KR20190005320A - Electric powered ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기구동선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 석유 연료를 사용하는 엔진 대신 친환경적인 풍력, 수력, 태양광 등을 에너지원으로 활용할 수 있는 전기구동선박에 관한 것이다.The present invention relates to an electric powered ship, and more particularly, to an electric powered ship capable of utilizing eco-friendly wind power, water power, sunlight, etc. as an energy source instead of an existing petroleum fuel engine.
일반적으로, 동력 발생 장치는 원자력 또는 화석 연료의 연소시 발생하는 열에 의하여 증기를 생성하고 그 증기압으로 동력을 발생하거나, 내연 기관 또는 외연 기관과 같은 동력 발생 장치는 연료의 연소시 발생하는 폭발력으로 동력을 발생시킨다.Generally, the power generating apparatus generates steam by heat generated during combustion of atomic energy or fossil fuel, generates power by its vapor pressure, and the power generating apparatus such as an internal combustion engine or an external combustion engine generates explosive force .
그러나, 이와 같은 화석 연료를 이용한 동력 발생 장치는 환경적인 문제로 인하여 선진국 등에서는 많은 규제를 받고 있고 있다.However, such a power generation system using fossil fuels is subject to a lot of restrictions in developed countries due to environmental problems.
한편, 수력 터빈이나 수차 등은 물의 낙차를 이용한 동력 발생 장치로서, 친환경적인 장치로 간주되고 있으나, 강의 댐과 같이 그 장치를 설치하는데 한정적이며, 따라서 광범위하게 이용되기 어려운 기술이다.On the other hand, a hydro turbine or a water turbine is considered to be an environmentally friendly device as a power generating device using fall of water, but it is limited to installing the device like a river dam, and thus is a technology that is not widely used.
이와 함께, 태양광, 태양열, 풍력 또는 조력을 에너지 원으로 이용하는 동력 발생 장치는 친환경 에너지를 이용한다는 장점이 있으나, 경제성 및 실용화될 수 있는 기술력을 갖고 있지 않다는 이유로 화석 연료를 이용한 동력 발생 장치를 대체하지 못하고 있다.In addition, a power generating device that uses solar, solar, wind or tidal power as an energy source has the advantage of using environmentally friendly energy. However, since it does not have economical efficiency and practical technology, I can not.
이를 해결하기 위해 대한민국 공개특허 제10-2001-0096812호에는 물통; 각각 상기 물통의 상부와 하부에 설치된 상부도로레 및 제 1 하부도로레; 상기 하부도로레의 축과 연결되어 상기 물통의 외부에 설치된 제 2 하부도로레; 상기 상부도로레와 상기 제 1 하부도로레에 연결되어 설치된 밸트; 상기 밸트에 설치된 한면은 개방되어 있고 다른 면은 폐쇄되어 있는 공기통들; 상기 공기통들의 폐쇄된 면이 아래로 향하는 위치에 있는 공기통들의 아래방향 바로 밑에 존재하는 물통의 밑면아래에설치된 피스톤; 상기 피스톤의 바로 아래에 설치된 구동도로레; 상기 제 2 하부도로레와 상기 구동도로레를 연결시키는 밸트; 상기 피스톤의 밑면과 상기 구동도로레의 원주의 한끝지점에 함께 연결되어 있는 피스톤 봉; 상기 피스톤의 상부면과 물통의 밑면을 통하도록 설치된 제 1 체크밸브; 상기 피스톤의 하부면에 설치된 제 2 체크밸브를 포함하도록 구성되어 있고, 상기 물통의 상부도로레와 제 1 하부도로레사이는 연장되어 상기 물통과 분리된 공간인 것을 특징으로 하는 부력에 의한 엔진장치가 개시되어 있다.To solve this problem, Korean Patent Laid-Open No. 10-2001-0096812 discloses a water bottle; An upper road rail and a first lower road rail installed at upper and lower portions of the water tank, respectively; A second lower roadway connected to an axis of the lower roadway and installed outside the waterway; A belt connected to the upper road and the first lower road; A reservoir in which one side is open and the other side is closed; A piston provided below a bottom of a water reservoir existing beneath a downward direction of the air cylinders at a position where the closed surfaces of the air cylinders face downward; A drive roller provided directly below the piston; A belt connecting the second lower road and the driving road; A piston rod connected to a bottom surface of the piston and a point of one end of the circumference of the driving road rail; A first check valve installed to communicate with an upper surface of the piston and a bottom surface of a water reservoir; And a second check valve provided on a lower surface of the piston, wherein the upper check valve and the first lower check valve are spaced apart from the water can, .
다만 상기 공개특허는 공기통들이 고정된 형상으로 이루어지기 때문에 하강시 많은 저항을 받게 되어 발전 효율이 낮다는 문제가 있다.However, since the air cylinders are formed in a fixed shape, there is a problem in that the power generation efficiency is low due to the large resistance during the descent.
한편, 지금까지 어선 등의 선박에는 석유를 연료로 사용하는 추진 엔진이 주로 사용되었으나, 최근 유가 상승 등의 영향으로 석유보다 값이 훨씬 싸면서도 청정한 에너지원인 액화연료가스, 예를 들어LNG(또는 LPG, DME)를 연료로 사용하는 추진 엔진을 장착한 선박이 증가되는 추세에 있다. 또한, LNG는 여름철의 가격이 겨울철에 비해 50% 정도로 저렴하므로, 값이 싼 여름철에 LNG를 사서 저장할 수도 있어, 가격적인 면에서 매우 유리한 에너지원이 된다.In the meantime, propulsion engines using oil as a fuel have been mainly used for vessels such as fishing vessels. However, liquefied fuel gas, which is much cheaper than petroleum and is a clean energy source such as LNG (or LPG , DME) as a fuel is on the rise. In addition, since the price of LNG in summer is about 50% lower than that in winter, LNG can be bought and stored in a low price summer, which is a very favorable energy source in terms of price.
LNG(또는 LPG, DME)를 연료로 사용하여 추진 또는 발전 동력을 얻을 수 있는 선박용 엔진으로는 ME-GI 엔진 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진이 있다. ME-GI 엔진 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진은 LNG(또는 LPG, DME)를 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 가스분사엔진으로 불려진다. 특히, ME-GI 엔진은 LNG(또는 LPG, DME)를 고압(150 ~ 600 bar)으로 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 고압가스 분사 엔진으로 불려진다.There are ME-GI engine or DFDE (Dual Fuel Diesel Electric) engine for marine engines that can use LNG (or LPG, DME) as fuel for propulsion or power generation. The ME-GI engine or DFDE (Dual Fuel Diesel Electric) engine compresses LNG (or LPG, DME), then injects and burns it, which is called a gas injection engine. In particular, the ME-GI engine compresses LNG (or LPG, DME) to a high pressure (150 to 600 bar) and then injects and burns it, which is called a high-pressure gas injection engine.
이러한 가스분사엔진은 석유(HFO 또는 MDO)와 연료가스(예를 들어, LNG, LPG, DME) 모두를 연료로 사용하면서, 저출력(예를 들어, 최대출력의 30% 이하)에서는 석유를 엔진으로 공급하여 출력을 얻고, 최대출력의 30% 이상일 때는 석유와 연료가스를 함께 사용하면서 출력을 얻는 구조로 작동된다. 이러한 가스분사엔진의 운전방식은 등록특허 제0396471호에 개시되어 있다.These gas injection engines use both petroleum (HFO or MDO) and fuel gas (eg LNG, LPG, DME) as fuels, while at low power (eg below 30% When the output is more than 30% of the maximum output, it operates with the structure that the output is obtained while using the oil and the fuel gas together. The operation method of such a gas injection engine is disclosed in Japanese Patent Registration No. 0396471.
이러한 가스분사엔진은 저출력에서는 값이 싸고 청정한 에너지원인 액화연료가스를 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 통상 항구에 인접한 곳에서 선박은 저출력으로 운항하게 되는데, 저출력에서 석유를 에너지원으로 사용할 경우, SOX, NOX 등의 환경오염 물질이 많이 배출된다. 최근, 항구에 인접한 곳에서의 환경오염 물질의 배출에 대한 규제가 국가마다 점점더 강화되고 있는 실정이다.Such a gas injection engine has a problem that liquefied fuel gas which is cheap and clean energy can not be used at a low output. In addition, ships are usually operated at low power near a port. When petroleum is used as an energy source at low output, a large amount of environmental pollutants such as SOx and NOx are emitted. In recent years, regulations on the emission of environmental pollutants near the ports have been increasingly tightened in each country.
따라서, 석유 엔진 등을 사용하는 기존 선박을 풍력, 수력, 태양광 등에 의한 친환경적인 에너지를 활용할 수 있는 방안이 필요하다.Therefore, it is necessary to utilize eco-friendly energy such as wind power, hydropower, and solar energy for existing ships using petroleum engines.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 한 쌍의 부력체의 전후로 배치된 회전축에 체인을 연결하고, 그 체인에 다수의 물받이부를 설치함으로써 많은 양의 전력을 발전할 수 있는 수력발전장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a buoyant body having a pair of buoyant bodies which are connected to a rotary shaft disposed at front and rear sides of the buoyant body, And to provide a hydraulic power generating apparatus capable of generating electric power of the power generation apparatus.
또한, 본 발명의 목적은 물받이 플레이트에 많은 수압이 걸리게 되더라도 물받이 플레이트가 연결축 내지 체인의 상하로 대응되는 높이로 형성하고 공간부를 둠으로써, 파손이 적고 내구성이 향상된 수력발전장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a hydroelectric power generating apparatus in which a water receiving plate is formed at a height corresponding to the upper and lower sides of a connection shaft or a chain and a space is formed so that breakage is reduced and durability is improved even when water pressure is applied to the water receiving plate.
또한, 본 발명의 목적은 전,후방 가이드부를 둠으로써, 제1, 2 부력체 프레임 내로 충분한 양의 물이 유입되도록 하여 발전 효율을 높이고, 후방에 배치된 물받이부 미치는 유속 내지 수압이 줄어드는 것을 방지하여 전,후방의 물받이부에서 균형있는 수압을 받을 수 있도록 할 수 있는 수력발전장치를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a structure in which a sufficient amount of water is allowed to flow into the first and second buoyant body frames by providing the front and rear guide sections to increase the power generation efficiency and prevent the flow velocity or water pressure So that water pressure can be balanced by the front and rear water receiving portions.
또한, 본 발명의 목적은 복수의 제1,2부력체 프레임을 연결, 분리할 수 있기 때문에 발전 규모를 손쉽게 조절할 수 있고, 선박 형태로 구성하여 장소의 제약을 최대한 적게 받으며 강 또는 바다의 제반 환경에 맞추어 원하는 영역에 손쉽게 복수의 수력발전장치를 설치할 수 있는 수력발전장치를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling a power generation scale of a first and a second buoyancy frame by connecting and separating a plurality of first and second buoyancy frame frames, Which can easily install a plurality of hydroelectric generators in a desired area in accordance with the design of the hydroelectric generator.
이를 위해 본 발명에 따른 수력발전장치는 좌우로 나란히 배치되는 제1,2 부력체 프레임과; 상기 제1,2 부력체 프레임에 각각 설치되는 부력체와; 상기 제1,2 부력체 프레임의 전방 영역에 각각 설치되는 한 쌍의 전방 체인기어와; 상기 제1,2 부력체 프레임의 후방 영역에 각각 설치되는 한 쌍의 후방 체인기어와; 상기 한 쌍의 전방 및 후방 체인기어 사이에 설치되는 한 쌍의 회전축과; 상기 전방 및 후방 체인기어에 연결되는 제1,2 체인과; 상기 제1,2 체인에 좌우로 연결되는 복수의 연결축과, 상기 연결축에 설치되는 물받이 프레임과, 상기 물받이 프레임에 설치되는 복수의 물받이 플레이트를 포함하는 복수의 물받이부와; 상기 전방 및 후방 회전축 중 적어도 하나에 연결된 발전기;를 포함하며, 상기 제1,2 부력체 프레임은 강 및 바다 중 어느 한 곳의 바닥에 고정되고, 물의 흐름에 의해 상기 물받이 플레이트에 수압이 걸리면서 상기 제1,2 체인을 회전시켜 발전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.To this end, the hydroelectric power generating apparatus according to the present invention comprises first and second buoyant body frames arranged side by side in a horizontal direction; A buoyant body installed in each of the first and second buoyant body frames; A pair of forward chain gears respectively installed in front regions of the first and second buoyant body frames; A pair of rear chain gears respectively installed at rear regions of the first and second buoyant body frames; A pair of rotation shafts installed between the pair of front and rear chain gears; First and second chains connected to the front and rear chain gears; A plurality of water receiving portions including a plurality of connecting shafts connected to the first and second chains in the left and right direction, a water receiving frame installed on the connecting shaft, and a plurality of water receiving plates mounted on the water receiving frame; And a generator connected to at least one of the front and rear rotary shafts, wherein the first and second buoyant body frames are fixed to the bottom of any one of a river and a sea, and a water pressure is applied to the water receiving plate by a flow of water, And power is generated by rotating the first and second chains.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 제1,2 부력체 프레임의 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나에는 제1,2 부력체 프레임 사이로 유입되는 물의 양을 확대할 수 있도록 물이 유입되는 방향으로 벌어진 구조의 전방 및 후방 가이드부 중 적어도 어느 하나가 형성되되, 상기 전방 및 후방 가이드부는 상기 부력체의 하면보다 1m 내지 4m 아래로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in at least one of the front and rear ends of the first and second buoyant body frames of the hydro-electric power generating apparatus according to the present invention, the water flows into the first and second buoyant body frames in a direction in which the water flows in, And the front and rear guide portions are formed to extend from the lower surface of the buoyant body to 1m to 4m below the bottom surface of the buoyant body.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 전방 및 후방 가이드부가 모두 형성된 경우, 상기 제1,2 부력체 프레임의 중앙 영역에는 중앙 가이드부가 더 설치되되, 상기 중앙 가이드부는 상기 전방 및 후방 가이드부와 대응하는 방향으로 벌어진 구조의 제1,2 중앙 가이드부로 이루어지며, 상기 제1,2 중앙 가이드부는 상기 부력체의 하면보다 1m 내지 4m 아래로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.When the front and rear guide portions of the hydraulic power generating apparatus according to the present invention are both formed, a central guide portion is further provided at a central region of the first and second buoyant body frames, and the central guide portion is provided to correspond to the front and rear guide portions And the first and second central guide portions extend from 1m to 4m below the lower surface of the buoyant body.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 제1,2 부력체 프레임이 바다에 설치되어 밀물과 썰물에 의해 물의 흐름이 바뀌는 경우에도 발전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the first and second buoyant body frames of the hydro-power generator according to the present invention are installed in the sea, and power generation is performed even when the flow of water is changed due to tide and ebb.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 물받이부에는 상기 복수의 물받이 플레이트들이 서로 이격하여 형성되는 공간부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the water receiving unit of the hydro-electric power generating apparatus according to the present invention may further include a space portion in which the plurality of water receiving plates are spaced apart from each other.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 전후로 이웃하는 상기 물받이부에 형성된 공간부는 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the space portion formed in the water receiving portion adjacent to the front and rear of the hydroelectric power generating device according to the present invention is formed at different positions.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 물받이 프레임은 상기 연결축을 기준으로 상하로 대칭되는 상부 및 하부 물받이 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the water-receiving frame of the hydro-electric power generating apparatus according to the present invention is characterized by comprising upper and lower water-receiving frames which are vertically symmetrical with respect to the connecting shaft.
또한, 본 발명에 따른 수력발전장치의 물받이 프레임에는 전후 양쪽에 고정홀이 형성되고, 복수의 와이어에 의해 고정되되, 상기 와이어는 일단은 상기 고정홀에 연결되고 타단은 상기 제1,2 체인 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다.Further, in the hydroelectric power generating apparatus according to the present invention, fixing holes are formed on both front and rear sides of the water receiving frame, and are fixed by a plurality of wires, one end of which is connected to the fixing hole, And is connected to any one of them.
본 발명에 따른 전기구동선박에 의하면, 기존의 석유 연료를 사용하는 엔진 대신 친환경적인 풍력, 수력, 태양광 등을 에너지원으로 활용할 수 있는 장점이 있다.According to the electric powered ship according to the present invention, it is possible to utilize environmentally friendly wind power, water power, solar light, etc. as an energy source instead of an existing petroleum fuel engine.
도 1은 본 발명에 따른 전기구동선박의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 전기구동부의 주요 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 전기구동부와, 보조 엔진의 주요 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수력발전장치의 일실시예를 도시하되, 물받이부에서 물받이 플레이트가 생략된 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수력발전장치의 일실시예를 도시하는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 물받이부가 작동하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 7a는 각각 본 발명의 물받이부의 구성을 도시하는 정면도이고, 도 7b는 본 발명의 물받이부가 체인에 연결된 모습을 도시하는 사시도이며, 도 7c는 도 7a의 측면도이고, 도 7d는 본 발명의 체인에 고정판이 설치된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 부력체 프레임에 중앙 가이드부가 형성된 모습을 도시하는 개략적으로 도시한 평면도 및 측면도이다.1 is a schematic view showing the structure of an electric powered ship according to the present invention.
Fig. 2 is a block diagram showing a main configuration of the electric drive unit of the present invention.
3 is a block diagram showing a main configuration of the electric drive unit and the auxiliary engine of the present invention.
4 is a perspective view of a hydroelectric power generating apparatus according to an embodiment of the present invention, in which a water receiving plate is omitted from a water receiving portion.
5 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a hydroelectric power generating apparatus according to the present invention.
Fig. 6 is a side view showing a state in which the water receptacle of the present invention operates.
7A is a front view showing the structure of the water receiving portion of the present invention, Fig. 7B is a perspective view showing the water receptacle portion of the present invention connected to the chain, Fig. 7C is a side view of Fig. 7A, In which a fixing plate is installed.
8A and 8B are a plan view and a side view schematically showing a center guide formed on the buoyancy body frame of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may vary depending on the intention of the user, the operator, or the precedent. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명에 따른 전기구동선박의 구조를 도시하는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 전기구동부의 주요 구성을 도시하는 블럭도이다.Fig. 1 is a schematic view showing a structure of an electric powered ship according to the present invention, and Fig. 2 is a block diagram showing a main structure of an electric drive part of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기구동선박(10)은 선박을 추진시키는 회전체(15)에 동력을 제공하는 전기구동부(10a)를 포함한다.1 and 2, an electric powered
상기 전기구동부(10a)는 크게 전기 모터(11)와, 배터리(12)와, 발전부(100)를 포함하는 것을 예시할 수 있다.The
상기 전기 모터(11)는 상기 회전체(15)를 회전시키는 동력을 공급하는 역할을 한다.The electric motor (11) serves to supply power for rotating the rotating body (15).
상기 배터리(12)는 상기 발전부(100)에 의해 발전된 전기를 통해 충전하고, 전기 모터(11)에 전기를 공급하는 역할을 한다.The
상기 발전부(100)는 상기 배터리(12)에 전기를 충전하는 역할을 한다.The
상기 발전부(100)는 수력, 풍력, 태양광 중 어느 하나의 에너지를 이용하여 발전할 수 있도록 수력발전장치(100a), 풍차(100b), 태양광 패널(100c) 중 적어도 어느 하나인 것을 예시할 수 있다.The
상기 수력발전장치(100a), 풍차(100b), 태양광 패널(100c) 중에서 풍차와 태양광 패널은 선박 위에 고정시킨 상태에서 발전을 할 수 있는 장점이 있으나, 상기 수력발전장치에 비해 발전량이 크지 않은 반면, 수력발전장치는 선박이 정박해 있을 때 바다 위에 띄워 놓은 상태에서 많은 전기를 생산할 수 있는 특징이 있다.The hydroelectric
이러한 발전부(100)는 2 종류 이상 함께 설치하여 선박 운행에 필요한 충분한 양의 전기를 얻을 수 있다.These
이와 같이 발전부(100)가 풍력, 수력, 태양광을 활용하기 때문에 친환경적인 장점이 있지만, 지상과 달리 별다른 충전 시설이 전무한 바다라는 특성상 보조적인 동력원이 필요하다.As described above, the
도 3은 본 발명의 전기구동부와, 보조 엔진의 주요 구성을 도시하는 블럭도이다.3 is a block diagram showing a main configuration of the electric drive unit and the auxiliary engine of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에서는 보조적인 동력원으로서, 가솔린 또는 경유를 원료로 사용하는 보조 엔진(13)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, in the present invention, the
상기 보조 엔진(13)은 상기 전기구동부(10a)와 직렬 또는 병렬로 상기 회전체(15)에 연결되어 동력을 제공하는 것을 예시할 수 있다.The
이와 같이, 상기 보조 엔진(13)은 상기 발전부(100)에서 발전을 하지 못하거나 배터리(12)가 방전된 경우 선택적으로 구동하는 역할을 할 수 있다.As described above, the
주동력인 전기 모터(11)에 회전체(15)가 직접 연결되고, 보조동력인 보조 엔진(13)은 전기 모터(11)에 연결되는 것을 예시할 수 있다.The rotating
상기 전기 모터(11)와, 보조 엔진(13) 사이에는 클러치(13a)가 설치되어 있어 보조 엔진(13)과 전기 모터(11)를 연결하거나 연결을 해제할 수 있다.A clutch 13a is provided between the
한편 이하에서는 본 발명의 발전부가 수력발전장치인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments in which the power generation portion of the present invention is a hydroelectric power generation device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 수력발전장치(100a)는 강이나 바다와 같이 물의 흐름이 있는 곳에 부력체를 띄워 놓고 발전을 하여 수력발전장치(100a)에 인접하여 정박하고 있는 전기구동선박에 전기를 공급하는 것으로서, 크게 제1,2 부력체 프레임(110,110a)과, 부력체(115)와, 전방 및 후방 체인기어(120a)와, 회전축(125,125a)과, 제1,2 체인(130,130a)과, 물받이부(150)와, 발전기(180)로 구성된다.4 to 8, the hydroelectric
구체적으로, 본 발명에 따른 수력발전장치(100a)는 좌우로 나란히 배치되는 제1,2 부력체 프레임(110,110a)과, 상기 제1,2 부력체 프레임(110,110a)에 각각 설치되는 부력체(115)와, 상기 제1,2 부력체 프레임(110,110a)의 전방 영역에 각각 설치되는 한 쌍의 전방 체인기어(120)와, 상기 제1,2 부력체 프레임(110,110a)의 후방 영역에 각각 설치되는 한 쌍의 후방 체인기어(120a)와, 상기 한 쌍의 전방 및 후방 체인기어(120a) 사이에 설치되는 한 쌍의 회전축(125,125a)과, 상기 전방 및 후방 체인기어(120a)에 연결되는 제1,2 체인(130,130a)과, 복수의 물받이부(150)와, 상기 전방 및 후방 회전축(125,125a) 중 적어도 하나에 연결된 발전기(180)를 포함할 수 있다.Specifically, the hydro-
이하에서는 본 발명에 따른 수력발전장치를 구성하는 각 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, each configuration and operation of the hydraulic power generating apparatus according to the present invention will be described in detail.
상기 제1,2 부력체 프레임(110,110a)은 부력체(115)를 지지하는 역할을 하는 것으로서 좌우로 배치되어 한 쌍을 이루는 것으로서, 부력체(115)에 의해 수중에 띄워진 상태에서 고정 앙카(101) 및 고정와이어(105)에 의해 고정되는 것을 예시할 수 있다.The first and second buoyant body frames 110 and 110a serve to support the
상기 제1,2부력체 프레임(110,110a) 상에는 상기 회전축(125,125a) 내지 발전기(180) 등이 설치된다.The rotating
상기 회전축(125,125a)은 상기 제1,2 부력체 프레임(110,110a)의 전방 및 후방 영역에 설치되며, 상기 한 쌍의 회전축(125,125a)의 양단에는 상기 한 쌍의 전방 체인기어(120) 및 후방 체인기어(120a)가 설치된다.The rotating
상기 제1부력체 프레임(110)과 제2부력체 프레임(110a)에 각각 설치된 상기 전방 체인 기어(120)와 후방 체인기어(120a)에는 제1,2 체인(130,130a)이 연결된다.The first and
상기 제1,2 체인(130,130a)은 상기 물받이부(150)가 물의 흐름에 의해 밀려나가는 힘에 의해 회전하게 되고, 상기 제1,2 체인(130,130a)의 회전에 의해 상기 회전축(125,125a)이 회전하면서 발전기(180)가 구동한다.The first and
즉, 상기 발전기(180)는 회전축(125,125a)에 연결되어 상기 회전축(125,125a)으로부터 전달된 회전력을 전기에너지로 변환하는 역할을 하는 것으로서, 영구자석(미도시)과, 상기 영구자석의 외측에 위치하는 권선된 코일(미도시)에 의해 기전력이 발생하는 원리로 구동될 수 있고, 그 역도 가능하며, 정방향 뿐만 아니라 역방향으로 회전하는 경우에도 발전이 이루어진다. 따라서 바다에 설치된 경우에 조류에 의해 물의 방향이 정,역 방향으로 전환되는 경우에 양 방향 회전에 대하여 발전이 가능하다. 다만, 이러한 발전기는 이미 공지된 구성에 해당하므로 그 자세한 설명은 생략한다.That is, the
상기 물받이부(150)는 물의 흐름 내지 수압을 받아 물의 흐름에 따라 밀리면서 체인(130,130a) 내지 체인기어(120,120a)를 회전시키는 동력을 제공하는 것으로서, 상기 제1,2 체인(130,130a)의 둘레 방향을 따라 소정 간격으로 복수 개가 설치된다.The
그리고 각 물받이부(150)는 일단은 상기 제1체인(130)에 고정되고 타단은 상기 제2체인(130a)에 고정되는 바 형상의 연결축(151)과, 상기 연결축(151)에 상하 대칭되도록 설치되는 사각틀 형상의 물받이 프레임(153)과, 상기 물받이 프레임(153) 내에 복수 개가 이격하여 배치되는 판 형상의 물받이 플레이트(155)를 포함한다.Each
상기 복수의 물받이 플레이트(155)들은 서로 이격하여 형성되고, 각 물받이 플레이트(155)가 이격되어 마련되는 공간부(156)를 통해 물의 흐름이 후방에 배치된 물받이 플레이트(155)로 이동하여 각 물받이 플레이트(155)로 균일한 수압이 걸리도록 구성하는 것이 바람직하다.The plurality of
만약, 상기 공간부(156)가 마련되지 않는 경우에는 전방에 배치된 물받이 플레이트(155)에 걸리는 수압에 비해 후방에 배치된 물받이 플레이트(155)에 걸리는 수압이 현저히 줄어들어 발전 효율도 낮아지는 것은 물론, 어느 하나의 물받이 플레이트(155)에 과다한 수압이 걸리게 되어 파손될 확률도 높아지게 된다.If the
그리고 물받이 프레임(153)은 상기 연결축(151)을 기준으로 상하로 대칭되는 상부 및 하부 물받이 프레임(153)으로 이루어지는 것이 바람직하다.And the
상기 물받이 프레임(153)은 유속이 일정한 경우는 물론, 조류와 같이 맥동치는 유속에서도 내구성을 가지고 발전을 해야하는데, 상기 상부 및 하부 물받이 프레임(153)이 상기 연결축(151)을 기준으로 어느 한 쪽으로 편심되는 경우에는 각기 받는 수압에서 차이가 생겨 파손될 우려가 있기 때문에 이를 방지하기 위해서 상부 및 하부 물받이 프레임(153)이 동일한 길이로 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 물받이 프레임(153)에는 전후 양쪽에 고정홀(157)이 형성되고, 복수의 와이어(158,158a)에 의해 고정되어 수압을 견딜 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
상기 와이어(158)는 일단은 상기 고정홀(157)에 연결되고 타단은 상기 제1,2 체인(130,130a) 중 어느 하나에 연결되는 것을 예시할 수 있다.One end of the
한편, 제1,2 부력체 프레임(110,110a)의 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나에는 제1,2 부력체 프레임(110,110a) 사이로 유입되는 물의 양을 확대할 수 있도록 물이 유입되는 방향으로 벌어진 구조의 전방 및 후방 가이드부(170a) 중 적어도 어느 하나가 형성된다.On the other hand, at least one of the front and rear ends of the first and second buoyant body frames 110 and 110a is opened in a direction in which water flows in order to increase the amount of water flowing between the first and second buoyant body frames 110 and 110a At least one of the front and
예를 들어, 상기 전방 가이드부(170)는 강과 같이 물이 한쪽 방향, 전방에서 후방으로 흐르는 경우, 전방이 넓고 후방이 좁아지는 경사를 형성하게 된다. 보다 구체적으로 한 쌍의 전방 가이드부(170)는 전체적으로 물이 유입되는 전방이 벌어진 구조로 이루어진다.For example, when the water flows in one direction or from the front to the back, such as a river, the
그리고 전방 가이드부(170)와 함께 후방 가이드부(170a)가 형성되는 경우는 바다와 같이 조류가 발생하는 곳에 수력발전장치(100a)를 설치할 때 적용되는데, 물의 흐름이 바뀔 때마다 전방 가이드부(170)와 후방 가이드부(170a)에서 각각 많은 양의 물을 집중적으로 유입하여 발전 효율을 증대시킬 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 상기 발전기(180)에서는 양방향의 물의 흐름에 맞추어 발전이 이루어진다.In the case where the
한편, 본 발명에서는 중앙 가이드부(175)를 더 포함할 수 있는데, 상기 중앙 가이드부(175)는 상기 전방 및 후방 가이드부(170a)에 각각 대응하는 제1,2 중앙 가이드부(175a,175b)로 이루어질 수 있다. 달리 설명하면 제1,2 중앙 가이드부(175a,175b)는 '∧' 또는 '∨' 형상인 것을 예시할 수 있다.The
강의 경우, 수심이 깊어질수록 물살이 세지는데, 이러한 물살(물의 흐름)을 보다 효율적으로 이용하기 위해서는 각 가이드부(175a,175b)를 충분한 깊이까지 형성하여 발전을 위한 물의 유입량을 확보하는 것이 중요하다.In order to utilize the water flow more efficiently, it is important to form the
다만, 전방에서 유입되는 물의 흐름은 후방으로 갈수록 줄어드는데 이러한 수압의 강하를 상기 중앙 가이드부(175a,175b)가 보전하는 역할을 하는데, 도 8a 및 도 8b와 같이 전방 가이드부(170) 뿐만 아니라 제1,2 부력체 프레임(110,110a)의 중앙 영역에서도 물을 집중적으로 공급함으로써 전방과 후방에 배치된 물받이 플레이트(155)에 균일한 수압이 걸리도록 하여 발전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.However, the flow of water flowing in from the front is reduced as the water flows backward. The
마찬가지 이유로 전후로 이웃하는 상기 물받이부(150)에 형성된 공간부(156)는 서로 다른 위치에 형성되는 것이 바람직한데, 이는 후방에 배치된 물받이 플레이트(155)에 미치는 유속 내지 수압이 줄어드는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있기 때문이다.For the same reason, it is preferable that the
상기 전방 및 후방 가이드부(170a), 중앙 가이드부(175a,175b)는 상기 제1,2 부력체 프레임(110,110a) 내지 부력체(115)가 1~2m의 높이로 형성되는 경우 0.5~1m 정도가 물 속에 잠기는 데, 이때 각 가이드부는 부력체의 하면에서 1m 내지 4m, 보다 바람직하게는 1~2m 아래로 연장 형성되는 것이 바람직하다.In the case where the first and second buoyant body frames 110 and 110a to the
각 가이드부(170,170a,175a,175b)는 금속판 등으로 이루어지는 것을 예시할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 목재, 직물, 플라스틱 등으로 이루어질 수도 있다.Each of the
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. Accordingly, the scope of the present invention should be construed as being limited to the embodiments described, and it is intended that the scope of the present invention encompasses not only the following claims, but also equivalents thereto.
10 : 전기구동선박
10a : 전기구동부
11 : 전기 모터
12 : 배터리
13 : 보조 엔진
13a : 클러치
14 : 회전바
15 : 회전체
100 : 발전부
100a : 수력발전장치
100b : 풍차
100c : 태양광 패널
100a : 수력발전장치 101 : 고정 앙카
103 : 연결와이어 110 : 제1 부력체 프레임
110a : 제2 부력체 프레임 115 : 부력체
120 : 전방 체인기어 120a : 후방 체인기어
125 : 전방 회전축 125a : 후방 회전축
130 : 제1 체인 130a : 제2 체인
150 : 물받이부 151 : 연결축
153 : 물받이 프레임 155 : 물받이 플레이트
156 : 공간부 157 : 고정홀
158 : 와이어 170 : 전방 가이드부
170a : 후방 가이드부 175 : 중앙 가이드부
175a,175b : 제1,2 중앙 가이드부
180 : 발전기10: Electric powered ship
10a: electric driving part
11: Electric motor
12: Battery
13: Auxiliary engine
13a: clutch
14: Rotary bar
15: rotating body
100:
100a: Hydropower
100b: windmill
100c: Solar panel
100a: hydroelectric power generation apparatus 101: fixed anchor
103: connecting wire 110: first buoyancy frame
110a: second buoyant body frame 115: buoyant body
120:
125: front
130:
150: water receiver 151:
153: Water receiving frame 155: Water receiving plate
156: Space part 157: Fixed hole
158: wire 170: front guide portion
170a: rear guide portion 175: central guide portion
175a, 175b: first and second central guide portions
180: generator
Claims (5)
상기 전기구동부는,
상기 회전체를 회전시키는 동력을 제공하는 전기 모터와;
상기 전기 모터에 전기를 공급하는 배터리와;
상기 배터리에 전기를 충전하는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동선박.And an electric drive unit for supplying power to the rotating body for propelling the ship,
The electric drive unit includes:
An electric motor for providing power for rotating the rotating body;
A battery for supplying electricity to the electric motor;
And a power generator for charging the battery with electricity.
상기 발전부는,
풍력, 수력, 태양광 중 어느 하나의 에너지를 이용하여 발전할 수 있도록 풍차, 수력발전장치, 태양광 패널 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기구동선박.The method according to claim 1,
The power generation unit includes:
Wherein the wind power generator is at least one of a windmill, a hydroelectric power generator, and a solar panel so as to generate electricity using any one of wind, hydraulic, and solar energy.
가솔린 또는 경유를 원료로 사용하는 보조 엔진;을 더 포함하되,
상기 보조 엔진은 상기 전기구동부와 직렬 또는 병렬로 상기 회전체에 연결되어 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기구동선박.The method according to claim 1,
Further comprising: an auxiliary engine using gasoline or light oil as a raw material,
Wherein the auxiliary engine is connected to the rotating body in series or in parallel with the electric driving unit to provide power.
상기 보조 엔진은 상기 발전부에서 발전을 하지 못하거나 배터리가 방전된 경우 선택적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 전기구동선박.The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary engine is selectively driven when the generator fails to generate electricity or when the battery is discharged.
상기 수력발전장치는 선박이 해안에 정박한 경우 상기 선박 옆에 띄워 놓고 발전을 하되,
좌우로 나란히 배치되는 제1,2 부력체 프레임과;
상기 제1,2 부력체 프레임에 각각 설치되는 부력체와;
상기 제1,2 부력체 프레임의 전방 영역에 각각 설치되는 한 쌍의 전방 체인기어와;
상기 제1,2 부력체 프레임의 후방 영역에 각각 설치되는 한 쌍의 후방 체인기어와;
상기 한 쌍의 전방 및 후방 체인기어 사이에 설치되는 한 쌍의 회전축과;
상기 전방 및 후방 체인기어에 연결되는 제1,2 체인과;
일단은 상기 제1체인에 고정되고 타단은 상기 제2체인에 고정되는 바 형상의 연결축과, 상기 연결축에 상하 대칭되도록 설치되는 사각틀 형상의 물받이 프레임과, 상기 물받이 프레임 내에 복수 개가 이격하여 배치되는 판 형상의 물받이 플레이트를 포함하되, 상기 제1,2 체인의 둘레 방향을 따라 소정 간격으로 설치되는 복수의 물받이부와;
상기 전방 및 후방 회전축 중 적어도 하나에 연결된 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기구동선박.The method of claim 3,
The hydro-power generator is located next to the ship when the ship is moored on the coast,
First and second buoyant body frames arranged side by side;
A buoyant body installed in each of the first and second buoyant body frames;
A pair of forward chain gears respectively installed in front regions of the first and second buoyant body frames;
A pair of rear chain gears respectively installed at rear regions of the first and second buoyant body frames;
A pair of rotation shafts installed between the pair of front and rear chain gears;
First and second chains connected to the front and rear chain gears;
A tubular connecting shaft having one end fixed to the first chain and the other end fixed to the second chain; a rectangular frame-shaped water-receptacle frame vertically symmetrical to the connection shaft; A plurality of water receiving portions including a plate-shaped water receiving plate disposed at predetermined intervals along the circumferential direction of the first and second chains;
And a generator connected to at least one of the front and rear rotary shafts.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170085791A KR20190005320A (en) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Electric powered ship |
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Publications (1)
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