KR20110015410A

KR20110015410A - 개량된 파동에너지 변환장치

Info

Publication number: KR20110015410A
Application number: KR1020107015411A
Authority: KR
Inventors: 션 데리크 무어
Original assignee: 프로티언 파워 피티와이 엘티디
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2011-02-15
Also published as: CA2725137A1; CN102913372A; TWI496989B; AU2008336253A1; EP2231933A1; US20110146263A9; CN102913372B; CN102913373A; JP2011506815A; IL206345A0; CN101983271A; WO2009073915A1; US20100287927A1; MX2010006546A; TW200936876A; CN102913373B

Abstract

본 발명의 개량된 파동에너지 변환장치는 수면 아래에서 파동에너지 변환장치로부터 현수되도록 하는 견고히 고정된 스컷(10)을 포함한다. 상기 스컷(10)은 상기 구조물의 표면 상에 물입자들을 위한 흐름경로를 형성하기 위해 수직으로 연장된 충분히 길게 뻗은 원통형 구조물(12)를 포함한다. 상기 원통형 구조물(12)은 이격된 수직의 간격을 가지고 동심원 상으로 배열되고, 실질적으로 동일한 직경을 가진 일련의 고리들(14)을 포함한다. 상기 고리들(14)의 원형의 횡단면에 의해 형성된 굽힌 표면들은 수직 방향으로 순회하는 물입자들을 위한 물결치는 흐름경로를 형성한다. 이러한 방법으로 상기 파동의 원형 물입자 운동으로부터 추출된 파동에너지의 수직 성분은 극대화될 수 있다.

Description

개량된 파동에너지 변환장치{INPROMENTS TO WAVE ENERGY CONVERTER}

본 발명은 해양의 파동에너지를 더 유용한 형태로 변환하도록 개량된 파동에너지 변환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제3 천년 기의 시작과 함께, 자원의 재생 가능 여부에 대한 관심이 고조되고 있다. 화석연료가 제한된 에너지 자원임을 인식함에 따라, 지속가능한 깨끗한 에너지 자원에 대한 탐사가 점점 절실히 요구되고 있다. 지구 온난화와 기후변화는 화석연료에 대한 우리의 의존성을 줄일 필요성이 있음을 나타내고 있다. 가장 신뢰할 수 있는 재생가능한 에너지 자원중의 하나는 파동에너지이다. 세계적인 파력(wave power)의 전위에너지(energy potential)는 2 테라 와트(Terawatt)로 추정되고, 이는 세계의 전기에너지 요구량을 충족시키는 수준인 연간 2000 테라 와트(TWh)에 달하는 세계자원과 대등한 양이다. 과거 수백 년 동안 파동에너지를 이용하려는 시도가 있어왔지만, 이에 대한 성공은 매우 제한적인 것이었다. 즉, 요구량인 수백 메가 와트(megawatts)의 규모가 아닌, 수십 내지 수백 킬로 와트(kilowatts) 정도의 작은 규모의 성공만이 이루어졌다.

과거 주요 어려움들 중 하나는 해양 파도의 거대한 에너지를 견디기에 충분히 강한 장치를 설계하는 것이었다. 폭풍 시에는 파동에너지가 거대한 양으로 생산되어 종래의 육지나 해안에 기지를 둔 많은 시스템들을 파괴하였다. 통상적으로 종래에는 파동에너지를 추출하기 위하여, 터빈이나 유압시스템을 사용해왔다. 직접 구동 선형 발전기(directly driven linear generator) 뿐만 아니라 직접 구동 회전 발전기(directly driven rotary generator)를 사용하려는 몇몇 시도가 있어왔다. 그러나, 가장 일반적인 종래 에너지 추출 장치는 진동식 물기둥 장치 및 유압식 연결형 회전 발전기(hydraulic linked rotary generators)들이다. 이들은 통상적으로 해안가 주변(near-shore), 해안가(in-shore) 또는 해안(on-shore)에 설치된다. 그와 같은 종래 시스템의 또 다른 주요 단점은 그 시스템이 마찰손실(frictional losses)에 의하여 해안선 파도의 에너지 손실이 높은 해안가에 밀접하여 설치될 필요성이 있다는 것이며, 이에 따라, 심해의 파동에너지의 대부분이 손실된다는 것이다.

PCT 출원번호 AU-2007-00940호에는 언급된 사실에 의해 결합된 내용물, 즉 해안가 주변이나 해안 둘의 해양 파동에너지의 최대량을 추론할 수 있도록 장력 계류 시스템(tension mooring system) 및 파동 에너지 변환장치(wave enger converter)가 밝혀져 있다.

파동(깊은 물) 내부에서 물입자는 원형의 궤도로 움직인다. 그리고 이것은 파동이 매우 작은 손실로 에너지를 매우 먼 거리로 이송할 수 있는 메커니즘이다.물의 표면의 물입자의 원형 경로의 직경은 파고와 같다. 그러나 어떤 일정한 깊이에서 물입자 운동의 물표면 아래의 직경은 기하급수적으로 감소한다. 그래서 깊이가 파동의 파장에 절반일 때, 원형경로의 직경은 물표면에 비해 95% 감소된다. 분명하게 최대 에너지는 물의 표면에서 이용할 수 있지만, 에너지 최대량 추론을 용이하게 하기 위해서는 에너지 변화도의 전체로부터 파동 에너지를 추론할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 파동 에너지를 더욱 유용한 형태로 변환하도록 개량된 파동 에너지 변환장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 다양한 개랑된 파도에너지 변환장치를 제공하기 위한 관점에서 개발되었으며, 물표면 아래에 에너지 변화도로부터 추론되는 파동에너지를 최대화하기 위한 구조를 포함한다.

본 명세서에서 종래기술에 대한 참조들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 그와 같은 종래 기술이 호주나 그 밖의 지역에서 일반적으로 통용되는 것을 의미하는 것은 아니다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 개량된 파동 에너지 변환장치에 관한 것으로, 수면 아래에 적어도 부분적으로 지지 되도록 채용되는 강성 덮개를 포함하며, 상기 덮개는 수직으로 신장되는 원통형 세장 구조체로 되어 상기 구조체는 상기 구조체의 전면에 물입자용 유로를 형성하며, 상기 구조체의 표면은 진행파(traveling wave)의 횡단면상의 에너지 변화도(gradient)로부터 에너지의 추출을 용이하게 하는 형태로 된 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 구조체의 표면은 수평 및 수직 방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로(undulating flow path) 를 형성하도록 형성되고, 사용시 상기 물입자로부터 추출된 상기 수평 및 수직파는 극대화 가능하다. 상기 원통형 구조체는 일련의 만곡면을 포함하여 수직방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로를 형성하도록 된다. 상기 원통형 구조체는 수직 간격을 두고 동심원상으로 정렬되고, 동일한 직경의 일련의 링을 포함하여 수직 방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로를 형성하도록 된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 파동 에너지 변환장치용 다지점 계류 장치(multipoint mooring system)에 관한 것으로서, 상기 장치는 평균 수면 아래로 적어도 부분적으로 잠기며 상기 다지점 계류 장치에 연결되는 연결부재(menber)를 가지는 구조체를 포함하며,

상기 다지점 계류 장치는 밸러스트 장치(ballast means)의 일단에 부착된 복수의 가요성 세장부재(elongate flexible members)를 포함하고, 각각의 가요성 부재는 풀리장치(pully mechanism)를 통해 상기 적어도 부분적으로 잠긴 연결부재로부터 지지되도록 채용된 균형장치(counterbalancing means)로 신장된다.

상기 가요성 세장부재는 자유도가 증가하도록 서로 이격되고, 상기 자유도에 관해서 상기 에너지 변환 장치가 에너지를 추출할 수 있다. 상기 다지점 계류 장치는 서로 같은 거리로 이격되게 배치된 3개의 가연성 세장부재를 포함하여 상기 에너지 변환 장치가 6개의 자유도로부터 에너지를 추출하도록 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 파동에너지 변환 장치에 관한 것으로서, 평균 수면 아래로 적어도 부분적으로 잠기는 연결부재와 연결되는 구조체; 밸러스트 부재의 일단에 부착된 복수의 가요성 세장부재(elongate flexible members)를 포함하고, 각각의 가요성 부재는 풀리장치(pully mechanism)를 통해 상기 적어도 부분적으로 잠긴 연결부재로부터 지지되도록 채용된 균형장치(counterbalancing means)로 신장된다.

본 발명은 적어도 부분적으로 잠수된 부재에 연결되게 구비된 강성 덮개를 포함하며, 상기 덮개는 수직으로 신장되는 원통형 세장 구조체로 되며 상기 구조체는 상기 구조체의 전면에 물입자용 유로를 형성하며, 상기 구조체의 표면은 진행파(traveling wave)의 횡단면상의 에너지 변화도(gradient)로부터 에너지의 추출을 용이하게 하는 형태로 된다.

상기 풀리 장치는 복수의 풀리를 포함하고, 각각의 풀리는 풀리 주변에 고리가 달린 각각의 가요성 세장부재를 수용하도록 채용되어, 사용시 상기 세장부재의 선형 운동(linear movement)이 상기 풀리에 의해 회전토크(rotational torque)로 변환되어 상기 파동 에너지 변환 장치의 에너지 변환 수단(energy conversion means)이 구동되도록 된 것을 특징으로 한다.

명세서 전반에 걸쳐, 문맥상 달리 요구되지 않는다면, “구비하다(comprise)” 또는 그것의 여러 변형들(comprises, comprising)은 기술된 구성요소(integer) 또는 구성요소 그룹이 포함되는 것으로 이해되고 다른 구성요소나 구성요소 그룹을 배제하는 것은 아니다. 마찬가지로, “바람직하게는(preferably)”또는 그것의 여러 변형들(preferred)은 기술된 구성요소들 또는 구성요소 그룹들이 바람직함을 의미할 뿐 본 발명의 동작을 위해서 필수적임을 의미하지 않는다.

덮개가 적용된 본 발명에 따른 파동 에너지 변환장치는 종래 기술과 비교해 볼때, 다음과 같은 많은 이점을 제공한다.

첫째, 상기 덮개는 물 표면 아래를 이동하는 횡단면의 에너지 변화도로부터 에너지 추론을 용이하게 할 수 있게 해준다.

둘째, 일지점 흡수기에 의해 추론된 에너지를 증진시키고, 비효율적인 단일 발진 시스템으로부터 강력한 유체 활동성 원칙을 사용하는 시스템 및 일어나기 쉬운 파동에너지를 흡수하도록 시스템의 활동성을 변화시킨다.

셋째, 다지점 계류 시스템은 파동 에너지 변환장치가 전방향성이 되도록 허가한다. 그래서 에너지를 추론할 수 있기 이전에 새로운 방향으로 돌리는 일 없이 어떠한 방향에서도 진행파으로부터 에너지를 추론할 수 있다.

넷째, 본 발명의 파동 에너지 변환장치의 개량된 풀리 장치는 실제적으로 엉킴을 제거하고 케이블의 선형적인 운동을 파동 에너지 변환장치의 주행 에너지 변환 수단을 위한 회전토크로 확실하게 변환하게 한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. 예컨대, 본 발명의 파동 에너지 변환장치의 부분적으로 잠기는 연결부재는 원통형 구조체로 기재되어 있다. 하지만, 이것은 필수적인 것이 아니며, 어쩐 적절한 모양 또는 형태로 변경될 수 있다. 따라서 본 발명의 사상은 전술한 실시예들에 한정되지 않고 첨부된 청구범위로부터 결정된다.

본 발명의 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 개량된 파동에너지 변화장치, 다지점 계류 시스템 및 개량된 풀리 장치는 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 파동 에너지 변환장치를 위한 덮개의 측면도.
도 2는 도 1의 덮개이 적용된 심플 포인트 에너지 흡수기의 측면도.
도 3은 수직 방향으로 이동하는 물입자로부터 파동 에너지를 추론하기 위해 적용된 덮개의 물 표면 위의 물입자의 경로를 개략적으로 도시한 개략도.
도 4는 수평 방향으로 이동하는 물입자로부터 파동 에너지를 추론하기 위해 적용된 덮개의 물 표면 위의 물입자의 경로를 개략적으로 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 제 2실시 예에 따라 도 1에 첨부된 또는 전체 덮개를 적용한 파동 에너지 변환장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 제 3실시 예에 따라 도 5에 도시된 파동 에너지 변환장치를 위한 다지점 계류 시스템에 하중 계수 시스템을 적용한 상태를 보인 투시도.
도 7은 도 6의 파동 에너지 변환장치를 위한 하중 계수 시스템의 확대 구성도.

본 발명에 따르는 개량된 파동에너지 변환장치의 바람직한 일 실시예는 도 1 및 5에서 도시된 것처럼, 수면 아래에서 파동에너지 변환장치로부터 현수 적합하도록 견고히 고정된 스컷(skirt, 10)를 포함한다. 상기 스컷(skirt, 10)은 수직으로 원통형의 구조물(12) 표면 상에 물입자들의 흐름 경로를 형성하기 위하여 수직방향으로 길게 연장된 견고한 원통형 구조물(12)을 포함한다. 상기 구조물(12)의 표면은 순회하는 물의 횡단면상의 에너지 경도(energy gradient)로부터 에너지 추출을 용이하도록 형성된다. 파동에너지의 대부분은 수면에서 유효하게 될지라도, 최대 에너지 추출을 용이하게 하기 위해서는 수면 아래에서 에너지 경도로부터 에너지를 추출하는 것이 바람직하다. 상기 추출 구조물(12)의 활용은 순회하는 물의 에너지가 에너지 경도의 보다 큰 비율 상에서 추출되도록 한다.

바람직하게는 원통형 구조물(12)의 표면은 도 3에서 도식으로 설명된 것처럼 수직방향으로 순회하는 물입자에 대해 물결치는 흐름 경로를 형성하도록 구성된다. 본 실시예에서는 원통형 구조물의 표면은 수직방향으로 순회하는 물입자에 대해 물결치는 흐름 경로를 형성하기 위하여 연속된 굽은 표면들을 포함한다. 보다 바람직하게는 견고한 원통형 구조물(12)은 이격된 수직의 간격들에 동일한 중심으로 배열되는 실질적으로 동일한 직경의 연속된 고리(ring, 14)들을 포함한다. 상기 고리들(14)은 다수의 길이방향으로 연장된 지지부재들(16)에 의해 이격된 간격들을 가진 채 고정되고, 상기 견고한 원통형 구조물(12)을 형성하도록 배열된다. 에너지 경도의 보다 높은 비율 상에 최대의 에너지 추출을 용이하게 하기 위하여, 상기 연속된 고리들(14)의 직경 그리고/또는 상기 연속된 고리들(14)의 횡단면 상 굽힘 반지름을 하향 또는 상향하는 수직순서상 다양하게 하는 것이 보다 바람직할 것이다.

도 3에서 가장 분명하게 볼 수 있듯이, 고리들(14)의 원형의 횡단면에 따라 형성된 굽혀진 표면들은 수직 방향으로 순회하는 물입자들에 대한 물결치는 흐름 경로를 형성한다. 물결치는 흐름 경로는 수직으로 순회하는 물입자들로 하여금 고리들(14)의 굽힌 표면들 주위에 빗나가게 하고, 약간의 수직 에너지는 이로 인해 고리들(14)로 옮겨진다. 이러한 방법으로 파동의 순회하는 물입자 운동으로부터 추출된 파동에너지의 수직 요소는 극대화될 수 있다.

이와 유사하게, 도 4에서 가장 분명하게 볼 수 있듯이, 평면도에서 보이는 고리들(14)의 원 모양에 의해 형성된 굽힌 표면들은 수평면 방향에서 순회하는 물입자들에 대해 굽힌 흐름 경로를 형성한다. 상기 굽힌 흐름경로는 수평면상에서 순회하는 물입자들로 하여금 고리들(14)의 굽힌 표면들 주위에 빗나가게 하고, 이로써 약간의 수평 에너지는 고리들(14)로 옮겨진다. 이러한 방법으로 파동의 순회하는 물입자 운동으로부터 추출된 수평 요소는 극대화될 수 있다.

상기 스컷(10)에 의해 추출된 파동의 순회하는 물입자 운동의 부가적인 수직 및 수평의 파동에너지 요소는 둘다 상기 지지부재(16)를 통해 파동에너지 변환장치(WEC)에 전달된다. 도 3 및 4는 상기 스컷(10) 주위의 유체흐름이 어떻게 특정한 힘을 일으켜서 상기 스컷과 상기 파동에너지 변환장치(WEC)로 인해서 적용되는지 보여준다. 도 3 및 4에서는 어느 정도의 경계층(boundary layer) 분리 정도가 상기 스컷(1) 주위에서 움직임으로써 유체 흐름에서 발생되는지를 보여준다. 그러나, 실제적으로 최대의 압력 저항은 경계층(boundary layer) 상호작용의 레이놀즈 넘버(Reynolds number)에 관련이 있다.

에너지 경도의 보다 높은 비율 상의 에너지 추출을 위한 스컷(10)을 활용함으로써, 어떻게 에너지가 파동에너지 변환장치(WEC)에 의해 추출되는지의 동역학은 변한다. 상기 스컷(10)은 순회파동의 횡단면의 에너지 경도로부터 에너지의 추출을 유용하게 하기 위해서 거의 어떠한 파동에너지 변환장치(WEC)에 부착될 수 있다. 그러나, 상기 스컷(10)은 특히 파동에너지 변환장치의 포인트-업소버(Point-Absorber, PA) 레벨로 잘 작동한다. 포인트-업소버(PA)는 간섭패턴 진동 정상파가 상기 포인트-업소버(PA)의 비호측(해풍이 불어가는 쪽)에서 생성되고, 비간섭 파동이 바다방향으로 향하여 상기 포인트-업소버(PA)로부터 멀리 보내지는 것처럼 추출한다. 이러한 위상 변위 진동들이 접근하는 파동의 진동들에 더 가깝게 매칭될 수록, 상기 포인트-업소버(PA)는 더 많은 에너지를 추출할 수 있을 것이다. 파동에너지 반환장치 기술분야에서 "좋은 파동 추출기는 좋은 파동 생성기이다"라는 말이 있다. 이는 포인트-업소버(PA)가 파동에너지를 추출하기 위해서 사용될 때, 상기 요구되는 동역학을 설명하는데 도움을 줄 것이다.

실질적으로 모든 종래기술의 포인트-업소버(PA)에 의해 사용되는 파동에너지 추출을 위한 메커니즘은 본질적으로 매우 비효율적이고, 작동할 수 있는 주파수 범위 때문에 한계가 있게 된다. 전형적으로 포인트-업소버(PA)는 공명하는 주파수에서 잘 작동할 것이다. 그러나, 이러한 공진피크 외의 모든 주파수대에서는 그 성능이 급속하게 떨어진다.

상기 포인트-업소버(PA)의 기능상 제한을 극복하기 위하여 스컷은 에너지 동역학을 변화시키고, 추출 성능을 극적으로 향상시키기 위하여 채용될 수 있다. 도 2는 바람직한 실시예에 따라, 구형의 부양성 몸체(20) 및 스컷(10)을 포함하는 간단한 포인트-업소버(PA, 18)를 보여주는데, 수면 아래에 현수되도록 설치된다. 포인트-업소버(PA, 18))에 스컷을 부가함으로써 본 시스템은 매칭되는 반대 파동을 일으키는데만 의존하는 단독의 공명 진동 시스템에서 강력한 유체역학 이론을 이용한 시스템으로 변화한다. 도 3 및 4를 참조하여 상기 설명된 것처럼, 본 시스템은 몸체의 진동뿐만 아니라, 부수적으로 존재하는 파동에너지를 흡수할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 수면 아래로 부분적으로 잠기는 스컷(10)으로 개량된 파동에너지 변환장치(WEC, 30)의 바람직한 실시예를 나타낸다. 이에 첨부된 상기 스컷(10)으로 동일한 유체역학이론이 본 파동에너지 변환장치(WEC, 30)에 적용되는데, 이는 순회하는 파동의 횡단면 상의 에너지 경도로부터 향상된 에너지의 추출을 도모한다. 상기 파동에너지 변환장치(WEC, 30)의 구조와 기능은 도 6 및 7를 참조하여 하기에서 보다 상세하게 설명될 수 있다.

도시된 실시예에서 상기 스컷(10)이 연속된 정정한 크기의 고리들(14)로 도시되었을지라도, 동일한 기본적인 이론을 채용하면서 상기 스컷의 다른 모양 및 다양한 배치는 또한 활용될 수 있다. 이러한 변형된 다양한 배치들의 몇몇 예들은 이에 포함된다.

● 매끄러운 평탄한 원형의 구조물, 고체 또는 속이 빈 구조물;

● 물결 모양의 주름진 실린더, 고체 또는 속이 빈 구조물;

● 원통형의 구조물, 방사형의 구멍을 포함한 고체 또는 속이 빈 구조물;

● 일련의 상호 연결된 수평상의 원통형 고리들 및 원통형의 그물을 형성하는 수직상의 실린더들;

● 원통형의 구조물을 이루는 다각형 또한 원형의 원통 구조물을 대신하여 활용될 수 있다.

상기 도 5 및 6의 파동에너지 변환장치(WEC, 30)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 멀티포인트 계류시스템(multipoint mooring system, 32)의 바람직한 실시예로 보여진다. PCT/AU2007/00940 에 개시된 종래기술의 텐션 계류시스템(tension mooring system)에서, 상기 파동에너지 변환장치(WEC, 30)는 이와 연결되어 평균수면 레벨 아래로 제공되는 잠긴 부재로 이루어진 구조를 가진다. 상기 PCT/AU2007/00940의 계류시스템은 하나의 연장된 유연성 부재를 포함하고, 이는 부력조절 수단으로부터 평형력조절 수단까지 연장되고, 도르래 메커니즘을 통해 잠긴 부재로부터 현수되도록 형성된다. 도 5 및 6의 상기 파동에너지 변환장치(WEC, 30)는 평균 수면 아래에 부분적으로 잠기는 이와 연결되어 제공되는 부재(34)를 가지는 구조를 가진다는 점에서 유사하다. 상기 멀티포인트 계류시스템(32)은 복수의 길게 뻗은 유연부재(36)를 포함한다. 각각의 상기 길게 뻗은 유연부재(36)는 부력조절 수단(38)의 일단에 부착되고, 각각의 평형추(40)까지 연장되며, 도르래 메커니즘(50)을 통해 부분적으로 잠긴부재(34)로부터 현수되도록 한다. 도 6 및 7은 파동에너지 변환장치(WEC, 30)의 부분적으로 잠긴부재(34) 사이에 갖힌 도 5의 멀티포인트 계류시스템(32)의 일부분을 도시한다.

도 5 및 7에 도시된 멀티포인트 계류시스템(32)의 실시예에서, 세 개의 길게 뻗은 유연부재들이 케이블 그룹(36a,36b,36c)의 형태로 제공된다. 이들 모두는 통상적으로 바다 밑바닥에 가라앉는 클럼프 추(clump weight, 38)에 일단이 고정된다. 각각의 평형추(40a,40b,40c)는 상기 각각의 케이블 그룹들(36a,36b,36c)의 타단에 부착된다. 본 실시예에서 상기 케이블 그룹(36)은 각각 4개의 케이블들을 구성할 수 있다. 바람직하게는 각각의 평형추(40)는 이를 통해 연장된 4개의 구멍(apertures)들이 마련된다. 상기 각각의 케이블 그룹(36)의 4개 케이블들은 상기 4개의 구멍을 통해 클럼프 추(clump weight, 38)로 돌아가는 경로 상에 미끄러지기 쉽게 수용된다.

각각의 케이블(36)은 도르래(52)에 의해 감겨진다. 이에 작동하는 경우, 이러한 케이블(36)의 선형의 작동은 파동에너지 변환장치(30)에서 형성되는 에너지 변환수단에 대한 회전토크로 도르래(52)에 의해 변환될 수 있다. 상기 도르래(52)는, 도 7에서 보는 바와 같이, 보통의 멀티-케이블 도르래로 형성될 수 있고, 도르래 상에 매달려진(또는 감겨진) 케이블 그룹(36a)의 4개 케이블들을 가질 수 있다. 케이블 그룹(36)의 상기 케이블들은 도르래와 접촉각도는 약 180°를 가지게 된다. 케이블 그룹(36)의 이용은 전기 발전기(도면 미도시) 또는 이와 유사한 장치에 바람직한 회전토크의 전달을 위하여 상기 도르래(52)와 케이블 그룹(36)의 케이블들 사이에 보다 좋은 그립력(접촉에 따른 마찰력)을 도모할 수 있다.

각각의 평형추(4)는 가이드 레일(58)을 따라 위 아래로 움직인다. 가이드 레일(50)은 안전요소로써 부표 조각의 독립적인 운동으로부터 평형추(4)를 멈추도록 형성된다. 상기 가이드 레일(58)은 또한 평형추(40)의 순회를 제한하고, 이로써 상기 평형추(40)가 부표의 보호 울타리 내에 에워싸인 채 유지되도록 한다. 이는 다른 바다 생물이나 사람으로부터 파동에너지 변환장치(30)의 작동 중 파손되는 것을 방지하는 또 다른 안전요소로써 기능한다.

보다 바람직하게는 상기 케이블 그룹(36)은 상기 파동에너지 변환장치(30)가 파동에너지를 추출할 수 있는 자유도를 증가시키기 위하여 고정된 거리로 서로 떨어져 이격된다. 하나 이상의 케이블 그룹(36)을 가지는 또 다른 이점은 본 시스템 상의 하중이 하나의 케이블에 의해 수반되는 보든 하중들에 비해 각각의 케이블 그룹(36) 상에 분산된다는 것이다. 훨씬더 이로운 이점은 하나의 케이블이 그것 자체에 대하여 뒤얽혀질 가능성을 미연에 방지할 수 있게 된다는 것이다. 각각의 평형추(40)는 항상 파동에너지 변환장치(WEC, 30)를 바다 밑바닥 상의 계류와 평형추 사이의 가장 가까운 거리로 되돌리려고 할 것이다. 그러므로 심한 편류가 있고, 상기 케이블 그룹(36)이 서로 주위에 꼬이게 되는 경우, 평형추(40)에 의해 작용된 힘은 꼬인 케이블(36)을 풀도록 작동하고, 이리하여 얽히는 것을 방지하게 된다. 상기와 더불어, 각각의 케이블 그룹(36)에 대한 가이드(도면 미도시)를 상기 스컷(10)에 부착하는 것도 가능한데, 이를 통해 상기 케이블 그룹(36)이 케이블이 얽힐 염려를 실제적으로 제거하도록 통과할 수 있게 된다.

PCT/AU2007/00940 에서 단일의 계류포인트를 가지는 파동에너지 변환장치(WEC)는 파동에너지 변환장치(WEC)로 하여금 6 자유도 중 다섯 개로부터 에너지를 추출하도록 할 수 잇다. 그러나, 세 개나 그 이상의 계류케이블들을 가지는 멀티포인트 계류시스템은 모든 6 자유도로부터 에너지를 추출할 수 있게 된다. 모든 6 자유도로부터 에너지를 추출할 수 있다 함은 멀티포인트 계류시스템을 가지는 파동에너지 변환장치가 전방향성이고, 파동이 접근하는 방향에 관계없이 에너지를 추출할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 상기 파동에너지 변환장치가 새로운 방향으로 돌릴 필요가 없고, 그것 자체를 주된 파동 방향으로 돌릴 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 이는 균일하지 아니한 바다에서도 항상 최대의 파워를 생산해 낼 수 있게 된다.

멀티포인트 계류시스템의 조건은 어떠한 파동에너지 변환장치(WEC)가 현제 파동 방향에 관계없이 에너지 추출을 달성할 수 없는만큼 파동에너지 변환장치(WEC)의 향상에 매우 주목할만한 도약이다. 본 형태의 세분화는 본 발명의 파동에너지 변환장치(WEC)의 작동을 향상시키고, 최종적으로 이의 에너지 생산, 이의 내구성 및 신뢰성을 증진시키고, 에너지 발전의 단가를 절감하는데 도움을 준다.

상기 도시된 실시예에서, 도르래 시스템(50)은 각각의 도르래(52)를 통해 직접적으로 독립된 발전기를 운영할 수 있다. 따라서, 세 개의 케이블 멀티포인트 계류시스템은 각각의 파동에너지 변환장치(WEC)에서 세 개의 독립된 발전기들(또는 다른 에너지 변환수단들)이 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 에너지 변환수단을 운영하기에 앞서 기계적인 이점을 제공하도록 하는 적절한 도르래의 기어를 활용하는 것이 가능하다. 보다 바람직하게는 상기 스컷의 원통형의 구조물(12)는 또한 가이드(58)와 평형추(40)의 움직임을 위한 안전가드로써 기능할 수 있게 된다.

Claims

개량된 파동 에너지 변환장치에 관한 것으로서,
수면 아래에 적어도 부분적으로 지지 되도록 채용되는 강성 덮개를 포함하며, 상기 덮개는 수직으로 신장되는 원통형 세장 구조체로 되고, 상기 구조체는 상기 구조체의 전면에 물입자용 유로를 형성하며, 상기 구조체의 표면은 진행파(traveling wave)의 횡단면상의 에너지 변화도(gradient)로부터 에너지의 추출을 용이하게 하는 형태로 된 것을 특징으로 하는 개량된 파동 에너지 변환 장치.
제1항에 있어서,
상기 원통형 구조체의 표면은 수평 및 수직 방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로(undulating flow path)를 형성하도록 형성되어, 사용시 상기 물입자로부터 추출된 상기 수평 및 수직파가 극대화되도록 된 것을 특징으로 하는 개량된 파동 에너지 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 원통형 구조체는 일련의 만곡면을 포함하여 수직방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 개량된 파동 에너지 변환 장치.
제3항에 있어서,
상기 원통형 구조체는 수직 간격을 두고 동심원상으로 정렬되고, 동일한 직경의 일련의 링을 포함하여 수직 방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로를 형성하도록 된 것을 특징으로 개량된 파동 에너지 변환 장치.
파동 에너지 변환장치용 다지점 계류 장치(multipoint mooring system)에 관한 것으로서,
상기 장치는 평균 수면 아래로 적어도 부분적으로 잠기며 상기 다지점 계류 장치에 연결되는 연결부재(menber)를 가지는 구조체를 포함하며,
상기 다지점 계류 장치는 밸러스트 장치(ballast means)의 일단에 부착된 복수의 가요성 세장부재(elongate flexible members)를 포함하고, 각각의 가요성 부재는 풀리장치(pully mechanism)를 통해 상기 적어도 부분적으로 잠긴 연결부재로부터 지지되도록 채용된 균형장치(counterbalancing means)로 신장되는 것을 특징으로 하는 파동 에너지 변환 장치용 다지점 계류 장치.
제5항에 있어서,
상기 가요성 세장부재는 자유도가 증가하도록 서로 이격되고, 상기 자유도에 관해서 상기 에너지 변환 장치가 에너지를 추출할 수 있는 것을 특징으로 하는 파동 에너지 변환 장치용 다지점 계류 장치.
제6항에 있어서,
상기 다지점 계류 장치는 서로 같은 거리로 이격되게 배치된 3개의 가요성 세장부재를 포함하여 상기 에너지 변환 장치가 6개의 자유도로부터 에너지를 추출하도록 된 것을 특징으로 하는 다지점 계류 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 가요성 세장 부재는 복수의 케이블로 이루어진 케이블군(cable group)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 계류 장치.
파동에너지 변환 장치에 관한 것으로서,
평균 수면 아래로 적어도 부분적으로 잠기는 연결부재와 연결되는 구조체;
밸러스트 부재의 일단에 부착된 복수의 가요성 세장부재(elongate flexible members)를 포함하고,
각각의 가요성 부재는 풀리장치(pully mechanism)를 통해 상기 적어도 부분적으로 잠긴 연결부재로부터 지지되도록 채용된 균형장치(counterbalancing means)로 신장되는 것을 특징으로 다지점 계류 장치.
제9항에 있어서,
적어도 부분적으로 잠수된 부재에 연결되게 구비된 강성 덮개를 포함하며, 상기 덮개는 수직으로 신장되는 원통형 세장 구조체로 되며 상기 구조체는 상기 구조체의 전면에 물입자용 유로를 형성하며, 상기 구조체의 표면은 진행파(traveling wave)의 횡단면상의 에너지 변화도(gradient)로부터 에너지의 추출을 용이하게 하는 형태로 된 것을 특징으로 하는 파동 에너지 변환 장치.
제10항에 있어서,
상기 원통형 구조체의 표면은 수평 및 수직 방향으로 진행하는 물입자용 파상류 유로(undulating flow path)를 형성하도록 형성되어, 사용시 상기 물입자로부터 추출된 상기 수평 및 수직파가 극대화되도록 것을 특징으로 하는 파동 에너지 변환 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 원통형 구조체의 표면은 일련의 만곡면을 포함하여 수직방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 파동 에너지 변환 장치.
제12항에 있어서,
상기 원통형 구조체는 수직 간격을 두고 동심원상으로 정렬되고, 동일한 직경의 일련의 링을 포함하여 수직 방향으로 진행하는 물입자용 파상류 통로를 형성하도록 된 것을 특징으로 파동 에너지 변환 장치.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풀리 장치는 복수의 풀리를 포함하고, 각각의 풀리는 풀리 주변에 고리가 달린(looped) 각각의 가요성 세장부재를 수용하도록 채용되어, 사용시 상기 세장부재의 선형 운동(linear movement)이 상기 풀리에 의해 회전토크(rotational torque)로 변환되어 상기 파동 에너지 변환 장치의 에너지 변환 수단(energy conversion means)이 구동되도록 된 것을 특징으로 하는 파동에너지 변환 장치.
제14항에 있어서,
상기 각각의 가요성 세장부재는 케이블군을 포함하고, 각각의 풀리는 풀리 위에 걸린 케이블군의 케이블을 포함하는 멀티-케이블 풀리를 포함하고, 상기 케이블군의 사용은 상기 풀리와 상기 케이블간의 그립을 용이하게 하여 상기 소정의 회전 토크를 상기 에너지 변환 수단으로 전송하도록 된 것을 특징으로 파동 에너지 변환 장치.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 균형장치(counterbalancing means)용 가이드 레일을 추가로 포함하여, 상기 균형장치의 운동이 안정 허용치(safe limit)내로 국한되도록 된 것을 특징으로 하는 파동 에너지 변환 장치.
첨부된 도면들에 도시되고, 첨부된 도면을 참조로 설명된 개량된 파동 에너지 변환 장치.
첨부된 도면들에 도시되고, 첨부된 도면을 참조로 설명된 개량된 파동 에너지 변환 장치.