WO2016208843A1 - 부유식 파력 발전 장치 - Google Patents

부유식 파력 발전 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2016208843A1
WO2016208843A1 PCT/KR2016/002127 KR2016002127W WO2016208843A1 WO 2016208843 A1 WO2016208843 A1 WO 2016208843A1 KR 2016002127 W KR2016002127 W KR 2016002127W WO 2016208843 A1 WO2016208843 A1 WO 2016208843A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
unit
floating
energy
anchoring
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002127
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
성용준
조민수
김정희
Original Assignee
주식회사 인진
성용준
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 인진, 성용준 filed Critical 주식회사 인진
Priority to US15/739,954 priority Critical patent/US10590905B2/en
Priority to CN201680038598.0A priority patent/CN107896503B/zh
Priority to EP16814556.3A priority patent/EP3315766A1/en
Publication of WO2016208843A1 publication Critical patent/WO2016208843A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B77/00—Transporting or installing offshore structures on site using buoyancy forces, e.g. using semi-submersible barges, ballasting the structure or transporting of oil-and-gas platforms
    • B63B77/10—Transporting or installing offshore structures on site using buoyancy forces, e.g. using semi-submersible barges, ballasting the structure or transporting of oil-and-gas platforms specially adapted for electric power plants, e.g. wind turbines or tidal turbine generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1885—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B63B21/502—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers by means of tension legs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/1865—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem where the connection between wom and conversion system takes tension only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G11/00—Means for fastening cables or ropes to one another or to other objects; Caps or sleeves for fixing on cables or ropes
    • F16G11/12—Connections or attachments, e.g. turnbuckles, adapted for straining of cables, ropes, or wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B63B2021/505—Methods for installation or mooring of floating offshore platforms on site
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/4466—Floating structures carrying electric power plants for converting water energy into electric energy, e.g. from tidal flows, waves or currents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/02—Buoys specially adapted for mooring a vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/505—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using chains and sprockets; using toothed belts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a high efficiency and low cost floating wave power generation device that converts and absorbs kinetic energy of waves into usable energy forms.
  • Waves are a high-density energy source among renewable energy sources and are attracting attention because they can be generated 24 hours a day.
  • Korean Patent Registration No. 10-1260037 discloses a technique for a wave power generating structure, but the wave energy harvesting efficiency is limited and the coastal topography and the depth can be limited.
  • the present invention provides a floating wave power generation device for converting kinetic energy of waves into electric or hydraulic energy, and provides a high efficiency and low cost floating wave power generation device.
  • the floating wave power generation apparatus of the present invention a floating unit floating on the sea surface;
  • the delivery unit and the energy unit are provided inside the floating unit.
  • the floating wave power generation apparatus of the present invention a floating unit floating on the sea surface; A wire that securely floats the floating unit; An anchoring part fixing one end of the wire to a sea bottom; A safety coupling separating the wire and the floating unit to relieve excessive tension of the wire; It includes.
  • the floating wave power generation apparatus of the present invention can reduce the initial installation and construction costs compared to the pile, self-weighting, jacket-type offshore installation by mooring the floating unit with a wire.
  • Floating wave power generation device of the present invention by using a barge or a floating body as a floating unit, it is possible to recycle the waste ship and can reduce the cost.
  • the barge as a floating unit, it is easy to install and dismantle the wave power generation device.
  • the floating wave power generation device of the present invention can efficiently absorb motion in various directions because it is generated by mechanical energy transfer through a wire.
  • the floating wave power generation device of the present invention can convert all the tensions of the wires varying with respect to all directions in which the floating unit translates or rotates to energy, thereby realizing a high efficiency device. It can absorb all the energy for various movements of the floating unit.
  • Floating wave power generation device of the present invention by separating a plurality of passages by a predetermined distance, even if one passage is included in the rotary shaft of the floating unit, if the other passage is out of the position of the rotary shaft, the wire passing through the passage that is off the rotary shaft Tension may occur and energy absorption may be possible.
  • Floating wave power generation device of the present invention can reduce the installation cost of the sea because it absorbs the wave energy as electrical or hydraulic energy from the energy unit inside the floating unit to the land.
  • the floating wave power generator of the present invention can be safely evacuated during a storm by providing a safety coupling for releasing excessive tension to the wire and a display floating body which makes it possible to check the position of the anchoring portion on the sea surface.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a floating wave power generation device of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic comparative example for comparison with the present invention, a schematic diagram showing the relationship between the weight portion and the anchoring portion.
  • 3 is a schematic view showing the relationship between the weight part and the anchoring part of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a delivery unit of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the floating wave power generation device of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing the relationship between the positions of the passages in the floating unit of the present invention.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the wiring of the anchoring wire in the floating unit of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view showing a burst power generation device of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view before safety evacuation of the floating wave power generation device of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view after safety evacuation of the floating wave power generation device of the present invention.
  • the direction perpendicular to the sea level 11 is called a vertical direction
  • the direction included in the sea level 11 is called a horizontal direction.
  • the floating wave power generation apparatus of the present invention includes a floating unit 200 floating on the sea surface 11, a transfer unit 100 absorbing kinetic energy of the floating unit 200, and a machine absorbed in the transfer unit 100. It may include an energy unit 300 for converting energy into other kinds of energy such as electricity or hydraulic pressure.
  • the delivery unit 100 and the energy unit 300 may be provided inside the floating unit 200.
  • the diameter of the floating unit 200 may be between 5 and 15 m. This size is the most efficient way to absorb the energy of waves generated in a depth area of about 5 meters.
  • Floating unit 200 may be a barge. By using the existing barge as the floating unit 200, it is possible to use the waste barge and reduce the cost. In addition, by using the barge as the floating unit 200, it is easy to install and dismantle the power generation device.
  • the floating unit is made of a material or structure having a specific gravity less than that of water.
  • the floating unit may be made of a single material of a buoyancy material having a low specific gravity, or a frame structure for reinforcing rigidity and a buoyant material may be combined around the skeleton. This can give the entire floating unit buoyancy.
  • the floating unit 200 can float freely on the surface of the water, position restraining means for fixing the floating unit to a desired position area is required.
  • a wire, a mooring cable 601, an anchoring wire may be used.
  • the mooring cable is not connected to the delivery unit but may simply be a position restraining means for connecting the floating unit and the mooring support (603).
  • each wire may include at least one of the anchoring wire and the heavy wire shown in FIG. It may include one.
  • the anchoring wire is an example of the position restraining means connecting the transfer unit and the anchoring portion to transfer the wave energy to the transfer unit as an embodiment of FIG. 3 and below.
  • the wire shown in FIG. 1 is provided between the floating unit and the anchoring portion and is a means for transmitting the wave force to the transfer unit, and may be a position restraining means for restraining the floating position of the floating unit.
  • the floating unit may be moored at a point on the sea with wire 110.
  • the floating unit 200 may be moored by the wire 110 so as not to deviate out of a predetermined range at a point on the sea.
  • Floating wave power generation device of the present invention by mooring the floating unit 200 with the wire 110, the initial installation and construction compared to other marine facilities for fixing the floating unit 200 in the pile, self-weight, jacket type The cost can be reduced.
  • one end of the wire 110 may be connected to the anchoring portion 31, and the anchoring portion 31 may be fixed to the sea bottom surface 13.
  • the anchoring portion 31 functions to firmly fix one end of the wire 110 to a point of the sea bottom surface 13.
  • the anchoring portion 31 may be at least one of a concrete mass, a tetra-port, an anchor, a gabion, a pile, and a jacket.
  • the anchor of one end of the wire 110 is fixed to the sea bottom 13 and the gabion is placed on the anchor, one end of the wire 110 may be firmly fixed to a point of the sea bottom 13.
  • Gabions may be loaded with stone-like loads in a pocket-shaped net.
  • one end of the wire 110 may be more firmly fixed to the sea bottom 13. have.
  • the floating unit 200 that primarily absorbs wave energy as mechanical energy is not fixedly installed on the surface of the water or the sea. Since the floating unit 200 is moored by the wire 110 at sea, the floating unit 200 may perform up, down, left, or right rotational motions according to the movement of the waves.
  • the tension or length change of the wire 110 according to the up, down, left, right, or x-axis / y-axis / z-axis rotation of the floating unit 200 is primarily absorbed by the mechanical kinetic energy of the floating unit.
  • Floating wave power generation device of the present invention because it is generated through the wire 110 can efficiently absorb the movement of the various directions.
  • the floating unit 200 can perform the translational movement or the rotational movement with respect to both the translational movement in the x-axis / y-axis / z-axis direction or the rotational movement about the x-axis / y-axis / z-axis. have.
  • the tension of the wire 110 changes in all directions, it is possible to absorb all directions and all kinds of kinetic energy of the floating unit 200.
  • the change in the wave force acting on the floating unit is converted into electrical energy by the change in tension of the wire or the drum winding of the wire.
  • the translational or rotational kinetic energy of the floating unit on all axes is advantageously transferred to the energy unit by wire and used for power generation.
  • Each wire may comprise at least one of an anchoring wire and a weight wire.
  • the wire 110 may be connected to the delivery unit 100 inside the floating unit 200.
  • the wire 110 may be connected to the transfer unit 100 through the pass portions 210a, 210b, and 210c provided in the floating unit 200.
  • Passing portions (210a, 210b, 210c) may be a sliding bearing or a freely rotating pulley to minimize the frictional force acting on the wire to a minimum.
  • Passing portions (210a, 210b, 210c) may be sealed with a sealing member so as to free the movement of the wire while the sea water does not penetrate into the floating unit.
  • a mooring cable 601 can be installed as the position restraining means so that the floating unit 200 does not leave the desired position area.
  • the mooring cable is not connected to the delivery unit but may simply be a position restraining means for connecting the floating unit and the mooring support (603).
  • FIG. 1 describes the case where the wire is provided in the singular. It has already been explained that even if a single wire is installed, it can absorb the multiple degrees of freedom kinetic energy of the floating unit described above. By further improving this and providing a plurality of wires, the efficiency of absorbing plural degrees of freedom kinetic energy can be further increased. In other words, the plurality of wires provide a means for increasing energy absorption efficiency.
  • the wire 110 may be provided in plural and each end thereof may be fixed to the bottom surface 13 by the anchoring portion 31.
  • a plurality of passages 210a, 210b, and 210c may be provided as many as the number of wires 110, and each wire 110 may be connected to the transfer unit 100 through different passages 210a, 210b and 210c.
  • the passages 210a, 210b, 210c may be holes or slots that guide the wire 110 to the transfer unit 100.
  • the passages 210a, 210b, and 210c may determine a position at which the wire 110 is inserted into the floating unit from the outside of the floating unit 200.
  • the plurality of passages 210a, 210b, and 210c may be spaced apart from each other by a certain distance.
  • the positions of the through portions 210a, 210b and 210c may be spaced apart from each other at a predetermined distance.
  • the positions of the passing parts 210a, 210b, and 210c may be spaced apart from each other by a, b, and c.
  • the present invention separates the plurality of passing portions 210a, 210b, and 210c by a predetermined distance.
  • a predetermined distance As an example, referring to FIG. 6, even if the virtual central axis m of the rotational movement of the floating unit 200 passes through at least one passage portion 210a, 210b, 210c, the other passage portion 210a, 210b and 210c deviate from the central axis m of the rotational movement. Therefore, the wire 110 passing through the through portions 210a, 210b, and 210c, which deviate from the central axis m of the rotational movement, may be capable of changing tension or transmitting energy.
  • the virtual center axis m of the rotational motion of the floating unit is also referred to as the rotational axis m of the floating unit.
  • the axis of rotation m of the floating unit is an axis which is not fixed as it changes depending on the wave conditions.
  • roll, pitch, and yaw motion may be defined as rotational movement of the floating unit, or at least two or more forces of roll, pitch, and yaw movement may be defined as rotation of the floating unit. Defined as exercise.
  • the central axis (m) of the rotational motion of the floating unit may exist at a specific moment, and for convenience of description, this is defined as the rotational axis (reference numeral m in FIG. 6) of the floating unit.
  • the axis of rotation of the floating unit is an imaginary axis.
  • the present invention can convert both translational motion in the x-axis / y-axis / z-axis direction or rotational movement about the x-axis / y-axis / z-axis into electrical energy.
  • at least three or more passing parts 210a, 210b, and 210c are preferably provided.
  • the other passage portion 210b may not be included in the rotation shaft m.
  • the other pass part 210b may be spaced apart from the rotation axis m by a separation distance n.
  • the wire 110 passing through the pass part 210b spaced apart from the rotation axis m has a rotation angle of the rotation axis m and a distance n from which the pass part 210b is spaced apart from the rotation axis m.
  • the wire 110 of the passing portion 210b is pulled by the length multiplied by), and the amount of power generation of the energy unit may increase in proportion to the pulling length of the wire.
  • passages 210a, 210b and 210c are provided, and two passages 210a and 210c are disposed on a virtual straight line m and the remaining passages ( 210b may be spaced a predetermined distance n from a virtual straight line m.
  • the three facing points may be located at the vertices of the imaginary triangle.
  • the wave's wavelength is not constant but changes over time.
  • a structure capable of absorbing energy as both a translational motion in the x-axis / y-axis / z-axis direction or a rotational motion about the x-axis / y-axis / z-axis regardless of the length of the wavelength is devised.
  • the wire arrangement structure of the present invention has multi-degree of freedom energy absorption for both rotational motion and translational motion.
  • the floating unit 200 when the wavelength is twice the diameter of the floating unit 200, the floating unit 200 rises toward the apex of the wave, and when the wave passes, the floating unit 200 may descend and absorb vertical movement at a higher rate. If the wavelength is smaller than the diameter of the floating unit 200, it is possible to absorb a change in the tilt or rotational movement of the floating unit at a higher rate.
  • the plurality of wires and the predetermined spacing arrangement of the present invention are very important for high efficiency power generation, multi-degree of freedom power generation, homeostasis of power generation, environmental adaptability, and wave fluctuation response.
  • the kinetic energy of the floating unit delivered to the wire is transferred to the delivery unit.
  • the transfer unit 100 may transfer the tensile force of the wire 110 generated by the floating unit 200 in the up, down, left, right, or rotational movements by the waves to the energy unit 300 at the rear end.
  • Means are needed for restoring force to return the floating unit to its initial position or for smoothing the amount of power generation of the energy unit.
  • the delivery unit 100 may transfer some of the kinetic energy of the floating unit to the energy unit through the delivery unit, and store the other part in the energy smoothing means.
  • a weight part is mentioned as an example of an energy smoothing means.
  • the delivery unit may include a weight portion 150 that stores the kinetic energy of the floating unit as potential energy (potential energy).
  • the weight part 150 is connected to the delivery unit 100 through the wire 110, it may be located in the water between the floating unit 200 and the sea bottom (13).
  • the weight part 150 may be an object having a higher specific gravity than water.
  • the weight part 150 may vertically move with respect to the sea surface 11 in the water.
  • the weight part 150 has to receive less resistance to water because it is efficient to generate power when it is fast. Therefore, the weight part 150 may have a streamlined shape in which the diameter in the vertical direction of the sea level 11 is smaller than the diameter in the direction horizontal to the sea level 11.
  • Each wire may comprise at least one of an anchoring wire and a weight wire.
  • the anchoring wire 111 may extend from the delivery unit 100 to the anchoring portion 31.
  • the weight wire 113 may extend from the delivery unit 100 to the weight part 150.
  • the floating unit When the floating unit reaches the high point of the wave, the floating unit rises, part of the kinetic energy is transmitted to the energy unit through the anchoring wire, and the other part of the kinetic energy is stored as potential energy by raising the weight part.
  • the floating unit When the high point of the wave passes, the floating unit has a weight part as well as its own weight, and the restoring force of the floating unit is enhanced by the potential energy of the weight part. Thereby, the energy smoothing can be achieved as well as the restoring force of the floating unit with respect to the initial position.
  • the transfer unit 100 may be lifted, translated, or rotated in the floating unit 200 by the waves, so that the distance between the anchoring unit 31 and the floating unit 200 may be increased.
  • the tension may increase in the anchoring wire 111.
  • a portion of the energy applied to the anchoring wire 111 may be transferred to the energy unit 300 through the delivery unit 100.
  • the remaining part of the energy applied to the anchoring wire 111 may be stored as potential energy by lifting the weight part 150 from the bottom surface 13 through the transfer unit 100.
  • the floating unit 200 descends, translates, or rotates to return to its original position, the distance between the floating unit 200 and the anchoring part 31 may be closer, thereby reducing the tension on the anchoring wire 111.
  • the potential energy stored while the weight part 150 is lowered may be transferred to the energy unit 300.
  • the weight part 150 may be lowered to transfer power to the energy unit 300 to implement energy smoothing.
  • the transmission unit 100 includes an anchoring shaft 131 on which the anchoring wire 111 is wound, and a weight shaft 133 on which the weight wire 113 is wound, and includes the anchoring shaft 131 or the weight shaft 133 of the anchoring shaft 131. It may include a power transmission unit 130 for transmitting power to each other.
  • the anchoring wire 111 and the weight wire 113 are independent wires 110 separated from each other, and may transmit power to each other through the power transmission unit 130.
  • the anchoring wire 111 and the weight wire 113 are separated from each other to be wound around the anchoring shaft 131 and the weight shaft 133 independently of each other, and the anchoring shaft 131 and the weight shaft 133 are connected to the power transmission unit ( 130, the gear ratios can be linked differently. For example, when the anchoring shaft 131 rotates 10 times, the weight shaft 133 may be rotated once. When the anchoring shaft 131 and the weight shaft 133 are connected at different gear ratios, the length of the anchoring wire 111 and the weight wire 113 being wound or unrolled may be different.
  • the distance L1 between the floating unit 200 and the anchoring portion 31 is When the anchoring side wire 110 is changed to decrease, the distance L3 between the floating unit 200 and the weight part 150 is reduced or increased to the same length as the length L1 is increased or decreased.
  • the amount of rotation of the anchoring shaft 131 and the weight shaft 133 may vary according to the transmission ratio of the power transmission unit 130.
  • the change in the distance L1 between the floating unit 200 and the anchoring portion 31 can be larger or smaller than the change amount of L1.
  • the distance between the floating unit 200 and the anchoring portion 31 is reduced by 3 meters, the distance between the floating unit 200 and the weight portion 150 may be increased by only 1 meter.
  • the amount of rotation of the anchoring shaft 131 may be larger than the amount of rotation of the weight shaft 133.
  • the weight of the weight body may increase proportionally. In such a configuration, by shortening the distance and time required for the movement of the weight part 150, it is possible to quickly absorb wave energy even in a short wave period.
  • the weight wire 113 slightly changes in length with respect to the length change of the anchoring wire 111, the possibility that the weight part 150 collides with the floating unit 200 or the sea bottom 13 may be lowered.
  • the weight part 150 is 1 m in length, and the weight part 150 is located at the center of the floating unit 200 and the seabed surface 13.
  • the weight portion 150 may collide with the floating unit 200 or the bottom surface 13.
  • the anchoring shaft 131 and the weight shaft 133 are connected at a gear ratio of 1: 3
  • the weight unit 150 collides when the floating unit 200 is spaced apart from its original position by at least 6 m.
  • the anchoring wire 111 and the weight wire 113 is composed of a wire 110 that is independent of each other, by connecting at different gear ratios of the anchoring axis 131 and the weight axis 133, rapid energy absorption and weight parts Collision avoidance of 150 can be implemented.
  • the transmission unit 100 may transmit power to the energy unit 300 in a rotational motion.
  • the anchoring shaft 131 or the weight shaft 133 may be provided with a drum to which the anchoring wire 111 or the weight wire 113 is wound.
  • a one-way clutch may be applied between the anchoring shaft 131 and the drum to which the anchoring wire 111 is wound.
  • the drum surrounds a portion of the anchoring shaft 131, and a one-way clutch may be provided between the drum and the anchoring shaft 131.
  • the drum rotates about the anchoring axis 131 in the rotational direction in which the anchoring wire 111 is wound, and transmits a force to the anchoring shaft 131 in the rotational direction in which the anchoring wire 111 is released.
  • a one-way clutch may be applied between the weight shaft 133 and the drum to which the weight wire 113 is wound.
  • the drum surrounds a portion of the weight shaft 133, and a one-way clutch may be provided between the drum and the weight shaft 133.
  • the drum rotates about the weight axis 133 in the rotational direction in which the weight wire 113 is wound, and transmits the force to the weight axis 133 in the rotational direction in which the weight wire 113 is loosened, and the weight axis 133. It can rotate as That is, when the weight part 150 is lowered to solve the potential energy, the weight axis 133 and the drum rotate together, and when the weight part 150 rises, the drum and the weight axis are idling with each other. Can be.
  • a plurality of weight wires 113 may be connected to one weight shaft 133.
  • a plurality of anchoring wires 111 may be connected to one anchoring shaft 131. Therefore, the power of each of the wires 110 may reinforce each other while rotating the weight shaft 133 or the anchoring shaft 131 to smooth energy.
  • Rotational power of the weight shaft 133 or the anchoring shaft 131 may be transmitted to the energy unit 300.
  • Each of the drum to which the weight wire 113 or the anchoring wire 111 is wound may be connected to the weight shaft 133 or the anchoring shaft 131 by a one-way clutch, respectively. Therefore, even if there is no power to be transmitted by some of the wires 110 of the plurality of wires 110, if there is power to be transmitted by the remaining wire 110, the energy of the wire 110 of the highest power by the one-way clutch energy unit Since the movement of the other wire 110 is not disturbed while being transmitted to 300, the floating wave power generation device of the present invention may be capable of energy smoothing.
  • the energy unit 300 may receive power from the transfer unit 100 and store the received power as electric or hydraulic energy. Energy stored as stored electrical or hydraulic energy may be delivered to the land via energy transfer cable 311.
  • the energy transfer cable 311 may be a wire.
  • the energy transfer cable 311 may be a hydraulic hose.
  • the floating wave power generation apparatus of the present invention reduces the installation cost in the marine environment because the wave energy is converted into electrical or hydraulic energy in the energy unit 300 inside the floating unit 200 and transferred to the land or fixed structure. You can.
  • coastal topography with gentle depths can be very far from the installation site of the floating wave generator.
  • the cost of installation may increase if power is taken to the job ground and generated.
  • the installation of power generation facilities on land in the case of sheer cliff topography may increase installation costs.
  • the floating wave power generation apparatus of the present invention generates power at sea to deliver the processed energy to the ground by electric or hydraulic, it is possible to save the installation cost.
  • the passage portions 210a, 210b, and 210c which are positions where the anchoring wires 111 enter the outside of the floating unit 200, should be spaced apart from each other, and the plurality of anchoring wires 111 are one. It can be wound around the anchoring axis 131 of.
  • One end of the wire connected to the floating unit 200 is anchored to the seabed outside of the floating unit, so that the other end of the wire is directed toward the floating unit from the position where the one end of the wire is anchored.
  • the wires located on the outside of the floating unit have a large distance from each other, but the ends of the wires converge toward the floating unit.
  • these wires are concentrated in the direction toward the transfer unit and the energy unit inside the floating unit.
  • the floating unit 200 may include a direction change unit 230 for collecting the anchoring wire 111 into one place.
  • the direction switching unit 230 may be a pulley, a sliding bearing, and a guide pipe as a means for bending or bending while maintaining the tension of the anchoring wire 111.
  • the floating wave power generation device of the present invention may be provided with a configuration for safety evacuation.
  • a configuration for safety evacuation In the event of excessive waves such as storms at sea, leaving the floating wave power generator in place can destroy the device in a storm. It is also difficult to receive the kinetic energy of waves during a storm. Therefore, there is a need for means to prepare for bad weather such as storms.
  • a safety coupling 170 for relieving excessive tension of the wire 110 and a display floating body 180 for confirming the position of the anchoring portion 31 on the sea surface 11 are provided. Can be.
  • FIG. 9 shows the state of the floating wave power generation device before the storm.
  • 10 shows a floating wave power generator after bombing.
  • the safety coupling 170 may be provided at the anchoring wire 111 between the floating unit 200 and the anchoring portion 31. When excessive tension is sensed in the anchoring wire 111, the safety coupling 170 may be released to disconnect the anchoring wire 111 between the floating unit 200 and the anchoring portion 31. When the anchoring wire 111 is disconnected, the floating unit 200 may be evacuated to a place not affected by the storm.
  • the display floating body 180 When the anchoring wire 111 is disconnected, the display floating body 180 may be installed at the anchoring wire 111 on the side of the anchoring portion 31 of the two anchoring wires 111. Since the display floater 180 is installed on the anchoring wire 111, one end of the anchoring wire 111 may be positioned on the sea surface 11 after a storm passes. Therefore, the position of the anchoring portion 31 can be easily confirmed at the time of re-installation, and the submerging operation can be omitted to rescue the anchoring wire 111.
  • Safe evacuation includes the steps of installing the display float 180 on the anchoring wire 111, lifting the weight 150, releasing the safety coupling 170, evacuating the floating unit 200 It may include.
  • the towing vessel may tow the floating unit to evacuate the floating unit to a safe place such as a breakwater.
  • the anchoring wire or anchoring portion is less likely to be damaged in a storm and remains in its original position at sea because the evacuated floating unit has to be reconnected upon return.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

본 발명의 부유식 파력 발전 장치는, 해수면에 부유하는 부유 유니트; 상기 부유 유니트의 운동 에너지를 전기 에너지 또는 유압 에너지로 변환하는 에너지 유니트; 상기 부유 유니트의 운동 에너지를 상기 에너지 유니트로 전달하는 전달 유니트; 를 포함한다.

Description

부유식 파력 발전 장치
본 발명은 파도의 운동 에너지를 사용 가능한 에너지 형태로 변환하여 흡수하며, 고효율 및 저비용의 부유식 파력 발전 장치에 관한 것이다.
에너지 자원은 한정되어 있지만 에너지 소비가 급격하게 증가하고, 지구 온난화, 탄소 배출의 증가 등의 환경 문제가 늘어나면서, 화석 연료 외에 환경 오염이 없는 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.
파도는 신재생 에너지원 중에서도 고밀도 에너지원이고, 하루 24시간 내내 발전 가능하기 때문에 주목받는 에너지원이다.
한국등록특허 10-1260037호에는 파력 발전 구조물에 대한 기술이 개시되고 있지만, 파도 에너지 수확 효율이 제한적이고 설치 가능한 해안 지형 및 수심이 제한적일 수 있다.
본 발명은 파도의 운동 에너지를 전기 또는 유압 에너지로 변환하는 부유식 파력 발전 장치로서, 고효율 및 저비용의 부유식 파력 발전 장치를 제공한다.
일 실시예로서, 본 발명의 부유식 파력 발전 장치는, 해수면에 부유하는 부유 유니트; 상기 부유 유니트의 운동 에너지를 전기 에너지 또는 유압 에너지로 변환하는 에너지 유니트; 상기 부유 유니트의 운동 에너지를 상기 에너지 유니트로 전달하는 전달 유니트; 를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 전달 유니트 및 상기 에너지 유니트는 상기 부유 유니트의 내부에 마련된다.
일 실시예로서, 본 발명의 부유식 파력 발전 장치는, 해수면에 부유하는 부유 유니트; 상기 부유 유니트를 유동 가능하게 고정하는 와이어; 상기 와이어의 일단부를 해저면에 고정하는 앵커링부; 상기 와이어의 과도한 장력을 해소하기 위하여 상기 와이어 및 상기 부유 유니트를 분리시키는 안전 커플링; 을 포함한다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 부유 유니트를 와이어로 계류시킴으로써, 파일식, 자중식, 자켓식 해양 설비에 비해 초기 설비 및 시공 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 바지선 또는 부유체를 부유 유니트로 사용함으로써, 폐 선박의 재활용이 가능하고 비용을 절감시킬 수 있다. 또한 바지선을 부유 유니트로 이용함으로써, 파력 발전 장치의 설치 및 철거가 용이할 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 와이어를 통한 기계식 에너지 전달에 의하여 발전하기 때문에 다양한 방향의 운동을 효율적으로 흡수할 수 있다. 본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 부유 유니트가 병진 운동 또는 회전 운동하는 모든 방향에 대하여 변동하는 와이어의 장력을 모두 에너지로 변환할 수 있으므로, 고효율의 장치를 구현할 수 있다. 부유 유니트의 다양한 운동에 대한 모든 에너지를 흡수할 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 복수의 통과부를 일정 거리 만큼 이격시킴으로써, 하나의 통과부가 부유 유니트의 회전축에 포함되더라도 다른 통과부가 회전축의 위치에 벗어나 있으면, 회전축에 벗어나 있는 통과부를 통과하는 와이어에는 장력이 발생하게 되고 에너지 흡수가 가능할 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 파력 에너지를 부유 유니트의 내부의 에너지 유니트에서 전기 또는 유압 에너지로 흡수해서 육지로 전달하기 때문에 해상 설치비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 와이어에 과다한 장력을 해소하기 위한 안전 커플링과, 앵커링부의 위치를 해수면에서 확인 가능하게 하는 표시 부유체를 구비함으로써, 폭풍 시 안전 대피를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 부유식 파력 발전 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명과 비교를 위한 가상의 비교 실시예로서, 중량부와 앵커링부의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 중량부와 앵커링부의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 전달 유니트를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 부유식 파력 발전 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 부유 유니트에서 통과부의 위치를 관계를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 부유 유니트에서 앵커링 와이어의 배선을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 파렬 발전 장치를 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 부유식 파력 발전 장치의 안전 대피 전의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 부유식 파력 발전 장치의 안전 대피 후의 개략도이다.
도 1 내지 도 10을 함께 참조하며 부유식 파력 발전 장치의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.
이하, 해수면(11)에 수직한 방향을 수직 방향이라 하며, 해수면(11)에 포함되는 방향을 수평 방향이라 한다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 해수면(11)에 부유하는 부유 유니트(200)와, 부유 유니트(200)의 운동 에너지를 흡수하는 전달 유니트(100)와, 전달 유니트(100)에 흡수된 기계 에너지를 전기나 유압 등의 다른 종류의 에너지로 변환하는 에너지 유니트(300)를 포함할 수 있다.
부유 유니트(200) 내부에 전달 유니트(100)와 에너지 유니트(300)가 구비될 수 있다.
부유 유니트(200)의 직경은 5~15m사이가 될 수 있다. 이 크기는 5m 정도의 수심의 지역에서 생성되는 파도의 에너지를 가장 효율적으로 흡수할 수 있는 크기이다.
부유 유니트(200)는 바지선일 수 있다. 기존의 바지선을 부유 유니트(200)로 사용함으로써, 폐바지선의 활용이 가능하고 비용을 절감시킬 수 있다. 또한 바지선을 부유 유니트(200)로 이용함으로써, 발전 장치의 설치 및 철거 작업이 용이할 수 있다.
부유 유니트는 물보다 비중이 작은 재질 또는 구조로 이루어지며, 예를 들어 비중이 작은 부력 재질의 단일 소재로 이루어지거나, 강성을 보강하기 위한 프레임 구조를 뼈대로 하고 그 뼈대 주위에 부력 소재를 결합시켜 부유 유니트 전체적으로 부력을 갖게 할 수 있다.
부유 유니트(200)는 수면에서 자유로이 떠다닐 수 있으므로 부유 유니트를 원하는 위치 영역에 고정시키는 위치 구속 수단이 필요하다. 이를 위하여 와이어, 무어링 케이블(601, mooring cable), 앵커링 와이어가 사용될 수 있다.
무어링 케이블은 전달 유니트에 연결되지는 않고 단순히 부유 유니트와 무어링 서포트(603, mooring support)를 연결하는 위치 구속 수단이 될 수 있다.
도 1에는 와이어 한 가닥이 파력 에너지를 흡수하지만, 이에 한정되지 않고 도 4 이하에 설명한 것과 같이 복수의 와이어가 마련될 수 있다, 각각의 와이어는 도 3 이하에 도시된 앵커링 와이어 및 중량 와이어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 앵커링 와이어는 도 3 이하의 실시예로서, 전달 유니트와 앵커링부 사이를 연결하여 파력 에너지를 전달 유니트로 전달하는 위치 구속 수단의 예이다.
도 1에 도시된 와이어는 부유 유니트 및 앵커링부 사이에 마련되어 파력을 전달 유니트에 전달하는 수단으로서, 부유 유니트의 부유 위치를 구속하는 위치 구속 수단이 될 수 있다.
부유 유니트는 와이어(110)로 해상의 한 지점에 계류될 수 있다. 부유 유니트(200)는 와이어(110)로 계류되어 해상의 한 지점에서 일정한 범위 밖으로 이탈하지 않을 수 있다. 본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 부유 유니트(200)를 와이어(110)로 계류시킴으로써, 부유 유니트(200)를 파일식, 자중식, 자켓식으로 고정하는 기타의 해양 설비에 비해 초기 설비 및 시공 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1에 따르면, 와이어(110)의 일단부는 앵커링부(31)에 연결되고, 앵커링부(31)는 해저면(13)에 고정될 수 있다. 앵커링부(31)는 와이어(110)의 일단부를 해저면(13)의 한 지점에 단단히 고정하는 기능을 한다.
일 실시예로 앵커링부(31)는 콘크리트 덩어리, 테트라포트(tetra-port), 닻, 돌망태, 파일(pile), 자켓(jacket) 중 적어도 하나일 수 있다. 와이어(110)의 일단부가 고정된 닻을 해저면(13)에 고정시키고, 닻 위에 돌망태를 얹어 놓으면, 와이어(110)의 일단부가 해저면(13)의 한 지점에 단단히 고정될 수 있다. 돌망태는 주머니 형태의 망에 돌과 같은 하중을 담은 것일 수 있다. 닻으로 와이어(110)를 해저면(13)에 1차 고정하고, 돌망태의 하중으로 닻을 덮어 2차 고정을 하면, 와이어(110)의 일단부는 해저면(13)에 더욱 단단하게 고정될 수 있다.
파력 에너지를 기계 에너지로 1차적으로 흡수하는 부유 유니트(200)는 수면 또는 해저에 고정 설치되는 것이 아니다. 부유 유니트(200)는 와이어(110)로 해상에 계류되기 때문에 파도에 움직임에 따라 상하좌우 또는 회전 운동을 할 수 있다.
부유 유니트(200)의 이러한 상하좌우 또는 x축/y축/z축을 중심으로 한 회전 운동에 따른 와이어(110)의 장력 또는 길이 변화는, 부유 유니트의 기계적인 운동 에너지로 1차적으로 흡수된다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 와이어(110)를 통해 발전하기 때문에 다양한 방향의 운동을 효율적으로 흡수할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 본 발명과 대비하기 위한 비교 실시예로서, 강성 가이드 구조물을 통해 움직이는 물체의 운동을 흡수하는 경우, 가이드의 운동 방향으로 물체의 운동이 강제되기 때문에 가이드의 안내 방향 외의 다른 방향의 작용력에 대해서는 외력을 흡수할 수 없다.
이에 비하여 본 발명에 따르면, x축/y축/z축 방향의 병진 운동 또는 x축/y축/z축을 중심으로 한 회전 운동 모두에 대하여 부유 유니트(200)가 병진 운동 또는 회전 운동을 할 수 있다. 와이어(110)의 장력이 모든 방향에 대하여 변화하게 되면, 부유 유니트(200)의 모든 방향 및 모든 종류의 운동 에너지를 흡수할 수 있다.
즉, 부유 유니트에 작용하는 파력의 변화는 와이어의 장력 변화 또는 와이어의 드럼 감김에 의하여 전기 에너지로 변환된다. 모든 축에 관한 부유 유니트의 병진 또는 회전 운동 에너지는 와이어에 의하여 에너지 유니트로 전달되어 발전에 사용되는 장점이 있다.
각각의 와이어는 앵커링 와이어 및 중량 와이어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 와이어(110)는 부유 유니트(200) 내부의 전달 유니트(100)에 연결될 수 있다. 구체적으로 와이어(110)는 부유 유니트(200)에 구비된 통과부(210a, 210b, 210c)를 통해서 전달 유니트(100)에 연결될 수 있다. 통과부(210a, 210b, 210c)는 와이어에 작용하는 마찰력을 최소한으로 줄일 수 있도록 미끄럼 베어링 또는 자유 회전되는 풀리일 수 있다. 통과부(210a, 210b, 210c)는 와이어의 이동은 자유롭게 하면서 부유 유니트 내부에 바닷물이 침투하지 않도록 실링(sealing) 부재로 밀봉될 수 있다.
단일 와이어가 설치되는 도 1의 실시예에서, 부유 유니트(200)가 원하는 위치 영역을 벗어나지 않도록, 위치 구속 수단으로서 무어링 케이블(601, mooring cable)이 설치될 수 있다. 무어링 케이블은 전달 유니트에 연결되지는 않고 단순히 부유 유니트와 무어링 서포트(603, mooring support)를 연결하는 위치 구속 수단이 될 수 있다.
도 1의 실시예는 와이어가 단수로 마련되는 경우를 설명한다. 와이어가 단수로 설치되어도 앞에서 설명한 부유 유니트의 다 자유도 운동 에너지를 흡수할 수 있음은 이미 설명하였다. 이를 더욱 개량하여 와이어를 복수로 마련하면 다 자유도 운동 에너지 흡수 효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 즉, 복수의 와이어 설치는, 에너지 흡수 효율을 증가시키는 수단이 된다.
와이어(110)는 복수로 마련되고 각각의 일단부가 앵커링부(31)에 의해 해저면(13)에 고정될 수 있다. 또한 와이어(110)의 수만큼 통과부(210a, 210b, 210c)도 복수로 마련되며, 각각의 와이어(110)는 서로 다른 통과부(210a, 210b, 210c)를 통해서 전달 유니트(100)에 연결될 수 있다. 통과부(210a, 210b, 210c)는 와이어(110)를 전달 유니트(100)로 가이드하는 홀(hole) 또는 홈(slot)일 수 있다. 통과부(210a, 210b, 210c)는 와이어(110)가 부유 유니트(200)의 외부로부터 부유 유니트의 내부로 삽입되는 위치를 결정할 수 있다.
복수의 와이어를 통하여 다 자유도의 운동 에너지를 흡수하기 위하여, 복수의 통과부(210a, 210b, 210c)는 서로 간에 일정 거리를 두고 이격되는 것이 바람직하다. 와이이가 통과부(210a, 210b, 210c)를 통해 부유 유니트(200)의 외부에서 내부로 삽일될 때, 통과부(210a, 210b, 210c)의 위치가 서로 일정 거리를 두고 이격될 수 있다.
도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 통과부(210a, 210b, 210c)의 위치는 서로 a, b, c 만큼 이격될 수 있다. 이는 x축/y축/z축 방향의 병진 운동 또는 x축/y축/z축을 중심으로 한 회전 운동 모두에 대하여 부유 유니트(200)의 병진 운동 에너지는 물론 회전 운동 에너지를 다 자유도로 흡수하기 위한 구조이다.
도시하지는 않았지만, 본 발명이 아닌 가상의 비교 실시예로서, 만약 복수의 통과부(210a, 210b, 210c)가 한점에 위치하는 경우 x축/y축/z축 방향의 병진 운동 또는 x축/y축/z축을 중심으로 한 회전 운동 모두를 흡수할 수 없다.
한편, 부유 유니트(200)가 회전 운동을 할 때, 회전 운동의 중심축이 상기 한점을 통과하는 경우, 와이어(110)의 장력 변화가 없을 수 있고, 다 자유도 에너지 흡수 성능이 떨어질 수 있다.
이에 비하여 본 발명은 복수의 통과부(210a, 210b, 210c)를 일정 거리 만큼 이격시킨다. 일 실시예로서, 도 6을 참조하면, 부유 유니트(200)의 회전 운동의 가상의 중심축(m)이 적어도 하나의 통과부(210a, 210b, 210c)를 통과하더라도, 다른 통과부(210a, 210b, 210c)가 상기 회전 운동의 중심축(m)에서 벗어나 있다. 따라서, 회전 운동의 중심축(m)에서 벗어난 통과부(210a, 210b, 210c)를 통과하는 와이어(110)는 장력 변동이 가능하거나 에너지 전달이 가능할 수 있다.
이하, 부유 유니트의 회전 운동의 가상의 중심축(m)은 부유 유니트의 회전축(m)으로도 부른다. 부유 유니트의 회전축(m)은 파도 상황에 따라서 변하는 것으로 고정되지 않는 축이다. 예를 들어 부유 유니트의 병진 운동 외에 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 부유 유니트의 회전 운동으로 정의하거나, 롤, 피치, 요 운동의 적어도 2 이상의 합력을 부유 유니트의 회전 운동으로 정의한다. 이때, 특정 순간에 부유 유니트의 회전 운동의 중심축(m)이 존재할 수 있고, 설명의 편의상 이를 부유 유니트의 회전축(도 6의 참조부호 m)으로 정의한다. 부유 유니트의 회전축은 가상의 축이다.
본 발명은 x축/y축/z축 방향의 병진 운동 또는 x축/y축/z축을 중심으로 한 회전 운동 모두를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 이를 위하여 적어도 3개 이상의 통과부(210a, 210b, 210c)가 구비되는 것이 바람직하다. 한편, 3개 이상의 통과부(210a, 210b, 210c)가 공통의 일직선(m) 상에 위치하지 않는 것이 좋다.
일 실시예로서, 2개의 통과부(210a, 210c)가 부유 유니트(200)의 회전축(m)에 포함하더라도, 다른 하나의 통과부(210b)는 회전축(m)에 포함되지 않을 수 있다. 다른 하나의 통과부(210b)는 회전축(m)에 이격 거리(n) 만큼 이격될 수 있다.
도 6을 참조하면, 회전축(m)에 이격된 통과부(210b)를 통과하는 와이어(110)는 회전축(m)의 회전 각도와 통과부(210b)가 회전축(m)으로부터 이격된 거리(n)을 곱한 길이만큼 통과부(210b)의 와이어(110)가 당겨지고, 와이어의 당김 길이에 비례하여 에너지 유니트의 발전량이 증가할 수 있다.
회전 운동의 효과적인 흡수를 위하여, 통과부(210a, 210b, 210c)는 적어도 3개 이상 구비되고, 2개의 통과부(210a, 210c)는 가상의 일직선(m) 상에 배치되며, 나머지 통과부(210b)는 가상의 일직선(m)에서 일정 거리(n) 이격될 수 있다.
와이어가 외부로부터 부유 유니트에 대면하는 점을 대면점이라고 할 때, 3개의 대면점은 가상의 삼각형의 꼭지점에 위치할 수 있다.
파도의 파장은 일정한 것이 아니라 시간에 따라 변화한다. 본 발명에 따르면 파장의 길이에 상관없이 x축/y축/z축 방향의 병진 운동 또는 x축/y축/z축을 중심으로 한 회전 운동 모두를 에너지로 흡수할 수 있는 구조가 고안된다.
파도의 파장이 부유 유니트의 직경보다 크면 부유 유니트의 회전 운동보다 부유 유니트의 병진 운동으로 에너지를 흡수하는 것이 바람직하다. 한편, 파장이 부유 유니트의 직경보다 작으면 부유 유니트의 병진 운동보다 부유 유니트의 회전 운동으로 에너지를 흡수하는 것이 바람직하다. 이와 같이 파장에 따라 어떤 경우에는 회전 운동을 흡수하는 것이 효율적이고 다른 경우에는 병진 운동을 흡수하는 것이 효율적이다. 발전량의 항상성(homeostasis, 恒常性)을 향상시키기 위하여, 본 발명의 와이어 배치 구조는 회전 운동 및 병진 운동 모두에 대한 다 자유도 에너지 흡수성을 갖는다.
예를 들어, 파장이 부유 유니트(200) 직경의 2배가 될 때는 파도의 정점을 향하여 부유 유니트(200)가 상승하고, 파도가 지나가면 하강하면서 수직 운동을 더 높은 비율로 흡수할 수 있다. 파장이 부유 유니트(200) 직경보다 작으면 부유 유니트의 기울기 변화나 회전 운동을 더 높은 비율로 흡수할 수 있다.
본 발명의 복수의 와이어 및 소정 간격 배치 구조는 고효율 발전, 다 자유도 발전, 발전량의 항상성, 환경 적응성, 파도 변동 대응성을 위해서 매우 중요하다.
와이어로 전달된 부유 유니트의 운동 에너지는 전달 유니트로 전달된다. 전달 유니트(100)는 부유 유니트(200)가 파도에 의해서 상하좌우 운동 또는 회전 운동으로 발생하는 와이어(110)의 인장력을 후단의 에너지 유니트(300)로 전달할 수 있다.
부유 유니트가 초기 위치로 복귀되는 복원력 또는 에너지 유니트의 발전량 평활화를 위한 수단이 필요하다. 예를 들면, 전달 유니트(100)는 부유 유니트의 운동 에너지 중에서 일부를 전달 유니트를 통하여 에너지 유니트로 전달하고, 나머지 일부를 에너지 평활 수단에 저장할 수 있다. 에너지 평활 수단의 예로서, 중량부를 들 수 있다.
전달 유니트는 부유 유니트의 운동 에너지를 포텐셜 에너지(위치 에너지)로 저장하는 중량부(150)를 포함할 수 있다. 중량부(150)는 와이어(110)를 통해 전달 유니트(100)와 연결되며, 부유 유니트(200)와 해저면(13) 사이의 수중에 위치할 수 있다.
중량부(150)는 물보다 비중(specific gravity)이 높은 물체일 수 있다. 중량부(150)는 물속에서 해수면(11)에 대해서 수직 운동을 할 수 있다. 중량부(150)는 빠른 운동을 해야 발전에 효율적이기 때문에 물의 저항을 적게 받아야 한다. 따라서 중량부(150)는 해수면(11)의 수직한 방향의 직경이 해수면(11)에 수평한 방향의 직경보다 작은 유선형일 수 있다.
각각의 와이어는 앵커링 와이어 및 중량 와이어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 앵커링 와이어(111)는 전달 유니트(100)로부터 앵커링부(31)까지 연장될 수 있다. 중량 와이어(113)는 전달 유니트(100)로부터 중량부(150)까지 연장될 수 있다.
부유 유니트가 파도의 고점에 도달하면 부유 유니트가 상승하고, 운동 에너지의 일부는 앵커링 와이어를 통하여 에너지 유니트에 동력 전달되며, 나머지 일부의 운동 에너지는 중량부를 상승시켜 위치 에너지로 저장된다. 파도의 고점이 지나가면 부유 유니트는 자중 외에 중량부가 하강하면서 중량부의 위치 에너지로 부유 유니트의 복원력이 증강된다. 이에 따라 초기 위치에 대한 부유 유니트의 복원력 향상은 물론, 에너지 평활화가 달성될 수 있다.
전달 유니트(100)가 파도에 의해서 부유 유니트(200)에 상승, 병진 또는 회전 운동되어 앵커링부(31)와 부유 유니트(200) 사이의 거리가 멀어질 수 있다. 앵커링부(31)와 부유 유니트(200) 사이의 거리가 멀어지면 앵커링 와이어(111)에 장력이 증가할 수 있다. 앵커링 와이어(111)의 장력이 증가하면, 앵커링 와이어(111)에 가해졌던 에너지의 일부는 전달 유니트(100)를 통해서 에너지 유니트(300)에 전달될 수 있다. 앵커링 와이어(111)에 가해졌던 에너지의 나머지 일부는 전달 유니트(100)를 통해서 중량부(150)를 해저면(13)으로부터 끌어올려 퍼텐셜 에너지로 저장될 수 있다.
이후 부유 유니트(200)가 하강, 병진 또는 회전 운동되어 원래 위치로 복귀하게 되면 부유 유니트(200)와 앵커링부(31) 사이의 거리가 가까워져서 앵커링 와이어(111)에 장력이 감소할 수 있다. 이때, 중량부(150)가 하강하면서 저장되었던 퍼텐셜 에너지가 에너지 유니트(300)에 전달될 수 있다. 앵커링 와이어(111)에 장력이 존재하지 않을 때에도 중량부(150)가 하강하면서 에너지 유니트(300)에 동력을 전달하여 에너지 평활을 구현할 수 있다.
결국 파도의 주기 운동에 의해서 앵커링 와이어(111)에 장력이 증가할 때는 앵커링 와이어(111)에 가해지는 에너지 자체를 에너지 유니트(300)에 전달하고, 앵커링 와이어(111)에 장력이 감소할 때는 중량부(150)에 저장해 두었던 퍼텐셜 에너지를 에너지 유니트(300)에 전달함으로써, 에너지 유니트(300)에는 에너지 평활화가 구현될 수 있다.
전달 유니트(100)는 앵커링 와이어(111)가 감기는 앵커링 축(131)과, 중량 와이어(113)가 감기는 중량 축(133)을 포함하고, 앵커링 축(131) 또는 중량 축(133)의 동력을 서로 간에 전달하는 동력 전달부(130)를 포함할 수 있다.
앵커링 와이어(111)와 중량 와이어(113)는 서로 분리된 독립적인 와이어(110)이고, 동력 전달부(130)을 통해 서로 간에 동력을 전달할 수 있다.
앵커링 와이어(111)와 중량 와이어(113)를 서로 분리하여 각각 독립적으로 앵커링 축(131)과 중량 축(133)에 감기도록 하고, 앵커링 축(131)과 중량 축(133)을 동력 전달부(130)를 통해 기어 비를 다르게 연결할 수 있다. 예를 들어 앵커링 축(131)이 10회전 할 경우에 중량 축(133)이 1회전하게 할 수 있다. 앵커링 축(131)과 중량 축(133)이 서로 다른 기어 비율로 연결되면, 앵커링 와이어(111)와 중량 와이어(113)가 감기거나 풀어지는 길이를 서로 다르게 할 수 있다.
비교 실시예로 도 2를 참조하면, 앵커링 와이어(111)와 중량 와이어(113)가 연결된 한 줄의 와이어(110)일 경우에, 부유 유니트(200)와 앵커링부(31) 사이의 거리 L1이 변화해서 앵커링 측 와이어(110)가 줄어들게 되면 부유 유니트(200)와 중량부(150) 사이의 거리 L3는 L1이 늘어나거나 줄어든 길이와 동일한 길이로 줄어들거나 늘어나게 된다.
하지만 도 3에 도시된 바와 같이, 앵커링 와이어(111)와 중량 와이어(113)가 분리되면 동력 전달부(130)의 변속비에 따라 앵커링 축(131)과 중량 축(133)의 회전량이 달라질 수 있다. 부유 유니트(200)와 앵커링부(31) 사이의 거리 L1의 변화에 대해서, 부유 유니트(200)와 중량부(150) 사이의 거리L2의 변화가 L1의 변화량보다 더 크거나 작게 할 수 있다. 예를 들어 부유 유니트(200)와 앵커링부(31) 사이의 거리가 3미터 줄었을 때, 부유 유니트(200)와 중량부(150) 사이의 거리는 1미터만 늘어나도록 할 수 있다.
일 실시예로서, 앵커링 축(131)의 회전량이 중량 축(133)의 회전량보다 많은 것이 좋다. 또한 앵커링 축(131)과 중량 축(133)의 회전 비율이 커지면 비례적으로 중량체의 중량도 늘어나는 것이 좋다. 이와 같이 구성할 경우 중량부(150)의 이동에 요구되는 거리와 시간을 단축함으로써, 짧은 파도 주기에도 신속하게 파도에너지를 흡수할 수 있다.
또한 앵커링 와이어(111)의 길이 변화에 대해서 중량 와이어(113)는 조금만 길이 변화를 하기 때문에 중량부(150)가 부유 유니트(200)나 해저면(13)에 충돌할 가능성을 낮출 수 있다. 예를 들어서 수심 5m의 지역에 본 발명의 부유식 파력 발전 장치를 설치할 경우, 중량부(150)이 길이가 1m이고, 부유 유니트(200)와 해저면(13) 중앙에 중량부(150)가 위치하도록 설치할 경우에 중량부(150)는 상하로 2m의 유동거리를 확보하게 된다. 이때 부유 유니트(200)가 원래 위치에서 2m만 이격되는 경우에도 중량부(150)는 부유 유니트(200) 또는 해저면(13)에 충돌하게 될 수 있다. 하지만 앵커링 축(131)과 중량 축(133)이 1:3의 기어비로 연결되었다고 가정하면, 부유 유니트(200)가 적어도 6m이상 원래 위치에서 이격이 되어야 중량부(150)가 충돌하게 된다.
따라서 앵커링 와이어(111)와 중량 와이어(113)를 서로 독립적인 와이어(110)로 구성하고, 앵커링 축(131)과 중량 축(133)의 서로 다른 기어 비율로 연결함으로써, 신속한 에너지 흡수와 중량부(150)의 충돌방지를 구현할 수 있다.
전달 유니트(100)는 에너지 유니트(300)에 동력을 회전 운동으로 전달할 수 있다.
앵커링 축(131) 또는 중량 축(133)에는 앵커링 와이어(111) 또는 중량 와이어(113)가 감기는 드럼이 구비될 수 있다.
앵커링 축(131)과 앵커링 와이어(111)가 감기는 드럼 사이에 원웨이 클러치가 적용될 수 있다. 드럼은 앵커링 축(131)의 일부분을 둘러싸고 있으며, 드럼과 앵커링 축(131)의 사이에 원웨이 클러치가 구비될 수 있다. 드럼은 앵커링 와이어(111)가 감아지는 회전 방향에서는 앵커링 축(131)에 대해서 공회전을 하고, 앵커링 와이어(111)가 풀어지는 회전 방향에서는 앵커링 축(131)에 힘을 전달하면서 앵커링 축(131)과 같이 회전할 수 있다. 즉 부유 유니트(200)가 힘을 받아서 앵커링 와이어(111)에 장력이 발생할 때, 드럼과 앵커링 축(131)이 같이 회전하며 동력이 에너지 유니트(300)와 중량 축(133)에 전달되고, 앵커링 와이어(111)에 장력이 감속할 때는 드럼만이 회전하며 앵커링 와이어(111)가 감기게 될 수 있다.
중량 축(133)과 중량 와이어(113)가 감기는 드럼 사이에 원웨이 클러치가 적용될 수 있다. 드럼은 중량 축(133)의 일부분을 둘러싸고 있으며, 드럼과 중량 축(133)의 사이에 원웨이 클러치가 구비될 수 있다. 드럼은 중량 와이어(113)가 감아지는 회전 방향에서는 중량 축(133)에 대해서 공회전을 하고, 중량 와이어(113)가 풀어지는 회전 방향에서는 중량 축(133)에 힘을 전달하면서 중량 축(133)과 같이 회전할 수 있다. 즉 중량부(150)가 하강하면서 퍼텐셜 에너지를 해소시킬 때는 중량 축(133)과 드럼은 같이 회전하게 되고, 중량부(150)가 상승하면서 퍼텐셜 에너지가 축적될 때는 드럼과 중량축은 서로 공회전하게 될 수 있다.
하나의 중량 축(133)에는 복수의 중량 와이어(113)가 연결될 수 있다. 하나의 앵커링 축(131)에는 복수의 앵커링 와이어(111)가 연결될 수 있다. 따라서 각각의 와이어(110)의 동력이 서로 보강하면서 중량 축(133) 또는 앵커링 축(131)을 회전시켜 에너지 평활을 할 수 있다.
중량 축(133) 또는 앵커링 축(131)의 회전 동력은 에너지 유니트(300)에 전달될 수 있다. 각각 중량 와이어(113) 또는 앵커링 와이어(111)가 감기는 드럼은 중량 축(133) 또는 앵커링 축(131)에 각각 원웨이 클러치로 연결될 수 있다. 따라서 복수의 와이어(110) 중 일부의 와이어(110)가 전달할 동력이 없는 상태라도 나머지 와이어(110)가 전달할 동력이 존재하면, 원웨이 클러치에 의해 최고 동력의 와이어(110)의 에너지가 에너지 유니트(300)에 전달되는 동안에 다른 와이어(110)의 운동은 방해가 되지 않기 때문에, 본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 에너지 평활이 가능할 수 있다.
에너지 유니트(300)는 전달 유니트(100)로부터 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 전기 또는 유압 에너지로 저장할 수 있다. 저장된 전기 또는 유압 에너지로 저장된 에너지는 에너지 전달 케이블(311)을 통해서 육지로 전달될 수 있다.
에너지 유니트(300)가 전달 유니트(100)로부터 전달받은 동력을 전기 에너지로 저장할 경우에, 에너지 전달 케이블(311)은 전선이 될 수 있다. 에너지 유니트(300)가 전달 유니트(100)로부터 전달받은 동력을 유압 에너지로 저장할 경우에, 에너지 전달 케이블(311)은 유압 호스가 될 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 파력 에너지를 부유 유니트(200)의 내부의 에너지 유니트(300)에서 에너지를 전기 또는 유압 에너지로 변환해서 육지 또는 고정 구조물에 전달하기 때문에 해상 환경에서 설치비용을 감소시킬 수 있다.
예를 들어 수심이 완만하게 깊어지는 해안 지형의 경우 부유식 파력 발전 장치의 설치 위치로부터 육지까지 거리가 매우 멀 수 있다. 이 경우에 동력을 직업 지상까지 끌어와서 발전을 할 경우에 설치 비용이 상승할 수 있다.
또 다른 예로 해안이 깎아지른 절벽 지형일 경우에 육지에 발전 시설을 설치하게 되면 설치 비용을 상승하게 될 수 있다. 하지만 본 발명의 부유식 파력 발전 장치처럼 해상에서 발전을 하여 전기 또는 유압으로 지상으로 가공된 에너지를 전달할 경우 설치 비용을 절약할 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 앵커링 와이어(111)가 부유 유니트(200)의 외부로 들어오는 위치인 통과부(210a, 210b, 210c)는 서로 이격되어야 하고, 복수의 앵커링 와이어(111)는 하나의 앵커링 축(131)에 감길 수 있다.
부유 유니트(200)에 연결되는 와이어의 일단은 부유 유니트의 외측의 해저에 앵커링되므로, 와이어의 일단이 앵커링된 위치로부터 부유 유니트를 향하여 와이어의 타단이 집중되는 방향을 향한다. 부유 유니트의 외측에 위치한 와이어는 상호 간의 간격이 크지만 부유 유니트를 향할수록 와이어의 단부가 수렴한다. 한편, 적어도 3개 이상의 와이어가 설치되는 경우 이들 와이어는 부유 유니트 내부에서 전달 유니트 및 에너지 유니트를 향하는 방향으로 집중된다.
따라서, 부유 유니트(200) 내부에서 서로 떨어진 앵커링 와이어(111)를 한 곳에 모을 필요가 있을 수 있다. 따라서 부유 유니트(200)는 앵커링 와이어(111)를 한 곳으로 모으기 위한 방향 전환부(230)를 구비할 수 있다. 방향 전환부(230)는 앵커링 와이어(111)의 장력을 유지한 상태로 꺾거나 휘어주는 수단으로 풀리, 미끄럼 베어링, 가이드 파이프가 될 수 있다.
한편, 본 발명의 부유식 파력 발전 장치는 안전 대피를 위한 구성을 구비할 수 있다. 해상에서 폭풍 등 과도한 파도가 발생할 시에 부유식 파력 발전 장치를 그대로 두면 폭풍에 장치가 파손될 수 있다. 폭풍시에는 파도의 운동 에너지를 받기도 곤란하다. 따라서, 폭풍 등 악천후에 대비할 수 있는 수단이 필요하다.
악천 후 대비 수단으로서, 와이어(110)의 과도한 장력을 해소하기 위한 안전 커플링(170)과, 앵커링부(31)의 위치를 해수면(11)에서 확인 가능하게 하는 표시 부유체(180)가 마련될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 도 9는 폭풍 전의 부유식 파력 발전 장치의 상태를 나타내고 있다. 도 10는 폭중 후의 부유식 파력 발전 장치를 나타내고 있다.
안전 커플링(170)은 부유 유니트(200)와 앵커링부(31) 사이의 앵커링 와이어(111)에 구비될 수 있다. 앵커링 와이어(111)에 과도한 장력이 감지되면 안전 커플링(170)은 해제되어 부유 유니트(200)와 앵커링부(31) 사이의 앵커링 와이어(111)를 단선되게 할 수 있다. 앵커링 와이어(111)가 단선되면 부유 유니트(200)는 폭풍의 영향을 받지 않는 곳으로 대피될 수 있다.
표시 부유체(180)는 앵커링 와이어(111)가 단선될 경우, 분리된 두 개의 앵커링 와이어(111) 중 앵커링부(31) 측 앵커링 와이어(111)에 설치될 수 있다. 표시 부유체(180)가 앵커링 와이어(111)에 설치됨으로써, 추후 폭풍이 지나간 뒤에 앵커링 와이어(111)의 일측 단부가 해수면(11)에 위치할 수 있다. 따라서 재설치 시에 앵커링부(31)의 위치를 쉽게 확인할 수 있고, 또한 앵커링 와이어(111)를 건지기 위해서 잠수하는 작업이 생략될 수 있다.
본 발명의 부유식 파력 발전 장치의 폭풍 시 안전 대피는 다음과 같이 전개될 수 있다. 안전 대피는 표시 부유체(180)를 앵커링 와이어(111)에 설치하는 단계, 중량부(150)를 끌어올리는 단계, 안전 커플링(170)을 해제하는 단계, 부유 유니트(200)를 대피시키는 단계를 포함할 수 있다. 부유 유니트에서 앵커링 와이어가 분리되면 예인선이 부유 유니트를 예인하여 방파제 등의 안전한 장소로 부유 유니트를 대피시킬 수 있다.
앵커링 와이어나 앵커링부는 폭풍시에도 파손될 염려가 적고 대피했던 부유 유니트가 다시 복귀시에 재연결해야 하므로 해상의 원래 위치에 그대로 위치한다.

Claims (17)

  1. 해수면에 부유하는 부유 유니트;
    상기 부유 유니트의 운동 에너지를 전기 에너지 또는 유압 에너지로 변환하는 에너지 유니트;
    상기 부유 유니트의 운동 에너지를 상기 에너지 유니트로 전달하는 전달 유니트; 를 포함하고,
    상기 전달 유니트 및 상기 에너지 유니트는 상기 부유 유니트의 내부에 마련되는 부유식 파력 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트를 해상에 계류시키는 와이어가 마련되고,
    상기 와이어의 일단부는 해저면에 고정된 앵커링부에 연결되며,
    상기 와이어의 타단부는 상기 전달 유니트에 연결되고,
    상기 전달 유니트는 상기 부유 유니트의 병진 운동 에너지 또는 회전 운동 에너지를 상기 와이어를 통하여 입수하며,
    상기 에너지 유니트는 상기 부유 유니트의 다 자유도 운동 에너지를 흡수하는 부유식 파력 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트에 연결되는 와이어가 복수로 마련되고,
    상기 와이어는 통과부를 통해 상기 부유 유니트의 외부에서 내부로 삽입되며 상기 전달 유니트에 연결되고,
    상기 복수의 통과부의 위치는 서로 일정 거리를 두고 이격되는 부유식 파력 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트의 내부에 연결되는 3개의 와이어가 상기 부유 유니트의 외부로부터 상기 부유 유니트에 대면하는 점을 대면점이라고 할 때,
    상기 3개의 대면점은 가상의 삼각형의 꼭지점에 위치하는 부유식 파력 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트의 부유 위치를 구속하는 위치 구속 수단을 포함하고,
    상기 위치 구속 수단을 통하여 상기 부유 유니트의 운동 에너지가 상기 에너지 유니트로 전달되며,
    상기 위치 구속 수단은 상기 부유 유니트에 착탈 가능하게 연결되는 부유식 파력 발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    일단부가 해저면에 고정되며 타단부는 통과부를 통하여 상기 전달 유니트에 연결되는 와이어가 적어도 3개 마련되고,
    상기 통과부 중 2개는 가상의 일직선 상에 배치되며, 나머지 통과부는 상기 가상의 일직선에서 일정 거리 이격되는 부유식 파력 발전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가상의 일직선을 상기 부유 유니트의 회전축으로 정의할 때,
    상기 회전축(m)에 이격된 상기 나머지 통과부를 통과하는 와이어는 상기 회전축(m)의 회전 각도와 상기 나머지 통과부가 상기 회전축(m)으로부터 이격된 거리(n)을 곱한 길이만큼 상기 와이어가 당겨지고,
    상기 와이어의 당김 길이에 비례하여 상기 에너지 유니트의 발전량이 증가되는 부유식 파력 발전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트가 초기 위치로 복귀되는 복원력을 생성하거나, 상기 에너지 유니트의 발전량을 평활화시키는 에너지 평활 수단을 포함하는 부유식 파력 발전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트의 운동 에너지의 일부를 포텐셜 에너지(위치 에너지)로 저장하는 중량부를 포함하고,
    상기 중량부를 상기 전달 유니트와 연결하는 와이어가 마련되며,
    상기 중량부는 상기 부유 유니트와 해저면 사이의 수중에 위치하는 부유식 파력 발전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중량부는 물보다 비중(specific gravity)이 높은 물체로서, 해저면에서 수직 운동을 하고,
    상기 중량부는 수직 운동 방향을 따라 유선형인 부유식 파력 발전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트의 하방으로 중량부가 와이어로 매달리고,
    상기 부유 유니트는 해저면의 앵커링부에 상기 와이어로 계류되며,
    상기 와이어는 앵커링 와이어 및 중량 와이어를 포함하고,
    상기 앵커링 와이어는 상기 전달 유니트로부터 상기 앵커링부를 연결하며,
    상기 중량 와이어는 상기 전달 유니트로부터 상기 중량부를 연결하고,
    상기 앵커링 와이어와 상기 중량 와이어는 서로 분리된 독립적인 와이어이며,
    동력 전달부를 통해 상기 앵커링 와이어 및 상기 중량 와이어 상호 간에 동력이 전달되는 부유식 파력 발전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트의 하방으로 중량부가 와이어로 매달리고,
    상기 부유 유니트는 해저면의 앵커링부에 상기 와이어로 계류되며,
    상기 와이어는 앵커링 와이어 및 중량 와이어를 포함하고,
    상기 전달 유니트는 상기 앵커링 와이어가 감기는 앵커링 축과, 상기 중량 와이어가 감기는 중량 축을 포함하고,
    상기 앵커링 축과 상기 중량 축은 동력 전달부를 통해 기어 비율이 다르게 연결되며,
    상기 앵커링 축의 회전량이 상기 중량 축의 회전량보다 많은 부유식 파력 발전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 유니트는 상기 전달 유니트로부터 동력을 전달받아 상기 전기 에너지 또는 상기 유압 에너지로 변환하며,
    상기 전기 에너지 또는 상기 유압 에너지는 에너지 전달 케이블을 통해서 육지로 전달되는 부유식 파력 발전 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 부유 유니트는 해저면에 고정된 앵커링부에 연결되며,
    상기 앵커링부는 콘크리트 덩어리, 테트라포트(tetra-port), 닻, 돌망태, 파일(pile), 자켓(jacket) 중 적어도 하나인 부유식 파력 발전 장치.
  15. 해수면에 부유하는 부유 유니트;
    상기 부유 유니트를 유동 가능하게 고정하는 와이어;
    상기 와이어의 일단부를 해저면에 고정하는 앵커링부;
    상기 와이어의 과도한 장력을 해소하기 위하여 상기 와이어 및 상기 부유 유니트를 분리시키는 안전 커플링; 을 포함하는 부유식 파력 발전 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 안전 커플링은 상기 부유 유니트와 상기 앵커링부 사이의 상기 와이어에 구비되고,
    상기 와이어에 과도한 장력이 감지되면 상기 안전 커플링은 해제되어 상기 부유 유니트와 상기 앵커링부 사이의 상기 와이어를 단선되게 하며,
    상기 와이어가 단선되면 상기 부유 유니트는 안전한 곳으로 대피되는 부유식 파력 발전 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 앵커링부의 위치를 상기 해수면에서 확인 가능하게 하는 표시 부유체를 포함하는 부유식 파력 발전 장치.
PCT/KR2016/002127 2015-06-24 2016-03-03 부유식 파력 발전 장치 WO2016208843A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/739,954 US10590905B2 (en) 2015-06-24 2016-03-03 Floating apparatus for wave power generation
CN201680038598.0A CN107896503B (zh) 2015-06-24 2016-03-03 浮动式波力发电装置
EP16814556.3A EP3315766A1 (en) 2015-06-24 2016-03-03 Floating wave power generating device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150089620A KR101749036B1 (ko) 2015-06-24 2015-06-24 부유식 파력 발전 장치
KR10-2015-0089620 2015-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016208843A1 true WO2016208843A1 (ko) 2016-12-29

Family

ID=57585061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/002127 WO2016208843A1 (ko) 2015-06-24 2016-03-03 부유식 파력 발전 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10590905B2 (ko)
EP (1) EP3315766A1 (ko)
KR (1) KR101749036B1 (ko)
CN (1) CN107896503B (ko)
WO (1) WO2016208843A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109178207A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 中国科学院广州能源研究所 恒张力锚泊系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101758657B1 (ko) * 2016-03-25 2017-07-17 성용준 1축 동력 변환 장치
KR101971277B1 (ko) * 2017-11-02 2019-08-27 임채경 해안 고정식 파력 발전장치
CN108443415B (zh) * 2018-01-16 2020-05-19 中国航空规划设计研究总院有限公司 用于鱼线固定的线盒式成套工具及其固定方法
US11028818B2 (en) 2018-04-27 2021-06-08 Oscilla Power Inc. Wave energy conversion of horizontal surge motion
KR102202913B1 (ko) * 2018-11-27 2021-01-14 주식회사 인진 파력 발전 장치
KR102345300B1 (ko) * 2020-08-03 2021-12-29 박종원 파 에너지 수득 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010100372A (ko) * 2000-05-01 2001-11-14 하광열 파도를 이용한 부유·기계형 동력발생장치
US6695536B2 (en) * 2001-03-16 2004-02-24 Gines Sanchez Gomez Floating platform to obtain electric power from sea waves
US20070018458A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Martinez Melaquias E Method and apparatus for wave energy conversion using a floating pulley and counterweight
KR20100133364A (ko) * 2008-02-20 2010-12-21 오션 하베스팅 테크놀로지스 에이비 파력 발전 장치 및 송전
KR20140120150A (ko) * 2013-04-02 2014-10-13 에스티엑스조선해양 주식회사 자력을 이용한 계류 장치 및 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889336A (en) * 1997-09-05 1999-03-30 Tateishi; Kazuo Power generating installation
US7731847B2 (en) * 2007-05-25 2010-06-08 Huy Ton That Submersible reverse osmosis desalination apparatus and method
CA2622284A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-25 Rolly Patton Method and apparatus for converting energy in a moving fluid mass to rotational energy driving a transmission
US7791213B2 (en) * 2008-08-20 2010-09-07 Patterson Morris D Vertical motion wave power generator
EP2547900A2 (en) * 2010-03-18 2013-01-23 Resolute Marine Energy Inc. Wave-energy converter
FR2965108B1 (fr) * 2010-09-22 2020-02-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Collecteur de courant d'electrodes pour batteries lithium
KR101260037B1 (ko) 2011-04-26 2013-05-06 한국해양대학교 산학협력단 파력 발전용 방파제
WO2012166047A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Ocean Harvesting Technologies Ab Wave energy converter
US8084877B1 (en) * 2011-06-14 2011-12-27 Netanel Raisch Methods and devices for converting wave energy into rotational energy
ITRM20110581A1 (it) * 2011-11-04 2013-05-05 Paolo Greco Dispositivo di conversione dell'energia meccanica delle onde del mare in energia elettrica
CA2908034A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Ceto Ip Pty Ltd Deployment system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010100372A (ko) * 2000-05-01 2001-11-14 하광열 파도를 이용한 부유·기계형 동력발생장치
US6695536B2 (en) * 2001-03-16 2004-02-24 Gines Sanchez Gomez Floating platform to obtain electric power from sea waves
US20070018458A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Martinez Melaquias E Method and apparatus for wave energy conversion using a floating pulley and counterweight
KR20100133364A (ko) * 2008-02-20 2010-12-21 오션 하베스팅 테크놀로지스 에이비 파력 발전 장치 및 송전
KR20140120150A (ko) * 2013-04-02 2014-10-13 에스티엑스조선해양 주식회사 자력을 이용한 계류 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109178207A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 中国科学院广州能源研究所 恒张力锚泊系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10590905B2 (en) 2020-03-17
KR101749036B1 (ko) 2017-06-21
KR20170000566A (ko) 2017-01-03
CN107896503B (zh) 2020-09-22
US20180187644A1 (en) 2018-07-05
EP3315766A1 (en) 2018-05-02
CN107896503A (zh) 2018-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016208843A1 (ko) 부유식 파력 발전 장치
WO2015016457A1 (ko) 동력변환장치
EP3212496B1 (en) Connection system for array cables of disconnectable offshore energy devices
WO2017086693A1 (ko) 중력과 부력을 이용한 자가 발전장치 및 구조물을 이용한 자가 발전장치 그리고 이를 이용한 해양 경계등
WO2016148412A1 (ko) 잠수형 발전 플랫폼
WO2012030123A2 (ko) 부유지지선 압축구조를 가진 해상부유풍력발전장치
WO2015156613A1 (ko) 수상태양광 발전장치 부유 구조물 및 구조물간의 연결방법
EP2110307B1 (en) Mooring system
WO2012138120A1 (ko) 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물
WO2012169723A1 (ko) 수상 지지축 설치방법
GB2510666A (en) Tidal turbine mooring arrangement
WO2015008891A1 (ko) 파력 발전장치
WO2013089398A1 (ko) 해류 또는 조류를 이용하는 발전장치
WO2013115581A1 (ko) 파력발전장치
WO2012093796A1 (ko) 파력발전장치
WO2016043415A1 (ko) 부유식 해상풍력발전장치
WO2012002607A1 (ko) 풍·조력 발전선
WO2013110928A2 (en) An underwater turbine and method of installing an underwater turbine
WO2016060498A1 (ko) 스크린 파력 발전장치
WO2018174348A1 (ko) 부유식 해상 풍력발전설비
WO2017142169A1 (ko) 블럭형 파력 발전 장치 및 그 설치 방법
WO2012087064A2 (ko) 조류발전장치
WO2019156516A1 (ko) 파력발전 시스템 및 그 제어 방법
WO2017090791A1 (ko) 부유식 파력 발전장치 및 이를 갖는 복합 발전시스템
WO2012128491A2 (ko) 능동형 방파제를 이용한 파력 발전 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16814556

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016814556

Country of ref document: EP