KR20160122193A - 수중 발전소 - Google Patents

수중 발전소 Download PDF

Info

Publication number
KR20160122193A
KR20160122193A KR1020167024820A KR20167024820A KR20160122193A KR 20160122193 A KR20160122193 A KR 20160122193A KR 1020167024820 A KR1020167024820 A KR 1020167024820A KR 20167024820 A KR20167024820 A KR 20167024820A KR 20160122193 A KR20160122193 A KR 20160122193A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wing
vehicle
wings
power plant
nacelle
Prior art date
Application number
KR1020167024820A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102108607B1 (ko
Inventor
올로프 마르젤리우스
에릭 될레루드
Original Assignee
미네스토 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미네스토 에이비 filed Critical 미네스토 에이비
Publication of KR20160122193A publication Critical patent/KR20160122193A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102108607B1 publication Critical patent/KR102108607B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10Submerged units incorporating electric generators or motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00Application
    • F05B2220/30Application in turbines
    • F05B2220/32Application in turbines in water turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/917Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure attached to cables
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/917Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure attached to cables
    • F05B2240/9174Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure attached to cables of kite type with a turbine and a flying pattern
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • Y02E10/28
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y02E10/38

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

본 발명은 수중 발전소(1)에 관한 것이다. 발전소(1)는 구조물(2) 및 비히클(3)을 포함한다. 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(4)에 의해 구조물(2)에 고정되도록 배치된다. 비히클(3)은 비히클(3)을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 움직이도록 배치된다. 비히클(3)은 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)을 포함하는데, 제1 윙(5)은 종방향으로 제2 윙(6)으로부터 제1 거리(D1)에 배치되고, 제1 윙(5)은 횡방향으로 제2 윙(6)으로부터 제2 거리(D2)에 배치된다.

Description

수중 발전소 {SUBMERSIBLE POWER PLANT}
본 발명은 수중 발전소(submersible power plant)에 관한 것이다. 상기 발전소는 구조물 및 비히클(vehicle)을 포함한다. 상기 비히클은 적어도 하나의 테더(tether)에 의해 구조물에 고정되도록 배치된다. 상기 비히클은 윙을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 움직이도록 배치된다.
수중 발전소는 EP 1816345로부터 본 기술 분야에 알려져 있다. EP 1816345에서 발전소는 터빈을 포함하는 나셀이 있는 하나의 윙과 윙에 부착되는 발전기를 포함한다. 발전기는 윙을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 움직이도록 배치된다.
유체를 통해 움직이는 윙이 달린 몸체는, 유도 항력(induced drag)을 겪는다. 이 유도 항력은 윙의 효율을 감소시키고 양력(lift force)을 감소시킨다. 윙의 끝에서 유체는 날개끝 소용돌이(wing tip vortice)를 만들고, 위의 어택의 효과적인 각을 줄이면서 윙의 아래쪽으로부터 윙의 위쪽으로 흐른다. 따라서 윙을 넘어 흘르는 유체에 기인한 윙의 유도항력은, 원하는 양력을 만들어 내기 위해 윙이 큰 면적을 가져야 한다는 것으로 이어지고, 즉, 유도항력은 윙의 전반적인 효율을 감소시킨다. EP 1816345의 발전소의 비히클은 속도에 있어서 크게 변할 수 있는 조류에서 작동한다. 낮은 속도의 스트림에서 유체 스트림이 비히클을 프로펠링하기 위해, EP 1816345위 발전소의 비히클의 윙은 원하는 비히클 속도를 달성하는데 요구되는 양력을 생성하기 위해 큰 플랜폼 면적을 필요로 한다. 이는 발전소가 제조 및 핸들링 모두가 어려워질 수 있다는 것으로 이어진다.
EP 1816345는 서로의 평면부 상에 배치되고, 이격 요소들에 의해 분리되는 2 이상의 윙들을 포함하는 비히클을 가질 가능성에 대해 논한다. 서로의 평면부 상에 2개의 윙을 가지는 것은, 이러한 해결책이 윙들에 걸쳐 큰 압력 구배로 이어지고 윙들의 효율성을 감소시키기 때문에, 위에 언급된 문제들을 전부 다루는 것은 아니다. 따라서 향상된 수중 발전소가 필요하다.
본 발명의 하나의 목적은 앞서 언급된 문제점들이 적어도 부분적으로 피해지는 발명적인 수중 발전소를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 제1항의 특징부의 특징점에 의해 달성된다.
본 발명은 수중 발전소에 관한 것이다. 발전소는 구조물 및 비히클을 포함한다. 비히클은 적어도 하나의 테더에 의해 구조물에 고정되도록 배치된다. 비히클은 비히클을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 움직이도록 배치된다. 비히클은 제1 윙 및 제2 윙을 포함하는데, 제1 윙은 종방향으로 제2 윙으로부터 제1 거리에 배치되고, 제1 윙은 횡방향으로 제2 윙으로부터 제2 거리에 배치된다.
2개의 윙을 사용하고 종방향으로 및 횡방향으로 윙들을 분리하는 것에 의해, 윙 각각의 면적은 감소될 수 있으면서, 동일한 효율을 계속 유지할 수 있다. 대안으로, 종래 기술의 비히클의 윙과 동일한 총 면적을 갖는 2개의 윙들은 증가된 양항비(lift over drag ratio)를 가지고 이에 의해 증가된 효율을 갖는다.
2개의 윙들은 직접 서로의 평면 상에 위치시키는 것은 윙 주변의 낮고 높은 압력대(pressure zone)를 증폭시키는 것에 의해 각각의 윙 주변에 생성된 압력장(pressure field)들이 서로 상호작용하는 것으로 이어진다. 이에 의해 생성된 큰 압력 구배는 소용돌이 생성과 흐름 분리의 문제로 이어진다. 본 발명은 대신 윙들을 횡방향으로 이격하여 배치하는데, 이는 압력 구배를 약화시키는 것에 의해 상이한 압력대들이 상호작용하게 되는 것으로 이어진다.
하나의 대안적인 해결책은 본질적으로 동일한 종방향의 평면에서 다른 하나의 뒤에 있는 하나의 윙을 갖는 종방향으로 배치된 2개의 윙들을 가지는 것이 될 수 있다. 이 경우 제1 윙에 의해 생성되는 날개끝 소용돌이는 제2 윙 핸드에 의해 생성되는 날개끝 소용돌이와 동시에 일어난다. 이에 의해 날개끝 소용돌이들이 증폭되어 마치 비히클이 단지 하나의 윙을 포함한 것처럼 전체 유도 항력이 본질적으로 동일하게 될 것이다. 이런 구성은 따라서 덜 효과적인 윙 구성으로 이어진다.
종방향으로 뿐만 아니라 횡방향으로 윙들을 분리시킴으로써, 제1 윙과 제2 윙에 의해 각각 생성되는 소용돌이들은 분리된다. 이는 앞서 설명된 바와 같은 2개의 윙을 직접 서로의 평면 상에 위치시키거나 혹은 2개의 윙들을 근본적으로 동일한 종방향 평면에 다른 하나의 뒤에 하나의 윙을 갖는 종방향으로 2개의 윙을 위치시키는 것의 영향들이 현저히 감소되는 것으로 이어진다. 제1 윙은 바람직하게는 횡방향으로, 제2 윙 상에, 그리고 종방향으로 제2 윙의 전면에 위치한다. 이 배치는 그 반대보다 소용돌이 분리 정도가 더 높아지는 것을 가져온다.
유도 항력은 수학적으로 식을 가지고 기술될 수 있다
Figure pct00001
(1)
Figure pct00002
(2)
여기서, C_ Di는 흐름 방향에서 양력 요소의 최소 계수이고, C_L는 양력 계수이고, α_i는 유도각이고, A는 윙의 종횡비이고, D_i는 유도 항력이고, W는 윙의 무게이고 또한 양력 L과 동일하며, q는 동적 압력이고, b는 윙의 길이(span)이다. 보다 상세한 설명은 Fluid-Dynamic Drag, Practical Information on Aerodynamic Drag and Hydrodynamic resistance, Sighard F. Hoerner (1965, 1992); Hoerner Fluid Dynamics, Bakersfield, USA; LCCN 64-019666에서 확인될 수 있다.
절반으로 양력을 감소시키는 것은 4분의 1로 유도항력을 줄이는 결과를 가져온다. 하나의 윙의 양력에 대응하는 양력을 가진 2개의 윙을 갖는 비히클은, 즉, 각 윙이 본래의 윙의 양력의 절반을 갖는 경우, 예를 들어 EP 1816345에 있는 비히클과 비교할 때, 단지 하나의 윙을 가진 비히클의 유도 항력의 절반의 유도항력을 갖게 될 것이다.
제1 윙의 제1 오른쪽 끝단과 제2 윙의 제2 오른쪽 끝단은 제1 유체역학적 요소에 의해 연결되고 제1 윙의 제1 왼쪽 끝단과 제2 윙의 제2 왼쪽 끝단은 제2 유체역학적 요소에 의해 연결되는데, 이에 의해 제1 및 제2 윙은 클로즈드 윙을 형성한다. 클로즈드 윙은 날개끝 소용돌이를 생성하는 윙 팁부를 가지지 않는다. 이 구성은 감소된 전반적인 항력을 가져오고, 이에 의해 증가된 효율성을 가져온다. 클로즈드 윙 구성에 기인하여, 윙들의 면적은 윙 길이를 감소시키는 것에 의해 더 작게 될 수 있다. 이것은 비히클이 더 컴팩트해지고 이에 의해 설치와 유지 동안에 핸들링하기 더 쉬워지는 것으로 이어진다. 윙들의 면적 효율성을 유지하면서 더 작게 될 수 있다는 사실은 향상된 발전소를 위한 비히클의 다양한 설계의 기회를 창조한다. 단지 하나의 윙이 있는 비히클과 동일한 전체 플랜폼을 갖는 클로즈드 윙은 감소된 유도 항력을 겪을 것이고 이는 더 효과적인 비히클, 즉 더 큰 힘과 스피드를 생성하는 더 큰 양력의 비히클로 이어진다. 단지 한 개의 윙을 가진 비히클과 동일한 전체 양력을 생성하는 플로즈드 윙은 감소된 유도 항력 때문에 더 작은 플랜폼을 가질 수 있고, 이는 더 낮은 마찰 혹은 점성 저항으로 이어진다.
더 짧은 윙 길이는 비히클이 내부 날개끝 스톨링(stalling)의 위험을 증가시키지 않으면서 보다 샤프하게 회전하는 것을 추가로 가능하게 한다. 더 작은 회전 반경은, 표면 및 바닥으로부터 궤도의 가장 깊고 그리고 가장 얕은 지점까지의 거리가 감소될 수 있기 때문에, 발전소가 이전에 가능했던 것보다 더 작은 깊이를 가진 장소에 설치될 수 있는 것으로 이어진다.
클로즈드 윙을 형성하는 유체역학적 요소들은 유체역학적으로 형상화될 수 있다. 횡방향으로 연장되는, 유체역학적 요소들은 만약 그들이 유체역학적으로 형상화된다면 횡방향 윙들로서 사용될 수 있다. 이는 비히클의 더 쉬운 회전을 가능하게 한다. 발전소의 비히클이 테더에 의해 부착된다는 것에 기인하여, 비히클은 비행기처럼 뱅크(bank)하지 않지만, 대신에 미리 정해진 궤도를 따라 방향을 바꿀 때 요(yaw)한다.
예를 들어 횡방향 윙들과 같이, 횡방향으로 연장되는 유체역학적 요소들은 요(yaw)에 의해 비히클이 회전하는데 필요한 양력을 생성하는 횡방향 조종면들을 갖는 비히클을 제공한다.
나아가, 유체역학적으로 형상화된 유체역학적 요소들을 갖는 클로즈드 윙을 가짐으로써, 수평 윙들과 효과가 성취되는데, 즉 클로즈드 윙이 아닌 윙릿들이 사용된다면 있을 수 있는 경우인 연직면으로부터 어떠한 날개끝 소용돌이도 생성되지 않는다.
비히클은 발전기를 구비하는 나셀을 포함할 수 있는데, 발전기는 터빈에 부착되고, 나셀은 제1 윙과 제2 윙 사이에 위치한다. 터빈에 부착된 발전기를 포함하는 나셀을 갖는 비히클을 설치함으로써, 비히클이 유체를 통과해 주행하고, 이에 의해 발전기를 회전시킬 때 비히클은 터빈 회전에 의해 파워를 생산할 수 있다. 본 발명에 따른 윙 구조를 갖는 비히클을 가짐으로써, 비히클이 효율성을 유지하면서 더 작게 제조될 수 있거나 혹은 비히클의 크기를 유지함으로써 파워 생산의 효율이 증가될 수 있다. 발전소의 다른 부품들로부터, 예를 들어 테더에 선형 발전기 또는 윈치를 부착함으로써 파워를 끌어내는 것 또한 가능하다. 그러면 비히클과 궤도 중의 기초(foundation) 사이의 거리 변화로부터 파워가 생산된다. 대부분의 또는 모든 러더가 윙들 사이에 위치함에 따라, 본 발명에 따른 비히클은 러더에 대한 더 많은 보호를 추가로 가능하게 한다.
제1 윙과 제2 윙은 동일한 형상을 갖거나 혹은 상이한 형상을 가질 수 있다. 제1 윙과 제2 윙이 동일한 윙 형상을 갖는 경우, 이것은 어떤 윙에 대해서도 주문제작이 없기 때문에, 더 쉽고 덜 비싼 제조 공정으로 이어진다. 또한 단일 타입의 윙이 제1 윙과 제2 윙 모두를 대체할 수 있을 때, 대체 윙들을 보유하는 것이 또한 덜 비싸다. 제1 윙과 제2 윙이 상이한 윙 형상을 갖는 경우, 특정 위치 조건에 대한 비히클의 유체역학적 특성들을 맞추는 것이 가능하고, 이에 의해 비히클의 효율성을 추가로 증가시킨다. 회전 반경이 감소됨에 따라 종래 기술의 발전소보다 더 얕은 깊이를 가진 위치에 발전소가 세워질 수 있도록 비히클을 맞추는 것 또한 가능하다. 동일한 또는 상이한 형상을 갖는 것에 더하여, 제1 윙과 제2 윙은 동일한 플랜폼 면적 또는 상이한 플랜폼 면적을 가질 수 있고, 맞추는 가능성을 추가로 증가시킨다.
제1 윙과 제2 윙의 피치 각은 서로에 대하여 상대적으로 조절될 수 있다. 이는 비히클의 피치 방향으로 조종하는 것을 가능하게 한다. 비히클의 증가된 조종 능력을 가능하게 할 뿐 아니라, 윙들은 또한 비히클이 유체 스트림에 의해 프로펠링되지 않는 비상 제동 위치(emergency brake position)에 피봇될 수 있다. 비상 제동 위치에서, 윙들의 피치 각은 유입되는 유체 스트림에 의해 각각의 윙에 작용하는 힘들이 균형이 잡히거나 균형이 잡히기 위해 닫히는 위치로 조절되고, 물 속에서 비히클이 본질적으로 움직임없이 놓여있는 것으로 이어진다. 만약 비히클 고장 및 수리될 필요가 있거나 만약 비히클의 속도가 설계된 속도를 초과해서, 비히클 또는 발전소의 다른 부품들에 구조적 손상을 초래할 수 있게 된다면, 비상 제동이 사용될 수 있다.
테더는 스트러트들(struts)에 의해 비히클에 부착될 수 있다. 전면 스트러트들은 제1 윙에 부착되고 배면 스트러트는 제2 윙에 부착된다. 종방향으로 윙들을 분할함으로써, 비히클에 테더를 부착시키는 스트러트들을 양쪽 윙들에 부착하는 것이 가능하다. 종방향으로 윙 영역을 분산하는 것은 피치 관성(pitch inertia)의 증가를 가져오는데, 여기서 피치는 윙 길이에 평행한 축 주변의 회전이다. 피치 관성에 있어서의 증가는 2가지 현상에 의해 야기된다. 질량(mass)이 중력의 중심으로부터 옮겨졌기 때문에, 관성에 있어서의 증가가 야기된다. 이는 리지드 바디 역학(rigid body dynamics)에서 유래할 수 있다. 관성에 있어서의 추가적인 증가는 물을 통과해서 움직이는 표면이 증가되었다는 것으로부터 나온다. 유체에서 바디를 가속화하는 것은 더 많은 유체가 변위될 필요가 있기 때문에 관성을 더한다; 이것은 부가 질량(added mass)으로 알려져 있다. 종방향으로 제1 윙과 제2 윙을 분리하는 것은 비히클을 피칭할 때 부가 질량의 실질적 증가를 일으킨다. 이 구성에 있어서의 한 가지 장점은 테더로부터의 토크를 안정화시킬 필요가 감소된다는 것이다. 이는 스트러트들로부터의 항력을 감소시키는 더 짧은 스트러트들의 사용을 가능하게 한다. 전면 스트러트들을 제1 윙에 그리고 배면 스트러트를 제2 윙에 부착시키는 것에 의해, 전면 및 배면 스트러트들 간의 거리가 증가되는 것에 기인하여 비히클은 추가로 증가된 피치 안정성을 겪을 것이다. 전면 및 배면 스트러트들에 대한 부착 지점들 간의 거리의 증가는 스트러트들이 테더에 부착되어 있는 지점 주변의 관성의 모멘트를 증가시킨다. 나아가 이것은 이러한 구성으로 사용될 더 짧은 스트러트들의 사용을 가능하게 한다. 더 짧은 스트러트들은 비히클의 설치와 유지를 간단하게 한다. 항력의 감소는 더 짧은 스트러트들의 감소된 면적에 의해 야기된다.
예를 들어 윙들은 금속, 다양한 라미네이트 혹은 이들 조합으로 제조될 수 있다. 탄소 섬유 라미네이트와 유리 섬유 라미네이트는 2가지의 가능한 라미네이트 옵션이다. 다른 재질들 또한 고려될 수 있다. 윙 길이를 짧게 하는 것에 의해 라미네이트와 보다 경량의 재질의 사용이 가능해진다. 예를 들어 더 얇은 벽이나 빔들이 유리 섬유 라미네이트와 같은 덜 비싼 재질로 제조될 수 있기 때문에, 더 작은 윙은 또한 비히클의 더 낮은 재료 비용으로 이어진다. 유리 섬유 라미네이트 사용은 종래 기술의 비히클에서 부착된/설치된 금속 부품들의 바이메탈형/갈바닉형 부식과 관련된 위험과 설계 비용을 추가로 감소시킬 수 있다.
비히클에는 조종 수단이 구비되고 미리 정해진 궤도로 비히클을 조종하기 위해 조종 수단에 제어 신호를 제공하도록 제어 유닛이 배치된다. 조종 수단은 제1 및 제2 윙 중 어느 하나 또는 2개 모두 상에 위치하는 하나 이상의 제어 표면을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발전소의 비히클은 비상 위치(emergency position)를 취할 수 있다. 비상 위치에서, 비히클의 윙들을 통과하는 유체 스트림에 의해 생성되는 순 항력(net lift)이 제로(0)이거나 혹은 제로에 가깝도록, 제1 윙과 제2 윙의 피치 각은 서로에 대하여 조절된다. 이는 비히클이 유체 흐름에 의해 프로펠링되지 않고 비히클이 그것의 미리 정해진 궤도를 따라 지속되지 않을 것이라는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 발전소를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 발전소의 비히클을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발전소의 비히클을 개략적으로 나타낸 전면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 발전소(1)를 개략적으로 나타낸 것이다. 발전소(1)는 구조물(2) 및 비히클(3)을 포함한다. 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(4)에 의해 구조물(2)에 고정되도록 배치된다. 비히클(3)은 제1 윙(5)과 제2 윙(6)을 포함한다. 비히클(3)은 비히클(3)의 윙들을 통과하는 유체 스트림에 의해 미리 정해진 궤도로 움직이도록 배치된다. 비히클(3)은 발전기를 구비하는 나셀(7)을 추가로 포함한다. 나셀(7)은 터빈(8)에 부착된다. 나셀(7)은 제1 윙(5)과 제2 윙(6) 사이에 위치한다. 도 1에서 비히클(3)은 클로즈드 윙(closed wing)을 포함한다. 클로즈드 윙은 아래에 좀 더 자세히 설명된다. 비히클(3)이 윙릿들(winglets)이나 2개의 분리된 윙들없이, 윙릿들을 가진 하나 또는 양쪽 윙을 가지고, 2개의 분리된 윙들을 갖는 것 또한 가능하다. 도 1에서 구조물(2)이 비히클(3) 아래에 놓여진 것으로 보여지는데, 이것은 예를 들어 해양의 또는 바다의 바닥일 수 있다. 구조물(2)이 비히클(3) 위에 위치하는 것 또한 가능하다. 이 경우, 구조물(2)은 보트, 다리, 부두 또는 유사 구조물이 될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 발전소(1)의 비히클(3)을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 비히클(3)은 레퍼런스 프레임(reference frame)에 위치해 있고 레퍼런스 프레임의 y-축을 따라 횡방향 연장부 및 레퍼런스 프레임의 x-축을 따라 종방향 연장부를 갖는다. x-축은 비히클(3)의 배면으로부터 비히클(3)의 전면을 향하는 방향으로 뻗어 있다. y-축은 비히클의 저면으로부터 비히클의 평면을 향하는 x-축에 직교하는 방향으로 뻗어 있다. 도 2로부터 보일 수 있는 바와 같이, 제1 윙(5)은 제1 윙의 전면 에지(5a)로부터 제2 윙(6)의 전면 에지(6a)까지로 측정되는, 종방향으로 제2 윙(6)으로부터 제1 거리(D1)에 배치된다. 또한, 제1 윙(5)은 제1 윙의 하부 표면(5b)로부터 제2 윙(6)의 하부 표면(6b)까지로 측정되는, 제2 윙(6)으로부터 횡방향으로 제2 거리(D2)에 배치된다. 제1 및 제2 거리(D1 및 D2)는 0-b 사이, 구체적으로는 c-b/2 사이에 있는데, 여기서 b는 길이 폭(span width)이고 c는 윙들의 시위 길이(chord length)이다.
제1 거리와 제2 거리(D1, D2)는 물론 제1 윙과 제2 윙(5, 6) 상의 다른 지점들로부터 측정될 수 있다. .
유체역학적 요소들(14, 17)은 원하는 특성을 얻기 위해 임의의 적절한 플랜폼 형태를 취할 수 있다.
전면 스트러트(9)는 제1 윙(5)에 부착되고, 배면 스트러트(10)는 제2 윙(6)에 부착된다. 전면 스트러트(9) 및 배면 스트러트(10)는 테더 커플링(11)으로 테더(4)에 부착된다.
도 3은 본 발명에 따른 발전소의 비히클(3)의 개략적으로 나타내는 전면도이다. 도 3은 제1 윙(5)의 제1 오른쪽 끝단(12) 및 제2 윙(6)의 제2 오른쪽 끝단(13)이 제1 유체역학적 요소(14)에 의해 연결되고, 제1 윙(5)의 제1 왼쪽 끝단(15) 및 제2 윙(6)의 제2 왼쪽 끝단(16)이 제2 유체역학적 요소(17)에 의해 연결되고, 이에 의해 제1 윙(5)과 제2 윙(6)이 클로즈드 윙을 형성하는 것을 나타낸다. 나셀(7)은 나셀의 배면 끝에 위치하는 러더(rudder)(18)를 추가로 포함한다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 러더(18)는 클로즈드 윙에 의해 부분적으로 쉴드된다. 이것은 잔해(debris)로부터 러더의 보호를 증가시킨다. 유체역학적 요소들(14, 17)은 원하는 특성을 얻기 위해 적절한 에어포일(airfoil) 형태를 취할 수 있다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 클로즈드 윙은 윙들(5, 6)과 유체역학적 요소들(14, 17) 간에 사각 연결을 갖는다. 윙들(5, 6)과 유체역학적 요소들(14, 17) 간의 연결은 보다 더 고리 형상을 획득할 수 있도록 또한 라운드화 될 수 있다. 다른 종류의 윙들(5, 6)과 유체역학적 요소들(14, 17) 간의 적절한 연결 또한 고려될 수 있다.
청구항에서 언급된 참조 부호들은 청구항에 의해 보호되는 사항의 정도를 제한하는 것으로 보여져서는 안되며, 그리고 그들의 고유한 기능은 청구항들을 더 쉽게 이해하도록 하는 것이다.
실현될 바와 같이, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범주에서 벗어나지 않으면서 다양한 명백한 양태들에서 변형 가능하다. 따라서, 이에 대한 도면들과 설명은 제한적인 것이 아닌 사실상 구체적인 예를 보여주는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (10)

  1. 수중 발전소로서, 상기 수중 발전소(1)는 구조물(2) 및 비히클(vehicle)(3)을 포함하고, 상기 비히클(3)은 적어도 하나의 테더(tether)(4)에 의해 상기 구조물에 고정되도록 배치되며; 상기 비히클(3)은 비히클(3)을 통과하는 유체 스트림(fluid stream)에 의해 미리 정해진 궤도로 이동하도록 배치되며,
    상기 비히클(3)은 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)을 포함하며, 상기 제1 윙(5)은 종방향으로 상기 제2 윙(6) 제1 거리에 배치되고, 상기 제1 윙(5)은 횡방향으로 상기 제2 윙(6)의 제2 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 수중 발전소(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 윙(5)의 제1 오른쪽 끝단(12) 및 상기 제2 윙(6)의 제2 오른쪽 끝단(13)이 제1 유체역학적 요소(14)에 의해 연결되고 상기 제1 윙(5)의 제1 왼쪽 끝단(15) 및 상기 제2 윙(6)의 제2 왼쪽 끝단(16)이 제2 유체역학적 요소들에 의해 연결되어, 상기 제1 윙(5) 및 상기 제2 윙(6)이 클로즈드 윙(closed wing)을 형성하는, 수중 발전소(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유체역학적 요소들(14, 17)은 유체역학적으로 형상화되어 있는, 수중 발전소(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 비히클(3)은 발전기를 구비하는 나셀(nacelle)(7)을 포함하며, 상기 나셀(7)은 터빈(8)에 부착되며, 상기 나셀(7)은 상기 제1 윙(5) 및 상기 제2 윙(6) 사이에 위치하는, 수중 발전소(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
    상기 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)은 동일한 형상을 갖는, 수중 발전소(1).
  6. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
    상기 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)은 상이한 형상을 갖는, 수중 발전소(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)은 동일한 플랜폼(planform) 면적을 갖는, 수중 발전소(1).
  8. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)은 상이한 플랜폼 면적을 갖는, 수중 발전소(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 한 항에 있어서,
    상기 제1 윙(5) 및 제2 윙(6)의 피치 각은 서로 상대적으로 조절될 수 있는, 수중 발전소(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 한 항에 있어서,
    상기 테더(4)는 스트러트들(9, 10)에 의해 비히클(3)에 부착되고, 전면 스트러트들(9)은 제1 윙(5)에 부착되고 후면 스트러트(10)는 제2 윙(6)에 부착되는, 수중 발전소(1).
KR1020167024820A 2014-02-07 2014-02-07 수중 발전소 KR102108607B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2014/050156 WO2015119543A1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Submersible power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160122193A true KR20160122193A (ko) 2016-10-21
KR102108607B1 KR102108607B1 (ko) 2020-05-07

Family

ID=53778250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167024820A KR102108607B1 (ko) 2014-02-07 2014-02-07 수중 발전소

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9745950B2 (ko)
EP (1) EP3102820B1 (ko)
JP (1) JP6339209B2 (ko)
KR (1) KR102108607B1 (ko)
CA (1) CA2936789C (ko)
TW (1) TWI646258B (ko)
WO (1) WO2015119543A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO339051B1 (en) * 2016-01-08 2016-11-07 Norway Tide Power As Tidal powerplant
WO2020114959A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Swiss Inventix Gmbh Method for the application of a tubular hull to an electric cable

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923622B1 (en) * 2002-03-07 2005-08-02 Clipper Windpower Technology, Inc. Mechanism for extendable rotor blades for power generating wind and ocean current turbines and means for counter-balancing the extendable rotor blade
GB2411209A (en) * 2004-02-20 2005-08-24 Rolls Royce Plc Wind-driven power generating apparatus
WO2007139412A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Omnidea, Lda. Atmospheric resources explorer
US20100295320A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Bevirt Joeben Airborne Power Generation System With Modular Electrical Elements

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2501696A (en) * 1946-01-12 1950-03-28 Wolfgang Kmentt Stream turbine
DE2933907A1 (de) * 1979-08-22 1981-03-12 Hans-Dieter 6100 Darmstadt Kelm Anlage zum gewinnen von elektrischer energie aus stroemenden gewaessern und turbinenaggregat fuer eine solche anlage
US6091161A (en) * 1998-11-03 2000-07-18 Dehlsen Associates, L.L.C. Method of controlling operating depth of an electricity-generating device having a tethered water current-driven turbine
GB0425303D0 (en) * 2004-11-17 2004-12-15 Overberg Ltd Floating apparatus for deploying in a marine current for gaining energy
EP1816345A1 (en) 2006-02-02 2007-08-08 Saab Ab Tidal energy system
WO2009004420A2 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Aquantis, L.L.C. Multi-point tethering and stability system and control method for underwater current turbine
US20110095530A1 (en) * 2009-10-26 2011-04-28 Honeywell International Inc. Tethered aquatic device with water power turbine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923622B1 (en) * 2002-03-07 2005-08-02 Clipper Windpower Technology, Inc. Mechanism for extendable rotor blades for power generating wind and ocean current turbines and means for counter-balancing the extendable rotor blade
GB2411209A (en) * 2004-02-20 2005-08-24 Rolls Royce Plc Wind-driven power generating apparatus
WO2007139412A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Omnidea, Lda. Atmospheric resources explorer
US20100295320A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Bevirt Joeben Airborne Power Generation System With Modular Electrical Elements

Also Published As

Publication number Publication date
EP3102820A1 (en) 2016-12-14
US20170009731A1 (en) 2017-01-12
EP3102820A4 (en) 2017-11-15
CA2936789A1 (en) 2015-08-13
EP3102820B1 (en) 2018-10-17
TWI646258B (zh) 2019-01-01
WO2015119543A1 (en) 2015-08-13
JP2017505401A (ja) 2017-02-16
KR102108607B1 (ko) 2020-05-07
TW201540943A (zh) 2015-11-01
JP6339209B2 (ja) 2018-06-06
CA2936789C (en) 2021-01-12
US9745950B2 (en) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102108601B1 (ko) 복수의 터빈을 갖는 수중 발전소
US11554854B2 (en) Adhesive panels of microvane arrays for reducing effects of wingtip vortices
Fish et al. Marine applications of the biomimetic humpback whale flipper
TR201904779T4 (tr) Kanat ve kanat ile ilgili uygulama.
US10227962B2 (en) Wing and turbine configuration for power plant
CA2713356A1 (en) Shock bump array
KR102108607B1 (ko) 수중 발전소
EP2247497B1 (en) Aerodynamic structure with asymmetrical shock bump
Obata et al. Flow visualization study of the aerodynamics of modeled dragonfly wings
CN105109669A (zh) 飞机改出尾旋改善装置
US11866158B2 (en) Anti-flip deflector strut for amphibious aircraft
Modi On the moving surface boundary-layer control
WO2021201811A2 (en) Partially flexible airfoil formed with silicone based flexible material
GB2591135A (en) Limited rotation aerofoil
Perez Control Surfaces (Actuators)

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant