KR20120043844A - Ship with wave force generation device - Google Patents

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KR20120043844A
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Abstract

PURPOSE: A ship with a wave-power generator is provided to save energy and to reduce atmospheric and marine pollution levels by generating power at high efficiency using the kinetic energy of waves. CONSTITUTION: A ship(1) comprises a hull(10) and a wave-power generator(20). The wave-power generator is installed in the hull and generates electricity by using seawater or air that flows in or out by ascending or descending from the seawater level. The wave-power generator comprises a body(210) and a turbine generator(220). The body comprises a seawater inlet, an air inlet, a seawater outlet, and an air outlet. If the seawater level rises, seawater is flows in through the seawater inlet. If the seawater level descends, outdoor air is flows in through the air inlet.

Description

파력발전장치가 구비된 선박{Ship with Wave Force Generation Device}Ship with Wave Force Generation Device

본 발명은, 파력발전장치가 구비된 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 파도의 상하운동 에너지를 이용해서 동력을 얻어 발전(發電)하는 파력발전장치가 구비된 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ship provided with a wave power generator, and more particularly, to a ship provided with a wave power generator that generates power by generating power using up and down kinetic energy of waves.

선박은 바다를 항해하는 동안 필요한 모든 동력을 자체에서 생산하여 소비하여야 한다. 이를 위해 선박은, 선박에서 사용되는 전력을 생산하기 위한 발전장치를 구비하고 있다. The ship shall produce and consume on its own all the necessary power while sailing on the sea. To this end, the ship is equipped with a power generation device for producing electric power used in the ship.

이와 같이 선박에 설치되는 발전장치는 선체에서 전기를 원활히 사용하고 비상시를 대비할 수 있도록 자체적으로 발전하기 위한 것으로서, 발전장치는 엔진의 기계적 운동에 의해 발생되는 에너지를 공급받아 이를 발전장치 내부의 고정자와 회전자의 자계적 결합에 의해 전기에너지로 변환시켜 부하에 전기에너지를 직접 공급하거나 별도의 배터리(battery)에 저장하여 두었다가 필요한 경우 부하에 공급한다. The generators installed on the ship are used to generate electricity in order to use electricity in the hull smoothly and to prepare for emergencies. The generators are supplied with the energy generated by the mechanical movement of the engine and are connected to the stator inside the generator. It is converted into electrical energy by magnetic coupling of the rotor and directly supplied to the load or stored in a separate battery and then supplied to the load if necessary.

그런데 이러한 발전장치는 주로 엔진의 기계적 운동 에너지를 이용하는 것이고 엔진의 연료로 주로 화석연료가 사용되므로 종래 선박의 발전장치는 화석연료를 연소하여 발전(發電)하고 있다. However, such a power generation device mainly uses the mechanical kinetic energy of the engine, and fossil fuel is mainly used as the fuel of the engine, and thus, the power generation device of the conventional vessel burns fossil fuel and generates power.

또한 선박에는 추진력을 얻기 위한 추진장치도 설치되어 있는데, 선박의 연료로서 주로 벙커씨유와 경유의 혼합유가 사용되며, 이 또한 화석연료에 해당한다. The ship is also equipped with a propulsion system for obtaining propulsion. The fuel of the ship is mainly a mixture of bunker seed oil and light oil, which is also a fossil fuel.

그런데 이와 같이 선박의 추진장치 및 발전장치에서 화석연료를 사용하게 됨으로써 어쩔 수 없이 환경오염을 초래할 뿐만 아니라, 고유가 시대라 할 수 있는 현재 선박의 운용비용을 크게 증가시키게 된다.However, the use of fossil fuel in the propulsion and power generation system of the vessel inevitably leads to environmental pollution, as well as to significantly increase the operating cost of the current vessel, which can be called a high oil price era.

따라서 자연력인 해수나, 바람을 활용하여 발생시킨 전기를 배터리(battery)에 저장해 두었다가 선체에 설치된 여러 가지 전기장치들에 직접 공급함으로써, 화석연료의 사용량을 크게 절감시켜 에너지를 절약하고 나아가 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는 자연력을 이용한 발전장치가 구비된 선박의 개발이 절실하게 필요하게 되었고, 이러한 필요성에 따라 이에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. Therefore, by storing the electricity generated by using natural seawater or wind in the battery and supplying it directly to various electric devices installed in the hull, the amount of fossil fuel is greatly reduced, which saves energy and further improves atmospheric and marine There is an urgent need for the development of a vessel equipped with a power plant using natural forces, which can reduce pollution, and research is being actively conducted according to this necessity.

그런데 이러한 자연력을 이용한 발전장치가 구비된 선박의 개발 시에, 선박의 종류 등에 따라 요구되는 조건이 다양하고 많을 것이나 기본적으로 선박에 구비된 발전장치의 발전효율이 높아야 하고 내구성이 있어야 한다.By the way, when developing a ship equipped with a power generator using such a natural force, the required conditions will vary depending on the type of vessel, etc., but basically the power generation efficiency of the power generator provided in the vessel should be high and durable.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 파도의 상하운동 에너지를 이용하여 상대적으로 고효율의 발전(發電)을 수행할 수 있어 에너지를 절약할 수 있고 한 번 설치해 놓으면 선박이 수명을 다할 때까지 거의 영구적으로 사용 가능하며, 또한 화석연료의 사용을 종래 보다 감소시킬 수 있어 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있는, 파력발전장치가 구비된 선박을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to use the up and down kinetic energy of the wave can perform a relatively high efficiency power generation (saving energy) and once installed, it is almost permanent until the ship reaches the end of its life It can be used as, and also to reduce the use of fossil fuel than the conventional to provide a ship equipped with a wave power generation apparatus, which can reduce the air and marine pollution.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 및 상기 선체에 마련되며, 해수면의 상승 또는 하강에 의하여 내부로 유입되거나 내부로부터 유출되는 해수 또는 공기를 이용하여 발전하는 파력발전장치를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박이 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the hull; And a wave power generator provided on the hull and generating power using sea water or air introduced into or out of the sea due to the rising or falling of the sea surface.

상기 파력발전장치는, 해수면 상승 시 해수가 유입되는 해수 유입구와, 해수면 하강 시 외부 공기가 유입되는 공기 유입구와, 해수면 하강 시 상기 해수 유입구로 유입된 해수가 배출되는 해수 유출구와, 해수면 상승 시 공기가 배출되는 공기 유출구가 형성되는 장치본체; 및 상기 장치본체 내부에 설치되는 터빈 발전기를 포함할 수 있다.The wave power generation device includes a seawater inlet through which seawater flows when the sea level rises, an air inlet through which external air flows when the sea level falls, a seawater outlet through which seawater flows into the seawater inlet when the sea level falls, and air when the sea level rises. The apparatus body is formed air outlet is discharged; And it may include a turbine generator installed inside the apparatus body.

그리고 상기 선체에는 상기 파력발전장치 내로의 해수가 유입될 수 있는 선체 유입구가 형성되고, 상기 선체 유입구로의 해수의 유입을 허용 및 차단하는 선체 유입구 도어가 상기 선체에 결합되어 있을 수 있다.The hull inlet may be formed in the hull, through which seawater may be introduced into the wave power generator, and a hull inlet door for allowing and blocking the inflow of seawater to the hull inlet may be coupled to the hull.

또한 상기 터빈 발전기는, 해수면 상승 시에는 상기 해수 유입구로부터 유입되는 해수 및 상기 해수에 의한 공기 유동에 의하여 회전하고, 해수면 하강 시에는 상기 공기 유입구로부터 유입되는 공기에 의해 회전하는 터빈날개를 포함할 수 있다.In addition, the turbine generator may include a turbine blade that rotates by the air flow by the seawater and the seawater flowing from the seawater inlet when the sea level rises, and by the air flowing from the air inlet when the sea level falls. have.

상기 장치본체에는, 상기 선체의 선수(船首)방향의 전방에 위치하는 유입영역과, 상기 유입영역의 후방에 인접하게 배치되는 유출영역을 구획하되 상기 유입영역과 상기 유출영역을 연통하는 연통유로가 관통 형성된 격벽이 마련되며, 상기 터빈날개는 상기 연통유로 상에 배치될 수 있다.The apparatus main body includes an inflow region located in the forward direction of the hull and an outflow region disposed adjacent to the rear of the inflow region, while communicating passages communicating the inflow region and the outflow region. A partition wall formed therethrough is provided, and the turbine blades may be disposed on the communication passage.

또한 상기 장치본체는, 상기 해수 유입구와, 상기 공기 유입구와, 상기 해수 유출구와, 상기 공기 유출구가 형성되는 프레임; 상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 해수 유입구를 개방 또는 차단하는 해수 유입구 도어; 상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 공기 유입구를 개방 또는 차단하는 공기 유입구 도어; 상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 해수 유출구를 개방 또는 차단하는 해수 유출구 도어; 및 상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 공기 유출구를 개방 또는 차단하는 공기 유출구 도어를 포함할 수 있다.In addition, the apparatus main body, the seawater inlet, the air inlet, the seawater outlet, the frame is formed with the air outlet; A seawater inlet door rotatably coupled to the frame to open or block the seawater inlet; An air inlet door rotatably coupled to the frame to open or block the air inlet; A seawater outlet door rotatably coupled to the frame to open or block the seawater outlet; And an air outlet door rotatably coupled to the frame to open or block the air outlet.

상기 파력발전장치는, 상기 선체의 외부와 상기 해수 유출구를 연결하도록 마련되어 상기 해수 유출구로부터 배출되는 상기 해수를 바다로 배출하는 해수 배출관을 더 포함할 수 있다.The wave power generation device may further include a seawater discharge pipe provided to connect the outside of the hull and the seawater outlet to discharge the seawater discharged from the seawater outlet to the sea.

또한 상기 파력발전장치는, 상기 공기 유출구가 개방된 경우 상기 공기 유출구로부터 배출되는 공기를 상기 선체의 외부로 배출시키는 환기장치를 더 포함할 수 있다.The wave power generator may further include a ventilation device for discharging air discharged from the air outlet to the outside of the hull when the air outlet is open.

상기 환기장치는, 상기 공기 유출구가 개방된 경우 상기 공기 유출구와 연통되는 공기 환기관; 및 상기 공기 환기관의 공기를 상기 선체의 외부로 배출시키는 에어펌프를 포함할 수 있다.The ventilator may include an air vent pipe communicating with the air outlet when the air outlet is open; And it may include an air pump for discharging the air of the air vent pipe to the outside of the hull.

한편 상기 파력발전장치에 전기적으로 연결된 전기장치를 더 포함하며, 상기 전기장치는 상기 파력발전장치로부터 생산되는 전력을 충전하는 배터리를 포함할 수 있다.Meanwhile, the apparatus may further include an electric device electrically connected to the wave power generator, and the electric device may include a battery for charging electric power generated from the wave power generator.

본 발명의 실시예는, 파도의 상하운동 에너지를 이용하여 상대적으로 고효율의 발전(發電)을 수행할 수 있어 에너지를 절약할 수 있고 한 번 설치해 놓으면 선박이 수명을 다할 때까지 거의 영구적으로 사용 가능하며, 또한 화석연료의 사용을 종래 보다 감소시킬 수 있어 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있다.Embodiment of the present invention, by using the up and down kinetic energy of the wave can perform a relatively high efficiency power generation (saving energy) can be used almost permanently until the end of life of the ship once installed In addition, the use of fossil fuels can be reduced compared to the prior art, thereby reducing air and marine pollution.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전장치가 구비된 선박의 주요부 배치도이다.
도 2는 도 1의 선박의 파력발전장치의 해수면이 상승할 때의 작동 상태도이다.
도 3은 도 1의 선박의 파력발전장치의 해수면이 하강할 때의 작동 상태도이다.1 is a layout view of a main part of a ship equipped with a wave power generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operating state diagram when the sea level of the wave power generator of the ship of FIG. 1 rises.
Figure 3 is an operating state diagram when the sea level of the wave power generator of the ship of Figure 1 descends.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 발명의 실시예에 따른 파력발전장치가 구비된 선박은, 선체의 선수 부분에 설치되어 선박 운항 중의 파고의 변화를 이용하여 선박의 운용에 필요한 적어도 일부의 전력을 자체적으로 생산하는 파력발전장치가 설치된 선박으로서, 본 실시예의 선박에 설치된 파력발전장치는, 주로 해수면에 부표로 부유되도록 설치되거나 방파제 등의 시설물에 설치되는 종래 파력발전장치와 다른 새로운 구조를 가지며 그 발전효율도 종래 파력발전장치보다 높다. 이에 대하여 이하 상세히 설명하기로 한다.Ships equipped with a wave power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, the wave power generation device is installed on the bow portion of the hull using at least some of the power required for the operation of the ship by using the change of the wave during the ship itself As the installed vessel, the wave power generator installed in the ship of the present embodiment has a new structure different from the conventional wave power generator which is mainly installed to float on the sea surface as a buoy or installed in a facility such as a breakwater, and its power generation efficiency is higher than that of the conventional wave power generator. high. This will be described in detail below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전장치가 구비된 선박의 주요부 배치도이고, 도 2는 도 1의 선박의 파력발전장치의 해수면이 상승할 때의 작동 상태도이며, 도 3은 도 1의 선박의 파력발전장치의 해수면이 하강할 때의 작동 상태도이다.1 is a layout view of a main part of a ship provided with a wave power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an operating state diagram when the sea level of the wave power generation apparatus of the ship of Figure 1 rises, Figure 3 is Figure 1 This is a state diagram when the sea level of the wave generator of a ship descends.

이 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파력발전장치(20)가 구비된 선박(1)은, 바다를 항해하는 선체(10)와, 선체(10)에 마련되는 파력발전장치(20)를 포함한다. 여기서 파력발전장치(20)는 선체(10)에 마련되는 전기장치 즉 본 실시예에서 배터리(250)에 전기적으로 연결된다. As shown in these figures, the ship 1 equipped with the wave power generating apparatus 20 according to an embodiment of the present invention, the hull 10 for sailing the sea, and the wave power generation provided in the hull 10 Device 20. Here, the wave power generator 20 is electrically connected to the battery 250 in the present embodiment, that is, the electric device provided in the hull 10.

본 실시예에서 선체(10)는 이동 속도가 상대적으로 빠른 컨테이너선의 선체(10)이나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 선체(10)는 탱커선, 벌커선 등의 선체가 될 수도 있다. 이러한 선체(10)에는 파력발전장치(20)가 설치되는데, 본 실시예의 파력발전장치(20)는 컨테이너선의 선체(10)의 선수(船首)에 설치되나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며, 선미(船尾), 좌현 또는 우현에 설치될 수도 있을 것이다. In the present embodiment, the hull 10 is a hull 10 of a container ship having a relatively high moving speed, but the scope of the present invention is not limited thereto, and the hull 10 may be a hull of a tanker ship, a bulker ship, or the like. It may be. The hull 10 is provided with a wave power generating device 20, the wave power generating device 20 of the present embodiment is installed on the bow of the hull 10 of the container ship, but the scope of the present invention is not limited thereto. It may be installed in a stern, port or starboard.

또한 본 실시 예에서 선체(10)의 선수(船首) 부분에는 파력발전장치(20) 내로의 해수가 유입될 수 있는 선체 유입구(12)가 형성되어 있으며, 이러한 선체 유입구(12)로 해수의 유입을 허용 및 차단하는 선체 유입구 도어(12)가 선체(10)에 또한 결합되어 있다. 이러한 구성으로 파력발전장치(20)의 가동을 중지시킬 때에는 선체 유입구 도어(12)로 선체 유입구(12)를 폐쇄시키고, 파력발전장치(20)를 가동시킬 때에는 선체 유입구 도어(12)로 선체 유입구(12)를 개방시킨다.In addition, in the present embodiment, the bow portion of the hull 10 has a hull inlet 12 through which seawater can be introduced into the wave power generator 20, and the inflow of seawater into the hull inlet 12 is provided. A hull inlet door 12 is also coupled to the hull 10 to allow and block it. In such a configuration, the hull inlet 12 is closed by the hull inlet door 12 when the wave power generator 20 is stopped, and the hull inlet by the hull inlet door 12 when the wave power generator 20 is operated. (12) is opened.

한편 본 실시예의 파력발전장치(20)는, 해수면(S)의 상승 또는 하강에 의하여 내부로 유입되거나 내부로부터 유출되는 해수 또는 공기를 이용하여 발전한다. 즉 해수면이 상승하여 해수가 내부로 들어오면 이 해수의 이동과 이 해수에 의한 공기 이동에 의하여 발전이 이루어지고, 해수면이 하강하여 해수가 빠져나가면 해수가 빠져나간 공간을 채우기 위한 공기의 이동에 의하여 발전(發電)이 이루어진다. 이에 대해서는 대응되는 구성의 설명 시에 상세히 설명하기로 한다. On the other hand, the wave power generator 20 of the present embodiment is generated by using sea water or air introduced into or out from the inside by the rising or falling of the sea surface (S). In other words, when the sea level rises and the seawater enters the inside, power is generated by the movement of the seawater and the air movement by the seawater, and when the seawater falls and the seawater exits, Power generation takes place. This will be described in detail in the description of the corresponding configuration.

그리고 본 실시예의 파력발전장치(20)는, 한 번 설치해 놓으면 선박(1)이 수명을 다할 때까지 거의 영구적으로 사용 가능한 구조를 갖는데, 장치본체(210)와, 장치본체(210)에 내부에 설치되는 터빈 발전기(220)를 포함한다. And the wave power generator 20 of the present embodiment, once installed, has a structure that can be used almost permanently until the end of the life of the ship 1, the device body 210 and the device body 210 inside It includes a turbine generator 220 is installed.

장치본체(210)는, 해수 유입구(214), 공기 유입구(215), 해수 유출구(216) 및 공기 유출구(217)가 형성되는 프레임(210a)과, 프레임(210a)에 결합되되 내부로 돌출되는 격벽(213)과, 프레임(210a)에 회동 가능하게 결합되어 해수 유입구(214)를 개방 또는 차단하는 해수 유입구 도어(214a)와, 프레임(210a)에 회동 가능하게 결합되어 공기 유입구(215)를 개방 또는 차단하는 공기 유입구 도어(215a)와, 프레임(210a)에 회동 가능하게 결합되어 해수 유출구(216)를 개방 또는 차단하는 해수 유출구 도어(216a)와, 프레임(210a)에 회동 가능하게 결합되어 공기 유출구(217)를 개방 또는 차단하는 공기 유출구 도어(217a)를 포함한다. The device body 210 is coupled to the frame 210a and the frame 210a in which the seawater inlet 214, the air inlet 215, the seawater outlet 216, and the air outlet 217 are formed and protrude inwardly. The partition 213 and the seawater inlet door 214a rotatably coupled to the frame 210a to open or block the seawater inlet 214 and the air inlet 215 rotatably coupled to the frame 210a. The air inlet door 215a for opening or blocking, and the seawater outlet door 216a for rotatably coupled to the frame 210a to open or block the seawater outlet 216, and rotatably coupled to the frame 210a. An air outlet door 217a for opening or blocking the air outlet 217.

여기서 격벽(213)은, 선체(10)의 진행방향의 전방에 위치하는 유입영역(211)과, 유입영역(211)의 후방에 인접하게 배치되는 유출영역(212)을 구획하며, 이러한 격벽(213)에는 유입영역(211)과 유출영역(212)을 연통하는 연통유로(218)가 관통 형성된다. Here, the partition wall 213 partitions the inflow area 211 located in the forward direction of the hull 10 and the outflow area 212 adjacent to the rear of the inflow area 211. In 213, a communication flow path 218 communicating with the inflow area 211 and the outflow area 212 is formed therethrough.

이러한 구성으로 해수면 상승 시 해수 유입구(214)로 해수가 유입되고 공기는 공기 유출구(217)로 배출되며, 해수면 하강 시 공기 유입구(215)로 외부 공기가 유입되고 해수 유입구(214)로 유입된 해수가 해수 유출구(216)로 배출되면서 터빈 발전기(220)가 발전(發電)한다. With this configuration, when the sea level rises, the seawater is introduced into the seawater inlet 214, and the air is discharged to the air outlet 217. Is discharged to the sea water outlet 216, the turbine generator 220 is generated (發電).

이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 유입영역(211)의 전방 하단부에 인접한 프레임(210a)에는 해수가 유입되는 해수 유입구(214)가 형성되고, 해수 유입구(214)의 개폐를 위하여 선박(1) 운항 중 선수에 부딪히는 파도의 압력에 의해 유입영역(211)의 내부를 향하여만 열리는 해수 유입구 도어(214a)가 프레임(210a)에 대하여 상대회동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 해수 유입구 도어(214a)는 프레임(210a)에 힌지 결합하는 방식으로 설치되나, 본 발명의 권리범위가 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며 중력이나 스프링 또는 자체의 탄성력 등에 의해 해수 유입구(214)를 폐쇄하고, 유입되는 해수의 압력에 의해 해수 유입구(214)를 개방시키는 구조이면 다양한 방식으로 적용 가능하다.In more detail, the seawater inlet 214 through which seawater is introduced is formed in the frame 210a adjacent to the front lower end of the inflow area 211, and the ship 1 is in operation to open and close the seawater inlet 214. The seawater inlet door 214a, which opens only toward the inside of the inflow area 211 by the pressure of the wave hitting the bow, is coupled to the frame 210a so as to be relatively rotatable. In this embodiment, the seawater inlet door 214a is installed in a hinged manner to the frame 210a, but the scope of the present invention is not limited to such a structure, and the seawater inlet 214 may be caused by gravity or a spring or an elastic force thereof. ) And the seawater inlet 214 is opened by the pressure of the incoming seawater.

또한 유입영역(211)의 상단부에 인접한 프레임(210a)에는 선박(1)의 외부 공기가 유입되는 공기 유입구(215)가 형성되고, 공기 유입구(215)의 개폐를 위하여 공기 유입구(215)로 유입되는 공기의 압력에 의해 유입영역(211)의 내부를 향하여만 열릴 수 있는 공기 유입구 도어(215a)가 프레임(210a)에 상대회동 가능하게 결합된다.In addition, an air inlet 215 is formed in the frame 210a adjacent to the upper end of the inlet area 211, through which the outside air of the ship 1 is introduced, and is introduced into the air inlet 215 to open and close the air inlet 215. The air inlet door 215a, which can be opened only toward the inside of the inlet region 211 by the pressure of the air, is coupled to the frame 210a so as to be relatively rotatable.

한편, 유출영역(212)은 유입영역(211)에 유입된 해수 또는 공기가 배출되기 시작하는 곳이다. 유출영역(212)의 하단부에 인접한 프레임(210a)에는 유입영역(211)으로 유입된 해수를 배출하기 위한 해수 유출구(216)가 형성되고, 해수 유출구(216)의 개폐를 위하여 해수의 압력에 의해 유출영역(212)의 외부를 향하여만 열릴 수 있는 해수 유출구 도어(216a)가 프레임(210a)에 상대 회동 가능하게 설치된다.On the other hand, the outlet area 212 is where seawater or air introduced into the inlet area 211 begins to be discharged. A seawater outlet 216 is formed in the frame 210a adjacent to the lower end of the outlet area 212 to discharge the seawater introduced into the inlet area 211, and is opened by the pressure of the seawater to open and close the seawater outlet 216. The seawater outlet door 216a, which can be opened only toward the outside of the outlet area 212, is installed in the frame 210a so as to be relatively rotatable.

그런데 해수 유출구(216)로부터 배출되는 해수는 바다로 배출될 수 있어야 한다. 따라서 본 실시예의 파력발전장치(20)는, 선체(10)의 외부와 해수 유출구(216)를 연결하도록 선체(10)에 마련되어 해수 유출구(216)로부터 배출되는 해수를 바다로 배출하는 해수 배출관(230)을 더 포함한다.However, the seawater discharged from the seawater outlet 216 should be discharged to the sea. Therefore, the wave power generator 20 of the present embodiment is provided in the hull 10 so as to connect the outside of the hull 10 and the seawater outlet 216 seawater discharge pipe for discharging seawater discharged from the seawater outlet 216 to the sea ( 230).

그리고 유출영역(212)의 상단부에 인접한 프레임(210a)에는 유입영역(211)으로 유입된 공기를 배출하기 위한 공기 유출구(217)가 형성되고, 공기 유출구(217)의 개폐를 위하여 배출되는 공기의 압력에 의해 유출영역(212)의 외부를 향하여만 열릴 수 있는 공기 유출구 도어(217a)가 프레임(210a)에 상대회동 가능하게 설치된다. In addition, an air outlet 217 is formed in the frame 210a adjacent to the upper end of the outlet area 212 for discharging the air introduced into the inlet area 211, and the air discharged to open and close the air outlet 217. An air outlet door 217a, which can be opened only toward the outside of the outlet area 212 by pressure, is installed in the frame 210a so as to be relatively rotatable.

그런데 공기 유출구(217)로부터 배출되는 공기는 선체(10)의 외부로 배출될 수 있어야 한다. 따라서 본 실시예의 파력발전장치(20)는, 공기 유출구(217)로부터 배출되는 공기를 선체(10)의 외부로 배출하는 환기장치(240)를 더 포함한다.By the way, the air discharged from the air outlet 217 should be discharged to the outside of the hull (10). Therefore, the wave power generator 20 of the present embodiment further includes a ventilation device 240 for discharging air discharged from the air outlet 217 to the outside of the hull 10.

이러한 환기장치(240)는, 공기 유출구(217)가 개방된 경우 공기 유출구(217)와 연통되는 공기 환기관(241)과, 선체(10)의 갑판에 설치되어 공기 환기관(241)의 공기를 선체(10)의 외부로 배출시키는 에어펌프(242)를 포함한다. 이러한 구성으로 공기 유출구(217)로부터 배출되는 공기는 에어펌프(242)에 의하여 공기 환기관(241)을 통하여 외부로 배출된다. 만약 공기 유출구(217)로부터 배출되는 공기가 자연적으로 배출될 수 있다면 본 실시예와 달리 에어펌프(242)는 생략될 수 있다.The ventilator 240 includes an air ventilation pipe 241 communicating with the air outlet 217 when the air outlet 217 is opened, and installed on the deck of the hull 10 to supply air from the air ventilation pipe 241. An air pump 242 for discharging to the outside of the (10). In this configuration, the air discharged from the air outlet 217 is discharged to the outside through the air vent pipe 241 by the air pump 242. If the air discharged from the air outlet 217 can be naturally discharged, unlike the present embodiment, the air pump 242 can be omitted.

한편 터빈 발전기(220)는 유입영역(211)과 유출영역(212)을 구분하는 격벽(213) 사이의 연통유로(218) 상에 배치되는 터빈날개(221)를 포함한다. 터빈날개(221)는, 해수면 상승 시에는 해수 유입구(214)로부터 유입되는 해수와 이 해수에 의한 공기 유동에 의하여 회전하고, 해수면 하강 시에는 공기 유입구(215)로부터 유입되는 공기에 의해 회전한다. 이와 같이 터빈날개(221)가 회전함에 따라서 터빈 발전기(220)의 발전(發電)이 이루어진다. Meanwhile, the turbine generator 220 includes a turbine blade 221 disposed on the communication passage 218 between the partition wall 213 separating the inflow area 211 and the outflow area 212. The turbine blade 221 is rotated by the seawater flowing in from the seawater inlet 214 and the air flow by the seawater when the sea level rises, and rotates by the air flowing from the air inlet 215 when the sea level falls. As the turbine blades 221 rotate in this manner, power generation of the turbine generator 220 occurs.

터빈 발전기(220)에서 생산된 전력은 터빈 발전기(220)에 연결된 전선(222)을 통해 배터리(250)에 저장된다. 본 실시예의 경우 터빈날개(221)의 회전에 의해 생산된 전력은 배터리(250)에 충전되어, 평상시에는 냉동 컨테이너(260, Reefer container)의 전력 공급에 주로 사용되고, 선박(1) 접안 시에는 선수 트러스터(270, Thruster) 운행에 사용될 수 있다.Power produced by the turbine generator 220 is stored in the battery 250 via a wire 222 connected to the turbine generator 220. In the present embodiment, the power produced by the rotation of the turbine blades 221 is charged in the battery 250, usually used for power supply of the refrigeration container (260, Reefer container), the bow when the ship (1) It can be used to operate the trust 270 (Thruster).

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 파력발전장치를 구비한 선박의 작용에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 2 and 3 will be described in detail the operation of the ship provided with a wave power generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

선박(1)이 운항 중일 때 선박(1)의 선수에 부딪히는 파도의 해수면(S)은 반복적으로 상승과 하강을 반복하게 된다. 본 실시예에 따른 파력발전장치(20)를 구비한 선박(1)은 해수면(S)의 상승 시뿐만 아니라 하강 시에도 전력을 생산할 수 있다.When the ship 1 is in operation, the sea level (S) of the waves hitting the bow of the ship 1 is repeatedly repeated ascending and descending. The vessel 1 equipped with the wave power generating apparatus 20 according to the present embodiment may produce electric power not only when the sea level S rises but also when it falls.

본 실시예에 있어서는, 파력발전장치(20)를 가동시키기 위하여 우선 선체 유입구 도어(12)로 선체 유입구(12)를 개방시킨다.In this embodiment, first, the hull inlet 12 is opened by the hull inlet door 12 in order to operate the wave power generator 20.

이를 전제로 먼저, 해수면(S)이 상승하는 경우의 작동에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.On the premise of this, first, the operation when the sea level S rises will be described with reference to FIG. 2.

해수면(S)이 상승하면 선박(1)의 저면으로부터 일정 높이에 형성된 해수 유입구(214)가 해수면(S) 아래에 위치함에 따라 해수 유입구 도어(214a)에 해수의 압력이 작용하여 해수 유입구 도어(214a)가 열리게 되고 이에 따라 해수가 해수 유입구(214)로 유입된다. 유입된 해수에 의해 유입영역(211) 내의 공기 압력이 상승하고, 이에 따라 공기는 터빈날개(221)를 회전시키며 유출영역(212)으로 이동한다. 유입된 해수 또한 공기를 따라 터빈날개(221)를 회전시키며 유출영역(212)으로 이동한다.When the sea level (S) rises, the seawater inlet 214 formed at a predetermined height from the bottom of the vessel 1 is located below the sea level (S), the pressure of the seawater acts on the seawater inlet door (214a) seawater inlet door ( 214a is opened and thus seawater flows into the seawater inlet 214. The air pressure in the inlet area 211 increases due to the inflow of seawater, and the air moves to the outlet area 212 while rotating the turbine blades 221. Inflowed seawater also rotates the turbine blades 221 along the air and moves to the outlet area 212.

유출영역(212)으로 이동한 공기는 유출영역(212)의 공기압을 상승시키고, 이에 따라 공기 유출구 도어(217a)가 열림으로써 유입된 공기는 유출영역(212) 외부로 유출되고 환기장치(240)를 통해 선박(1) 외부로 배출된다.The air moved to the outlet area 212 increases the air pressure of the outlet area 212, and thus the air introduced by the air outlet door 217a is opened to the outside of the outlet area 212 and the ventilator 240. It is discharged to the outside of the vessel (1) through.

한편, 해수면(S) 하강 시에는, 도 3을 참조하면, 유출영역(212)에 있는 유입된 해수가 해수 유출구(216) 및 해수 배출관(230)을 통해 선박(1) 외부로 배출된다. 유출영역(212)의 해수가 배출됨에 따라 부압이 발생하고 이러한 부압은 공기 유입구 도어(215a)에 작용하여 공기 유입구(215)를 개방시킴으로써 외부 공기가 공기 유입구(215) 통해 유입영역(211)으로 유입된다. 유입영역(211)으로 유입된 공기는 터빈날개(221)를 회전시키며 유출영역(212)으로 이동하여 압력 평형을 이루게 된다. On the other hand, when the sea surface (S) descends, referring to Figure 3, the introduced seawater in the outlet area 212 is discharged to the outside of the vessel 1 through the seawater outlet 216 and seawater discharge pipe 230. As the seawater in the outlet area 212 is discharged, negative pressure is generated, and this negative pressure acts on the air inlet door 215a to open the air inlet 215 so that external air enters the inlet area 211 through the air inlet 215. Inflow. The air introduced into the inlet region 211 moves to the outlet region 212 while rotating the turbine blades 221 to achieve pressure balance.

이와 같이 해수면(S)의 상승 및 하강 시에 터빈날개(221)의 회전에 의해 생산된 전력은 배터리(250)에 충전되어, 평상시에는 냉동 컨테이너(260, Reefer container)의 전력 공급에 주로 사용되고 선박(1) 접안 시에는 선수 트러스터(270, Thruster) 운행에 사용될 수 있다.As such, the power generated by the rotation of the turbine blades 221 when the sea level S rises and falls is charged in the battery 250, and is usually used for supplying power to the refrigeration container 260. (1) It may be used to operate the bow thruster (270, Thruster) during berthing.

이와 같이 본 발명에 따른 실시예에 따른 파력발전장치(20)를 구비한 선박(1)은, 해수면(S)의 상승 시뿐만 아니라 하강 시에도 터빈날개(221)를 회전시켜 발전할 수 있고 해수와 공기의 유동을 모두 사용할 수 있어 상대적으로 고효율의 발전(發電)을 수행할 수 있으며, 따라서 파도의 상하운동 에너지를 이용한 발전(發電)으로 에너지를 절약할 수 있고 또한 화석연료의 사용을 종래 보다 감소시킬 수 있어 대기 및 해양오염도 감소시킬 수 있다.As described above, the ship 1 having the wave power generator 20 according to the embodiment of the present invention can generate power by rotating the turbine blades 221 not only at the time of rising of the sea level S but also at the time of falling. Both the flow of air and the air can be used to generate relatively high-efficiency power generation. Therefore, energy can be saved by power generation using up and down kinetic energy of waves. It can also reduce air and ocean pollution.

전술한 실시 예에서는 파력발전장치(20)의 프레임(210a)이 선체(10)와 별도로 설명되었으나, 이는 설명의 편의 상 구분되어 설명된 것으로서 파력발전장치(20)의 프레임(210a)이 선체(10)의 일부분일 수도 있고 선체(10)와 별도로 제작되어 선체(10)와 결합될 수도 있다. In the above-described embodiment, the frame 210a of the wave power generator 20 has been described separately from the hull 10, which is described separately for convenience of description and the frame 210a of the wave power generator 20 is the hull ( It may be a part of 10 or may be manufactured separately from the hull 10 and combined with the hull 10.

또한 전술한 실시예에서는, 선체 유입구(12)로 해수의 유입을 허용 및 차단하는 선체 유입구 도어(12)가 선체(10)에 마련되어, 파력발전장치(20)의 가동을 중지시킬 때에는 선체 유입구 도어(12)로 선체 유입구(12)를 폐쇄시키고 파력발전장치(20)를 가동시킬 때에는 선체 유입구 도어(12)로 선체 유입구(12)를 개방시키는 구조에 대하여 상술하였으나, 해수 유입구(214)와 해수 유입구 도어(214a)가 선체 유입구(12)와 선체 유입구 도어(12)의 역할을 수행하도록 구성할 수도 있을 것이다.In addition, in the above-described embodiment, the hull inlet door 12 for allowing and blocking the inflow of seawater to the hull inlet 12 is provided in the hull 10, and when the wave power generator 20 is stopped, the hull inlet door Although the structure of opening the hull inlet 12 by the hull inlet door 12 when closing the hull inlet 12 and operating the wave power generator 20 is described above, the sea water inlet 214 and the seawater have been described above. The inlet door 214a may be configured to serve as the hull inlet 12 and the hull inlet door 12.

또한 전술한 실시예에서는, 해수압 및 공기압에 따라 해수 유입구 도어(214a), 공기 유출구 도어(217a), 해수 유출구 도어(216a), 또는 공기 유입구 도어(215a)가 자동으로 개폐되는 것에 대하여 상술하였으나, 별도로 이들을 구동하는 구동수단들과, 별도의 압력센서들과, 이러한 압력센서들에 의하여 감지된 신호에 기초하여 구동수단들을 제어하는 제어부를 구성할 수도 있을 것이다.In addition, in the above-described embodiment, the seawater inlet door 214a, the air outlet door 217a, the seawater outlet door 216a, or the air inlet door 215a is automatically opened and closed according to the seawater pressure and the air pressure. In addition, the driving means for driving them separately, separate pressure sensors, and the control unit for controlling the driving means based on the signal sensed by these pressure sensors may be configured.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

1 : 선박 10 : 선체
20 : 파력발전장치 210 : 장치본체
210a: 프레임 211 : 유입영역
212 : 유출영역 214 : 해수 유입구
215 : 공기 유입구 216 : 해수 유출구
217 : 공기 유출구 220 : 터빈 발전기
230 : 해수 배출관 240 : 환기장치1: ship 10: hull
20: wave power generator 210: device body
210a: frame 211: inflow area
212: outlet area 214: seawater inlet
215: air inlet 216: seawater outlet
217: air outlet 220: turbine generator
230: seawater discharge pipe 240: ventilation device

Claims (10)

선체; 및
상기 선체에 마련되며, 해수면의 상승 또는 하강에 의하여 내부로 유입되거나 내부로부터 유출되는 해수 또는 공기를 이용하여 발전하는 파력발전장치를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.hull; And
And a wave power generator provided on the hull and generating power using sea water or air flowing into or out of the sea due to rising or falling of sea level. 제1항에 있어서,
상기 파력발전장치는,
해수면 상승 시 해수가 유입되는 해수 유입구와, 해수면 하강 시 외부 공기가 유입되는 공기 유입구와, 해수면 하강 시 상기 해수 유입구로 유입된 해수가 배출되는 해수 유출구와, 해수면 상승 시 공기가 배출되는 공기 유출구가 형성되는 장치본체; 및
상기 장치본체 내부에 설치되는 터빈 발전기를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 1,
The wave power generator,
The sea inlet where sea water flows in when the sea level rises, the air inlet where external air flows in when the sea level descends, the sea water outlet through which seawater flows into the sea inlet when the sea level falls, and the air outlet through which air is discharged when the sea level rises, Apparatus body formed; And
Ship comprising a turbine generator, including a turbine generator is installed inside the apparatus body. 제2항에 있어서,
상기 선체에는 상기 파력발전장치 내로의 해수가 유입될 수 있는 선체 유입구가 형성되고, 상기 선체 유입구로의 해수의 유입을 허용 및 차단하는 선체 유입구 도어가 상기 선체에 결합되어 있는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 2,
The hull is provided with a hull inlet through which seawater can be introduced into the wave power generator, and a hull inlet door for allowing and blocking the inflow of seawater to the hull inlet is coupled to the hull. Ship. 제2항에 있어서,
상기 터빈 발전기는, 해수면 상승 시에는 상기 해수 유입구로부터 유입되는 해수 및 상기 해수에 의한 공기 유동에 의하여 회전하고, 해수면 하강 시에는 상기 공기 유입구로부터 유입되는 공기에 의해 회전하는 터빈날개를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 2,
The turbine generator includes a turbine blade that rotates by seawater flowing from the seawater inlet when the sea level rises and air flow by the seawater, and rotates by air introduced from the air inlet when the sea level falls. Vessel with power generation system. 제4항에 있어서,
상기 장치본체에는, 상기 선체의 선수(船首)방향의 전방에 위치하는 유입영역과, 상기 유입영역의 후방에 인접하게 배치되는 유출영역을 구획하되 상기 유입영역과 상기 유출영역을 연통하는 연통유로가 관통 형성된 격벽이 마련되며,
상기 터빈날개는 상기 연통유로 상에 배치되는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 4, wherein
The apparatus main body includes an inflow region located in the forward direction of the hull and an outflow region disposed adjacent to the rear of the inflow region, while communicating passages communicating the inflow region and the outflow region. The partition wall formed therethrough is provided,
The turbine blade is provided with a wave power generator, which is disposed on the communication flow path. 제2항에 있어서,
상기 장치본체는,
상기 해수 유입구와, 상기 공기 유입구와, 상기 해수 유출구와, 상기 공기 유출구가 형성되는 프레임;
상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 해수 유입구를 개방 또는 차단하는 해수 유입구 도어;
상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 공기 유입구를 개방 또는 차단하는 공기 유입구 도어;
상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 해수 유출구를 개방 또는 차단하는 해수 유출구 도어; 및
상기 프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 공기 유출구를 개방 또는 차단하는 공기 유출구 도어를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 2,
The device body,
A frame in which the seawater inlet, the air inlet, the seawater outlet, and the air outlet are formed;
A seawater inlet door rotatably coupled to the frame to open or block the seawater inlet;
An air inlet door rotatably coupled to the frame to open or block the air inlet;
A seawater outlet door rotatably coupled to the frame to open or block the seawater outlet; And
And an air outlet door rotatably coupled to the frame to open or block the air outlet. 제2항에 있어서,
상기 파력발전장치는, 상기 선체의 외부와 상기 해수 유출구를 연결하도록 마련되어 상기 해수 유출구로부터 배출되는 상기 해수를 바다로 배출하는 해수 배출관을 더 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 2,
The wave power generation device, the ship provided with a wave power generation device further comprises a sea water discharge pipe is provided to connect the outside of the hull and the sea water outlet to discharge the sea water discharged from the sea water outlet to the sea. 제2항에 있어서,
상기 파력발전장치는, 상기 공기 유출구가 개방된 경우 상기 공기 유출구로부터 배출되는 공기를 상기 선체의 외부로 배출시키는 환기장치를 더 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 2,
The wave generator further comprises a ventilator for discharging the air discharged from the air outlet to the outside of the hull when the air outlet is open. 제8항에 있어서,
상기 환기장치는,
상기 공기 유출구가 개방된 경우 상기 공기 유출구와 연통되는 공기 환기관; 및
상기 공기 환기관의 공기를 상기 선체의 외부로 배출시키는 에어펌프를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.The method of claim 8,
The ventilation device,
An air vent pipe communicating with the air outlet when the air outlet is open; And
And an air pump for discharging air from the air vent pipe to the outside of the hull. 제1항에 있어서,
상기 파력발전장치에 전기적으로 연결된 전기장치를 더 포함하며,
상기 전기장치는 상기 파력발전장치로부터 생산되는 전력을 충전하는 배터리를 포함하는, 파력발전장치가 구비된 선박.

The method of claim 1,
Further comprising an electrical device electrically connected to the wave power generator,
The electric device includes a battery for charging power generated from the wave power generator, the ship with a wave power generator.

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