KR20220046690A - 복합식 덕형 파력 발전 장치 및 발전 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합식 덕형 파력 발전 장치 및 발전 방법을 제공하고,유압식 에너지 포집 시스템 및 기계식 에너지 포집 시스템을 구비하며, 유압식 에너지 포집 시스템은 해양 플랫폼에 장착되고,노딩 덕 부유체 및 노딩 덕 부유체와 연결된 캔틸레버 연결 기구를 구비하며, 기계식 에너지 포집 시스템은 노딩 덕 부유체 내부에 장착되고,차동 통합 기구 및 방향 변환 증속 기구를 구비하며, 노딩 덕 부유체는 프론트 캐빈 및 리어 캐빈을 구비하고, 캔틸레버 연결 기구는 트러스 연결부 및 유압 유로부를 구비하며, 트러스 연결부는 프론트 캐빈 및 리어 캐빈에 연결되어, 노딩 덕 부유체의 변위에 따라 변위되는 평행사변형 입방체 구조를 공동으로 형성한다. 본 발명에 따르면, 유압식 에너지 포집 시스템은 평행사변형 캔틸레버의 불안정한 구조를 통해 파랑 에너지를 오일의 압력 에너지로 변환하고, 기계식 에너지 포집 시스템은 고효율로 기어를 회전시켜 발전기의 발전을 실현하므로, 기계식 전동 기구와 유압식 전동 기구의 장점을 겸비한다.

Description

복합식 덕형 파력 발전 장치 및 발전 방법
본 발명은 파력 발전 분야에 속하며, 복합식 덕형 파력 발전 장치 및 발전 방법에 관한 것이다.
해양 파랑 에너지는 진정으로 청정한 무공해 에너지이며, 풍부한 재생 가능 에너지로서 개발 잠재력이 크다. 현재, 해양 파랑 에너지를 전기 에너지로 변환하는 형태는 다양하고, 서로 다른 형태의 해양 파랑 에너지 장치가 등장하고 있으며, 진동 부표형 파력 발전 장치는 에너지 포집 효율이 높고, 비교적 높은 안정성을 가진다. 덕형 장치는 덕바디(duck body)가 축을 중심으로 왕복 회전하면서 작동하는 파력 에너지 장치로서, 우수한 외형 설계를 가지므로, 변환 효율이 매우 높은 파력 장치이다.
중국의 파랑 에너지는 흐름 밀도가 낮고, 파고가 낮으며, 파랑 주기가 짧은 등 특징을 가지며, 이런 특수한 자원 조건은 더욱 높은 포집 난이도를 제시하였다. 종래의 부유 덕형 파력 장치는 원가가 높고, 조위 영향을 크게 받으며, 또한 중국의 현재 파랑 에너지 포집 및 변환 장치는 대부분 단일 독립형 장치이며, 일반적으로 파랑 포집 효과가 불안정한 문제가 존재한다. 따라서, 더욱 높은 에너지 포집 효율을 추구하기 위하여, 단일 파력 발전 장치의 연구에만 국한되지 않고, 다양한 파랑 에너지 포집 형태를 종합적으로 이용하고, 이를 해양 플랫폼과 결합하여, 해양 시설에 전력을 공급해야 한다.
상기 문제에 대해, 본 발명의 목적은 기계식 전동기구의 비용이 저렴하고, 유지 보수가 쉬운 장점 및 유압 전동 기구의 신뢰도가 높고, 에너지 저장이 용이한 장점을 모두 고려하는 평행 캔틸레버형 유압식 에너지 포집 시스템 및 수직 진자(vertical pendulum) 노딩형 기계식 에너지 포집 시스템과 해양 플랫폼을 결합한 복합식 덕형 파력 발전 장치 및 발전 방법을 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하고자 예의 노력한 결과, 발명자는 복합식 덕형 파력 발전 장치의 연구 및 개발에 주목하여, 저비용, 고효율 및 고신뢰성 면에서 만족스러운 발전을 이루었다.
본 발명은, 유압식 에너지 포집 시스템 및 기계식 에너지 포집 시스템을 구비하며, 상기 유압식 에너지 포집 시스템은 해양 플랫폼에 장착되고,노딩 덕 부유체 및 상기 노딩 덕 부유체에 연결된 캔틸레버 연결 기구를 구비하며, 상기 기계식 에너지 포집 시스템은 상기 노딩 덕 부유체 내부에 장착되고, 상이하거나 동일한 회전 속도를 통일시키는 차동 통합 기구; 및 상기 차동 통합 기구의 양측과 각각 연결되고, 진자가 각각 장착되어 있고, 양방향 회전을 단방향 회전으로 변환시키는 2개의 방향 변환 증속 기구;를 구비하며, 상기 노딩 덕 부유체는 덕빌 단부에 위치하는 프론트 캐빈 및 덕바디 본체에 위치하는 리어 캐빈을 구비하고, 상기 캔틸레버 연결 기구는 상기 노딩 덕 부유체를 연결하기 위한 트러스 연결부 및 압력 오일을 수송하기 위한 유압 유로부를 구비하며, 상기 캔틸레버 연결기구의 상기 트러스 연결부는 힌지 결합을 통해 상기 노딩 덕 부유체의 상기 프론트 캐빈 및 상기 리어 캐빈과 각각 연결되어, 상기 노딩 덕 부유체의 변위에 따라 변위되는 평행사변형 입방체 구조를 공동으로 형성하며, 상기 트러스 연결부에는 유압 유로부와 유로를 통해 연통되는 유압 실린더 및 피스톤 로드가 설치되어 있는 복합식 덕형 파력 발전 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 유압식 에너지 포집 시스템은 평행사변형 캔틸레버의 불안정한 구조를 통해 노딩 덕 부유체의 파랑 운동 작용에 의한 부유 승강 동작을 고정축을 중심으로 하는 상대적 왕복 변위로 변환하여, 유압 실린더가 작동하도록 구동함으로써, 파랑 에너지를 오일의 압력 에너지로 변환하고, 유압 시스템에 의해 전달하여 유압 발전기를 발전시킨다. 또한, 기계식 에너지 포집 시스템은 유압식 에너지 포집 시스템과 독립적으로 노딩 덕 부유체의 덕바디 내부에 설치되고, 노딩 덕 부유체 내부의 2그룹의 진자를 파랑 운동 작용에 의한 비조화적인 회전을 주축 회전으로 변환시키고, 일치하지 않은 회전 속도를 통합한 후 출력함으로써, 고효율로 기어를 회전시켜 발전기의 발전을 실현한다. 즉, 본 발명은 기계식 전동 기구의 비용이 낮고, 유지 보수가 간단한 장점을 이용하고, 또한 유압 전동 기구의 신뢰도가 높고, 에너지 저장이 용이한 장점을 이용하여, 두 가지 전동 기구를 창조적으로 조합함으로써, 포집 에너지의 고효율 변환 및 활용을 보장하여, 에너지 포집 효율을 향상시켜, 전반적인 발전 장치의 응용 범위를 더욱 넓힌다.
또한, 본 발명에서, 상기 프론트 캐빈은 실제 해황에 따라 균형추를 배치하여 상기 노딩 덕 부유체의 전방 경사각을 조절하는 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해, 서로 다른 지역의 해황 특징에 대해 노딩 덕 부유체의 전방 경사각을 조절하여, 에너지 포집 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 노딩 덕 부유체가 복수일 경우, 상기 유압 유로부는 삼방 밸브를 통해 복수의 상기 노딩 덕 부유체의 고압 송유관 및 저압 송유관에 각각 연통되고, 오일 탱크의 고압 오일 라인과 저압 오일 라인으로 각각 취합되며, 상기 삼방 밸브에는 단방향 밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 발명에서, 상기 트러스 연결부 중 상기 노딩 덕 부유체와 힌지 결합된 2개의 캔틸레버의 길이는 동일하고, 상기 노딩 덕 부유체의 상기 프론트 캐빈 및 상기 리어 캐빈 상의 2개의 힌지 결합 지점 사이의 길이보다 길수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 방향 변환 증속 기구는 수평으로 서로 평행하게 장착된 입력축, 종동축 및 회전 출력축을 구비하며, 상기 입력축에는 시계 방향의 단방향 래칫 및 반시계 방향의 단방향 래칫이 장착되어 있고, 상기 종동축에는 종동 기어가 장착되어 있고, 상기 회전 출력축에는 제1 구동 기어 및 제2 구동 기어가 장착되어 있으며, 상기 시계 방향의 단방향 래칫은 제2 구동 기어와 치합되고, 상기 반시계 방향의 단방향 래칫은 상기 종동 기어와 치합되며, 상기 종동 기어는 상기 제1 구동 기어와 치합될 수 있다. 이를 통해, 기계식 에너지 포집 시스템의 양측에 있는 진자의 다른 방향의 스윙을 같은 방향으로 변환하여 회전 속도를 증폭시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 차동 통합 기구는 수평으로 평행하게 장착된 제1 회전축, 제2 회전축 및 발전 출력축을 구비하며, 상기 제1 회전축에는 제1 베벨 입력 기어가 장착되어 있고, 상기 제2 회전축에는 제2 베벨 입력 기어 및 증속 기어가 장착되어 있고, 상기 증속 기어에는 한 쌍의 베벨 변환 기어가 대칭되게 장착되고,
상기 발전 출력축에는 출력 기어가 장착되어 있고, 상기 제1 베벨 입력 기어와 상기 제2 베벨 입력 기어는 각각 동시에 상기 한 쌍의 베벨 변환 기어와 치합되고, 상기 출력 기어는 상기 증속 기어와 치합될 수 있다. 이를 통해, 양측의 출력축의 서로 다른 회전 속도를 통합하여 동일한 발전기로 입력함으로써, 발전 효율을 향상시킨다.
또한, 본 발명에서, 일측의 상기 방향 변환 증속 기구 중의 상기 회전 출력축과 상기 차동 통합 기구중의 상기 제1 회전축은 동일한 축이고, 타측의 상기 방향 변환 증속 기구 중의 상기 회전 출력축과 상기 차동 통합 기구 중의 상기 제2 회전축은 동일한 축일 수 있다.
본 발명은 상기 복합식 덕형 파력 발전 장치로 발전하고, 상기 노딩 덕 부유체 내부의 상기 기계식 에너지 포집 시스템의 발전 및 상기 노딩 덕 부유체와 상기 캔틸레버 연결 기구로 구성된 상기 유압식 에너지 포집 시스템의 발전을 서로 조합하는 발전 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 두 가지의 발전 방식을 창조적으로 조합하여, 기계식 에너지 포집 시스템을 통해 기계식 전동 발전을 진행할 수 있고, 또한 유압식 에너지 포집 시스템을 통해 유압식 전동 발전을 진행할 수 있어, 해양 파랑 에너지를 고효율적으로 이용하여, 에너지 포집 및 변환 효율이 높고, 비용이 저렴하고, 유지 보수가 간단하고, 신뢰도가 높고, 에너지 저장이 용이한 장점을 실현하여, 발전 장치의 응용 범위가 더욱 넓어지도록 하므로, 발전 전망이 더 좋다.
또한, 본 발명에서, 해면 파랑의 작용에 의해, 상기 유압식 에너지 포집 시스템 중의 상기 캔틸레버 연결 기구는 상기 노딩 덕 부유체의 기복에 따라 대각선 위치에서 변위 변화를 발생하여, 유압 실린더 내의 피스톤 로드를 왕복 신축하도록 구동하고, 상기 피스톤 로드가 수축되면, 저압 오일은 상기 유압 실린더의 일단으로 흡입되고, 고압 오일은 상기 유압 실린더의 타단으로부터 유로 상에 장착된 어큐뮬레이터 내로 압입되고, 상기 피스톤 로드가 신장되면, 저압 오일은 상기 유압 실린더의 일단으로 흡입되고, 고압 오일은 상기 유압 실린더의 타단으로부터 상기 어큐뮬레이터 내에 압입되며, 상기 어큐뮬레이터 내의 고압 오일이 유압 모터로 유입되어 유압 모터를 구동하여, 발전하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 해면 파랑의 작용에 의해, 상기 기계식 에너지 포집 시스템 중의 2개의 상기 진자는 중력으로 의한 왕복 스윙이 발생하여, 상기 방향 변환 증속 기구 중의 입력축을 움직여 회전시키고, 기어 사이의 기계적 결합을 통해 입력축의 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전을 동일한 방향의 회전으로 변환시킨 후, 차동 통합 기구로 상기 회전을 출력하고, 상기 차동 기구에서, 좌우 양측에서 입력된 상기 회전이 일치하면, 내부 기어 사이는 상대적인 회전이 발생하지 않고, 좌우 양측에서 입력된 상기 회전이 일치하지 않으면, 내부 기어 사이는 상대적인 회전이 발생하여, 출력축을 회전시켜, 발전할 수 있다.
본 발명은 평행 캔틸레버형 유압식 에너지 포집 시스템 및 수직 진자 노딩형 기계식 에너지 포집 시스템과 해양 플랫폼을 결합한 복합식 덕형 파력 발전 장치 및 발전 방법을 제공하여, 기계식 전동기구의 비용이 저렴하고, 유지 보수가 쉬운 장점 및 유압식 전동 기구의 신뢰도가 높고, 에너지 저장이 용이한 장점을 모두 고려하였다.
도 1은 본 발명의 복합식 덕형 파력 발전 장치의 전체 구조를 나타낸 측면도이다.
도 2는 유압식 에너지 포집 시스템의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 노딩 덕 부유체 및 그 내부의 기계식 에너지 포집 시스템을 나타낸 구조 개략도이다.
도 4는 방향 변환 증속 기구 및 차동 통합 기구를 나타낸 구조 개략도이다.
도 5는 방향 변환 증속 기구를 부분적으로 확대하여 나타낸 구조 개략도이다.
도 6은 차동 통합 기구를 부분적으로 확대하여 나타낸 구조 개략도이다.
이하, 하기 실시방식을 결합하여 본 발명에 대해 추가로 설명한다. 이해해야 할 것은, 하기 실시방식은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 도면에서 동일하거나 상응한 도면 부호는 동일한 부재를 나타내며, 중복 설명은 생략한다.
여기서 복합식 덕형 파력 발전 장치(D)(발전 장치(D)로 약칭)를 공개하고, 도 1은 상기 발전 장치(D)의 전체 구조를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 발전 장치(D)는 해양 플랫폼(OP) 상에 장착된 평행 캔틸레버형 유압식 에너지 포집 시스템(100) 및 유압식 에너지 포집 시스템(100) 내에 장착된 수직 진자 노딩형 기계식 에너지 포집 시스템(400)을 구비하고, 유압식 에너지 포집 시스템(100)은 파랑에 따라 움직이는 노딩 덕 부유체(300) 및 평행 트러스 구조인 캔틸레버 연결 기구(200)를 구비하고, 기계식 에너지 포집 시스템(400)은 양방향 회전을 단방향 회전으로 변환시키는 방향 변환 증속 기구(500) 및 상이하거나 동일한 회전 속도를 통일시키는 차동 통합 기구(600)를 구비한다.
노딩 덕 부유체(300) 자체는 파랑의 작용에 의해 양방향 노딩 동작 및 상하 기복 동작이 발생하고, 평행사변형으로 형성되어 구조가 불안정한 캔틸레버 연결 기구(200)를 통해 평행 캔틸레버 사이의 상대적 변위로 변환시키므로, 상기 변형에 의한 에너지는 유압식 에너지 포집 시스템(100)에 의해 전기에너지로 변환되어 저장되거나 출력된다. 동시에, 노딩 덕 부유체(300) 내부에 위치하는 진자(상세 내용 후술)는 파랑 작용 및 노딩 덕 부유체(300)의 동작으로 인해 비조화적이고 비규칙적인 스윙이 발생하고, 이 스윙(회전) 에너지는 방향 변환 증속 기구(500) 및 차동 통합 기구(600)에 의해 통합된 후, 기계식 에너지 포집 시스템(400)을 통해 전기 에너지로 변환된다.
(유압식 에너지 포집 시스템(100))
도 2는 캔틸레버 연결 기구(200) 및 노딩 덕 부유체(300)를 구비한 유압식 에너지 포집 시스템(100)의 구조를 나타낸다. 도 3은 노딩 덕 부유체 및 그 내부의 기계식 에너지 포집 시스템을 나타낸 구조 개략도이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 결합하여 유압식 에너지 포집 시스템(100)의 구조를 상세히 설명한다.
유압식 에너지 포집 시스템(100)은 캔틸레버 연결 기구(200)와 노딩 덕 부유체(300)를 구비한다. 노딩 덕 부유체(300)는 덕빌 단부에 위치하는 원통형의 프론트 캐빈(301) 및 덕바디 본체에 위치하는 원통형의 리어 캐빈(302)을 구비하며, 프론트 캐빈(301)은 실제 해황에 따라 균형추를 배치하여 최적의 에너지 포집 효과에 도달하도록 노딩 덕 부유체(300)의 전방 경사각을 조절할 수 있고, 리어 캐빈(302)의 공간 내에 후술하는 기계식 에너지 포집 시스템(400)이 장착되어 있다. 캔틸레버 연결 기구(200)는 노딩 덕 부유체(300)를 연결하기 위한 트러스 연결부 및 압력 오일을 수송하기 위한 유압 유로부를 구비한다. 도 2를 통해 알 수 있듯이, 본 실시 형태에서 모두 2개의 노딩 덕 부유체(300)가 설치되어 있고, 연결 방식이 동일하므로, 본 실시 형태는 둘 중 하나의 노딩 덕 부유체(300)와 캔틸레버 연결 기구(200)의 연결 방식만 예시하여 상세히 설명하며, 또한, 노딩 덕 부유체(300)의 좌우 양측의 연결 방식은 대칭되므로, 본 실시 형태는 일측의 연결 방식만 예시하여 상세히 설명한다.
이하, 도 1, 도 2를 결합하여 트러스 연결부를 설명한다. 해양 플랫폼(OP)의 일단측에 노딩 덕 부유체(300)를 장착 및 지지하기 위한 복수쌍의 지지용 철골(201)이 고정되어 있고, 두 쌍의 지지용 철골(201) 사이마다 하나의 노딩 덕 부유체(300)가 설치된다. 각 쌍의 지지용 철골(201)의 해양 플랫폼(OP)에서 떨어진 말단 사이에 하나의 지지용 철골 고정축(202)이 설치되어 있고, 각 지지용 철골 고정축(202)은 각각 하나의 측면 캔틸레버(203)의 말단 근부 및 하나의 하층 평행 캔틸레버(205)의 말단 근부와 상대적으로 독립적으로 힌지 결합된다. 측면 캔틸레버(203)의 다른 말단 근부는 상층 평행 캔틸레버(204)의 말단 근부와 상호 힌지 결합되고, 상층 평행 캔틸레버(204)의 다른 말단 근부는 노딩 덕 부유체(300)의 덕빌 단부의 프론트 캐빈(301)의 일측과 상호 힌지 결합되며, 하층 평행 캔틸레버(205)의 다른 말단 근부는 원통형의 리어 캐빈(302)의 중심에서 노딩 덕 부유체(300)의 리어 캐빈(302)의 일측과 상호 힌지 결합된다. 대칭적으로, 인접하여 쌍을 이루는 하층 평행 캔틸레버(205)의 말단 근부는 리어 캐빈(302)의 다른 일측과 상호 힌지 결합되고, 인접하여 쌍을 이루는 상층 평행 캔틸레버(204)의 말단 근부는 프론트 캐빈(301)의 다른 일측과 상호 힌지 결합된다. 따라서, 노딩 덕 부유체(300)의 좌우 양측은 한 쌍의 상층 평행 캔틸레버(204), 하층 평행 캔틸레버(205)에 의해 고정된다.
본 실시 형태에서, 모두 4개의 측면 캔틸레버(203), 4개의 하층 평행 캔틸레버(205) 및 4개의 상층 평행 캔틸레버(204)가 설치되어 있고, 4쌍의 지지용 철골(201)은 각각 2개의 노딩덕 부유체(300)를 고정하나, 수량은 이에 한정되지 않고, 실시간 수요에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한, 상층 평행 캔틸레버(204)의 길이는 하층 평행 캔틸레버(205)의 길이와 같고, 측면 캔틸레버(203)의 길이는 노딩 덕 부유체(300)의 프론트 캐빈(301) 및 리어 캐빈(302) 상의 2개의 힌지 결합 지점 사이의 길이와 동일하고, 또한, 하층 평행 캔틸레버(204, 205)의 길이는 측면 캔틸레버(203)의 길이보다 길다. 따라서, 노딩 덕 부유체(300)의 측면에서 관찰하면, 상층 평행 캔틸레버(204), 하층 평행 캔틸레버(205), 측면 캔틸레버(203)와 노딩덕 부유체(300)는 상대적 변위가 쉬운 평행사변형 구조를 공동으로 구성한다. 또한, 4개의 측면 캔틸레버(203)는 서로 평행하고, 4개의 하층 평행 캔틸레버(205)와 4개의 상층 평행 캔틸레버(204)는 서로 상호 평행하므로, 힌지 결합을 통해 구조가 불안정한 평행사변형의 입방체 구조를 구성한다. 이를 통해, 트러스 연결부는 노딩덕 부유체(300)의 상승 및 하강에 따라 전체적으로 지지용 철골 고정축(202)을 중심으로 상대적 변위가 가능한 연동 구조로 형성된다.
또한, 노딩 덕 부유체(300)의 좌우 양측의 평행되는 상층 평행 캔틸레버(204)와 하층 평행 캔틸레버(205) 사이에 2개의 유압 실린더(206)를 각각 설치한다. 유압 실린더(206) 내에 피스톤 로드(207)가 삽입되어 있다. 상층 평행 캔틸레버(204)와 측면 캔틸레버(203)의 힌지 결합 지점에 가까운 곳에서, 피스톤 로드(207)의 일단은 상층 평행 캔틸레버(204)와 상호 힌지 결합되고, 하층 평행 캔틸레버(205)와 노딩 덕 부유체(300)의 힌지 결합 지점에 가까운 곳에서, 유압 실린더(206)의 일단은 하층 평행 캔틸레버(205)와 상호 힌지 결합된다. 이를 통해, 트러스 연결부가 파랑 운동으로 인해 상대적 변위가 발생하면, 유압 실린더(206)와 피스톤 로드(207)도 상대적 변위가 발생하면서 작용한다.
이하, 도 1, 도 2를 결합하여 유압 유로부에 대해 상세히 설명한다. 유압 유로부는 오일 탱크(107), 오일 탱크(107)의 일측과 연결되어 연신된 저압 오일 라인(101), 오일 탱크(107)의 타측과 연결되어 연신된 고압 오일 라인(102), 고압 오일 라인(102)에 장착된 유압 모터(105), 유압 모터(105)와 연결된 발전기(106), 유압 모터(105) 및 발전기(106)보다 오일 탱크(107)로부터 떨어져 있게 고압 오일 라인(102)에 장착된 어큐뮬레이터(103) 및 유압 모터(10)와 어큐뮬레이터(103) 사이에 위치하여 고압 오일 라인(102)에 장착된 솔레노이드 볼 밸브(104)를 구비한다. 바꿔 말하자면, 어큐뮬레이터(103)의 오일 유입구는 고압 오일 라인(102)에 연결되고, 오일 유출구는 솔레노이드 볼 밸브(104)의 오일 유입구에 연결되고, 솔레노이브 볼 밸브(104)의 오일 유출구는 유압 모터(105)의 오일 유입구에 연결되고, 유압 모터(105)의 오일 유출구는 오일 탱크(107)의 일측에 연결되고, 오일 탱크(107)의 타측은 저압 오일 라인(101)에 연결되고, 유압 모터(105)의 동력 출력단은 발전기(106)의 동력 입력단에 회전 가능하게 연결된다.
또한, 각 유압 실린더(206)에는 고압 송유관(208)과 저압 송유관(209)이 각각 연결되어 있고, 고압 송유관(208), 저압 송유관(209)의 말단에 삼방 밸브가 설치되어 있다. 각 고압 송유관(208)은 단방향 유출 밸브를 거쳐 삼방 밸브를 통과한 후 서로 연통되어 취합되도록 하고(본 실시 형태에서 고압 송유관(208)은 4개이고, 3개의 삼방 밸브가 필요함), 이후 해양 플랫폼(OP) 상의 고압 오일 라인(102)와 연결되어 오일 탱크(107)와 연결되도록 한다. 마찬가지로, 삼방 밸브를 통과하여 각 저압 송유관(209)은 단방향 유출 밸브를 거쳐 삼방 밸브를 통해 서로 연통되어 취합되도록 하고(본 실시 형태에서 저압 송유관(209)은 4개이고, 3개의 삼방 밸브가 필요함), 해양 플랫폼(OP) 상의 저압 오일 라인(101)와 연결되어 오일 탱크(107)와 연결되도록 한다. 이를 통해, 파랑 운동으로 발생된 상대적 운동을 통해 구동하여, 파랑 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있어, 발전기(106)에서 발전된 전력은 해양 플랫폼(OP)의 에너지 저장 장치로 공급된다.
(기계식 에너지 포집 시스템(400))
상술한 바와 같이, 노딩 덕 부유체(300)의 리어 캐빈(302)의 원통형 공간 내에 기계식 에너지 포집 시스템(400)이 장착되어 있다. 도 4, 도 5는 방향 변환 증속 기구(500)와 차동 통합 기구(600)를 나타낸 구조 개략도이다. 도 3, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 리어 캐빈(302) 내에는 4개의 지지판(401)이 평행하게 일정한 간격으로 고정되어 있으므로, 지지판(401) 사이에 3개의 공간이 차례대로 형성되어 있다. 3개의 공간 중 좌우 양측에 위치하는 공간 내에는 방향 변환 증속 기구(500) 및 수직 로드(403)를 통해 방향 변환 증속 기구(500)에 각각 고정된 2개의 진자(404)가 각각 장착되어 있다. 3개의 공간 중 중간에 위치하는 공간 내에는 양측의 방향 변환 증속 기구(50)와 각각 연결된 차동 통합 기구(600)이 장착되어 있다.
도 5는 방향 변환 증속 기구(500)를 부분적으로 확대하여 나타낸 구조 개략도이다. 이하, 도 5를 결합하여 방향 변환 증속 기구(500)에 대해 상세히 설명한다. 좌우 양측의 방향 변환 증속 기구(500)는 좌우로 대략 대칭된 구조를 가지므로, 본 실시 형태에서 한 측만 예시하여 상세히 설명할 것이다.
방향 변환 증속 기구(500)는 전동 시스템으로서, 복수의 고정 브라켓(402)을 통해 지지판(401) 사이에 수평으로 장착되어 서로 평행한 입력축(501), 종동축(506) 및 회전 출력축(508)을 구비한다. 수직 로드(403)의 일단은 입력축(501)에 고정되고, 타단은 진자(404)에 연결된다. 입력축(501)에는 시계 방향의 단방향 래칫(503) 및 반시계 방향의 단방향 래칫(502)이 장착 고정되어 있다. 종동축(506)에는 종동 기어(507)가 장착 고정되어 있다. 회전 출력축(508)에는 제1 구동 기어(504) 및 제2 구동 기어(505)가 장착 고정되어 있다. 각 기어 사이의 구조 관계는, 시계 방향의 단방향 래칫(503)과 제2 구동 기어(505)가 치합되고, 반시계 방향의 단방향 래칫(502)과 종동 기어(507)가 치합되고, 종동 기어(507)와 제1 구동 기어(504)가 치합되는 것이다.
본 실시형태에서, 2개의 지지판(401) 사이에 방향 변환 증속 기구(500)를 장착하기 위한 공간이 형성된다. 입력축(501)에는, 2개의 지지판 중 외측에 가까운 지지판(401)으로부터 수직 로드(403), 시계 방향의 단방향 래칫(503) 및 반시계 방향의 단방향 래칫(502)가 차례로 장착된다. 회전 출력축(508)에는, 2개의 지지판 중 중간측에 가까운 지지판(401)으로부터 제1 구동 기어(504) 및 제2 구동 기어(505)가 차례로 장착된다. 또한, 외측에 가까운 지지판(401)에는 회전 출력축(508)를 장착하기 위한 “L”형 고정 브라켓(402)이 형성되고, 중간측에 가까운 지지판(401)에는 종동축(506)을 장착하기 위한 “”형의 고정 브라켓(402)이 형성되며, 입력축(501)은 상기 고정 브라켓(402)을 관통하는 형태로 양단이 각각 양측의 지지판(401)에 고정되어, 더욱 안정적인 구조를 얻는다. 다만, 각 축과 각 기어의 위치 구조 관계는 상기 치합 회전 관계를 실현할 수 있는 한 이에 한정되지 않는다.
도 6은 차동 통합 기구(600)를 부분적으로 확대하여 나타낸 구조 개략도이다. 이하, 도 6을 결합하여 차동 통합 기구(600)에 대해 상세히 설명한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 차동 통합 기구(600)는 제1 회전축(601), 제2 회전축(602), 제1 베벨 입력 기어(603), 제2 베벨 입력 기어(604), 증속 기어(607), 고정 브라켓(608), 출력 기어(612), 단축(609), 한 쌍의 베벨 변환 기어(610), 발전 출력축(611)을 구비한다.
구체적으로, 제1 회전축(601)의 일단은 일측의 지지판(401)에 회전 가능하게 장착되고, 타단에는 제1 베벨 입력 기어(603)가 고정되어 있고, 제2 회전축(602)의 일단은 타측의 지지판(401)에 회전 가능하게 장착되고, 타단에는 제2 베벨 입력 기어(604)가 고정되어 있다. 또한, 제2 회전축(602)의 중간 부위에는 회전베어링을 통해 증속 기어(607)가 회전 가능하게 장착되어 있고, 증속 기어(607)의 동작과 제2 회전축(602)의 동작은 서로 간섭하지 않는다. 증속 기어(607)의 측면에는 2개의 판형 고정 브라켓(608)이 대칭되게 형성되고, 상기 2개의 고정 브라켓(608)은 서로 평행하고 축심과 등거리이다. 일측의 고정 브라켓(608)에는 회전베어링을 통해 단축(609)이 장착되어 있고, 단축(609)의 말단에는 베벨 변환 기어(610)가 고정되어 있고, 단축(609)과 베벨 변환 기어(610)는 전체적으로 회전 베어링을 통해 고정 브라켓(608)에 대해 회전하도록 구성되며, 타측의 고정 브라켓(608)에는 베벨 변환 기어(610)가 대칭되게 장착된다. 본 실시 형태에서, 제1 베벨 입력 기어(603)와 제2 베벨 입력 기어(604)는 각각 동시에 한 쌍의 베벨 변환 기어(610)와 치합된다.
또한, 지지판(401) 사이에 발전 출력축(611)이 장착되고, 발전 출력축(611)에는 출력 기어(612)가 장착되어 있고, 출력 기어(612)는 증속 기어(607)와 치합된다. 또한, 발전기(405)는 지지판(401)에 고정 장착되고, 발전 출력축(611)이 삽입된다. 즉, 발전 출력축(611)은 발전기(405)의 동력 입력단과 전동 연결된다.
또한, 본 실시 형태에서, 일측의 방향 변환 증속 기구(500)의 회전 출력축(508)과 차동 통합 기구(600)의 제1 회전축(601)은 지지판(401)를 관통하는 동일한 축이다. 마찬가지로, 타측의 방향 변환 증속 기구(500)의 회전 출력축(508)과 차동 통합 기구(600)의 제2 회전축(60)은 지지판(401)를 관통하는 동일한 축이다. 이를 통해, 입력축(501)은 방향 변환 증속 기구(500)와 차동 통합 기구(600)에 의해 최종적으로 지지판(401)에 고정된 발전기(405)의 동력 입력단과 전동 연결된다.
이하, 본 발명의 발전 장치(D)의 발전 방법에 대해 자세히 설명한다.
(유압식 에너지 포집 시스템(100)의 발전 방법)
발전 장치(D)를 장착되어 작동되면, 구체적인 해황에 따라, 노딩 덕 부유체(300)의 프론트 캐빈(301) 내의 균형추를 조절하여, 노딩 덕 부유체(300)의 전방 경사각을 조절함으로써, 최적의 에너지 포집 상태에 도달한다. 해면 파랑의 작용에 의해, 파도가 노딩 덕 부유체(300)에 부딪히면서 양방향의 노딩형 동작을 발생시키고 파도에 따라 상하로 기복하며, 캔틸레버 연결 기구(200)가 힌지 결합에 의해 노딩 덕 부유체(300)와 평행사변형의 불안정한 구조를 구성하므로(각도가 고정되지 않은 평행사변형 구조), 평행사변형 구조의 대각선 위치에서 변위 변화를 발생하여, 유압 실린더(206) 내의 피스톤 로드(207)가 왕복 신축 작동한다.
피스톤 로드(207)가 수축되면, 저압 오일은 저압 오일 라인(101)로부터 삼방 밸브의 단방향 유입 밸브와 저압 송유관(209)을 거쳐 유압 실린더(206)의 일단(예를 들면 하단일 수 있음)으로 흡입되고, 고압 오일은 유압 실린더(206)의 타단(예를 들면 상단일 수 있음)의 고압 송유관(208)으로부터 삼방 밸브의 단방향 유출 밸브와 고압 오일 라인(102)를 거쳐 어큐뮬레이터(103) 내로 압입된다.
피스톤 로드(207)가 신장되면, 저압 오일은 저압 오일 라인(101)로부터 삼방 밸브의 단방향 유입 밸브 및 저압 송유관(209)을 거쳐 유압 실린더(206)의 일단(예를 들면 상단일 수 있음)으로 흡입되고, 고압 오일은 유압 실린더(206)의 타단(예를 들면 하단일 수 있음)의 고압 송유관(208)으로부터 삼방 밸브의 단방향 유출 밸브와 고압 오일 라인(102)를 거쳐 어큐뮬레이터(103) 내로 압입된다.
어큐뮬레이터(103)내 고압 오일이 일정한 압력 값까지 높아지면 솔레노이드 볼 벨브(104)가 온되고, 고압 오일이 유압 모터(105)로 들어가 유압 모터(105)를 회전시켜 발전기(106)를 발전시키고, 작동 후의 고압 오일은 저압 오일로 변하고, 이후 유압 모터(105)의 오일 유출구로부터 오일 탱크(107)로 흐른다. 어큐뮬레이터(103) 내의 고압 올이 일정한 압력 값까지 낮아지면 솔레노이드 볼 밸브(104)가 오프된다.
(기계식 에너지 포집 시스템(400)의 발전 방법)
발전 장치(D)를 장착되어 작동되면, 해면에 부유하는 노딩 덕 부유체(300)는 파랑 작용에 의해 양방향 노딩 동작 및 상하 기복 동작이 발생하고, 관성 작용으로 인해, 리어 캐빈(302) 내의 수직 로드(403)는 노딩 덕 부유체(300)의 원래 수평면과 더 이상 직교하지 않다. 즉, 수직 로드(403)와 원래 수평면 사이에 협각이 형성된다. 중력의 작용에 의해, 좌우 2그룹의 진자(404)는 왕복 스윙이 발생하면서, 각자의 수직 로드(403)가 입력축(501)을 회전시키도록 한다.
방향 변환 증속 기구(500)에서, 각 기어 사이의 기계적 결합을 통해 입력축(501)의 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전을 동일한 방향의 회전으로 변환시킨 후, 회전 출력축(508)을 통해 차동 통합 기구(600)를 움직이게 한다. 구체적으로 말하자면, 시계 방향의 단방향 래칫(503)은 제2 구동 기어(505)와 치합되고, 반시계 방향의 단방향 래칫(502)은 종동 기어(507)와 치합되며, 종동 기어(507)는 제1 구동 기어(504)와 치합되고, 제1 구동 기어(504)와 제2 구동 기어(505)는 모두 구동축인 회전 출력축(508)에 위치한다. 진자(404)가 시계 방향으로 회전하면, 시계 방향의 단방향 래칫(503)가 회전하여, 제2 구동 기어(505)를 회전시켜, 회전 출력축(508)을 회전시킨다. 진자(404)가 반시계 방향으로 회전하면, 반시계 방향의 단방향 래칫(502)가 회전하여, 종동 기어(507)을 회전시켜, 제1 구동 기어(504)를 회전시킴으로써, 회전 출력축(508)을 회전시킨다. 마지막으로, 차동 통합 기구(600)로 상기 회전을 출력하고, 좌우 양측의 방향 변환 증속 기구(500)가 차동 통합 기구(600)로 출력하는 회전은 동일한 방향이다.
차동 통합 기구(600)에서, 좌우 양측의 제1 회전축(601), 제2 회전축(602)(즉, 좌우 양측의 회전 출력축(508))의 회전 속도가 일치하면, 제1 베벨 입력 기어(603)와 제2 베벨 입력 기어(604)의 회전 속도가 일치하고 고정 브라켓(608)과 상대적 정지를 유지하고 함께 회전하면서 증속 기어(607)를 움직이게 한다. 이때, 한 쌍의 베벨 변환 기어(610)는 비록 제1 베벨 입력 기어(603) 및 제2 베벨 입력 기어(604)와 각각 동시에 치합되지만, 상대적인 회전이 발생하지 않는다. 즉, 한 쌍의 베벨 변환 기어(610) 및 이와 연결된 단축(609)은 회전 베어링에 대해 상대적인 회전이 발생하지 않으므로, 증속 기어(607)는 제1 베벨 입력 기어(603) 및 제2 베벨 입력 기어(604)와 동일한 회전 방향 및 회전 속도를 유지한다.
좌우 양측의 제1 회전축(601), 제2 회전축(602)의 회전 속도가 일치하지 않으면, 제1 베벨 입력 기어(603)와 제2 베벨 입력 기어(604)의 회전 방향 및 회전 속도도 일치하지 않다. 이때, 한 쌍의 베벨 변환 기어(601)는 제1 베벨 입력 기어(603) 및 제2 베벨 입력 기어(604)와 각각 동시에 치합되고 상대적인 회전이 발생한다. 즉, 한 쌍의 베벨 변환 기어(601) 및 이와 연결된 단축(609)은 회전축 베어링에 대해 상대적인 회전이 발생하므로, 증속 기어(607)는 출력 기어(612)를 회전시키고, 이를 통해 출력 기어(612)가 장착된 발전 입력축(611)가 함께 회전면서 발전기(405)을 발전시킨다.
발전기(405)에서 발전된 전기 에너지는 직류 전력의 형태로 먼저 축전지 내에 저장된 다음, 인버터에 의해 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 케이블을 통해 해양 플랫폼(OP)의 저장 장치로 수송하고, 자세한 내용은 도시하지 않았다.
본 발명에서 공개한 복합식 덕형 파력 발전 장치(D) 및 발전 방법에 따르면, 유압식 에너지 포집 시스템을 통해, 평행사변형 캔틸레버의 불안정한 구조를 통해 노딩 덕 부유체의 파랑 운동 작용에 의한 부유 승강 동작을 고정축을 중심으로 하는 상대적 왕복 변위로 변환하여, 유압 실린더가 작동하도록 구동함으로써, 파랑 에너지를 오일의 압력 에너지로 변환하고, 유압 시스템에 의해 전달하여 유압 발전기를 발전시킨다. 또한, 노딩 덕 부유체의 덕바디 내부에 설치된 유압식 에너지 포집 시스템과 독립된 기계식 에너지 포집 시스템을 통해, 노딩 덕 부유체 내부의 2그룹의 진자를 파랑 운동 작용에 의한 비조화적인 회전을 주축 회전으로 변환시키고, 일치하지 않은 회전 속도를 통합한 후 출력함으로써, 고효율로 기어를 회전시켜 발전기의 발전을 실현한다.
다시 말해, 본 발명은 기계식 전동 기구의 비용이 낮고, 유지 보수가 간단한 장점을 이용하고, 또한 유압 전동 기구의 신뢰도가 높고, 에너지 저장이 용이한 장점을 이용하여, 두 가지 전동 기구를 창조적으로 조합함으로써, 전반적인 발전 장치의 응용 범위를 더 넓혔다. 동시에, 노딩 덕 부유체 자체 내부의 기계식 발전 및 노딩 덕 부유체 전체와 플랫폼 사이의 상호 작동에 의한 유압 발전의 발전 조합을 실현하여, 포집 에너지의 고효율 변환 및 활용을 보장하여, 에너지 포집 효율을 향상시킨다.
이상의 구체적인 실시방식은 본 발명의 목적, 기술 방안 및 유익한 효과에 대해 추가적으로 상세히 설명하였다. 이상은 단지 본 발명의 구체적인 실시방식일 뿐, 본 발명의 보호 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 기본 특징을 벗어나지 않는 취지에서, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으므로, 본 발명의 실시 형태는 설명을 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 명세서에 의해 한정되지 않고, 청구범위에 의해 한정되며, 또한 청구범위에서 정의한 범위에 포함되거나, 청구범위에서 정의한 범위의 등가 범위 내의 모든 변화는 모두 청구범위에 포함되는 것으로 이해해야 한다. 본 발명의 정신과 원칙 내에서 행한 임의의 보정, 균등한 치환, 개량 등은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.
D-복합식 덕형 파력 발전 장치 OP-해양 플랫폼
100-유압식 에너지 포집 시스템 200-캔틸레버 연결 기구
300-노딩 덕 부유체 400-기계식 에너지 포집 시스템
500-방향 변환 증속 기구 600-차동 통합 기구
101-저압 오일 라인 102-고압 오일 라인
103-어큐뮬레이터 104-솔레노이드 볼 밸브
105-유압 모터 106-발전기
107-오일 탱크 201-지지용 철골
202-지지용 철골 고정축 203-측면 캔틸레버
204-상층 평창 캔틸레버 205-하층 평행 캔틸레버
206-유압 실린더 207-피스톤 로드
208-고압 송유관 209-저압 송유관
301-프론트 캐빈 302-리어 캐빈
401-지지판 402-고정 브라켓
403-수직 로드 404-진자
405-발전기 501-입력축
502-반시계 방향의 단방향 래칫 503-시계 방향의 단방향 래칫
504-제1 구동 기어 505-제2 구동 기어
506-종동축 507-종동 기어
508-회전 출력축 601-제1 회전축
602-제2 회전축 603-제1 베벨 입력 기어
604-제2 베벨 입력 기어 607-증속 기어
608-고정 브라켓 609-단축
610-베벨 변환 기어 611-발전 출력축
612-출력 기어

Claims (10)

  1. 유압식 에너지 포집 시스템 및 기계식 에너지 포집 시스템을 구비하는, 복합식 덕형 파력 발전 장치에 있어서,
    상기 유압식 에너지 포집 시스템은 해양 플랫폼에 장착되고,노딩 덕 부유체 및 상기 노딩 덕 부유체에 연결된 캔틸레버 연결 기구를 구비하며,
    상기 기계식 에너지 포집 시스템은 상기 노딩 덕 부유체 내부에 장착되고,
    상이하거나 동일한 회전 속도를 통일시키는 차동 통합 기구; 및
    상기 차동 통합 기구의 양측과 각각 연결되고 진자가 각각 장착되어 있고, 양방향 회전을 단방향 회전으로 변환시키는 2개의 방향 변환 증속 기구;를 구비하며,
    상기 노딩 덕 부유체는 덕빌 단부에 위치하는 프론트 캐빈 및 덕바디 본체에 위치하는 리어 캐빈을 구비하고,
    상기 캔틸레버 연결 기구는 상기 노딩 덕 부유체를 연결하기 위한 트러스 연결부 및 압력 오일을 수송하기 위한 유압 유로부를 구비하며,
    상기 캔틸레버 연결기구의 상기 트러스 연결부는 힌지 결합을 통해 상기 노딩 덕 부유체의 상기 프론트 캐빈 및 상기 리어 캐빈과 각각 연결되어, 상기 노딩 덕 부유체의 변위에 따라 변위되는 평행사변형 입방체의 구조를 공동으로 형성하며,
    상기 트러스 연결부에는 유압 유로부와 유로를 통해 연통되는 유압 실린더 및 피스톤 로드가 설치되어 있는, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 캐빈은 실제 해황에 따라 균형추를 배치하여 상기 노딩 덕 부유체의 전방 경사각을 조절하는 구조로 형성되는, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노딩 덕 부유체가 복수일 경우, 상기 유압 유로부는 삼방 밸브를 통해 복수의 상기 노딩 덕 부유체의 고압 송유관 및 저압 송유관에 각각 연통되고, 오일 탱크의 고압 오일 라인과 저압 오일 라인으로 각각 취합되며,
    상기 삼방 밸브에는 단방향 밸브가 설치되어 있는, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트러스 연결부 중 상기 노딩 덕 부유체와 힌지 결합된 2개의 캔틸레버의 길이는 동일하고, 상기 노딩 덕 부유체의 상기 프론트 캐빈 및 상기 리어 캐빈 상의 2개의 힌지 결합 지점 사이의 길이보다 긴, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방향 변환 증속 기구는 수평으로 서로 평행하게 장착된 입력축, 종동축 및 회전 출력축을 구비하며,
    상기 입력축에는 시계 방향의 단방향 래칫 및 반시계 방향의 단방향 래칫이 장착되어 있고,
    상기 종동축에는 종동 기어가 장착되어 있고,
    상기 회전 출력축에는 제1 구동 기어 및 제2 구동 기어가 장착되어 있으며,
    상기 시계 방향의 단방향 래칫은 제2 구동 기어와 치합되고, 상기 반시계 방향의 단방향 래칫은 상기 종동 기어와 치합되며, 상기 종동 기어는 상기 제1 구동 기어와 치합되는, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차동 통합 기구는 수평으로 평행하게 장착된 제1 회전축, 제2 회전축 및 발전 출력축을 구비하며,
    상기 제1 회전축에는 제1 베벨 입력 기어가 장착되어 있고,
    상기 제2 회전축에는 제2 베벨 입력 기어 및 증속 기어가 장착되어 있고, 상기 증속 기어에는 한 쌍의 베벨 변환 기어가 대칭되게 장착되고,
    상기 발전 출력축에는 출력 기어가 장착되어 있고,
    상기 제1 베벨 입력 기어와 상기 제2 베벨 입력 기어는 각각 동시에 상기 한 쌍의 베벨 변환 기어와 치합되고, 상기 출력 기어는 상기 증속 기어와 치합되는, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    일측의 상기 방향 변환 증속 기구 중의 상기 회전 출력축과 상기 차동 통합 기구 중의 상기 제1 회전축은 동일한 축이고,
    타측의 상기 방향 변환 증속 기구 중의 상기 회전 출력축과 상기 차동 통합 기구 중의 상기 제2 회전축은 동일한 축인, 복합식 덕형 파력 발전 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 상기 복합식 덕형 파력 발전 장치를 사용하는 발전 방법으로서,
    상기 노딩 덕 부유체 내부의 상기 기계식 에너지 포집 시스템의 발전 및 상기 노딩 덕 부유체와 상기 캔틸레버 연결 기구로 구성된 상기 유압식 에너지 포집 시스템의 발전을 서로 조합하는, 복합식 덕형 파력 발전 장치의 발전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    해면 파랑의 작용에 의해, 상기 유압식 에너지 포집 시스템 중의 상기 캔틸레버 연결 기구는 상기 노딩 덕 부유체의 기복에 따라 대각선 위치에서 변위 변화를 발생하여, 유압 실린더 내의 피스톤 로드를 왕복 신축하도록 구동하고,
    상기 피스톤 로드가 수축되면, 저압 오일은 상기 유압 실린더의 일단으로 흡입되고, 고압 오일은 상기 유압 실린더의 타단으로부터 유로 상에 장착된 어큐뮬레이터 내로 압입되고,
    상기 피스톤 로드가 신장되면, 저압 오일은 상기 유압 실린더의 일단으로 흡입되고, 고압 오일은 상기 유압 실린더의 타단으로부터 상기 어큐뮬레이터 내로 압입되며,
    상기 어큐뮬레이터 내의 고압 오일이 유압 모터로 유입되어 유압 모터를 구동하여, 발전하도록 하는, 복합식 덕형 파력 발전 장치의 발전 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    해면 파랑의 작용에 의해, 상기 기계식 에너지 포집 시스템 중의 2개의 상기 진자는 중력으로 의한 왕복 스윙이 발생하여, 상기 방향 변환 증속 기구 중의 입력축을 회전시키고, 기어 사이의 기계적 결합을 통해 입력축의 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전을 동일한 방향의 회전으로 변환시킨 후, 차동 통합 기구로 상기 회전을 출력하고,
    상기 차동 기구에서, 좌우 양측에서 입력된 상기 회전이 일치하면, 내부 기어 사이는 상대적인 회전이 발생하지 않고, 좌우 양측에서 입력된 상기 회전이 일치하지 않으면, 내부 기어 사이는 상대적인 회전이 발생하여, 출력축을 회전시켜 발전하는, 복합식 덕형 파력 발전 장치의 발전 방법.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111022243B (zh) * 2019-12-31 2020-09-25 中国海洋大学 一种组合鸭式波浪能发电装置及发电方法
CN111648904B (zh) * 2020-06-16 2022-08-26 江柴发动机徐州有限公司 一种海浪发电装置
CN114039454A (zh) * 2021-10-26 2022-02-11 东北大学秦皇岛分校 一种波浪能发电装置
CN114109706B (zh) * 2021-11-16 2023-05-26 哈尔滨工程大学 一种可与多功能海洋平台集成的仿生鳗式波能发电装置
TWI817339B (zh) * 2022-01-27 2023-10-01 呂澄貴 節能發電裝置
CN114701603A (zh) * 2022-03-09 2022-07-05 宁波大学 一种基于波浪能和太阳能组合发电的浮标装置
CN114684331A (zh) * 2022-04-27 2022-07-01 海南大学 模块化波浪能发电及人工鱼礁浮式平台集成结构系统
CN114876707B (zh) * 2022-05-25 2023-07-28 浙江大学 用于解决液压pto系统终端碰撞问题的波浪能转换装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105756847A (zh) * 2016-03-31 2016-07-13 华南理工大学 一种为海洋浮标提供电能的波浪发电装置
CN109763931A (zh) * 2019-02-13 2019-05-17 中国海洋大学 一种组合式波浪能发电装置及发电方法
CN111022243A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 中国海洋大学 一种组合鸭式波浪能发电装置及发电方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6247308B1 (en) * 2000-04-17 2001-06-19 Worldwide Solutions Company, Llc Bidirectional rotary motion-converter, wave motors, and various other applications thereof
KR20110003133U (ko) * 2009-09-22 2011-03-30 유효상 파력을 이용한 발전 시스템
CN203532146U (zh) * 2013-11-13 2014-04-09 上海海洋大学 摆式波浪能发电装置
CN205478084U (zh) * 2016-01-04 2016-08-17 武汉理工大学 一种机械式“点头鸭”装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105756847A (zh) * 2016-03-31 2016-07-13 华南理工大学 一种为海洋浮标提供电能的波浪发电装置
CN109763931A (zh) * 2019-02-13 2019-05-17 中国海洋大学 一种组合式波浪能发电装置及发电方法
CN111022243A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 中国海洋大学 一种组合鸭式波浪能发电装置及发电方法

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