which vertical movement in the case 30 is suppressed. It is configured to include a stator 21 is coupled to be installed to rotate. At this time, any one of the rotor 21 and the stator 23 is made of a magnetic material, the power supply line 24 for outputting the electromotive force generated by the rotation of the rotor 21, the stator 23 is It is wound and formed, and outputs power from both ends of the power supply line 24.

상술한 구성을 가지는 도 1의 파력 발전 장치(100)는 부유부(10)의 부유축(12)과 회전자(21)가 긴밀하지 않은 상태로 나사결합되어 부유부(10)가 상하 방향으로 운동하게 되면 이에 따라 고정자(23)와 베이링(22)에 의해 회전 가능하게 결합된 회전자(21)가 좌우 방향으로 회전운동을 한다. The wave power generator 100 of FIG. 1 having the above-described configuration is screwed in a state in which the floating shaft 12 and the rotor 21 of the floating portion 10 are not in close contact, and thus the floating portion 10 is moved upward and downward. In this case, the rotor 21 rotatably coupled by the stator 23 and the bearing 22 rotates in the horizontal direction.

따라서 케이스(30)의 저면에 형성된 커버(4)를 개방하면 유입구(5)로 파도가 유입되어 부유부(10)가 파도에 의해 상하 운동하는 경우 부유축(13)이 회전자(21)를 회전시키게 되고 이에 의해 발전부(20)에서 전기가 생산된다.Accordingly, when the cover 4 formed on the bottom of the case 30 is opened, when the wave flows into the inlet 5 and the floating part 10 moves up and down by the wave, the floating shaft 13 moves the rotor 21. It rotates and thereby produces electricity in the power generation unit 20.

도 2는 상술한 구성을 가지는 도 1의 파력 발전 장치(100)가 장착된 선박(200)을 나타내는 것으로서, 선박(200)의 측면에서 선박의 하중 및 적재물에 따른 하중에 의해 형성되는 해수면 높이에 다수의 파력 발전 장치(100)가 장착된 것을 나타낸다.FIG. 2 shows a vessel 200 equipped with the wave power generating apparatus 100 of FIG. 1 having the above-described configuration, and is located at the sea level formed by the load of the vessel and the load according to the load on the side of the vessel 200. A plurality of wave power generating apparatuses 100 are mounted.

파도는 국부적으로 선박(200)의 표면에 계속 영향을 미치고 커버(40)를 개방한 경우 유입구(50)를 통해 유입된 파도는 부유부(10)를 상승시키게되고, 부유부(10)의 상승에 따라 부유축(13)이 상승되어 회전자(21)를 회전시키면, 회전자(21)의 회전에 따라 생성된 전력을 고정자(23)로부터 출력하여 선박(200)에 공급할 수 있게 된다.When the wave continues to affect the surface of the vessel 200 locally and the cover 40 is opened, the wave introduced through the inlet 50 raises the float 10, and the rise of the float 10. When the floating shaft 13 is raised to rotate the rotor 21, the power generated by the rotation of the rotor 21 can be output from the stator 23 can be supplied to the vessel 200.

상술한 본원 발명의 파력 발전 장치가 적용된 선박의 경우 선박의 운행 마찰을 줄이기 위해서는 선박이 정박중에만 파도 커버(40)를 개방하고 운행중에는 커버(40)를 막아서 선박의 이동 방향에 대한 저항력을 줄일 수 있다.In the case of the ship to which the wave power generation device of the present invention is applied, in order to reduce the running friction of the ship, the ship opens the wave cover 40 only during berth and the cover 40 during the operation reduces the resistance to the moving direction of the ship. Can be.

상술한 본원 발명은 해수면에서 자연적으로 발생하는 파도를 이용하여 전력을 생산한 후 이를 선박에 공급할 수 있도록 함으로써 선박의 운항비 및 유지비를 절감할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.The present invention as described above provides the effect of reducing the operating cost and maintenance cost of the ship by being able to supply power to the ship after producing power by using the waves that occur naturally at sea level.

또한, 상술한 본원 발명은 친환경 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 것에 의해 선박 내에서 화석 연료와 같은 공해 발생 연료의 사용량을 감소시킬 수 있도록 함으로써 환경 오염을 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention described above provides an effect of preventing the environmental pollution by making it possible to reduce the amount of pollution-producing fuel such as fossil fuel in the ship by producing power using environmentally friendly energy.

Claims (5)

해수면에 부유되어 파도에 따라 상하이동되는 부유부와;A floating part floating on the sea level and moving east and west according to the waves; 선박의 해수면 라인에 고정설치되어 상기 부유부의 상하 운동을 회전 운동으로 변환한 후 전기에너지를 생성하는 발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.And a power generation unit fixed to the sea level line of the ship to generate electrical energy after converting the up and down motion of the floating part into a rotational motion. 제 1항에 있어서, 상기 부유부는,The method of claim 1, wherein the floating portion, 상기 해수면에서 부유되는 부유기와;A floater floating on the sea level; 상기 부유기에 수직방향으로 결합되고 외주면을 따라 나사산이 형성된 수나사부를 구비한 부유축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.And a floating shaft coupled to the float in a vertical direction and having a male screw portion formed with a thread along an outer circumferential surface thereof. 제 1항에 있어서, 상기 발전부는,The method of claim 1, wherein the power generation unit, 상기 선박에 고정되는 케이스와;A case fixed to the vessel; 상기 케이스의 내측에 고정되어 전원 출력을 위한 전원선이 권취된 고정자와;A stator fixed to the inside of the case and having a power line for outputting power; 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하게 베어링에 의해 결합되고 내측면에는 상기 부유기에 연결된 상기 부유축의 나사산과 결합되는 암나사부가 형성되는 회전자를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.A rotor rotatably coupled to the inside of the stator and having an internal thread formed at an inner side thereof to be coupled to a thread of the floating shaft connected to the floater; Ship power generation apparatus characterized in that it comprises a. 제 3항에 있어서, 상기 회전자 또는 상기 고정자 중 어느 하나는 자성을 가지는 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.4. The wave power generation apparatus of claim 3, wherein any one of the rotor and the stator has magnetism. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 부유기는 외측면에 가이드돌기가 형성되고,The floater is formed with a guide protrusion on the outer surface, 상기 케이스는 내측면에는 상기 가이드돌기가 삽입되어 상하 방향 이동이 유도되고 회전 운동이 억제되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.The case is a wave power generation apparatus of the ship, characterized in that the guide projection is inserted into the guide projection is inserted into the inner surface is guided up and down and the rotational movement is suppressed.
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