WO2017122839A1 - 와이어를 포함하는 파력 발전 장치 - Google Patents

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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a wave power generation apparatus that receives a wave force with multiple degrees of freedom through a wire.
  • Wave is a high-density energy source among renewable energy sources, and it is an energy source that is attracting attention because it can be generated 24 hours a day, but research and development was started only in 1940. Wave generation is much slower in market formation than other renewable sources. Only recently (2008) are commercial systems available.
  • the conventional wave power generator generates power with only one degree of freedom as the vertical height difference of the floating body floating on the surface as the height of the wave changes, or accepts only one degree of freedom as the pressure difference due to the change of the height of the wave. It is only.
  • a multi-degree-of-freedom wave power generating device that generates by using a traveling wave traveling toward the shore or by using the sloping direction of the wave is not found worldwide.
  • the mechanical power transmission method through the wire has little research and development.
  • Existing wave power generation apparatuses include vibration column type for converting wave force to air pressure, wall wave type for converting wave force to potential energy of fluid, and anaconda method for converting wave force to pressure energy using a flexible hose. It is completely different from the mechanical power generator using the wire of the present invention.
  • the present invention provides a wave power generation device for converting kinetic energy or potential energy of waves into electric or hydraulic energy, and provides a high efficiency and low cost floating wave power generation device.
  • the wave force absorbing the multi-degree of freedom component of the wave force such as the traveling wave of the wave proceeding parallel to the direction of the wind or the left and right inclination of the wave generated laterally in the direction of the wind
  • the wave force absorbing the multi-degree of freedom component of the wave force such as the traveling wave of the wave proceeding parallel to the direction of the wind or the left and right inclination of the wave generated laterally in the direction of the wind
  • the present invention provides a wave power generation apparatus that can minimize the frictional force, inertia resistance, mass inertia moment of the wire, and maximize the power transmission efficiency without the power consumption.
  • Wave power generation apparatus of the present invention the floating body floating on the sea surface; A power generation unit generating electric energy or hydraulic energy; A power transmission unit connecting the float and the power generation unit; A wire having one end and the other end connected to the floating body or the power transmission unit, the tension of which is changed according to the movement of the floating body; It includes.
  • the tension of the wire is input to the power generation unit via the power transmission unit, the plurality of wires are connected in a different direction for each one floating body.
  • the wire is made of a non-metallic material.
  • the wave power generator of the present invention can reduce the initial installation and the construction cost compared to the pile, self-weighting, jacket-type offshore installation by mooring the floating body with a wire.
  • the wave power generator of the present invention Since the wave power generator of the present invention generates power by mechanical energy transfer through a wire, it can efficiently absorb movement in various directions.
  • the present invention receives a force or moment of six-axis degrees of freedom, including a three-axis translational movement of the float and a rotational movement about a three-axis, as a wire tension. Therefore, all changes in tension of the wire can be converted into energy, and an energy harvesting device with high efficiency can be realized. It can absorb all the energy of a floating body that is free to move.
  • the present invention can reduce the elastic resistance or inertial resistance of the wire to increase the transmission efficiency of the wave force and increase the power generation efficiency.
  • non-metallic wire of the present invention is excellent in corrosion resistance, durability, and long-term use, it is possible to reduce time and cost due to installation as well as maintenance.
  • FIG. 1 is a perspective view conceptually showing the wave power generator of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the turning part and the floating wire of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view showing a power transmission unit when energy is generated by the tension of the float wire of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a power transmission unit when energy is generated by the tension of the equalizer wire of the present invention.
  • FIG. 5 is a sample photograph and an enlarged view of the wire of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the direction change part when the cross-sectional shape of the wire of the present invention is circular.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the direction change part when the wire of the present invention is flat.
  • the wave power generation apparatus of the present invention may include a floating body 100, power generation unit 130, power transmission unit 120, wire.
  • the power generation unit 130 receives electric power from the wire or the equalizer 150 to generate electric energy or hydraulic energy.
  • the power generation unit 130 and the power transmission unit 120 constitute a power generation unit 140.
  • Floating body 100 is a means to receive the wave force floating on the sea surface.
  • the first axis, the second axis, and the third axis are defined as virtual Cartesian coordinate axes orthogonal to each other.
  • the first axis may be viewed as the x axis, the second axis as the y axis, and the third axis as the z axis.
  • the floating body 100 When the wave hits, the floating body 100 has a translational movement (Fx) about the first axis, a translational movement (Fy) about the second axis, a translational movement (Fz) about the third axis, and the rotational axis of the first axis.
  • the rotary motion Mx, the rotary motion My which makes a 2nd axis a rotation center, and the rotary motion Mz which makes a 3rd axis a rotation center can be performed. Therefore, the floating body 100 performs a translational or rotational motion in which six degrees of freedom of motion components (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) are superimposed, and the kinetic energy in which six degrees of freedom of motion components are superpositiond. Occurs.
  • a plurality of flexible wires may be connected to each floating body 100.
  • the wires can be ropes, wires of synthetic fibers, chains and the like.
  • the float wires WB1, WB2, and WB3 connected to the float 100 may include a first wire WB1, a second wire WB2, and a third wire WB3.
  • the kinetic components Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz of 6 degrees of freedom are driven through one or several wires of the first wire WB1, the second wire WB2, and the third wire WB3. It may be delivered to the delivery unit 120.
  • At least three wires connected to each floating body 100 are provided, and three fixed points connecting three wires to the floating body 100 are formed in an imaginary triangle. It can be located at the vertex.
  • the point where the first wire WB1 is fixed to the floating body 100 is the first fixing point 101, and the point at which the second wire WB2 is fixed to the floating body 100 is the second fixing point 102.
  • the point where the third wire WB3 is fixed to the floating body 100 may be defined as a third fixing point 103. Wires may be spaced apart for multiple degrees of freedom energy absorption.
  • Flexible wires can only receive tensile forces, not compressive or rotational moments. However, the separation distance between the wires is a factor that can receive a compressive force or a rotation moment force.
  • the float 100 can be freely redirected. Thus, it cannot be a constrained structure that can receive six degrees of freedom motion. At this time, even if a plurality of wires are provided, it is difficult to absorb kinetic energy of multiple degrees of freedom.
  • the triangular arrangement structure in which the wires are spaced at predetermined intervals of the present invention may restrict the rotation of the floating body 100. Therefore, the force restraining the rotation of the floating body 100 is transmitted to at least one of the tension of the plurality of wires, the tension of the individual wires are all absorbed by the energy in the power transmission unit 120, the efficiency can be increased. .
  • the spaced arrangement structure of the wires also serves as a guide cable for preventing the floating body 100 from being separated during the operation of the floating body 100 or a mooring function for mooring the floating body 100 at a predetermined position. As such, it is important to dispose the plurality of wires so as to restrain each other. In the present invention, the wires are spaced apart to restrain the free redirection of the floating body 100 in order to increase the energy absorption efficiency.
  • the width, width, and length of the floating body 100 are designed to be as similar as possible so that the degree of freedom of the floating body 100 in which energy is absorbed is not limited.
  • the ratio of the horizontal, vertical and height of the floating body 100 such as spherical, hemispherical, disk, and cylindrical may be substantially similar, so that the direction of movement of the floating body 100 is not limited to a specific degree of freedom. It is preferable that the floating body 100 does not move only with a certain degree of freedom but moves evenly with respect to several degrees of freedom. To this end, it is preferable that at least one of the width, width and length of the floating body 100 does not have a difference enough to be an integral multiple of the other.
  • the mechanical wave power generation apparatus by the wire of the present invention has high power transmission efficiency, and therefore may be installed only a small number of floats 100, which is advantageous for small-scale wave power generation.
  • the wire transfer method is optimal for small on-shore wave power generation, and the device installation area can be minimized to be environmentally friendly. Can increase.
  • wires are tensioned during the movement of the floating body 100, some of the wires may be released tension.
  • One or more wires may be tensioned for six degrees of freedom translational or rotational motion in an unspecified direction. In the present invention, since all the wires are connected to the power transmission unit 120, all the kinetic energy of the floating body 100 can be absorbed into the power transmission unit 120 without omission.
  • Wire is used to transfer wave energy absorbed from sea to land.
  • the input wave force is proportional to the volume or number of the floats 100. In some cases, the weight of the floating body 100 reaches several to tens of tons.
  • a small amount of deformation may reduce a loss of input energy consumed in the form of elastic deformation of the wire.
  • the wire is repeatedly moved with respect to a specific reference point (for example, the direction switching unit 110), but the wave weight is not consumed by the inertia force when the mass of the wire is small. If the elastic modulus of the wire is large, the wave force input to the floating body 100 may be consumed by the elastic deformation of the wire. If the mass of the wire is large, the wave force input to the floating body 100 may be consumed in the acceleration / deceleration movement of the wire. As the elastic resistance and the inertial resistance of the wire become larger, the wave force transmitted to the power generation unit 130 may be reduced.
  • a specific reference point for example, the direction switching unit 110
  • the wire In order to increase the power generation efficiency, the wire should be a low deformation material or a lightweight material. In order to transmit power without loss, the wire is preferably free of tensile strain. The wire has a small modulus of elasticity such that power is not consumed by bending the wire in the turning part 110. In order to reduce the kinetic load of the wire, the wire is preferably a lightweight material. In order to reduce the frictional force consumed in the direction switching unit 110, the wire is preferably a small friction coefficient.
  • the wire is preferably a light and low strain material, a non-metal wire is suitable.
  • synthetic fibers By using synthetic fibers as the wire material, light weight and low strain conditions can be more easily satisfied.
  • One end of the wire may be connected to the floating body 100, and the other end of the floating body 100 may be connected to the power transmission unit 120.
  • the tension of the wire may be input to the power generation unit 130 via the power transmission unit 120.
  • Each wire 100 may be connected to a plurality of wires in different directions.
  • the diameter DW of the wire may be several centimeters (for example about 2 cm), and the cross-sectional area of the wire may be several to several tens of square centimeters (for example, 3.14 square centimeters).
  • the tensile strength of the wire is 100 MPa (corresponding to about 1,000 kgf / cm 2)
  • a wire of several centimeters in diameter for example, has a cross-sectional area of 3.14 square centimeters, and thus can support a tension of about 3 ton.
  • the weight of the floating body 100 or the magnitude of the wave force acting on the floating body 100 may be several to several tens of tons.
  • the amount of drainage pushed by the floating body 100 submerged in water may be at least 3 ton.
  • the tensile strength of the wire should be at least 100 MPa.
  • the tensile strength of the wire is less than 100 MPa, the following problem may occur.
  • the diameter of the wire may be excessive, and if the diameter of the wire is excessive, there may be a problem in that external forces acting on the wire such as birds or waves may not be ignored.
  • the mass of the wire may be excessive, and the excess mass of the wire may cause loss of wave force. This is because the wave force is consumed by the inertial momentum of the wire.
  • the diameter of the wire is excessive, a problem may arise in that the direction changing member that supports the wire so as to be excessively large. The larger the turning member, the greater the consumption of wave force.
  • the direction change member is smaller than the diameter of the wire, the bending deformation of the wire is increased, so that the curvature fatigue of the wire may be increased, and thus the service life may be reduced.
  • the wire in order to increase the tensile strength in terms of the properties of the material, it is preferable to manufacture the wire from synthetic fibers rather than natural materials.
  • the twisted structure of the wire can be improved to increase the load per unit area.
  • the synthetic fibers that make up the wire are at least one of polyester fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, nylon fibers.
  • Polyester fibers are polymers having an ester bond (-CO-O-) in the main chain of the molecule.
  • the polyester may be a thermoplastic saturated polyester or a thermosetting unsaturated polyester. It can be prepared by mixing terephthalic acid and ethylene glycol, heating and polymerizing.
  • the elastic recovery property is very excellent because it recovers 97% at 2% elongation, and particularly, the property of recovering immediately after small elongation is suitable to secure the low elongation of the present invention.
  • Polyethylene fiber is a chain-like high molecular compound polymerized with ethylene. It may include both low density polyethylene and high density polyethylene. Since polyethylene fiber has a density of about 0.9, it can meet the criteria of the present invention in terms of specific gravity and tensile strength.
  • the polypropylene fiber has a melting point of 165 ° C. and can be used continuously at 110 ° C. under high load, and thus may be suitable as the wire of the present invention in terms of heat resistance and durability.
  • the advantages such as density and chemical resistance of about 0.9 can meet the specific gravity and tensile strength requirements of the present invention, like polyethylene.
  • the wire may have a shape in which several detailed strands 172 are twisted.
  • Each of the detailed strands 172 may be formed by agglomerating the polymer filament 170 with a molecular weight of 20,000 or more.
  • the length deformation of the wire should be small during the tension action. This is because energy is consumed by the longitudinal deformation of the wire. Accordingly, the wire is preferably low in elongation even when a large tension is applied, and the wire may have a low elongation below the elongation limit.
  • the elongation at break when the wire breaks with increasing tension is preferably 15% or less.
  • the elongation limit value may be 15%, which is the maximum value of the elongation at break.
  • the elongation at break of the entire wire is not limited to the elongation at break of the polyester fibers themselves. It can be minimized.
  • the wave energy is consumed in various forms before being transmitted to the power generation unit 130.
  • energy consumed without being delivered to the power generation unit 130 is as follows.
  • Wave energy is consumed by the inertia of all moving parts.
  • the input energy may be consumed by the inertia force (or inertia resistance) of the floating body 100, which is a value obtained by multiplying the acceleration by the mass of the floating body 100.
  • the input energy can be consumed by the inertial force (or inertia resistance) of the wire, which is the product of the mass of the wire times the acceleration.
  • the input energy may be consumed by the inertia force (or inertia resistance) of the power transmission unit 120, which is a value obtained by multiplying each acceleration by the mass moment of inertia of the rotating shaft and the gear installed inside the power transmission unit 120.
  • the specific gravity of the wire is preferably greater than 0.5 and less than 2 within the range satisfying the tensile strength condition and the elongation condition.
  • the specific gravity of the metal material may be 5 to 10, and the ratio of the wave force consumed by the inertial motion of the wire may be too large.
  • the specific gravity of the wire is too large, since the wire has a negative buoyancy to have a property to sink in the water, which can cause power generation efficiency, device installation difficulties, maintenance difficulties.
  • the specific gravity of the wire is too small will have a positive buoyancy and floating on the water surface, which can make the handling of the wire difficult during installation or maintenance work. Therefore, the wire is preferably close to neutral buoyancy, for example, the specific gravity of the wire is preferably greater than 0.5 and less than 2.
  • the smaller the hygroscopicity of the wire the better. Since most of the wires are submerged in water, the greater the hygroscopicity, the greater the change in weight of the wire when in water than in land. This can be a factor that makes it difficult to achieve the target function and can cause problems that accelerate the wear of the wire.
  • the weight increase amount of the wire 24 hours after the wire is immersed in water is less than 15% of the weight before the wire is immersed in water.
  • the wire does not cause physical and chemical changes to ultraviolet rays, and is resistant to salts. Since it is exposed to lubricating oil etc. in the onshore mechanism operation part, it is preferable to have oil resistance.
  • the wire may be heated to a high temperature in the summer by frictional heat. Since the heated wire may have poor physical properties such as durability and abrasion resistance, the melting point of the wire is preferably at least 70 ° C or higher.
  • the direction switching unit 110 may be fixed to the sea bottom, may be a mooring means for mooring the floating body 100 to a predetermined position.
  • the direction switching unit 110 may be a member that is fixed to the bottom surface of the pulley, pulley, drum, wheel, and the like to rotate.
  • the turning unit 110 may be fixed to the seabed by the anchoring means.
  • the means for fixing the diverter 110 to the sea floor may be at least one of a concrete mass, a tetra-port, an anchor, a gabion, a pile, a jacket.
  • the turning part 110 may moveably support an intermediate portion between one end and the other end of the wire.
  • the wire is wound around the outer periphery of the diverter 110, and the outer periphery of the diverter 110 may be in sliding contact or rolling contact with the wire.
  • Grooves 112 are formed on the outer circumference of the direction changing part 110, and wires may be inserted into the grooves.
  • the friction force between the wire and the turning part 110 may also be a loss factor of the input energy. Reducing frictional resistance can increase power generation efficiency.
  • the diameter DS of the turning part 110 is preferably larger than the diameter DW or the maximum thickness of the wire.
  • the preferred diameter ratio is about 10 times.
  • the diameter DS of the direction change unit 110 is preferably 10 times or more than the diameter DW of the wire.
  • the diameter DS of the direction change part 110 is preferably 10 times or more of the maximum thickness of the wire.
  • variety of a groove part is 1.1 times or more of the diameter DW of the wire of a circular cross section.
  • the width DG of the groove 112 is preferably 1.1 times or more of the maximum thickness of the wire. If the gap between the wire and the groove 112 is small, the wire may be caught in the groove 112 and the friction loss may be increased. If the gap between the wire and the groove 112 is large, the wire may be rotated in the groove 112 at the time of rotation of the lateral transition part. Because it can be dislodged.
  • the wire made of synthetic fiber may include floating wires WB1, WB2, and WB3 and an equalizer wire WE1.
  • the floating wires WB1, WB2, and WB3 and the equalizer wires WE1 are separate wires that are separated from each other, so that the non-metal material can reduce power loss.
  • the floating wires WB1, WB2, and WB3 may connect the floating body 100 and the power transmission unit 120.
  • One end of the float wires WB1, WB2, WB3 is connected to the float 100, and the other end of the float wires WB1, WB2, WB3 is wound around the first drum 12 of the power transmission unit 120. Can lose.
  • An intermediate portion of the float wires WB1, WB2, and WB3 may be movably supported by the direction change unit 110.
  • the equalizer wire WE1 may connect the equalizer 150 and the power transmission unit 120.
  • One end of the equalizer wire WE1 may be connected to the equalizer 150, and the other end of the equalizer wire WE1 may be wound around the second drum 22 of the power transmission unit 120.
  • the remaining portion of the wave force may be stored as potential energy or elastic energy of the equalizer 150 by the equalizer wire WE1.
  • part of the potential energy or elastic energy stored in the equalizer 150 may be transmitted to the power generation unit 130 by the equalizer wire WE1.
  • the remaining portion of the potential energy or elastic energy can be used to rewind the floating wire (WB1, WB2, WB3) to its original state.
  • the equalizer 150 providing restoring force to the wire may be a weight or a spring.
  • Floating body 100 is a linear power source that is suspended in the sea surface or water to generate a linear motion in the vertical direction and the lateral direction by the flow of sea water. No matter which direction the floater 100 moves, a plurality of floater wires WB1, WB2, and WB3 are connected to the floater 100 at predetermined intervals so that linear power can be transmitted to the input shaft 10.
  • the direction change unit 110 corresponds to a fixed pulley for fixing the floating wires WB1, WB2, and WB3 to be moved to a specific position.
  • the plurality of floating wires WB1, WB2, and WB3 connected to the floating body 100 independently connect the plurality of floating bodies 100 or the plurality of floating wires WB1, WB2, and WB3 to the input shaft 10. .
  • Several floaters 100 or several float wires WB1, WB2, and WB3 may be connected to the input shaft 10 in different directions or with different vector components.
  • the input shaft 10 rotates by receiving linear power from a plurality of floats 100 or a plurality of float wires WB1, WB2, and WB3.
  • the input shaft 10 is provided with a first power transmission member 11 corresponding to the number of floating wires WB1, WB2, WB3 so as to receive power from the plurality of floating wires WB1, WB2, WB3.
  • Each of the first power transmission members 11 may be provided with a first drum 12 on which the floating wires WB1, WB2, and WB3 are wound or unwound.
  • the first drum 12 may be rotated together with the float wires WB1, WB2, and WB3.
  • the first power transmission member 11 or the first drum 12 is coupled to the input shaft 10 through the one-way rotating member 14 to allow rotation in one direction only.
  • the one-way rotating member 14 may be configured using a one-way clutch, a ratchet gear, or the like.
  • the one-way rotation member 14 restrains the clockwise rotation of the input shaft 10, and the counterclockwise rotation of the input shaft 10 may be freely allowed.
  • the restraint of the first power transmission member 11 and the input shaft 10 is released.
  • the input shaft 10 is not driven by the first power transmission member 11 and the first drum 12 but may be constrained to the output member 31.
  • the rotational direction of the first drum 12 and the first power transmission member 11 is opposite to the rotational direction of the input shaft 10 is idling.
  • the first power transmission member 11 transmits the rotational force to the second power transmission member 21.
  • the energy transmission shaft 20 is installed in parallel with the input shaft 10 and receives the tension of the floating body 100 by the second power transmission member 21 connected to the first power transmission member 11.
  • the second drum 22 is coupled to the second power transmission member 21 so that the second power transmission member 21 and the second drum 22 rotate together.
  • the equalizer wire WE1 connected to the equalizer 150 is wound or unwound on the second drum 22.
  • Equalizer wire like the floating wire (WB1, WB2, WB3) has a mechanical flexibility, but can be configured by applying a rope or synthetic fiber wire, chain, etc. that can effectively transmit tension is not stretched.
  • the equalizer wires WE1 are also connected to the energy transmission shaft 20 through the one-way clutch or the ratchet gear 24, like the float wires WB1, WB2, and WB3.
  • the one-way rotating member 24 connected to the equalizer wire WE1 may be the same as the load rotation direction of the one-way rotating member 14 connected to the floating wires WB1, WB2 and WB3. That is, the one-way rotation member 24 connected to the equalizer wire WE1 may restrict the clockwise rotation of the energy transmission shaft 20, and may freely allow the counterclockwise rotation of the energy transmission shaft 20.
  • the energy transmission shaft 20 may be restrained.
  • the input shaft 10 may be freely rotated.
  • the energy transmission shaft 20 is free to rotate, and the first power transmission member 11 and The input shaft 10 may be constrained to rotate together.
  • the first power transmission member 11 and the second power transmission member 21 is configured using a gear, but in addition to the pulley and belt system, or the sprocket and chain system, link mechanisms and other various known power It can be configured using a delivery mechanism.
  • first power transmission member 11 and the second power transmission member 21 may be composed of a gear having the same gear ratio, the first power transmission member 11 and the second power transmission member ( By properly adjusting the gear ratio of 21, the length in which the equalizer wires WE1 are drawn can be adjusted to be smaller than the length in which the floating wires WB1, WB2, and WB3 are pulled, or the energy can be transferred efficiently.
  • the one-way rotating member 14 connected to the float wires WB1, WB2 and WB3 of FIGS. 3 and 4 and the one-way rotating member 24 connected to the equalizer wire WE1 are constrained by clockwise rotation and the counterclockwise rotation is Although shown to allow freely, on the contrary, when the one-way rotation members 14 and 24 are configured or the one-way clutch is inserted into the output members 31 and 32, the rotation direction of the power generation unit 130 is clockwise differently from that shown. It can also be
  • FIGS. 3 and 4 illustrate embodiments in which one one-way rotating members 14 and 24 are installed on the input shaft 10 or the energy transmission shaft 20, respectively.
  • this is a suitable embodiment when only one wire is connected to the input shaft 10, and only one first power transmission member 11 is installed.
  • the number of installation of the one-way rotating member 14 must also be increased. This is because the tension of each wire is different, and the rotation speed of each first power transmission member 11 is different. Therefore, when one first input member 13 and two first power transmission members 11 are connected to one input shaft 10, at least two one-way rotation members 14 may be installed.
  • two one-way rotation members 14 are installed on the first input member 13 and one first power transmission member 11, or two one-way rotation members 14 are each first power transmission.
  • Each of the members 11 may be installed.
  • N first input members 13 and first power transmission members 11 are installed on the input shaft 10, at least N-1 one-way rotation members 14 may be installed.
  • the output shaft 30 is installed side by side between the input shaft 10 and the energy transmission shaft 20 is rotated by receiving power alternately from the input shaft 10 and the energy transmission shaft (20).
  • the output shaft 30 may be directly or indirectly connected to the power generation unit 130 that generates power.
  • the first input member 13 is constrained to the input shaft 10 in one direction and rotates together on the input shaft 10.
  • the second input member 23 restrains the energy transfer shaft 20 in one direction and rotates together.
  • the output shaft 30 is coupled to the first input member 13 and the second input member 23, respectively, a plurality of output members 31 and 32 (two in this embodiment) receiving the rotational force.
  • the equalizer 150 is connected to the energy transfer shaft 20 via an equalizer wire WE1 connected to the second drum 22 to store energy and supply accumulated energy.
  • the equalizer 150 may be weighted to accumulate a spring or potential energy that accumulates elastic energy as the equalizer wire WE1 is wound around the second drum 22.
  • a spring a coil spring, a leaf spring, a spring can be applied.
  • the spring may accumulate elastic force as the equalizer wire WE1 is wound around the second drum 22.
  • the tension of the floating wire (WB1, WB2, WB3) is released, the spring is contracted and pulls the equalizer wire (WE1) as shown in Figure 4 to rotate the second drum 22 to transfer energy to the power generation unit (130). .
  • the equalizer 150 may be configured as a weight that stores the potential energy while the equalizer 150 moves upward. have.
  • the equalizer 150 corresponding to the weight of FIG. 4 rotates the input shaft 10 by rotating the second drum 22 while the power transmission from the floating body 100 decreases, thereby rotating the output shaft 30. Can be rotated.
  • only one input shaft 10, one energy transmission shaft 20, and one output shaft 30 are configured so that the output shaft 30 receives power from one input shaft 10 and energy transmission shaft 20.
  • the input shaft 10 and the energy transmission shaft 20 are different from each other, and the output shaft 30 is configured in a single manner, so that one output shaft 30 has a plurality of the input shaft 10 and the energy transmission shaft ( 20) It may be possible to perform wave power generation while receiving power from and rotating. In this case, if the rotational power is transmitted from the input shaft 10 and the energy transmission shaft 20 of different cycles, the rotational speed of the output shaft 30 can be obtained as a result. In the power generation system for generating power, the rotation speed of the generator connected to the output shaft 30 may be maintained uniformly, thereby obtaining an effect of producing stable power.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the direction change part when the cross-sectional shape of the wire of the present invention is circular.
  • the cross-sectional shape of all kinds of wires used in the wave power generation apparatus including the floating wires WB1, WB2, WB3 or equalizer wires WE1, WE2, WE3 is circular
  • the winding length of the wire is long or the winding
  • the winding thickness may be reduced when the wire is wound at another position in the axial direction of the turning part 110.
  • the width DG of the turning portion 110 or the groove may be increased.
  • the turning unit 110 may receive a bending moment that is deflected with respect to its rotation center, and the size of the turning unit 110 may be increased. Can be large. 7 is an embodiment to improve this.
  • the direction change unit 110 when the wire of the present invention is flat.
  • the wire When the cross section of the wire is flat, the wire may be wound at the same position in the axial direction of the direction switching unit 110. At this time, even if the winding length or the number of windings is increased, there is no need to increase the width DG of the turning portion 110 or the width of the groove portion correspondingly.
  • the direction change part may receive less bending moment that is deflected with respect to the rotation center.
  • the thickness DW1 in the vertical direction of the wound surface can be reduced.
  • the number of windings is increased, since the wires are laminated in the radial direction of the turning part 110, there is an advantage of not having to increase the axial length of the turning part 110. Therefore, the bending moment acting on the turning part 110 may be reduced, and the durability or the life of the bearing or the lubricant mounted on the turning part 110 may be improved.
  • the diameter DS of the turning part 110 is 30 times the diameter DW of the wire of the circular cross section. As the diameter DW of the wire becomes thicker or the number of windings increases, the diameter DS of the turning part may increase. When the thickness DW1 of the wire of the rectangular cross section is 1/5 of the diameter DW of the wire of the circular cross section, the diameter DS of the direction change part can be reduced to 1/5 than that of the wire of the circular cross section.
  • the width of the direction changing part 110 and the width DG of the groove can be made thin.
  • the depth DF of the groove of the redirection unit 110 is preferably formed deeper than when the wire having a circular cross section is employed.
  • the load bearing force and the tensile force can be maintained the same, and the diameter of the direction change part 110 can be reduced, and the width of the direction change part 110 can be reduced, and the direction change is possible.
  • the bending moment acting on the unit 110 may be reduced, and the size of the direction change unit 110 may be reduced.

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Abstract

본 발명의 파력 발전 장치는, 해수면에 부유하는 부유체; 전기 에너지 또는 유압 에너지를 생성하는 발전부; 상기 부유체와 상기 발전부를 연결하는 동력 전달부; 상기 부유체 또는 상기 동력 전달부에 일단 및 타단이 연결되며, 상기 부유체의 운동에 따라 장력이 변화되는 와이어; 를 포함한다.

Description

와이어를 포함하는 파력 발전 장치
본 발명은 와이어를 통하여 다자유도로 파력을 입력받는 파력 발전 장치에 관한 것이다.
파도는 신재생 에너지원 중에서도 고밀도 에너지원이고, 하루 24시간 내내 발전 가능하기 때문에 주목받는 에너지원이지만, 연구개발은 1940년에야 개시되었다. 파력 발전은 다른 신재생 에너지에 비하여 시장 형성이 매우 늦은 편이다. 최근(2008년) 들어 비로소 상용화된 시스템이 등장할 정도이다.
특허 분석, 논문 분석, 시장 분석을 수행한 결과, 전세계적으로 연구되는 파력 발전 장치는 다음의 표와 같다.
명칭 개발 사업자 설치 장소
TAPCHAN Norwave 노르웨이
McCabeWave Pump Hydam Technology 아일랜드
유럽실험공장 EU 지원 포르투갈 PICO섬
LIMPET Wavegen 영국 Islay섬
Wave Dragon Wave Dragon ApS 덴마크
Archimedes Wave Swing Teamwork Technology 포르투갈
Denniss-Auld Turbine with OWC Oceanlinx 오스트레일리아
Seabased Uppsala 대학 스웨덴
Wave Star Energy Wave Star Energy 덴마크
AquaBuOY Finavera Renewables 미국
SeaDog Independent Natural Resources 미국
Pelamis Pelamis wave power 포르투갈
Powerbuoy Ocean Power Technologies 미국, 스페인
Salter Duck 에덴버그 대학 영국
Oyster Aquamarine Power 영국
Coos Bay OPT Wave Park Oregon Wave Energy Partners, LLC 미국
CETO Carnegie Wave Energy Limited 프랑스
Falmouth Fres. Olsen (노르웨이) 영국 Falmouth
그러나, 기존의 파력 발전 장치는 파도의 높이가 변화함에 따라 수면 위에 부유된 부유체의 수직 높이 차이만을 1 자유도로 받아들여 발전하거나, 파도의 높이 변화에 따른 압력 차이만을 1 자유도로 받아들여 발전할 뿐이다.
파도의 높이 변화에 해당하는 1 자유도 운동에 덧붙여, 해안을 향하여 진행하는 진행파를 이용하거나 파도의 좌우 방향 경사를 이용하여 발전하는 다자유도 파력 발전 장치는 전세계적으로 예를 찾을 수 없다. 파력 발전 장치 중에서도, 와이어를 통한 기계식 동력 전달 방식은 거의 연구개발 실적이 없다.
기존의 파력 발전 장치로서, 파력을 공기 압력으로 변환하는 진동 수주형, 파력을 유체의 위치에너지로 변환하는 월파형, 플렉시블 호스를 이용하여 파력을 압력 에너지로 변환하는 아나콘다 방식 등이 존재하지만, 이들은 본 발명의 와이어를 이용한 기계식 발전 장치와 전혀 다르다.
한편, 기계식 발전 장치라 하더라도, 파력을 받아들일 때 발전 장치가 장대하여 질량 관성 모멘트가 커지면 질량 관성 모멘트를 극복하는데 파력이 소모되므로 발전 효율이 떨어지는 문제를 극복해야 한다.
본 발명은 파도의 운동 에너지 또는 위치 에너지를 전기 또는 유압 에너지로 변환하는 파력 발전 장치로서, 고효율 및 저비용의 부유식 파력 발전 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 파도의 높이 변화는 물론, 바람의 방향에 평행하게 진행하는 파도의 진행파나 바람의 방향에 측면으로 발생하는 파도의 좌우 방향 경사 차이와 같은 파력의 다 자유도 성분을 흡수하는 파력 발전 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 와이어의 마찰력, 관성 저항, 질량 관성 모멘트를 최소화하고, 소모력이 없이 동력 전달 효율을 극대화할 수 있는 파력 발전 장치를 제공한다.
본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 파력 발전 장치는, 해수면에 부유하는 부유체; 전기 에너지 또는 유압 에너지를 생성하는 발전부; 상기 부유체와 상기 발전부를 연결하는 동력 전달부; 상기 부유체 또는 상기 동력 전달부에 일단 및 타단이 연결되며, 상기 부유체의 운동에 따라 장력이 변화되는 와이어; 를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 와이어의 장력이 상기 동력 전달부를 거쳐 상기 발전부로 입력되며, 상기 하나의 부유체마다 상기 와이어는 서로 다른 방향으로 복수개 연결된다.
일 실시예로서, 상기 와이어는 비금속 재질로 이루어진다.
본 발명의 파력 발전 장치는 부유체를 와이어로 계류시킴으로써, 파일식, 자중식, 자켓식 해양 설비에 비해 초기 설비 및 시공 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 파력 발전 장치는 와이어를 통한 기계식 에너지 전달에 의하여 발전하기 때문에 다양한 방향의 운동을 효율적으로 흡수할 수 있다.
본 발명은 부유체의 3축 방향 병진 운동 및 3축 중심의 회전 운동을 포함하는 6 축 자유도의 힘 또는 모멘트를 와이어 장력으로 전달받는다. 따라서, 와이어의 장력 변화를 모두 에너지로 변환할 수 있고, 고효율의 에너지 하베스팅 장치를 구현할 수 있다. 다 자유도 운동을 하는 부유체의 모든 에너지를 손실없이 흡수할 수 있다.
파력 변화에 따라 와이어의 장력도 변화하고, 와이어의 장력 변화에 따라 방향 전환부를 기준점으로 와이어가 이동한다. 따라서, 에너지 소스인 파력은 이동하는 와이어의 관성력으로 소모되거나 구부러지는 와이어의 탄성력으로 소모되므로, 발전 장치에 전달되지 못하고 중간에 버려지는 파력이 발생할 수록 효율이 떨어진다. 본 발명은 와이어의 탄성 저항이나 관성 저항을 줄여 파력의 전달 효율을 증대시키고 발전 효율도 증대시킬 수 있다.
본 발명의 비금속 와이어는 내부식성, 내구성, 장시간 사용성이 뛰어나므로, 설치는 물론 유지 보수에 따른 시간과 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 파력 발전 장치를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 방향 전환부 및 부유체 와이어의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 부유체 와이어의 장력으로 에너지가 발생할 때의 동력 전달부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 이퀄라이저 와이어의 장력으로 에너지가 발생할 때의 동력 전달부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 와이어의 샘플 사진 및 확대도이다.
도 6은 본 발명의 와이어의 단면 형상이 원형인 경우에 방향 전환부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 와이어가 납작한 경우에 방향 전환부의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 파력 발전 장치는, 부유체(100), 발전부(130), 동력 전달부(120), 와이어를 포함할 수 있다.
발전부(130)는 와이어 또는 이퀄라이저(150)로부터 동력을 공급받아 전기 에너지 또는 유압 에너지를 생성한다. 발전부(130) 및 동력 전달부(120)는 발전 유닛(140)을 구성한다.
부유체(100)는 해수면에 부유하며 파력을 입력받는 수단이다.
서로 직교하는 가상의 직교 좌표축으로서 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 정의한다. 예를 들면, 제1 축은 x축, 제2 축은 y축, 제3 축은 z축으로 볼 수 있다.
파도가 치면, 부유체(100)는 제1 축에 대한 병진 운동(Fx), 제2 축에 대한 병진 운동(Fy), 제3 축에 대한 병진 운동(Fz), 제1 축을 회전 중심으로 하는 회전 운동(Mx), 제2 축을 회전 중심으로 하는 회전 운동(My), 제3 축을 회전 중심으로 하는 회전 운동(Mz)을 할 수 있다. 따라서, 부유체(100)는 6 자유도의 운동 성분(Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz)을 중첩한 병진 운동 또는 회전 운동을 하고, 6 자유도의 운동 성분이 중첩(superposition)된 운동 에너지를 발생한다.
상기 운동 에너지의 6 자유도 운동 성분을 모두 입력받기 위하여 각각의 부유체(100)마다 플렉시블한 와이어가 복수로 연결될 수 있다. 와이어는 로프, 합성 섬유로 된 와이어, 체인 등이 될 수 있다.
부유체(100)에 연결되는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)는 제1 와이어(WB1), 제2 와이어(WB2) 및 제3 와이어(WB3)를 포함할 수 있다. 6 자유도의 운동 성분(Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz)은 제1 와이어(WB1), 제2 와이어(WB2) 및 제3 와이어(WB3) 중 하나의 와이어 또는 여러 개의 와이어를 통하여 동력 전달부(120)에 전달될 수 있다.
6 자유도의 운동 성분을 모두 입력받기 위하여, 각각의 부유체(100)에 연결되는 와이어는 적어도 3개 마련되고, 3개의 와이어가 부유체(100)에 연결되는 3개의 고정점은 가상의 삼각형의 꼭지점에 위치할 수 있다.
제1 와이어(WB1)가 부유체(100)에 고정된 지점은 제1 고정점(101), 제2 와이어(WB2)가 부유체(100)에 고정된 지점은 제2 고정점(102), 제3 와이어(WB3)가 부유체(100)에 고정된 지점은 제3 고정점(103)으로 정의될 수 있다. 다자유도 에너지 흡수를 위하여 와이어는 이격 설치될 수 있다.
플렉시블한 와이어는 인장력만을 입력받을 수 있을 뿐 압축력이나 회전 모멘트력은 입력받을 수 없다. 그러나, 와이어 사이의 이격 거리는 압축력이나 회전 모멘트력을 입력받을 수 있는 요인이 된다.
만약 부유체(100)에 단일 와이어만 연결되거나 복수의 와이어가 공통의 고정점에 연결된다면, 부유체(100)가 자유롭게 방향 전환될 수 있다. 따라서, 6 자유도 운동을 입력받을 수 있는 구속적 구조가 될 수 없다. 이때는 와이어를 복수로 설치한다고 하더라도, 다 자유도의 운동 에너지를 흡수하기 어렵다.
본 발명의 소정 간격으로 와이어가 이격된 삼각형 배치 구조는 부유체(100)의 회전을 구속할 수 있다. 따라서, 부유체(100)의 회전을 구속하는 힘은 복수의 와이어 중 적어도 어느 하나의 장력으로 전달되고, 개별 와이어의 장력은 동력 전달부(120)에서 모두 에너지로 흡수되므로 효율이 증대될 수 있다.
와이어의 이격 배치 구조는 부유체(100)의 동작시 부유체(100)의 이탈을 방지하는 가이드 케이블의 기능 또는 부유체(100)를 정해진 위치에 계류시키는 계류 기능도 겸한다. 이와 같이 복수개의 와이어가 상호 구속되도록 이격 배치하는 것이 중요하다. 본 발명은 에너지 흡수 효율을 높이기 위하여 부유체(100)의 자유로운 방향 전환을 구속하도록 와이어가 이격 배치된다.
또한, 에너지가 흡수되는 부유체(100)의 자유도가 제한되지 않도록, 부유체(100)의 폭, 가로 및 세로의 길이가 가능한 한 유사하도록 설계한다. 예를 들면, 구형, 반구형, 원판형, 원기둥형 등 부유체(100)의 가로 및 세로와 높이의 비가 거의 유사하도록 하여 부유체(100)의 운동 방향이 특정 자유도에 국한되지 않게 할 수 있다. 부유체(100)가 특정 자유도로만 움직이지 않고 여러 개의 자유도에 대하여 균등하게 움직이는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 적어도 부유체(100)의 폭, 가로 및 세로의 길이 중 어느 하나는 다른 하나에 대하여 정수배가 될 정도의 차이를 갖지 않는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 제1 고정점(101)으로부터 제1 방향 전환부(110)를 향하는 제1 연장 벡터, 제2 고정점(102)으로부터 제2 방향 전환부(110)를 향하는 제2 연장 벡터, 및 제3 고정점(103)으로부터 제3 방향 전환부(110)를 향하는 제3 연장 벡터는 부유체(100)로부터 부유체(100)의 바깥쪽을 향하는 래디얼(radial) 방향의 세 벡터가 된다.
본 발명의 와이어에 의한 기계식 파력 발전 장치는 동력 전달 효율이 높아 소수의 부유체(100)만 설치해도 무방하므로 소규모 파력 발전에 유리하다. 또한, 아직 널리 보급되지 못한 파력 발전의 초기 시장 진입에 유리하다. 그 결과, 다른 신재생 에너지 대비 저비용이고 고효율의 에너지 하베스팅을 구현할 수 있다.
일 실시예로서, 부유체(100)를 한 개 또는 몇 개만 설치하여도 많은 전력을 얻을 수 있으므로, 와이어 전달 방식은 소규모 on-shore 파력 발전에 최적적이고, 장치 설치 면적을 최소화할 수 있어 친환경성을 높일 수 있다.
부유체(100)의 운동시 일부의 와이어는 장력을 받고, 일부의 와이어는 장력이 해제될 수 있다. 불특정 방향의 6 자유도 병진 운동 또는 회전 운동에 대하여 하나 또는 복수개의 와이어가 장력을 받을 수 있다. 본 발명은 모든 와이어가 동력 전달부(120)에 연결되므로, 부유체(100)의 모든 운동 에너지가 빠짐없이 동력 전달부(120)로 흡수될 수 있다.
해상에서 흡수한 파력 에너지를 육지까지 전달하기 위해서 와이어가 사용된다. 입력되는 파력은 부유체(100)의 부피나 개수에 비례한다. 경우에 따라 부유체(100)의 무게는 많게는 수 ~ 수십 ton 에 이른다.
그리고, 와이어는 하중을 받아도 변형량이 적어야 와이어의 탄성 변형 형태로 소모되는 입력 에너지의 손실을 줄일 수 있다.
또한, 특정의 기준점(예를 들면 방향 전환부(110))에 대하여 와이어는 반복적으로 이동되는데, 와이어의 질량이 작아야 관성력으로 파력이 소모되지 않는다. 만약, 와이어의 탄성 계수가 크다면 부유체(100)에 입력되는 파력은 와이어의 탄성 변형으로 소모될 수 있다. 만약, 와이어의 질량이 크다면, 부유체(100)에 입력되는 파력은 와이어의 가감속 이동에 소모될 수 있다. 와이어의 탄성 저항 및 관성 저항이 커질수록 발전부(130)에 전달되는 파력은 줄어들 수 있다.
발전 효율을 높이기 위해서, 와이어는 저변형 소재 또는 경량 소재라야 한다. 손실 없이 동력을 전달하기 위해서 와이어는 인장 변형이 없는 것이 바람직하다. 방향 전환부(110)에서 와이어의 벤딩에 의하여 동력이 소모되지 않도록 와이어는 탄성 계수가 작은 것이 바람직하다. 와이어의 운동 부하를 줄이기 위해서 와이어는 경량 소재라야 바람직하다. 방향 전환부(110)에서 소모되는 마찰력을 줄이기 위하여 와이어는 마찰 계수가 작은 것이 바람직하다.
따라서, 와이어는 경량 및 저변형 소재가 바람직하며, 비금속 소재의 와이어가 적절하다. 합성 섬유를 와이어 소재로 사용함으로써 경량 및 저변형 조건을 더 용이하게 만족시킬 수 있다.
와이어의 일단부는 부유체(100)에 연결되고, 부유체(100)의 타단부는 동력 전달부(120)에 연결될 수 있다. 와이어의 장력은 동력 전달부(120)를 거쳐 발전부(130)로 입력될 수 있다. 하나의 부유체(100)마다 와이어는 서로 다른 방향으로 복수개 연결될 수 있다.
와이어의 인장 강도가 클수록 적은 부피 및 경량의 와이어로 많은 장력을 지탱할 수 있다. 와이어의 인장 강도는 100 MPa 이상인 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 와이어의 직경(DW)이 수 센티미터(예를 들어 약 2cm)이고, 와이어의 단면적이 수 ~ 수십 제곱 센티미터(예를 들어 3.14 제곱 센티미터)가 될 수 있다.
와이어의 인장 강도가 100 MPa(이는 약 1,000 kgf/cm2에 해당)이라면, 직경이 수 센티미터인 와이어를 예로 들면 단면적이 3.14 제곱 센티미터이므로, 약 3 ton의 장력을 지탱할 수 있다. 부유체(100)의 무게 또는 부유체(100)에 작용하는 파력의 크기가 수 ~ 수십 ton 이 될 수 있다. 또한, 부력이나 배수량 관점에서 보면, 물에 잠긴 부유체(100)가 밀어내는 배수량은 적어도 3 ton이 될 수 있다. 따라서, 부유체의 적정 무게, 파력의 최대 크기, 직경 수 미터에 달하는 부유체의 배수량을 고려하면, 와이어의 인장 강도는 최소값으로 100 MPa은 되어야 한다.
만약, 와이어의 인장 강도가 100 MPa 미만일 경우 다음의 문제점이 발생할 수 있다. 와이어의 파단 강도를 확보하기 위하여 와이어의 직경이 과다해질 수 있고, 와이어의 직경이 과다하면 조류나 파도 등 와이어에 작용하는 외력을 무시할 수 없는 문제가 있을 수 있을 수 있다. 또한, 와이어의 질량이 과다해질 수 있으며, 와이어의 질량 과다는 파력의 손실을 유발할 수 있다. 파력이 와이어의 관성 운동력으로 소모되기 때문이다. 또한, 와이어의 직경이 과다하면 와이어를 이동 가능하게 지지하는 방향전환부재가 과다하게 커지는 문제점이 발생할 수 있다. 방향전환부재가 커질수록, 파력의 소모가 커질 수 있다. 와이어의 직경에 비하여 방향전환부재가 작으면, 와이어의 벤딩 변형이 커지므로 와이어의 곡률 피로도가 증가하여 사용 수명이 저하될 수 있다.
이와 같이 인장 강도를 재료의 특성 차원에서 증대시키기 위하여 천연 재료보다는 합성 섬유로 와이어를 제작하는 것이 바람직하다. 재료 특성 개선에 그치지 않고, 와이어의 꼬임 구조를 개량하여 단위 면적당 하중을 강화시킬 수 있다.
일 실시예로서, 와이어를 이루는 합성 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 중 적어도 하나이다.
폴리에스테르 섬유는 에스테르결합(-CO-O-)을 분자의 주사슬 속에 갖는 중합체이다. 폴리에스테르는 열가소성 포화폴리에스테르나 열경화성 불포화폴리에스테르가 될 수 있다. 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 혼합해 가열하고 중합하여 제조될 수 있다. 탄성회복성은 2% 신장시 97% 회복되므로 매우 우수한 편이고, 특히 적은 신장후의 즉시 회복되는 성질은 본 발명의 낮은 신율을 확보하기 적합하다.
폴리에틸렌 섬유는 에틸렌을 중합시킨 사슬 모양의 고분자 화합물이다. 이는 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌을 모두 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 섬유는 밀도 0.9 정도이기 때문에 비중이나 인장강도 측면에서 본 발명의 기준을 충족시킬 수 있다.
폴리프로필렌 섬유는 녹는점이 165℃이고, 높은 하중하에서 연속사용이 110℃에서 가능하므로 내열성과 내구성 측면에서 본 발명의 와이어로 적합할 수 있다. 또한, 0.9 정도의 밀도와 내화학성 등의 장점은 폴리에틸렌과 마찬가지로 본 발명의 비중 및 인장강도 요건을 충족시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 와이어는 여러 개의 세부 가닥(172)이 꼬인 형태가 될 수 있다. 각각의 세부 가닥(172)은 분자량 2만 이상의 고분자 필라멘트(170)를 뭉쳐서 형성될 수 있다.
한편, 부유체(100)로부터 동력 전달부(120)를 거쳐 발전부(130)로 전달되는 에너지의 손실을 최소화하려면, 장력 작용시 와이어의 길이 변형이 작아야 한다. 와이어의 길이 방향 변형만큼 에너지가 소모되기 때문이다. 따라서, 와이어는 큰 장력이 작용하여도 길이 신장율이 적은 것이 바람직하며, 와이어는 신율 제한값 이하의 낮은 신율을 가질 수 있다.
장력 증가에 따라 와이어가 파단될 때의 파단 신율은 15% 이하인 것이 바람직하다. 이때, 신율 제한값은 파단 신율의 최대값인 15%가 될 수 있다. 예를 들어 폴리에스테르 섬유를 뭉쳐서 세부 가닥(172)을 만들고, 여러 개의 세부 가닥(172)을 도 5처럼 지그재그로 꼬면, 와이어의 길이 방향 신율을 최소화할 수 있다.
폴리에스테르 섬유 하나가 파단되더라도 이웃한 폴리에스테르 섬유가 하중을 대신 지지할 수 있다. 폴리에스테르 섬유 여러 개가 뭉친 세부 가닥(172)이 마련되고, 여러 개의 세부 가닥(172)이 서로 꼬인 형태로 와이어를 제작하면, 폴리에스테르 섬유 자체의 파단 신율에 한정되지 않고, 와이어 전체의 파단 신율을 최소화할 수 있다.
파도 에너지는 발전부(130)에 전달되기 전에 여러 형태로 소모된다. 발전부(130)로 전달되지 않고 소모되는 에너지를 예로 들면 다음과 같다. 파력 에너지는 움직이는 모든 부품의 관성력으로 소모된다. 예를 들어, 부유체(100)의 질량에 가속도를 곱한 값인 부유체(100)의 관성력(또는 관성 저항)으로 입력 에너지가 소모될 수 있다. 와이어의 질량에 가속도를 곱한 값인 와이어의 관성력(또는 관성 저항)으로 입력 에너지가 소모될 수 있다. 동력 전달부(120) 내부에 설치된 회전축 및 기어의 질량 관성 모멘트에 각 가속도를 곱한 값인 동력 전달부(120)의 관성력(또는 관성 저항)으로 입력 에너지가 소모될 수 있다.
이동하는 와이어의 질량이 작을수록 와이어의 관성력으로 소모되는 에너지 손실이 적어진다. 폴리에스테르 섬유를 포함한 다양한 합성 섬유 재료로 실험한 결과, 인장 강도 조건 및 신율 조건을 만족하는 범위 내에서, 와이어의 비중은 0.5보다 크고 2 보다 작은 것이 바람직함을 알아내었다.
만약 금속 부재로 와이어를 제작하면 금속 재질의 비중은 5~10 이 될 수 있으며, 파력이 와이어의 관성 운동력으로 소모되는 비율이 너무 커질 수 있다. 또한, 와이어의 비중이 너무 크면, 와이어가 음성 부력을 가지므로 수중에서 가라앉는 성질을 갖게 되고, 이는 발전 효율 저하, 장치 설치 곤란, 유지 보수의 어려움 등을 유발할 수 있다. 한편, 와이어의 비중이 너무 작으면 양성 부력을 갖게 되며 수면으로 뜨는 성질을 갖게 되고, 이는 설치나 유지 보수 작업시 와이어의 핸들링을 어렵게 만들 수 있다. 따라서, 와이어는 중성 부력에 가까운 것이 바람직하며, 예를 들어 와이어의 비중은 0.5보다 크고 2 보다 작은 것이 바람직하다.
한편, 와이어의 흡습성은 작을수록 유리하다. 와이어는 수중에 잠긴 부분이 대부분이므로, 흡습성이 크면, 육상에 있을 때에 비하여 수중에 있을 때 와이어의 무게 변화가 커질 수 있다. 이는 목표 기능을 달성하기 어렵게 하는 요인이 될 수 있고, 와이어의 마모를 가속하는 문제점을 유발할 수 있다.
실험에 의하면, 와이어를 물에 담근 후 24시간 경과시의 와이어의 중량 증가량은 와이어를 물에 담그기 전의 중량의 15% 미만이 바람직하다.
그 밖에도, 와이어는 자외선에 대하여 물리적, 화학적 변화를 일으키지 않는 것이 좋고, 염분에 강한 것이 좋다. 육상의 기구 작동부에서는 윤활유 등에 노출되므로, 내유성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 여름에 마찰열에 의하여 와이어가 고온으로 가열될 수 있다. 가열된 와이어는 내구성이나 마모 연한 등의 물리적 특성이 떨어질 수 있으므로, 와이어의 녹는점은 적어도 70℃ 이상인 것이 바람직하다.
한편, 방향 전환부(110)는 해저면에 고정될 수 있고, 부유체(100)를 정해진 위치에 계류시키는 계류(mooring) 수단이 될 수 있다. 방향 전환부(110)는 풀리, 도르레, 드럼, 휠 등 해저면에 고정되어 회전하는 부재가 될 수 있다. 방향 전환부(110)는 앵커링 수단에 의하여 해저에 고정될 수 있다. 해저에 방향 전환부(110)를 고정하는 수단은 콘크리트 덩어리, 테트라포트(tetra-port), 닻, 돌망태, 파일(pile), 자켓(jacket) 중 적어도 하나가 될 수 있다.
방향 전환부(110)는 와이어의 일단 및 타단 사이의 중간 부분을 이동 가능하게 지지할 수 있다. 와이어는 방향 전환부(110)의 외주에 감겨지며, 방향 전환부(110)의 외주는 와이어에 대하여 미끄럼 접촉되거나 구름 접촉될 수 있다. 방향 전환부(110)의 외주에는 그루브(112)가 형성되며, 그루부의 내부에 와이어가 삽입될 수 있다.
도 2를 참조하면, 와이어 및 방향 전환부(110) 사이의 마찰력도 입력 에너지의 손실 요인이 될 수 있다. 마찰 저항을 줄이면 발전 효율이 증대될 수 있다. 마찰 손실을 줄이기 위하여 방향 전환부(110)의 직경(DS)은 와이어의 직경(DW) 또는 최대 두께보다 충분히 큰 것이 바람직하다.
와이어를 폴리에스테르 섬유로 구성할 경우, 바람직한 직경 비율은 10배 정도가 적당하다. 일 실시예로서, 원형 단면의 와이어인 경우 방향 전환부(110)의 직경(DS)은 와이어의 직경(DW)의 10배 이상이 바람직하다. 와이어의 단면 형상이 평벨트 형상인 경우, 방향 전환부(110)의 직경(DS)은 와이어의 최대 두께의 10배 이상인 것이 바람직하다.
한편, 방향 전환부(110)의 외주에 함몰된 그루브(112)에 관하여, 그루부의 폭은 원형 단면인 와이어의 직경(DW)의 1.1배 이상인 것이 바람직하다. 와이어의 단면이 평벨트 형상인 경우, 그루브(112)의 폭(DG)은 와이어의 최대 두께의 1.1배 이상인 것이 바람직하다. 와이어 및 그루브(112)의 틈새가 작으면 와이어가 그루브(112)에 끼어 마찰 손실이 증대될 수 있고, 와이어 및 그루브(112) 사이의 틈새가 크면 방향 전황부의 회전시 와이어가 그루브(112)에서 이탈될 수 있기 때문이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 동력 전달부(120), 발전부(130), 이퀄라이저(150)의 세부 구성이 도시된다.
합성 섬유 재질의 와이어는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3) 및 이퀄라이저 와이어(WE1)를 포함할 수 있다. 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3) 및 이퀄라이저 와이어(WE1)는 서로 끊어진 별도의 와이어로서 비금속 재질인 것이 동력 손실을 줄일 수 있다.
부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)는 부유체(100) 및 동력 전달부(120)를 연결할 수 있다.
부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)의 일단은 부유체(100)에 연결되고, 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)의 타단은 동력 전달부(120)의 제1 드럼(12)에 감겨질 수 있다. 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)의 중간 부분은 방향 전환부(110)에 이동 가능하게 지지될 수 있다.
이퀄라이저 와이어(WE1)는 이퀄라이저(150) 및 동력 전달부(120)를 연결할 수 있다.
이퀄라이저 와이어(WE1)의 일단은 이퀄라이저(150)에 연결되고, 이퀄라이저 와이어(WE1)의 타단은 동력 전달부(120)의 제2 드럼(22)에 감겨질 수 있다.
부유체(100)에 파력이 작용하여 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)의 장력이 증가하면, 파력의 일부는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)에 의하여 발전부(130)로 전달될 수 있다. 이때, 파력의 나머지 일부는 이퀄라이저 와이어(WE1)에 의하여 이퀄라이저(150)의 위치 에너지 또는 탄성 에너지로 저장될 수 있다.
한편, 부유체(100)에 작용하는 파력이 해제되면, 이퀄라이저(150)에 저장된 위치 에너지 또는 탄성 에너지의 일부는 이퀄라이저 와이어(WE1)에 의하여 발전부(130)로 전달될 수 있다. 이때, 위치 에너지 또는 탄성 에너지의 나머지 일부는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)를 되감아서 원상태로 복원시키는데 사용될 수 있다.
와이어에 복원력을 제공하는 이퀄라이저(150)는 중량추나 스프링이 될 수 있다.
부유체(100)는 해수면 또는 수중에 부유되어 해수의 유동에 의해 상하 방향 및 측방향으로 선형 운동을 발생시키는 선형동력원이다. 부유체(100)가 어느 방향으로 운동하더라도 선형 동력이 입력축(10)에 전달될 수 있도록 부유체(100)에는 복수개의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)가 소정 간격을 두고 연결된다.
방향 전환부(110)는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)를 특정 위치에 이동 가능하게 고정시키는 고정 도르래에 해당한다. 부유체(100)에 연결된 복수개의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)는 여러 개의 부유체(100) 또는 여러 개의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)를 입력축(10)에 독립적으로 연결한다. 여러 개의 부유체(100) 또는 여러 개의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)는 입력축(10)에 서로 다른 방향 또는 서로 다른 벡터 성분으로 연결될 수 있다.
입력축(10)은 여러 개의 부유체(100) 또는 여러 개의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)로부터 선형 동력을 전달받아 회전한다. 입력축(10)에는 복수개의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)로부터 동력을 전달받도록 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)의 개수에 대응되는 만큼의 제1동력전달부재(11)가 마련될 수 있다. 각각의 제1동력전달부재(11)에는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)가 감겨지거나 풀려지는 제1 드럼(12)이 설치될 수 있다. 제1 드럼(12)은 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)와 함께 회전될 수 있다.
제1동력전달부재(11) 또는 제1 드럼(12)은 일방향으로의 회전만 허용하는 일방향회전부재(14)를 통해 입력축(10)에 결합된다. 일방향회전부재(14)는 원웨이클러치, 래치트(ratchet) 기어 등을 이용하여 구성할 수 있다.
도시된 실시예에서 일방향회전부재(14)는 입력축(10)의 시계방향 회전을 구속하고, 입력축(10)의 반시계 방향 회전은 자유롭게 허용할 수 있다.
도 3과 같이 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)가 부유체(100)의 장력을 받아 제1 드럼(12)에서 풀리면 제1동력전달부재(11)와 입력축(10)의 구속은 해제되고, 입력축(10)은 제1동력전달부재(11) 및 제1 드럼(12)에 의하여 구동되는 것이 아니라 출력부재(31)에 구속될 수 있다. 제1 드럼(12) 및 제1동력전달부재(11)의 회전 방향은 공회전하는 입력축(10)의 회전 방향과 반대가 된다. 제1동력전달부재(11)는 제2동력전달부재(21)에 회전력을 전달한다.
에너지 전달축(20)은 입력축(10)과 나란하게 설치되며, 제1동력전달부재(11)와 연결된 제2동력전달부재(21)에 의해 부유체(100)의 장력을 전달받는다. 제2동력전달부재(21)에는 제2 드럼(22)이 결합되어 제2동력전달부재(21)와 제2 드럼(22)이 함께 회전한다. 제2 드럼(22)에는 이퀄라이저(150)와 연결되는 이퀄라이저 와이어(WE1)가 감겨지거나 풀려진다.
이퀄라이저 와이어(WE1)는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)와 마찬가지로 기계적인 유연성은 가지지만 늘어나지는 않아 장력을 효과적으로 전달할 수 있는 로프 또는 합성 섬유 와이어, 체인 등을 적용하여 구성할 수 있다.
이퀄라이저 와이어(WE1)도 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)와 마찬가지로 원웨이클러치나 래치트(ratchet) 기어 등을 이용한 일방향회전부재(24)를 통해 에너지 전달축(20)에 연결된다. 이퀄라이저 와이어(WE1)에 연결된 일방향회전부재(24)는 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)에 연결된 일방향회전부재(14)의 부하 회전방향과 동일할 수 있다. 즉, 이퀄라이저 와이어(WE1)에 연결된 일방향회전부재(24)는 에너지 전달축(20)의 시계방향 회전을 구속하고, 에너지 전달축(20)의 반시계 방향 회전은 자유롭게 허용할 수 있다.
도 3과 같이 제2동력전달부재(21)가 제1동력전달부재(11)로부터 동력을 전달받아 회전할 때에는 에너지 전달축(20)을 구속할 수 있다. 이때, 입력축(10)은 자유 회전될 수 있다.
도 4와 같이, 제2동력전달부재(21)가 이퀄라이저(150)로부터 에너지를 전달받아 반시계방향으로 회전할 때에는 에너지 전달축(20)은 자유 회전하고, 제1동력전달부재(11) 및 입력축(10)이 구속되어 함께 회전할 수 있다.
도 3 및 도 4의 제1동력전달부재(11) 및 제2동력전달부재(21)는 기어를 사용하여 구성되지만, 이외에도 풀리와 벨트 시스템, 또는 스프로켓 및 체인 시스템, 링크기구 등 공지의 다양한 동력전달 기구를 사용하여 구성할 수 있다.
도 3 및 도 4의 제1동력전달부재(11) 및 제2동력전달부재(21)는 동일한 기어비를 갖는 기어로 구성될 수 있지만, 제1동력전달부재(11)와 제2동력전달부재(21)의 기어비를 적절히 조정하면 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)가 당겨지는 길이보다 이퀄라이저 와이어(WE1)가 당겨지는 길이를 더 작게 조절하거나 효율적으로 에너지를 전달할 수 있다.
도 3 및 도 4의 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)에 연결된 일방향회전부재(14) 및 이퀄라이저 와이어(WE1)에 연결된 일방향회전부재(24)는 시계 방향 회전에 구속되고 반시계 방향 회전은 자유롭게 허용하는 것으로 도시되었지만, 이와 반대로 일방향회전부재(14, 24)를 구성하거나, 출력부재(31,32)에 원웨이클러치를 삽입하면 발전부(130)의 회전 방향이 도시된 것과 다르게 시계 방향이 되게 할 수도 있다.
한편, 도 3 및 도 4에는 입력축(10) 또는 에너지 전달축(20)에 각각 하나의 일방향회전부재(14, 24)가 설치되는 실시예가 도시된다. 하지만, 이는 입력축(10)에 한 개의 와이어만 연결되고, 한 개의 제1동력전달부재(11)만 설치되는 경우에 적당한 실시예이다. 도시되지는 않았지만, 한 개의 입력축(10)에 여러 개의 와이어가 연결되거나 여러 개의 제1동력전달부재(11)가 연결되는 경우, 일방향회전부재(14)의 설치 개수도 증가되어야 한다. 각각의 와이어의 장력이 다르며, 각각의 제1동력전달부재(11)의 회전 속도가 다르기 때문이다. 따라서, 하나의 입력축(10)에 한 개의 제1입력부재(13), 두 개의 제1동력전달부재(11)가 연결되는 경우, 일방향회전부재(14)는 적어도 2개 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 두 개의 일방향회전부재(14)가 제1입력부재(13) 및 한 개의 제1동력전달부재(11)에 설치되거나, 두 개의 일방향회전부재(14)가 각각의 제1동력전달부재(11)에 각각 설치될 수 있다.
즉, 입력축(10)에 제1입력부재(13) 및 제1동력전달부재(11)가 N 개 설치되는 경우 일방향회전부재(14)는 적어도 N-1개 설치될 수 있다.
이러한 구성은 에너지 전달축(20)도 마찬가지이다. 즉, 에너지 전달축(20)에 제2입력부재(23) 및 제2동력전달부재(21)가 M 개 설치되는 경우 일방향회전부재(24)는 적어도 M-1개 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 N 및 M은 임의의 양의 정수이다.
한편, 출력축(30)은 입력축(10)과 에너지 전달축(20) 사이에 나란하게 설치되어 입력축(10)과 에너지 전달축(20)으로부터 교대로 동력을 전달받아 회전한다. 출력축(30)은 전력을 생성하는 발전부(130)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
입력축(10)과 에너지 전달축(20)으로부터 출력축(30)에 동력을 전달하기 위해 입력축(10)에는 제1입력부재(13)가 입력축(10)을 일방향으로 구속하며 함께 회전한다. 에너지 전달축(20)에는 제2입력부재(23)가 에너지 전달축(20)을 일방향으로 구속하며 함께 회전한다. 출력축(30)에는 제1입력부재(13) 및 제2입력부재(23)와 각각 결합되어 회전력을 전달받는 복수개(이 실시예에서 2개)의 출력부재(31, 32)가 결합된다.
이퀄라이저(150)는 제2 드럼(22)에 연결된 이퀄라이저 와이어(WE1)를 매개로 에너지 전달축(20)과 연결되어 에너지를 저장하고, 축적된 에너지를 공급하는 작용을 한다. 이퀄라이저(150)는 이퀄라이저 와이어(WE1)가 제2 드럼(22)에 감김에 따라 탄성 에너지를 축적하는 스프링 또는 위치 에너지를 축적하는 중량추가 될 수 있다. 상기 스프링으로는 코일스프링이나 판스프링, 태엽스프링 등을 적용할 수 있다. 상기 스프링은 이퀄라이저 와이어(WE1)가 제2 드럼(22)에 감김에 따라 늘어나면서 탄성력을 축적할 수 있다. 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3)의 장력이 해제되면 상기 스프링이 수축되면서 이퀄라이저 와이어(WE1)를 도 4와 같이 당겨서 제2 드럼(22)을 회전시켜 에너지를 발전부(130)에 전달한다.
한편, 도 3에 도시한 것과 같이 이퀄라이저 와이어(WE1)가 제2 드럼(22)에 감김에 따라 이퀄라이저(150)가 상측으로 이동하면서 위치 에너지를 축적하는 중량추로 이퀄라이저(150)를 구성할 수도 있다.
도 4의 중량추에 해당하는 이퀄라이저(150)는 부유체(100)로부터의 동력 전달이 줄어들면, 낙하하면서 제2 드럼(22)을 회전시켜 입력축(10)을 회전시키고, 출력축(30)을 회전시킬 수 있다.
도시한 실시예에서는 입력축(10)과 에너지 전달축(20) 및 출력축(30)이 각각 한개씩만 구성되어 출력축(30)이 하나의 입력축(10)과 에너지 전달축(20)으로부터 동력을 전달받는 것으로 설명되었지만, 이와 다르게 입력축(10)과 에너지 전달축(20)은 복수개로 구성되고 출력축(30)은 단일하게 구성되어, 하나의 출력축(30)이 복수개의 입력축(10)과 에너지 전달축(20)으로부터 동력을 전달받아 회전하면서 파력 발전을 수행할 수도 있을 것이다. 이 경우 서로 다른 주기의 입력축(10)과 에너지 전달축(20)으로부터 회전 동력을 전달받는다면 결과적으로 출력축(30)의 회전속도가 균일해지는 이점을 얻을 수 있으며, 이로써 발생주기가 긴 파력에 의해 전력을 생산하는 파력발전 시스템에서 출력축(30)과 연결된 발전기의 회전수를 균일하게 유지하여 안정된 전력을 생산할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 와이어의 단면 형상이 원형인 경우에 방향 전환부의 단면도이다. 부유체 와이어(WB1,WB2,WB3) 또는 이퀄라이저 와이어(WE1,WE2,WE3)를 포함하여 파력 발전 장치에 사용되는 모든 종류의 와이어의 단면 형상이 원형인 경우, 와이어의 권선 길이가 길어지거나, 와인딩 횟수가 많아질수록 와이어가 방향 전환부(110)의 축 방향으로 다른 위치에 감겨져야 와인딩 두께를 줄일 수 있다. 그 결과, 방향 전환부(110)의 폭이나 그루브의 폭(DG)이 증가될 수 있다. 방향 전환부(110)의 폭이나 그루브의 폭(DG)이 증가되면 방향 전환부(110)가 자신의 회전 중심에 대하여 휨 변형되는 벤딩 모멘트를 받을 수 있으며, 방향 전환부(110)의 사이즈가 커질 수 있다. 도 7은 이를 개선한 실시예이다.
도 7은 본 발명의 와이어가 납작한 경우에 방향 전환부(110)의 단면도이다. 와이어의 단면이 납작한 경우 와이어를 방향 전환부(110)의 축방향으로 동일 위치에 와인딩할 수 있다. 이때, 와인딩 길이나 와인딩 수가 증가되더라도, 이에 대응하여 방향 전환부(110)의 폭이나 그루부의 폭(DG)을 증가시킬 필요가 없어진다. 도 7의 실시예는 방향 전환부가 회전 중심에 대하여 휨 변형되는 벤딩 모멘트를 적게 받을 수 있다.
도 6과 도 7의 와이어의 단면적이 동일하다고 할 때, 와이어(WB1))의 단면을 납작하게 하면, 권선되는 면의 수직 방향의 두께(DW1)를 줄일 수 있다. 와인딩 수가 증가될 때 와이어는 방향 전환부(110)의 반지름 방향으로 적층되므로 방향 전환부(110)의 축방향 길이를 늘릴 필요가 없는 장점이 있다. 따라서, 방향 전환부(110)에 작용하는 벤딩 모멘트가 감소되고, 방향 전환부(110)에 장착된 베어링이나 윤활제의 내구성이나 수명이 향상될 수 있다.
예를 들어, 방향 전환부(110)의 직경(DS)이 원형 단면의 와이어의 직경(DW)의 30배라고 가정한다. 와이어의 직경(DW)이 굵어지거나 와인딩 수가 증가될수록 방향 전환부의 직경(DS)가 증가될 염려가 있다. 직사각형 단면의 와이어의 두께(DW1)를 원형 단면의 와이어의 직경(DW)의 1/5 로 하면 원형 단면의 와이어를 쓸 때보다 방향 전환부의 직경(DS)을 1/5로 줄일 수 있다.
또한, 직사각형 단면의 와이어를 채용하고 와이어가 방향 전환부(110)의 래디얼 방향으로 적층되게 하면, 방향 전환부(110)의 폭이나 그루브의 폭(DG)도 얇게 할 수 있는 장점이 있다. 여러 겹으로 권선된 와이어가 수납되기 위하여 방향 전환부(110)의 그루브의 깊이(DF)는 원형 단면의 와이어가 채용된 경우보다 깊게 형성되는 것이 바람직하다.
납작한 직사각형 단면의 와이어를 채용하는 경우에도 와이어의 단면적이 원형 단면일 경우와 동일하다면 동일한 인장력을 지지할 수 있으므로 하중 지지력도 동일할 수 있다.
따라서, 납작한 직사각형 단면의 와이어를 채용하면, 하중 지지력이나 인장력도 동일하게 유지할 수 있으면서, 방향 전환부(110)의 직경을 줄일 수 있고, 방향 전환부(110)의 폭을 줄일 수 있으며, 방향 전환부(110)에 작용하는 벤딩 모멘트를 줄일 수 있고, 방향 전환부(110)의 사이즈를 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 해수면에 부유하는 부유체;
    전기 에너지 또는 유압 에너지를 생성하는 발전부;
    상기 부유체와 상기 발전부를 연결하는 동력 전달부;
    상기 부유체 또는 상기 동력 전달부에 연결되며, 상기 부유체의 운동에 따라 장력이 변화되는 와이어; 를 포함하고,
    상기 와이어의 장력이 상기 동력 전달부를 거쳐 상기 발전부로 입력되며,
    상기 하나의 부유체마다 상기 와이어는 서로 다른 방향으로 복수개 연결되는 파력 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 비금속 재질로 이루어진 파력 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 여러 개의 세부 가닥이 꼬인 형태이고,
    분자량 2만 이상의 고분자 필라멘트를 뭉쳐서 상기 각각의 세부 가닥이 형성되는 파력 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 나일론 섬유 중 적어도 하나의 재질로 이루어진 파력 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부유체로부터 상기 동력 전달부를 거쳐 상기 발전부로 전달되는 에너지의 손실을 최소화하도록, 상기 와이어는 신율 제한값 이하의 낮은 신율을 가지는 파력 발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    장력 증가에 따라 상기 와이어가 파단될 때의 파단 신율은 15% 이하인 파력 발전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 와이어의 인장 강도는 100 MPa 이상인 파력 발전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동하는 와이어의 관성 저항이 감소되도록, 상기 와이어의 비중은 0.5보다 크고 2 보다 작은 파력 발전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 와이어의 일단 및 타단 사이의 중간 부분을 이동 가능하게 지지하는 방향 전환부의 직경은,
    상기 와이어의 직경의 10배 이상이거나, 상기 와이어의 최대 두께의 10배 이상인 파력 발전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 와이어의 일단 및 타단 사이의 중간 부분을 지지하는 방향 전환부가 마련되고,
    상기 방향 전환부의 외주에는 상기 와이어가 감겨지는 그루브가 형성되며,
    상기 그루브의 폭은 상기 와이어의 직경의 1.1배 이상이거나, 상기 와이어의 최대 두께의 1.1배 이상인 파력 발전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 부유체 와이어 및 이퀄라이저 와이어를 포함하며,
    상기 부유체 와이어의 일단은 상기 부유체에 연결되고, 상기 부유체 와이어의 타단은 상기 동력 전달부에 감겨지며, 상기 부유체 와이어의 중간 부분은 방향 전환부에 이동 가능하게 지지되고,
    상기 이퀄라이저 와이어의 일단은 상기 이퀄라이저에 연결되고, 상기 이퀄라이저 와이어의 타단은 상기 동력 전달부에 감겨지며,
    상기 부유체 와이어 및 상기 이퀄라이저 와이어는 서로 끊어진 별도의 와이어로서 비금속 재질인 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 합성수지 재질이며, 부유체 와이어 및 이퀄라이저 와이어를 포함하고,
    상기 부유체 와이어는 상기 부유체 및 상기 동력 전달부를 연결하며,
    상기 이퀄라이저 와이어는 이퀄라이저 및 상기 동력 전달부를 연결하고,
    상기 부유체에 파력이 작용하여 상기 부유체 와이어의 장력이 증가하면, 상기 파력의 일부는 상기 부유체 와이어에 의하여 상기 발전부로 전달되며, 상기 파력의 나머지 일부는 상기 이퀄라이저 와이어에 의하여 상기 이퀄라이저의 위치 에너지 또는 탄성 에너지로 저장되고,
    상기 부유체에 파력이 해제되면, 상기 이퀄라이저에 저장된 상기 위치 에너지 또는 상기 탄성 에너지의 일부는 상기 이퀄라이저 와이어에 의하여 상기 발전부로 전달되며, 상기 위치 에너지 또는 상기 탄성 에너지의 나머지 일부는 상기 부유체 와이어를 되감는데 사용되는 파력 발전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 상기 각각의 부유체마다 복수로 연결된, 제1 와이어, 제2 와이어 및 제3 와이어를 포함하고,
    서로 직교하는 가상의 직교 좌표축으로서 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 정의할 때,
    상기 제1 축에 대한 상기 부유체의 병진 운동 에너지와,
    상기 제2 축에 대한 상기 부유체의 병진 운동 에너지와,
    상기 제3 축에 대한 상기 부유체의 병진 운동 에너지와,
    상기 제1 축을 회전 중심으로 하는 상기 부유체의 회전 운동 에너지와,
    상기 제2 축을 회전 중심으로 하는 상기 부유체의 회전 운동 에너지와,
    상기 제3 축을 회전 중심으로 하는 상기 부유체의 회전 운동 에너지는,
    상기 제1 와이어, 제2 와이어 및 제3 와이어 중 적어도 하나의 와이어를 통하여 상기 동력 전달부에 전달되는 파력 발전 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 부유체에 연결되는 상기 와이어는 적어도 3개 마련되고,
    상기 3개의 와이어가 상기 부유체에 연결되는 3개의 고정점은 가상의 삼각형의 꼭지점에 위치하는 파력 발전 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 상기 각각의 부유체마다 복수로 연결된, 제1 와이어, 제2 와이어 및 제3 와이어를 포함하고,
    상기 제1 와이어가 상기 부유체에 고정된 지점은 제1 고정점, 상기 제2 와이어가 상기 부유체에 고정된 지점은 제2 고정점, 상기 제3 와이어가 상기 부유체에 고정된 지점은 제3 고정점으로 정의되며,
    상기 제1 고정점으로부터 제1 방향 전환부를 향하는 제1 연장 벡터, 상기 제2 고정점으로부터 제2 방향 전환부를 향하는 제2 연장 벡터, 및 상기 제3 고정점으로부터 제3 방향 전환부를 향하는 제3 연장 벡터는 상기 부유체로부터 상기 부유체의 바깥쪽을 향하는 래디얼(radial) 방향으로 위치하는 파력 발전 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 부유체 와이어 및 이퀄라이저 와이어를 포함하며,
    상기 부유체 와이어의 일단은 상기 부유체에 연결되고, 상기 부유체 와이어의 타단은 상기 동력 전달부의 입력축의 제1동력전달부재에 연결되며,
    상기 이퀄라이저 와이어의 일단은 상기 이퀄라이저에 연결되고, 상기 이퀄라이저 와이어의 타단은 상기 동력 전달부의 에너지 전달축의 제2동력전달부재에 연결되며,
    상기 입력축 및 상기 에너지 전달축은 제1입력부재 또는 제2 입력부재에 의하여 상기 발전기에 연결되고,
    상기 입력축에 상기 제1입력부재 및 상기 제1동력전달부재가 N 개 설치되는 경우 일방향회전부재는 상기 입력축에 적어도 N-1개 설치되거나,
    상기 에너지 전달축에 상기 제2입력부재 및 상기 제2동력전달부재가 M 개 설치되는 경우 일방향회전부재가 상기 에너지 전달축에 적어도 M-1개 설치되는 파력 발전 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 합성수지 재질이며,
    물에 담근 후 24시간 경과시의 상기 와이어의 중량 증가량은 상기 와이어를 물에 담그기 전의 중량의 15% 미만인 파력 발전 장치.
  18. 제1항에 있어서.
    상기 와이어의 단면은 권선되는 면에 수직한 방향의 두께가 더 얇은 직사각형 형상인 파력 발전 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021515869A (ja) * 2018-03-09 2021-06-24 インジン，インコーポレイティド 波力発電システム及びその制御方法
JP2021515868A (ja) * 2018-03-09 2021-06-24 インジン，インコーポレイティド 波力発電システム及びその制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2629761B1 (es) * 2016-02-11 2018-05-30 Smalle Technologies, S.L. Dispositivo para transformar energía del oleaje en energía eléctrica
KR101758657B1 (ko) * 2016-03-25 2017-07-17 성용준 1축 동력 변환 장치
KR102027554B1 (ko) * 2018-02-12 2019-10-01 주식회사 인진 파력발전 시스템 및 그 제어 방법
CN108590942A (zh) * 2018-05-24 2018-09-28 江苏科技大学 一种用于海洋结构物的液压控制波浪能转换装置
CN109625213B (zh) * 2018-12-28 2021-01-12 大连民族大学 水面自供电信号发射装置
CN112140381B (zh) * 2019-11-04 2022-03-25 安徽艺高材料科技有限公司 一种塑料加工波浪式混料机构
WO2021145838A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 Atici Resit System for generating electrical energy from the wave energy
CN111794895B (zh) * 2020-06-09 2024-05-31 华南理工大学 一种密闭型自适应潮位摆板波浪发电装置
US11649801B2 (en) 2020-08-14 2023-05-16 Narayan R Iyer System and method of capturing and linearizing oceanic wave motion using a buoy flotation device and an alternating-to-direct motion converter
CN111779618B (zh) * 2020-08-21 2024-07-23 马克诚 具有潮差调节功能的岸基浮子式波浪能采集装置
CN112487604B (zh) * 2020-10-27 2022-08-16 青岛海洋地质研究所 海洋重力仪输出数据长时间非线性漂移补偿方法
CN112770573A (zh) * 2021-01-13 2021-05-07 深圳市沁泽通达科技有限公司 一种电脑与其周边产品的连接传输系统
CN112901407B (zh) * 2021-01-20 2023-01-17 大连海事大学 一种基于六杆机构的三自由度摆式波浪能俘能装置
CN112879209B (zh) * 2021-02-09 2022-11-22 山东工程职业技术大学 一种能够集约化大规模安装布置的波浪能发电装备
CN113137326B (zh) * 2021-03-31 2023-01-17 中建科工集团有限公司 平浮结构及其波浪发电装置
CN114109699B (zh) * 2021-11-03 2023-12-19 江苏科技大学 一种储能式水轮机运动模拟实验装置及其控制方法
CN114108343B (zh) * 2021-11-22 2022-11-18 抚州大力实业发展有限公司 一种智能型防污缆绳
CN114109707B (zh) * 2021-11-23 2024-02-27 江苏科技大学 一种内置机械直驱pto双浮子式波浪能发电装置
CN114233561B (zh) * 2021-12-26 2023-01-24 中国海洋大学 基于张力腿式系泊的多自由度波浪能利用装置
US11661916B1 (en) * 2022-01-10 2023-05-30 LDI Consulting Inc. Wave energy harnessing devices
CN114704420A (zh) * 2022-03-14 2022-07-05 三峡大学 一种用于海洋潜标的波流混合驱动微型发电与储能系统及方法
CN114658587B (zh) * 2022-03-21 2024-04-12 王万强 海洋水能发电装置
CN114955724B (zh) * 2022-05-09 2024-08-02 徐梦莎 一种纱线张力补偿器
CN115450823A (zh) * 2022-10-13 2022-12-09 中国海洋大学 六自由度获能的点吸收式波浪能利用装置
CN115680971B (zh) * 2022-11-01 2024-03-19 上海正功昌实业有限责任公司 一种波浪能发电装置
KR20240077881A (ko) 2022-11-25 2024-06-03 이종수 수륙양용 전기 차량

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100064679A1 (en) * 2007-04-17 2010-03-18 Straumekraft As Device for a winch-operated wave-power plant
WO2010078940A2 (en) * 2008-12-18 2010-07-15 Alan Wilson Apparatus for extracting energy from wave motion
KR101049518B1 (ko) * 2011-03-22 2011-07-15 이동인 파력 발전 장치
KR101477242B1 (ko) * 2013-07-23 2014-12-29 한국해양대학교 산학협력단 파력발전시스템
KR20150120896A (ko) * 2015-09-04 2015-10-28 주식회사 인진 파력발전용 동력변환장치

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3419565A1 (de) * 1984-05-25 1985-11-28 Rolf Dr. 5090 Leverkusen Brück Vorrichtung zur erzeugung von energie aus meereswellen
US5415593A (en) * 1993-05-24 1995-05-16 Mathews; Frederic Drive power transmission element
CN2337329Y (zh) * 1998-09-28 1999-09-08 徐中兴 海浪发电减灾装置
DE10333513B4 (de) * 2003-07-17 2007-06-14 Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Stiftung des öffentlichen Rechts Antrieb für eine Arbeitsmaschine im Unterwassereinsatz
FI20055155A (fi) * 2005-04-07 2006-10-08 Finn Escone Oy Menetelmä ja laite aaltoenergian keräämiseksi
BRPI0708227B1 (pt) * 2006-02-23 2018-10-16 Dsm Ip Assets Bv cabo de amarração
US8008792B2 (en) * 2007-09-07 2011-08-30 Dennis Gray Energy transformation device
AU2008338244B2 (en) * 2007-12-17 2012-02-02 Ceto Ip Pty Ltd Buoyant actuator
US8042670B2 (en) * 2008-11-17 2011-10-25 GM Global Technology Operations LLC Selectable one-way clutch with radial integrated forward/reverse rockers
LT2473669T (lt) * 2009-09-01 2016-10-10 Hampidjan Hf Sintetinis lynas blokams su variklio įranga ir gamybos būdas
US20130009402A1 (en) * 2010-03-18 2013-01-10 Williams Arthur R Wave-energy converter
US8904741B2 (en) * 2010-06-08 2014-12-09 Dsm Ip Assets B.V. Hybrid rope
US8402894B1 (en) * 2010-06-09 2013-03-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Boat propeller entanglement apparatus and munition
DE102011008877A1 (de) * 2011-01-18 2012-07-19 Jan Peter Peckolt System und Verfahren zur Energieauskopplung aus Meereswellen
EP2670770A2 (en) * 2011-02-03 2013-12-11 Yissum Research Development Company of the Hebrew University of Jerusalem Ltd. High molecular ordered fibrilar structures, method for their preparation and uses thereof
US9833769B2 (en) * 2011-02-07 2017-12-05 Basf Se Process for producing water-absorbing polymer particles with high free swell rate
KR20140046679A (ko) * 2012-10-10 2014-04-21 엘지전자 주식회사 공기조화기의 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
GB201306974D0 (en) * 2013-04-17 2013-05-29 Parkburn Prec Handling Systems Ltd Load Bearing Apparatus and Method
PE20160349A1 (es) * 2013-07-31 2016-04-27 Ingine Inc Dispositivo de conversion de potencia
JP6235041B2 (ja) * 2013-12-02 2017-11-22 東綱橋梁株式会社 ロープの端末定着方法および端末定着具付きロープ、ロープの端末定着方法に用いる端末金具
CN104895733A (zh) * 2014-03-03 2015-09-09 孙国强 浮体式波浪能发电装置
CN204476653U (zh) * 2015-02-05 2015-07-15 张海洋 一种海洋能中的波浪能发电装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100064679A1 (en) * 2007-04-17 2010-03-18 Straumekraft As Device for a winch-operated wave-power plant
WO2010078940A2 (en) * 2008-12-18 2010-07-15 Alan Wilson Apparatus for extracting energy from wave motion
KR101049518B1 (ko) * 2011-03-22 2011-07-15 이동인 파력 발전 장치
KR101477242B1 (ko) * 2013-07-23 2014-12-29 한국해양대학교 산학협력단 파력발전시스템
KR20150120896A (ko) * 2015-09-04 2015-10-28 주식회사 인진 파력발전용 동력변환장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3404254A4 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021515869A (ja) * 2018-03-09 2021-06-24 インジン，インコーポレイティド 波力発電システム及びその制御方法
JP2021515868A (ja) * 2018-03-09 2021-06-24 インジン，インコーポレイティド 波力発電システム及びその制御方法
US11339760B2 (en) 2018-03-09 2022-05-24 Ingine, Inc. Wave power generation system and method for controlling same
JP7130762B2 (ja) 2018-03-09 2022-09-05 インジン，インコーポレイティド 波力発電システム及びその制御方法
US11493015B2 (en) 2018-03-09 2022-11-08 Ingine, Inc. Wave power generation system and method for controlling same
JP7187567B2 (ja) 2018-03-09 2022-12-12 インジン，インコーポレイティド 波力発電システム及びその制御方法

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