KR20130081500A - Symmetrical impeller section shape using current power generation system - Google Patents

Symmetrical impeller section shape using current power generation system Download PDF

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KR20130081500A
KR20130081500A KR1020120002516A KR20120002516A KR20130081500A KR 20130081500 A KR20130081500 A KR 20130081500A KR 1020120002516 A KR1020120002516 A KR 1020120002516A KR 20120002516 A KR20120002516 A KR 20120002516A KR 20130081500 A KR20130081500 A KR 20130081500A
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KR1020120002516A
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김성훈
장봉준
최길환
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현대중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A hydraulic turbine having a symmetric airfoil used in a tidal current power generator is provided to allow the airfoil to have a point-symmetric cross section against a cross section at one side of the airfoil, thereby increasing efficiency in power generation by 4 to 10% compared with a symmetric cross section. CONSTITUTION: A hydraulic turbine having a symmetric airfoil used in a tidal current power generator includes blades. When a distance (x) from a leading edge to a trailing edge is 1, the cross section of the blade has thickness distribution which is symmetric based on an axis of x = 0.5 and a camber distribution which is symmetric based on an axis of y = x - 0.5. The camber distribution follows values in a table (1) in which the values of thickness and camber against the respective Xc coordinates of an X-axis are marked in dimensionless forms. A thickness ratio in the generator is 10 to 30%. The distribution of the ratio is proportional to the thickness distribution in the table, and the caber has a value identical to the value in the table.

Description

조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차{Symmetrical impeller section shape using current power generation System} Symmetrical impeller section shape using current power generation system

본 발명은 조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차에 관한 것으로, 자세하게는 조류력 발전장치에 사용되는 수차를 구성하는 날개의 익형이 대칭형으로 구성되어 조류 방향에 상관없이 양방향 발전이 가능토록 한 조류력 발전장치용 수차에 관한 것이다.
The present invention relates to aberrations having a symmetrical airfoil used in a tidal current power generation device, in detail, the airfoil of the wing constituting aberrations used in a tidal current power generation device is configured in a symmetrical form, which enables bidirectional power generation regardless of the direction of the tidal current. It relates to aberrations for all tidal current power plants.

산업 발전에 따라 기존 화석에너지 자원이 고갈되고 있는데, 이러한 화석에너지를 대체하거나 대체 하기 위해 신재생에너지 연구가 활발해지고 있다. 특히 화석에너지의 오염문제를 해결한 신재생 에너지로 청정대체에너지(Clean replaceable energy) 개발을 위하여 많은 연구와 노력을 기울여 왔다.Existing fossil energy resources are being depleted with industrial development, and renewable energy research is being actively conducted to replace or replace such fossil energy. In particular, much research and efforts have been made to develop clean replaceable energy as renewable energy that solves the problem of fossil energy pollution.

청정대체에너지로는 태양에너지(Solar energy), 풍력에너지(Wind energy), 조류력에너지(Current energy), 조력에너지(Tidal energy), 지열에너지(Geo-thermal energy), 생화학에너지(Bio-chemical energy) 등을 들 수 있다.
Clean alternative energy includes Solar energy, Wind energy, Current energy, Tidal energy, Geo-thermal energy, Bio-chemical energy ), And the like.

상기 청정에너지 중 조력에너지를 이용한 조력 발전장치는 조수간만의 차이를 이용하여 만조때 물을 저장하여 두었다가 간조때 낙차를 이용하여 발전하는 방식으로 물을 가두기 위한 대형댐이 필요하고, 댐 건설에 의한 환경파괴가 뒤따르며, 조수간만의 차에 따라 발전할 수 있는 시간이 제한되는 문제점이 발생되었다.
The tidal power generation apparatus using tidal energy among the clean energy requires a large dam to trap water in a manner of generating water by using a free fall at low tide by using water between tides. Following environmental destruction, there was a problem that the time to generate power is limited according to the difference between tides.

또한 상기 조류력 발전장치는 조수간만의 차이를 이용하여 만조 때 물을 저장하여 두었다가 간조 때 낙차를 이용하여 발전하는 조력 발전장치(tidal power generation system)와는 전혀 다른 것으로, 해양이나 하천의 조류에너지를 이용하여 발전하는 장치이다.In addition, the tidal power generator is a completely different from the tidal power generation system (tidal power generation system) to store the water at high tide by using the difference between tidal tide and to use the free fall during low tide, it is a tidal power generation of the ocean or river It is a device to generate power.

세계 곳곳에는 상당히 빠른 해류가 발생하는 곳이 많이 있고 우리나라 남해안에도 10노트 이상의 고속 조류지역이 있어 이 조류에너지를 이용하여 대용량의 발전장치를 구동할 수 있다.  In many parts of the world, there are many places where very fast currents occur, and there are more than 10 knots of high-speed algae on the southern coast of Korea.

특히, 해양연구원의 조사자료에 의하면 우리나라 남해안에도 전남 진도대교 부근 울돌목에 약 500 MW, 진도 서남부인 장죽수도에 약 500 MW, 진도 남부인 맹골수도에서 약 2,500 MW의 전력 생산이 가능한 조류력 자원이 있으며 총 원자력 발전소 15기에 해당하는 에너지 자원이 있다고 한다.
In particular, according to the survey data of the Ocean Research Institute, the tidal power resources capable of producing electricity of about 500 MW in Uldolmok near Jindo Bridge, Jeonnam, about 500 MW in Jangjuksu Island, southwest of Jindo, and about 2,500 MW in Menggol Island in southern Jindo. There is an energy resource corresponding to 15 nuclear power plants in total.

한편, 조력 또는 조류력과 같은 수력을 이용한 발전장치에서는 임펠러(impeller)식 수차에 의하여 회전력을 발생시키고 발전기를 구동함으로써 에너지를 생성하는 것이 일반적인 방법이다. On the other hand, in a power generating apparatus using hydraulic power, such as tidal or tidal force, it is a general method to generate energy by generating a rotating force by an impeller aberration and driving a generator.

그러나 조류력 발전에 있어서 이러한 임펠러식 발전방법은 에너지 생성효율이 다른 방법에 비하여 높은 편이지만 몇 가지 큰 단점을 가지고 있다.However, the impeller-type power generation method in tidal power generation is higher than other methods, but has some major disadvantages.

우선 임펠러에서 발생한 수평회전력을 이용하여 부유체나 고정구조물 위의 발전기를 구동하자면, 수평회전력을 수직회전력으로 바꾸어야 하는데, 회전력의 방향을 바꾸는 베벨치차(bevel gear) 장치가 고가이고, 동력전달 효율이 감소되며, 또한 수중설치를 위해 밀폐구조로 만들어야 하므로 보수유지가 어려운 단점이 있다. 특히 우리나라 남해안 지역처럼 조류의 방향이 바뀌면 임펠러의 전면이 조류가 오는 쪽을 향하도록 방향을 바꾸어 주어야 하는데 부유체인 경우에도 방향을 바꾸기가 대단히 어려우며 고정구조물의 경우에는 불가능하므로 원활한 발전이 어려운 문제점을 가지고 있다.
First of all, when driving a generator on a floating body or a fixed structure using the horizontal rotational power generated by the impeller, the horizontal rotational power should be changed to the vertical rotational power. A bevel gear device that changes the direction of rotational force is expensive and power transmission efficiency is high. It is reduced, and also has a disadvantage in that maintenance is difficult because it must be made of a sealed structure for underwater installation. In particular, if the direction of the algae changes, as in the south coast of Korea, the front of the impeller should be turned to face the direction of the algae, but even in the case of a floating body, it is very difficult to change the direction, and in the case of fixed structures, it is difficult to develop smoothly. have.

이하 종래의 조류력 발전장치에 대한 기술을 살펴본다.Hereinafter, a description will be given of a conventional tidal current power generation apparatus.

대한민국특허 출원 제 10-2002-6207호 '임펠러식 수차를 이용한 조류력 발전장치'(도 7 참조)는 임펠라식 수차(1)를 이용하여 구동축(2)이 회전후 치차상자(6)를 통해 회전방향이 전환된후 증속기(7)와 연결된 발전기(8)가 전기를 생산하는 구성으로 그 구조가 간단하고 제작 및 설치가 용이하고, 별도의 댐 건설없이 발전이 가능하여 발전설비의 건설에 따른 환경파괴를 방지할 수 있으며, 유속이 빠른 해양 또는 하천에 설치됨으로써 시간에 구애없이 발전할 수 있지만, 조류 방향의 변화에 따라 수차를 회전시켜야 되는 별도의 장치가 요구한다.
Republic of Korea Patent Application No. 10-2002-6207 'bird power generator using impeller-type aberration' (see Fig. 7) is the impeller-type aberration (1) through the gear box (6) after the drive shaft (2) is rotated After the rotation direction is changed, the generator 8 connected with the speed increaser 7 produces electricity. The structure is simple, easy to manufacture and install, and can be generated without additional dam construction. Environmental damage can be prevented, and can be developed at any time by being installed in the ocean or river with a high flow rate, but requires a separate device that needs to rotate the aberration according to the change in the direction of the tidal current.

또한 대한민국 특허출원 제 10-2009-28022호 '조류력 발전장치'(도 8 참조)는 수차를 회전시키는 장치를 회피하기 위하여, 부유체 또는 고정구조물에 발전기가 구비되고, 조류에 의해 회전하는 수차(130)가 상기 발전기(140)에 연결되어 발전하는 조류력 발전장치에 있어서, 선박의 선미단 보스부와 같이 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 유선 형상을 갖도록 형성되어 수차를 지지하는 한쌍의 수차 고정부(121, 121')가 전후단에 상호 대칭구조를 갖도록 형성된 지지용 구조물이 상기 부유체(110) 또는 고정구조물에 구비되어 조석 변화에 따른 조류 방향 변화에 상관없이 양방향 발전이 가능하도록 구성하였다. 하지만, 조류의 방향에 따라 두 개의 수차 중 하나의 수차만 발전하는 단점을 가지고 있다.
In addition, the Republic of Korea Patent Application No. 10-2009-28022 'algae power generating device' (see Fig. 8), in order to avoid the device for rotating the aberration, the generator is provided in the floating body or fixed structure, the aberration to rotate by a bird In the tidal current power generation device 130 is connected to the generator 140 to generate power, a pair of aberration high to support the aberration is formed to have a streamlined shape projecting convexly outward, such as the stern end boss portion of the ship The support structures formed so that the governments 121 and 121 'have mutually symmetrical structures at the front and rear ends are provided in the floating body 110 or the fixed structure so that bidirectional power generation is possible regardless of the tidal current change caused by the tidal changes. . However, there is a disadvantage in that only one of two aberrations develops according to the direction of the current.

상기에서 살펴본 바와 같이 종래의 기술들은 조류 방향에 따른 발전 문제를 해결하기 위해 수차의 방향을 전환시키는 부가장치를 구비하거나, 아니면 각각의 조류 방향에 대응하는 개별 수차를 구비하는 측면에서의 조류력 발전장치를 개발하는 방향으로 그 기술발전이 이루어지고 있음을 알 수 있다.As described above, the conventional techniques include an additional device for changing the direction of the aberration to solve the power generation problem according to the direction of the tidal current, or the tidal force power generation in terms of having individual aberrations corresponding to each tidal direction. It can be seen that the development of the technology is being made toward developing the device.

이와 같은 기술 개발 이유는 임펠러의 날개 단면 형상 즉, 조류의 방향을 받는 단면과 그 반대쪽 단면의 형상이 비대칭 형상을 가짐으로 인한 문제 때문에 발생하는 것이다. 즉, 각각의 조류 방향에 대응하는 개별 수차에 반대의 방향으로 조류가 흐르면 수차에서 발전할 수 있는 발전량이 효율이 현전하게 떨어질 뿐 아니라 정상적인 흐름에 비해 진동도 증가하게 되어 구조적 결함을 발생할 수도 있기 때문이다.
The reason for the development of such a technology is that the impeller wing cross-sectional shape, that is, the cross section receiving the direction of the current and the opposite cross-section shape due to the problem due to the asymmetrical shape. In other words, when the current flows in the opposite direction to the individual aberration corresponding to each current direction, the amount of power generated by the aberration not only decreases the efficiency significantly but also increases the vibration compared to the normal flow, resulting in structural defects. to be.

따라서 복잡한 구성없이 조류의 흐름에 따라 항시 발전이 이루어질수 있도록 양방향 조류력 발전 장치의 필요성이 대두되고 있다.
Therefore, the necessity of a bidirectional tidal current power generation device is emerging so that power generation can always be made according to the flow of the tidal flow without complicated configuration.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 조류력 발전 장치의 수차의 날개에 이용되는 익형의 형상을 대칭형 익형을 이용함으로써 조류의 방향에 상관없이 발전 효율을 유지할 수 있는 조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차를 제공하는 데 있다.
An object of the present invention for solving the above problems by using a symmetrical airfoil shape of the airfoil used for the blade of the aberration of the power generation device to the power generation device that can maintain the power generation efficiency regardless of the direction of the current. It is to provide an aberration with a symmetric airfoil used.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 조류력 발전 장치에 사용되는 수차에 있어서,The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional defects in the aberration used in the tidal power generation apparatus,

수차를 구성하는 날개 단면이 앞전(Leading edge)에서 뒷전까지의 거리(x)를 1로 할때 두께분포는 x = 0.5 축을 기준으로 대칭형상을 가지고, 캠버분포는 y = x - 0.5 축으로 대칭을 이루는 단면 형상을 구비한 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차를 제공함으로써 달성된다.
When the wing section constituting the aberration has a distance (x) from leading edge to trailing edge as 1, the thickness distribution is symmetrical with respect to x = 0.5 axis, and the camber distribution is symmetrical with y = x-0.5 axis. It is achieved by providing an aberration with a symmetrical airfoil for use in a tidal current power generation device, characterized in that it has a cross-sectional shape to form a.

또한 본 발명은 또 다른 실시형태로 조류력 발전 장치에 사용되는 수차에 있어서,In another aspect, the present invention is the aberration used in the tidal current power generation device,

수차를 구성하는 날개 단면이 앞전(Leading edge)에서 뒷전까지의 거리(x)를 1로 할때 두께분포는 x = 0.5 축을 기준으로 대칭형상을 가지게 형성되고, When the wing section constituting the aberration has a distance x from leading edge to rear edge as 1, the thickness distribution is formed to have a symmetrical shape with respect to x = 0.5 axis.

캠버 분포는 X축에 대한 각 XC 좌표에 대한 두께(thickness, yt), 캠버(camber, yc)의 수치를 무차원으로 표기한 하기 표 1의 수치에 따른 캠버분포를 가지게 단면이 대칭 형성되되, 본 조류력 발전 장치의 경우 두께비가 10 ~ 30%로 변하며 캠버는 표 1과 동일한 값을 가지게 형성된 것을 특징으로 한다. 이 때 표 1의 두께분포의 두께비는 20%이며 10 ~ 30%의 두께비는 표 1의 두께분포와 비례한 값을 가진다. The camber distribution is symmetrical in cross section with a camber distribution according to the numerical values of Table 1 below, in which the values of thickness (thickness, y t ) and camber (camber, y c ) for each X C coordinate on the X axis are dimensionally expressed. Although formed, the current generation power unit is a thickness ratio is changed to 10 ~ 30% and the camber is characterized in that it is formed to have the same value as in Table 1. At this time, the thickness ratio of the thickness distribution of Table 1 is 20% and the thickness ratio of 10 to 30% has a value proportional to the thickness distribution of Table 1.

xx cc ytyt ycyc 0.000 0.000 0.000000 0.000000 0.000093 0.000093 0.003 0.003 0.021876 0.021876 0.000395 0.000395 0.005 0.005 0.028213 0.028213 0.000740 0.000740 0.010 0.010 0.039799 0.039799 0.001390 0.001390 0.020 0.020 0.056000 0.056000 0.002430 0.002430 0.030 0.030 0.068235 0.068235 0.003465 0.003465 0.050 0.050 0.087178 0.087178 0.005587 0.005587 0.075 0.075 0.105357 0.105357 0.008197 0.008197 0.100 0.100 0.120000 0.120000 0.010706 0.010706 0.150 0.150 0.142829 0.142829 0.015194 0.015194 0.200 0.200 0.160000 0.160000 0.018616 0.018616 0.300 0.300 0.183303 0.183303 0.020000 0.020000 0.400 0.400 0.195959 0.195959 0.011892 0.011892 0.500 0.500 0.200000 0.200000 0.000000 0.000000 0.600 0.600 0.195959 0.195959 -0.011892 -0.011892 0.700 0.700 0.183303 0.183303 -0.020000 -0.020000 0.800 0.800 0.160000 0.160000 -0.018616 -0.018616 0.850 0.850 0.142829 0.142829 -0.015194 -0.015194 0.900 0.900 0.120000 0.120000 -0.010706 -0.010706 0.925 0.925 0.105357 0.105357 -0.008197 -0.008197 0.950 0.950 0.087178 0.087178 -0.005587 -0.005587 0.970 0.970 0.068235 0.068235 -0.003465 -0.003465 0.980 0.980 0.056000 0.056000 -0.002430 -0.002430 0.990 0.990 0.039799 0.039799 -0.001390 -0.001390 0.995 0.995 0.028213 0.028213 -0.000740 -0.000740 0.997 0.997 0.021876 0.021876 -0.000395 -0.000395 1.000 1,000 0.000000 0.000000 -0.000093 -0.000093

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 표 1의 수치에 따른 두께분포와 캠버분포를 가지게 형성된 대칭형 익형의 단면은 "

Figure pat00001
"형상인 것을 특징으로 한다.
The present invention is a preferred embodiment, the cross-section of the symmetric airfoil formed with the thickness distribution and the camber distribution according to the numerical value of Table 1 is "
Figure pat00001
Quot; shape.

상기와 같이 구성된 본 발명은 대칭형 단면을 가진 수차를 이용함으로써 조류방향에 상관없이 양방향 발전이 가능하다는 장점을 가진다. 특히, 두개의 수차를 이용시 조류의 방향에 상관없이 두 개의 수차 모두 사용할 수 있으므로 하나의 수차만 발전에 사용되는 기존의 장치에 비해 발전량을 약 10 ~ 50% 증가를 기대할 수 있다는 장점을 가진다.The present invention configured as described above has the advantage that bidirectional power generation is possible regardless of the direction of the bird by using aberration having a symmetrical cross section. In particular, when two aberrations are used, both aberrations can be used irrespective of the direction of the tidal flow, and thus, the power generation amount can be increased by about 10 to 50% compared to the conventional apparatus used for generating only one aberration.

또한 본 발명은 대칭형 단면의 형상 구현시 타원형태의 대칭형 수차 형상과 더불어 변형된 대칭단면 형상 즉, 일측 단면 형상에 대하여 점대칭 형상을 가진 형태의 대칭형 단면을 가진 수차를 제공함으로써 대칭형 단면 대비 4 ~ 10%의 발전 효율이 더 향상되었다는 장점과, 본 발명의 한 실시예인 타원형 익형때보다 단면 부위 감소에 따른 수차의 전체적인 부피를 감소시켜 제작단가를 낮출 수 있게 된다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
In addition, the present invention provides an aberration having a symmetrical cross-sectional shape of the elliptical symmetric cross-sectional shape, that is, a symmetric cross-section having a point symmetrical shape with respect to one side cross-sectional shape when implementing the shape of the symmetrical cross-section 4 ~ 10 It is a useful invention with the advantage that the power generation efficiency of the further improved, and the manufacturing cost can be lowered by reducing the overall volume of the aberration according to the reduction of the cross-sectional area than the elliptical airfoil in one embodiment of the present invention, the industrial use thereof This is a highly expected invention.

도 1은 본 발명에 따른 대칭형 익형 단면이 적용되는 수차 형태를 보인 예시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 수차에 적용되는 대칭형 익형 단면을 보인 예시도이고,
도 3은 도 1에 도시된 수차에 적용되는 변형된 대칭형 익형 단면을 보인 예시도이고,
도 4는 도 3의 변형된 대칭형 익형 단면의 두께 분포를 설명하는 예시도이고,
도 5, 6은 본 발명의 한 실시예 단면인 도 2와 도 3간의 효율을 보인 그래프이고,
도 7은 종래 한 실시예에 따른 조류력발전장치를 보인 예시도이고,
도 8은 종래 다른 실시예에 따른 조류력발전장치를 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing an aberration shape to which a symmetric airfoil cross section according to the present invention is applied,
Figure 2 is an exemplary view showing a symmetric airfoil cross section applied to the aberration shown in Figure 1,
3 is an exemplary view showing a modified symmetric airfoil cross section applied to the aberration shown in FIG. 1,
4 is an exemplary view illustrating a thickness distribution of the modified symmetric airfoil cross section of FIG. 3,
5 and 6 are graphs showing the efficiency between FIG. 2 and FIG. 3, which is a cross section of an embodiment of the present invention;
Figure 7 is an exemplary view showing a tidal current power generation apparatus according to a conventional embodiment,
8 is an exemplary view showing a tidal current power generation apparatus according to another conventional embodiment.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명에 따른 대칭형 익형 단면이 적용되는 수차 형태를 보인 예시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수차에 적용되는 대칭형 익형 단면을 보인 예시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 수차 형태는 일반적인 조류력 발전장치에 사용되는 수차의 형태로 축과 축 주변에 형성된 복수개의 날개로 구성되어 여러 형태의 조류력 발전장치에 장치된다. 이러한 조류력 발전장치의 기본 구성은 축 끝에 형성된 발전기를 회전시켜 전기를 생산하게 구성을 말하는 것으로, 전술한 도 7 및 8에 도시된 구성은 물론 다양한 복수개의 수차 또는 동력 연결수단 형태의 조류력 발전장치에 구비될 수 있다.1 is an exemplary view showing an aberration shape to which the symmetric airfoil cross section according to the present invention is applied, and FIG. 2 is an exemplary view showing a symmetric airfoil cross section applied to the aberration shown in FIG. 1. As shown, the aberration form of the present invention comprises a plurality of blades formed around the shaft and the shaft in the form of aberration used in a general tidal current power generation device is installed in various types of tidal current power generation device. The basic configuration of the tidal current generation device refers to the configuration to produce electricity by rotating the generator formed at the end of the shaft, as well as the configuration shown in Figs. It may be provided in the device.

구체적인 본 발명은 상기 수차를 구성하는 날개의 익형 단면 구조가 대칭형으로 구성하였다는 것이다. 즉, 날개의 익형 단면구조가 대칭형 날개 단면이 축과 가까운 부분부터 제일 먼 부분까지 대칭형으로 형성된 것으로 접근하는 조류와 접하는 앞전(Leading edge)에서부터 조류가 빠져 나가는 뒷전(Trailing edge)까지의 단면 형상이 대칭형이라는 것이다. 이러한 대칭형상은 타원형 대칭형이다.According to the present invention, the airfoil cross-sectional structure of the blade constituting the aberration is symmetrical. In other words, the airfoil cross section of the wing has a symmetrical wing cross section formed symmetrically from the closest to the shaft to the farthest part, and the cross-sectional shape from the leading edge contacting the bird to the trailing edge from which the bird exits It is called symmetry. This symmetry is elliptical symmetry.

이러한 대칭 형상을 도 1에 도시된 A-A선 단면 지점을 한 예로 설명하면 본 발명의 익형 단면은 타원형 구조의 대칭 구조를 이룬다. 즉, 기존에 사용되는 유선형 형태의 날개와 달리 비대칭 형상 익형과 달리 조류를 받는 날개쪽과 그 반대쪽 날개 끝단부를 유선형의 타원체 형상으로 하여 조류의 방향과 관계없이 끝단 부근의 유동에 대해 박리가 일어나지 않고 부드럽게 빠져나가도록 구성하였다. Referring to the symmetrical shape A-A cross-sectional point shown in Figure 1 as an example, the airfoil cross section of the present invention forms a symmetrical structure of the elliptical structure. In other words, unlike the asymmetrical airfoil that is used in the existing streamlined wing, the wing side receiving the bird and the other end of the wing are in the shape of a streamline ellipsoid so that peeling does not occur in the flow near the end regardless of the direction of the bird. It was configured to exit gently.

즉, 본 발명의 대칭 형상은 수차를 구성하는 날개 단면이 앞전(Leading edge)에서 뒷전(Trailing edge)까지의 거리(x)를 1로 할때 두께분포는 x = 0.5 축을 기준으로 대칭형상을 가지고, 캠버분포는 y = x - 0.5 축으로 대칭을 이루는 단면 형상을 구비하여 형성된다.That is, the symmetrical shape of the present invention has a symmetrical shape with respect to the x = 0.5 axis when the wing cross section constituting the aberration has a distance x from the leading edge to the trailing edge as 1. The camber distribution is formed with a cross-sectional shape symmetrical with y = x−0.5 axis.

이러한 대칭 형상 단면을 가진 수차를 조류력 발전장치에 적용하면 조류의 방향 전환에 상관없이 항시 발전이 가능하게 된다. 더욱이 종래 도 8에 도시된 바와 같은 두 개의 수차를 이용하여 조류력 발전장치에 설치할 경우 두 개의 수차에서 동시에 발전이 이루어지게 된다. When the aberration having the symmetrical cross section is applied to the tidal current power generation device, it is possible to generate power at all times regardless of the direction of the tidal current. Furthermore, when installed in a tidal current power generation apparatus using two aberrations as shown in FIG. 8, power generation is simultaneously performed in two aberrations.

도 3은 도 1에 도시된 수차에 적용되는 변형된 대칭형 익형 단면을 보인 예시도인데, 이와 같은 익형 단면을 가진 캠버가 0인 대칭형 익형 구조는 도 2에 개시된 본 발명의 한 실시 예에 따른 익형 구조일 때보다 수차의 발전 효율이 4 ~ 10% 더 향상되고, 더욱이 이와 같은 단면 구조는 도 2에 개시된 본 발명의 한 실시 예 보다 단면 부위 감소에 따른 수차의 전체적인 부피를 감소시켜 제작단가를 낮출 수 있게 된다.
FIG. 3 is an exemplary view showing a modified symmetrical airfoil cross section applied to the aberration shown in FIG. 1, wherein a symmetric airfoil structure having zero camber having such airfoil cross section has a airfoil according to an embodiment of the present invention disclosed in FIG. 2. The power generation efficiency of the aberration is 4 to 10% more than that of the structure, and furthermore, such a cross-sectional structure lowers the manufacturing cost by reducing the overall volume of the aberration according to the reduction of the cross-sectional area than the embodiment of the present invention disclosed in FIG. It becomes possible.

이하 구체적으로 본 발명의 도 3의 한 실시예에 따른 익형 구조를 설명한다.Hereinafter, the airfoil structure according to one embodiment of FIG. 3 of the present invention will be described.

도 4는 도 3의 변형된 대칭형 익형 단면의 두께 분포를 설명하는 예시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명은 전면에서 뒷면까지의 날개 단면의 두께(thickness, yt)분포와 이 두께 분포에 대한 캠버(camber, yc)의 좌표값이 중요한데, 이와 같이 조류력 발전 장치에 사용되는 날개 단면의 정보 즉, 프로펠러, 풍력/조류력 발전장치에 사용 되는 단면의 정보는 두께(thickness, yt), 캠버(camber, yc)의 정보를 이용하여 단면의 윗면(upper surface, xu yu)과 아랫면(lower surface, xL, yL)의 좌표를 다음의 식으로 구할 수 있다. 4 is an exemplary view illustrating a thickness distribution of the modified symmetric airfoil cross section of FIG. 3. As shown, in the present invention, the thickness (thickness, y t ) distribution of the cross section of the wing from the front side to the back side and the coordinate value of the camber (camber, y c ) for this thickness distribution are important. The information of the cross section of the blade, ie, the propeller, the cross section used in the wind / algae power generation system, is obtained by using the information of the thickness (y t ) and camber (camber, y c ). u y u ) and the lower surface (x L , y L ) can be calculated using the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

이와 같은 식 4개를 이용하면 단면의 윗면, 아랫면의 형상 정보를 캠버와 두께의 분포를 이용하여 나타낼 수 있다.
Using these four equations, the shape information of the top and bottom surfaces of the cross section can be represented using the camber and thickness distribution.

도시된 바와 같이 본 발명에서 사용된 익형의 두께분포는 익형 단면의 길이를 1로 할때 x = 0.5 축으로 대칭형상을 가지고, 캠버분포 y = x - 0.5 축으로 대칭을 이룬다.
As shown, the thickness distribution of the airfoil used in the present invention has a symmetrical shape with x = 0.5 axis when the length of the airfoil cross section is 1, and the camber distribution is symmetrical with y = x-0.5 axis.

다음 표 1은 각 Xc에 대한 두께, 캠버의 좌표이다.Table 1 below shows the thickness and camber coordinates for each Xc.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 Xc에 나와 있지 않은 Xc에서의 캠버 좌표는 이웃하는 Xc에 의해 나온 Yc값들간을 이은 선으로 구현된다.Camber coordinates in Xc not shown in Xc are implemented as lines connecting Yc values derived by neighboring Xc.

상기와 같은 두께와 캠버 분포를 이용하여 생성된 본 발명의 한 실시예에 따른 대칭구조를 가지는 단면 형상이 도 3에 도시된 바와 같은 형상을 가지는 날개이다.
A cross-sectional shape having a symmetrical structure according to an embodiment of the present invention generated using the thickness and camber distribution as described above is a wing having a shape as shown in FIG. 3.

도 5, 6은 본 발명의 한 실시예 단면인 도 2와 도 3간의 효율을 보인 그래프인데, 본 발명의 한 실시예에 따른 타원형도 양쪽 조류 흐름에 대하여 효율적인 양방향 회전이 가능하지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3의 익형 단면 구조일때 보다 더 좋은 효율을 가짐을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 도 2에 따른 실시예에 따른 타원형 형상을 지닌 대칭형 단면을 적용한 조류력 발전장치에 비해 본 발명의 다른 실시형태인 도 3에 개시된 형태의 대칭형 단면을 적용한 조류력 발전장치의 최대 효율이 4~10% 향상됨을 볼 수 있다. 5 and 6 is a graph showing the efficiency between the cross-sectional view of Figure 2 and Figure 3 of one embodiment of the present invention, the elliptical diagram according to an embodiment of the present invention is efficient bi-directional rotation for both tidal flows but the other of the present invention It can be seen that it has a better efficiency than the airfoil cross-sectional structure of FIG. 3 according to the embodiment. That is, the maximum of the tidal current power generation device to which the symmetrical cross section of the type disclosed in FIG. 3 which is another embodiment of the present invention is applied as compared to the tidal current power generation device to which the symmetrical cross section having an elliptical shape according to the embodiment of FIG. It can be seen that the efficiency is improved by 4-10%.

즉, 조류력 발전장치의 효율은 단면의 양항비가 크게 영향을 끼친다. 도 2의 타원형 형태의 단면에 비해 도 3의 단면의 양항비가 약 50% 정도 높기 때문에 도 3의 단면이 적용된 조류력 발전장치가 효율이 높게 된다.
That is, the efficiency of the tidal current power generation device is greatly affected by the ratio of the cross section of the cross section. Compared with the elliptical cross section of FIG. 2, the current ratio of the cross section of FIG. 3 is about 50% higher, so the tidal current power generation device to which the cross section of FIG. 3 is applied has high efficiency.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

Claims (3)

조류력 발전 장치에 사용되는 수차에 있어서,
수차를 구성하는 날개 단면이 앞전(Leading edge)에서 뒷전까지의 거리(x)를 1로 할때 두께분포는 x = 0.5 축을 기준으로 대칭형상을 가지고, 캠버분포는 y = x - 0.5 축으로 대칭을 이루는 단면 형상을 구비한 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차.
In the aberration used in the tidal power generation device,
When the wing section constituting the aberration has a distance (x) from leading edge to trailing edge as 1, the thickness distribution is symmetrical with respect to x = 0.5 axis, and the camber distribution is symmetrical with y = x-0.5 axis. An aberration having a symmetrical airfoil for use in a tidal current power generation device, characterized in that it has a cross-sectional shape to form a.
조류력 발전 장치에 사용되는 수차에 있어서,
수차를 구성하는 날개 단면이 앞전(Leading edge)에서 뒷전까지의 거리(x)를 1로 할때 두께분포는 x = 0.5 축을 기준으로 대칭형상을 가지게 형성되고,
캠버 분포는 X축에 대한 각 XC 좌표에 대한 두께(thickness, yt), 캠버(camber, yc)의 수치를 무차원으로 표기한 하기 표 1의 수치에 따른 캠버분포를 가지게 단면이 대칭 형성되되, 이때의 본 조류력 발전 장치의 경우 두께비는 10 ~ 30%로 가지며 분포는 표 1의 두께 분포와 비례하고 캠버는 표 1과 동일한 값을 가지게 형성된 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차.

Figure pat00004

In the aberration used in the tidal power generation device,
When the wing section constituting the aberration has a distance x from leading edge to rear edge as 1, the thickness distribution is formed to have a symmetrical shape with respect to x = 0.5 axis.
The camber distribution is symmetrical in cross section with a camber distribution according to the numerical values of Table 1 below, in which the values of thickness (thickness, y t ) and camber (camber, y c ) for each X C coordinate on the X axis are dimensionally expressed. In this case, in the case of this tidal current power generation device, the thickness ratio is 10 to 30%, the distribution is proportional to the thickness distribution in Table 1, and the camber is used in the tidal current power generation device, which is formed to have the same value as in Table 1. Aberration with symmetrical airfoils.

Figure pat00004

 청구항 2에 있어서,
상기 표 1의 수치에 따른 두께분포와 캠버분포를 가지게 형성된 대칭형 익형의 단면은 "
Figure pat00005
"형상인 것을 특징으로 하는 조류력 발전 장치에 사용되는 대칭형 익형을 구비한 수차.
















The method according to claim 2,
The cross section of the symmetrical airfoil formed with the thickness distribution and the camber distribution according to the numerical value of Table 1 is "
Figure pat00005
"Aberration with a symmetrical airfoil for use in a tidal current power generation device characterized in that it is shaped.
















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CN113865474A (en) * 2021-10-02 2021-12-31 爱德森（厦门）电子有限公司 Method and device for detecting thickness and radian of oxide film of in-service nuclear fuel rod

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