KR20160011350A - WaterJet high speed propulsion system with self electricity generation - Google Patents

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KR20160011350A
KR20160011350A KR1020140092289A KR20140092289A KR20160011350A KR 20160011350 A KR20160011350 A KR 20160011350A KR 1020140092289 A KR1020140092289 A KR 1020140092289A KR 20140092289 A KR20140092289 A KR 20140092289A KR 20160011350 A KR20160011350 A KR 20160011350A
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Abstract

The present invention relates to a self-generation high-speed water jet booster. According to the present invention, a generation system generates powder by configuring a fusion cycle. The fusion cycle includes: a heat acquisition cycle configured to absorb heat from water by using a reverse Rankine cycle; a high heat transfer cycle which raises the temperature of the heat from the heat acquisition cycle while also being configured by using the reverse Rankine cycle; and an organic Rankine cycle which receives the heat from the heat acquisition cycle or the high heat transfer cycle in order to rotate a micro-turbine and generate power. According to the present invention, a water-jet booster includes: a water-jet water supply unit which supplies heat to the heat acquisition cycle of the generation system; and a water-jet spray unit which compresses the water flowing out of a heat exchanger in the heat acquisition cycle at a high pressure in order to spray the water. The water-jet booster and the generation system are combined in order to obtain the heat from the water, generate power, and supply the power required by a water pump or a high pressure pump in a self-generation manner, and obtains a propellant force by spraying the water at the high pressure.

Description

자가발전 워터젯 고속추진체 { WaterJet high speed propulsion system with self electricity generation }Water jet high speed propulsion system with self electric power generation

하천수 및 해수열원을 이용한 발전시스템과 이 발전시스템에 의해 생산된 전력을 발전시스템 자체 소비동력 및 워터젯 추진체에 필요한 동력을 공급하여 추진력을 얻는 자가발전 워터젯 고속추진체에 관한 것이다.
Water jet high-speed propellant which obtains propulsive power by supplying the power generated by the power generation system and the power consumed by the power generation system itself and the water jet propellant.

또한, 선박에서 안정한 항해를 위해, 무게 중심을 안정시키기 위한 밸러스트 수를 활용하는 데 있어, 수처리 시스템 없이 항상 로컬수로 밸러스트 탱크의 수위를 유지해서 선박의 균형유지 및 안정성을 높이는 방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a method for improving balance and stability of a ship by maintaining the water level of the local water ballast tank at all times without using a water treatment system in order to utilize the ballast water for stabilizing the center of gravity for stable navigation on the ship.

더욱이, 밸러스트 탱크 활용 및 제어가 상기 자가발전 워터젯 고속추진체 시스템의 일부로 구성하는 방법에 관한 것이다.
Furthermore, the invention relates to a method in which ballast tank utilization and control constitute part of the self-generating water jet high-speed propulsion system.

일반적으로 선박의 흘수와 트림(Trim, 배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 해수를 밸러스트수로 활용하여 중량물로서 밸러스트 탱크에 적재하여 선박의 균형유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되는데, 밸러스트수에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 밸러스트 수의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 됨으로, 해양 환경 과 생태계를 교란시키는 문제점을 유발한다.
In general, seawater is used as ballast water to adjust ship's draft and trim, and it is loaded on the ballast tank as a heavy material to improve the stability and stability of the ship. Marine organisms and pathogens, and the inflow and outflow of such ballast water may occur in different areas, causing problems in disturbing the marine environment and the ecosystem.

그러한 이유로, IMO(국제해양기구)에서 밸러스트 수의 유출시 밸러스트 수를 소독하거나 처리하여, 밸러스트 수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 과정을 거치도록 하고 있다.
For this reason, the International Maritime Organization (IMO) is required to disinfect or dispose of ballast water in the event of ballast water leakage, and to process marine organisms or pathogens contained in ballast water.

상기 문제를 해결하기 위해 선박의 내측 하부에 위치되며 선수로 부터 선미까지 연통되는 트렁크와, 상기 선박의 선수 양측에 형성되며 해수를 유입할 수 있도록 한 것으로 상기 트렁크와 연통되는 해수 유입공과, 상기 선박의 선미에 설치되는 프로펠러 의 전방에 형성되는 것으로, 상기 해수 유입공을 통해 유입된 해수를 선박 외부로 배출 할 수 있도록 형성된 해수 배수공을 포함하는 선박의 밸러스트 운영시스템이 공지도어 있다.(대한민국 특허 10-2012-0088206)
In order to solve the above problem, a trunk which is located in the inner lower portion of the ship and communicates from the bow to the stern, a seawater inflow hole which is formed at both sides of the bow of the ship and communicates with the trunk, A ballast operating system for a ship including a seawater discharge port formed in front of a propeller installed at a stern of a ship and capable of discharging the seawater introduced through the seawater inflow hole to the outside of the ship. -2012-0088206)

또한, 일반적으로 선박의 기관실에 설치되어 있는 엔진과 기계류 등에서 방출되는 열을 해수로 냉각시키는데, 해수를 사용하지 않고 선박내 다수의 선실을 냉 난방하기 위한 공조시스템의 냉매를 순환시켜 냉각시키는 기관실 냉각시스템에 관한 기술이 종래기술로 공지되어 있다. (대한민국 특허 10-2013-0072475)
Generally, the heat emitted from the engine and machinery installed in the engine room of the ship is cooled by seawater. The cooling of the engine room is performed by circulating the refrigerant of the air conditioning system for cooling and heating a plurality of cabins in the ship without using seawater. Techniques relating to the system are known in the prior art. (Korean Patent No. 10-2013-0072475)

또한, 상기와 같이 선박의 엔진과 기계류 등에서 발생되는 열을 폐열원으로 하여 유기랭킨시스템을 활용하여 전력을 생산하는 발전시스템이 종래기술로 공지되어 있다. (대한민국 특허 10-2012-0128755)
In addition, as described above, a power generation system for generating electric power by utilizing an organic Rankine system with heat generated from an engine, machinery, and the like as a waste heat source is known in the prior art. (Korean Patent 10-2012-0128755)

또 다른 선박 유기랭킨사이클 발전시스템으로 유기랭킨사이클 작동열매체를 선박 주기관인 엔진과 보조기계를 냉각하는 냉각수로 부터 열교환된 해수로 부터 열원을 흡수하여 포화기체로 상변화 시켜, 기체 압력으로 터빈을 돌려 전력을 생산하고, 저압 상태의 작동 열매체를 응축기에서 해수와 열교환시켜 액체상태로 상변화 시키는 사이클을 통해 전력을 생산하는 선박 온도차 유기랭킨사이클 발전장치가 종래기술로 공지되어 있다.(대한민국 특허 10-1290289)
Another Marine Organic Rankine Cycle Power Generation System is used to convert the organic Rankine cycle heat medium into a saturated gas by absorbing the heat source from the seawater heat exchanged from the cooling water that cools the engine and the auxiliary machinery, The present invention relates to a vessel temperature difference organic Rankine cycle power generation apparatus which produces electric power and produces electric power through a cycle in which a low-pressure operation heat medium is heat-exchanged with seawater in a condenser to make a liquid phase. 1290289)

지구의 70%가 바다로, 태양으로 부터 오는 태양복사에너지 상당부분이 바다에 흡수된다. 바다로 유입되는 태양 복사에너지는 해수면으로 부터 아래로 10m 표층수 부분에서 85%가 흡수된다.
70% of the earth is absorbed into the ocean, much of the solar radiation coming from the sun. The solar radiation entering the ocean is absorbed 85% in the 10m surface water portion down from the sea level.

그러나, 상기 종래기술들은 해수를 선박의 밸러스트시스템의 밸러스트 수로만 활용하거나, 선박의 주기관이 엔진과 보조기계로 부터 방출되는 열원을 해수로 냉각시키는 과정에 해수에 흡수된 열원만을 활용하여 발전을 하고 있다.
However, the above-mentioned prior arts use the seawater only as the ballast water of the ballast system of the ship, or the main engine of the ship uses the heat source absorbed in the seawater in the process of cooling the heat source, .

즉, 해수열원이 매우 풍부함에도 선박의 페열원을 이용하여 발전하기 위해, 해수의 아주 작은 열원만을 활용 하고 있을 뿐 이다.
In other words, although the seawater heat source is very abundant, only the very small heat source of the seawater is utilized in order to develop using the heat source of the ship.

본 발명의 해수열원뿐 아니라 하천수로 부터의 열원을 활용하여 수상 레저기기를 포함하여 아주 작은 선박에서 대형선박 까지 자체적으로 추진동력을 생산하여, 고압으로 물을 분사하여 추진력을 얻는 자가발전 워터젯 고속추진체에 관한 기술을 제안한다.
The water jet high-speed propulsion unit of the present invention, which utilizes the heat source from the river water as well as the water source of the present invention to generate propulsion power from a very small ship to a large ship including water- And the like.

하천수나 해수로 부터의 열원을 활용하여 전력을 생산하여 각종 수상레저시설이나 소형 및 중대형 선박과 같은 수상 부유물에 대한 추진 동력을 공급하여 그 동력으로 부터 고압압축펌프를 활용하여 물을 고압으로 분사하여 추진력을 얻기 위한 Utilizing the heat source from river water or sea water, it produces electric power and supplies propulsion power to various floating water facilities such as water and leisure facilities such as small and medium sized vessels, To gain momentum

자가발전 워터젯 고속추진체를 개발하는 것이다.
It is to develop self-generated water jet high-speed propellant.

본 발명은 역랭킨사이클을 활용하여, 하천수나 해수로 부터 열원을 취득하기 위한 열취득사이클과 고열을 만들기 위한 고온전달사이클로 구성된 열공급시스템을 구비하여, 이 열공급시스템에 의해 공급되는 열원으로 부터 터빈을 돌려 발전을 하는 유기랭킨사이클 활용하여 동력을 생산하여 고압으로 물을 분사하여 추진력을 얻는 워터젯 추진체에 공급하는 자가발전 워터젯 고속추진체를 구성할 수 있다.
The present invention comprises a heat supply system composed of a heat acquisition cycle for obtaining a heat source from river water or seawater and a high temperature transfer cycle for producing high heat by utilizing a reverse Rankine cycle, It is possible to construct self-generated water jet high-speed propellant that supplies power to the water jet propellant that generates power by injecting water at a high pressure by utilizing an organic Rankine cycle that generates power.

상기의 열공급시스템의 고온전달사이클은 열취득사이클로만 열공급시스템을 구성할 때 보다 더 높은 열을 생산하여, 유기랭킨사이클에 공급 함으로서, 좀더 높은 전력생산 효율을 달성하기 위한 것이다.
The high temperature transfer cycle of the above heat supply system is intended to achieve higher power production efficiency by producing higher heat than when the heat supply system is constituted only by the heat acquisition cycle and supplying it to the organic Rankine cycle.

상기 열공급시스템과 발전사이클인 유기랭킨사이클이 결합된 발전시스템에 하천수나 해수로 부터 물을 빨아들여, 열공급시스템에 공급하고, 열교환 한 후 배출된 물을 고압 압축펌프로 압축하여 분사노즐로 보내 추진력을 얻는 워터젯 고속추진체를 구성할 수 있다.
The water from the river water or seawater is sucked into the power generation system, which is a combination of the heat supply system and the organic Rankine cycle, a power generation cycle, and supplied to the heat supply system. After the heat exchange, the discharged water is compressed by a high- Water jet high-speed propellant.

또한, 상기 워터젯 고속추진체 내부에 밸러스트탱크를 결합하여, 문제가 되는 밸러스트 수를 처리하기 위한 수처리 시스템이 필요없는 밸러스트 시스템을 제공할 수 있다.
In addition, it is possible to provide a ballast system that does not require a water treatment system for treating the ballast water that is a problem by combining the ballast tank with the inside of the waterjet high-speed propulsion body.

소형 레저용 잠수정이나 레저용 수상기구에 밸러스트 탱크를 활용할 수 있으며, 워터젯 추진체를 제어하기 위한 버퍼탱크로 활용할 수도 있다.
A ballast tank may be utilized for a small leisure submersible or a leisure water system, and may be used as a buffer tank for controlling a water jet propulsion system.

본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체는 별도의 추진연료 소비 없이 하천수나 해수로 부터 열원을 취득하여 동력을 생산하여 추진력을 얻기 때문에, 하천이나 바다를 오염시키지 않을 뿐 아니라, 별도의 동력원 없이도 계속해서 추진력을 얻을 수 있는 워터젯 고속 추진체로서 다양한 수상레저 기기에 활용할 수 있을 뿐 아니라, 중소형 선박 및 대형선박도 별도의 동력 없이 고속으로 운항 할 수 있는 워터젯 고속추진체를 제공할 수 있다.
The self-generated water jet high-speed propulsion of the present invention does not pollute rivers and oceans because it obtains heat power from river water or seawater without generating additional propellant fuel and generates power to generate power, Water jet high-speed propellant that can be used in various water-based leisure equipment, and also can provide a water jet high-speed propellant capable of operating at a high speed without any power for small-sized ships and large-sized ships.

도1 은 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예
도2 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 2.
도3 은 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 3.
도4 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 4.
도5 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 5.
도6 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 6.
도7 은 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체의 워터젯급수부 내부 밸러스트탱크 급배수 유닛 구성도.1 is a schematic diagram of a self-generating water jet high-
2 is a self-powered water jet high speed propellant of the present invention.
Figure 3 is a self-powered water jet high speed propellant of the present invention 3;
4 is a self-powered water jet high speed propellant of the present invention 4;
5 shows a self-powered water jet high speed propellant of the present invention 5;
6 is a self-powered water jet high-speed propellant of Example 6 of the present invention.
7 is a block diagram of a water jet water supply internal ballast tank water supply and drainage unit of the self-generating water jet high-speed propulsion of the present invention.

도1 은 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 이다.1 is a self-powered water jet high speed propellant embodiment of the present invention.

본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체는 물로 부터 열원을 흡수하여 고온의 열을 만들기 위한 역랭킨사이클과 역랭킨사이클로 부터 열원을 공급받아 발전을 하는 유기랭킨사이클로 발전시스템을 구성하고, 역랭킨사이클에 물을 공급하기 위한 급수부와 역랭킨사이클에서 열교환된 후 배출되는 물을 고압으로 압축하여 분사해서 추진력을 얻는 워터젯 추진체가 결합되어 자체 동력을 생산 공급하면서 고압 압축된 물을 분사하여 추진력을 얻는 고속 추진시스템이다.
The self-generated water jet high-speed propulsion of the present invention comprises a reverse Rankin cycle for generating heat at high temperature by absorbing a heat source from water, and an organic Rankine cycle power generation system for generating electricity by receiving a heat source from a reverse Rankin cycle. And a water jet propulsion unit that combines the water-jet propulsion unit that compresses and discharges the water discharged from the reverse Rankin cycle to a high pressure to obtain a propulsive force, thereby generating self-propelled power and injecting high-pressure compressed water, System.

발전사이클을 구성하는 유기랭킨사이클은 모터/발전기(102)가 축으로 연결된 마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 형성하여 구성한다.
The organic Rankine cycle constituting the power generation cycle is a cycle in which the motor / generator 102 is closed by the shaft 102 of the microturbine 101, the second heat exchanger 103, the compression pump 104 and the first heat exchanger 105 Respectively.

상기 유기랭킨사이클에 열원을 공급하는 역랭킨사이클은 마이크로터빈(101)과 한축으로 연결된 압축기(121), 제1열교환기(105), 팽창밸브(123), 제2열교환기(103), 제3열교환기(124)로 폐루프를 형성하여 열취득사이클을 구성한다.
The reverse Rankine cycle for supplying the heat source to the organic Rankine cycle includes a compressor 121 connected in one axis with the microturbine 101, a first heat exchanger 105, an expansion valve 123, a second heat exchanger 103, 3 heat exchanger 124 to constitute a heat acquisition cycle.

상기 열취득사이클로 열원으로서의 물을 흡입 송출하기 위해 흡입구(311), 워터펌프(312), 불순물을 걸러내기 위한 여과유닛(313)으로 워터젯 급수부(310)를 구성하고, 급수관(301)을 통해 열취득사이클 제3열교환기(124) 로 송출한다.
The water jetting water supply unit 310 is constituted by a suction port 311, a water pump 312 and a filtration unit 313 for filtering out impurities to suck and discharge water as a heat source in the heat acquisition cycle. And then sent to the heat-acquiring cycle third heat exchanger (124).

열취득사이클 제3열교환기(124)를 통해서 열교환된 물은 배수관(302)를 통해 고압압축펌프(321)과 분사노즐부(322)로 구성된 워터젯 분사유닛(320)로 보내져 고압으로 압축되어 분사노즐부(322)에서 고속 분사되어 추진력을 생성한다.
The water heat-exchanged through the third heat exchanger 124 is sent to the water jet injection unit 320 composed of the high-pressure compression pump 321 and the injection nozzle unit 322 through the water discharge pipe 302, And is injected at a high speed in the nozzle portion 322 to generate a propulsive force.

열취득사이클은 제2열교환기(103)으로 부터 유기랭킨사이클 작동열매체의 응축열과 제3열교환기(124)에서 물로 부터 열원을 흡수하여 기체상태로 상변화된 열취득사이클 작동열매체를 압축기(121)로 보내 고온고압의 기체로 만들어 제1열교환기(105)에서 응축열을 방출하여 유기랭킨사이클에 열원을 공급한다.
The heat acquisition cycle is performed by the condensation heat of the organic Rankine cycle operation heat medium from the second heat exchanger 103 and the heat source from the water in the third heat exchanger 124 to the compressor 121, Temperature gas at a high temperature to release condensation heat from the first heat exchanger 105 to supply the heat source to the organic Rankine cycle.

여기서 열취득사이클의 압축기(121)는 유기랭킨사이클의 마이크로터빈(101)과 모터/발전기(102)와 한축으로 연결되어, 최초 시동시는 모터/발전기(102)가 모터로 동작하여 압축기(121)를 회전시키고, 유기랭킨사이클 작동열매체가 제1열교환기(105)에서 열원을 공급받아 포화증기가 되어, 그 증기압력으로 마이크로터빈(101)을 회전시키면, 모터/발전기(102)가 발전기로 작동되어 전력을 생성하게 된다.
Here, the compressor 121 in the heat acquisition cycle is connected to the motor / generator 102 and the motor / generator 102 of the organic Rankine cycle in one axis. When the motor / generator 102 starts operating, And the organic Rankine cycle operation heat medium is supplied with a heat source in the first heat exchanger 105 to become a saturated steam and the microturbine 101 is rotated by the steam pressure so that the motor / To generate power.

발전기(102)로 부터 생성된 AC전류는 AC-DC컨버터(201)을 통해서 DC로 변환되어, 일부는 DC-DC컨버터(203)을 거쳐 배터리(204)로 저장되고, 일부는 DC-AC인버터(205)를 통해 전체 자가발전 워터젯 고속추진체 자체 동력으로 공급된다.
The AC current generated from the generator 102 is converted into DC through the AC-DC converter 201 and part of the AC current is stored in the battery 204 via the DC-DC converter 203, Speed high-speed propellant is supplied as power to the self-generated water jet high-speed propellant itself through the power unit 205.

최초 기동시는 컨택터(C200)이 OFF되고, 배터리(204)의 DC전압이 DC-DC컨버터(203)을 통해 승압되어 DC-AC인버터(205)를 통해 AC전류로 변환되어 전체 시스템에 동력을 공급하고, 자가발전 워터젯 고속추진체 시스템 전체가 작동이 되면, 컨택터(C200)이 ON되어, 발전기(102)로 부터 생성되는 AC전류를 변환하여 시스템 전체 공급하게 된다.
During the initial startup, the contactor C200 is turned off, the DC voltage of the battery 204 is stepped up through the DC-DC converter 203 and converted into an AC current through the DC-AC inverter 205, The contactor C200 is turned on and the AC current generated from the generator 102 is converted and supplied to the entire system.

여기서 슈퍼커패시터(202)는 컨택터(C200)이 ON되는 순간의 피크전력을 공급하는 역할을 하게 된다.
Here, the supercapacitor 202 serves to supply the peak power of the moment when the contactor C200 is turned on.

도2 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 2 이다.2 is a second embodiment of the self-propelled water jet high-speed propulsion of the present invention.

본 발명에서는 워터젯급수부(310)가 흡입구(311), 워터펌프(312), 여과유닛(313), 여과유닛(131)과 연결된 유입구(315)와 역랭킨사이클 열교환기로 물을 송출하기 위한 급수관(301)과 연결된 급수구(316)가 구비된 밸러스트 탱크(310)로 구성된다.
In the present invention, the water jet water supply unit 310 includes an inlet 311 connected to the inlet 311, the water pump 312, the filtration unit 313, the filtration unit 131 and a water supply pipe 315 for sending water to the reverse Rankine cycle heat exchanger. And a ballast tank 310 having a water supply port 316 connected to the ballast tank 301.

밸러스트 탱크(310)는 선박의 흘수와 트림(Trim, 배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 해수를 밸러스트수로 활용하여 중량물로서 밸러스트 탱크에 적재하여, 선박의 균형유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되는데, 밸러스트수에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 밸러스트 수의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 됨으로, 해양 환경과 생태계를 교란시키는 문제점을 유발한다. 따라서 밸러스트수를 유출하기 위해서는 선박내에 수처리 시스템을 갖추어 밸러스트탱크 내부의 밸러스트수를 살균처리 한 뒤 유출시켜야 한다.
The ballast tank 310 functions to enhance balance and stability of the ship by loading seawater into the ballast tank as ballast water to adjust the draft and trim of the ship , Ballast water may include various marine organisms and pathogens, and the inflow and outflow of such ballast water occur in different areas, thereby causing a problem of disturbing the marine environment and the ecosystem. Therefore, in order to discharge the ballast water, a water treatment system should be installed in the vessel to sterilize and discharge the ballast water in the ballast tank.

이런 수처리 시스템을 갖추기 위해서 많은 투자가 들어간다.
There is a lot of investment in order to have such a water treatment system.

본 발명에서는 워터펌프(312) 작동에 의해 흡입구(311)를 통해서 흡입된 해수가 여과유닛(313)을 통해 불순물이 제거된 뒤, 밸러스트 탱크(314)로 공급되고, 워터젯 분사유닛(320)의 고압압축펌프(321) 작동에 의해 급수관(301)을 통해 제3열교환기(124)를 통해 열교환 된 후, 배수관(302)를 통해 분사노즐부(322)를 통해 고속 분출되면서 추진력을 발생시킨다.
The seawater sucked through the suction port 311 by the operation of the water pump 312 is supplied to the ballast tank 314 after the impurities are removed through the filtration unit 313, Exchanged with the third heat exchanger 124 through the water supply pipe 301 by the operation of the high pressure compression pump 321 and then ejected at a high speed through the discharge nozzle portion 322 through the water discharge pipe 302 to generate propulsive force.

밸러스트 탱크(314) 내부의 밸러스트수는 선박 흘수와 트림을 위해 일정 수위를 유지하도록 워터펌프(312)와 고압압축펌프(321)를 제어할 수 있다.
The ballast water in the ballast tank 314 can control the water pump 312 and the high-pressure compression pump 321 to maintain a constant water level for the ship draft and trim.

상기 방법에 의해 밸러스트 탱크(314)내 밸러스트수가 해당 지역 해수로 항상 교체되기 때문에 수처리 시스템 없이도 밸러스트 기능을 수행할 수 있다.
Since the ballast water in the ballast tank 314 is always replaced with the local seawater by the above method, the ballast function can be performed without a water treatment system.

도3 은 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 3 이다.3 is a third embodiment of the self-generating water jet high-speed propulsion of the present invention.

본 발명에서는 워터젯 분사유닛(320)이 밸러스트 탱크(323)와 고압압축펌프(321), 분사노즐부(322)로 구성되게 된다.
In the present invention, the water jetting unit 320 is composed of a ballast tank 323, a high-pressure compression pump 321, and a spray nozzle unit 322.

워터젯 분사유닛(32)의 밸러스트 탱크(323)는 밸러스트 탱크(323) 원래 기능뿐 아니라, 열취득사이클과 유기랭킨사이클로 구성된 발전시스템이 여러대로 구성된 경우 고압압축펌프(321)에 의해 분사되는 물에 양을 조절할 수 있는 버터탱크 로서의 역할도 하게 된다.
The ballast tank 323 of the water jetting unit 32 is not limited to the original function of the ballast tank 323 but also to the water jetted by the high pressure compression pump 321 when the power generation system composed of the heat acquisition cycle and the organic Rankine cycle is composed of several units. It also acts as a butter tank that can control the amount.

도4 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 4 이다.4 is a fourth embodiment of the self-generated water jet high-speed propulsion of the present invention.

본 발명의 워터젯 급수부(310)은 흡입구(311), 워터펌프(312), 여과유닛(313), 밸러스트탱크(314), 워터펌프(317)로 구성되어 있다.
The water jet water supply unit 310 of the present invention is composed of an inlet 311, a water pump 312, a filtration unit 313, a ballast tank 314, and a water pump 317.

또한, 워터젯 분사유닛(320)은 밸러스트탱크(323), 고압압축펌프(321), 분사노즐부(322)로 구성되어 있다.
The water jetting unit 320 is composed of a ballast tank 323, a high-pressure compression pump 321, and a jetting nozzle unit 322.

도5 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 5 이다.5 is a fifth embodiment of the self-propelled water jet high-speed propulsion of the present invention.

본 발명의 워터젯 급수부(310)은 밸러스트탱크(314) 내에 밸러스트탱크 급배수부(318) 가 구비된 밸러스트탱크(314), 워터펌프(317), 여과유닛(313)이 열취득사이클의 제3열교환기(124)로 물을 송출하기 위한 급수관(301)에 연결되어 구성된다.
The water jet water supply unit 310 of the present invention is constructed such that the ballast tank 314, the water pump 317, and the filtration unit 313 provided with the ballast tank water discharge unit 318 in the ballast tank 314, 3 heat exchanger (124) for supplying water to the water supply pipe (301).

도6 는 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체 실시예 6이다.6 is a self-propelled water jet high-speed propellant Example 6 of the present invention.

본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체의 발전시스템이 유기랭킨사이클, 고온전달사이클, 열취득사이클로 구성되어 있음을 보여준다. 고온전달사이클은 열취득사이클에서 공급한 열원을 좀 더 높은 열원으로 끌어올려 유기랭킨사이클로 공급하여 발전 효율을 높이기 위한 것이다.
It is shown that the power generation system of the self-generating water jet high-speed propulsion of the present invention consists of an organic Rankine cycle, a high temperature transfer cycle, and a heat acquisition cycle. The high temperature transfer cycle is to raise the heat source supplied in the heat acquisition cycle to a higher heat source and supply it to the organic Rankine cycle to increase the power generation efficiency.

유기랭킨사이클은 모터/발전기(102)가 축으로 연결된 마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 형성하여 발전사이클을 구성한다.
The organic Rankine cycle forms a closed loop with the microturbine 101, the second heat exchanger 103, the compression pump 104, and the first heat exchanger 105, which are connected by the motor / .

고온전달사이클은 마이크로터빈(101)과 축으로 연결된 압축기(111), 제1열교환기(105), 팽창터빈(112), 제2열교환기(103), 제3열교환기(114)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클을 구성한다.
The high temperature transfer cycle is performed by a compressor 111 connected to the microturbine 101 in an axial direction, a first heat exchanger 105, an expansion turbine 112, a second heat exchanger 103 and a third heat exchanger 114, To form a reverse Rankine cycle.

열취득사이클은 팽창터빈(112) 회전축에 발전기(122)와 한축으로 연결된 압축기(121), 제3열교환기(114), 팽창밸브(123), 제4열교환기(124) 로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클을 구성한다.
The heat acquisition cycle forms a closed loop by the compressor 121, the third heat exchanger 114, the expansion valve 123, and the fourth heat exchanger 124, which are connected to the rotary shaft of the expansion turbine 112 in one shaft with the generator 122 To constitute a negative Rankine cycle.

도7 은 본 발명의 자가발전 워터젯 고속추진체의 워터젯급수부(310) 내부 밸러스트탱크 급배수 유닛 구성도이다.7 is a block diagram of a water jet water supply unit 310 internal ballast tank water supply and drainage unit of the self-generated water jet high-speed propulsion of the present invention.

본 발명은 도5에서 제시된 밸러스트탱크 급배수 유닛(318)에 대한 세부 구성도이다.
The present invention is a detailed configuration diagram of the ballast tank water supply / drainage unit 318 shown in FIG.

밸러스트탱크 급배수 유닛은 모터(710)와 임팰러(714)가 한축(711)로 연결되어, 물의 유출입구(713,712)를 통해서, 모터(710)의 회전방향을 제어하여 밸러스트탱크(314) 내부로 물을 유입시키거나, 외부로 물을 유출시킨다.
The ballast tank water supply and drainage unit is connected to the motor 710 and the impeller 714 by a single shaft 711 to control the rotation direction of the motor 710 through the water outflow inlets 713 and 712, , Or water is spilled out to the outside.

도7의 (a)는 밸러스트탱크 급배수 유닛(318) 구성도이고, 도7의 (b)는 유출입구(713)에서 바라본 밸러스트탱크 급배수 유닛(318)의 단면도 이다. 도7의 (c )는 해수를 밸러스트탱크(314) 내부로 유입시키는 경우이고, 도7의 (d)는 밸러스트탱크(314) 내부 불순물을 제거하기 위해서 밸러스트수를 급배출 시키는 경우의 도면이다.
7B is a sectional view of the ballast tank water supply and drainage unit 318 viewed from the outflow inlet 713. FIG. FIG. 7C shows the case where seawater is introduced into the ballast tank 314, and FIG. 7D shows the case where the ballast water is discharged and discharged in order to remove impurities in the ballast tank 314. FIG.

100 : 발전시스템
101 /112: 마이크로터빈/팽창터빈
102 ,122: 모터/발전기
103 : 제2열교환기
104 : 압축펌프
105 : 제1열교환기
111,121 : 압축기
114 : 제3열교환기
123 : 팽창밸브
124 : 제4열교환기
200 : 전력변환부
201 : AC-DC컨버터
202 : 슈퍼커패시터
C200 : 컨텍터
203 : DC-DC컨버터
204 : 배터리
205 : DC-AC인버터
300 : 워터젯 추진체
301 : 급수관
302 : 배수관
310 : 워터젯 급수부
311 : 흡입구
312,317 : 워터펌프
313 : 여과유닛
314 ,323: 밸러스트 탱크
318 : 밸러스트 탱크 급배수 유닛
315,324 : 유입구
316,325 : 급수구
320 : 워터젯 분사유닛
321 : 고압압축펌프
322 : 분사노즐부
710 : 모터
716 : 회전축
714 : 임팰러
712, 713 : 유출입구 100: Power generation system
101/112: Microturbine / expansion turbine
102, 122: motor / generator
103: second heat exchanger
104: Compressor pump
105: first heat exchanger
111, 121: Compressor
114: third heat exchanger
123: expansion valve
124: fourth heat exchanger
200: Power conversion unit
201: AC-DC converter
202: super capacitor
C200: Contactor
203: DC-DC converter
204: Battery
205: DC-AC inverter
300: Waterjet propellant
301: Water supply pipe
302: Water pipe
310: Waterjet water supply unit
311:
312,317: Water pump
313: Filtration unit
314, 323: ballast tank
318: Ballast tank water supply and drainage unit
315, 324:
316,325:
320: Waterjet injection unit
321: High pressure compression pump
322: injection nozzle part
710: Motor
716:
714: Im Palmer
712, 713:

Claims (9)

워터젯 추진체에 있어서,
물로 부터 열원을 흡수하여 고온의 열을 만들기 위한 역랭킨사이클과 역랭킨사이클로 부터 열원을 공급받아 발전을 하는 유기랭킨사이클;
역랭킨사이클에 물을 공급하기 위한 급수부와 역랭킨사이클에서 열교환된 후 배출되는 물을 고압으로 압축하여 분사해서 추진력을 얻는 워터젯 추진체;

상기 워터젯 추진체와 역랭킨사이클과 유기랭킨사이클로 구성된 발전시스템이 결합되어, 자체적으로 동력을 생산하여, 발전시스템과 워터젯 추진체에 필요한 동력을 자체 공급함을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
For waterjet propellants,
A Rankankyn cycle for absorbing heat from water to produce high temperature heat, and an organic Rankine cycle for generating electricity from a heat source supplied from a reverse Rankine cycle;
A water jet propellant for supplying water to the reverse Rankine cycle and a water jet propellant for compressing the discharged water after being heat-exchanged in a reverse Rankin cycle to a high pressure to obtain propulsion;

Characterized in that the water jet propulsion unit, the reverse Rankine cycle unit, and the organic Rankine cycle generation unit are combined to produce the power itself, and supply the power required for the power generation system and the water jet propulsion unit.
청구항 1항에 있어서,
모터/발전기(102)가 축으로 연결된 마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 구성하는 유기랭킨사이클;
마이크로터빈(101)과 한축으로 연결된 압축기(121), 제1열교환기(105), 팽창밸브(123), 제2열교환기(103), 제3열교환기(124)로 폐루프를 구성하는 역랭킨사이클;
물을 흡입하여 역랭킨사이클로 공급하기 위한 워터젯 급수부(310);
역랭킨사이클로 부터 열교환된 후 배출되는 물을 고압으로 압축하여 분사하기 위한 워터젯분사유닛(320);
상기 워터젯 급수부(310)로 부터 물을 공급받아 열원을 흡수하는 역랭킨사이클로 구성된 열취득사이클과 열취득사이클로 부터 열원을 공급받아 발전을 하는 유기랭킨사이클이 결합된 발전시스템;

상기 워터젯 급수부(310)과 워터젯분사유닛(320)으로 구성된 워터젯 추진체(300)와 상기 발전시스템으로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속 추진체.
The method according to claim 1,
An organic Rankine cycle constituting a closed loop with a micro turbine 101, a second heat exchanger 103, a compression pump 104, and a first heat exchanger 105 connected in an axis of the motor / generator 102;
The first heat exchanger 105, the expansion valve 123, the second heat exchanger 103, and the third heat exchanger 124, which are connected to the microturbine 101 in one axis, Rankine cycle;
A water jet water supply unit 310 for sucking the water and supplying the water to the reverse Rankine cycle;
A water jet injection unit 320 for compressing and injecting water discharged after heat exchange from the reverse Rankine cycle to a high pressure;
A power generation system in which a heat acquisition cycle composed of a reverse rankkin cycle that receives water from the water jet water supply unit 310 and absorbs a heat source, and an organic Rankine cycle that receives power from a heat acquisition cycle and generates power,

A water jet propellant (300) composed of the water jet water supply unit (310) and a water jet injection unit (320), and the power generation system.
청구항 2항에 있어서,
워터젯 급수부(310)가 물을 흡입하기 위한 흡입구(311)와 워터펌프(312), 물로 부터 불순물을 제거하기 위한 여과유닛(313) 구성됨을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method according to claim 2,
Characterized in that the water jet water supply unit (310) comprises a suction port (311) for sucking water, a water pump (312), and a filtration unit (313) for removing impurities from water.
청구항 2항에 있어서,
워터젯 급수부(310)가 흡입구(311)와 워터펌프(312), 여과유닛(313), 여과유닛(131)과 연결된 유입구(315)와 역랭킨사이클 열교환기로 물을 송출하기 위한 급수관(301)과 연결된 급수구(316)가 구비된 밸러스트 탱크(310)로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method according to claim 2,
The water jet water supply unit 310 includes an inlet 311 connected to the inlet 311 and the water pump 312, a filtration unit 313 and the filtration unit 131 and a water supply pipe 301 for sending water to the reverse Rankine cycle heat exchanger. And a ballast tank (310) having a water supply port (316) connected to the ballast tank (310).
청구항 2항에 있어서,
워터젯 분사유닛(320)이 역랭킨사이클로 부터 열교환된 물이 배출되는 배수관과 연결된 유입구(324)와 고압압축펌프(321)와 연결된 급수구(325)를 구비한 밸러스트 탱크(323), 고압압축펌프(321), 분사노즐부(322)로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method according to claim 2,
A ballast tank 323 having a water inlet 324 connected to a drain pipe through which heat-exchanged water is discharged from the reverse Rankin cycle and a water supply port 325 connected to the high pressure compression pump 321, (321), and a jet nozzle unit (322).
청구항 2항에 있어서,
흡입구(311), 워터펌프(312), 여과유닛(313), 밸러스트 탱크(314), 역랭킨사이클 열교환기로 밸러스트 탱크내의 물을 송출하기 위한 워터펌프(317)로 구성된 워터젯급수부(310);
밸러스트 탱크(323), 고압압축펌프(321), 분사노즐부(322)로 구성된 워터젯 분사유닛(320);

상기 워터젯 급수부(310)와 워터젯 분사유닛(320)으로 워터젯 추진체(300)를 구성하여, 워터펌프(312, 317) 및 고압압축펌프(321)을 제어하여 밸러스트 탱크(314, 323)내의 밸러스트 수의 수위를 일정하게 제어하면서 급배수를 하여 별도의 수처리 시스템 필요없이 로컬수로 밸러스트 기능을 수행함을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method according to claim 2,
A water jet water supply part 310 consisting of a suction port 311, a water pump 312, a filtration unit 313, a ballast tank 314, and a water pump 317 for discharging water in the ballast tank by a reverse Rankine cycle heat exchanger;
A water jet injection unit 320 composed of a ballast tank 323, a high-pressure compression pump 321, and a spray nozzle unit 322;

The water jet propellant 300 is constituted by the water jet water supply unit 310 and the water jet injection unit 320 to control the water pumps 312 and 317 and the high pressure compression pump 321 to control the ballast water in the ballast tanks 314 and 323 A water jet high-speed propellant for self-generated water characterized in that a water ballast function is performed without requiring a separate water treatment system by controlling the water level to a constant level and performing water drainage.
청구항 2항에 있어서,
워터젯 급수부(310)가 바닥면에 물을 흡입하거나 배출할 수 있는 급배수 유닛(318)가 설치되고, 급수구(316)가 구비된 밸러스트 탱크(314), 워터펌프(317), 여과유닛(313)으로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method according to claim 2,
The water jet water supply unit 310 is provided with a water supply and drainage unit 318 capable of sucking or discharging water to the bottom surface thereof and includes a ballast tank 314 having a water supply port 316, a water pump 317, (313). ≪ RTI ID = 0.0 > 31. < / RTI >
청구항 7항에 있어서,
밸러스트 탱크 급배수 유닛(318)가 회전축(716)에 연결된 모터(710), 임팰러(714)를 구비하여, 모터(710)에 의해 임팰러(714) 회전방향을 제어하여, 밸러스트 탱크 내부로 물을 유입시키거나, 임패러(714)에 걸린 불순물이나 밸러스트 탱크 내부 불순물을 밸러스트 탱크 외부로 유출시킴을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method of claim 7,
The ballast tank water supply and drainage unit 318 includes a motor 710 and an impeller 714 connected to the rotary shaft 716 to control the direction of rotation of the impeller 714 by the motor 710, And the impurities contained in the impeller (714) or the impurities in the ballast tank are discharged to the outside of the ballast tank.
청구항 1항에 있어서,
모터/발전기(102)가 축으로 연결된 마이크로터빈(101), 제2열교환기(103), 압축펌프(104), 제1열교환기(105)로 폐루프를 구성하는 유기랭킨사이클;
마이크로터빈(101)과 축으로 연결된 압축기(111), 제1열교환기(105), 팽창터빈(112), 제2열교환기(103), 제3열교환기(114)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클을 구성하는 고온전달사이클;
팽창터빈(112) 회전축에 발전기(122)와 한축으로 연결된 압축기(121), 제3열교환기(114), 팽창밸브(123), 제4열교환기(124)로 폐루프를 형성하여 역랭킨사이클을 구성하는 열취득사이클;
워터젯 급수부(310)와 워터젯분사유닛(320)을 구비한 워터젯 추진체(300);
상기 워터젯 급수부(310)로 부터 물을 공급받아 열원을 흡수하는 역랭킨사이클로 구성된 열취득사이클과 열취득사이클로 부터 공급받은 열원을 더 높은 열원으로 만드는 고온전달사이클, 고온전달 사이클로 부터 열원을 공급받아 발전을 하는 유기랭킨사이클이 결합된 발전시스템;

상기 워터젯 추진체(300)와 발전시스템으로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전 워터젯 고속추진체.
The method according to claim 1,
An organic Rankine cycle constituting a closed loop with a micro turbine 101, a second heat exchanger 103, a compression pump 104, and a first heat exchanger 105 connected in an axis of the motor / generator 102;
A closed loop is formed by the compressor 111 connected to the microturbine 101 in an axial direction, the first heat exchanger 105, the expansion turbine 112, the second heat exchanger 103 and the third heat exchanger 114, A high temperature transfer cycle constituting a Rankine cycle;
A closed loop is formed by the compressor 121, the third heat exchanger 114, the expansion valve 123 and the fourth heat exchanger 124 connected to the generator 122 in one axis on the rotating shaft of the expansion turbine 112, A heat acquisition cycle constituting the heat exchanger;
A waterjet propellant (300) having a water jet water supply part (310) and a water jet injection unit (320);
A heat acquisition cycle including a reverse rankkin cycle in which water is supplied from the water jet water supply unit 310 and a heat source is absorbed, a high temperature transfer cycle in which a heat source supplied from the heat acquisition cycle is made into a higher heat source, A power generation system coupled with an organic Rankine cycle to generate electricity;

Wherein the water jet propellant (300) and the power generation system are constructed as described above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210044637A (en) * 2019-10-15 2021-04-23 한국조선해양 주식회사 A Vessel having a regasification System of liquefied gas

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