KR101487949B1 - Wave force generating device for offshore floating facility - Google Patents

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Abstract

해양 부유 설비용 파력 발전 장치가 개시된다. 해양 부유 설비에 설치되는 파력 발전 장치는, 부유물과; 메인 샤프트의 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 발전 유닛과; 일단이 부유물에 연결된 와이어와; 일단이 상기 와이어의 타단에 연결되고, 타단이 상기 메인 샤프트에 연결된 링크암과; 상기 링크암의 일단에 연결되어 상기 링크암을 원위치시키는 복원력을 제공하는 스프링과; 상기 해양 부유 설비의 외측 하단부에 설치되고, 상기 와이어를 지지하며 동력 전달 방향을 변경하는 원통롤러가 설치된 지지프레임을 포함할 수 있다.A wave power generator for a marine floating facility is disclosed. A wave generator installed in a marine floating facility comprises: floats; A power generating unit for generating electrical energy by rotation of the main shaft; A wire once connected to the float; A link arm having one end connected to the other end of the wire and the other end connected to the main shaft; A spring connected to one end of the link arm to provide a restoring force for restoring the link arm; And a support frame installed at an outer lower side of the marine floating facility and provided with a cylindrical roller supporting the wire and changing a power transmission direction.

Figure R1020130062574
Figure R1020130062574

Description

해양 부유 설비용 파력 발전 장치{Wave force generating device for offshore floating facility}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wave power generating device for off-

본 발명은 해양 부유 설비용 파력 발전 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a wave generator for a marine floating system.

화석 연료의 고갈 가능성이 점쳐짐에 따라 화력이 아닌 다른 방식으로 전기를 생산하기 위한 다양한 방법들이 개발되고 있다. As the possibility of depletion of fossil fuels has diminished, various methods have been developed to produce electricity in a manner other than firepower.

그 중에서 파력 발전(wave force generation)은 파도의 상하 운동에너지를 이용하여 동력을 얻어 발전하는 방법이며, 다양한 방식으로 구현되고 있다. Among them, wave force generation is a method of generating power by using up and down kinetic energy of a wave and is implemented in various ways.

예를 들면, 발전기, 진자, 전구 등을 내장한 부표를 만들고 이를 물에 띄워 파도가 치는 대로 동요시켜서 부표 속에 장치한 진자의 움직임을 포착하여 회전운동으로 바꾸고 기어를 통해서 속도를 올려 발전기를 회전시키는 방식이 있다. 이 방식에 의하면 전구를 밝혀 안전 항로의 안내에 사용할 수 있을 것이다. For example, a buoy with a generator, a pendulum, a light bulb, etc. is made and floated on the water to make it swing as the wave hits, capturing the motion of the pendulum installed in the buoy, converting it into rotational motion, . According to this method, the bulb can be illuminated and used to guide the safe route.

하지만, 이는 파력 발전된 전기를 자체적으로 소모할 뿐이며, 선박 혹은 기타 해양 부유 설비에 적용하기에는 어려움이 있다. However, it only consumes electricity generated by the wave power itself, and it is difficult to apply it to ships or other marine floating facilities.

따라서, 기존에 다른 목적으로 사용되고 있는 선박 혹은 부유식 해양 설비 등에도 용이하게 적용시킬 수 있고, 파도 혹은 조수의 움직임을 용이하게 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치가 필요한 실정이다. Accordingly, it is necessary to provide a device that can be easily applied to a ship that has been used for other purposes, or to a floating marine facility, and that can easily convert the motion of waves or tides into electric energy.

본 발명은 파력이 발생하는 해상 조건에서 밸러스트 시스템을 포함하는 해양 부유 설비와 상대적으로 낮은 질량을 가지는 부유물과의 상대 운동을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 파력 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a wave generator for generating electric energy by using a relative movement between a marine floating facility including a ballast system and a floating body having a relatively low mass in a sea condition in which a wave is generated.

본 발명은 밸러스트 시스템을 이용하여 해양 부유 설비가 물에 잠기는 깊이를 조절하여 염도 등과 같은 해수 조건에 따라 부력을 보정함으로써 와이어를 포함하는 링크 장치의 장력을 유지하여 상대 운동에 따른 에너지 전달이 원활한 파력 발전 장치를 제공하기 위한 것이다. The present invention relates to a ballast system that adjusts the depth of submersion of a marine floating facility by using a ballast system to correct the buoyancy according to seawater conditions such as salinity to maintain the tension of the link device including the wire, Power generation device.

본 발명은 신규 해양 부유 설비뿐만 아니라 밸러스트 시스템을 구비한 기존의 해양 부유 설비에도 적용 가능한 파력 발전 장치를 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a wave generator which can be applied not only to a new marine floating facility but also to an existing marine floating facility having a ballast system.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 부유 설비에 설치되는 파력 발전 장치에 있어서, 부유물과; 상기 해양 부유 설비에 설치되어, 메인 샤프트의 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 발전 유닛과; 일단이 부유물에 연결된 와이어와; 일단이 상기 와이어의 타단에 연결되고, 타단이 상기 메인 샤프트에 연결된 링크암과; 상기 링크암의 일단에 연결되어 상기 링크암을 원위치시키는 복원력을 제공하는 스프링과; 상기 해양 부유 설비의 외측 하단부에 설치되고, 상기 와이어를 지지하며 동력 전달 방향을 변경하는 원통롤러가 설치된 지지프레임을 포함하는 해양 부유 설비용 파력 발전 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a wave generator installed in a marine floating facility, comprising: a float; A power generating unit installed in the marine floating facility and generating electrical energy by rotation of the main shaft; A wire once connected to the float; A link arm having one end connected to the other end of the wire and the other end connected to the main shaft; A spring connected to one end of the link arm to provide a restoring force for restoring the link arm; There is provided a wave generator for a marine floating equipment including a support frame installed at an outer lower side of the marine suspension facility and having a cylindrical roller supporting the wire and changing a power transmission direction.

상기 링크암은 상기 부유물의 상하 운동에 따라 상기 메인 샤프트의 회전축을 중심으로 소정 회전각 내에서 왕복 회동할 수 있다.The link arm may reciprocate in a predetermined rotation angle about the rotation axis of the main shaft in accordance with the up and down movement of the float.

상기 발전 유닛은 상기 메인 샤프트에 결합된 제1 기어와 소정의 기어비로 치합되는 제2 기어를 가지는 발전기를 포함하되, 상기 제1 기어의 기어 잇수가 상기 제2 기어의 기어 잇수보다 많을 수 있다.The power generation unit may include a generator having a first gear coupled to the main shaft and a second gear coupled with a predetermined gear ratio, wherein the number of teeth of the first gear is greater than the number of teeth of the second gear.

상기 지지프레임은, 상기 해양 부유 설비의 외측 하단부에서 외측 수평 방향으로 연장되는 수평암과; 상기 수평암의 끝단에서 수직 방향으로 연장되는 수직암과; 상기 수직암의 측면에 상기 수직암의 길이방향으로 설치되며, 내부에 상기 와이어가 관통 가능한 중공이 형성되어 있는 와이어 가이드를 포함할 수 있다.Wherein the support frame comprises: a horizontal arm extending in an outer horizontal direction at an outer lower end of the marine floating facility; A vertical arm extending in a vertical direction at an end of the horizontal arm; And a wire guide installed on a side surface of the vertical arm in a longitudinal direction of the vertical arm and having a hollow through which the wire can pass.

상기 원통롤러는 상기 수평암과 상기 수직암이 만나는 지점에 설치될 수 있다.The cylindrical roller may be installed at a position where the horizontal arm and the vertical arm meet.

상기 수평암과 상기 와이어 가이드의 길이는 상기 부유물의 최대 상승 시점에 상기 와이어 가이드의 상방 끝단으로부터 상기 부유물까지의 거리가 상기 와이어 가이드의 상방 끝단으로부터 상기 해양 부유 설비까지의 거리보다 작도록 결정될 수 있다.The length of the horizontal arm and the wire guide may be determined so that the distance from the upper end of the wire guide to the float at a maximum rise time of the float is smaller than the distance from the upper end of the wire guide to the marine floating facility .

상기 해양 부유 설비는 밸러스트 시스템을 구비하고 있을 수 있다.The marine floating facility may comprise a ballast system.

상기 밸러스트 시스템을 통해 상기 해양 부유 설비의 잠수 깊이가 조정될 수 있다. The diving depth of the marine floating facility can be adjusted through the ballast system.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 파력이 발생하는 해상 조건에서 밸러스트 시스템을 포함하는 해양 부유 설비와 상대적으로 낮은 질량을 가지는 부유물과의 상대 운동을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것이 가능하다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to produce electric energy by using the relative movement between the marine floating facility including the ballast system and the floating body having a relatively low mass, at the sea condition where the waves are generated.

또한, 밸러스트 시스템을 이용하여 해양 부유 설비가 물에 잠기는 깊이를 조절하여 염도 등과 같은 해수 조건에 따라 부력을 보정함으로써 와이어를 포함하는 링크 장치의 장력을 유지하여 상대 운동에 따른 에너지 전달이 원활한 효과가 있다. In addition, by using the ballast system, the buoyancy is corrected according to the seawater conditions such as salinity by adjusting the depth of submergence of the floating equipment in the ocean, thereby maintaining the tension of the link device including the wire, have.

또한, 신규 해양 부유 설비뿐만 아니라 밸러스트 시스템을 구비한 기존의 해양 부유 설비에도 적용 가능한 효과가 있다. In addition, the present invention is applicable not only to a new marine floating facility but also to an existing marine floating facility having a ballast system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유 설비용 파력 발전 장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 해양 부유 설비용 파력 발전 장치에서 부유물의 상하 운동이 와이어를 통해 전달되는 과정을 나타낸 도면,
도 3은 도 1에 도시된 해양 부유 설비용 파력 발전 장치에 포함되는 발전기의 상세 구성을 나타낸 도면,
도 4는 부유물의 운동 반경에 따른 지지 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 부유 설비용 파력 발전 장치의 평면도,
도 6은 다양한 해양 부유 설비에 파력 발전 장치가 적용된 예시를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a wave generator for a marine floating system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a view showing a process in which the up-and-down motion of the suspended body is transmitted through the wire in the wave power generator for a marine floating equipment as shown in FIG. 1;
3 is a view showing a detailed configuration of a generator included in the wave power generator for a marine suspension system shown in FIG. 1,
4 is a view showing a support frame structure according to a radius of motion of a float,
5 is a plan view of a wave generator for a marine floating equipment according to another embodiment of the present invention,
6 shows an example in which a wave generator is applied to various marine floating facilities.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms "part," "unit," and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.It is to be understood that the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the embodiments and may be embodied in other embodiments without departing from the spirit of the invention. It is to be understood that although the description is omitted, multiple embodiments may be implemented again in one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유 설비용 파력 발전 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 해양 부유 설비용 파력 발전 장치에서 부유물의 상하 운동이 와이어를 통해 전달되는 과정을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 해양 부유 설비용 파력 발전 장치에 포함되는 발전기의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 부유물의 운동 반경에 따른 지지 프레임 구조를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a cross-sectional view of a wave power generator for a marine floating equipment according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view illustrating a process of a wave power generator for a marine floating equipment shown in FIG. 1, FIG. 3 is a view showing a detailed configuration of a generator included in a wave generator for a marine suspension system shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a view showing a structure of a support frame according to a radius of a suspension.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 해양 부유 설비(1), 부유물(10), 밸러스트 탱크(100), 액세스 트렁크(Access Trunk)(90), 정류/변압기(80), 전력선(81), 발전 유닛(20), 링크암(40), 스프링(50), 원통롤러(71, 72, 73, 74), 지지프레임(60), 수평암(61), 수직암(62), 지지대(63), 와이어 가이드(63), 와이어(30), 메인 샤프트(21), 제1 기어(22), 발전기(24), 제2 기어(23)가 도시되어 있다. 1 to 4, a marine floating facility 1, a float 10, a ballast tank 100, an access trunk 90, a rectifier / transformer 80, a power line 81, The unit 20, the link arm 40, the spring 50, the cylindrical rollers 71, 72, 73 and 74, the support frame 60, the horizontal arm 61, the vertical arm 62, A wire guide 63, a wire 30, a main shaft 21, a first gear 22, a generator 24, and a second gear 23 are shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유 설비용 파력 발전 장치는 밸러스트 시스템(예를 들어, 밸러스트 탱크)을 포함하는 해양 부유 설비에 대해서 파도에 의한 부유물의 상대적 왕복 운동을 회전 운동으로 전환하고 발전기를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것을 특징으로 한다. A wave power generator for a marine suspension system according to an embodiment of the present invention converts a relative reciprocating motion of a float into a rotary motion for a marine floating system including a ballast system (for example, a ballast tank) Thereby producing electric energy.

본 발명의 일 실시예에 따른 해양 부유 설비용 파력 발전 장치는 FPSO(Floating Production Storage and Offloading), 드릴쉽과 같은 부유식 해양 설비 혹은 선박 등에 설치될 수 있다. 본 명세서에서는 부유식 해양 설비 및 선박을 통틀어 해양 부유 설비라 하기로 한다. The wave generator for a marine floating facility according to an embodiment of the present invention may be installed in a floating marine facility such as Floating Production Storage and Offloading (FPSO), a drill ship, or a ship. In the present specification, floating floating marine facilities and marine floating facilities are collectively referred to as marine floating facilities.

해양 부유 설비용 파력 발전 장치는 부유물(10), 발전 유닛(20), 와이어(30), 링크암(40), 스프링(50), 지지프레임(60)을 포함한다. The wave power generator for a marine suspension system includes a suspension 10, a power generation unit 20, a wire 30, a link arm 40, a spring 50, and a support frame 60.

부유물(10)은 해양 부유 설비(1)의 측면 외부에 위치하며, 부력에 의해 바다 표면에 부유하는 부력체이다. 즉, 파도의 상하 운동에 의해 부유물(10) 역시 상하 운동하게 된다. The float (10) is a buoyant body located outside the side surface of the marine floating facility (1) and floating on the sea surface by buoyancy. That is, the float 10 also moves up and down by the upward and downward movement of the waves.

본 실시예에서 부유물(10)은 해양 부유 설비(1)에 비해 상대적으로 낮은 질량을 가지고 있어, 파력이 발생하는 해상 조건에서 해양 부유 설비(1)와 비교할 때 상대 운동이 있게 되며, 이를 이용하여 파력 발전을 수행하게 된다. In the present embodiment, the floating body 10 has a relatively low mass as compared with the floating body 1, so that there is a relative motion as compared with the floating body 1 in a marine condition in which a wave is generated, Wave power generation.

와이어(30)는 일단이 부유물(10)에 연결되고 타단이 링크암(40)에 연결되어, 부유물(10)의 상하 운동 에너지를 링크암(40)으로 전달하는 동력 전달 부재로서 기능한다. One end of the wire 30 is connected to the suspension 10 and the other end is connected to the link arm 40 to function as a power transmission member for transmitting the up and down kinetic energy of the suspension 10 to the link arm 40.

링크암(40)은 일단이 와이어(30)의 타단에 연결되고 타단이 발전 유닛(20)의 메인 샤프트(21)에 연결된다. One end of the link arm 40 is connected to the other end of the wire 30 and the other end is connected to the main shaft 21 of the power generation unit 20.

링크암(40)은 메인 샤프트(21)의 회전축을 중심으로 하여 회동 가능하다. 따라서, 파도에 의한 부유물(10)의 상하 운동에 따라 설치 경로 상에서 와이어(30)가 왕복 이동하면, 링크암(40)이 회전축을 중심으로 소정 회전각(θ) 내에서 왕복 회동하게 된다(도 2 참조). The link arm (40) is rotatable about the rotational axis of the main shaft (21). Therefore, when the wire 30 reciprocates on the installation path in accordance with the upward / downward movement of the suspension 10 due to the wave, the link arm 40 reciprocally rotates about the rotation axis within a predetermined rotation angle [theta] 2).

스프링(50)은 링크암(40)의 타단에 연결되어 링크암(40)을 원위치시키는 복원력을 제공한다. 본 실시예에서는 스프링을 중심으로 설명하지만, 스프링 이외에도 복원력을 제공할 수 있는 탄성체라면 본 발명에 적용될 수 있을 것이다. The spring 50 is connected to the other end of the link arm 40 to provide a restoring force for restoring the link arm 40. Although the spring is mainly described in the present embodiment, any elastic body capable of providing a restoring force in addition to the spring may be applied to the present invention.

링크암(40)은 와이어(30)와 연결되고 부유물(10)이 상승 운동한 경우 와이어(30)의 장력에 의해 일방향으로 회동하지만, 부유물(10)이 하강 운동한 경우에는 와이어(30)의 장력이 유지되지 않아 타방향으로 회동되지 않을 수 있다. The link arm 40 is connected to the wire 30 and rotates in one direction due to the tension of the wire 30 when the suspension 30 is lifted. However, when the suspension 30 moves downward, The tension is not maintained and it may not be rotated in the other direction.

이 경우 스프링(50)의 복원력을 이용하여 링크암(40)이 원위치로 되돌아오도록 함으로써 와이어(30)의 장력과 무관하게 링크암(40)이 타방향으로 회동하도록 할 수 있다. In this case, the link arm 40 can be rotated in the other direction irrespective of the tension of the wire 30 by using the restoring force of the spring 50 to return the link arm 40 to the original position.

여기서, 스프링(50)의 복원력에 의해 되돌아오는 링크암(40)의 원위치는 링크암(40)이 회동 가능한 회전각 내에서 부유물(10)의 하강 방향으로의 한계각에 도달한 경우의 위치(도 2의 A1 참조)가 될 수 있다. Here, the original value of the link arm 40 returned by the restoring force of the spring 50 is the position (the position when the link arm 40 reaches the limit angle in the falling direction of the suspension 10) (See A1 in Fig. 2).

도 2를 참조하면, 부유물(10)의 상하 운동과 스프링(50)의 복원력에 의해 링크암(40)은 A1과 A2 위치 사이를 왕복 회동할 수 있다. 2, the link arm 40 can reciprocate between the positions A1 and A2 by the up and down movement of the suspension 10 and the restoring force of the spring 50.

부유물(10)이 하강 운동하여 그 중심이 H1 위치에 있는 경우, 스프링(50)의 복원력에 의해 링크암(40)은 A1 위치에 있게 된다. 부유물(10)이 상승 운동하여 그 중심이 H2 위치에 있는 경우, 와이어(30)의 장력에 의해 링크암(40)은 A2 위치에 있게 된다. The link arm 40 is in the A1 position due to the restoring force of the spring 50 when the floating article 10 descends and its center is at the H1 position. The link arm 40 is in the A2 position due to the tension of the wire 30 when the float 10 moves up and its center is at the H2 position.

발전 유닛(20)은 해양 부유 설비(1)의 내부에 설치되어 있으며, 링크암(40)에 연결된 메인 샤프트(21)의 회전에 의해 전기 에너지를 생성한다. The power generation unit 20 is installed inside the marine suspension facility 1 and generates electrical energy by rotation of the main shaft 21 connected to the link arm 40. [

도 3을 참조하면, 발전 유닛(20)은 제1 기어(22)를 가지는 메인 샤프트(21)와, 제2 기어(23)를 가지는 발전기(24)를 포함한다. 3, the power generation unit 20 includes a main shaft 21 having a first gear 22 and a generator 24 having a second gear 23.

제1 기어(22)와 제2 기어(23)는 소정의 기어 비로 치합되며, 제1 기어(22)의 기어 잇수가 제2 기어(23)의 기어 잇수보다 많다. 즉, 메인 샤프트(21)의 제1 기어(22)가 소정의 회전각(θ) 내에서 왕복 회동할 때 제2 기어(23)가 소정의 회전각 이상의 각도로 회전하게 되어 발전기(24)에서 전기 에너지 생성이 가능하게 된다. The number of gear teeth of the first gear 22 is greater than the number of teeth of the second gear 23, and the first gear 22 and the second gear 23 are engaged at a predetermined gear ratio. That is, when the first gear 22 of the main shaft 21 rotates reciprocally within a predetermined rotation angle [theta], the second gear 23 rotates at an angle of a predetermined rotation angle or more, Electric energy can be generated.

부유물(10)의 상승 동작에 의해 링크암(40)이 A2 위치까지 시계 방향으로 회동하면, 제1 기어(22)에 연결된 제2 기어(23)가 반시계 방향으로 회전하게 된다(도 3의 R2 참조). When the link arm 40 is rotated in the clockwise direction to the position A2 by the lifting operation of the suspension 10, the second gear 23 connected to the first gear 22 rotates counterclockwise R2).

그리고 부유물(10)의 하강 동작 혹은 스프링(50)의 복원력에 의해 링크암(40)이 A1 위치까지 반시계 방향으로 회동하면, 제1 기어(22)에 연결된 제2 기어(23)가 시계 방향으로 회전하게 된다(도 3의 R1 참조). When the link arm 40 rotates counterclockwise to the position A1 by the lowering operation of the suspension 10 or the restoring force of the spring 50, the second gear 23 connected to the first gear 22 rotates clockwise (See R1 in Fig. 3).

다시 도 1을 참조하면, 발전 유닛(20)은 정류/변압기(80)와 전력선(81)을 통해 연결되어 있어, 발전 유닛(20)에서 생성된 전기 에너지가 정류/변압기(80)에서 정류되고 전압 변환이 이루어진 후 송전케이블(82)을 따라 필요로 하는 전력 수요처로 전달되거나 충전 모듈에 충전된 이후 필요로 하는 시기에 활용되도록 할 수 있다. Referring again to FIG. 1, the power generation unit 20 is connected to the rectifier / transformer 80 through a power line 81, so that the electric energy generated in the power generator unit 20 is rectified in the rectifier / transformer 80 After the voltage conversion is performed, can be transmitted to the required power source along the transmission cable 82 or utilized at a necessary time after being charged in the charging module.

지지프레임(60)은 해양 부유 설비(1)의 외측 하단부에서 해양 부유 설비(1)의 외측 수평 방향으로 설치된다. 지지프레임(60)에는 와이어(30)를 지지함과 동시에 와이어(30)의 동력 전달 방향을 변경하는 원통롤러(71)가 설치되어 있다. The support frame 60 is installed at the outer lower side of the marine suspension facility 1 in the horizontal direction outside the marine suspension facility 1. [ The support frame 60 is provided with a cylindrical roller 71 which supports the wire 30 and changes the power transmission direction of the wire 30. [

지지프레임(60)은 해양 부유 설비(1)의 외측 하단부에서 외측 수평 방향으로 연장되는 수평암(61)과, 수평암(61)의 끝단에서 수직 방향으로 연장되는 수직암(62)을 포함한다. 해양 부유 설비(1)와 수평암(61), 수평암(61)과 수직암(62) 사이에는 지지프레임(60)을 견고히 지지하기 위한 지지대(63)가 추가적으로 설치되어 있을 수 있다. The support frame 60 includes a horizontal arm 61 extending in the outer horizontal direction at the outer lower end of the marine suspension facility 1 and a vertical arm 62 extending in the vertical direction at the end of the horizontal arm 61 . A supporting stand 63 for firmly supporting the supporting frame 60 may be additionally provided between the marine floating facility 1 and the horizontal arm 61 and between the horizontal arm 61 and the vertical arm 62.

수평암(61)과 수직암(62)이 만나는 지점(즉, 수평암(61)의 끝단)에 원통롤러(71)가 설치되어 있어, 부유물(10)에 연결된 와이어(30)가 수직으로 내려오다가 원통롤러(71)에서 수평이 되도록 하여 동력 전달 방향을 수직 방향에서 수평 방향으로 전환시킬 수 있게 된다. A cylindrical roller 71 is provided at a position where the horizontal arm 61 and the vertical arm 62 meet (i.e., the end of the horizontal arm 61), and the wire 30 connected to the suspension 10 is vertically lowered So that the power transmission direction can be switched from the vertical direction to the horizontal direction.

와이어(30)의 방향을 변경하고 싶은 지점마다 원통롤러(72, 73, 74)를 추가 설치해 줌으로써 부유물(10)의 상하 운동이 링크암(40)까지 원활히 전달되도록 할 수 있다. 이러한 원통롤러(72, 73, 74)는 파력 발전 장치가 설치되는 해양 부유 설비(1)의 구조에 따라 다양하게 적용될 수 있을 것이다. The vertical movement of the suspension 10 can be smoothly transmitted to the link arm 40 by additionally providing the cylindrical rollers 72, 73, and 74 for each point where the direction of the wire 30 is desired to be changed. The cylindrical rollers 72, 73, and 74 may be variously applied according to the structure of the marine floating facility 1 in which the wave power generator is installed.

와이어 가이드(63)는 수직암(62)의 길이방향으로 수직암(62)의 측면에 설치되며, 내부에 중공이 형성되어 있어 와이어(30)가 관통될 수 있는 구조를 가진다. The wire guide 63 is installed on the side of the vertical arm 62 in the longitudinal direction of the vertical arm 62 and has a hollow inside to allow the wire 30 to pass therethrough.

와이어 가이드(63)는 부유물(10)의 운동 반경과 연관된, 부유물(10)로부터 내려오는 와이어(30)의 수직방향 길이를 제한하여 부유물(10)이 파도에 의한 상하좌우 운동 시에도 해양 부유 설비(1)로의 접근을 제한한다. 또한, 와이어 가이드(63)는 와이어(30)의 이탈 혹은 부유물(10)의 이탈을 방지한다. The wire guide 63 restricts the vertical length of the wire 30 coming from the suspension 10 and associated with the radius of motion of the suspension 10 so that the suspension 10 can be lifted up and down, (1). Further, the wire guide 63 prevents the wire 30 from being separated or the suspension 10 from being released.

따라서, 수평암(61) 및 와이어 가이드(63)의 길이는 부유물(10)의 최대 상승 시점에 와이어 가이드(63)의 상방 끝단으로부터 부유물(10)까지의 거리가 와이어 가이드(63)의 상방 끝단으로부터 해양 부유 설비(1)까지의 거리보다 작도록 결정될 수 있다. The length of the horizontal arm 61 and the wire guide 63 is set such that the distance from the upper end of the wire guide 63 to the float 10 at the maximum rise time of the float 10 is smaller than the distance between the upper end To the marine floating facility 1, as shown in FIG.

도 4를 참조하면, 와이어 가이드(63)의 상방 끝단을 중심점으로 하여 부유물(10)로부터 내려오는 와이어(30)가 운동하게 되어 부유물(10)이 C1 내지 C2 범위 내에서만 이동함으로써 해양 부유 설비(1)의 외벽과는 만나지 않도록 할 수 있다. 4, the wire 30 coming from the float 10 moves with the upper end of the wire guide 63 as a center point, and the float 10 moves only within the range of C1 to C2, 1). ≪ / RTI >

만약 와이어 가이드(63)가 없다면, 수평암(61)의 끝단이 중심점이 되어 부유물(10)로부터 내려오는 와이어(30)가 운동하게 됨으로써, 강한 파도에서는 부유물(10)이 해양 부유 설비(1)의 외벽에 부딪혀 해양 부유 설비(1) 및/또는 부유물(10)에 파손이 발생하여 제기능을 발휘하지 못하게 될 수도 있다. If the wire guide 63 is not provided, the end of the horizontal arm 61 becomes a center point, and the wire 30 descending from the float 10 moves, So that the marine floating equipment 1 and / or the float 10 may be damaged, failing to exhibit its function.

전술한 해양 부유 설비용 파력 발전 장치는 밸러스트 시스템을 구비한 해양 부유 설비(1)에 설치될 수 있다. The above-described wave generator for a marine suspension system can be installed in a marine suspension system 1 equipped with a ballast system.

밸러스트 시스템은 해양 부유 설비 혹은 선박 등에서 안정성 및 균형을 확보하기 위한 수단으로 이용되며, 펌프(미도시)를 이용하여 주변의 해수를 필요에 따라 밸러스트 탱크(100)로 유입하거나 밸러스트 탱크(100) 내의 밸러스트 수를 외부로 유출시키게 된다. The ballast system is used as a means for securing stability and balance in a marine floating facility or a ship. The ballast system can be constructed by introducing the surrounding seawater into the ballast tank 100 by using a pump (not shown) Thereby discharging the ballast water to the outside.

본 실시예에서 링크암(40)은 와이어(30)와 연결되고 부유물(10)의 상하 운동에 따라 소정 회전각 내에서 왕복 회동하지만, 와이어(30)의 장력이 유지되지 않는 경우에는 운동 에너지 전달이 원활하지 않을 수 있다. In this embodiment, the link arm 40 is connected to the wire 30 and reciprocally rotates within a predetermined rotation angle in accordance with the up-and-down movement of the suspension 30. However, when the tension of the wire 30 is not maintained, This may not be smooth.

하지만, 해양 부유 설비(1)가 밸러스트 시스템을 구비하고 있는 경우, 밸러스트 탱크(100)에 해수를 유입시킴으로써 해양 부유 설비(1)를 적정 깊이까지 잠수시킬 수 있게 되며, 이로 인해 바다에 떠있는 부유물(10)과는 상대적 거리가 증가하게 되어 와이어(30)의 장력이 유지될 수 있게 되며, 염도 및/또는 해수 조건에 따른 부력 조정이 가능하다. However, when the marine floating facility 1 is provided with a ballast system, by introducing seawater into the ballast tank 100, the marine floating facility 1 can be submerged to an appropriate depth, The tension of the wire 30 can be maintained, and the buoyancy can be adjusted according to the saltiness and / or the seawater conditions.

또한, 해양 부유 설비(1)가 잠수하게 됨에 따라 파도에 의한 해양 부유 설비(1)의 운동이 최소화될 수 있어, 파도에 의한 부유물(10)의 상대 운동이 극대화됨으로써 발전 효율을 높일 수 있게 된다. Also, since the marine floating facility 1 is submerged, the movement of the marine floating facility 1 due to the waves can be minimized, and the relative movement of the marine floating material 10 by the waves is maximized, .

이 경우 해양 부유 설비(1) 내로 작업자가 접근하기 위한 액세스 트렁크(90)가 해양 부유 설비(1)의 상부에 마련되어 있을 수도 있다. 액세스 트렁크(90)를 통해 해양 부유 설비(1)의 전체적인 유지보수 및 환기가 이루어질 수 있다. In this case, an access trunk (90) for an operator's access into the marine floating facility (1) may be provided on the upper part of the marine floating facility (1). The overall maintenance and ventilation of the marine floating facility 1 can be achieved through the access trunk 90. [

이상에서는 해양 부유 설비(1)가 잠수하는 경우를 가정하여 설명하였지만, 대형 설비의 경우 해수면 아래에 위치하게 되는 부분을 증가시키는 경우에도 동일한 작용이 가능할 것이다. The above description assumes that the marine floating facility 1 is submerged. However, in the case of a large facility, the same operation can be performed even when the portion located below the sea level is increased.

본 실시예에서 해양 부유 설비(1)와 부유물(10)의 상대 운동에 따라 에너지를 발전하는 방식을 취하게 되며, 전체적인 프로세스는 다음과 같다. In this embodiment, energy is generated in accordance with the relative movement between the marine floating facility 1 and the floating body 10, and the overall process is as follows.

우선 해양 부유 설비(1)의 잠수를 위해 적정 잠수 깊이를 설정하고 밸러스트 탱크(100)에 해수를 유입시킨다. 이후 부유물(10)이 파력에 의해 상하좌우 운동을 하면, 와이어(30) 및 원통롤러(71, 72, 73, 74)가 이를 해양 부유 설비(1)의 내부로 전달한다. First, a suitable diving depth is set for diving of the marine floating facility (1), and seawater is introduced into the ballast tank (100). The wire 30 and the cylindrical rollers 71, 72, 73, 74 then transmit it to the interior of the marine floating facility 1 when the float 10 is moved up and down by the wave.

와이어(30)의 직선 왕복 운동은 링크암(40)을 통해 회전 운동으로 변환되고, 발전 유닛(20)은 전기를 발생시킨다. 발전 유닛(20)에서 발생된 전력은 전력선(81)을 통해 정류/변압기(80)로 전달되고, 정류/변압기(80)에서는 송전케이블(82)을 통해 전력을 필요로 하는 전력 수요처로 전달한다. The linear reciprocating motion of the wire 30 is converted into rotational motion through the link arm 40, and the power generating unit 20 generates electricity. The power generated by the power generation unit 20 is transmitted to the rectifier / transformer 80 through the power line 81 and the power is supplied to the required power source through the transmission cable 82 in the rectifier / transformer 80 .

전술한 것과 같이 본 실시예에서는 와이어(30), 링크암(40), 스프링(50)을 통해 파력에 의해 이루어지는 부유물(10)의 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 전달한 후 다시 회전 운동으로 변환하고, 이를 통해 발전 유닛(20)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. As described above, in the present embodiment, the motion of the suspended matter 10 made of the wave by the wire 30, the link arm 40, and the spring 50 is converted into a linear reciprocating motion, , And drives the power generator unit (20).

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 부유 설비용 파력 발전 장치의 평면도이다. 5 is a plan view of a wave generator for a marine floating structure according to another embodiment of the present invention.

해상 부유 설비용 파력 발전 장치에서 부유물(10)과 링크암 사이에는 도 5에 도시된 것과 같이 소정 폭만큼 이격된 한 쌍의 와이어(30a, 30b)가 나란하게 연결되어 있을 수 있다. A pair of wires 30a and 30b spaced apart from each other by a predetermined width as shown in FIG. 5 may be connected in parallel between the suspension 10 and the link arm in the wave power generator for a floating suspension system.

정면에서 바라볼 때 한 쌍의 와이어(30a, 30b) 각각은 부유물(10)에서 링크암까지 동일한 경로를 가지게 되며, 평면에서 바라볼 때 소정 폭만큼 이격되어 있게 된다. 한 쌍의 와이어(30a, 30b) 각각에 대하여 와이어 가이드(63a, 63b), 지지프레임, 원통롤러(73a, 73b), 링크암 등이 별도로 구비될 수도 있다. When viewed from the front, each of the pair of wires 30a and 30b has the same path from the suspension 10 to the link arm, and is spaced apart by a predetermined width when viewed from the plane. Wire guides 63a and 63b, support frames, cylindrical rollers 73a and 73b, and link arms may be separately provided for each of the pair of wires 30a and 30b.

이와 같이 한 쌍의 와이어(30a, 30b)를 이용함으로써 부유물(10)이 상하 운동 이외에 좌우 운동을 최소화시킬 수 있어 부유물(10)의 안정적인 운동을 유도할 수 있게 된다. By using the pair of wires 30a and 30b as described above, it is possible to minimize the left and right movement of the suspension 10 in addition to the up-and-down movement, and it is possible to induce the stable movement of the suspension 10. [

도 6은 다양한 해양 부유 설비에 파력 발전 장치가 적용된 예시를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing an example in which a wave generator is applied to various marine floating facilities.

(a)에는 평면이 사각형인 해양 부유 설비의 경우가 도시되어 있고, (b)에는 평면이 원형인 해양 부유 설비의 경우가 도시되어 있으며, (c)에는 선박형 해양 부유 설비의 경우가 도시되어 있다. (a) shows a case of a marine floating facility having a square plane, (b) shows a case of a marine floating facility having a circular plane, and (c) shows a case of a marine floating suspension facility have.

해양 부유 설비용 파력 발전 장치는 해양 부유 설비의 모양에 상관없이 해양 부유 설비의 주변에 하나 이상이 설치될 수 있어, 다양한 적용이 가능한 장점이 있다. Wave power generators for marine floating equipment can have more than one installed around marine floating equipment irrespective of the shape of the marine floating equipment, which is advantageous in various applications.

해양 부유 설비용 파력 발전 장치는 파도라는 친환경 에너지원을 이용하여 별도의 CO2를 배출하지 않고, 단순한 시스템 구성으로 유지 보수가 용이하다. Wave power generation equipment for marine floating equipment does not discharge CO 2 by using an eco-friendly energy source called wave, and maintenance is easy with simple system configuration.

또한, 기존의 선박 혹은 기타 부유식 해양 설비에도 추가적으로 적용이 가능하며, 하나의 해양 부유 설비에 다수의 파력 발전 장치 설치가 가능하다. In addition, it can be applied to existing vessels or other floating marine facilities, and it is possible to install multiple wave power devices in one marine floating facility.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1: 해양 부유 설비 10: 부유물
20: 발전 유닛 30: 와이어
40: 링크암 50: 스프링
60: 지지프레임 61: 수평암
62: 수직암 63: 와이어 가이드
71, 72, 73, 74: 원통롤러 21: 메인 샤프트
22: 제1 기어 23: 제2 기어
24: 발전기1: Marine floating equipment 10: Float
20: power generation unit 30: wire
40: link arm 50: spring
60: Support frame 61: Horizontal arm
62: vertical arm 63: wire guide
71, 72, 73, 74: Cylindrical roller 21: Main shaft
22: first gear 23: second gear
24: generator

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 해양 부유 설비에 설치되는 파력 발전 장치에 있어서,
부유물과;
상기 해양 부유 설비에 설치되어, 메인 샤프트의 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 발전 유닛과;
일단이 부유물에 연결된 와이어와;
일단이 상기 와이어의 타단에 연결되고, 타단이 상기 메인 샤프트에 연결된 링크암과;
상기 링크암의 일단에 연결되어 상기 링크암을 원위치시키는 복원력을 제공하는 스프링과;
상기 해양 부유 설비의 외측 하단부에 설치되고, 상기 와이어를 지지하며 동력 전달 방향을 변경하는 원통롤러가 설치된 지지프레임을 포함하되,
상기 지지프레임은,
상기 해양 부유 설비의 외측 하단부에서 외측 수평 방향으로 연장되는 수평암과;
상기 수평암의 끝단에서 수직 방향으로 연장되는 수직암과;
상기 수직암의 측면에 상기 수직암의 길이방향으로 설치되며, 내부에 상기 와이어가 관통 가능한 중공이 형성되어 있는 와이어 가이드를 포함하는 해양 부유 설비용 파력 발전 장치. In a wave power generator installed in a marine floating facility,
Floats;
A power generating unit installed in the marine floating facility and generating electrical energy by rotation of the main shaft;
A wire once connected to the float;
A link arm having one end connected to the other end of the wire and the other end connected to the main shaft;
A spring connected to one end of the link arm to provide a restoring force for restoring the link arm;
And a support frame installed at an outer lower side of the marine suspension facility and having a cylindrical roller supporting the wire and changing a power transmission direction,
The support frame includes:
A horizontal arm extending outwardly in a horizontal direction at an outer lower end of the marine floating facility;
A vertical arm extending in a vertical direction at an end of the horizontal arm;
And a wire guide installed on a side surface of the vertical arm in a longitudinal direction of the vertical arm and having a hollow through which the wire can pass. 제4항에 있어서,
상기 원통롤러는 상기 수평암과 상기 수직암이 만나는 지점에 설치되는 해양 부유 설비용 파력 발전 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the cylindrical roller is installed at a position where the horizontal arm meets the vertical arm. 제4항에 있어서,
상기 수평암과 상기 와이어 가이드의 길이는 상기 부유물의 최대 상승 시점에 상기 와이어 가이드의 상방 끝단으로부터 상기 부유물까지의 거리가 상기 와이어 가이드의 상방 끝단으로부터 상기 해양 부유 설비까지의 거리보다 작도록 결정되는 해양 부유 설비용 파력 발전 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the length of the horizontal arm and the wire guide is determined so that the distance from the upper end of the wire guide to the float at the maximum rise time of the float is smaller than the distance from the upper end of the wire guide to the marine floating facility, Wave generator for suspended equipment. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 해양 부유 설비는 밸러스트 시스템을 구비하고 있는 해양 부유 설비용 파력 발전 장치.7. The method according to any one of claims 4 to 6,
Wherein the marine floating facility comprises a ballast system. 제7항에 있어서,
상기 밸러스트 시스템을 통해 상기 해양 부유 설비의 잠수 깊이가 조정되는 해양 부유 설비용 파력 발전 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the diving depth of the marine floating facility is adjusted through the ballast system.
KR20130062574A 2013-05-31 2013-05-31 Wave force generating device for offshore floating facility KR101487949B1 (en)

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