WO2016043416A1 - 부유식 해상풍력발전장치 - Google Patents

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WO2016043416A1
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신현경
김동주
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University of Ulsan Foundation for Industry Cooperation
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Definitions

  • the present invention relates to a floating offshore wind turbine generating power using wind in a state arranged to float on the sea.
  • marine structures can be moored floating above sea level, and are classified into various types according to their function, structure, and mooring method.
  • offshore structures are of many types called Semi-Submersible (SEM), Tensioned Leg Platform (TLP), SPAR, Floating, Production, Storage and Off-loding (FPSO), FSRU, or Rig for Drilling.
  • SEM Semi-Submersible
  • TLP Tensioned Leg Platform
  • SPAR SPAR
  • Floating Production, Storage and Off-loding
  • FPSO Floating, Production, Storage and Off-loding
  • FSRU Rig for Drilling
  • the conventional offshore wind turbine generator has a problem in that power generation efficiency is lowered due to generation of a roll motion in which the hull of an offshore structure is shaken from side to side.
  • the present invention has a buoyancy buoyancy to float on the sea, the main part fluid having a space in the center, the auxiliary part fluid having a buoyancy buoyancy installed in the state of being inserted into the space portion of the main part fluid, A plurality of wind power generators installed vertically on top of the subsidiary fluid, connected to the main subsidiary fluid, position control means for controlling the position of the main subsidiary fluid, and connected to the main subsidiary fluid, Floating offshore wind power generation means for absorbing the sea wave to maintain the main part fluid in equilibrium state, and coupled to the main part fluid, the eyepiece connecting portion for docking the vessel at sea Provide the device.
  • the position control means is composed of a pair of the base bar member and the support bar for interconnecting the base bar member disposed to face one side and the other side, a plurality of spaced apart installed along the circumferential direction of the main part fluid
  • the support plate and the movement plate of the airfoil cross-section structure is rotatably connected to each of the base bar member in a state disposed between the support bar and the base bar member, and the exercise plate in a state disposed between the base bar member It is connected to one end of the coupling plate on both sides of the plate-shaped interlocking plate having an elastic force formed, and connected to the connecting bar of one side of the interlocking plate in a state installed on the base bar member on one side, by the waves at sea
  • Rotational power generating unit for generating electric power by the rotation of the interlocking plate to move, and the connecting bar of the other side of the linkage plate installed on the base bar member on the other side
  • a rotation driving unit electrically connected to the rotary power generation unit to generate a
  • the rotary power generation unit the first crank shaft having a first flywheel at the other end in a state where one end is coupled to the first rotary shaft, and the other end is connected to one side of the linkage plate in the state where one end is coupled to the first flywheel.
  • Generator generator box having a first link member coupled to the bar, and coupled to the first rotary shaft of the generator box, may include a generator for generating power by receiving the rotational force of the first rotary shaft.
  • the rotary drive unit the second crank shaft having a second flywheel at the other end in the state where one end is coupled to the second rotation shaft, and the other end is connected to the other side of the linkage plate in one end is coupled to the second flywheel
  • It may include a drive gear box having a second link member coupled to the bar, a reduction gear box coupled to the second rotation shaft of the drive gear box, and a drive motor connected to the reduction gear box.
  • the fluctuation suppression means a plurality of first absorbing plate having one end rotatably hinged to the main part fluid in the vertically spaced state in a state spaced apart from each other along the circumferential direction of the main part fluid, and the first It may include a second absorption plate which is hinged rotatably in the vertical direction to the other end of the absorption plate.
  • the fluctuation suppressing means may further include a connection wire having a ring structure for interconnecting the second absorbing plate.
  • connection portion the connection arm of the bar structure is coupled to the outer surface of the main portion fluid to protrude in the outward direction of the main portion fluid, and is installed in the longitudinal direction on the upper surface of the connection arm, It may include a transport rail for transporting the unloaded goods.
  • the wind power generator generates a total of 1 to 1.2GW of power
  • a substation facility connected to the wind power generator may be further installed on the individual structure of the auxiliary subsidiary fluid.
  • a wave generated in the sea while a plurality of wind turbines are installed in an upper portion of an auxiliary fluid disposed on a space part of a main part fluid is included in the shaking control means along with the position control means. It is absorbed by the reciprocating kinetic energy in the vertical direction generated by the bar, it is possible to maintain the equilibrium state while preventing the main fluid to be shaken under the influence of the wave enables a stable wind power generation.
  • FIG. 1 is a perspective view of a floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the position control means shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the exercise plate shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the rotary power generator shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the rotational drive shown in FIG. 2.
  • FIGS. 4 and 5 are schematic configuration diagram of the gearbox shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 7 is a perspective view of the fluctuation suppressing means shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the position control means shown in FIG. 1 and 2, the floating offshore wind power generator, the main sub-fluid 100, the auxiliary sub-fluid 200, the wind turbine 300, the position control means 400, the shaking control means 500 And an eyepiece connector 600.
  • the main sub-fluid 100 is to be supported in a state in which the auxiliary sub-fluid 200, wind power generator 300, position control means 400, fluctuation suppression means 500, eyepiece connecting unit 600 will be described later It is a structure.
  • the main sub-fluid 100 is a structure having a buoyancy to float in the sea, it is shown in the center as a circular ring structure provided with a space 101 to insert the auxiliary sub-fluid 200 will be described later
  • a structure in which the space 101 is formed on a block structure having a rectangular ring or various other ring shapes or having a variety of shapes other than a circular block structure may be used.
  • a plurality of through-holes 110 are formed around the outer wall of the main sub-fluid 100 to reduce the contact area with the repair surface, thereby minimizing harmonic resistance applied to the main sub-fluid 100.
  • the movement performance of the main fluid unit 100 is improved.
  • the support 120 is coupled to the main sub-fluid 100 so as to support the sub-sub fluid 200 in a state in which the sub-sub fluid 200 to be described later is inserted into the space 101. do.
  • the support member 120 is a bar-shaped member, one end of which is connected to the main part fluid 100 and the other end of which is connected to the auxiliary part fluid 200.
  • the upper surface of the main sub-fluid 100 and the upper surface of the support 120 is unloaded from the vessel, the transfer rail for transporting the goods transferred from the eyepiece connection 600 to be described later to a desired place ( 130 may be formed respectively.
  • the auxiliary sub-fluid 200 is a plate-shaped structure that increases the buoyancy of the main sub-fluid 100 and supports the wind generator 300 to be described later. As described above, the auxiliary sub-fluid 200 is connected to the main sub-fluid 100 by the support 120 in a state of being inserted into the space 101 of the main sub-fluid 100. Is installed in combination.
  • the auxiliary sub-fluid 200 is composed of a plurality of plate-shaped individual structure 200a having a buoyancy. That is, the auxiliary sub-fluid 200 has a structure in which a plurality of individual structures 200a are connected to each other in a state arranged side by side on the same horizontal line.
  • the wind turbine generator 300 to be described later is installed above the individual structure 200a.
  • the upper portion of the auxiliary structure 200, the individual structure (200a) on the upper side receives the power produced by the wind power generator 300 to be described later to supply voltage or current to the facility outside the main sub-fluid (100)
  • a substation 340 may be provided.
  • the wind generator 300 is a power generation facility is installed on the auxiliary sub-fluid 200 to be spaced apart from each other, using the wind power generated in the sea to produce power.
  • the wind generator 300 is coupled to the auxiliary subsidiary fluid 200 to protrude upward in a state vertically disposed above the auxiliary subsidiary fluid 200.
  • the wind generator 300 is a tower 310, the lower end coupled to the upper surface of the auxiliary sub-fluid 200 in a state disposed perpendicular to the upper portion of the auxiliary sub-fluid 200, and the top of the tower 310 It is connected to the natsel 320 is installed to generate electricity from the rotational force of the blade 330, and the blade 330 is rotatably installed in the natsel 320 is rotated by the wind.
  • the total power produced by the plurality of wind generators 300 may be 1 to 1.2 GW.
  • the position control means 400 is connected to the main part fluid 100 to control the position of the main part fluid 100 in the sea. Such, the position control means 400 is provided with a plurality of spaced apart from each other along the outer circumferential direction of the main fluid unit 100.
  • the position control means 400 includes a support frame 410, the motion plate 420, the linkage plate 430, the rotary power generation unit 440, the rotary drive unit 450, the drive control unit 460.
  • the support frame 410 is a frame member for supporting the motion plate 420, the rotary power generator 440, the rotary drive unit 450 to be described later.
  • the support frame 410 is a pair of supports for connecting both ends of the longitudinal bar member 411 in a state in which a pair of basic bar member 411 is disposed to face each other on one side and the other side, respectively
  • the bar 412 has a rectangular frame structure.
  • the support frame 410 is coupled to the outside of the support frame 410 in a state where a plurality of support frames 410 are spaced apart from each other along the outer circumferential direction of the main fluid 100.
  • both sides are rotatably connected to the base bar member 411 in a state where the exercise plate 420 is disposed do.
  • a rotational generator 440 is coupled to the basic bar member 411 disposed on both sides of the support frame 410, and more specifically, on one side thereof, and rotates on the basic bar member 411 disposed on the other side of the support frame 410.
  • the driving unit 450 is installed to be coupled.
  • the exercise plate 420 is coupled to the inner side of the support frame 410, that is, both sides are hinged rotatably to the base bar member 411 in a state arranged between the base bar member 411.
  • the moving plate 420 has a airfoil cross-sectional structure to facilitate the fluid flow in the sea.
  • the kinetic plate 420 generates kinetic energy in a direction opposite to the direction in which the wave kinetic energy acts. That is, since the motion plate 420 rotates under the influence of the wave and generates the kinetic energy, the position of the main fluid 100 is not changed by the wave.
  • the plurality of protrusions 421 may be formed in the longitudinal direction of the upper surface and the lower surface of the exercise plate 420.
  • the protrusion 421 generates turbulence on the upper and lower surfaces of the exercise plate 420 to increase propulsion and lift. That is, the protrusion 421 increases the kinetic energy generated when the motion plate 420 rotates under the influence of the wave.
  • a plurality of dimples 422 or protrusions along a longitudinal direction of the exercise plate 420 are located at an upper and lower edges of the exercise plate 420, that is, the position adjacent to the protrusion 421 described above. (Not shown) may be formed.
  • dimples 422 or protrusions may be formed over the entire upper and lower surfaces of the exercise plate 420. .
  • the linkage plate 430 is connected to one end of the exercise plate 420, that is, the opposite side end of the end portion facing toward the outside of the main fluid 100, so that the exercise plate 420 supports the support frame 410. It is a plate-like member that is linked to this during the rotary motion. At this time, the linkage plate 430 is formed of a plate having an elastic force so as to receive the kinetic energy generated from the exercise plate 420 to increase the kinetic energy in the vertical direction when the movement corresponding thereto.
  • the linkage plate 430 is disposed inside the support frame, more specifically, between the base bar member 411, one end of the linkage plate 430 to one end of the exercise plate 420 Connected.
  • both sides of the interlocking plate 430 that is, the surface portions respectively opposed to the base bar member 411, the connecting bar 431 connected to the rotary power generation unit 440 and the rotary driving unit 450, which will be described later, Is formed to protrude. That is, the connecting rod 431 formed on one side of the interlocking plate 430 is connected to the rotary power generation unit 440, and the rotating driving unit 450 is connected to the connecting bar 431 formed on the other side of the interlocking plate 430. Will be installed.
  • the rotary power generator 440 moves from the linkage plate 430 when the linkage plate 430 reciprocates in a vertical direction as the rotational movement of the movement plate 420 occurs due to the waves at sea. It receives energy and transforms it into electrical energy to produce electricity.
  • the rotary power generation unit 440 is connected to the connection bar 431 on one side of the linkage plate 430 in a state in which the rotary power generation unit 440 is coupled to the basic bar member 411 on one side.
  • the rotary generator 440 includes a generator box 441 and a generator 446.
  • the generator box 441 converts the vertical reciprocating motion of the moving plate 420 and the linkage plate 430 into a rotary motion.
  • a first crank shaft 443 provided with a first flywheel 444 at the other end in a state in which one end is coupled to the first rotation shaft 442 in the generator air box 441 and one end thereof.
  • the other end is composed of a first link member 445 coupled to the connection bar 431 on one side of the linkage plate 430 while being coupled to the first flywheel 444.
  • one side of the generator box 441 is formed with a guide groove 441a for guiding the connecting bar 431 on one side of the linkage plate 430 to move in the vertical direction.
  • the generator 446 is coupled to the first rotary shaft 442 of the generator box 441.
  • the generator 446 receives the rotational force of the first rotation shaft 442 to produce power.
  • connection bar 431 on one side of the linkage plate 430 is the generator air box 441. It moves up and down along the guide groove (441a) of the), and when the connecting bar 431 is moved to Shanghai, the first link member 445 connected to the connecting bar 431 is to move the first flywheel (444) As the bar rotates, the first rotation shaft 442 is rotated and the generator 446 is driven by the rotational force of the first rotation shaft 442 to produce power.
  • the rotary power generation unit 440 may be provided with a battery facility (not shown) that can store the power produced by the generator 446.
  • the rotary drive unit 450 is driven by receiving the power produced by the rotary power generation unit 440 to allow the linkage plate 430 to reciprocate in the vertical direction.
  • the rotation driving part 450 is connected to the connection bar 431 on the other side of the linkage plate 430 in a state in which the rotation driving part 450 is coupled to the basic bar member 411 on the other side.
  • the rotary driver 450 is electrically connected to the rotary power generator 440.
  • the rotation driving unit 450 includes a drive gear box 451, a reduction gear box 456, and a drive motor 457.
  • the drive gear box 451 converts the rotational motion of the driving motor to be reciprocated in the up and down direction so as to reciprocate the movement plate 420 and the linkage plate 430 in the up and down direction.
  • a second crank shaft 453 provided with a second flywheel 454 at the other end in a state in which one end is coupled to the second rotation shaft 452 in the drive gear box 451, and one end thereof.
  • the other end is composed of a second link member 455 coupled to the connection bar 431 on the other side of the linkage plate 430 while being coupled to the second flywheel 454.
  • the other side of the drive gear box 451 is formed with a guide groove 451a for guiding the connecting bar 431 on the other side of the linkage plate 430 to be moved up and down.
  • the second rotary shaft 452 may be provided with a clutch means for selectively blocking the transmission of power.
  • the reduction gear box 456 is transmitted to the drive gear box 451 in a state in which the rotational speed generated by the driving motor 457 is reduced. That is, the reduction gear box 456 is connected to the driving shaft of the second rotation shaft 452 and the driving motor 457 of the drive gear box 456 with a reduction gear (not shown) inside. Is installed.
  • the driving motor 457 generates a driving force to move the connecting bar 431 on the other side of the linkage plate 430 in the vertical direction.
  • the drive motor 457 is installed such that the drive shaft is connected to the shaft portion of the reduction gear box 465 while being coupled to the basic bar member 411 disposed on the other side of the support frame 410.
  • the drive controller 460 controls the operation of the rotary drive unit 450. That is, the drive control unit 460 is electrically connected to the generator 446 of the rotary power generator 440 and the drive motor 457 of the rotary drive unit 450, produced by the rotary power generator 440. Controls whether or not the electric power is supplied to the rotation driving unit 450. In this case, the driving control unit 460 is not the position of the main fluid 100 by the kinetic energy generated by the motion plate 420 only when the sea environment or conditions worsen because the wind or waves are severe. The moving plate 420 is forcibly driven randomly.
  • the driving control unit 460 may be provided with a sensing unit (not shown) that can measure the strength of the wind or waves at sea.
  • the position control means 400 is further provided with a GPS (not shown), after receiving the current position of the main fluid 100 by the satellite, based on the received position data the rotary drive unit ( Of course, the position of the main fluid 100 may be adjusted by driving the driving motor 457 of 450.
  • the fluctuation suppressing means 500 absorbs the wave kinetic energy of the sea delivered to the main subfluid 100 so that the main subfluid 100 can maintain a stable equilibrium at sea. That is, the fluctuation suppressing means 500 absorbs the wave while generating kinetic energy while reciprocating in the vertical direction by the sea wave.
  • the fluctuation suppressing means 500 is provided in plural numbers so as to be spaced apart from each other along the outer circumferential direction of the main fluid unit 100. Referring to FIG. 7, the fluctuation suppressing means 500 includes a first absorption plate 510 and a second absorption plate 520.
  • the first absorbing plate 510 is a flat member having one end connected to the outside of the main part fluid 100 in a state where a plurality of the first absorbing plates 510 are spaced apart from each other along the outer circumferential direction of the main part fluid 100. to be.
  • One end of the first absorbing plate 510 is coupled to the outer side of the main part fluid 100 as a hinge 540 rotatably in a vertical direction.
  • the second absorbing plate 520 is a flat member connected to the first absorbing plate 510. One end of the second absorbing plate 520 is connected to the other end of the first absorbing plate 510 as a hinge 540 to be rotatable in the vertical direction.
  • the first absorbing plate 510 and the second absorbing plate 520 are rotatably connected to each other in an up and down direction, and the first absorbing plate 510 is vertically up and down again on the main fluid 100.
  • the first absorbing plate 510 and the second absorbing plate 520 are rotated in the vertical direction under the influence of waves, absorbing while generating kinetic energy, and absorbing the main part. It is possible to maintain the equilibrium state while preventing the fluid 100 from being shaken under the influence of the waves.
  • the fluctuation suppressing means 500 may be provided with a connection wire 530 of a ring structure for interconnecting the second absorbing plate 520 disposed to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the main fluid unit 100.
  • the connection wire 530 is rotated in the vertical direction generated by one of the first absorbing plate 510 and the second absorbing plate 520 under the influence of the wave, the other first absorbing plate 510 ) And the second absorbing plate 520 to suppress the influence of the wave to the main sub-fluid 100.
  • the eyepiece connection unit 600 is a structure that allows the vessel to operate in the sea can be anchored to the main fluid (100). In this state, the eyepiece connection part 600 is disposed so that one end is connected to the main part fluid 100 and the other end protrudes outward in the main part fluid 100 so as to stably anchor the vessel. .
  • the eyepiece connection part 600 includes a connection arm 610 and a transfer rail 620.
  • connection arm 610 is a bar-shaped member connected to the main part fluid 100 so as to protrude in an outward direction of the main part fluid 100. That is, one end of the connection arm 610 is connected to the outer surface of the main body fluid 100, the other end is extended to protrude in the outward direction of the main body fluid (100). At this time, the upper surface height of the connection arm 610 is formed corresponding to the height of the upper surface of the main fluid unit 100, it is possible to stably transport the goods unloaded onto the connection arm 610.
  • the conveying rail 620 is installed to extend in the longitudinal direction on the upper surface of the connecting arm 610, the article unloaded to the upper portion of the connecting arm 610 in the ship easily in the direction of the main sub-fluid 100 To be transferred.
  • the transfer rail 610 installed on the connection arm 610 is connected to the transfer rail 130 formed on the main fluid unit 100, it is possible to easily transport the article to a desired position.
  • the blade 330 of the wind turbine 300 is rotated by the wind generated in the sea while the power from the natsel 320 To produce.
  • the wave generated in the sea is to maintain a stable equilibrium state as the kinetic energy is absorbed by the position control means 400 and the shaking control means 500. That is, the motion plate 420 and the linkage plate 430 of the position control means 400 is rotated in the vertical direction by the sea wave to absorb the waves while generating the kinetic energy, and the shaking control means The first absorbing plate 510 and the second absorbing plate 520 of 500 also rotate in the vertical direction to absorb the waves while generating kinetic energy.
  • the rotation driving unit 450 of the position control means 400 is forcibly driven to the movement plate 420 to control the position.
  • the driving motor 457 of the rotary driving unit 450 is driven by receiving the power generated from the generator 446 of the rotary power generator 440, the second rotary shaft of the drive gear box 451 ( 452 rotates, and when the second rotation shaft 452 rotates, the second crank shaft 453 rotates, so that the second link member 455 operates.
  • the guide bar 431 of the other side of the linkage plate 430 interlocks with the second link member 455 while guiding the guide groove of the drive gear box 451. It reciprocates along the direction 451a).
  • the connecting bar 431 on the other side of the interlocking plate 430 is reciprocated in the vertical direction
  • the movement plate 431 is also reciprocated in the vertical direction to adjust the floating position of the main fluid 100. Done.
  • a plurality of wind turbines 300 are installed on the auxiliary side fluid 300 disposed on the space portion 101 of the main side fluid 100.
  • the wave generated in the sea in one state is absorbed by the reciprocating kinetic energy in the vertical direction generated by the shaking control means 500 together with the position control means 400, the main sub-fluid 100 Is able to maintain the equilibrium state while preventing the fluctuation under the influence of the wave, which enables stable wind power generation.

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Abstract

본 발명은, 해상에 부유하도록 부력을 가지며, 중앙에 공간부가 마련된 메인부유체, 메인부유체의 공간부에 삽입 배치된 상태로 메인부유체에 결합 설치되며, 부력을 가지는 보조부유체, 보조부유체의 상부에 수직하게 설치되어, 전력을 생산하는 복수의 풍력발전기, 메인부유체에 연결 설치되어, 메인부유체의 위치를 제어하는 위치제어수단, 메인부유체에 연결 설치되어, 해상의 파랑을 흡수하여 메인부유체를 평형상태로 유지시키는 동요억제수단, 메인부유체에 연결 설치되어, 해상에서 선박을 정박할 수 있게 하는 접안연결부를 포함하는 부유식 해상풍력발전장치를 제공한다. 이와 같이, 부유식 해상풍력발전장치는, 풍력발전기를 메인부유체의 공간부 상에 배치되는 보조부유체 상부에 복수개를 설치한 상태에서 해상에서 발생되는 파도는 위치제어수단과 더불어 동요억제수단에 의해 발생되는 상하방향으로의 왕복 운동에너지에 의해 흡수되는 바, 메인부유체가 파도의 영향을 받아 요동되는 것을 방지하면서 평형상태를 유지할 수 있게 되어 안정적인 풍력발전을 가능하게 한다.

Description

부유식 해상풍력발전장치
본 발명은 해상에 부유하도록 배치된 상태에서 바람을 이용하여 전기를 생산하는 부유식 해상풍력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해양 구조물은 해수면 위에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 것으로, 기능, 구조, 계류방식에 따라 다양한 종류로 분류된다. 예를 들면, 해양 구조물은 SEMI(Semi-Submersible), TLP(Tensioned Leg Platform), SPAR, FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loding), FSRU 또는 시추용 리그(Rig) 등으로 칭해지는 많은 종류의 해양 구조물이 있다.
최근 들어, 화력발전·원자력 발전 및 해류발전을 대체할 대체에너지에 대한 관심과 그 이용에 대한 실질적인 장치의 연구 개발을 진행함에 있어, 이렇게 해수면 위에 떠 있는 해양 구조물을 통해 풍력에너지를 동시에 이용하는 해양발전장치에 대한 관심과 개발이 집중되고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 부유식 해상풍력발전장치는, 해양 구조물의 선체가 좌우로 흔들리는 선수동요(Roll motion)가 발생함으로 인해, 발전효율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
이러한, 종래의 부유식 해상풍력발전장치는, 대한민국공개특허공보 제2013-0048853호(2013.05.13)에 제시된다.
본 발명은, 해상에 안정적인 부유상태를 유지하면서 풍력에 의한 발전이 이루어질 수 있게 하는 부유식 해상풍력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 해상에 부유하도록 부력을 가지며, 중앙에 공간부가 마련된 메인부유체, 상기 메인부유체의 공간부에 삽입 배치된 상태로 상기 메인부유체에 결합 설치되며, 부력을 가지는 보조부유체, 상기 보조부유체의 상부에 수직하게 설치되어, 전력을 생산하는 복수의 풍력발전기, 상기 메인부유체에 연결 설치되어, 상기 메인부유체의 위치를 제어하는 위치제어수단, 상기 메인부유체에 연결 설치되어, 상기 해상의 파랑을 흡수하여 상기 메인부유체를 평형상태로 유지시키는 동요억제수단, 상기 메인부유체에 연결 설치되어, 상기 해상에서 선박을 정박할 수 있게 하는 접안연결부를 포함하는 부유식 해상풍력발전장치를 제공한다.
또한, 상기 위치제어수단은, 일측 및 타측에 마주보도록 배치된 한 쌍의 기본바부재 및 상기 기본바부재를 상호 연결하는 지지바로 구성되며, 상기 메인부유체의 둘레방향을 따라 상호 이격 설치되는 복수의 지지프레임과, 상기 기본바부재 사이에 배치된 상태로 양측이 각각 상기 기본바부재에 회전 가능하게 연결 설치되는 익형 단면구조의 운동판과, 상기 기본바부재 사이에 배치된 상태로 상기 운동판의 일단에 연결 결합되며, 양측에는 연결바가 형성된 탄성력을 가지는 판 형상의 연동판과, 일측의 상기 기본바부재에 설치된 상태로 상기 연동판 일측의 연결바와 연결되어, 상기 해상에서의 파도에 의해 상하운동하는 상기 연동판의 회전으로 전력을 생산하는 회전발전부와, 타측의 상기 기본바부재에 설치된 상기 연동판 타측의 연결바와 연결되며, 상기 회전발전부와 전기적으로 연결되어 상기 회전발전부로부터 전력을 공급받아 상기 연동판이 회전하도록 구동력을 발생시키는 회전구동부 및, 상기 회전발전부와 상기 회전구동부에 전기적으로 연결되어, 상기 회전발전부에 생산된 전력의 상기 회전구동부로의 공급여부를 제어하는 구동제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전발전부는, 제1회전축에 일단이 결합된 상태로 타단에 제1플라이휠이 구비된 제1크랭크축과, 일단이 상기 제1플라이휠에 결합된 상태로 타단이 상기 연동판 일측의 연결바에 연결 결합된 제1링크부재가 구비된 발전기어박스와, 상기 발전기어박스의 제1회전축에 연결 결합되며, 상기 제1회전축의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전구동부는, 제2회전축에 일단이 결합된 상태로 타단에 제2플라이휠이 구비된 제2크랭크축과, 일단이 상기 제2플라이휠에 결합된 상태로 타단이 상기 연동판 타측의 연결바에 연결 결합된 제2링크부재가 구비된 구동기어박스와, 상기 구동기어박스의 제2회전축에 연결 결합되는 감속기어박스 및, 상기 감속기어박스와 연결되는 구동모터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 동요억제수단은, 상기 메인부유체의 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 상태로 일단이 상기 메인부유체에 상하방향으로 회전 가능하게 힌지 결합되는 복수의 제1흡수판과, 상기 제1흡수판의 타단에 상하방향으로 회전 가능하게 힌지 결합되는 제2흡수판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 동요억제수단에는 상기 제2흡수판을 상호 연결시키는 링 구조의 연결와이어를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 접안연결부는, 상기 메인부유체의 외측 방향으로 돌출되도록 상기 메인부유체의 외측면에 연결 결합되는 바 구조의 연결암과, 상기 연결암의 상면에 길이방향으로 설치되어, 상기 선박에서 하역되는 물품들을 이송시키는 이송레일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전기는 총 1 내지 1.2GW의 전력을 생산하며, 상기 보조부유체의 개별구조물 상부에는 상기 풍력발전기와 연결되는 변전시설이 더 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 해상풍력발전장치는, 풍력발전기를 메인부유체의 공간부 상에 배치되는 보조부유체 상부에 복수개를 설치한 상태에서 해상에서 발생되는 파도는 위치제어수단과 더불어 동요억제수단에 의해 발생되는 상하방향으로의 왕복 운동에너지에 의해 흡수되는 바, 메인부유체가 파도의 영향을 받아 요동되는 것을 방지하면서 평형상태를 유지할 수 있게 되어 안정적인 풍력발전을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 해상풍력발전장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 위치제어수단의 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 운동판의 확대사시도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 회전발전부의 개략사시도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 회전구동부의 개략사시도이다.
도 6은 도 4와 도 5에 나타낸 기어박스의 개략 구성도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 동요억제수단의 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 해상풍력발전장치의 사시도이며, 도 2는 도 1에 나타낸 위치제어수단의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 부유식 해상풍력발전장치는, 메인부유체(100), 보조부유체(200), 풍력발전기(300), 위치제어수단(400), 동요억제수단(500), 접안연결부(600)를 구비하고 있다.
상기 메인부유체(100)는 이후 설명될 보조부유체(200), 풍력발전기(300), 위치제어수단(400), 동요억제수단(500), 접안연결부(600)를 설치한 상태로 지지하게 되는 구조물이다. 이러한, 상기 메인부유체(100)는 해상에서 부유하도록 부력을 가지는 구조물로서, 중앙에는 이후 설명될 보조부유체(200)를 삽입 배치할 수 있도록 공간부(101)가 마련된 원형의 링 구조물로 도시하였으나 이에 한정하지 않고 사각형 링 또는 그외의 다양한 링 형상을 가지도록 형성하거나 원형블록구조물 이외의 다양한 형상을 가지는 블록구조물 상에 상기 공간부(101)가 형성된 구조물을 사용할 수도 있음은 물론이다.
그리고, 상기 메인부유체(100)의 외측벽 둘레로는 복수의 통공(110)이 관통 형성되어 수선면과의 접촉면적이 감소됨으로서, 상기 메인부유체(100)에 가해지는 조파저항이 최소화되면서 상기 메인부유체(100)의 운동성능이 향상된다.
또한, 상기 메인부유체(100)에는 이후 설명될 보조부유체(200)를 상기 공간부(101)에 삽입 배치한 상태에서 상기 보조부유체(200)를 연결 지지할 수 있도록 지지대(120)가 결합 설치된다. 이러한, 상기 지지대(120)는 바 형상 부재로서, 일단은 상기 메인부유체(100)에 연결 결합되고, 타단은 상기 보조부유체(200)에 연결 결합된다.
이러한, 상기 메인부유체(100)의 상면 및 상기 지지대(120)의 상면에는 선박에서 하역된 후, 이후 설명될 접안연결부(600)에서 이송된 물품을 원하는 장소로 이송시킬 수 있게 하는 이송레일(130)이 각각 형성될 수 있다.
상기 보조부유체(200)는 상기 메인부유체(100)의 부력을 증대시킴과 더불어 이후 설명될 풍력발전기(300)를 연결지지하는 평판 형상의 구조물이다. 이러한, 상기 보조부유체(200)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 메인부유체(100)의 공간부(101)에 삽입 배치된 상태로 상기 지지대(120)에 의해 상기 메인부유체(100)에 연결상태로 결합 설치된다. 여기서, 상기 보조부유체(200)는 부력을 가지는 복수의 판 형상 개별구조물(200a)로 구성된다. 즉, 상기 보조부유체(200)는 복수의 개별구조물(200a)을 동일 수평선상에 나란하게 배치한 상태로 상호 연결 결합되게 한 구조를 가진다. 이러한, 상기 개별구조물(200a) 상부에는 이후 설명될 풍력발전기(300)가 설치된다. 더불어, 상기 보조부유체(200)의 개별구조물(200a) 상부에는 이후 설명될 풍력발전기(300)에서 생산된 전력을 전달받아 전압이나 전류를 변성 또는 상기 메인부유체(100) 외부의 시설로 공급하기 위한 변전시설(340)이 구비될 수 있다.
상기 풍력발전기(300)는 상기 보조부유체(200) 상에 상호 이격되게 복수개가 설치되어, 상기 해상에서 발생되는 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 발전설비이다. 이러한, 상기 풍력발전기(300)는 상기 보조부유체(200)의 상부에 수직하게 배치된 상태로 상방으로 돌출되도록 상기 보조부유체(200)에 연결 결합된다. 여기서, 상기 풍력발전기(300)는 상기 보조부유체(200)의 상부에 수직하게 배치된 상태로 하단이 상기 보조부유체(200) 상면에 결합 설치되는 타워(310)와, 상기 타워(310)의 상부에 연결 설치되어 블레이드(330)의 회전력으로부터 전기를 발생시키는 낫셀(320) 및, 상기 낫셀(320)에 회전 가능하게 설치되어 풍력에 의해 회전하는 블레이드(330)를 포함한다. 이때, 복수개의 상기 풍력발전기(300)에서 생산되는 총 전력은 1 내지 1.2GW일 수 있다.
상기 위치제어수단(400)은 상기 메인부유체(100)에 연결 설치되어, 상기 메인부유체(100)의 상기 해상에서의 위치를 제어한다. 이러한, 상기 위치제어수단(400)은 상기 메인부유체(100)의 외측 둘레방향을 따라 상호 이격되게 복수개가 설치된다. 여기서, 상기 위치제어수단(400)은 지지프레임(410), 운동판(420), 연동판(430), 회전발전부(440), 회전구동부(450), 구동제어부(460)를 포함한다.
상기 지지프레임(410)은 이후 설명될 운동판(420), 회전발전부(440), 회전구동부(450)를 지지하는 틀 부재이다. 여기서, 지지프레임(410)은 일측 및 타측에 상호 마주보도록 한 쌍의 기본바부재(411)가 배치된 상태로 상기 기본바부재(411)의 길이방향 양단을 각각 상호 연결되게 하는 한 쌍의 지지바(412)로 구성된 사각형의 틀 구조를 가지게 된다. 이러한, 상기 지지프레임(410)은 상기 메인부유체(100)의 외측 둘레방향을 따라 상호 이격되게 복수개가 배치된 상태로 각각 상기 지지프레임(410) 외측에 연결 결합된다.
여기서, 상기 지지프레임(410)의 내측, 보다 상세하게는 상기 기본바부재(411) 사이에는 운동판(420)이 배치된 상태로 양측이 각각 상기 기본바부재(411)에 회전 가능하게 연결 설치된다. 그리고, 상기 지지프레임(410) 양측, 보다 상세하게는 일측에 배치된 상기 기본바부재(411)에는 회전발전부(440)가 결합 설치되고, 타측에 배치된 상기 기본바부재(411)에는 회전구동부(450)가 결합 설치된다.
상기 운동판(420)은 상기 지지프레임(410)의 내측, 즉 상기 기본바부재(411) 사이에 배치된 상태로 양측이 각각 상기 기본바부재(411)에 회전 가능하게 힌지로 연결 결합된다. 이러한, 상기 운동판(420)은 상기 해상에서의 유체 흐름을 용이하게 할 수 있도록 익형 단면구조를 가진다. 여기서, 상기 운동판(420)은 파랑운동에너지가 작용하는 방향과 반대의 방향으로 운동에너지를 발생시킨다. 즉, 상기 운동판(420)은 파도의 영향을 받아 회전운동하며 운동에너지를 생성하기 때문에 상기 메인부유체(100)의 위치가 파도의 영향을 받아 위치가 변경되지 않게 한다.
이러한, 상기 운동판(420)의 상면 길이방향과 하면 길이방향으로는 복수의 돌출부(421)를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 돌출부(421)는 상기 운동판(420) 상면과 하면 표면에 난류를 발생시켜 추진력과 양력을 증대시킨다. 즉, 상기 돌출부(421)는 파도의 영향을 받아 상기 운동판(420)이 회전운동할 때 발생되는 운동에너지를 증가시킨다.
도 3을 참조하면, 상기 운동판(420)의 상면과 하면 테두리, 즉, 앞서 설명한 상기 돌출부(421)와 인접한 위치에는 상기 운동판(420)의 길이방향을 따라 복수의 딤플(422) 또는 돌기(도면미도시)가 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 운동판(420)의 상면과 하면에 형성된 복수의 돌출부(421) 대신에 상기 운동판(420)의 상면과 하면 전체표면에 걸쳐 딤플(422) 또는 돌기가 형성될 수도 있음은 물론이다.
상기 연동판(430)은 상기 운동판(420)의 일단, 즉 상기 메인부유체(100)의 외측을 향햐는 단부의 반대측 단부에 연결 설치되어, 상기 운동판(420)이 상기 지지프레임(410) 상에서 회전운동시 이에 연동하게 되는 판 형상 부재이다. 이때, 상기 연동판(430)은 상기 운동판(420)으로부터 발생되는 운동에너지를 받아 이에 대응되게 운동시, 상하방향으로의 운동에너지를 증대시킬 수 있도록 탄성력을 가지는 판으로 형성된다.
이러한, 상기 연동판(430)은 상기 지지프레임 내측, 보다 상세하게는 상기 기본바부재(411) 사이에 배치된 상태로, 상기 연동판(430)의 일단이 상기 운동판(420)의 일단에 연결된다. 이때, 상기 연동판(430)의 양측, 즉 상기 기본바부재(411)에 각각 대향되는 면부에는 이후 설명될 회전발전부(440)와 회전구동부(450)에 각각 연결되는 연결바(431)가 돌출 형성된다. 즉, 상기 연동판(430) 일측에 형성된 연결바(431)에는 회전발전부(440)를 연결 설치하고, 상기 연동판(430) 타측에 형성된 연결바(431)에는 회전구동부(450)를 연결 설치하게 된다.
상기 회전발전부(440)는 상기 해상에서 파도에 의해 상기 운동판(420)의 회전운동이 발생함에 따라 상기 연동판(430)이 상하방향으로 대응되게 왕복 이동시, 상기 연동판(430)으로부터 운동에너지를 전달받아 전기에너지로 변화시켜 전력을 생산한다. 이러한, 상기 회전발전부(440)는 일측의 상기 기본바부재(411)에 결합 설치된 상태로 상기 연동판(430) 일측의 연결바(431)와 연결된다. 도 4를 참조하면, 상기 회전발전부(440)는 발전기어박스(441), 발전기(446)를 포함한다.
상기 발전기어박스(441)는 상기 운동판(420)과 상기 연동판(430)의 상하방향 왕복 운동을 회전운동으로 변환시킨다. 도 6을 참조하면, 상기 발전기어박스(441)의 내부에는 제1회전축(442)에 일단이 결합된 상태로 타단에 제1플라이휠(444)이 구비된 제1크랭크축(443)과, 일단이 상기 제1플라이휠(444)에 결합된 상태로 타단이 상기 연동판(430) 일측의 연결바(431)에 연결 결합되는 제1링크부재(445)로 구성된다. 이때, 상기 발전기어박스(441)의 일측에는 상기 연동판(430) 일측의 연결바(431)를 상하방향으로 이동되게 가이드하는 안내홈(441a)이 관통 형성된다.
상기 발전기(446)는 발전기어박스(441)의 제1회전축(442)과 연결 결합된다. 이러한, 상기 발전기(446)는 상기 제1회전축(442)의 회전력을 전달받아 전력을 생산하게 된다.
이같이, 상기 연동판(430)이 파도에 의해 상하 이동하는 상기 운동판(420) 운동에 연동하여 상하운동하게 되면, 상기 연동판(430) 일측의 연결바(431)는 상기 발전기어박스(441)의 안내홈(441a)을 따라 상하 이동하게 되고, 상기 연결바(431)가 상하이동하게 되면 상기 연결바(431)에 연결된 상기 제1링크부재(445)가 상기 제1플라이휠(444)을 회전시키는 바, 상기 제1회전축(442)이 회전하게 되고 상기 발전기(446)는 상기 제1회전축(442)의 회전력으로 구동되면서 전력을 생산하게 된다.
여기서, 상기 회전발전부(440)에는 상기 발전기(446)에서 생산된 전력을 저장할 수 있는 배터리설비(도면미도시)를 구비할 수도 있음은 물론이다.
상기 회전구동부(450)는 상기 회전발전부(440)에서 생산된 전력을 공급받아 구동되면서 상기 연동판(430)이 상하방향으로 왕복 이동되게 한다. 이러한, 상기 회전구동부(450)는 타측의 상기 기본바부재(411)에 결합 설치된 상태로 상기 연동판(430) 타측의 연결바(431)와 연결된다. 더불어, 상기 회전구동부(450)는 상기 회전발전부(440)와 전기적으로 연결 배치된다. 도 5를 참조하면, 상기 회전구동부(450)는 구동기어박스(451), 감속기어박스(456), 구동모터(457)를 포함한다.
상기 구동기어박스(451)는 이후 설명될 구동모터의 회전운동을 상하방향 왕복운동을 변환시켜 상기 운동판(420)과 상기 연동판(430)을 상하방향으로 왕복 운동할 수 있게 한다. 도 6을 참조하면, 상기 구동기어박스(451)의 내부에는 제2회전축(452)에 일단이 결합된 상태로 타단에 제2플라이휠(454)이 구비된 제2크랭크축(453)과, 일단이 상기 제2플라이휠(454)에 결합된 상태로 타단이 상기 연동판(430) 타측의 연결바(431)에 연결 결합되는 제2링크부재(455)로 구성된다. 이때, 상기 구동기어박스(451)의 타측에는 상기 연동판(430) 타측의 연결바(431)를 상하방향으로 이동되게 가이드하는 안내홈(451a)이 관통 형성된다. 여기서, 상기 제2회전축(452)에는 선택적으로 동력의 전달을 차단할 수 있게 하는 클러치수단을 구비할 수 있음은 물론이다.
상기 감속기어박스(456)은 구동모터(457)에서 발생된 회전속도를 감속시킨 상태로 상기 구동기어박스(451)로 전달되게 한다. 즉, 상기 감속기어박스(456)는 내측에 감속기어(도면미도시)를 구비한 상태로 상기 구동기어박스(456)의 제2회전축(452)및 구동모터(457)의 구동축과 각각 연결되도록 설치된다.
상기 구동모터(457)는 상기 연동판(430) 타측의 연결바(431)를 상하방향으로 이동되게 구동력을 발생시킨다. 이러한, 상기 구동모터(457)는 상기 지지프레임(410)의 타측에 배치된 상기 기본바부재(411)에 결합 설치된 상태로 구동축이 상기 감속기어박스(465)의 축부와 연결되도록 설치된다.
상기 구동제어부(460)는 상기 회전구동부(450)의 작동을 제어한다. 즉, 상기 구동제어부(460)는 상기 회전발전부(440)의 발전기(446) 및 상기 회전구동부(450)의 구동모터(457)와 전기적으로 연결되어, 상기 회전발전부(440)에서 생산된 전력의 상기 회전구동부(450)로의 공급여부를 제어한다. 이때, 상기 구동제어부(460)는 상기 해상의 환경 또는 조건이 악화되어 바람 또는 파도가 심할 경우 상기 운동판(420)에서 발생되는 운동 에너지만으로 상기 메인부유체(100)의 위치가 제어되지 않을 경우 상기 운동판(420)을 강제적으로 임의 구동되게 한다. 여기서, 상기 구동제어부(460)에는 상기 해상에서의 바람 또는 파도의 세기를 측정할 수 있는 감지부(도면미도시)가 구비될 수 있음은 물론이다.
더불어, 상기 위치제어수단(400)에는 GPS(도면미도시)를 추가적으로 구비하여, 상기 메인부유체(100)의 현재위치를 위성에 의해 수신받은 후, 수신받은 위치데이터를 기반으로 상기 회전구동부(450)의 구동모터(457)를 구동시켜 상기 메인부유체(100)의 위치를 조절할 수도 있음은 물론이다.
상기 동요억제수단(500)는 상기 메인부유체(100)로 전달되는 상기 해상의 파랑운동에너지를 흡수하여 상기 메인부유체(100)가 상기 해상에서 안정적인 평형상태를 유지할 수 있게 한다. 즉, 상기 동요억제수단(500)은 상기 해상의 파랑에 의해 상하방향으로 왕복 운동하면서 운동에너지를 생성하면서 상기 파랑을 흡수하게 된다. 이러한, 상기 동요억제수단(500)은 상기 메인부유체(100)의 외측 둘레방향을 따라 상호 이격되게 복수개가 설치된다. 도 7을 참조하면, 상기 동요억제수단(500)은 제1흡수판(510), 제2흡수판(520)을 포함한다.
상기 제1흡수판(510)은 상기 메인부유체(100)의 외측 둘레방향을 따라 상호 이격되게 복수개가 배치된 상태로 일단이 각각 상기 메인부유체(100) 외측에 연결 결합되는 평판 형상의 부재이다. 이러한, 상기 제1흡수판(510)의 일단은 상기 메인부유체(100) 외측에 상하방향으로 회전 가능하게 힌지(540)로서 연결 결합된다.
상기 제2흡수판(520)은 상기 제1흡수판(510)에 연결 결합되는 평판 형상의 부재이다. 이러한, 상기 제2흡수판(520)의 일단은 상기 제1흡수판(510)의 타단에 상하방향으로 회전 가능하게 힌지(540)로서 연결 결합된다.
이같이, 상기 제1흡수판(510)과 상기 제2흡수판(520)은 상호 상하방향으로 회전 가능한 상태로 연결되고, 상기 제1흡수판(510)은 상기 메인부유체(100)에 다시 상하방향으로 회전 가능하게 연결 설치되는 바, 상기 제1흡수판(510) 및 상기 제2흡수판(520)은 파도의 영향을 받아 상하방향으로 회전운동하며 운동에너지를 생성하면서 흡수하며, 상기 메인부유체(100)가 파도의 영향을 받아 요동되는 것을 방지하면서 평형상태를 유지할 수 있게 한다.
이때, 상기 동요억제수단(500)에는 상기 메인부유체(100)의 둘레방향으로 상호 이격되게 배치된 상기 제2흡수판(520)을 상호 연결시키는 링 구조의 연결와이어(530)를 설치할 수 있다. 이러한, 상기 연결와이어(530)는 파도의 영향을 받아 하나의 상기 제1흡수판(510)과 상기 제2흡수판(520)에서 발생되는 상하방향으로 회전운동을 다른 상기 제1흡수판(510)과 상기 제2흡수판(520)으로 전달함으로서 상기 메인부유체(100)로 파도의 영향이 전달되는 것을 억제시킬 수 있게 된다.
상기 접안연결부(600)는 상기 해상에서 운항하는 선박을 상기 메인부유체(100)에 정박할 수 있게 하는 구조물이다. 이러한, 상기 접안연결부(600)는 일단을 상기 메인부유체(100)에 연결 설치한 상태로 타단은 상기 선박의 정박을 안정적으로 할 수 있게 상기 메인부유체(100) 외측 방향으로 돌출되게 배치한다. 여기서, 상기 접안연결부(600)는 연결암(610), 이송레일(620)을 포함한다.
상기 연결암(610)은 상기 메인부유체(100)의 외측 방향으로 돌출되도록 상기 메인부유체(100)에 연결 결합되는 바 형상부재이다. 즉, 상기 연결암(610)의 일단은 상기 메인부유체(100)의 외측면에 연결 결합되며, 타단은 상기 메인부유체(100)의 외측방향으로 돌출되도록 연장 배치된다. 이때, 상기 연결암(610)의 상면높이는 상기 메인부유체(100)의 상면높이에 대응되게 형성되어, 상기 연결암(610) 상으로 하역되는 물품을 안정적으로 이송할 수 있게 된다.
상기 이송레일(620)은 상기 연결암(610)의 상면에 길이방향으로 연장 설치되어, 상기 선박에서 상기 연결암(610) 상부로 하역되는 상기 물품을 상기 메인부유체(100) 방향으로 용이하게 이송시키게 한다. 이때, 상기 연결암(610)에 설치된 상기 이송레일(610)은 상기 메인부유체(100)에 형성된 이송레일(130)과 연결 설치되어, 상기 물품을 원하는 위치로 용이하게 이송시킬 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 일실시예의 상기 부유식 해상풍력발전장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 메인부유체(100)가 상기 해상에 부유한 상태로 배치하면, 상기 해상에서 발생하는 바람에 의해 상기 풍력발전기(300)의 블레이드(330)가 회전하면서 상기 낫셀(320)에서 전력을 생산하게 된다.
이때, 상기 해상에서 발생되는 파도는 상기 위치제어수단(400) 및 상기 동요억제수단(500)에 의해 운동에너지가 흡수되면서 안정적인 평형상태를 유지하게 된다. 즉, 상기 해상의 파도에 의해 상기 위치제어수단(400)의 운동판(420) 및 상기 연동판(430)은 상하방향으로 회전운동하며 운동에너지를 생성하면서 파도를 흡수됨과 더불어, 상기 동요억제수단(500)의 제1흡수판(510) 및 제2흡수판(520)도 상하방향으로 회전운동하며 운동에너지를 생성하면서 파도를 흡수하게 된다.
만약, 상기 해상에서 발생되는 파도가 일정범위 이상으로 심할 경우에는, 상기 위치제어수단(400)의 회전구동부(450)가 상기 운동판(420)을 강제적으로 구동시켜 위치를 제어하게 된다.
즉, 상기 회전구동부(450)의 구동모터(457)가 상기 회전발전부(440)의 발전기(446)로부터 생성된 전력을 공급받아 구동하게 되면, 상기 구동기어박스(451)의 제2회전축(452)이 회전을 하게 되고, 상기 제2회전축(452)이 회전하면 제2크랭크축(453)이 회전하게 됨으로서, 상기 제2링크부재(455)가 작동하게 된다.
이렇게, 상기 제2링크부재(455)가 작동하게 되면 상기 연동판(430) 타측의 연결바(431)는 상기 제2링크부재(455)에 연동하면서 상기 구동기어박스(451)의 안내홈(451a)을 따라 상하방향으로 왕복 이동하게 된다. 상기 연동판(430) 타측의 연결바(431)가 상하방향으로 왕복 이동하게 되면, 상기 운동판(431)도 함께 상하방향으로 왕복 회전운동하게 되면서 상기 메인부유체(100)의 부유위치를 조절하게 된다.
이와 같이, 일실시예의 상기 부유식 해상풍력발전장치는, 상기 풍력발전기(300)를 상기 메인부유체(100)의 공간부(101) 상에 배치되는 상기 보조부유체(300) 상부에 복수개를 설치한 상태에서 상기 해상에서 발생되는 파도는 상기 위치제어수단(400)과 더불어 상기 동요억제수단(500)에 의해 발생되는 상하방향으로의 왕복 운동에너지에 의해 흡수되는 바, 상기 메인부유체(100)가 파도의 영향을 받아 요동되는 것을 방지하면서 평형상태를 유지할 수 있게 되어 안정적인 풍력발전을 가능하게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 해상에 부유하도록 부력을 가지며, 중앙에 공간부가 마련된 메인부유체와;
    상기 메인부유체의 공간부에 삽입 배치된 상태로 상기 메인부유체에 결합 설치되며, 부력을 가지는 복수의 판 형상 개별구조물이 나란하게 배치된 상태로 상호 연결 결합된 구조를 가지는 보조부유체와;
    상기 보조부유체의 각 개별구조물 상부에 수직하게 복수개가 설치되어, 전력을 생산하는 풍력발전기와;
    상기 메인부유체에 연결 설치되어, 상기 메인부유체의 위치를 제어하는 위치제어수단와;
    상기 메인부유체에 연결 설치되어, 상기 해상의 파랑을 흡수하여 상기 메인부유체를 평형상태로 유지시키는 동요억제수단; 및,
    상기 메인부유체에 연결 설치되어, 상기 해상에서 선박을 정박할 수 있게 하는 접안연결부를 포함하는 부유식 해상풍력발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치제어수단은,
    일측 및 타측에 마주보도록 배치된 한 쌍의 기본바부재 및 상기 기본바부재를 상호 연결하는 지지바로 구성되며, 상기 메인부유체의 둘레방향을 따라 상호 이격 설치되는 복수의 지지프레임과,
    상기 기본바부재 사이에 배치된 상태로 양측이 각각 상기 기본바부재에 회전 가능하게 연결 설치되는 익형 단면구조의 운동판과,
    상기 기본바부재 사이에 배치된 상태로 상기 운동판의 일단에 연결 결합되며, 양측에는 연결바가 형성된 탄성력을 가지는 판 형상의 연동판과,
    일측의 상기 기본바부재에 설치된 상태로 상기 연동판 일측의 연결바와 연결되어, 상기 해상에서의 파도에 의해 상하운동하는 상기 연동판의 회전으로 전력을 생산하는 회전발전부와,
    타측의 상기 기본바부재에 설치된 상기 연동판 타측의 연결바와 연결되며, 상기 회전발전부와 전기적으로 연결되어 상기 회전발전부로부터 전력을 공급받아 상기 연동판이 회전하도록 구동력을 발생시키는 회전구동부 및,
    상기 회전발전부와 상기 회전구동부에 전기적으로 연결되어, 상기 회전발전부에 생산된 전력의 상기 회전구동부로의 공급여부를 제어하는 구동제어부를 포함하는 부유식 해상풍력발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전발전부는,
    제1회전축에 일단이 결합된 상태로 타단에 제1플라이휠이 구비된 제1크랭크축과, 일단이 상기 제1플라이휠에 결합된 상태로 타단이 상기 연동판 일측의 연결바에 연결 결합된 제1링크부재가 구비된 발전기어박스와,
    상기 발전기어박스의 제1회전축에 연결 결합되며, 상기 제1회전축의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 부유식 해상풍력발전장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전구동부는,
    제2회전축에 일단이 결합된 상태로 타단에 제2플라이휠이 구비된 제2크랭크축과, 일단이 상기 제2플라이휠에 결합된 상태로 타단이 상기 연동판 타측의 연결바에 연결 결합된 제2링크부재가 구비된 구동기어박스와,
    상기 구동기어박스의 제2회전축에 연결 결합되는 감속기어박스 및,
    상기 감속기어박스와 연결되는 구동모터를 포함하는 부유식 해상풍력발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 동요억제수단은,
    상기 메인부유체의 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 상태로 일단이 상기 메인부유체에 상하방향으로 회전 가능하게 힌지 결합되는 복수의 제1흡수판과,
    상기 제1흡수판의 타단에 상하방향으로 회전 가능하게 힌지 결합되는 제2흡수판을 포함하는 부유식 해상풍력발전장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 동요억제수단에는 상기 제2흡수판을 상호 연결시키는 링 구조의 연결와이어를 더 구비하는 부유식 해상풍력발전장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 접안연결부는,
    상기 메인부유체의 외측 방향으로 돌출되도록 상기 메인부유체의 외측면에 연결 결합되는 바 구조의 연결암과,
    상기 연결암의 상면에 길이방향으로 설치되어, 상기 선박에서 하역되는 물품들을 이송시키는 이송레일을 포함하는 부유식 해상풍력발전장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 풍력발전기는 총 1 내지 1.2GW의 전력을 생산하며,
    상기 보조부유체의 개별구조물 상부에는 상기 풍력발전기와 연결되는 변전시설이 더 설치된 부유식 해상풍력발전장치.
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