KR20150142595A - wave power generation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a wave power generator made by making one buoyancy body into multiple partial buoyancy bodies to mount them on a marine structure to be able to move according to the movement of wave, to place them in a grid pattern, to mount a rack and a pinion instrument, which convert a linear reciprocating movement into a rotation movement, on each of the multiple partial buoyancy bodies for each of the multiple partial buoyancy bodies to be able to make a circling movement, and to mount them on the marine structure to be able to rise and fall. The present invention conveys the rotating power generated by each of the multiple partial buoyancy bodies to the power-generating unit through a power conveying means connected serially and in parallel, lets the power be conveyed to one pinion only when one rack moves upward while two racks are geared with the one pinion inbetween, and lets the power be conveyed to the one pinion only when the other rack moves downward.

Description

파력발전장치{wave power generation}{Wave power generation}

본 발명은 해양구조물에 마련된 파력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wave power generator provided in an offshore structure.

파력발전장치는 파도의 힘을 이용해 발전을 하는 장치로서, 파도의 에너지를 직접 기구의 운동에너지로 변환하여 에너지를 회수하는 장치이다.A wave power generation device is a device for generating power by using the power of a wave, and is a device for converting energy of a wave directly into kinetic energy of the device to recover energy.

통상의 파력발전장치는 파도에 의해 승강하게 지면에 고정된 부유체, 부유체의 승강운동을 진자운동으로 또는 회전운동으로 변환시켜 발전시키는 동력변환수단을 구비한다. 상기 개시된 파력발전장치는 드릴쉽(drillship), FPSO(floating production storage offloading), FSRU(floating storage and regasification unit) 등과 같이 해상에 부유상태를 유지하는 해양구조물(1)에 설치되어 해양구조물과 부유체 간의 상대운동에 의해 야기된 왕복운동을 랙과 피니온 기구를 이용하여 발전기의 축을 회전시키는 것으로 되어 있다.A conventional wave power generator includes a power converting means for converting the upward and downward movement of a float or float fixed on the ground by a wave to convert it into a pendulum motion or a rotary motion and generate power. The above-described wave power generator is installed on an offshore structure 1 that is floating in the sea, such as drillship, floating production storage offloading (FPSO), floating storage and regasification unit (FSRU) So that the reciprocating motion caused by the relative movement between the rack and pinion mechanism is used to rotate the shaft of the generator.

하지만, 상기 파력발전장치는 피니온의 일방향 회전시에만 발전기의 축에 동력을 전달하고 타방향 회전시에는 발전기의 축에 동력을 전달하지 못하여 발전효율이 낮다고 하는 문제를 가진다.However, the wave power generator has a problem that power generation efficiency is low because power is transmitted to the shaft of the generator only in one direction rotation of the pinion and power is not transmitted to the shaft of the generator in the other direction.

이러한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 제10-1078529호에 개시된 랙과 피니온 기구를 이용하는 것이 고려될 수 있지만, 상기 랙과 피니온 기구는 평행하게 배치된 2개의 랙과 상기 2개의 랙 각각에 치합하는 2개의 피니온을 발전기의 축에 외접시켜, 하나의 피니온은 2개의 랙 중 하나의 랙이 위로 이동할 때만 동력을 전달하게 하고, 다른 하나의 피니온은 다른 하나의 랙이 아래로 이동할 때만 동력을 전달하게 하는 구조로 되어 있어서, 여전히 2개의 피니온 중 하나는 휴지상태이어서 점유 공간을 고려할 때 발전효율이 낮고, 부품수가 증대되어 유지보수비용이 증대된다고 하는 문제가 야기된다.In order to solve this problem, it is considered to use a rack and pinion mechanism disclosed in Korean Patent No. 10-1078529, but the rack and the pinion mechanism are arranged in two racks arranged in parallel and in each of the two racks Two pinion assemblies are circumscribed on the axis of the generator, one pinion allows power to be transmitted only when one of the racks moves up, and the other pinion moves the other rack down And one of the two pinions is still in the idle state. Therefore, considering the occupied space, the power generation efficiency is low, and the number of components is increased, resulting in a problem that the maintenance cost is increased.

또한, 상기 개시된 파력발전장치는 하나의 부유체만의 승하강운동에 의해 파력을 발전하는 것이어서, 큰 동력을 얻고자 수면과 접하는 면적이 큰 부유체와 그 부유체에 탑재된 고 중량의 동력변환수단이 필요하게 되어, 파고가 작으면 부유체 위에 탑재된 동력변환수단인 랙가 피니온기구의 중량 때문에 승하강운동하지 못하여 발전을 하지 못하는 경우가 발생되는 문제를 가지며, 더욱이 상기 부력체의 승하강운동시에 부력체의 관성 때문에 부력체의 승하강운동의 상사점과 하사점에서 랙이 순간적으로 정체되어 있어서, 발전을 위한 동력변환수단의 회전축에 대한 동력전달에 끊김이 발생하여 지속적으로 발전을 할 수 없다고 하는 문제를 가진다.In addition, the above-described wave power generator generates a wave power by only one sub-fluid, so that the sub-fluid having a large area in contact with the water surface to obtain a large power and the high- If the wave height is small, there is a problem that power generation can not be performed due to the inability to move up and down due to the weight of the rack-and-pinion mechanism which is the power converting means mounted on the float. Further, At the same time, due to the inertia of the buoyant body, the rack is instantaneously stagnated at the top dead center and the bottom dead center of the buoyant body, and power transmission to the rotational axis of the power conversion means for power generation is interrupted, There is no problem.

또한, 기존의 파력발전장치는 부력체들 간의 간격이 멀어 발전의 용량을 크게 하려면 부력체들을 지지하기 위한 구조물의 면적이 대형화되어야 하는 문제점이 있다.In addition, the conventional wave power generator has a problem that the area of the structure for supporting the buoyancy members must be enlarged in order to increase the capacity of the power generation due to the distance between the buoyancy members.

본 발명은, 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.The present invention has a problem in solving the above-mentioned problems.

본 발명은, 하나의 부력체를 복수개의 부분부력체로 만들어서 파도의 움직임에 따라 요동가능하게 해안구조물에 장착하여 격자패턴으로 배열하고, 선형왕복운동을 회전운동으로 전환하는 랙과 피니온 기구를 상기 복수개의 부분부력체 각각이 선회운동가능하게 상기 복수개의 부분부력체 각각에 탑재한 상태에서, 상기 해안구조물에 승하강가능하게 장착하고, 상기 복수개의 부분부력체 각각에서 발생한 회전력을 직렬과 병렬로 접속된 동력전달수단을 통하여 발전부에 전달하되, 하나의 피니온을 사이에 두고 2개의 랙이 치합되게 한 상태에서 하나의 랙이 위로 이동할 때만 상기 하나의 피니온에 동력을 전달하게 하고, 다른 하나의 랙이 아래로 이동할 때만 상기 하나의 피니온에 동력을 전달하게 하는 파력발전장치를 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다. The present invention relates to a rack and pinion mechanism for converting a linear reciprocating motion into a rotary motion by arranging one buoyant body into a plurality of partial buoyancy bodies and mounting them on a coast structure so as to be swingable according to the movement of waves, Wherein each of the plurality of partial buoyant bodies is mounted on the coastal structure in a state of being mounted on each of the plurality of partial buoyant bodies so as to be capable of pivoting so that the rotational force generated in each of the plurality of partial buoyant bodies And transmits power to the one pinion only when one rack moves upward in a state where two racks are engaged with one pinion through the connected power transmission means, And the power is transmitted to the one pinion only when one rack is moved downward. It can connect.

본 발명은 하나의 피니온만 적용하고서도 상기 하나의 피니온이 휴지상태 없이 발전기의 축을 회전시킬 수 있어서, 점유 공간을 고려할 때 발전효율이 종래보다 높고, 부품수가 종래보다 감소되어 유지보수비용이 절감되는 파력발전장치를 제공할 수 있다.The present invention is capable of rotating the shaft of the generator without the idle state even when only one pinion is applied, so that the power generation efficiency is higher than the conventional one in consideration of the occupied space, It is possible to provide a wave power generator.

또한, 본 발명은 파도에 의해 승하강운동하는 하나의 부력체와 랙과 피니온 기구를 복수개의 부력체와 복수개의 랙과 피니온으로 나누었기 때문에 낮은 파고에도 이들이 승하강운동하게 하여 발전부에 회전력을 전달하는 것을 가능하게 하고, 상기 복수개의 부력체들이 별개로 승하강운동하여 이들의 승하강운동시에 상사점과 하사점의 시점들이 서로 상이하기 때문에 상사점과 하사점에서 동력전달정체현상이 발생하여도 발전부로 지속적으로 동력을 전달하는 것을 가능하게 할 수 있다.Further, since the buoyant body and the rack and pinion mechanism that move up and down by the waves are divided into a plurality of buoyant bodies and a plurality of racks and pinions, And the plurality of buoyant bodies ascend and descend separately, so that the phases of the top dead center and the bottom dead center are different from each other and the power transmission congestion phenomenon occurs at the top dead center and the bottom dead center It is possible to continuously transmit the power to the power generation section.

또한, 본 발명은 복수개의 부력체가 서로 인접하여 배치되어 있어서 거의 수면 모든를 이용하여 발전할 수 있기 때문에 점유면적 당 발전효율이 종래보다 증대된다. Further, since the plurality of buoyant bodies are arranged adjacent to each other, the present invention can generate electricity using almost all of the water surface, so that the power generation efficiency per occupied area is higher than the conventional one.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 파력발전장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 발전장치의 개념도,
도 3은 도 2의 랙에 대한 상세도, 및
도 4는 도 2의 발전장치에서 랙과 부력체 간의 결합에 대한 다른 실시예를 도시한 도면.1 is a perspective view showing a wave generator of an embodiment according to the present invention,
Fig. 2 is a conceptual view of the power generation apparatus of Fig. 1,
Figure 3 is a detailed view of the rack of Figure 2, and
Fig. 4 shows another embodiment of the coupling between the rack and the buoyant body in the power generating device of Fig. 2; Fig.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 해양구조물에 마련된 파력발전장치가 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a wave generator provided in an offshore structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1에는 해양구조물(1)에 구비된 파력발전장치가 부호 100으로 지시되어 있다.In Fig. 1, a wave generating device provided in an offshore structure 1 is indicated by reference numeral 100.

상기 파력발전장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 수면에서 격자패턴으로 배열되어 파동에 따라 별개로 운동하는 복수개의 부력체(10), 상기 복수개의 부력체(10) 각각에 탑재된 복수개의 랙과 피니온 기구(20), 상기 복수개의 랙과 피니온 기구(20) 각각에서 발생한 회전운동을 하나의 회전운동으로 집합시키는 동력전달부(50) 및 상기 동력전달부(50)에 접속되어 상기 동력전달부(50)에서 전달한 회전력에 의해 전기를 발생시키는 발전부(40)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, the wave power generator 100 includes a plurality of buoyant bodies 10 arranged in a grid pattern on the water surface and moving independently in accordance with waves, a plurality of buoyant bodies 10 mounted on each of the plurality of buoyant bodies 10 A plurality of racks and pinion mechanisms (20), a power transmitting portion (50) for collecting rotational motion generated in each of the plurality of racks and the pinion mechanism (20) And a power generation unit 40 connected to the power transmission unit 50 and generating electricity by a rotational force transmitted from the power transmission unit 50.

상기 해양구조물(1)은 수면 위에 배치된 장방형의 플레이트(2), 상기 플레이트(2)의 4개의 모서리에 배치되어 상기 플레이트(2)를 지지하는 4개의 지주(3), 상기 4개의 지주(3)의 상부 각각에 기단이 고정되어 선단이 스프링을 개재한 상태에서 상기 플레이트(2)의 대각선 방향으로 마주하는 지주를 향하여 뻗어 있는 4개의 주브래킷(4), 상기 4개의 주브래킷(4) 각각에 형성된 링형상부를 관통하여 장방형 궤적으로 뻗어서 상기 4개의 주브래킷(4)에 의해 지지되는 버팀줄(5), 및 상기 버팀줄(5)의 4개의 변들중 서로 마주하는 2개의 변 각각에 상기 2개의 변의 길이방향으로 이격되게 배치되어 기단이 선회가능하게 장착되고 선단이 스프링을 개재하여 마주하는 변으로 뻗어 있는 복수개의 보조브래킷(6)을 포함하고 있다.The marine structure 1 comprises a rectangular plate 2 disposed on the water surface, four columns 3 arranged at four corners of the plate 2 for supporting the plate 2, 3, four base brackets 4 extending in a diagonal direction facing the diagonal direction of the plate 2 with its tip end interposed therebetween, four main brackets 4, (5) extending in a rectangular trajectory passing through a ring-shaped upper portion formed in each of the four main brackets (4), and a pair of supporting rods (5) supported on the two sides facing each other among the four sides of the supporting rope And a plurality of auxiliary brackets 6 spaced apart from each other in the longitudinal direction of the two sides and having base ends pivotally mounted and extending at the sides facing each other via a spring.

상기 복수개의 부력체(10) 각각는 아랫변이 윗변보다 작은 등변사다리꼴 단면을 갖고서 양 빗변이 상기 보조브래킷(6)과 마주하는 자세를 갖고서 상기 버팀줄 내에서 복수개의 열과 복수개의 행을 갖고서 격자패턴으로 배열되어 있다. Each of the plurality of buoyant bodies (10) has an isosceles trapezoidal cross section whose lower side is smaller than the upper side, and has a posture in which both hypotenuses face the auxiliary bracket (6), and has a plurality of rows and a plurality of rows Respectively.

상기 복수개의 부력체(10) 중에서 행으로 나란하게 배치된 복수개의 부력체(10)들끼리는 마주하는 부력체에 대하여 선회가능하게, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 쇠사슬 링크결합방식으로, 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 양단이 쇠사슬이 달린 인장스프링(11)을 개재하여 결합되어 있고, 상기 복수개의 부력체(10) 중에서 복수개의 행의 최외측에 배치된 복수개의 부력체(10)들의 외측 빗변들 각각은 상기 복수개의 보조브래킷(6)에 예를 들면 쇠사슬 링크결합방식으로, 결합되어 있다.A plurality of buoyant bodies (10) arranged side by side in a row among the plurality of buoyant bodies (10) are pivotable with respect to a facing buoyant body, for example, in a chain linkage manner as shown in Fig. 4, Or a plurality of buoyant bodies 10 arranged at the outermost sides of the plurality of buoyant bodies 10 among the plurality of buoyant bodies 10 as shown in Fig. Are joined to the plurality of auxiliary brackets 6, for example, in a chain linkage manner.

상기 복수개의 랙과 피니온 기구(20) 각각은 상기 복수개의 부력체(10) 각각의 윗변에 마주하게 배치되어 상기 복수개의 부력체(10)가 선회운동하는 하게 하단이 상기 복수개의 부력체(10) 각각의 윗면 중앙에 도 2에 도시된 바와 같은 방식으로 힌지결합되어 있거나(부력체들 간에 쇠사슬 링크결합될 때) 또는 도 4에 도시된 바와 같은 방식으로 상기 복수개의 부력체(10)가 선회가능하게 그리고 피니온의 축선방향으로 이동가능하게 결합되고(부력체들 간에 인상스프링(11)이 개재된 경우에) 선단이 연직방향으로 뻗어서 상기 플레이트(2)를 관통하여 상기 플레이트(2)에 대하여 연직방향으로 이동가능하게 그리고 수평방향으로 이동하지 못하게 상기 플레이트(2)에 미끄럼 접촉하는 랙부(21), 상기 랙부(21)에 서로 마주하게 이격 배치되어 형성된 한 쌍의 랙(23, 24)에 치합된 피니온(22)을 포함하고 있다.Each of the plurality of racks and the pinion mechanism (20) is disposed to face the upper side of each of the plurality of buoyant bodies (10), and the lower end of the plurality of buoyant bodies (10) 10) are hinged to each other in the manner as shown in FIG. 2 (when the chain links between the buoyancy bodies) or in a manner as shown in FIG. 4, the plurality of buoyant bodies 10 (In the case where the lifting springs 11 are interposed between the buoyancy members) so that the tip extends in the vertical direction and passes through the plate 2 to be movable in the axial direction of the pinion 2, A pair of racks 23 and 24 formed on the rack portion 21 so as to face each other and to be spaced apart from each other in a sliding manner in contact with the plate 2 so as to be movable in a vertical direction and not to move in a horizontal direction, 24 and a pinion 22 meshed with the pinion 22.

상기 한 쌍의 랙(23, 24) 중 하나의 랙(23)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 아래로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온(22)을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있고, 그리고 다른 하나의 랙(24)은 위로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온(22)을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있다.As shown in FIG. 3, one rack 23 of the pair of racks 23 and 24 is engaged with the pinion 22 only when the rack 23 moves downward, And the other rack 24 is engaged with the pinion 22 only when it is moved upward, so that the pinion 22 is rotated in one direction.

이를 위해, 상기 하나의 랙(23)은 일자형으로 뻗은 이뿌리부(31); 상기 이뿌리부(31)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 아래에서 위로 이동할 시에 걸음할 수 있는 형상으로 되어 있는 복수개의 이빨부(32); 상기 복수개의 이빨부(32)의 기단 양측에 서로 등을 진 방향으로 뻗어 돌출된 복수개의 이축(33); 상기 복수개의 이축(33)을 회전가능하게 지지한 이축받이(34); 상기 복수개의 이빨부(32) 각각이 일정 각도 이상의 상향선회하는 것을 제한하는 복수개의 상향선회스톱퍼(35); 상기 복수개의 이빨부(32)가 하향선회시에 상기 복수개의 이빨부(32)에 가압되어 상기 이뿌리부(31)를 따라 위로 올라가 상기 복수개의 이빨부(32)가 하향선회하여 비걸음자세를 갖게 여유공간을 제공하고, 상기 복수개의 이빨부(32)가 비하향선회시에 상기 이뿌리부(31)를 따라 아래로 내려와 일정 각도 이상의 하향선회를 제한하는 복수개의 봉형상의 하향선회스톱퍼(37); 및 상기 복수개의 이빨부(32)의 하향선회 제한 위치에서 상기 이뿌리부(31)에 심어져서 상기 복수개의 이빨부(32)의 상향선회시에 위로 올라간 하향선회스톱퍼(37)를 자력에 의해 끌고 내려와 위치고정하여 상기 복수개의 이빨부(32)의 걸음자세를 유지하는 복수개의 자석(38)을 포함하고 있다. To this end, the one rack (23) includes a thread portion (31) extending in a straight line; A plurality of tooth portions 32 which are shaped to be able to be tilted when they are moved from bottom to top at regular intervals in the longitudinal direction of the root portion 31; A plurality of biaxial portions (33) protruding from both sides of the proximal ends of the plurality of teeth portions (32) so as to extend in directions opposite to each other; A nipple bearing 34 rotatably supporting the plurality of biaxials 33; A plurality of upward turning stoppers (35) restricting upward rotation of each of the plurality of teeth portions (32) by a predetermined angle or more; The plurality of tooth portions 32 are pushed downward by the plurality of tooth portions 32 to move upward along the root portion 31 and the plurality of tooth portions 32 are rotated downward to be in a non- And a plurality of rod-shaped downward turning stoppers (37) that downwardly downward along the root portions (31) when the plurality of teeth portions (32) ; And a downward turning stopper 37 raised by upward movement of the plurality of tooth portions 32 when the tooth portions 32 are pivoted at the downward turning limit position of the plurality of teeth portions 32 and dragged by the magnetic force And a plurality of magnets 38 for holding the position of the plurality of teeth 32 by keeping the position of the teeth 32 down.

상기 복수개의 이빨부(32)의 하향선회시에는 상기 복수개의 자석(38)에 붙어 있는 복수개의 봉형상의 하향선회스톱퍼(37)가 상기 복수개의 이빨부(32)의 가압력에 의해 상기 복수개의 자석(38)으로부터 떨어지게 된다. A plurality of rod-shaped downward turning stoppers 37 attached to the plurality of magnets 38 are pressed by the plurality of teeth 32 in the downward direction of the plurality of teeth 32, (38).

상기 다른 하나의 랙(24)은 일자형으로 뻗은 이뿌리부(41); 상기 이뿌리부(41)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 위에서 아래로 이동할 시에 걸음할 수 있는 형상으로 되어 있는 복수개의 이빨부(42); 상기 복수개의 이빨부(42)의 기단 양측에 서로 등을 진 방향으로 뻗어 돌출된 복수개의 이축(43); 상기 복수개의 이축(43)을 회전가능하게 지지한 이축받이(44); 상기 복수개의 이빨부(42) 각각이 일정 각도 이상의 하향선회하는 것을 제한하는 복수개의 하향선회스톱퍼(45); 상기 복수개의 이빨부(42)가 상향선회시에 상기 복수개의 이빨부(42)에 가압되어 상기 이뿌리부(41)를 따라 아래로 내려와 상기 복수개의 이빨부(42)가 상향선회하여 비걸음자세를 갖게 여유공간을 제공하고, 상기 복수개의 이빨부(42)가 비상향선회시에 상기 이뿌리부(41)를 따라 위로 올라가 일정 각도 이상의 상향선회를 제한하는 복수개의 봉형상의 상향선회스톱퍼(47); 및 상기 복수개의 이빨부(42)의 상향선회 제한 위치에서 상기 이뿌리부(41)에 심어져서 상기 복수개의 이빨부(42)의 하향선회시에 아래로 내려간 상향선회스톱퍼(47)를 자력에 의해 끌어올려 위치고정하여 상기 복수개의 이빨부(42)의 걸음자세를 유지하는 복수개의 자석(48)을 포함하고 있다.The other rack (24) includes a thread portion (41) extending in a straight line; A plurality of tooth portions (42) shaped to be able to be tilted when moving upward and downward at regular intervals in the longitudinal direction of the root portion (41); A plurality of bifurcations 43 protruding from both sides of the proximal end of the plurality of tooth portions 42 in a direction in which they extend in opposite directions; A nipple bearing 44 rotatably supporting the plurality of biaxials 43; A plurality of downward turning stoppers (45) for restricting each of the plurality of tooth portions (42) from turning downward beyond a predetermined angle; The plurality of tooth portions 42 are pushed by the plurality of teeth portions 42 and descend along the root portions 41 when the teeth portions 42 are turned upward so that the plurality of tooth portions 42 are turned upwardly, A plurality of rod-shaped upward turning stoppers 47 for providing a clearance space for holding the plurality of tooth portions 42 upwards along the root portion 41 at the time of the emergency line, and restricting the upward turning beyond a predetermined angle; And an upward turning stopper 47 that is embedded in the root portion 41 at the upward turning limit position of the plurality of teeth portions 42 and descended downward when the plurality of teeth portions 42 are rotated downward, And a plurality of magnets 48 for holding and fixing the positions of the plurality of teeth 42 to maintain the walking posture of the teeth 42.

상기 복수개의 이빨부(42)의 상향선회시에는 상기 복수개의 자석(48)에 붙어 있는 복수개의 봉형상의 상향선회스톱퍼(47)가 상기 복수개의 이빨부(42)의 가압력에 의해 상기 복수개의 자석(48)으로부터 떨어지게 된다. A plurality of rod-shaped upward-turning stoppers 47 attached to the plurality of magnets 48 are pushed upward by the urging force of the plurality of teeth portions 42 when the plurality of teeth portions 42 are turned upward, (48).

상기 동력전달부(50)는, 상기 복수개의 부력체(10)와 같이, 복수개의 열과 복수개의 행을 갖고서 격자패턴으로 배열되어 있는 상기 복수개의 피니온(22)들 중에서 행으로 나란한 피니온(22)들에 고정적으로 내접되기 위해 상기 플레이트(2)에 서로 평행하게 배열되어 회전가능하게 장착된 복수개의 병렬축(51); 상기 복수개의 병렬축(51)의 일단에 고정적으로 내접된 복수개의 구동베벨기어(52); 상기 복수개의 병렬축(51) 일측에 인접하여 상기 병렬축(51)에 수직하게 뻗어서 상기 플레이트(2)에 회전가능하게 장착되서 일단이 상기 발전부(40)에 접속된 하나의 수렴축(53); 및 상기 복수개의 구동베벨기어(52)에 치합되어 상기 하나의 수렴축(53)에 고정적으로 외접된 복수개의 피동베벨기어(54)를 포함하고 있다. The power transmission unit 50 includes a pinion that is arranged in a row among the plurality of pinions 22 arranged in a lattice pattern with a plurality of rows and a plurality of rows, A plurality of parallel shafts (51) rotatably mounted on the plate (2) arranged parallel to each other for fixedly inscribing on the plates (22); A plurality of drive bevel gears (52) fixedly inscribed on one end of the plurality of parallel shafts (51); And one converging axis (53) connected to one end of the plurality of parallel shafts (51) and extending perpendicularly to the parallel shaft (51) and rotatably mounted on the plate (2) ); And a plurality of driven bevel gears (54) meshed with the plurality of drive bevel gears (52) and fixedly circumscribed to the one converging shaft (53).

상기와 같이 구성된 해양구조물(1)에 구비된 파력발전장치(100)는 복수개의 부력체(10)가 파도의 파력을 받으면, 부력과 자중에 의해 상하운동하게 되며, 상기 복수개의 부력체(10)가 상하로 이동함에 따라, 상기 복수개의 한 쌍의 랙(23, 24)도 상하동하게 되어 상기 복수개의 피니온(22) 각각은 상기 한 쌍의 랙(23, 24) 중 하나의 랙(23)의 아래로의 운동에 의해 반시계방향으로 회전하게 되고, 다른 하나의 랙(24)의 위로의 운동에 의해 반시계방향으로 회전하게 되어, 결국, 복수개의 피니온(22)들이 휴지 상태 없이 연속적으로 회전운동하여 상기 복수개의 피니온(22)들에 고정적으로 내접된 복수개의 병렬축(51)을 연속적으로 회전시켜 상기 복수개의 병렬축(51)에서 발생한 회전력을 수렴축(53)을 통하여 수렴하여 발전시키는 것이 가능하게 되어 종래보다 점유 공간이 저감되면서 발전효율을 높일 수가 있고, 부품수가 감소되어 유지보수비용이 감소되게 된다.When a plurality of buoyant bodies 10 receive wave power of waves, the wave power generator 100 provided in the above-constructed offshore structure 1 moves up and down by buoyancy and self weight, and the plurality of buoyant bodies 10 The pair of racks 23 and 24 are also vertically moved so that each of the plurality of pinions 22 is connected to one of the racks 23 and 24 , And is rotated counterclockwise by the movement of the other rack 24 so that the plurality of pinions 22 are rotated in the counterclockwise direction And continuously rotates the plurality of parallel shafts 51 which are fixedly inscribed on the plurality of pinions 22 so as to continuously rotate the plurality of parallel shafts 51 so that the rotational force generated in the plurality of parallel shafts 51 is transmitted through the converging shafts 53 It becomes possible to converge and generate electricity, Convenience can be enhanced while reducing the power generation efficiency, the number of parts is reduced is so maintenance costs are reduced.

또한, 상기와 같이 구성된 파력발전장치(100)는 승하강운동하는 하나의 부력체와 랙과 피니온 기구를 복수개의 부력체(10)와 복수개의 랙과 피니온(20)으로 나누었기 때문에 낮은 파고에도 이들이 승하강운동하게 하여 발전부(40)에 회전력을 전달하는 것을 가능하게 하고, 상기 복수개의 부력체(10)들이 별개로 승하강운동하여 이들의 승하강운동시에 상사점과 하사점의 시점들이 서로 상이하기 때문에 상사점과 하사점에서 동력전달정체현상이 발생하여도 발전부(40)로 지속적으로 동력을 전달하는 것을 가능하게 할 수 있다.The wave generator 100 constructed as described above is divided into a plurality of buoyant bodies 10 and a plurality of racks and a plurality of pinions 20 for moving up and down the buoyant body and the rack and pinion mechanism. The buoyant bodies 10 can be moved up and down to transmit the rotational force to the power generation unit 40. The plurality of buoyant bodies 10 are lifted and lowered independently to move up and down, It is possible to continuously transmit the power to the power generation unit 40 even when the power transmission stagnation phenomenon occurs at the top dead center and the bottom dead center.

또한, 상기와 같이 구성된 파력발전장치(100)는 복수개의 부력체가 서로 인접하여 배치되어 있어서 거의 수면 모든를 이용하여 발전할 수 있기 때문에 점유면적 당 발전효율이 종래보다 증대된다. In addition, since the plurality of buoyant bodies are disposed adjacent to each other and can generate power using almost all of the water surface, the power generating apparatus 100 constructed as described above increases power generation efficiency per occupied area.

또한, 상기와 같이 구성된 파력발전장치(100)는 상기 실시예에서 복수개의 병렬축(51)을 수렴축(53)에 접속시켜 통합적으로 발전하는 것으로 설명되어 있지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 발전용량에 따라 상기 복수개의 병렬축(51) 마다에 발전부를 접속시켜 별개로 발전시킬 수도 있다.In the above-described embodiment, the plurality of parallel shafts 51 are connected to the converging shafts 53 so as to be integrally generated. However, the present invention is not limited to this, The power generation unit may be connected to each of the plurality of parallel shafts 51 according to the capacity so as to separately generate power.

1; 해양구조물, 10; 부력체, 20; 랙과 피니온 기구, 50; 동력전달부One; Offshore structures, 10; Buoyancy body, 20; Rack and pinion mechanism, 50; The power transmission portion

Claims (5)

해양구조물(1)에 구비된 파력발전장치로서,
수면에서 격자패턴으로 배열되어 파동에 따라 별개로 운동하는 복수개의 부력체(10), 상기 복수개의 부력체(10) 각각에 탑재되어 상기 복수개의 부력체(10) 각각의 승하강운동을 회전운동으로 변환하는 복수개의 랙과 피니온 기구(20), 상기 복수개의 랙과 피니온 기구(20) 각각에서 발생한 회전운동들을 하나의 회전운동으로 집합시키는 동력전달부(50) 및 상기 동력전달부(50)에 접속되어 상기 동력전달부(50)에서 전달한 회전력에 의해 전기를 발생시키는 발전부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.A wave generating device provided in an offshore structure (1)
A plurality of buoyant bodies (10) arranged in a lattice pattern on the water surface and moving independently of each other in accordance with the waves, a plurality of buoyant bodies (10) mounted on each of the plurality of buoyant bodies (10) , A power transmission unit (50) for collecting rotational motions generated in each of the plurality of racks and the pinion mechanism (20) into one rotary motion, and a power transmission unit And a power generation unit connected to the power transmission unit and generating electricity by a rotational force transmitted from the power transmission unit. 제 1항에 있어서,
상기 해양구조물(1)은
수면 위에 배치된 장방형의 플레이트(2), 상기 플레이트(2)의 모서리에 배치되어 상기 플레이트(2)를 지지하는 복수개의 지주(3), 상기 복수개의 지주(3)의 상부 각각에 기단이 고정되어 선단이 상기 플레이트(2)의 대각선 방향으로 마주하는 지주를 향하여 뻗어 있는 복수개의 주브래킷(4), 상기 복수개의 주브래킷(4) 각각에 형성된 링형상부를 관통하여 장방형 궤적으로 뻗어서 상기 복수개의 주브래킷(4)에 의해 지지되는 버팀줄(5), 및 상기 버팀줄(5)의 변들중 서로 마주하는 변들 각각에 상기 마주하는 변들의 길이방향으로 이격되게 배치되어 기단이 선회가능하게 장착되고 선단이 마주하는 변으로 뻗어 있는 복수개의 보조브래킷(6)을 포함하고,
상기 복수개의 부력체(10) 각각은 양 측벽이 상기 보조브래킷(6)과 마주하는 자세를 갖고서 상기 버팀줄 내에서 복수개의 열과 복수개의 행을 갖고서 격자패턴으로 배열되어 있고,
상기 복수개의 부력체(10) 중에서 행으로 나란하게 배치된 복수개의 부력체(10)들끼리는 마주하는 부력체에 대하여 선회가능하게, 결합되어 있고, 상기 복수개의 부력체(10) 중에서 복수개의 행의 최외측에 배치된 복수개의 부력체(10)들의 외측 측벽들 각각은 상기 복수개의 보조브래킷(6)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.The method according to claim 1,
The offshore structure (1)
A plurality of pillars (3) arranged at corners of the plate (2) and supporting the plate (2), a base end fixed to each of the upper portions of the plurality of pillars (3) A plurality of main brackets (4) whose leading ends extend toward diagonally opposed columns of the plate (2), a plurality of main brackets (4) extending through a ring shaped top formed in each of the plurality of main brackets (4) A base strut 5 supported by the main bracket 4 and a proximal end pivotally mounted on the sides of the strut 5 spaced apart from each other in the longitudinal direction of the opposed sides And a plurality of auxiliary brackets (6) extending to the sides facing the front end,
Each of the plurality of buoyant bodies (10) is arranged in a lattice pattern with a plurality of rows and a plurality of rows in the supporting line, with both side walls facing the auxiliary bracket (6)
A plurality of buoyant bodies (10) arranged side by side in a row among the plurality of buoyant bodies (10) are pivotally coupled to opposed buoyant bodies, and a plurality of buoyant bodies Wherein each of the outer sidewalls of the plurality of buoyant bodies (10) disposed on the outermost side of the plurality of buoyant bodies (10) is coupled to the plurality of auxiliary brackets (6). 제 2항에 있어서,
상기 복수개의 랙과 피니온 기구(20) 각각은 상기 복수개의 부력체(10) 각각의 윗면에 마주하게 배치되어 상기 복수개의 부력체(10)가 선회운동하는 하게 하단이 상기 복수개의 부력체(10) 각각의 윗면 중앙에 피니온의 축선방향으로 이동가능하게 또는 이동가능하지 않게 힌지결합되어 있고 선단이 연직방향으로 뻗어서 상기 플레이트(2)를 관통하여 상기 플레이트(2)에 대하여 연직방향으로 이동가능하게 그리고 수평방향으로 이동하지 못하게 상기 플레이트(2)에 미끄럼 접촉하는 랙부(21), 및 상기 랙부(21)에 서로 마주하게 이격 배치되어 형성된 한 쌍의 랙(23, 24)에 치합된 피니온(22)을 포함하고 있고,
상기 한 쌍의 랙(23, 24) 중 하나의 랙(23)은, 아래로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온(22)을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있고, 그리고 다른 하나의 랙(24)은 위로 이동할 때만 상기 피니온(22)과 치합되어 걸음되어서 상기 피니온(22)을 일방향으로 회전시키는 것으로 되어 있는 ㄱ것을 특징으로 하는 파력발전장치. 3. The method of claim 2,
Each of the plurality of racks and the pinion mechanism (20) is disposed to face the upper surface of each of the plurality of buoyant bodies (10), and the lower end of the plurality of buoyant bodies (10) 10) are hingedly connected to the upper center of the pinion so as to be movable or not movable in the axial direction of the pinion and extend in the vertical direction so as to penetrate the plate (2) and move in the vertical direction with respect to the plate (2) And a pair of racks (23, 24) formed to be spaced apart from each other in the rack portion (21) so as to slide in contact with the plate (2) (22).
The rack 23 of one of the pair of racks 23 and 24 is engaged with the pinion 22 only when the rack 23 moves downward so as to rotate the pinion 22 in one direction, And the other rack (24) is engaged with the pinion (22) only when it is moved upward, so that the pinion (22) is rotated in one direction. 제 3항에 있어서,
상기 하나의 랙(23)은 일자형으로 뻗은 이뿌리부(31); 상기 이뿌리부(31)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 아래에서 위로 이동할 시에 걸음할 수 있는 형상으로 되어 있는 복수개의 이빨부(32); 상기 복수개의 이빨부(32)의 기단 양측에 서로 등을 진 방향으로 뻗어 돌출된 복수개의 이축(33); 상기 복수개의 이축(33)을 회전가능하게 지지한 이축받이(34); 상기 복수개의 이빨부(32) 각각이 일정 각도 이상의 상향선회하는 것을 제한하는 복수개의 상향선회스톱퍼(35); 상기 복수개의 이빨부(32)가 하향선회시에 상기 복수개의 이빨부(32)에 가압되어 상기 이뿌리부(31)를 따라 위로 올라가 상기 복수개의 이빨부(32)가 하향선회하여 비걸음자세를 갖게 여유공간을 제공하고, 상기 복수개의 이빨부(32)가 비하향선회시에 상기 이뿌리부(31)를 따라 아래로 내려와 일정 각도 이상의 하향선회를 제한하는 복수개의 봉형상의 하향선회스톱퍼(37); 및 상기 복수개의 이빨부(32)의 하향선회 제한 위치에서 상기 이뿌리부(31)에 심어져서 상기 복수개의 이빨부(32)의 상향선회시에 위로 올라간 하향선회스톱퍼(37)를 자력에 의해 끌고 내려와 위치고정하여 상기 복수개의 이빨부(32)의 걸음자세를 유지하는 복수개의 자석(38)을 포함하고 있고,
상기 복수개의 이빨부(32)의 하향선회시에는 상기 복수개의 자석(38)에 붙어 있는 복수개의 봉형상의 하향선회스톱퍼(37)가 상기 복수개의 이빨부(32)의 가압력에 의해 상기 복수개의 자석(38)으로부터 떨어지게 되며,
상기 다른 하나의 랙(24)은 일자형으로 뻗은 이뿌리부(41); 상기 이뿌리부(41)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 위에서 아래로 이동할 시에 걸음할 수 있는 형상으로 되어 있는 복수개의 이빨부(42); 상기 복수개의 이빨부(42)의 기단 양측에 서로 등을 진 방향으로 뻗어 돌출된 복수개의 이축(43); 상기 복수개의 이축(43)을 회전가능하게 지지한 이축받이(44); 상기 복수개의 이빨부(42) 각각이 일정 각도 이상의 하향선회하는 것을 제한하는 복수개의 하향선회스톱퍼(45); 상기 복수개의 이빨부(42)가 상향선회시에 상기 복수개의 이빨부(42)에 가압되어 상기 이뿌리부(41)를 따라 아래로 내려와 상기 복수개의 이빨부(42)가 상향선회하여 비걸음자세를 갖게 여유공간을 제공하고, 상기 복수개의 이빨부(42)가 비상향선회시에 상기 이뿌리부(41)를 따라 위로 올라가 일정 각도 이상의 상향선회를 제한하는 복수개의 봉형상의 상향선회스톱퍼(47); 및 상기 복수개의 이빨부(42)의 상향선회 제한 위치에서 상기 이뿌리부(41)에 심어져서 상기 복수개의 이빨부(42)의 하향선회시에 아래로 내려간 상향선회스톱퍼(47)를 자력에 의해 끌어올려 위치고정하여 상기 복수개의 이빨부(42)의 걸음자세를 유지하는 복수개의 자석(48)을 포함하고,
상기 복수개의 이빨부(42)의 상향선회시에는 상기 복수개의 자석(48)에 붙어 있는 복수개의 봉형상의 상향선회스톱퍼(47)가 상기 복수개의 이빨부(42)의 가압력에 의해 상기 복수개의 자석(48)으로부터 떨어지게 되는 것을 특징으로 하는 파력발전장치. The method of claim 3,
The one rack (23) includes a thread portion (31) extending in a straight line; A plurality of tooth portions 32 which are shaped to be able to be tilted when they are moved from bottom to top at regular intervals in the longitudinal direction of the root portion 31; A plurality of biaxial portions (33) protruding from both sides of the proximal ends of the plurality of teeth portions (32) so as to extend in directions opposite to each other; A nipple bearing 34 rotatably supporting the plurality of biaxials 33; A plurality of upward turning stoppers (35) restricting upward rotation of each of the plurality of teeth portions (32) by a predetermined angle or more; The plurality of tooth portions 32 are pushed downward by the plurality of tooth portions 32 to move upward along the root portion 31 and the plurality of tooth portions 32 are rotated downward to be in a non- And a plurality of rod-shaped downward turning stoppers (37) that downwardly downward along the root portions (31) when the plurality of teeth portions (32) ; And a downward turning stopper 37 raised by upward movement of the plurality of tooth portions 32 when the tooth portions 32 are pivoted at the downward turning limit position of the plurality of teeth portions 32 and dragged by the magnetic force And a plurality of magnets (38) that are held down and fixed in position to maintain the walking posture of the plurality of teeth (32)
A plurality of rod-shaped downward turning stoppers 37 attached to the plurality of magnets 38 are pressed by the plurality of teeth 32 in the downward direction of the plurality of teeth 32, (38)
The other rack (24) includes a thread portion (41) extending in a straight line; A plurality of tooth portions 42 which are shaped to be able to be tilted when they are moved from top to bottom at regular intervals in the longitudinal direction of the root portion 41; A plurality of bifurcations 43 protruding from both sides of the proximal end of the plurality of tooth portions 42 in a direction in which they extend in opposite directions; A nipple bearing 44 rotatably supporting the plurality of biaxials 43; A plurality of downward turning stoppers (45) for restricting each of the plurality of teeth portions (42) from turning downward beyond a predetermined angle; The plurality of tooth portions 42 are pushed by the plurality of teeth portions 42 and descend along the root portions 41 when the teeth portions 42 are turned upward so that the plurality of tooth portions 42 are turned upwardly, A plurality of rod-shaped upward turning stoppers 47 for providing a clearance space for holding the plurality of tooth portions 42 upwards along the root portion 41 at the time of the emergency line, and restricting the upward turning beyond a predetermined angle; And an upward turning stopper 47 that is embedded in the root portion 41 at the upward turning limit position of the plurality of teeth portions 42 and descended downward when the plurality of teeth portions 42 are rotated downward by a magnetic force And a plurality of magnets (48) for holding and fixing the positions of the plurality of teeth (42)
A plurality of rod-shaped upward-turning stoppers 47 attached to the plurality of magnets 48 are pushed upward by the urging force of the plurality of teeth portions 42 when the plurality of teeth portions 42 are turned upward, (48). ≪ / RTI > 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 동력전달부(50)는, 복수개의 열과 복수개의 행을 갖고서 격자패턴으로 배열되어 있는 상기 복수개의 피니온(22)들 중에서 행으로 나란한 피니온(22)들에 고정적으로 내접되기 위해 상기 플레이트(2)에 서로 평행하게 배열되어 회전가능하게 장착된 복수개의 병렬축(51); 상기 복수개의 병렬축(51)의 일단에 고정적으로 내접된 복수개의 구동베벨기어(52); 상기 복수개의 병렬축(51) 일측에 인접하여 상기 병렬축(51)에 수직하게 뻗어서 상기 플레이트(2)에 회전가능하게 장착되서 일단이 상기 발전부(40)에 접속된 하나의 수렴축(53); 및 상기 복수개의 구동베벨기어(52)에 치합되어 상기 하나의 수렴축(53)에 고정적으로 외접된 복수개의 피동베벨기어(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.The method according to claim 3 or 4,
The power transmission unit 50 includes a plurality of pinions 22 arranged in a grid pattern with a plurality of rows and a plurality of rows so as to be fixedly adhered to the rows of pinions 22, A plurality of parallel shafts (51) rotatably mounted in parallel to each other on the shaft (2); A plurality of drive bevel gears (52) fixedly inscribed on one end of the plurality of parallel shafts (51); And one converging axis (53) connected to one end of the plurality of parallel shafts (51) and extending perpendicularly to the parallel shaft (51) and rotatably mounted on the plate (2) ); And a plurality of driven bevel gears (54) meshing with the plurality of drive bevel gears (52) and fixedly circumscribed to the one converging shaft (53).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2803563C1 (en) * 2022-12-09 2023-09-15 Владимир Викторович Михайлов Wave hydroelectric power plant

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