KR20130092759A - 수력과 중력을 이용한 이동모듈 궤도순환 동력과 스크루 프로펠러 동력의 복합발전 시스템 - Google Patents

수력과 중력을 이용한 이동모듈 궤도순환 동력과 스크루 프로펠러 동력의 복합발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수력과 중력 자원에서 전력을 생산하기 위한 폐합궤도 순환장치 그리고 동력전환 장치의 활용에 관한 것으로
현재 활용되고 있는 낙차를 이용한 방식은 물의 진행 방향의 직각 방향으로 댐이나 방조제를 쌓아 자연 생태계의 흐름을 단절시키고 과도한 수압이 특정 지역에 작용함으로써 주변 지역의 지진을 유발시키며 또한 광대역의 저수지는 지역의 기후에 악 영향을 주는 등의 피해로 점진적으로 환경 단체나 지역 주민들의 반대에 봉착하고 있는 실정에 있어
본 발명은 물의 진행 방향과 같은 방향으로 최소한의 구조물을 형성하여 물의 흐름을 지속하고 자연 생태계에 영향을 최소화하는 방식으로 수자원을 활용하고 더불어 중력자원을 추가한 융합자원으로 전력을 생산 코 저
지구의 유동 수자원과 중력을 이용하기 위하여 사다리꼴 모양의 폐합궤도 순환틀을 제작하고 각 이동체 들과 이를 연결하는 연결봉으로 형성된 이동틀을 장착하여 이동체 기어와 맞물리는 동력전환 장치와 발전기를 결합하는 이동모듈 궤도순환 메커니즘과
스크루 프로펠러 축에 단독 프로펠러와 나선프로펠러를 장착하고 동력전달장치를 발전기와 연계하여 전력을 생산하는 스크루 프로펠러 발전 시스템을 복합적으로 이용하는 활용 기술로
유동하는 수자원의 흐름과 중력을 이용하는 자연친화적 발전설비로써 소규모 발전 모듈과 중규모 발전 설비 그리고 대규모 발전 선박 등으로 그 활용도가 다양하며 설비 이용률이 높은 효율적인 발전 설비로써 하천이나 바다에 적용하여 별도의 발전소 부지가 필요 없는 등의 효과가 있는 지속 가능한 무한 청정 발전시스템이다.

Description

수력과 중력을 이용한 이동모듈 궤도순환 동력과 스크루 프로펠러 동력의 복합발전 시스템{COMPLEX GENERATION SYSTEM FOR HYDRO AND GRAVITY TO POWER OF MOVE-MODULE IN THE OBITAL CIRCULATION AND POWER OF SCREW PROPELLER}
본 발명은 수력과 중력 자원을 이용하여 전력을 생산하기 위한 이동모듈의 폐합궤도 순환장치 그리고 동력전환 장치와 스크루 프로펠러 동력을 이용한 복합발전 시스템에 관한 것이다.
수자원에서 전력을 생산하는 지금까지의 방식은 강에 댐을 쌓거나 조수 간만의 차가 심한 해안에 방조제를 쌓는 낙차를 이용한 방법을 사용하여 왔으나
본 발명은 사다리꼴 형상의 폐합 궤도순환 틀에 궤도 순환 이동틀을 장착하여 수자원의 유동과 중력의 낙차를 이용한 폐합궤도 순환장치를 구성하고 궤도순환 장치에 동력전환 장치와 발전기를 결합하여 전력을 생산하는 이동모듈 궤도순환 발전시스템과
스크루 프로펠러 축에 단독 프로펠러와 나선프로펠러를 장착하고 동력전달장치를 발전기와 연계하여 전력을 생산하는 스크루 프로펠러 발전 시스템을 복합적으로 이용하는 활용 기술
낙차를 이용한 방식은 물의 진행 방향의 직각 방향으로 댐이나 방조제를 쌓아 자연 생태계의 흐름을 단절시키고 과도한 수압이 특정 지역에 작용함으로써 주변 지역의 지진을 유발시키며 또한 광대역의 저수지는 지역의 기후에 악 영향을 주는 등의 피해로 점진적으로 환경 단체나 지역 주민들의 반대에 봉착하고 있는 실정에 있다.
이에 본 발명은 물의 진행 방향과 같은 방향으로 최소한의 구조물을 형성하여 물의 흐름을 지속하고 자연 생태계에 영향을 최소화하는 방식으로 수자원을 활용하고 더불어 중력자원을 추가한 융합자원으로 전력을 생산코저 한다,
지구의 유동 수자원과 중력을 이용하기 위하여 사다리꼴 모양의 폐합궤도 순환틀을 제작하고 각 이동체 들과 이를 연결하는 연결봉으로 결합된 이동틀을 장착하여 이동체 기어와 맞물리는 동력전환 장치와 발전기를 결합하는 메커니즘 구성
유동하는 수자원 흐름과 중력을 이용하는 자연친화적 발전설비로써 소규모 발전 모델과 중규모 발전 설비 그리고 대규모 발전 선박 등으로 활용도가 다양하며 설비 이용률이 높고 하천이나 바다에 적용하여 별도의 발전소 부지가 필요 없는 등의 효과가 있다.
제 1도 부속도
제 2도 궤도틀도
제 3도 이동체도
제 4도 이동틀 및 이동 궤도틀도
제 5도 궤도틀 및 이동틀 및 이동 궤도순환틀 및 궤도순환함도
제 6도 이동 궤도순환틀 모듈도
제 7도 이동 순환틀 운동에너지 계통도
제 8도 발전 시스템도
제 9도 발전 계통도
제 10도 진수 정박도
제 11도 수중력 이동모듈 궤도순환동력 발전시스템도
제 12도 수중력 이동모듈 궤도순환동력 복합발전시스템도
제 13도 스크루 발전 부속도
제 14도 동력 장치 상세도
제 15도 스크루 발전 설치도
제 16도 스크루 발전 장착도
제 17도 수중 궤도틀 및 스크루 터빈실 결합도
제 18도 ~ 19도 수중력 복합동력 발전시스템도
제 20도 수중력 복합동력 결합 발전시스템도
이하 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1도는 부속도로서 이동장치도, 용접도 그리고 연결봉도로
이동장치(2200)은 도르래(2210)과 삼각대(2220) 그리고 도르래축(2230)으로 구성되어
도르래(2210)에는 도르래구(2211)과 도르래홈(2212)가 형성되어있고 삼각대(2200)에는 삼각대구(2210)이 형성되어 있으며 도르래축(2230)에는 도르래축구(2231)이 형성되어있어
도르래축(2230)은 삼각대(2220)의 삼각대구(2221)과 이동체(2100)의 도르래철부구(2111) 그리고 도르래(2210)의 도르래구(2211)를 상호 일치시키고 삽입하여 도르래축구(2231)에 도르래핀(2232)를 장착함으로써 이동체(2100) 상하부에 이동장치(2200)을 장착하는 역할을 하고
용접결합(300)은 각 판재나 장치물을 맞대기, 격자, 십자, 티자형으로 결속하여 결합시키는데 활용하는 본 발명에서 유용하게 활용되는 결합 방법으로 특별한 설명이 없는 정착과 장착 그리고 결합은 용접결합(300)으로 간주한다
연결봉(2300)은 연결봉축(2320)과 연결봉핀(2330)으로 구성되어
연결봉(2300)은 원통형 형상으로 좌우측에 연결봉구(2310)이 상호 대칭으로 형성되어있고 연결봉축(2320)에도 좌우측에 상호대칭으로 연결봉축구(2321)이 형성되어 있어
연결봉(2300)의 좌우측 연결봉구(2310)과 이동체(2100)의 전후에 형성된 연결철부(2130)의 연결철부구(2131)과 일치시키고 연결봉축(2320)을 삽입하여 연결봉축구(2321)에 연결봉핀(2330)을 장착하면 각 각의 이동체(2100)이 연결되어 이동틀(2000')를 구성하는 역할을 한다.
제 2도는 궤도틀도로서 궤도틀(1000')은 궤도내판(1100)과 궤도빔(1200)과 궤도외판(1300) 그리고 궤도측빔(1400) 또는 궤도측판(1410)으로 구성되어
궤도내판(1100)에는 내측 판에 다수의 궤도레일(1110)이 돌출되어있어 궤도틀(1000') 내측에 정착되고 궤도내판(1100) 외측에 궤도빔(1200)이 종 방향으로 정착되며 궤도빔(1200) 외측에 궤도외판(1300)이 정착되어 궤도외판(300)과 궤도빔(1200)의 상단부와 하단부 측면 양측에 각 각 궤도측빔(1400)이 정착되어진 궤도틀(1000')도로서 필요에 따라 궤도측빔(1400) 대신 궤도측판(1410)을 정착하여 미관을 수려하게 하거나 이동틀(2000') 이동시 소음을 차단하도록 한다.
궤도레일(1110)에 궤도레일커버(1120)이 장착되어, 사용하다 마모되면 교체함으로써 궤도레일(1110)의 마모를 방지하고 궤도레일(1110)에 이동장치(2200)의 도르래(2200)을 이동시키는 역할을 하며
궤도틀(1000')를 종 방향으로 연속, 결합하여 수중궤도틀(2010)을 제작하고 에너지순방향높은궤도틀(2021)과 에너지역방향높은궤도틀(2022)로 구분되는 높은궤도틀(2020)과 수상궤도틀(2030) 그리고 낮은궤도틀(2040)을 제작, 상호 연결 조립하여 궤도순환틀(1000)을 제작하게 된다.
제 3도는 이동체도로서 상부도는 이동체(2100)의 평면, 전면, 측면도이고 하부도는 이동틀(2000') 조립도로
이동체(2100)의 전면은 편편하고 후면은 둥근 돔의 속이 빈 통 형상으로 전면부와 후면부 중앙부에 연결철부구(2131)이 형성된 연결철부(2130)이 연결봉(2300)의 직경보다 크게 상호 대칭으로 형성되어 있고 상부와 하부 양측에 도르래철부구(2111)이 형성된 도르래철부(2110)이 궤도틀(1000')의 궤도내판(1100)에 형성된 궤도레일(1110)의 간격과 일치하게 형성되어있으며 궤도틀(1000')의 내측에 해당하는 이동체(2100)의 중앙부에 이동체기어치차(2141)이 형성된 이동체기어(2140)이 이동체100)에 장착되는 이동장치(2200)의 도르래(2210)의 끝단 길이와 비슷하게 돌출 형성되어 있고 이동체(2100)의 전면, 후면, 상부, 하부 그리고 측면에 다수의 물구멍(2120)이 형성되어있어
상하부에 형성된 도르래철부(2110)는 도르래철부구(2112)에 이동장치(2200), 삼각대(2220)의 삼각대구(2221)과 일치하게 양측에 장착하여 도르래축(2230)을 삽입하고 도르래축구(2231)에 도르래핀(2232)를 장착하여 각 각의 도르래철부(2110)에 이동장치(2200)를 장착하여 이동체(2100)을 이동시키는 역할을 하고 또한 도르래철부(2110)에는 도르래철부커버(2112)가 장착되어 도르래(2210)이 장착되어 이동 사용시 도르레철부(2110)의 마모를 방지하는 역할을 하며
각 이동체(2100) 전면과 후면 양측 중앙부에 형성된 연결철부(2130)에는 연결봉(2300)이 연결철부구(2131)과 연결봉구(2310)가 일치되도록 장착하여 연결봉축(2320)을 장착하고 연결봉축구(2321)을 장착하여 연결봉핀(2330)을 정착함으로써 각 각의 이동체(2100)을 횡 방향으로 연결하여 이동틀(2000')을 형성하는 역할을 한다.
이동체(2100)의 물구멍(2120)은 수중궤도틀(1010)의 수중(410)에서 물을 유입하여 이동체(2100)의 자체 중량에 물의 중량을 합하여 유동하게 하고 높은궤도틀(1020)과 수상궤도틀(1030) 그리고 낮은궤도틀(1040)의 수상(411)에서는 이동체(2100) 내의 물을 배수하여 이동체(2100)의 자체중량을 유지하게 하는 역할을 하여 유속(520)의 흐름을 원할하게 하는 역할을 하게 된다.
제 4도는 이동틀 및 이동 궤도틀도로서 상부도는 이동틀도이고 하부도는 이동 궤도틀도로
상부도는 이동체(2100)의 상단과 하단에 형성된 도르래철부(2110)의 도르래철부구(2112)에 이동장치(2200), 삼각대(2220)의 삼각대구(2221)과 일치하게 양측에 장착하여 도르래축(2230)을 삽입하고 도르래축구(2231)에 도르래핀(2232)를 장착하여 각 각의 도르래철부(2110)에 이동장치(2200)를 장착한 각 각의 이동체(2100) 전면과 후면 양측 중앙부에 형성된 연결철부(2130)에 연결봉(2300)이 연결철부구(2131)과 연결봉구(2310)가 일치되도록 장착하여 연결봉축(2320)을 장착하고 연결봉축구(2321)을 장착하여 연결봉핀(2330)을 정착함으로써 각 각의 이동체(2100)을 횡 방향으로 연결하여 조립된 이동틀(2000')도 이도
하부도는 조립된 이동틀(2000')의 도르래홈(2212)와 제작된 궤도틀(1000')의 궤도레일(1110)가 일치하게 장착하여 제작한 이동궤도틀(3000')도 이다.
제 5도는 궤도틀 및 이동틀 및 이동 궤도순환틀 및 궤도순환함도로서 상부도로부터 궤도 순환틀, 이동 순환틀, 이동 궤도 순환틀 그리고 궤도 순환함으로
궤도순환틀(1000)은 제 2도에서 설명한 바와 같이 궤도내판(1110)과 궤도빔(1200)과 궤도외판(1300) 그리고 궤도측빔(1400)으로 구성되어 조립된 궤도틀(1000')을 종 방향으로 연속, 결합하여 수중궤도틀(2010)을 제작하고 에너지순방향높은궤도틀(1021)과 에너지역방향높은궤도틀(1022)로 구분되는 높은궤도틀(1020)과 수상궤도틀(1030) 그리고 낮은궤도틀(1040)을 제작, 상호 연결 조립하여 궤도순환틀(1000)을 제작하고 궤도순환함(4000)의 이물부(4110)와 고물부(4130)과 일치하게 궤도레일판(1100)에 궤도판유입구(1103)과 궤도판유출구(1104) 그리고 궤도외부판(1300)에 궤도외부판유입구(1310)과 궤도외부판유출구(1311)을 형성한 궤도순환틀(1000)도 이고
이동순환틀(1000)은 제 3도의 설명과 같이 이동체(2100)에 이동장치(2200)이 장착된 이동틀(1000')에 연결봉(2300)으로 연속적으로 결합하여 수중이동틀(2010)을 제작하고 에너지순방향높은이동틀(2022)과 에너지역방향높은이동틀(2023)으로 구분되는 높은이동틀(2020)과 수상이동틀(2030) 그리고 낮은이동틀(2040)을 제작, 상호 연결하여 제작된 이동순환틀(1000)도 이며
궤도순환틀(1000)에 이동순환틀(2000)을 장착함으로써 궤도순환틀중심선(2050)과 이동순환틀중심선(2050) 그리고 이동궤도순환틀중심선(3010)은 일치된 이동궤도순환틀(3000)도 이다.
궤도순환함(4000)은 하부함(4100)과 상부함(4200)으로 구성되고
하부함(4200)은 이물부(4110)과 선체부(4120) 그리고 고물부(4130)으로 구분되는데
하부함(4100)의 이물부(4110)은 이동궤도순환틀(3000)의 폭보다 조금 크고 고물부(4120)은 이동궤도순환틀(3000)의 폭의 2배가 커서 궤도순환함(4000)이 자중에 의하여 수중(410)에 진수되면 이물부(4110) 상단에 설치된 정박장치(6400)에 의하여 해상에 정박되고 밀물(423)과 썰물(424)가 교차되어 물흐름방향(420)이 바뀌어도 수중지반선(412)에 정착된 닻(6430)을 기준으로 이물부(4110)이 물흐름방향(420)에 따라 궤도순환함(4000)이 선회하게 되어 항시 이물부(4110)에서 고물부(4130)으로 물이 유입 및 유출되게 하는 역할을 하게 되며
육상 하천에 설치하는 경우는 물의 흐름 방향이 일정하므로 이물부(4110)의 닻(6430)을 수중지반선(412)에 정착하면 되고 이물부(4110)과 고물부(4130)의 폭도 일정하게 제작하여도 무방하다.
하부함(4100)은 이물부(4110)의 이물보호망(4111)과 이물내부판(4112)와 이물수문장치(4113), 선체부(4120)의 선체측판(4121)과 선체바닥판(4122) 그리고 고물부(4130)의 고물보호망(4131)과 고물내부판(4132)와 고물수문장치(4133)으로 구성되어 선체측판(4121)이 도면에 예시된 형상과 같이 이동궤도순환틀(3000)의 수중궤도틀(1010)의 외벽과 고물부(4130)의 고물내부판(4132)와 결합 되고 이물부(4110)과 고물부(4130)의 내부에 이물내부판(4112)와 고물내부판(4132)가 정착되어 상부함(4200)을 받치며 선체측판(4121)의 상부와 하부 빈공간에 선체바닥판(4122)가 결합 정착되며 이물부(4110)과 고물부(4130)의 외부에는 이물보호망(4111)과 고물보호망(4132)이 설치되고 각 각의 상단에는 이물수문장치(4113)과 고물수문장치(4133)이 정착 및 설치되어 외부 이물질의 수중궤도틀(1010) 유입을 차단하고 고장이나 정비시 이물수문장치(4113)과 고물수문장치(4133)을 닫아 수중궤도틀(1010)의 유속(520)을 차단하여 이동틀(1000')의 이동체(2100) 유동을 정지시키고 부속품을 수리하거나 교체하는 역할을 하게 된다.
상부함(4200)은 이동궤도순환틀(3000) 내부에 장착되고 상부함(4200)의 발전실(4240)에는 발전시스템(6000)과 수소제조기(620)이 설치되고 외부에 이물부(4110) 상단에 정박장치(6400)이 설치되며
상부함(4200)은 상부내판(4210)과 상부외판(4220)과 상부빔(4230)으로구성 제작되어 내부에 발전실(4240)이 형성되고 이물부(4110)측 상단 상부내판(4210)과 상부외판(4220)에 상부내판기어구(4211)과 상부외판기어구(4221)이 형성되어 있어 발전시스템(6000)의 동력전환장치(6100)과 동력전달장치(6200) 그리고 궤도순환발전기(6300)이 장착되어 지는 궤도순환함(4000)도 이다.
제 6도는 이동 궤도순환틀 모듈도로서 상부도는 평면도이고 하부의 좌,우측도는 단면도이며 중앙은 측면도로
제 5도에서와 같이 제작된 궤도순환틀(1000)에 이동순환틀(2000)이 장착된 이동궤도순환틀(3000)의 이동순환틀(2000) 내부에 궤도순환함(4000) 이 상호 결합 제작된 이동궤도순환모듈(5000)도 이다.
제 7도는 이동 순환틀 운동에너지 계통도로서 효율적인 이동순환틀운동에너지(500)을 얻기 위하여 이동궤도순환틀(3000)은 수중궤도틀(1010)과 높은궤도틀(1020)과 수상궤도틀(1030) 그리고 낮은궤도틀(1040)으로 구분하고 이동순환틀(2000) 또한 수중이동틀(2010)과 높은이동틀(2020)과 수상이동틀(2030) 그리고 낮은이동틀(2040)으로 구분하여 각 각의 이동순환틀운동에너지(500)을 산출하게 되는데
발전시스템(6000)의 효율적인 전기에너지(511) 생산을 위한 수중력이동틀궤도순환동력발전시스템(100) 제작을 위하여 다음의 요건을 만족하는 이동궤도순환틀(3000)을 설계하게 된다.
우선 설치되는 장소의 하천 또는 해상의 유속(520)과 유량(521) 그리고 수심을 조사하여 요구되는 발전 용량 즉 생산할 전력에너지(511) 수량을 결정하고
첫째, 수중이동틀중량(2011)과 높은이동틀중량(2021)과 발전기회전자중량(6320)을 합한 중량 값보다 수중궤도틀(1010)의 가로와 세로 높이를 곱한 체적에 물의 단위 중량을 곱한 수중궤도틀물중량(1011) 값이 크게 수중궤도틀(1010)의 규격을 설정한다.
둘째, 수중이동틀운동에너지(2010') 값 또는 수상이동틀운동에너지(2030') 값이 높은이동틀운동에너지(2020') 값보다 크게 수중이동틀(2010)과 수상이동틀(2030)의 길이와 경사도 그리고 높은이동틀(2020)의 높이와 경사도의 규격을 설정한다.
셋째, +수중궤도틀운동에너지(1010') 또는 +수중이동틀운동에너지(2010') - 높은이동틀운동에너지(2020') + 수상이동틀운동에너지(2030') + 낮은이동틀운동에너지(2040') = 잉여에너지(510) 값이 발전기회전자중량(6310)을 에너지로 환산한 값 값보다 크게 하는 이동궤도순환틀(3000) 규격을 설정한다.
넷째 궤도순환함(400)의 흘수선(401)은 에너지순방향높은궤도틀(1021)의 중앙부가 되도록 수중력이동모듈궤도순환동력발전시스템(100) 또는 수중력이동모듈궤도순환동력복합발전모듈(110)의 중량을 산출하여 궤도순환함(400)의 폭을 설정한다.
다섯째, 이동궤도순환틀(3000) 내측 폭이 이동체(2100)의 폭보다 커서 수중궤도틀(1010) 내부 외측 사방에 유속(520) 흐름에 지장을 주지않는 규격 설정
상기의 요소를 만족하게 이동궤도순환틀(3000)의 궤도순환틀(1000)과 이동순환틀(2000)설계와 제작을 기반으로 하는 수중력이동모듈궤도순환동력발전시스템(100)로써
도면에 도시한 이동순환틀(2000)의 이동순환틀운동에너지(500)의 값은 수중이동틀운동에너지(2010') - 높은경사이동틀운동에너지(2020') + 수상이동틀운동에너지(2030') + 낮은이동틀운동에너지(2040') = 잉여에너지(510)의 수식에서
+수중궤도틀운동에너지(1010') = (수중궤도틀물중량(1011) - 수중이동틀중량(2011)) x 유속(520) x 에너지흡수율(502)과 +수중이동틀운동에너지(2010') = 수중이동틀중량(2011) x 유속(520) 중 높은값을 적용하고
-높은경사이동틀운동에너지(2020') = 높은이동틀중량(2021) x 중력가속도(530) x 높은궤도틀경사도(540) x 경사도계수(542)
+수상이동틀운동에너지(2030') = 수상이동틀중량(2031) x 중력가속도(530) x 수상궤도틀경사도(541) x 경사도계수(542)
+낮은이동틀운동에너지(2040') = 낮은이동틀중량(2041) x 중력가속도(530)으로 계산하고 합산하여 잉여에너지(510) 값을 산출하여 설비 전력에너지(511) 값으로 산정하게 되는데
여기서 경사도계수(542)는 길이 1, 높이 1을 기준으로 0.5로 정한 상수로써
길이 > 높이의 경우 (높이 / 높이) * 경사도상수(542)로 계산하고
길이 < 높이의 경우 1 - ((길이 / 높이) * 경사도상수(542))로 계산하며
에너지흡수율(502)는 실험에 의하여 구해지는 계수로서 유속(520)에 따른 수력에너지가 운동에너지로 흡수되어 수중궤도틀운동에너지(1010')로 변환하는 일상적으로 적용되는 계수를 의미하며 기어의 효율과 발전기 효율의 상수도 에너지흡수율(502)에 포함하여 계상할 수도 있다.
제 8도는 발전 시스템도로서 궤도순환의 이동순환틀운동에너지(500)을 전기에너지(511)로 전환하기 위한 발전시스템(6000)으로 동력전환장치(6100)과 동력전달장치(6200)과 궤도순환발전기(6300) 그리고 정박장치(6400)으로 구성되어
동력전환장치(6100)는 이동전환기어치차(6111)와 이동전환기어축(6112)으로 형성된 이동전환기어(6110)과 이동전환기어축(6112)의 끝단에 정착된 전환증속기어치차(6114)가 형성된 전환증속기어(6113)와 증속랙기어치차(6122)와 증속랙베벨기어축(6123)으로 형성된 증속랙기어(6121)과 증속랙베벨기어축(6123)의 끝단에 정착된 증속베벨기어치차(6125)가 형성된 종속베벨기어(6124)와 종속베벨기어치차(6131)과 증속베벨기어축(6132)가 형성된 종속베벨기어(6130)으로 구성되고
일반적인 중립, 저속, 정속, 고속으로 작동하는 변속기(6210)으로 구성된 동력전달장치(6200)
그리고 동력전달장치(6200)과 연결된 발전기축(6330)이 외부로 돌출된 궤도순환발전기(6300)으로 구성되어
이동궤도순환틀(3000)을 순환하는 이동순환틀(2000)의 이동체(2100)의 이동체기어(2300)과 연계 작동하여 궤도순환발전기(6300)에서 전력을 생산하게 된다.
이동궤도순환틀(3000)을 순환하는 이동순환틀(2000)의 이동체(2100)의 이동체기어(2300)는 수상궤도틀(1030)에 돌출된 다수의 이동전환기어(6110)의 이동전환기어치차(6111)중 최소한 1개 이상의 이동체기어치차(2310)과 지속적으로 맞물리고 다수의 이동전환기어치차(6111)중 회전하는 이동전환기어축(6112)는 이동전환기어축(6112) 끝단에 정착된 전환증속기어(6113)의 정환증속기어치차(6114)를 회전시켜 증속랙베벨기어(6120)에 형성된 다수의 증속랙기어(6121)의 증속랙기어치차(6122)중 최소 1개 이상의 증속랙기어치차(6122)와 맞물려 증속랙베벨기어축(6123)이 회전하게 되면 증속랙베벨기어축(6123) 끝단에 정착된 증속랙베벨기어(6124)의 증속랙베벨기어치차(6125)은 종속베벨기어(6130)의 종속베벨기어치차(6131)과 맞물려 회전하고 종속베벨기어축(6132)이 동력전달장치(6200)의 변속기(6310)와 연결되고 동력전달장치(6300)의 변속기(6310)은 궤도순환발전기(6300)의 발전기축(6330)과 연결 회전하여 발전기(6300)이 전력을 생산하는 발전시스템(6000)으로써
이때 이동전환기어(6110)과 전환증속기어(6113)과 증속랙베벨기어(6120)의 증속랙기어(6121)과 증속랙베벨기어(6124) 그리고 종속베벨기어(6130)의 각 직경은 이동순환틀(2000)의 이동 속도와 궤도순환발전기(6300)의 정격 회전속도에 적합하도록 설정하고 이동전환기어축(6112)과 증속랙베벨기어축(6123) 그리고 증속베벨기어축(6132)은 끝단에 축베어링(550)을 장착하여 발전실(4240)의 적당한 벽면과 시설물에 설치하여 동력전환장치(6100)의 효율을 높이도록 한다.
제 9도는 발전 계통도로서 동력전환장치(6100)과 동력전달장치(6200) 그리고 궤도순환발전기(6300)은 궤도순환함(4000)의 발전실(4240) 내부에 설치되어 이동순환틀(2000)의 이동체기어(2300)과 연계하게 되고 수중(410)의 수위선(400)에 수중력이동틀궤도순환동력발전시스템(100)을 정박장치(6400)을 이용하여 육상의 하천이나 해상에 정박시키면 상류(421)과 밀물(423) 그리고 썰물(424)의 물의흐름방향(420)으로 유입수(430)이 이동궤도순환틀(3000)의 수중궤도틀(1010)으로 유입되어 이동순환틀(2000)의 낮은궤도틀(1040) 측에서 높은궤도틀(1020) 측으로 이동시키고 유입수(430)은 유출수(431)이 되어 하류(422)로 유출되면서 각 위치에 수중이동틀운동에너지(2010')와 높은이동틀운동에너지(2020')와 수상이동틀운동에너지(2030') 그리고 낮은이동틀운동에너지(2040')의 이동순환틀운동에너지(500)이 발생하게 되고 발전시스템(6000)과 연계되어 제 8도에서와 같이 전기에너지(511)를 생산하게 된다
제 10도는 진수 정박도로서 이동궤도순환모듈(5000)은 육상의 강의 경우 낮은궤도틀(1040) 측이 상류(421)을 향하고 높은궤도틀(1020) 측이 하류(422)을 향하도록 진수하고 바다의 경우 적정위치에 밀물(423)과 썰물(424)에 상관없이 진수하면 자중에 의하여 이동궤도순환모듈(5000)이 수중(410)에 정지하면 정박장치(6400)의 호이스트(6410)을 가동하여 닻줄(6420)을 풀고 수중지반선(412)에 닻(6430)을 정착시켜 이동궤도순환모듈(5000)을 특정 강이나 해상에 정박시키는 것을 도시한 이동궤도순환모듈(5000)의 진수 정박도 이다.
제 11도는 수중력 이동모듈 궤도순환동력 발전시스템도로서 제 10도의 설명과 같이 수중력이동모듈궤도순환동력발전시스템(100)이 육상의 강의 경우 낮은궤도틀(1040) 측이 상류(421)을 향하고 높은궤도틀(1020) 측이 하류(422)을 향하도록 진수된 수중력이동모듈궤도순환동력발전시스템(100)의 예시도 이다.
제 12도는 수중력 이동모듈 궤도순환동력 복합발전시스템도로서 수중력발전시스템(7000)에 정착된 궤도순환함(4000)의 양측에 이동궤도순환틀(3000)을 추가 장착한 수중력이동모듈궤도순환동력복합발전모듈(110)의 예시도 이다.
제 13도는 스크루 발전 부속도로 상부도는 측면도이고 하부도는 단면도로서 원형의 장축 스크루프로펠러축(8130) 선단에 프로펠러(8110)이 정착되고 뒤이어 나선프로펠러(8120)이 그리고 끝단에 전환베벨기어(8210)이 정착되는 스크루프로펠러(8100)으로
스크루터빈실(8000)에 장착되어 스크루발전장치(8600)과 연계하여 전력을 생산하는 동력을 제공하는 역할을 하고 스크루프로펠러축(8130)의 양측 끝단에는 축베어링(550)을 정착하여 스크루프로펠러(8100)의 효율을 높이도록 한다
제 14도는 동력 장치 상세도로서 상부도는 스크루프로펠러축(8130)의 말미에 전환베벨기어치차(8211)이 형성된 전환베벨기어(8210)이 장착되어 전환종속베벨기어축(8222) 하단에 전환종속베벨기어치차(8221)이 형성된 전환종속베벨기어(8220)과 맞물린 단면도와 측면도이고
하부도는 전환종속베벨기어축(8222) 상단에 증속기어치차(8310)이 형성된 증속기어(8300)와 크러치기어치차(8321)이 형성된 크러치기어(8320)와 맞물리고 크러치기어축(8322)가 크러치(8400)과 연계되고 스크루발전기(8500)와 결합된 스크루발전장치(8600)의 단면도와 측면도이다.
제 15도는 스크루 발전 설치도로서 스크루프로펠러축(8130)에 일정한 간격을 유지하고 선단으로부터 프로펠러(8110)과 나선프로펠러(8120)그리고 전환베벨기어(8210)이 장착된 스크루프로펠러(8100)과 전환종속베벨기어(8200)과 증속기어(8300)과 크러치기어(8320) 그리고 크러치(8400)이 상호 연계되어 스크루발전기(8500)이 결합된 스크루발전장치(8600)으로서
프로펠러(5120)과 연속스크루(5130)에 상류(421)에서 하류(422)로 유입수(430)이 흐르면 유속(520)에 의하여 스크루프로펠러축(8130)의 프로펠러(8110)이 회전하면 나선프로펠러(8120)에 의하여 가속되고 전환베벨기어(8210)이 회전하여 전환베벨기어치차(8130)과 전환종속베벨기어치차(8221)이 맞물려 회전하면 전환종속베벨기어축(8222)가 회전하여 전환종속베벨기어 상단에 장착된 증속기어(8300)이 회전하여 증속기어치차(8310)과 크러치기어치차(8321)이 맞물려 크러치기어(8320)가 회전하면 크러치발전기(8500)과 연계된 크러치기어축(8322)이 회전하여 크러치발전기(8500)이 전력을 생산하게 되는 스크루발전장치(8600)으로 수리나 부품 교체 시에는 크러치(8400)을 이용하여 동력을 차단하고 작업을 수행하게 되고
이때 전환베벨기어(8210)과 전환종속베벨기어(8220) 그리고 증속기어(8300)의 각 직경은 스크루프로펠러(8100)의 이동 속도와 스크루발전기(8500)의 정격 회전속도에 적합하도록 설계하고 스크루프로펠러축(8130)과 전환종속베벨기어축(8222) 그리고 크러치기어축(8322) 양끝단에는 축베어링(550)을 장착하여 수중기어실(8200)과 궤도순환함(4000)에 정착하여 스크루발전장치(8600)의 효율을 높인다.
제 16도는 스크루 발전 장착도로서 제 15도와 같이 결합하여 작동되는 스크루발전장치(8600)은 스크루터빈실(8000)에 스크루프로펠러(8100)이 장착되고
스크루터빈실(8000)에 형성된 수중기어실(8200)에 스크루프로펠러축(8130)에 장착된 전환베벨기어(8210)과 전환종속베벨기어(8220) 그리고 전환종속베벨기어축(8222)가 장착되고 궤도순환함(4000)에 전환종속베벨기어축(8222)와 증속기어(8300)과 크러치기어(8320)과 크러치(8400) 그리고 스크루발전기(8500)이 장착되어진 스크루프로펠러발전시스템(9000)도 이다.
제 17도는 수중 궤도틀 및 스크루 터빈실 결합도로서 상부의 2도는 틀 결합도이고 하부의 2도는 프로펠러 회전 방향도로
제 16도와 같은 스크루프로펠러발전시스템(9000)의 스크루터빈실(8000)은 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000)의 수중궤도틀(1010)의 양측에 각 각의 격벽을 가지고 독립적으로 결합하는 분리형과 스크루터빈실(8000)과 수중궤도틀(1010)의 격벽이 없이 결합하는 일체형 방식으로 결합 되어 수중터빈궤도틀(120)을 형성하고
결합된 수중터빈궤도틀(120)의 각 스크루프로렐러(8100)는 스크루프로펠러축(8130)의 스크루프로펠러(8110) 장착 방식에 따라 스크루프로펠러축(8130)을 상호 반대방향으로 회전할 수도 있고 같은 방향으로 회전할 수도 있는데 이는 유속(520)과 궤도순환발전기(6300)과 스크루발전기(8500)의 위치 그리고 각 기기들의 상호 관계에 따라 결정하게 된다.
제 18도 ~ 19도는 수중력 복합동력 발전시스템로서 제 도와 제 16도와 같이 제작된 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000)과 스크루프로펠러동력발전시스템 (9000)은 필요와 조건에 부합하게 제 17도와 같은 결합 방법으로 장착된 수중력복합동력발전시스템(100)의 평면도와 측면도 그리고 단면도로 본 발명의 대표도 이다
제 20도는 수중력 복합동력 결합 발전시스템로서 제 18도 ~ 19도와 같이 결합된 수중력복합동력발전시스템(100)의 양측에 이동모듈궤도순환동력발전시스템 (7000)을 장착한 수중력복합동력결합발전시스템(100)의 예시도 이다.
본 발명에 관한 구체적인 실시 예를 설명하였으나 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 톤상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 모든 범위의 변경을 포함한다.
100 - 수중력복합동력발전시스템
110 - 수중력복합동력결합발전시스템
120 - 수중터빈궤도틀
200 - 도르래축볼트 210 - 너트
300 - 용접결합
400 - 수위선 401 - 흘수선
410 - 수중 411 - 수상
412 - 수중지반선
420 - 물흐름방향 421 - 상류
422 - 하류 423 - 밀물
424 - 썰물
430 - 유입수 431 - 유출수
500 - 이동틀운동에너지 501 - 운동에너지진행방향
502 - 에너지흡수율
510 - 잉여에너지 511 - 전기에너지
520 - 유속 521 - 유량
530 - 중력가속도 531 - 중력진행방향
540 - 높은궤도틀경사도 541 - 낮은궤도틀경사도
542 - 경사도상수
550 - 축베어링(도면에 도시되지 않음)
600 - 출입문(도면에 도시되지 않음) 610 - 창문(도면에 도시되지 않음)
620 - 수소제조기(도면에 도시되지 않음)
1000 - 궤도순환틀 1000' - 궤도틀
1010 - 수중궤도틀 1010' - 수중궤도틀운동에너지
1011 - 수중궤도틀물중량 1012 - 수중궤도틀체적
1020 - 높은궤도틀 1021 - 에너지순방향높은궤도틀
1022 - 에너지역방향높은궤도틀
1030 - 수상궤도틀 1040 - 낮은궤도틀
1050 - 궤도틀중심선
1100 - 궤도판 1103 - 궤도판유입구
1104 - 궤도판유출구 1105 - 궤도기어판구
1100 - 궤도내판 1110 - 궤도레일
1120 - 궤도레일커버
1200 - 궤도빔
1300 - 궤도외판 1310 - 궤도외판유입구
1311 - 궤도외판유출구
1400 - 궤도측빔 1410 - 궤도측판
2000 - 이동순환틀 2000' - 이동틀
2010 - 수중이동틀 2010' - 수중이동틀운동에너지
2011 - 수중이동틀중량
2020 - 높은이동틀 2020' - 높은이동틀운동에너지
2021 - 높은이동틀중량 2022 - 에너지순방향높은이동틀
2023 - 에너지역방향높은이동틀
2030 - 수상이동틀 2030' - 수상이동틀운동에너지
2031 - 수상이동틀중량
2040 - 낮은이동틀 2040' - 낮은이동틀운동에너지
2041 - 낮은이동틀중량
2050 - 이동틀중심선
2100 - 이동체
2110 - 도르래철부 2111 - 도르래철부구
2112 - 도르래철부커버
2120 - 물구멍
2130 - 연결철부 2131 - 연결철부구
2140 - 이동체기어 2141 - 이동체기어치차
2200 - 이동장치
2210 - 도르래 2211 - 도르래구
2212 - 도르래홈
2220 - 삼각대 2221 - 삼각대구
2230 - 도르래축 2231 - 도르래축구
2232 - 도르래핀
2300 - 연결봉 2310 - 연결봉구
2320 - 연결봉축 2321 - 연결봉축구
2330 - 연결봉핀
3000 - 이동궤도순환틀 3000' - 이동궤도틀
3010 - 이동궤도순환틀중심선
4000 - 궤도순환함
4100 - 하부함
4110 - 이물부 4111 - 이물보호망
4112 - 이물내부판 4113 - 이물수문장치
4120 - 선체 4121 - 선체측판
4122 - 선체바닥판
4130 - 고물부 4131 - 고물보호망
4132 - 고물내부판 4133 - 고물수문장치
4200 - 상부함
4210 - 상부함내판 4211 - 상부내판기어구
4220 - 상부함외판 4221 - 상부외판기어구
4230 - 상부함기둥 4240 - 발전실
5000 - 이동궤도순환모듈
6000 - 발전시스템
6100 - 동력전환장치
6110 - 이동전환기어 6111 - 이동전환기어치차
6112- 이동전환기어축 6113 - 전환증속기어
6114 - 전환증속기어치차
6120 - 증속랙베벨기어 6121 - 증속랙기어
6122 - 증속랙기어치차 6123 - 증속랙베벨기어축
6124 - 증속랙베벨기어 6125 - 증속랙베벨기어치차
6122 - 증속베벨기어축
6130 - 종속베벨기어 6131 - 종속베벨기어치차
6132 - 종속베벨기어축
6200 - 동력전달장치
6210 - 변속장치
6300 - 궤도순환발전기 6310 - 발전기축
6320 - 발전기회전자중량
6400 - 정박장치
6410 - 호이스트 6420 - 닻줄
6430 - 닻
7000 - 이동모듈궤도순환동력발전시스템
8000 - 스크루터빈실
8100 - 스크루프로펠러 8110 - 프로펠러
8120 - 나선프로펠러 8130 - 스크루프로펠러축
8200 - 수중기어실 8210 - 전환베벨기어
8211 - 전환베벨기어치차
8220 - 전환종속베벨기어 8221 - 전환종속베벨기어치차
8222 - 전환종속베벨기어축
8300 - 증속기어 8310 - 증속기어치차
8320 - 크러치기어 8321 - 크러치기어치차
8322 - 크러치기어축
8400 - 크러치
8500 - 스크루발전기 8600 - 스크루발전시스템
9000 - 스크루프로펠러동력발전시스템

Claims (5)

  1. 다수의 이중도르레철부(2110)과 물구멍(2120)과 연결철부(2130) 그리고 이동체기어(2140)가 형성된 속이 빈 통 형상의 이동체(2100)에 이동장치(2200)이 장착된 이동틀(1000')이 연결봉(2300)으로 연결, 결합된 수중이동틀(2010)과 높은이동틀(2020)과 수상이동틀(2030) 그리고 낮은이동틀(2040)으로 제작, 결합된 이동순환틀(2000)이
    궤도내판(1100)과 궤도빔(1200)과 궤도외판(1300) 그리고 궤도측빔(1400)으로 구성된 궤도틀(1000')가 수중궤도틀(1010)과 높은궤도틀(1020)과 수상궤도틀(1030) 그리고 낮은궤도틀(1040)으로 제작, 결합된 궤도순환틀(1000) 내부에 장착되어 제작된 이동궤도순환틀(3000) 내부에
    하부함(4100)과 상부함(4200)으로 구성된 궤도순환함(4000)의 상부함(4200)이 이동궤도순환틀(3000) 내부에 장착되고 이동궤도순환틀(3000)의 수중궤도틀(1040) 좌,우, 전,후에 하부함(4100)이 장착 결합 되어 이동궤도순환모듈(5000)이 제작되고
    제작된 이동궤도순환모듈(5000)의 궤도순환함(4000)의 발전실(4240)내부와 이물부(4110) 상단에 발전시스템(6000)이 설치되는 것을 특징으로 하는 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000)
  2. 청구항 1에 있어서 발전시스템(6000)의 효율적인 전기에너지(511) 생산을 위한 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000) 제작을 위하여 다음의 요건을 만족하는 이동궤도순환틀(3000)을 설계하는 것을 특징으로 하게 된다.
    우선 설치되는 장소의 하천 또는 해상의 유속(520)과 유량(521) 그리고 수심을 조사하여 요구되는 발전 용량 즉 생산할 전력에너지(511) 수량을 결정하고
    첫째, 수중이동틀중량(2011)과 높은이동틀중량(2021)과 발전기회전자중량(6320)을 합한 중량 값보다 수중궤도틀(1010)의 가로와 세로 높이를 곱한 체적에 물의 단위 중량을 곱한 수중궤도틀물중량(1011) 값이 크게 수중궤도틀(1010)의 규격을 설정한다.
    둘째, 수중이동틀운동에너지(2010') 값 또는 수상이동틀운동에너지(2030') 값이 높은이동틀운동에너지(2020') 값보다 크게 수중이동틀(2010)과 수상이동틀(2030)의 길이와 경사도 그리고 높은이동틀(2020)의 높이와 경사도의 규격을 설정한다.
    셋째, +수중궤도틀운동에너지(1010') 또는 +수중이동틀운동에너지(2010') - 높은이동틀운동에너지(2020') + 수상이동틀운동에너지(2030') + 낮은이동틀운동에너지(2040') = 잉여에너지(510) 값이 발전기회전자중량(6310)을 에너지로 환산한 값 값보다 크게 하는 이동궤도순환틀(3000) 규격을 설정한다.
    넷째 궤도순환함(400)의 흘수선(401)은 에너지순방향높은궤도틀(1021)의 중앙부가 되도록 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000) 또는 이동모듈궤도순환동력복합발전시스템(7100)의 중량을 산출하여 궤도순환함(400)의 폭을 설정한다.
    다섯째, 이동궤도순환틀(3000) 내측 폭이 이동체(2100)의 폭보다 커서 수중궤도틀(1010) 내부 외측 사방에 유속(520) 흐름에 지장을 주지않는 규격 설정
    상기의 요소를 만족하게 이동궤도순환틀(3000)의 궤도순환틀(1000)과 이동순환틀(2000)설계와 제작을 기반으로 하는 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000)으로써
    도면에 도시한 이동순환틀(2000)의 이동순환틀운동에너지(500)의 값은 수중이동틀운동에너지(2010') - 높은경사이동틀운동에너지(2020') + 수상이동틀운동에너지(2030') + 낮은이동틀운동에너지(2040') = 잉여에너지(510)의 수식에서
    +수중궤도틀운동에너지(1010') = (수중궤도틀물중량(1011) - 수중이동틀중량(2011)) x 유속(520) x 에너지흡수율(502)과 +수중이동틀운동에너지(2010') = 수중이동틀중량(2011) x 유속(520) 중 높은값을 적용하고
    -높은경사이동틀운동에너지(2020') = 높은이동틀중량(2021) x 중력가속도(530) x 높은궤도틀경사도(540) x 경사도계수(542)
    +수상이동틀운동에너지(2030') = 수상이동틀중량(2031) x 중력가속도(530) x 수상궤도틀경사도(541) x 경사도계수(542)
    +낮은이동틀운동에너지(2040') = 낮은이동틀중량(2041) x 중력가속도(530)으로 계산하고 합산하여 잉여에너지(510) 값을 산출하여 설비 전력에너지(511) 값으로 산정하게 되는데
    여기서 경사도계수(542)는 길이 1, 높이 1을 기준으로 0.5로 정한 상수로써
    길이 > 높이의 경우 (높이 / 높이) * 경사도상수(542)로 계산하고
    길이 < 높이의 경우 1 - ((길이 / 높이) * 경사도상수(542))로 계산하며
    에너지흡수율(502)는 실험에 의하여 구해지는 계수로서 유속(520)에 따른 수력에너지가 운동에너지로 흡수되어 수중궤도틀운동에너지(1010')로 변환하는 일상적으로 적용되는 계수로써 기어의 효율과 발전기 효율의 상수도 에너지흡수율(502)에 포함하여 계상할 수도 있다
    상기의 요소를 만족하게 이동궤도순환틀(3000)의 궤도순환틀(1000)과 이동순환틀(2000) 그리고 궤도순환함(4000)이 설계와 제작되는 것을 특징으로 하는 수중력이동모듈궤고순환동력발전시스템(7000)
  3. 스크루프로펠러축(8130)에 일정한 간격을 유지하고 선단으로부터 프로펠러(8110)과 나선프로펠러(8120)그리고 전환베벨기어(8210)이 장착된 스크루프로펠러(8100)과 전환종속베벨기어(8200)과 증속기어(8300)과 크러치기어(8320) 그리고 크러치(8400)이 상호 연계되어 스크루발전기(8500)이 결합된 스크루발전장치(8600)가 스크루터빈실(8000)에 형성된 수중기어실(8200)에 스크루프로펠러축(8130)에 장착된 전환베벨기어(8210)과 전환종속베벨기어(8220) 그리고 전환종속베벨기어축(8222)가 장착되고 궤도순환함(4000)에 전환종속베벨기어축(8222)와 증속기어(8300)과 크러치기어(8320)과 크러치(8400) 그리고 스크루발전기(8500)이 장착되어지는 것을 특징으로 하는 스크루프로펠러발전시스템(9000)
  4. 스크루프로펠러발전시스템(9000)의 스크루터빈실(8000)이 이동모듈궤도순환동력발전시스템(7000)의 수중궤도틀(1010)의 양측에 각 각의 격벽을 가지고 독립적으로 결합하는 분리형과 스크루터빈실(8000)과 수중궤도틀(1010)의 격벽이 없이 결합하는 일체형 방식으로 결합 되어 수중터빈궤도틀(120)을 형성하여 스크루발전장치(8600)이 수중터빈궤도틀(120)과 궤도순환함(4000)에 장착되는 것을 특징으로 수중력복합동력발전시스템(100)
  5. 청구항 4에 있어서 수중력복합동력발전시스템(100)에 정착된 궤도순환함(4000)의 양측에 이동궤도순환틀(3000)을 추가 장착하여 제작되는 것을 특징으로 하는 수중력복합동력결합발전시스템(110)
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