KR101259619B1 - Power generating device and its method of a vessel - Google Patents

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    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
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Abstract

본 발명은 선박의 발전 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박의 발전 장치는 표면에 압전소자가 부착되고, 매스(mass) 부재를 포함하는 외팔보 부재를 진동시켜 전기를 발생시키는 발전부와, 엔진 또는 프로펠러의 회전수 정보를 제공하는 운항정보 제공부와, 회전수 정보를 이용하여 공진 주파수를 계산하고, 공진 주파수에 대응하는 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하고, 위치값에 따른 구동 제어신호를 제공하는 제어부와, 구동 제어신호에 따라 매스 부재를 외팔보 상에서 이동시키는 구동부를 포함한다.The present invention discloses a ship power generation apparatus and method thereof. The power generation apparatus of a ship according to an embodiment of the present invention is a piezoelectric element is attached to the surface, the power generation unit for generating electricity by vibrating the cantilever member including a mass (mass) member, and provides the rotation speed information of the engine or propeller A control unit which calculates a resonance frequency by using the navigation information providing unit, the rotation speed information, extracts a preset position value of the mass member corresponding to the resonance frequency, and provides a drive control signal according to the position value, and drive control And a drive for moving the mass member on the cantilever in accordance with the signal.

Description

선박의 발전 장치 및 그 방법{POWER GENERATING DEVICE AND ITS METHOD OF A VESSEL}Power generation apparatus of ship and its method {POWER GENERATING DEVICE AND ITS METHOD OF A VESSEL}

본 발명의 실시예는 선박의 발전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a ship's power generation apparatus and method thereof.

잘 알려진 바와 같이, 진동이란 물치의 위치나 설치 상태 또는 전류의 세기 등과 같이 물리적 양이 어떤 값을 중심으로 변화하는 것을 의미하고, 모든 물체는 고유의 진동수를 갖고 있다.As is well known, vibration means that the physical quantity changes around a certain value, such as the position of the body, the installation state, or the strength of the current, and all objects have inherent frequencies.

특히, 엔진과 같이 폭발력에 의해 상하로 왕복 이동하는 실린더의 직선운동을 회전운동으로 바꾸어주는 기관에서는 엔진의 폭발 작동에 의해 가해지는 외력으로 인해 진동이 발생할 수 있다. 이러한 진동을 강제 진동이라 한다.In particular, in the engine that changes the linear movement of the cylinder reciprocating up and down by the explosion force to the rotational movement, such as the engine, vibration may occur due to the external force applied by the explosion operation of the engine. This vibration is called forced vibration.

그런데, 이러한 강제 진동과 엔진의 고유진동수가 같아지면 진동이 합성되어 진폭이 커질 수 있다. 이러한 현상을 공명(resonance)이라 한다.However, when the forced vibration and the natural frequency of the engine are the same, the vibration may be synthesized to increase the amplitude. This phenomenon is called resonance.

즉, 공명이란 진공계가 그 고유진동수가 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 의미한다. 예를 들면, 고속으로 가동되는 엔진 등에 이러한 공명현상이 발생하면 진폭이 점진적으로 증대되어 결국에는 엔진이 파손되는 등의 문제가 발생할 수 있다.In other words, the resonance refers to a phenomenon in which the vacuum system receives an external force having the same frequency as its natural frequency and increases in amplitude. For example, when such a resonance phenomenon occurs in an engine that operates at a high speed, amplitude may gradually increase, and eventually, the engine may be damaged.

도 1은 종래에 선박에 설치된 엔진 및 프로펠러에 진동이 발생하는 것을 예시한 도면이다.1 is a view illustrating that vibration occurs in the engine and the propeller installed in the prior art.

도 1을 참조하면, 선박(100)의 하부에 장착될 수 있는데, 선박(100)은 선체(110) 내부에 구비되는 엔진(120) 및 샤프트(130)와 이와 직접 연결된 프로펠러(140)를 포함할 수 있다. 그 후방에는 선박(100)의 주행 방향을 조절하기 위한 러더(150)가 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the vessel 100 may be mounted at a lower portion of the vessel 100. The vessel 100 may include an engine 120 and a shaft 130 provided in the hull 110 and a propeller 140 directly connected thereto. can do. A rudder 150 may be provided at the rear thereof to adjust the driving direction of the vessel 100.

이러한 엔진(120) 및 프로펠러(140)는 샤프트(130)를 통해 직접 연결되어 선박(100)을 추진할 수 있고, 엔진(120)으로는 증기 터빈 또는 슬로우 디젤 엔진이 사용될 수 있다.The engine 120 and the propeller 140 may be directly connected through the shaft 130 to propel the vessel 100, and a steam turbine or a slow diesel engine may be used as the engine 120.

상술한 바와 같은 선박(100)은 엔진(120), 샤프트(130) 및 프로펠러(140)의 주변과 러더(150)의 상부에 중심축을 기준으로 상부, 측부 등에 진동(A, B, C, D)이 발생하게 된다.As described above, the vessel 100 vibrates the upper side, the side, and the like on the periphery of the engine 120, the shaft 130, and the propeller 140 and the upper part of the rudder 150 based on the central axis (A, B, C, D, etc.). ) Will occur.

이러한 진동(A, B, C, D)을 감소시키기 위해 샤프트(130)에 진동을 감쇄시킬 수 있는 댐퍼를 설치할 수 있다. 예를 들면, 댐퍼는 비스코스티 댐퍼(viscosity damper), 스프링 댐퍼, 고무 댐퍼 등이 사용될 수 있다.In order to reduce the vibrations A, B, C, and D, a damper capable of damping vibrations may be installed on the shaft 130. For example, the damper may be a viscose damper, a spring damper, a rubber damper, or the like.

상술한 바와 같이 종래의 선박(100)은 엔진(120), 샤프트(130) 및 프로펠러(140)의 주변과 러더(150)의 상부에 진동이 발생할 수 있는데, 상술한 바와 같은 댐퍼를 설치하더라도 근본적으로 이러한 진동을 제거하는데 어려움이 있다.As described above, the conventional vessel 100 may generate vibrations around the engine 120, the shaft 130, and the propeller 140 and the upper part of the rudder 150, even if the damper as described above is installed. It is difficult to eliminate such vibrations.

한편, 외부 변형을 이용하여 전기 에너지를 생산하는데 압전 소자가 픽업, 수화기, 확성기, 초음파 발생기 등과 같은 다양한 분야에서 사용되고 있는데, 이러한 압전 소자를 이용하여 진동 에너지를 전기 에너지로 발생시키기 위한 기술이 연구되고 있는 실정이다.
Meanwhile, piezoelectric elements are used in various fields, such as pickups, receivers, loudspeakers, and ultrasonic generators, to produce electrical energy using external deformation, and techniques for generating vibration energy as electrical energy using such piezoelectric elements have been studied. There is a situation.

본 발명의 실시예들에서는 선박에 발생하는 진동을 이용하여 전기를 발생시킴으로써, 선박에 공급할 수 있는 선박의 발전 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
Embodiments of the present invention to generate electricity by using the vibration generated in the ship, to provide a ship power generation apparatus and method that can be supplied to the ship.

본 발명의 일 측면에 따르면, 표면에 압전소자가 부착되고, 매스(mass) 부재를 포함하는 외팔보 부재를 진동시켜 전기를 발생시키는 발전부와, 엔진 또는 프로펠러의 회전수 정보를 제공하는 운항정보 제공부와, 상기 회전수 정보를 이용하여 공진 주파수를 계산하고, 상기 공진 주파수에 대응하는 상기 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하고, 상기 위치값에 따른 구동 제어신호를 제공하는 제어부와, 상기 구동 제어신호에 따라 상기 매스 부재를 상기 외팔보 상에서 이동시키는 구동부를 포함하는 선박의 발전 장치를 제공할 수 있다.According to an aspect of the invention, the piezoelectric element is attached to the surface, the power generation unit for generating electricity by vibrating the cantilever member including a mass (mass) member, and operating information for providing the rotational speed information of the engine or propeller A control unit which calculates a resonance frequency by using the rotational speed information, extracts a preset position value of the mass member corresponding to the resonance frequency, and provides a driving control signal according to the position value; According to a control signal may provide a power generation device of a ship comprising a drive unit for moving the mass member on the cantilever.

또한, 상기 발전부는, 진동이 발생하는 기진원 주변의 선체에 구비될 수 있는 격벽과, 상기 격벽의 측부에 플레이트 형태로 복수개가 구비되며 양면에 상기 압전 소자가 부착되는 상기 외팔보 부재와, 상기 외팔보 부재에 각각 이동 가능하게 결합되는 상기 매스 부재를 포함할 수 있다. In addition, the power generation unit, the partition wall may be provided in the hull around the vibration source generating vibration, the cantilever member is provided with a plurality of plates in the form of a plate on the side of the partition wall and the piezoelectric element is attached to both sides, the cantilever beam It may include the mass member movably coupled to each member.

또한, 상기 매스 부재는, 일단이 모터 부재의 와이어를 통해 연결되어 상기 위치값에 따라 상기 외팔보 부재에 결합되어 이동할 수 있다.In addition, the mass member, one end is connected through a wire of the motor member can be coupled to the cantilever member according to the position value can move.

또한, 상기 매스 부재는, 타단이 탄성 부재를 통해 상기 외팔보 부재의 끝단에 고정될 수 있다. In addition, the mass member, the other end may be fixed to the end of the cantilever member through the elastic member.

또한, 상기 매스 부재는, 복수개 각각이 연결된 고정 프레임을 통해 동시에 이동 가능하게 결합될 수 있다.In addition, the mass members may be coupled to be movable at the same time through a fixed frame to which each of the mass members is connected.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 엔진 또는 프로펠러의 회전수를 제공하는 단계와, 상기 제공되는 회전수를 이용하여 공진 주파수를 계산하는 단계와, 상기 계산된 공진 주파수에 대응하는 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하는 단계와, 상기 구동 제어신호에 따라 상기 매스 부재를 외팔보 부재상에서 이동시키는 단계와, 표면에 압전 소자가 부착되고, 상기 매스 부재를 포함하는 외팔보 부재를 진동시켜 전기를 발생시키는 단계를 포함하는 선박의 발전 방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the step of providing a rotational speed of the engine or propeller, the step of calculating the resonance frequency using the provided rotational speed, the predetermined position of the mass member corresponding to the calculated resonance frequency Extracting a value, moving the mass member on the cantilever member according to the driving control signal, and generating electricity by vibrating a cantilever member including a piezoelectric element attached to a surface and vibrating the cantilever member including the mass member. Provided is a method for generating a ship comprising.

또한, 상기 전기를 발생시키는 단계는, 진동이 발생하는 기진원 주변의 선체에 구비될 수 있는 격벽과, 상기 격벽의 측부에 플레이트 형태로 복수개가 구비되며 양면에 상기 압전 소자가 부착되는 상기 외팔보 부재와, 상기 외팔보 부재에 각각 이동 가능하게 결합되는 상기 매스 부재를 통해 수행될 수 있다. The generating of the electricity may include: a partition wall that may be provided on the hull around the vibration source generating vibration, and a plurality of partition walls in the form of a plate on the side of the partition wall, wherein the piezoelectric element is attached to both surfaces. And through the mass member movably coupled to the cantilever member, respectively.

또한, 상기 매스 부재를 이동시키는 단계는, 상기 매스 부재의 일단이 모터 부재의 와이어를 통해 연결되어 상기 기 설정된 위치값에 따라 상기 외팔보 부재에 결합되어 이동할 수 있다.In addition, the step of moving the mass member, one end of the mass member is connected through a wire of the motor member may be coupled to the cantilever member according to the predetermined position value can move.

본 발명의 실시예에서는, 엔진, 프로펠러의 회전수에 따라 계산된 공진 주파수에 대응하는 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하고, 추출된 기 설정된 위치값에 따라 매스 부재를 이동시킴으로써, 압전 소자가 양면에 부착된 외팔보 부재를 공진 주파수 영역에서 진동할 수 있도록 하여 압전 소자의 변형량을 증폭시켜 전기를 발생시킬 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the piezoelectric element is extracted by extracting a preset position value of the mass member corresponding to the resonance frequency calculated according to the rotation speed of the engine and the propeller, and moving the mass member according to the extracted preset position value. The cantilever member attached to both sides may be vibrated in the resonant frequency region, thereby amplifying the deformation of the piezoelectric element, thereby generating electricity.

도 1은 종래에 선박에 설치된 엔진 및 프로펠러에 진동이 발생하는 것을 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 설치되는 발전 장치의 블록구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 설치되는 발전 장치를 예시한 도면,
도 4는 도 3의 발전 장치를 상세하게 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 진동을 이용하여 발전하는 과정을 나타낸 흐름도이다.1 is a view illustrating that vibration occurs in a conventional engine and propeller installed on a ship,
2 is a block diagram of a power generation device installed in a ship according to an embodiment of the present invention,
3 is a view illustrating a power generation device installed in a ship according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing in detail the power generation device of FIG.
5 is a flowchart illustrating a process of generating power using vibration according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 설치되는 발전 장치의 블록구성도이다.2 is a block diagram of a power generation device installed in a ship according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 선박에 설치되는 발전 장치는 운항정보 제공부(210), 제어부(220), 메모리부(230), 구동부(240), 발전부(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the power generation apparatus installed in the ship may include a flight information providing unit 210, a control unit 220, a memory unit 230, a driving unit 240, and a power generation unit 250.

운항정보 제공부(210)는 선박의 운항 중에 엔진 및/또는 프로펠러의 회전수(rpm)를 검출하여 검출된 회전수를 포함하는 운항정보를 제어부(220)에 전달할 수 있다.The navigation information providing unit 210 may detect the rotation speed (rpm) of the engine and / or the propeller while the ship is in operation, and transmit the navigation information including the detected rotation speed to the controller 220.

제어부(220)는 운항정보 제공부(210)로부터 전달되는 운항정보 중 회전수를 이용하여 공진 주파수를 계산하고, 계산된 공진 주파수에 따라 외팔보 부재가 공진 주파수 영역에서 진동할 수 있도록 하는 매스(mass) 부재의 기 설정된 위치값을 메모리부(230)에서 추출할 수 있다.The controller 220 calculates a resonant frequency using the rotation speed among the flight information transmitted from the flight information providing unit 210, and allows the cantilever member to vibrate in the resonant frequency region according to the calculated resonant frequency. The predetermined position value of the member may be extracted from the memory unit 230.

또한, 제어부(220)는 추출된 기 설정된 위치값에 따라 매스 부재의 위치를 이동시키기 위한 구동 제어신호를 구동부(240)로 제공할 수 있다.In addition, the controller 220 may provide the driving unit 240 with a driving control signal for moving the position of the mass member according to the extracted preset position value.

메모리부(230)는 하드디스크, 플래시 메모리 등의 저장 매체를 포함하는 것으로, 회전수에 대응하는 공진 주파수, 공진 주파수에 대응하는 매스 부재의 기 설정된 위치값 등이 저장되어 있으며, 이들은 필요에 따라 추출되어 제어부(220)로 제공될 수 있다. 여기에서, 기 설정된 위치값은 외팔보 부재가 공진 주파수별로 진동할 수 있도록 실험을 통해 산출하여 미리 저장될 수 있다.The memory unit 230 includes a storage medium such as a hard disk, a flash memory, and the like, and stores a resonant frequency corresponding to the number of revolutions, a preset position value of the mass member corresponding to the resonant frequency, and the like. It may be extracted and provided to the controller 220. Here, the preset position value may be calculated and stored in advance so that the cantilever member may vibrate for each resonant frequency.

구동부(240)는 스텝 모터 등을 포함하는 것으로, 제어부(220)로부터 구동 제어신호가 제공되면, 스텝 모터를 구동시켜 외팔보 부재에 이동 가능하게 결합된 매스 부재를 기 설정된 위치값에 따라 이동시킬 수 있다.The driving unit 240 includes a step motor. When the driving control signal is provided from the control unit 220, the driving unit 240 may drive the step motor to move the mass member movably coupled to the cantilever member according to a preset position value. have.

발전부(250)는 외팔보 부재, 매스 부재 등을 포함하는 것으로, 엔진, 샤프트, 프로펠러, 러더 등과 같이 선박에 진동이 발생하는 기진원 주변의 선체에 구비될 수 있다. 이러한 발전부(250)는 기진원 주변의 선체에 격벽을 설치하고, 격벽에 다수의 외팔보 부재를 설치하며, 다수의 외팔보 부재에 각각 이동 가능하게 매스 부재가 결합될 수 있다.The generator 250 includes a cantilever member, a mass member, and the like, and may be provided in a hull around a source of vibration, such as an engine, a shaft, a propeller, a rudder, and the like, in which vibration is generated in a ship. The power generation unit 250 may install a partition wall on the hull around the vibration source, a plurality of cantilever members on the partition wall, the mass member can be coupled to each of the plurality of cantilever members to be movable.

특히, 외팔보 부재는 표면에 압전 소자가 설치될 수 있으며, 외팔보 부재가 상하로 진동함에 따라 표면에 설치된 압전 소자의 변형에 따라 전기를 발생시킬 수 있다.In particular, the cantilever member may be provided with a piezoelectric element on its surface, and may generate electricity according to the deformation of the piezoelectric element installed on the surface as the cantilever member vibrates up and down.

이러한 외팔보 부재는 공명 주파수에 대응하는 기 설정된 위치값에 따라 이동된 매스 부재가 결합되어 있기 때문에 그 진동이 증폭될 수 있고, 이에 따라 표면에 설치된 압전 소자의 변형량이 증가되어 더욱 효과적으로 전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 전기는 선박에 구비된 축전지에 저장되거나 전기 수요처로 공급될 수 있다.Since the cantilever member is coupled to the mass member moved according to a preset position value corresponding to the resonance frequency, its vibration can be amplified, and accordingly, the amount of deformation of the piezoelectric element installed on the surface is increased to generate electricity more effectively. Can be. The generated electricity may be stored in a storage battery provided in a ship or supplied to an electric demand.

예를 들면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 선박에 설치되는 발전 장치를 예시한 도면이고, 도 4는 도 3의 발전 장치를 상세하게 나타낸 도면이다. 상술한 바와 같은 운항정보 제공부(210), 제어부(220), 메모리부(230)는 선박 제어부에 포함될 수 있는 것이므로 생략하고, 이하에서는 구동부(240) 및 발전부(250)의 구체적인 실시예로 하여 설명한다.For example, FIG. 3 is a diagram illustrating a power generation device installed in a ship according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing in detail the power generation device of FIG. As described above, the flight information providing unit 210, the control unit 220, and the memory unit 230 may be included in the ship control unit. Therefore, the navigation information providing unit 210, the control unit 220, and the memory unit 230 may be omitted. Will be explained.

도 3 및 도 4를 참조하면, 선박에 구비되는 발전 장치는, 엔진, 샤프트, 프로펠러, 러더 등과 같이 선박에 진동이 발생하는 기진원 주변의 선체에 구비될 수 있는 격벽(310)과, 격벽(310)의 측부에 플레이트 형태로 복수개가 구비되는 외팔보 부재(320)와, 외팔보 부재(320)에 각각 이동 가능하게 결합되는 매스 부재(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, the power generation device provided in the ship includes: a partition wall 310 that may be provided in a hull around a source of vibration, in which vibration occurs in the ship, such as an engine, a shaft, a propeller, a rudder, and a partition wall ( The side of 310 may include a cantilever member 320 having a plurality of plates in the form of a plate, and a mass member 330 movably coupled to the cantilever member 320, respectively.

외팔보 부재(320)는 메인 플레이트의 양면에 압전 소자가 부착된 플레이트 형태를 가질 수 있다. 이러한 외팔보 부재(320)는 일단이 격벽(310)의 측부에 고정될 수 있다.The cantilever member 320 may have a plate shape in which piezoelectric elements are attached to both surfaces of the main plate. One end of the cantilever member 320 may be fixed to the side of the partition wall 310.

외팔보 부재(320)의 상하 진동에 따라 양면에 부착된 압전 소자의 변형에 의해 전기가 발생할 수 있다.Electricity may be generated by deformation of the piezoelectric elements attached to both surfaces according to vertical vibration of the cantilever member 320.

매스 부재(330)는 외팔보 부재(320)가 관통되는 내부홀을 가지며, 이러한 내부홀을 통해 외팔보 부재(320)에 결합될 수 있다. 이러한 매스 부재(330)는 와이어(341)로 연결된 모터 부재(340)를 통해 외팔보 부재(320)와 이동 가능하게 결합될 수 있다.The mass member 330 has an inner hole through which the cantilever member 320 penetrates, and may be coupled to the cantilever member 320 through the inner hole. The mass member 330 may be movably coupled to the cantilever member 320 through a motor member 340 connected by a wire 341.

또한, 매스 부재(330)는 측면에 와이어(341)의 일단과 연결되는 제 1 연결구(331)를 구비할 수 있고, 끝단면에 탄성 부재(350)의 일단과 연결되는 제 2 연결구(332)를 구비할 수 있다.In addition, the mass member 330 may include a first connector 331 connected to one end of the wire 341 on the side thereof, and a second connector 332 connected to one end of the elastic member 350 on an end surface thereof. It may be provided.

모터 부재(340)는 격벽(310)의 전면에 도시 생략된 지지 부재를 통해 고정 설치될 수 있다. 이러한 모터 부재(340)는 공진 주파수에 대응하는 기 설정된 위치값에 따라 구동 제어신호가 제공되면, 스텝 모터를 구동시켜 와이어(341)를 감음으로써 와이어(341)와 연결된 매스 부재(330)를 기 설정된 위치값으로 이동시킬 수 있다. 이러한 기 설정된 위치값은 외팔보 부재(320)가 공진 주파수 영역에서 진동할 수 있도록 하는 매스 부재(330)의 위치이며, 이에 따라 외팔보 부재(320)는 상하로 진동할 수 있다.The motor member 340 may be fixedly installed on a front surface of the partition 310 through a support member, not shown. When the driving control signal is provided according to a preset position value corresponding to the resonant frequency, the motor member 340 drives the step motor to wind the wire 341 and thus the mass member 330 connected to the wire 341. You can move to the set position value. The preset position value is the position of the mass member 330 to allow the cantilever member 320 to vibrate in the resonant frequency region. Accordingly, the cantilever member 320 may vibrate up and down.

탄성 부재(350)는 일단이 매스 부재(330)의 끝단면에 고정되며, 타단이 외팔보 부재(320)의 타단에 구비된 고정구(351)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 기 설정된 위치값으로 이동된 매스 부재(330)는 팽팽하게 일정한 위치를 유지할 수 있고, 모터 부재(340)의 구동에 따라 와이어(341)가 풀릴 경우 매스 부재(330)가 원래의 위치로 복원될 수 있다.One end of the elastic member 350 may be fixed to the end surface of the mass member 330, and the other end thereof may be fixed to the fastener 351 provided at the other end of the cantilever member 320. Accordingly, the mass member 330 moved to the preset position value may maintain a taut constant position, and when the wire 341 is released according to the driving of the motor member 340, the mass member 330 may be in its original position. Can be restored.

이러한 탄성 부재(350)의 특성으로 인해 외팔보 부재(320)가 진동함에 따라 탄성 부재(350)의 길이가 변화될 수 있는데, 외팔보 부재(320)와 매스 부재(330)에 스톱퍼(stopper)와 같은 임시 고정 수단을 구비함으로써 해결할 수 있다.Due to the characteristics of the elastic member 350, the length of the elastic member 350 may change as the cantilever member 320 vibrates, such as a stopper on the cantilever member 320 and the mass member 330. It can be solved by providing a temporary fixing means.

한편, 상술한 설명에서는 하나의 매스 부재(330)를 이동시키기 위해 하나의 모터 부재(340)를 구비하는 것으로 하여 설명하였으나, 외팔보 부재(320)와 매스 부재(330)는 복수개가 구비될 수 있고, 이러한 매스 부재(330)를 고정 프레임으로 연결할 경우 모터 부재(340)의 개수는 최소한으로 조정될 수 있다.Meanwhile, in the above description, the motor member 340 is provided to move one mass member 330, but the cantilever member 320 and the mass member 330 may be provided in plural numbers. When the mass member 330 is connected to the fixed frame, the number of the motor members 340 may be adjusted to the minimum.

즉, 매스 부재(330)를 기 설정된 위치값에 따라 이동시킬 경우 이들을 연결한 고정 프레임의 양측에 와이어(341)를 연결하고 이를 감는 모터 부재(340)를 설치할 경우 두 개의 모터 부재(340)가 사용될 수 있다.That is, when the mass member 330 is moved according to a preset position value, when the motor member 340 is connected to the wires 341 and wound on both sides of the fixed frame connecting them, the two motor members 340 are provided. Can be used.

따라서, 엔진, 프로펠러의 회전수에 따라 계산된 공진 주파수에 대응하는 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하고, 추출된 기 설정된 위치값에 따라 매스 부재를 이동시킴으로써, 압전 소자가 양면에 부착된 외팔보 부재를 공진 주파수 영역에서 진동할 수 있도록 하여 압전 소자의 변형에 따라 전기를 발생시킬 수 있다.Therefore, by extracting a predetermined position value of the mass member corresponding to the resonance frequency calculated according to the rotation speed of the engine and the propeller, and moving the mass member according to the extracted preset position value, the cantilever with the piezoelectric element attached to both sides. The member can be vibrated in the resonant frequency region to generate electricity in accordance with the deformation of the piezoelectric element.

다음으로, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 선박의 발전 장치를 이용하여 전기를 발생하는 과정에 대해 설명한다.Next, a description will be given of a process of generating electricity by using the power generation apparatus of the ship having the configuration as described above.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 진동을 이용하여 발전하는 과정을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of generating power using vibration according to another embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 선박의 운항 모드에서(S502), 운항정보 제공부(210)에서는 선박의 운항 중에 엔진 및/또는 프로펠러의 회전수(rpm)를 검출하여 검출된 회전수를 포함하는 운항정보를 제어부(220)에 전달할 수 있다(S504).2 to 5, in the operation mode of the ship (S502), the operation information providing unit 210 includes a rotation speed detected by detecting a rotation speed (rpm) of the engine and / or the propeller during the operation of the ship. The flight information may be transmitted to the control unit 220 (S504).

제어부(220)에서는 운항정보 제공부(210)로부터 전달되는 회전수를 이용하여 공진 주파수를 계산할 수 있다(S506).The controller 220 may calculate the resonance frequency by using the rotation speed transmitted from the navigation information provider 210 (S506).

또한, 제어부(220)에서는 계산된 공진 주파수에 따라 외팔보 부재(320)가 공진 주파수 영역에서 진동할 수 있도록 하는 매스 부재(330)의 기 설정된 위치값을 메모리부(230)에서 추출할 수 있다(S508).In addition, the controller 220 may extract the preset position value of the mass member 330 from the memory 230 to allow the cantilever member 320 to oscillate in the resonance frequency region according to the calculated resonance frequency ( S508).

또한, 제어부(220)에서는 추출된 기 설정된 위치값에 따라 매스 부재의 위치를 이동시키기 위한 구동 제어신호를 구동부(240)로 제공할 수 있고, 이에 따라 구동부(240)에서는 모터 부재(340)를 구동시켜 외팔보 부재(320)에 이동 가능하게 결합된 매스 부재(330)를 기 설정된 위치값에 따라 이동시킬 수 있다(S510).In addition, the controller 220 may provide the driving unit 240 with a driving control signal for moving the position of the mass member according to the extracted preset position value. Accordingly, the driving unit 240 supplies the motor member 340. The mass member 330 movably coupled to the cantilever member 320 by driving may be moved according to a preset position value (S510).

즉, 모터 부재(340)는 공진 주파수에 대응하는 기 설정된 위치값에 따라 구동 제어신호가 제공되면, 스텝 모터를 구동시켜 와이어(341)를 감음으로써 와이어(341)와 연결된 매스 부재(330)를 기 설정된 위치값으로 이동시킬 수 있다. 이러한 기 설정된 위치값은 외팔보 부재(320)가 공진 주파수 영역에서 진동할 수 있도록 하는 매스 부재(330)의 위치이며, 이에 따라 외팔보 부재(320)는 상하로 진동할 수 있다.That is, when the driving control signal is provided according to a preset position value corresponding to the resonance frequency, the motor member 340 drives the step motor to wind the wire 341 to close the mass member 330 connected to the wire 341. You can move to the preset position value. The preset position value is the position of the mass member 330 to allow the cantilever member 320 to vibrate in the resonant frequency region. Accordingly, the cantilever member 320 may vibrate up and down.

이에 따라, 발전부(250)에서는 공명 주파수에 대응하는 기 설정된 위치값에 따라 이동된 매스 부재(330)가 결합되어 외팔보 부재(320)의 진동이 증폭될 수 있고, 표면에 설치된 압전 소자의 변형량이 증가되어 더욱 효과적으로 전기를 발생시킬 수 있다(S512).Accordingly, in the power generation unit 250, the mass member 330 moved according to a preset position value corresponding to the resonance frequency may be coupled to amplify the vibration of the cantilever member 320, and the deformation amount of the piezoelectric element installed on the surface thereof. This may be increased to generate electricity more effectively (S512).

이상 본 발명의 실시예에 따른 선박에 구비되는 발전 장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
As described above as a specific embodiment of the power generation device provided in the ship according to an embodiment of the present invention, but this is only an example, the present invention is not limited to this, having the broadest range in accordance with the basic idea disclosed herein Should be interpreted as Those skilled in the art can easily change the material, size, etc. of each component according to the application field, and can be combined / substituted the disclosed embodiments to implement a pattern of a timeless shape, but this also does not depart from the scope of the present invention will be. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

210 : 운항정보 제공부 220 : 제어부
230 : 메모리부 240 : 구동부
250 : 발전부 310 : 격벽
320 : 외팔보 부재 330 : 매스 부재
340 : 모터 부재 350 : 탄성 부재210: Flight information provider 220: Control unit
230: memory unit 240: drive unit
250: power generation unit 310: partition wall
320: cantilever member 330: mass member
340: motor member 350: elastic member

Claims (8)

표면에 압전소자가 부착되고, 매스(mass) 부재를 포함하는 외팔보 부재를 진동시켜 전기를 발생시키는 발전부와,
엔진 또는 프로펠러의 회전수 정보를 제공하는 운항정보 제공부와,
상기 회전수 정보를 이용하여 공진 주파수를 계산하고, 상기 공진 주파수에 대응하는 상기 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하고, 상기 위치값에 따른 구동 제어신호를 제공하는 제어부와,
상기 구동 제어신호에 따라 상기 매스 부재를 상기 외팔보 상에서 이동시키는 구동부를 포함하고,
상기 매스 부재는,
일단이 모터 부재의 와이어를 통해 연결되어 상기 위치값에 따라 상기 외팔보 부재에 결합되어 이동하고, 타단이 탄성부재를 통해 상기 외팔보 부재의 끝단에 고정되는
선박의 발전 장치.
A power generation unit having a piezoelectric element attached to the surface and generating electricity by vibrating the cantilever member including a mass member;
Flight information providing unit for providing information on the speed of the engine or propeller,
A controller for calculating a resonance frequency using the rotation speed information, extracting a preset position value of the mass member corresponding to the resonance frequency, and providing a driving control signal according to the position value;
And a driving unit for moving the mass member on the cantilever in accordance with the driving control signal.
The mass member,
One end is connected via a wire of the motor member is coupled to the cantilever member and moved according to the position value, the other end is fixed to the end of the cantilever member through the elastic member
Power generation device of the ship.
제 1 항에 있어서,
상기 발전부는,
진동이 발생하는 기진원 주변의 선체에 구비될 수 있는 격벽과,
상기 격벽의 측부에 플레이트 형태로 복수개가 구비되며 양면에 상기 압전 소자가 부착되는 상기 외팔보 부재와,
상기 외팔보 부재에 각각 이동 가능하게 결합되는 상기 매스 부재를 포함하는
선박의 발전 장치.
The method of claim 1,
The power generation unit,
A partition wall which may be provided in the hull around the vibration source where vibration is generated;
The cantilever member is provided with a plurality of plates in the side portion of the partition wall and the piezoelectric element is attached to both sides;
The mass member movably coupled to the cantilever member, respectively.
Power generation device of the ship.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 매스 부재는, 복수개 각각이 연결된 고정 프레임을 통해 동시에 이동 가능하게 결합될 수 있는
선박의 발전 장치.
The method of claim 1,
The mass member may be coupled to be movable at the same time through a fixed frame to which each of the plurality of mass members is connected.
Power generation device of the ship.
엔진 또는 프로펠러의 회전수를 제공하는 단계와,
상기 제공되는 회전수를 이용하여 공진 주파수를 계산하는 단계와,
상기 계산된 공진 주파수에 대응하는 매스 부재의 기 설정된 위치값을 추출하는 단계와,
상기 기 설정된 위치값에 따라 상기 매스 부재를 외팔보 부재상에서 이동시키는 단계와,
표면에 압전 소자가 부착되고, 상기 매스 부재를 포함하는 외팔보 부재를 진동시켜 전기를 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 매스 부재를 이동시키는 단계는, 상기 매스 부재의 일단이 모터 부재의 와이어를 통해 연결되어 상기 기 설정된 위치값에 따라 상기 외팔보 부재에 결합되어 이동하는
선박의 발전 방법.
Providing a revolution of the engine or propeller,
Calculating a resonant frequency using the provided rotational speed;
Extracting a predetermined position value of the mass member corresponding to the calculated resonance frequency;
Moving the mass member on the cantilever member according to the preset position value;
A piezoelectric element is attached to the surface, and vibrating the cantilever member including the mass member to generate electricity;
In the moving of the mass member, one end of the mass member is connected through a wire of a motor member to be coupled to the cantilever member and move according to the preset position value.
How to develop a ship.
제 6 항에 있어서,
상기 전기를 발생시키는 단계는, 진동이 발생하는 기진원 주변의 선체에 구비될 수 있는 격벽과, 상기 격벽의 측부에 플레이트 형태로 복수개가 구비되며 양면에 상기 압전 소자가 부착되는 상기 외팔보 부재와, 상기 외팔보 부재에 각각 이동 가능하게 결합되는 상기 매스 부재를 통해 수행되는
선박의 발전 방법.
The method according to claim 6,
The generating of the electricity may include: partition walls which may be provided in the hull around the vibration source generating vibration, the cantilever member having a plurality of plate-shaped parts on the side of the partition wall, wherein the piezoelectric elements are attached to both sides; Through the mass members movably coupled to the cantilever members, respectively.
How to develop a ship.
삭제delete
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