KR20240080184A - Tide and wave convergence power plant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조류와 파력을 융합한 해양에너지로 전력을 생산하는 발전장치에 관한 것으로, 종래처럼 조류발전과 파력발전이 따로 분리된 터빈을 사용한 개별 발전방식이 아니고, 파력발전을 수행하는 다수의 부구지렛대(104a, 104b)와 조류발전을 수행하는 전·후방 가변익(105a, 105b)이 발전기(101)의 구동축(102)과 연동축(103a, 103b)을 연결하는 연동기어유닛(103)에 의해 한 방향으로 연동하게 함으로써, 하나의 발전기(101)에서 파력 및 조류 에너지를 동반상승작용[synergy]이 발휘되는 방식으로 취합하여 저렴한 비용으로 효율이 극대화된 융합 발전을 실현할 수 있고, 특히 계류식 발전시설은 부구 및 발전기(101)의 부분만 해수면 위에 노출하는 내파성 구조로 설계되어 강한 태풍과 거친 파도에도 안전하게 발전을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 조류와 파력 융합 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation device that produces electricity from ocean energy that combines tidal current and wave power. Rather than a separate power generation method using separate turbines for tidal power generation and wave power as in the past, a plurality of floats that perform wave power generation are used. The levers (104a, 104b) and the front and rear variable blades (105a, 105b) that perform tidal power generation are connected to the interlocking gear unit (103) connecting the drive shaft (102) and the interlocking shafts (103a, 103b) of the generator (101). By linking them in one direction, it is possible to collect wave and tidal energy in a single generator (101) in a way that synergy is exerted, thereby realizing fusion power generation with maximized efficiency at low cost, especially moored type. The power generation facility is designed with a wave-resistant structure that exposes only parts of the float and generator 101 above sea level, so it relates to a tidal and wave power fusion power generation device that can safely generate power even in strong typhoons and rough waves.
Description
본 발명은 조류력과 파력을 융합한 해양에너지로 전력을 생산하는 발전장치에 관한 것으로,The present invention relates to a power generation device that produces electricity from ocean energy that combines tidal power and wave power.
종래처럼 조류발전과 파력발전이 따로 분리된 터빈을 사용한 개별 발전방식이 아니고, 파력발전을 수행하는 다수의 부구지렛대(104a, 104b)와 조류발전을 수행하는 전·후방 가변익(105a, 105b)이 발전기(101)의 구동축(102)과 연동축(103a, 103b)을 연결하는 연동기어유닛(103)에 의해 한 방향으로 연동하게 함으로써, 하나의 발전기(101)에서 파력 및 조류 에너지를 동반상승작용[synergy]이 발휘되는 방식으로 취합하여 저렴한 비용으로 효율이 극대화된 융합 발전을 실현할 수 있고, 특히 계류식 발전시설은 부구 및 발전기(101) 부분만 해수면 위에 노출하는 내파성 구조로 설계되어 강한 태풍과 거친 파도에도 안전하게 발전을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 조류와 파력 융합 발전장치에 관한 것이다.Unlike the conventional method, tidal power generation and wave power generation are not individual power generation methods using separate turbines, but rather a plurality of floating levers (104a, 104b) that perform wave power generation and front and rear variable blades (105a, 105b) that perform tidal power generation. By interlocking the drive shaft 102 of the generator 101 and the interlocking shafts 103a and 103b in one direction by interlocking them in one direction, wave power and tidal energy are simultaneously increased in one generator 101. It is possible to realize fusion power generation with maximized efficiency at low cost by combining the synergy in a way that exerts action, and in particular, the moored power generation facility is designed with a wave-resistant structure that exposes only the float and generator (101) above the sea level to protect against strong typhoons. It relates to a tidal and wave power fusion power generation device characterized by the ability to safely generate power even in rough waves.
최근에는 친환경적인 녹색에너지인 풍력, 태양광, 조력 등의 자연력을 이용한 발전이 주목받고 있다. 그러나 수력 발전은 입지 조건 및 막대한 건설비 문제, 화력발전은 대기 온난화 및 공해 발생 문제, 원전은 주민의 입지 거부 및 방사능 문제 그리고 풍력발전과 태양광발전은 날씨 변화에 따른 안정적인 전력공급 문제, 댐을 이용하는 조력발전은 입지 조건의 선택과 과다한 건설비 등의 문제점이 있었다.Recently, power generation using natural forces such as wind power, solar power, and tidal power, which are eco-friendly green energies, is attracting attention. However, hydroelectric power generation has problems with location conditions and enormous construction costs, thermal power generation has problems with atmospheric warming and pollution, nuclear power plants have problems with residents' refusal to locate and radioactivity, and wind power generation and solar power generation have problems with stable power supply due to weather changes, using dams. Tidal power generation had problems such as selection of location conditions and excessive construction costs.
이에 비해, 우리나라는 다도해로 이루어진 서·남해안의 섬과 육지, 또는 섬과 섬 사이에 빠른 조류와 파도가 형성되는 해협이 산재하므로 이를 활용한 경제적인 조류발전과 파력발전을 실행하기가 매우 유리하다. 특히, 조류발전은 밀물과 썰물이 일정한 조석주기(潮汐週期)로 반복되어 일평균 발전 시간이 길고 발전량의 예측이 가능하여 계획적인 전력 생산을 실행할 수 있는 장점을 가지고 있다.In contrast, in Korea, there are straits where fast currents and waves are formed between islands and land or between islands on the western and southern coasts of the Archipelago Sea, so it is very advantageous to implement economic tidal power generation and wave power generation by utilizing these. . In particular, tidal power generation has the advantage of enabling planned power production by repeating high and low tides in a constant tidal cycle, resulting in a long average daily power generation time and predictability of power generation.
대표적인 조류발전 방식은 발전장치를 구비한 타워형 구조물을 바다에 설치하는 방식, 축류식 블레이드를 내장한 구조물을 해저나 해중에 고정 설치하는 방식, 발전용 수차가 설치된 선박 같은 부유체를 이용하는 방식으로 구분된다.Representative tidal power generation methods are divided into a method of installing a tower-type structure equipped with a power generation device in the sea, a method of fixedly installing a structure with built-in axial flow blades on the seabed or underwater, and a method of using a floating body such as a ship equipped with a water turbine for power generation. do.
대표적인 파력발전 방식은 부유체가 파랑의 움직임에 의해 상하 또는 회전운동을 하도록 하여 발전기를 회전시키는 가동물체형 방식과 파랑의 움직임에 의해 공기실 내의 공기가 압축, 팽창될 때 노즐을 통하여 발생하는 공기 흐름으로 터빈을 돌려 발전하는 진동수주형 방식이 주류를 이루고 있다.Representative wave power generation methods include a movable body type method that rotates a generator by causing a floating body to move up and down or rotate due to the movement of waves, and an air flow that occurs through a nozzle when the air in the air chamber is compressed and expanded by the movement of waves. The oscillatory water column method, which generates electricity by rotating a turbine, is the mainstream.
다만, 종래의 조류발전과 파력발전 시스템은 각각 작용과 기능이 서로 달라 분리된 개별 발전으로만 시행되었고, 큰 발전단지를 구축하고 여기에 파력, 조류력, 풍력, 태양광 등 여러 종류의 발전 모듈을 배치한 발전 방식은 시도되었으나, 일련(一連)의 구동축에서 조류발전과 파력발전을 연동식으로 함께 시행하는 융합된 발전시스템을 개발하려는 시도는 없었다.However, the conventional tidal power generation and wave power generation systems had different operations and functions, so they were implemented only as separate individual power generation, and large power generation complexes were built and various types of power generation modules such as wave power, tidal power, wind power, and solar power were installed. Although a power generation method that deploys has been attempted, there has been no attempt to develop a converged power generation system that implements tidal power generation and wave power generation in an interlocked manner on a series of drive shafts.
이렇듯 조류발전과 파력발전을 하나의 발전기에서 함께 융합한 발전 방식으로 개발하려는 시도가 없었던 이유는 파력은 파도가 수직으로 작용하는 에너지이고, 조류력은 밀물과 썰물이 수평으로 작용하는 에너지이기 때문에 이를 한 발전기에서 함께 수용하는 융합 발전시스템을 쉽게 창안할 엄두가 나지 않았던 탓이다.The reason why there has been no attempt to develop a power generation method that combines tidal power and wave power in a single generator is because wave power is the energy that waves act vertically, and tidal power is the energy that high and low tides act horizontally. This is because it was not easy to create a convergence power generation system that can be accommodated by one generator.
이를 해결하기 위해, 본 발명인은 조류과 파력을 융합한 발전을 일련(一連)의 구동축(104)에서 복합적으로 실행하는 "조류와 파력의 복합발전터빈"(한국등록특허 제10-2154935호)을 이미 창안한 바 있다.In order to solve this problem, the present inventor has already developed a "tidal and wave power combined power generation turbine" (Korean Patent No. 10-2154935), which combines power generation by combining tidal current and wave power on a series of drive shafts (104). It has been created.
그러나 상기한 선행기술은 첨부한 도 1에 나타낸 바와 같이, 자재이음(205)으로 연장한 구동축(204)에 한방향클러치(212)를 장착한 다수의 가변익(211)이 서로 한 방향으로만 회전하도록 구성하고 있어서 조류를 받아들이는 전방의 가변익(211)에서 와류(소용돌이)가 발생하면 같은 방향으로 회전하는 후방의 가변익(211)에서는 회전모멘트가 상쇄되므로 발전기의 구동 효율이 크게 낮아지는 단점이 있었다. 또한, 첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이, 구동축(204)에 한방향클러치(207)를 장착한 지렛대(206)가 좌·우로 합체된 회전체로 구성하였기 때문에 화살표() 방향과 같이, 부구(210)가 좌·우측의 파도 높이가 비슷한 위치에 있는 경우에는 지렛대(206)가 거의 기울어지지 않아 발전기의 구동이 실현되지 않는 단점이 있었다.However, in the above-mentioned prior art, as shown in the attached FIG. 1, a plurality of variable blades 211 equipped with a one-way clutch 212 on a drive shaft 204 extended by a flexible joint 205 rotate in only one direction. It is configured to do so, so when a vortex (vortex) occurs in the front variable blade 211 that receives the current, the rotation moment is canceled out in the rear variable blade 211 that rotates in the same direction, so the driving efficiency of the generator is greatly reduced. There was this. In addition, as shown in the attached FIG. 2, the lever 206 with the one-way clutch 207 mounted on the drive shaft 204 is composed of a rotating body combined left and right, so the arrow ( ) direction, when the float 210 is in a position where the left and right wave heights are similar, the lever 206 is almost not tilted, so there is a disadvantage in that the driving of the generator is not realized.
따라서, 이젠 전·후방의 가변익이 서로 반대 방향으로 회전하여 와류(소용돌이)를 반작용의 회전에너지로 활용하는 고효율의 조류발전을 수행하고, 좌·우로 분리 배치한 부구 및 지렛대가 서로 반대 방향으로 회전하여 좌·우측 파고가 같은 경우에도 파력발전을 실현할 수 있는 조류와 파력 융합 발전장치를 개발할 필요가 있다.Therefore, the front and rear variable blades now rotate in opposite directions to perform highly efficient tidal power generation that utilizes the vortex as rotational energy for reaction, and the floats and levers arranged separately on the left and right move in opposite directions. There is a need to develop a tidal and wave power fusion power generation device that can generate wave power even when the left and right wave heights are the same by rotation.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한방향클러치(one way clutch)가 내장된 연동기어유닛(103)에 의해 연동축(103a, 103b)에 설치된 다수의 한 방향 회전식 부구지렛대(104a, 104b)와 가변익(105a, 105b)이 파력 및 조류 에너지를 동반상승작용[synergy]이 발휘되는 방식으로 취합하여 효율이 극대화된 융합 발전을 실행하고, 특히 계류된 발전시설이 부구 및 발전기 부분만 해수면 위에 노출한 내파성의 구조로 설계되어 강한 태풍과 거센 파도에도 안전하게 전력을 생산하는 조류와 파력 융합 발전장치를 제공함을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and includes a plurality of one-way rotary levers ( 104a, 104b) and variable blades (105a, 105b) collect wave and tidal energy in a synergy manner to achieve fusion power generation with maximized efficiency, and in particular, moored power generation facilities are used as floats and generators. The purpose is to provide a tidal and wave power fusion power generation device that safely produces electricity even in strong typhoons and strong waves, as it is designed with a wave-resistant structure that is only partially exposed above sea level.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 창안한 것으로,The present invention was created to achieve the above-mentioned purpose,
계류선(109)에 의해 해저에 정박시킨 프레임(108) 상단에 발전기(101)와 부구(107)를 설치하고, 상기한 프레임(108) 하단에는 한방향클러치(c1, c2)를 내장한 바벨기어(113a, 113b)와 연동기어(113c)에 의해 상기한 발전기(101)의 구동축(102)과 연동축(103a, 103b)이 서로 연동하는 연동기어유닛(103)을 구성하고, 상기한 연동축(103a)의 좌측과 상기한 연동축(103b)의 우측에는 각각 한방향클러치(c3, c4)를 내장한 다수의 부구지렛대(104a, 104b)가 부구(106)의 상승 시에만 구동 회전(sp)을 실행하도록 구성하고, 상기한 연동축(103a, 103b)의 전·후방에는 한방향클러치(c5, c6)를 내장한 가변익(105a, 105b)이 서로 반대 방향으로만 구동 회전(sp)을 실행하도록 구성하여서 된 것이다.A generator 101 and a float 107 are installed on the top of the frame 108 anchored to the seabed by a mooring line 109, and a barbell gear ( The drive shaft 102 of the generator 101 and the interlocking shafts 103a and 103b are interlocked with each other by 113a, 113b and the interlocking gear 113c, and the interlocking shaft (113c) On the left side of 103a) and on the right side of the interlocking shaft 103b, a plurality of float levers 104a and 104b each equipped with one-way clutches c3 and c4 are driven and rotated (sp) only when the float 106 is raised. Configured to execute, the variable blades (105a, 105b) equipped with one-way clutches (c5, c6) in front and rear of the above-described interlocking shafts (103a, 103b) execute drive rotation (sp) only in opposite directions. It was created by composing it.
한편, 상기한 가변익(105a, 105b)은 회전하는 반대 방향으로 끝부분이 휜 날개 지지대(114)에 유연하고 질긴 천 재질로 된 포물면(115)을 형성하여 날개 지지대(114)를 제외한 포물면(115)부분이 조류를 받아들이는 순간 조류에 대응하여 오목한 유선형으로 변화되도록 구성하고, 또한 중심축 부분에는 한방향클러치(c5, c6)를 장착하여 한 방향으로는 구동 회전(sp)을 실행하고 그 반대 방향으로는 공회전(id)을 실행하도록 구성한 것을 포함하여서 된 것이다.On the other hand, the above-mentioned variable wings (105a, 105b) form a parabolic surface (115) made of a flexible and tough cloth material on the wing support (114) whose end is curved in the opposite direction of rotation, so that the parabolic surface (115) excluding the wing support (114) is formed. 115) The moment the part receives the tidal current, it is configured to change into a concave streamlined shape in response to the tidal current, and one-way clutches (c5, c6) are installed on the central axis to perform drive rotation (sp) in one direction and vice versa. The direction includes idling (id).
본 발명은 파력 및 조류 에너지를 상호 동반상승작용[synergy]이 발휘되는 방식으로 취합하여 저렴한 비용으로 고효율의 전력 생산을 실현할 수 있으며. 특히 전방의 가변익(105a)에서 발생한 와류(소용돌이)가 반대 방향으로 회전하는 후방의 가변익(105b)에서 회전력을 증가시키는 반작용에너지로 활용되어 고효율의 조류발전을 실행할 수 있고, 다수의 부구지렛대(104a, 104b)를 좌·우로 배치하여 넓은 면적에서 파도의 에너지를 수용할 수 있으며, 또한 부구(106, 107)와 발전기(101) 부분만 해수면에 노출되는 부유식 내파성 구조로 설계되어 강한 태풍과 거친 파도에서도 안전하게 발전을 수행할 수 있는 등의 여러 가지 특·장점을 갖고 있다.The present invention can realize high-efficiency power production at low cost by combining wave and tidal energy in a way that exerts mutual synergy. In particular, the vortex generated on the front variable blade (105a) is used as reaction energy to increase the rotational force on the rear variable blade (105b), which rotates in the opposite direction, enabling highly efficient tidal current power generation, and multiple floating levers. By arranging (104a, 104b) to the left and right, the energy of waves can be accommodated in a wide area, and it is also designed as a floating wave-resistant structure in which only the buoys (106, 107) and the generator (101) are exposed to the sea surface to protect against strong typhoons. It has various features and advantages, such as being able to safely generate power even in rough waves.
도 1은 종래 선행기술의 측면도
도 2는 종래 선행기술의 지랫대(206)가 파도에 작동하는 정면도
도 3은 본 발명의 정면도
도 4는 본 발명의 측면도
도 5는 본 발명의 상면도
도 6은 본 발명의 연동기어유닛(103)를 보인 단면도 및 사시도
도 7은 본 본 발명의 전·후방 가변익(105a, 105b)을 보인 정면도
도 8은 도 1의 A-A 부분을 보인 단면도Figure 1 is a side view of the prior art
Figure 2 is a front view of the conventional prior art lever 206 operating in waves.
Figure 3 is a front view of the present invention
Figure 4 is a side view of the present invention
Figure 5 is a top view of the present invention
Figure 6 is a cross-sectional view and a perspective view showing the interlocking gear unit 103 of the present invention.
Figure 7 is a front view showing the front and rear variable wings (105a, 105b) of the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view showing part AA of Figure 1
이제, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조해 상세히 설명한다.Now, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 3은 본 발명의 조류와 파력 융합 발전장치에 따른 실시 예의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 측면도, 도 5는 본 발명의 상면도이다.Figure 3 is a front view of an embodiment of the current and wave power fusion power generation device of the present invention, Figure 4 is a side view of the present invention, and Figure 5 is a top view of the present invention.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이,As shown in Figures 3 to 5,
본 발명은 계류선(109)에 의해 해저에 정박시킨 프레임(108) 상단에 발전기(101)와 부구(107)를 설치하고, 상기한 프레임(108) 하단에는 한방향클러치(c1, c2)를 내장한 바벨기어(113a, 113b)와 연동기어(113c)에 의해 상기한 발전기(101)의 구동축(102)과 연동축(103a, 103b)이 서로 연동하는 연동기어유닛(103)을 구성하고, 상기한 연동축(103a)의 좌측과 상기한 연동축(103b)의 우측에는 각각 한방향클러치(c3, c4)를 내장한 다수의 부구지렛대(104a, 104b)가 부구(106)의 상승 시에만 구동 회전(sp)을 실행하도록 구성하고, 상기한 연동축(103a, 103b)의 전·후방에는 한방향클러치(c5, c6)를 내장한 가변익(105a, 105b)이 서로 반대 방향으로 구동 회전(sp)을 실행하도록 구성하여서 된 것이다.In the present invention, a generator 101 and a float 107 are installed on the top of a frame 108 anchored to the seabed by a mooring line 109, and a one-way clutch (c1, c2) is installed at the bottom of the frame 108. The drive shaft 102 and the interlocking shafts 103a and 103b of the generator 101 described above constitute an interlocking gear unit 103 in which the barbell gears 113a and 113b and the interlocking gear 113c are interlocked, and On the left side of the interlocking shaft 103a and on the right side of the interlocking shaft 103b, a plurality of floating levers 104a and 104b each equipped with one-way clutches c3 and c4 are driven and rotated only when the floating shaft 106 rises ( sp), and the variable blades 105a and 105b, which have one-way clutches (c5 and c6) installed in front and rear of the interlocking shafts (103a and 103b), drive rotation (sp) in opposite directions. It was configured to run.
이하, 상기한 본 발명의 구성요소에 대한 작용 및 효과를 상세히 설명한다.Hereinafter, the actions and effects of the components of the present invention described above will be described in detail.
먼저, 도 6은 상기한 연동기어유닛(103)를 보인 단면도 및 내부 사시도이다.First, Figure 6 is a cross-sectional view and an internal perspective view showing the interlocking gear unit 103 described above.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 연동기어유닛(103)은 발전기축(102)을 회전시키는 바벨기어(113a)와 맞물린 바벨기어(113b)의 중심부에 한방향클러치(c1)를 내장하여 좌측 연동축(103a)이 우회전 방향으로 구동 회전(sp)을 실행하고 좌회전 방향으로 공회전(id)을 실행하도록 구성하고, 또한 상기한 좌측 바벨기어(113b)와 맞물린 연동기어(113c)의 중심부에 한방향클러치(c2)를 내장하여 우측의 연동축(103b)이 좌회전 방향으로는 구동 회전(sp)을 실행하고, 우회전 방향으로는 공회전(id)을 실행하도록 구성한 것이다.As shown in FIG. 6, the interlocking gear unit 103 has a one-way clutch (c1) built into the center of the barbell gear (113b) meshed with the barbell gear (113a) that rotates the generator shaft 102, and is linked to the left. The shaft 103a is configured to drive rotation (sp) in the right turn direction and idle rotation (id) in the left turn direction, and a one-way clutch is located at the center of the interlocking gear 113c engaged with the left barbell gear 113b. (c2) is built in so that the interlocking shaft 103b on the right side performs drive rotation (sp) in the left turn direction and idle rotation (id) in the right turn direction.
이처럼, 본 발명에 있어서 상기한 연동기어유닛(103)의 바벨기어(113b) 및 연동기어(113c)가 한 방향으로 구동 회전(sp)을, 반대 방향으로 공회전(id)을 실행하도록 구성한 첫 번째 이유는, 상기한 좌·우 연동축(103a, 103b)의 전·후방에 설치하는 가변익(105a, 105b)이 서로 반대 방향으로 구동 회전(sp)하도록 하여 전방 가변익(105a)에서 발생한 와류(소용돌이)의 회전에너지를 후방 가변익에서 반작용의 회전에너지로 활용하게 함으로써 고효율의 조류발전을 실현하기 위한 것이다.As such, in the present invention, the barbell gear 113b and the interlocking gear 113c of the interlocking gear unit 103 are configured to perform drive rotation (sp) in one direction and idle rotation (id) in the opposite direction. The reason is that the variable blades (105a, 105b) installed in front and rear of the left and right interlocking shafts (103a, 103b) are driven and rotated (sp) in opposite directions, so that the vortex generated in the front variable blade (105a) This is to realize highly efficient tidal power generation by utilizing the rotational energy of the (vortex) as reaction rotational energy at the rear variable blade.
또한, 본 발명에 있어서 상기한 연동기어유닛(103)의 바벨기어(113b) 및 연동기어(113c)가 한 방향으로 구동 회전(sp)을, 반대 방향으로 공회전(id)을 실행하도록 구성한 두 번째 이유는, 다수의 부구지렛대(104a, 104b)가 상기한 각 연동축(103a, 103b)의 좌·우에서 서로 반대 방향으로 구동 회전(sp)하여 좌·우 양측의 최대한 넓은 면적에서 파도에너지를 수용하게 하는 고효율의 파력발전을 실현하기 위한 것이다.In addition, in the present invention, the barbell gear 113b and the interlocking gear 113c of the interlocking gear unit 103 are configured to perform drive rotation (sp) in one direction and idle rotation (id) in the opposite direction. The reason is that the plurality of floating levers (104a, 104b) are driven and rotated (sp) in opposite directions on the left and right sides of each interlocking shaft (103a, 103b) to spread wave energy in the widest possible area on both left and right sides. This is to realize highly efficient wave power generation that can be accommodated.
또한, 상기한 연동기어유닛(103)의 바벨기어(113b) 및 연동기어(113c)가 한 방향으로 구동 회전(sp)을, 반대 방향으로 공회전(id)을 실행하도록 구성한 세 번째 이유는, 각 연동축(103a, 103b)에 설치한 다수의 부구지렛대(104a, 104b) 및 가변익(105a, 105b)이 각각 수용한 파력과 조류력의 크기가 서로 다르므로 회전모멘트가 작거나 정지된 연동축이 다른 연동축의 회전을 방해 하는 역할을 하게 되는 것을 방지할 필요가 있기 때문이다. 즉, 가변익(105a, 105b)이 서로 회전 속도가 다른 경우에 연동축(103a, 103b) 간에 발생한 회전 저항(정지 또는 회전력이 낮은 연동축이 공회전을 할 수 없다면 맞물린 다른 연동축의 회전이 함께 저지되어 발전기의 구동 효율이 낮아지게 하는 저항)을 연동기어유닛(103)에서 공회전(id)으로 상쇄시킴으로써 발전기(101)의 구동 효율이 향상되도록 할 필요가 있는 것이다.In addition, the third reason why the barbell gear 113b and the interlocking gear 113c of the interlocking gear unit 103 are configured to perform drive rotation (sp) in one direction and idle rotation (id) in the opposite direction is, The magnitude of the wave force and tidal current force received by the plurality of float levers (104a, 104b) and variable blades (105a, 105b) installed on the interlocking shafts (103a, 103b) are different, so the rotation moment is small or the interlocking shaft is stationary. This is because it is necessary to prevent it from playing a role in interfering with the rotation of other interlocking shafts. That is, when the variable blades (105a, 105b) have different rotational speeds, the rotational resistance generated between the interlocking shafts (103a, 103b) (if the interlocking shaft with a stop or low rotation force cannot idle, the rotation of the other interlocking shafts that are engaged is also blocked. It is necessary to improve the driving efficiency of the generator 101 by offsetting the resistance (resistance, which lowers the driving efficiency of the generator) with the idling speed (id) in the interlocking gear unit 103.
그러므로 본 발명에 있어서 한방향클러치(c1, c2)를 내장하여 한 방향으로 구동 회전(sp)을, 반대 방향으로 공회전(id)을 실행하도록 구성하는 상기한 연동기어유닛(103)의 역할은 매우 중요 하다.Therefore, in the present invention, the role of the interlocking gear unit 103, which has a built-in one-way clutch (c1, c2) and is configured to perform drive rotation (sp) in one direction and idle rotation (id) in the opposite direction, is very important. do.
한편, 도 7은 본 발명을 구성한 가변익(105a, 105b)의 정면도이다.Meanwhile, Figure 7 is a front view of the variable blades 105a and 105b constituting the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기한 가변익(105a, 105b)은 회전하는 반대 방향으로 끝이 휜 지지대(114)에 유연하고 질긴 천 재질로 된 포물면(115)을 형성하여 지지대(114)를 제외한 포물면(115) 부분이 받아들인 조류에 대응하여 오목한 유선형으로 변화하도록 구성하고, 상기한 가변익(105a, 105b)의 중심축에는 한방향클러치(c5, c6)를 장착해 조류의 방향이 변경되어도 항상 한 방향으로만 구동 회전(sp)하고, 반대 방향으로는 공회전(id)하도록 구성하여서 된 것이다.As shown in FIG. 7, the variable blades 105a and 105b form a parabolic surface 115 made of a flexible and tough fabric on the support 114 whose ends are bent in the opposite direction of rotation, thereby forming the support 114. The excluded parabolic surface (115) is configured to change into a concave streamlined shape in response to the received tidal current, and one-way clutches (c5, c6) are installed on the central axes of the variable blades (105a, 105b) to control the flow even when the direction of the tidal current changes. It is configured to always drive and rotate in one direction (sp) and idle in the opposite direction (id).
그리고 상기한 전방의 가변익(105a)과 후방의 가변익(105b)은 각각 한방향클러치(c5, c6)를 장착한 연동기어유닛(103)에 의해 서로 반대 방향으로 구동 회전(sp)하도록 구성한 좌측 연동축(103a)과 우측 연동축(103d)의 전방과 후방에 설치하여 서로 반대 방향으로 구동 회전(sp)을 하게 함으로써, 조류를 맞이하는 전방의 가변익(105a)에서 발생한 와류(소용돌이)의 회전에너지를 후방의 반전하는 가변익(105b)에서 반작용의 회전에너지로 활용하여 조류발전의 효율을 극대화할 수 있게 하였다.In addition, the front variable blade 105a and the rear variable blade 105b are configured to be driven and rotated (sp) in opposite directions by the interlocking gear unit 103 equipped with one-way clutches c5 and c6, respectively. By installing them at the front and rear of the interlocking shaft (103a) and the right interlocking shaft (103d) to drive and rotate (sp) in opposite directions, the vortex (vortex) generated on the front variable wing (105a) facing the tidal current is reduced. The efficiency of tidal power generation can be maximized by utilizing rotational energy as reaction rotational energy in the rear inverting variable blade (105b).
한편, 도 8은 도 4의 A-A 부분을 보인 단면도이고, 한방향클러치((c3, c4)를 내장하여 구동 회전(sp) 및 공회전(id)을 실행하는 상기한 부구지렛대(104a, 104b)의 구성을 나타낸 것이다.Meanwhile, FIG. 8 is a cross-sectional view showing part A-A of FIG. 4, and shows the configuration of the above-described floating levers 104a and 104b that have one-way clutches (c3 and c4) built in to perform driving rotation (sp) and idling rotation (id). It represents.
도 8에 도시한 바에 의하면, 상기한 부구지렛대(104a, 104b)는 각 연동축(103a, 103b)의 좌·우측에 날개처럼 접히는 형태로 구성한 것으로, 각 부구지렛대(104a, 104b)는 회전의 작용점 부분에 각각 반대 방향으로 구동하는 한방향클러치(c3, c4)를 내장하여 파고선(WL)이 높아지면 연결된 부구(106)의 부력에 의해 부구지렛대(104a, 104b)의 기울기가 위로 상승하여 구동 회전(sp)을 실행하고 파고선(WL)이 낮아지면 자중(自重)에 의해 부구지렛대(104a, 104b)의 기울기가 공회전(id)을 실행하여 기울기가 아래로 하강하도록 구성되어 있다.As shown in Figure 8, the above-mentioned lever levers (104a, 104b) are configured to be folded like wings on the left and right sides of each interlocking shaft (103a, 103b), and each lever lever (104a, 104b) has a rotational shape. One-way clutches (c3, c4) that drive in opposite directions are built into the action point portion, so that when the wave height (WL) increases, the inclination of the float levers (104a, 104b) rises upward due to the buoyancy of the connected float (106). When the rotation (sp) is performed and the wave height line (WL) is lowered, the tilt of the floating levers (104a, 104b) performs an idle rotation (id) due to their own weight, so that the tilt falls downward.
따라서, 각 연동축(103a, 103b에 장착한 각각의 부구지렛대(104a, 104b)는 파고선(WL)의 하강으로 회전이 정지 및 반전될 경우에는 파고선(WL)의 상승으로 구동 회전(sp)을 실행하는 다른 부구지렛대(104a, 104b)의 회전이 방해받지 않도록 공회전(id)을 실행하는 장점을 갖고 있다.Therefore, when the rotation of each of the floating levers (104a, 104b) mounted on each interlocking shaft (103a, 103b) is stopped and reversed due to the descent of the wave height line (WL), the driving rotation (sp) is caused by the rise of the wave height line (WL). ) has the advantage of performing idling (id) so that the rotation of the other levers (104a, 104b) performing ) is not interrupted.
한편, 아직 설명하지 않은 결속선(111)은 각 부구지렛대(104a, 104b)와 부구(106)를 결속한 것으로 아라미드선이나 탄소섬유, 강선으로 이루어진 것이며, 또한 커플링(112)은 연동기어유닛(103)과 각 연동축(103a, 103b)을 연결하는 자재 이음으로 사용된 것이다.On the other hand, the binding line 111, which has not yet been described, binds each floating lever (104a, 104b) and the floating ball 106 and is made of aramid wire, carbon fiber, or steel wire, and the coupling 112 is an interlocking gear unit. It is used as a material joint connecting (103) and each interlocking shaft (103a, 103b).
이상, 전술한 바와 같이, 본 발명은 종래처럼 조류발전과 파력발전을 따로 분리된 터빈을 사용하는 개별 발전시스템이 아니고, 조류 및 파력발전을 수행하는 다수의 부구지렛대(104a, 104b)와 가변익(105a, 105b)이 복수의 연동축(103a, 103b)에서 함께 연동하게 함으로써, 하나의 발전기(101)에서 파력 및 조류 에너지를 상호 동반상승작용[synergy]이 발휘되는 방식으로 취합하여 저렴한 비용으로 효율이 극대화된 전력 생산을 실현할 수 있으며, 특히 전방의 가변익(105a)에서 발생한 와류(소용돌이)가 후방의 가변익(105b)에서 회전력을 증가시키는 반작용에너지로 활용되어 고효율의 조류발전을 실행하고, 다수의 부구지렛대(104a, 104b)가 좌·우에 설치되어 보다 넓은 면적에서 많은 파도에너지를 수용하여 고효율의 파력발전을 실현할 수 있으며, 또한 부구(106, 107)와 발전기(101) 부분만 해수면 위에 노출되는 부유식의 내파성 구조로 설계되어 강력한 태풍과 거친 파도에도 안전하게 발전을 수행할 수 있고, 모듈화된 본 발명을 좌우로 다수 연결하면 대규모의 발전단지로 활용할 수 있는 등의 여러 가지 특·장점을 지니고 있다.As described above, the present invention is not an individual power generation system that uses separate turbines for tidal power generation and wave power generation as in the prior art, but a plurality of float levers (104a, 104b) and variable blades that perform tidal current and wave power generation. By having (105a, 105b) linked together on a plurality of interlocking axes (103a, 103b), wave power and tidal energy are collected in a way that mutual synergy is exerted in one generator (101) at low cost. It is possible to realize power production with maximized efficiency, and in particular, the vortex generated from the front variable blade (105a) is used as reaction energy to increase rotational force at the rear variable blade (105b) to achieve highly efficient tidal power generation. , multiple float levers (104a, 104b) are installed on the left and right to accommodate a large amount of wave energy in a wider area to realize high-efficiency wave power generation. Additionally, only the floats (106, 107) and the generator (101) can be operated at sea level. It is designed with a floating, wave-resistant structure exposed above, so that power generation can be safely performed even in strong typhoons and rough waves. It has various features and advantages, such as the ability to use it as a large-scale power generation complex by connecting multiple modules of the present invention to the left and right. It has
이상의 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. There will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
본 발명은 파력 및 조류 에너지를 상호 동반상승작용[synergy]이 발휘되는 방식으로 취합하여 저렴한 비용으로 효율이 극대화된 발전을 실현할 수 있으며. 특히 부구와 발전기 부분만 해수면 위에 노출되는 부유식의 내파성 구조로 설계되어 강력한 태풍과 거친 파도에도 안전하게 발전을 수행할 수 있고, 닻으로 쉽게 발전시설을 계류시켜 전력 수급이 어려운 해안 도서 지역이나 해상가두리양식장, 바다 작업장은 물론, 다수를 연결해 대규모 발전소로 활용할 수 있는 것이다.The present invention can realize power generation with maximized efficiency at low cost by combining wave and tidal energy in a way that exerts mutual synergy. In particular, it is designed as a floating, wave-resistant structure in which only the float and generator parts are exposed above the sea level, enabling safe power generation even in strong typhoons and rough waves, and the power generation facility can be easily moored with an anchor, allowing it to be used in coastal islands or coastal areas where power supply is difficult. It can be used not only as a fish farm or marine workshop, but also as a large-scale power plant by connecting many of them.
101: 발전기, 102: 구동축,
103: 연동기어유닛 103a, 103b: 연동축,
104a, 104b: 부구지렛대, 105a, 105b: 가변익,
106: 부구, 107 : 부구,
108: 프레임, 109: 계류선(정박용 강선),
110: 베어링, 111: 결속선,
112: 커플링, 113a, 113b: 베벨기어,
113c: 연동기어, 114: 날개 지지대,
115: 포물면, 116: 가리개,
c1, c2, c3, c4, c5, c6: 한방향클러치,
sp: 구동 회전, id: 공회전,
WL: 파고선(파도의 해수면),
204, 205: 선행기술의 구동축, 자재이음,
206, 207: 선행기술의 지렛대, 한방향클러치,
210, 211, 212: 선행기술의 부구, 가변익, 한방향크러치.101: generator, 102: drive shaft,
103: Linkage gear unit 103a, 103b: Linkage shaft,
104a, 104b: floating lever, 105a, 105b: variable wing,
106: sub-gu, 107: sub-gu,
108: Frame, 109: Mooring line (steel ship for anchorage),
110: bearing, 111: tie line,
112: coupling, 113a, 113b: bevel gear,
113c: interlocking gear, 114: wing support,
115: paraboloid, 116: shade,
c1, c2, c3, c4, c5, c6: one-way clutch,
sp: drive rotation, id: idle rotation,
WL: Wave line (sea level of the wave);
204, 205: Prior art drive shaft, material joint,
206, 207: Prior art lever, one-way clutch,
210, 211, 212: Prior art float, variable blade, one-way clutch.
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