KR20100070519A - Power plant of a vessel using by hydraulic power - Google Patents

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KR20100070519A KR1020080129098A KR20080129098A KR20100070519A KR 20100070519 A KR20100070519 A KR 20100070519A KR 1020080129098 A KR1020080129098 A KR 1020080129098A KR 20080129098 A KR20080129098 A KR 20080129098A KR 20100070519 A KR20100070519 A KR 20100070519A
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이호영
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Abstract

PURPOSE: A hydraulic power plant of a vessel is provided to enable a vessel to generate energy without ocean current or tide by using ballast water discharged from the ballast tank. CONSTITUTION: A hydraulic power plant of a vessel comprises a discharge line(110), a discharge pump(120), a water turbine(130), and a generator(140). The discharge line provides a passage through which ballast water is discharged. The discharge pump is installed in the discharge line and provides a pumping force for discharge of ballast water. The water turbine is installed in the discharge line and rotates with the ballast water discharged by the discharge pump. The generator generates electricity by the torque of the water turbine.

Description

선박의 수력 발전 장치{POWER PLANT OF A VESSEL USING BY HYDRAULIC POWER}Hydropower Plant for Ships {POWER PLANT OF A VESSEL USING BY HYDRAULIC POWER}

본 발명은 밸러스트 탱크로부터 배출되는 밸러스트 워터를 이용하여 발전함으로써 조류나 해류 등과 같은 외부 환경 요인에 의존하지 않고서 에너지를 획득할 수 있도록 하는 선박의 수력 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydroelectric power generation apparatus of a ship that can generate energy by using the ballast water discharged from the ballast tank to obtain energy without depending on external environmental factors such as algae or currents.

일반적으로, 전력을 발생시키기 위한 발전 설비는 대개 화석 연료를 사용하고 있는데, 이러한 화석 연료는 점차 고갈되어갈 뿐만 아니라 지구 환경을 오염시키는 원인이다. In general, power generation facilities for generating electricity usually use fossil fuels, which are not only depleted but also cause pollution to the global environment.

그러므로, 고갈의 우려가 없으면서도 환경을 오염시키지 않는 에너지의 개발을 위하여 많은 노력을 기울여 왔으며, 이러한 대체 에너지로는 태양 에너지(solar energy), 풍력 에너지(wind energy), 조류력 에너지(current energy), 지열 에너지(geo-thermal energy) 등이 있다.Therefore, many efforts have been made to develop energy that does not pollute the environment without being depleted. Such alternative energy includes solar energy, wind energy, and current energy. And geo-thermal energy.

종래의 부유물에 설치되어 조류력 에너지를 이용하여 발전하는 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the accompanying drawings, a device installed in a conventional float and generates power using tidal force energy is as follows.

도 1은 종래의 기술에 따른 조류력 에너지를 이용한 발전장치를 도시한 측면 도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 조류력 에너지를 이용한 발전장치는 대한민국 특허청에 출원된 공개번호 제10-2004-0033161호의 “수직 원통형 수차를 이용한 조류력 발전장치”로서, 앵커(90)에 의해 부유하도록 고정되는 부유체(10)와, 부유체(10)의 하부에 수직으로 설치된 다수의 수직원통형 수차(30)와, 수직원통형 수차(30)에 발전 효율을 향상시키기 위해 선택적으로 링크되는 증속기어(40)와, 증속기어(40)와 연결되거나 수직원통형 수차(30)에 직결되는 발전기(50)로 구성된다.1 is a side view showing a power generator using a tidal current energy according to the prior art. As shown, the power generation device using the tidal current energy according to the prior art is "an tidal current power generation apparatus using a vertical cylindrical aberration" of the Patent Application No. 10-2004-0033161 filed to the Republic of Korea, the anchor 90 It is selectively linked to the floating body 10 fixed to be floated by, a plurality of vertical cylindrical aberrations 30 installed vertically below the floating body 10, and a vertical cylindrical aberration 30 to improve power generation efficiency. The speed increase gear 40 and the generator 50 is connected to the speed increase gear 40 or directly connected to the vertical cylindrical aberration 30.

이와 같은 종래의 조류력 에너지를 이용한 발전장치는 밀물과 썰물 때문에 발생하는 조류 에너지에 의해서 수직원통형 수차(30)가 회전하도록 하고, 이러한 수직원통형 수차(30)에 연결된 발전기(50)로부터 전력이 발생되도록 한다.Such a conventional power generator using tidal force energy causes the vertical cylindrical aberration 30 to rotate by the tidal flow energy generated by the high tide and the low tide, and electric power is generated from the generator 50 connected to the vertical cylindrical aberration 30. Be sure to

상기한 바와 같이, 종래의 기술에 따른 조류력 에너지를 이용한 발전장치는 밀물과 썰물에 의한 조류력을 이용함과 아울러 부유체의 하부에 수차가 설치됨으로써 조류력을 이용할 수 있는 지역에서만 한정적으로 사용해야만 하는 문제점을 가지고 있었다. 즉, 종래의 기술에 따른 조류력 에너지를 이용한 발전장치는 외부의 조류력에만 의존하게 됨으로써 발전에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 수차로 인한 저항으로 인해 항해를 주목적으로 하는 선박에 적용하기란 쉽지 않다는 문제점을 가지고 있었다.As described above, the power generation apparatus using the tidal force energy according to the prior art should be used only in the region that can use the tidal force by using a tidal force due to the high and low tide and aberrations installed in the lower part of the floating body. Had problems. That is, the power generation device using the tidal force energy according to the prior art is not easy to apply to the ship that is mainly aimed at sailing due to the resistance caused by aberration because it is dependent on the external tidal force only. Had

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외부의 조 류나 해류에 의존하지 않고서도 자체적으로 수력 발전이 가능하도록 한다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to hydropower itself without depending on external currents or currents.

본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치는, 선박의 수력 발전 장치로서, 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 포함한다.Hydroelectric power generation apparatus of the ship according to the present invention, a hydroelectric power generation apparatus of the ship, the discharge line providing a path for discharging the ballast water from the ballast tank of the ship, and is installed in the discharge line, the pumping force for discharge of the ballast water And a generator installed in the discharge line to rotate by the ballast water discharged by the discharge pump, and a generator for generating electric power by the rotational force of the aberration.

본 발명은 밸러스트 탱크로부터 배출되는 밸러스트 워터를 이용하여 발전함으로써 조류나 해류 등과 같은 외부 환경 요인에 의존하지 않고서 자체력으로 경제적이면서도 친환경적인 에너지를 획득할 수 있도록 하는 효과를 가진다.The present invention has the effect of generating power by using the ballast water discharged from the ballast tank to obtain economical and eco-friendly energy by itself without depending on external environmental factors such as algae or currents.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치의 예를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치(100)는 밸러스트 워터가 배출되는 경로를 제공하는 배출라인(110)과, 배출라인(110)에 각각 설치되는 펌 프(120) 및 수차(130)와, 수차(130)에 연결되는 발전기(140)를 포함할 수 있다.2 is a configuration diagram showing an example of a hydroelectric power generation apparatus of a ship according to the present invention. As shown, the hydroelectric power generation apparatus 100 of the ship according to the present invention is a discharge line 110 for providing a path from which the ballast water is discharged, pumps 120 and aberrations respectively installed in the discharge line 110 130 and a generator 140 connected to the aberration 130.

배출라인(110)은 선박의 밸러스트 탱크(1)로부터 밸러스트 워터가 배출되는 경로를 제공한다. 즉, 밸러스트 탱크(1)는 화물의 승하역에 따른 선박의 무게중심 변동을 줄임과 아울러 안전한 항해를 보장하기 위한 것으로 일례로 화물을 적재하는 경우 밸러스트 워터를 배출하게 되는데, 배출라인(110)은 이러한 밸러스트 워터가 외부로 배출되기 위한 경로를 제공한다. The discharge line 110 provides a path through which ballast water is discharged from the ballast tank 1 of the ship. That is, the ballast tank (1) to reduce the center of gravity of the ship according to the loading and unloading of the cargo and to ensure safe navigation, for example, when loading the cargo to discharge the ballast water, the discharge line 110 This ballast water provides a path for the discharge to the outside.

배출라인(110)은 선체(미도시) 내측에 설치되고, 밸러스트 워터의 흐름을 개폐시키기 위한 개폐밸브(111)가 마련되며, 밸러스트 워터를 신속하게 배출시켜야 하거나 수차(130)에 대한 유지 및 보수가 필요한 경우 등과 같이 특별한 사정이 발생하는 경우 밸러스트 워터가 수차(130)를 바이패스(by-pass)하도록 바이패스라인(112) 및 바이패스밸브(113)가 설치될 수 있다.The discharge line 110 is installed inside the hull (not shown), is provided with an opening and closing valve 111 for opening and closing the flow of the ballast water, to discharge the ballast water quickly or to maintain and repair the aberration 130 In the case where a special situation occurs, such as the need for the bypass line 112 and the bypass valve 113 may be installed so that the ballast water bypasses the aberration (130).

바이패스라인(112)은 밸러스트 워터가 수차(130)를 바이패스하도록 양단이 배출라인(110)에서 수차(130)의 전측과 후측에 연결된다.The bypass line 112 is connected at both ends to the front and rear sides of the aberration 130 in the discharge line 110 so that the ballast water bypasses the aberration 130.

바이패스밸브(113)는 밸러스트 워터의 흐름을 바이패스라인(112)으로 전환시킨다. 즉 바이패스 밸브(113)는 밸러스트 탱크(1)로부터 배출되는 밸러스트 워터를 수차(130)로 공급되도록 하거나 바이패스라인(112)으로 공급되도록 하는데, 이를 위해 본 실시예에서처럼 바이패스라인(112)과 배출라인(110)의 연결부위에 설치되는 3방향 밸브로 이루어질 수 있으며, 이에 한하지 않고 바이패스라인(112)과 배출라인(110)에 각각 설치되는 다수의 양방향 밸브로 이루어질 수 있다. The bypass valve 113 converts the flow of ballast water into the bypass line 112. That is, the bypass valve 113 allows the ballast water discharged from the ballast tank 1 to be supplied to the aberration 130 or to the bypass line 112. For this purpose, the bypass line 112 is used as in this embodiment. And a three-way valve installed at a connection portion of the discharge line 110, but is not limited thereto and may include a plurality of bidirectional valves respectively installed at the bypass line 112 and the discharge line 110.

도 3에 도시된 바와 같이, 배출라인(110)은 수차(130)의 전단에 위치하는 부 위가 수차(130)에 접근할수록 내경이 감소되는 내경감소부(114)를 가질 수 있다. 따라서, 내경감소부(114)에 의해 배출되는 밸러스트 워터의 유속이 증가하여 수차(130)의 회전력을 증대시킨다.As shown in FIG. 3, the discharge line 110 may have an inner diameter reducing part 114 in which an inner diameter decreases as a portion located at the front end of the aberration 130 approaches the aberration 130. Therefore, the flow rate of the ballast water discharged by the inner diameter reducing unit 114 is increased to increase the rotational force of the aberration 130.

배출펌프(120)는 배출라인(110)에 설치되며, 밸러스트 워터의 배출을 위해 펌핑력을 제공한다.The discharge pump 120 is installed in the discharge line 110, and provides a pumping force for the discharge of the ballast water.

수차(130)는 배출펌프(120)의 펌핑력에 의해 배출되는 밸러스트 워터에 의해 회전하도록 배출라인(110)에 설치되는 것으로서, 일례로 배출라인(110)에 회전 가능하도록 설치되는 회전체(131)의 외주면을 따라 날개(132)가 다수로 설치됨으로써 배출라인(110)을 따라 흐르는 밸러스트 워터가 날개(132)에 힘을 가하여 회전체(131)를 회전시키게 된다. The aberration 130 is installed in the discharge line 110 to rotate by the ballast water discharged by the pumping force of the discharge pump 120, for example, a rotating body 131 is installed to be rotatable in the discharge line 110 As a plurality of wings 132 are installed along the outer circumferential surface of the ball), ballast water flowing along the discharge line 110 applies the force to the wings 132 to rotate the rotor 131.

날개(132)는 평면의 플레이트 형태로 이루어지거나, 밸러스트 워터에 의한 힘이 집중되도록 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.The wing 132 may be formed in a flat plate shape or may have a curvature so that the force by the ballast water is concentrated.

발전기(140)는 수차(130)의 회전축(133)에 직접 연결되거나, 기어 어셈블리나 벨트 및 풀리 등에 의해 간접적으로 연결됨으로써 수차(130)의 회전력에 의해 전력을 발생시키는 것으로서, 회전축(133)이 연결되는 로터(141)와 로터(141)에 공극을 두고서 설치되는 스테이터(142)를 포함하며, 로터(141)가 스테이터(142)로부터 회전함으로써 전류 유도에 의해 전력을 발생시킨다.The generator 140 is directly connected to the rotation shaft 133 of the aberration 130 or indirectly connected by a gear assembly, a belt, a pulley, or the like to generate electric power by the rotational force of the aberration 130, and the rotation shaft 133 is It includes a rotor 141 and a stator 142 installed with a gap in the rotor 141, and the rotor 141 rotates from the stator 142 to generate power by induction of current.

본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치(100)는 발전기(140)로부터 발생된 전력을 축전하기 위하여 축전기(150)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 발전기(140)로부터 발생된 전력이 불필요한 경우 축전기(150)에 축전되도록 함으로써 축전기(150) 에 축전된 전력을 필요할 때마다 사용할 수 있도록 한다.Hydroelectric power generation apparatus 100 of the ship according to the present invention may further include a capacitor 150 to accumulate the power generated from the generator 140. Therefore, when the power generated from the generator 140 is unnecessary, the power is stored in the capacitor 150 so that the power stored in the capacitor 150 can be used whenever necessary.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the hydroelectric generator of the ship according to the invention having such a configuration as an example as follows.

밸러스트 탱크(1)로부터 밸러스트 워터가 개폐밸브(111)의 개방과 배출펌프(120)의 작동에 의해 배출라인(110)을 따라 배출되는 경우 배출라인(110) 상에 설치된 수차(130)를 회전시킴으로써 수차(130)에 연결된 발전기(140)로부터 전력을 발생시킨다. 이때, 수차(130)로 공급되는 밸러스트 워터는 배출라인(110)의 내경감소부(114)에 의해 유속이 증가되어 수차(130)의 회전력을 증대시킴으로써 발전기(140)의 발전에 충분한 회전력을 제공하도록 한다. When the ballast water is discharged along the discharge line 110 by opening the on / off valve 111 and operating the discharge pump 120 from the ballast tank 1, the aberration 130 installed on the discharge line 110 is rotated. Thereby generating power from the generator 140 connected to the aberration 130. At this time, the ballast water supplied to the aberration 130 is increased in the flow rate by the inner diameter reducing portion 114 of the discharge line 110 to increase the rotational force of the aberration 130 to provide a sufficient rotational force for the power generation of the generator 140 Do it.

발전기(140)로부터 발생되는 전력은 불완전한 주파수, 전류, 전압을 일정한 형태의 전력으로 변환시켜서 선박 내의 전기 사용처로 공급하며, 사용하고 남은 전력은 축전기(150)에 저장하여 필요시 사용할 수 있도록 한다.The power generated from the generator 140 converts an incomplete frequency, current, voltage into a certain type of power and supplies it to an electric user in the ship, and the remaining power is stored in the capacitor 150 to be used when necessary.

한편, 수차(130)의 유지 및 보수 또는 밸러스트 워터의 신속한 배출이 요구되는 경우 등과 같이 특별한 사정이 있는 경우에는 바이패스밸브(113)를 동작시켜서 밸러스트 탱크(1)로부터 배출되는 밸러스트 워터가 수차(130)를 바이패스하여 바이패스라인(112)을 따라 배출되도록 한다.On the other hand, when there is a special situation such as maintenance and repair of the aberration 130 or the rapid discharge of the ballast water, the ballast water discharged from the ballast tank 1 by operating the bypass valve 113 is aberration ( Bypass 130 is to be discharged along the bypass line (112).

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 밸러스트 탱크로부터 배출되는 밸러스트 워터를 이용하여 발전함으로써 조류나 해류 등과 같은 외부 환경 요인에 의존하지 않고서 자력으로 경제적이면서도 친환경적인 에너지를 획득할 수 있도록 한다.According to the embodiment of the present invention as described above, by generating power using the ballast water discharged from the ballast tank, it is possible to obtain energy economically and eco-friendly energy on its own without depending on external environmental factors such as algae or currents.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. And will be included in the described technical idea.

도 1은 종래의 기술에 따른 조류력 에너지를 이용한 발전장치를 도시한 측면도이고,1 is a side view showing a power generation device using the tidal force energy according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치의 예를 도시한 구성도이고,2 is a configuration diagram showing an example of a hydroelectric power generation apparatus of a ship according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 선박의 수력 발전 장치의 요부를 도시한 평단면도이다.3 is a plan sectional view showing main parts of a hydroelectric power generating apparatus of a ship according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 배출라인 111 : 개폐밸브110: discharge line 111: on-off valve

112 : 바이패스라인 113 : 바이패스밸브112: bypass line 113: bypass valve

114 : 내경감소부 120 : 배출펌프114: inner diameter reducing unit 120: discharge pump

130 : 수차 131 : 회전체130: aberration 131: rotating body

132 : 날개 133 : 회전축132: wing 133: rotation axis

140 : 발전기 141 : 로터140: generator 141: rotor

142 : 스테이터 150 : 축전기142: stator 150: capacitor

Claims (4)

선박의 수력 발전 장치로서,As a hydroelectric generator of a ship, 상기 선박의 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터가 배출되는 경로를 제공하는 배출라인과,A discharge line providing a path through which ballast water is discharged from a ballast tank of the ship; 상기 배출라인에 설치되며, 밸러스트 워터의 배출을 위해 펌핑력을 제공하는 배출펌프와,A discharge pump installed in the discharge line and providing a pumping force for discharge of ballast water; 상기 배출펌프에 의해 배출되는 밸러스트 워터에 의해 회전하도록 상기 배출라인에 설치되는 수차와,An aberration installed in the discharge line to rotate by the ballast water discharged by the discharge pump; 상기 수차의 회전력에 의해 전력을 발생시키는 발전기Generator to generate electric power by the rotational force of the aberration 를 포함하는 선박의 수력 발전 장치.Hydroelectric apparatus of the ship comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발전기로부터 발생된 전력을 축전하는 축전기A capacitor for storing electric power generated from the generator 를 더 포함하는 선박의 수력 발전 장치.Hydroelectric apparatus of the ship further comprising. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배출라인은,The discharge line, 밸러스트 워터가 상기 수차를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인과,A bypass line to which ballast water bypasses the aberration, 상기 바이패스라인으로 밸러스트 워터의 흐름을 전환시키는 바이패스밸브Bypass valve for switching the flow of ballast water to the bypass line 를 더 포함하는 선박의 수력 발전 장치.Hydroelectric apparatus of the ship further comprising. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 배출라인은,The discharge line, 상기 수차의 전단에 위치하는 부위가 상기 수차에 접근할수록 내경이 감소되는 내경감소부를 가지는 선박의 수력 발전 장치.Hydroelectric power generation apparatus of a ship having an inner diameter reducing portion that decreases the inner diameter as a portion located in front of the aberration approaches the aberration.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101532043B1 (en) * 2013-11-29 2015-06-29 삼성중공업 주식회사 Vessel position control device and method using sea water discharge
KR20190101248A (en) 2018-02-22 2019-08-30 지상현 Power generation apparatus of ship using hydraulic power
WO2021113945A1 (en) * 2020-03-13 2021-06-17 Almeida Giovani Ferreira De Hydromotive lift

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