KR20100065815A - 수력을 이용한 선박의 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수력을 이용한 선박의 발전장치에 관한 것으로서, 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 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 선체 위로 유입된 물을 선수부측 저장탱크에 저장하였다가 선수부의 상하 운동시 물을 흘러 보내고, 이때의 낙차로 하여 발전기를 구동시켜서 선박에 필요한 전력을 얻도록 함으로써, 선박의 전력을 충전하여 주동력 뿐만 아니라 예비 전력으로 이용할 수 있으며, 유가 소비가 줄어 에너지 절감의 효과를 가진다.

선박, 선수부, 수력, 발전기

Description

수력을 이용한 선박의 발전장치{power plant of ship using by hydraulic power}

본 발명은 수력을 이용한 선박의 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 상하 운동시 물의 낙차를 이용하여 전기를 발생시킬 수 있는 선박의 발전장치에 관한 것이다.

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.

수력의 경우에는 낙차를 이용할 수 있는 지형 및 발전이 가능한 수량을 필요로 하므로 일반적으로 험한 산속에 건설되어 수요자에서 멀기 때문에 송전선이나 댐 등의 건설에 많은 비용과 기간을 필요로 한다. 특히 최근에는 댐건설로 인한 환경파괴와 자연보호의 면에서 수력발전이 전면적으로 재검토되고 있는 실정이다.

더욱이 선박에 수력을 이용한 발전 방법에 있어서는 발전효율과 건설비에 따른 경제성의 면에서 만족할 만한 성과가 없었다.

따라서 본 발명에서는 선체 위로 유입된 물을 선수부측에 저장하였다가 선수부의 상하 운동시 물을 흘러 보내고, 이때의 낙차 에너지로 발전기를 구동시켜서 선박에 필요한 전력을 얻도록 한 선박의 발전장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수력을 이용한 선박의 발전장치에 있어서, 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 포함하는 수력을 이용한 선박의 발전장치를 제공한다.

그리고 저장탱크에는, 해상 조건에 따른 선수부의 높이를 감지하여 개폐문의 개폐 작동을 구동시키는 감지센서가 설치된다.

또한, 유로는, 경사지게 형성되며, 회전수차부에 근접해서는 내경이 점차 좁아져서 물이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 하였다.

또, 회전수차부는, 원통의 회전체와, 회전체의 원주면을 따라 이격 설치되는 날개와, 회전체로부터 외측으로 연장 설치되어 발전기에 연결되는 회전축으로 구성된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 수력을 이용한 선박의 발전장치에 따르면, 선체 위로 유입된 물을 선수부측 저장탱크에 저장하였다가 선수부의 상하 운동시 물을 흘러 보내고, 이때의 낙차로 하여 발전기를 구동시켜서 선박에 필요한 전력을 얻도록 함으로써, 선박의 전력을 충전하여 주동력 뿐만 아니라 예비 전력으로 이용할 수 있으며, 유가 소비가 줄어 에너지 절감의 효과를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 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.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수력을 이용한 선박의 발전장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수력을 이용한 선박의 발전장치에서 일부 발췌한 단면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 수력을 이용한 선박의 발전장치에 따르면, 물이 저 장되는 저장탱크(110)와, 저장탱크(110)로부터 물이 낙하되는 경로의 유로(120)와, 배출되는 물의 낙차로 하여 회전하는 회전수차부(130)와, 회전수차부(130)에 연결되어 전력을 발생하는 발전기(140)로 크게 구성된다.

저장탱크(110)는, 일정한 내부 공간을 가지면서 상방이 개구된 박스 형태로 하여 선박(100)의 선수부(102)측에 매입 설치되며, 별도의 펌프 등으로 하여 물을 채워 넣을 수도 있으나, 개구된 상부측으로 파도가 거셀 경우 선박(100)위로 유입된 바닷물로 채우거나 우천 시 빗물을 모아 채워 넣을 수도 있다. 따라서 선박(100) 위로 들어온 바닷물이나 빗물이 자연적으로 저장탱크(110)로 유입되도록 배수구(미도시)가 형성될 수 있다.

또한, 저장탱크(110)에는, 유로(120)측을 향하도록 개폐문(112)이 하면에 설치되며, 일측면으로는 해상 조건에 따라 선수부(102)의 높이를 감지할 수 있는 감지센서(114)가 설치된다.

또, 저장탱크(110)는 선수부(102)에 설치하는 방법 이외에도 선박(100)의 선미부에 설치할 수도 있다.

그리고 감지센서(114)에서 감지된 신호는 미도시된 제어부로 보내지고, 제어부에서는 보내온 신호를 판단하여 개폐문(112)의 개폐 작동을 구동시키게 된다. 미도시 되었지만 개폐문(112)에는 자동으로 개폐 가능하도록 모터나 실린더 등으로 작동되는 구동장치가 설치될 수 있다.

유로(120)는 저장탱크(110)의 개폐문(112)으로부터 이어져서 선수부(102)의 바닥부까지 이어지도록 설치되며, 경사지거나 수직에 가깝도록 형성된다.

더욱이 회전수차부(130)에 근접해서는 내경이 점차 좁아져서 물이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 하였다. 이는 물의 수압을 증대시켜서 회전수차부(130)의 회전력을 증대시키기 위함이다.

회전수차부(130)는 유로(120)의 끝지점에 설치되어 물의 낙차에 의한 에너지로 회전되는 것으로서, 원통의 회전체(132)와, 회전체(132)의 원주면을 따라 이격 설치되는 날개(134)와, 회전체(132)의 중심으로부터 외측으로 연장 설치되어 발전기(140)에 연결되는 회전축(136)으로 구성된다.

날개(134)는 판상 이여도 무방하나 물을 받는 곳이 오목하게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 회전수차부(130)의 회전체(132)로부터 돌출 설치되는 회전축(136)에 연결되도록 발전기(140)가 설치되며, 발전기(140)는 직류형으로 내부에 회전축(136)에 고정된 회전코일(142)과, 회전코일(142)에 근접 설치되는 마그네트(144)로 하여 회전축(136)의 회전에 따라 전력을 발생시키게 된다.

이와 같은 구조로 이루어진 수력을 이용한 선박의 발전장치의 작용을 설명하면 다음과 같이 이루어진다.

다시 도 1 내지 도 2를 참고하면, 저장탱크(110) 내로 거센 파도에 의한 바닷물이 선박(100) 위로 유입되면, 유입된 바닷물은 저장탱크(110)로 모이고 되고, 이와 같이 빗물도 저장탱크(110)로 모여 저장된다.

이렇게 저장탱크(110)에 저장된 물은 일시 저장되어 있다가 해상 조건에 따른 선박(100)의 상하 운동에 의해 선수부(102)의 높이가 일정 설정치 이상의 높이 로 요동치면 이를 감지센서(114)에서 감지하고 제어부를 통해 개폐문(112)을 개방시키게 된다.

개폐문(112)의 개방에 따라 저장탱크(110)로부터 빠져 나온 물은 바로 경사진 유로(120)를 통해 낙차하면서 흐르게 되고, 회전수차부(130)에 근접해서는 좁아진 내경을 통해 보다 빠르게 흐르게 된다.

이어서 빠르게 낙차하는 물은 회전수차부(130)의 날개(134)를 만나면서 회전체(132)를 일방향으로 회전시키게 되며, 회전체(132)의 회전에 의해 회전축(136)도 같이 회전하게 된다.

그리고 회전축(136)에 고정된 발전기(140)의 회전코일(142)이 마그네트(144)와의 자력선 사이를 회전하면서 전기를 유도 발생하게 된다.

이렇게 발생된 전력은 전동기기 등에 직접 이용될 뿐만 아니라 충전기 등에도 간접적으로 이용될 수 있다.

그러므로 본 발명에서는 선박(100) 위로 유입된 물을 저장탱크(110)에 저장하였다가 선수부(102)의 상하 운동시 물을 흘러 보내고, 이때의 낙차 에너지로 발전기(140)를 구동시켜서 선박에 필요한 전력을 얻도록 함으로써, 선박의 전력을 충전하여 주동력 뿐만 아니라 예비 전력으로 이용할 수 있으며, 유가 소비가 줄어 에너지를 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 수력을 이용한 선박의 발전장치에 대하여 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남 이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수력을 이용한 선박의 발전장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수력을 이용한 선박의 발전장치에서 일부 발췌 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 선박 102 : 선수부

110 : 저장탱크 112 : 개폐문

114 : 감지센서 120 : 유로

130 : 회전수차부 132 : 회전체

134 : 날개 136 : 회전축

140 : 발전기 142 : 회전코일

144 : 마그네트

Claims (4)

1. 수력을 이용한 선박의 발전장치에 있어서,

   상기 선박의 선수부측에 설치되어 물이 저장되고 개폐문이 하면에 설치되는 저장탱크와,

   상기 저장탱크로부터 이어져서 상기 선수부측 바닥부까지 설치되며 물의 낙하 경로가 되는 유로와,

   상기 유로에 설치되어 물의 낙차 에너지로 회전되는 회전수차부와,

   상기 회전수차부의 회전력을 전달받아 전력을 발생시키도록 상기 회전수차부에 연결 설치되는 발전기

   를 포함하는 수력을 이용한 선박의 발전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 저장탱크에는,

   해상 조건에 따른 상기 선수부의 높이를 감지하여 상기 개폐문의 개폐 작동을 구동시키는 감지센서가 설치되는 수력을 이용한 선박의 발전장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로는,

   경사지게 형성되며, 상기 회전수차부에 근접해서는 내경이 점차 좁아져서 물 이 빠른 속도로 통과할 수 있도록 하는 수력을 이용한 선박의 발전장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전수차부는,

   원통의 회전체와,

   상기 회전체의 원주면을 따라 이격 설치되는 날개와,

   상기 회전체로부터 외측으로 연장 설치되어 상기 발전기에 연결되는 회전축으로 구성되는 수력을 이용한 선박의 발전장치.

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