KR20130048852A - Sea floating wind turbine apparatus for generating electricity - Google Patents

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이충호
김병국
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현대중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A floating type sea aerogenerator is provided to improve posture stability of a device and to form the center of a weight beneath sea surface by locating a power generation unit except for a blade to beneath sea surface. CONSTITUTION: A floating type sea aerogenerator comprises a rotation unit(100), a power transmission unit(200), and a floating unit(400). The rotation unit is arranged in a position vertically separated from the upper part of sea surface and comprises a blade(102) rotated by wind. The power transmission unit receives rotation power generated in the rotation unit. A power generation unit is mounted on the floating unit, and the floating unit is located on the sea surface in a floating state by being separated to the lower part of the rotation unit.

Description

부유식 해상 풍력발전장치{Sea floating wind turbine apparatus for generating electricity}Sea floating wind turbine apparatus for generating electricity

본 발명은 해상 풍력발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드를 제외한 발전부 전체가 수면 또는 해수면 아래에 위치한 부유체 내부에 설치되어 풍력발전장치의 자세 안정성과 경량화를 도모하고 상기 풍력발전장치의 상부 중량을 감소시킨 부유식 해상 풍력발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an offshore wind turbine, and more particularly, the entire power generation unit, excluding blades, is installed inside a floating body located below the surface of the water or the sea to promote postural stability and light weight of the wind turbine, A floating offshore wind turbine with reduced overhead weight.

일반적으로 환경에 대한 관심이 점차 증가하면서, 석탄, 석유, 원자력 등의 에너지를 대체하고 환경오염을 유발하지 않는 에너지 발전 방법에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 또한, 최근의 유류를 포함한 원자재의 급등에 따라서 전력 생산에 막대한 추가 비용이 소요되며, 추가 비용은 고스란히 소비자에게 전기 사용료의 인상으로 전가되고 있는 상황에서, 발전에 따른 추가 비용이 소모되지 않는 발전 방법에 대한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한 발전 방법 중 대표적인 것으로서 태양광 발전과 풍력 발전을 들 수 있다.In general, as interest in the environment gradually increases, there is a growing interest in energy generation methods that replace energy such as coal, oil, and nuclear power and do not cause environmental pollution. In addition, with the recent surge in raw materials including oil, there is an enormous additional cost for power generation, and the additional cost is passed on to the increase of the electricity bill to consumers. There is an explosion of interest in. Representative of these power generation methods are photovoltaic power generation and wind power generation.

태양광 발전은 태양광을 광전 효과에 의해 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 방식이며, 태양 전지로 구성된 모듈과 축전지 및 전력 변환 장치로 이루어진다. 태양광 발전은 에너지원이 청정이고 무제한이며, 유지 보수가 용이할 뿐만 아니라 수명이 긴 장점이 있다. 그러나, 태양광 발전은 전력 생산량이 일사량에 의존할 수밖에 없으며, 에너지 밀도가 낮은 문제점을 갖는다.Photovoltaic power generation is a power generation method that converts sunlight directly into electrical energy by the photoelectric effect, and consists of a module composed of solar cells, a storage battery and a power converter. Photovoltaic power generation has the advantages of clean and unlimited energy source, easy maintenance and long life. However, photovoltaic power generation has to rely on the amount of power produced by solar radiation, and has a problem of low energy density.

풍력발전(Wind power generation)은 블레이드의 회전을 이용하여 바람의 운동에너지를 발전기에서 전기적 에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 장치로, 특히 우리 주변에 존재하는 바람 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있어서 대체 에너지 기술로서 자원의 무한정성과 에너지의 청정성 및 기술의 범용성의 장점을 두루 지닌 미래 지향적인 기술이다.Wind power generation is a device that generates power by converting the kinetic energy of wind from the generator into electrical energy using the rotation of the blades, and in particular, it can convert wind energy around us into electrical energy. As an energy technology, it is a future-oriented technology that combines the advantages of indefinite resources, cleanliness of energy, and universality of technology.

상기와 같은 종래 풍력발전은 한국 실용신안등록출원 제2004-0025959호(등록번호 제0370510호)(명칭: 복합식 수직축 풍력발전 시스템)에 개시되어 있으나, 수면 또는 해수면에 적용하여 사용하기 어려운 점이 있으며 별도의 기동모터를 이용하여 블레이드에 대한 초기 기동을 해야 하는 문제점이 유발되었다.
Conventional wind power generation as described above is disclosed in Korean Utility Model Registration Application No. 2004-0025959 (Registration No. 0370510) (name: composite vertical axis wind power generation system), but it is difficult to apply to the surface of the sea or the surface of the sea and is separate Using the starting motor of the blade caused the problem that the initial start to the blade.

본 발명의 실시예들은 블레이드와 발전부가 일체로 연결된 고정 관념을 탈피하여 상기 블레이드를 제외한 발전부가 해수면 아래에 위치한 풍력발전장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention seek to provide a wind power generator, which is located below the sea level, except for the blades, thereby avoiding the fixed idea that the blades and the generator are integrally connected.

본 발명의 실시예들은 해수면의 상부로 높게 이격된 상공에서 발생된 바람을 이용한 블레이드의 회전을 통해 보다 효과적인 풍력 발전을 도모하고자 한다.Embodiments of the present invention are to promote more efficient wind power generation through the rotation of the blades using the wind generated from the sky spaced high above the sea level.

　

본 발명의 일 측면에 따르면, 수면 상부로부터 수직 방향으로 이격된 위치에 배치되고 해상에서 발생된 바람에 의해 회전되는 블레이드를 포함하는 회전부; 상기 회전부에서 발생된 회전력을 전달받는 동력전달부; 및 상기 동력전달부와 연결된 발전부가 안착 되고, 상기 회전부의 하측으로 이격되어 수면에 부유상태로 위치된 부유체를 포함한다.According to an aspect of the invention, the rotating portion including a blade which is disposed in a position spaced in the vertical direction from the upper surface and rotated by the wind generated at sea; A power transmission unit receiving the rotational force generated by the rotation unit; And a floating body seated on the power generation unit connected to the power transmission unit and spaced below the rotating unit and positioned in a floating state on the water surface.

상기 회전부는 상기 블레이드의 후방을 향해 수평하게 연장되고, 상기 블레이드와 동시에 회전되는 연동 기어가 삽입된 회전축; 상기 회전축의 길이 방향 상에 각각 삽입되어 상기 회전축을 지지하는 지지부재가 형성된 하우징을 포함한다.The rotating part extends horizontally toward the rear of the blade, the rotating shaft is inserted into the interlocking gear that is rotated at the same time as the blade; It includes a housing is formed on each of the longitudinal direction of the rotary shaft is formed with a support member for supporting the rotary shaft.

상기 연동 기어는 상기 회전축에 다수개가 삽입된 것을 특징으로 한다.The interlocking gear is characterized in that a plurality is inserted into the rotating shaft.

상기 동력전달부는 상기 회전축에 대해 수직으로 배치되어 상기 회전축의 수평방향 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환하는 전환기어가 삽입된 동력 전달축을 포함한다.The power transmission unit may include a power transmission shaft having a conversion gear inserted therein, which is disposed perpendicular to the rotation shaft and converts a horizontal rotational force of the rotational shaft into a vertical rotational force.

상기 동력 전달축은 길이 방향을 따라 소정의 길이로 연장 배치되고 다수개로 분할된 유니버셜 조인트가 사용되는 것을 특징으로 한다.The power transmission shaft extends a predetermined length along a longitudinal direction and is characterized in that a universal joint divided into a plurality is used.

상기 풍력발전장치는 일단이 상기 부유체에 지지 고정되어 상측으로 연장 형성되고, 타단이 상기 회전부의 하우징 하측과 연결된 연장관이 구비된 타워 프레임을 포함한다.The wind power generator includes a tower frame, one end of which is fixed to the floating body and formed to extend upward, and the other end of which is provided with an extension pipe connected to a lower side of the housing of the rotating unit.

상기 하우징은 하면에 형성되고 상기 연장관의 외측에 삽입되는 삽입관을 포함하고, 상기 하우징은 상기 연장관에 삽입된 상태에서 원주 방향으로 회전되는 것을 특징으로 한다.The housing may include an insertion tube formed on a lower surface and inserted into an outer side of the extension tube, and the housing may be rotated in the circumferential direction while being inserted into the extension tube.

상기 부유체는 다각형의 구조물로 이루어지고 상기 부유체의 내부 영역이 상측과 하측으로 각각 분할되되, 상기 부유체의 내부 하측은 부유체의 무게 중심이 수면 하측을 향하도록 이루어진 고체 구조물과, 상기 부유체의 내부 상측은 발전부가 안착 되도록 빈 공간으로 이루어진 안착 영역을 포함한다.The floating body is formed of a polygonal structure and the inner region of the floating body is divided into an upper side and a lower side, respectively, the inner lower side of the floating body is a solid structure consisting of the center of gravity of the floating body toward the lower side of the water surface, The inner upper side of the fluid includes a seating area consisting of void spaces for seating the power generating portion.

상기 부유체는 다각형의 구조물로 이루어지고 상기 부유체의 내부 영역이 상측과 하측으로 각각 분할되되, 상기 부유체의 내부 하측은 중앙에 발전부가 삽입되는 홈부가 형성되고 부유체의 무게 중심이 수면 하측을 향하도록 이루어진 고체 구조물과, 상기 부유체의 내부 상측은 풍력발전부가 안착 되도록 빈 공간으로 이루어진 안착 영역을 포함한다.The floating body is formed of a polygonal structure and the inner region of the floating body is divided into upper and lower sides, respectively, the inner lower side of the floating body is formed with a groove portion into which the power generation unit is inserted in the center, and the center of gravity of the floating body is below the water surface. The solid structure is configured to face, and the inner upper side of the floating body includes a seating area consisting of an empty space to be seated in the wind turbine.

상기 부유체는 해저면에 고정되고 탄성체가 삽입된 앵커; 일단이 상기 탄성체와 연결되고 타단이 상기 부유체와 연결된 와이어가 구비된 계류기를 포함한다.
The floating body is anchored to the sea bottom and the elastic body is inserted; And a mooring device having one end connected to the elastic body and the other end connected to the floating body.

본 발명의 실시예들은 풍력발전장치의 무게 중심이 해수면 아래로 형성되면서 자세 안정성이 향상되고, 경량화된 풍력발전장치의 시공이 가능해지며, 시공성이 우수해지고 설치에 따른 시공 기간이 단축될 수 있다.Embodiments of the present invention, as the center of gravity of the wind turbine is formed below the sea level, the posture stability is improved, the construction of the lightweight wind turbine is possible, the workability is excellent, and the construction period according to the installation can be shortened.

본 발명의 실시예들은 블레이드를 제외한 모든 중량물이 해수면 아래에 위치되면서 고중량의 구조물 설치에 따른 작업자의 위험성이 감소 되며, 고공에 블레이드가 설치되면서 발전량이 증대될 수 있다.
Embodiments of the present invention are all the weight except the blade is located below the sea level, the risk of the operator due to the installation of a heavy structure is reduced, the amount of power generation can be increased as the blade is installed in the air.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치가 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치에 구비된 회전부와 동력전달부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치에 구비된 부유체와 계류기를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치에 구비된 부유체와 계류기를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치에 구비된 제어부 및 상기 제어부와 연계된 구성을 도시한 블럭도.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치의 사용 상태도.1 is a perspective view showing a state of a floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a rotating part and a power transmission unit provided in the floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a floating body and a mooring unit provided in the floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a floating body and a mooring unit provided in a floating offshore wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a control unit provided in the floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention and a configuration associated with the control unit.
6 to 7 is a state diagram used in the floating offshore wind power generator according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 풍력발전장치의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치가 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해상 풍력발전장치에 구비된 회전부와 동력전달부를 도시한 사시도이다.The configuration of a floating offshore wind turbine generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For reference, Figure 1 is a perspective view showing a state of a floating offshore wind turbine is installed according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a rotating unit provided in the floating offshore wind turbine according to an embodiment of the present invention and A perspective view showing a power transmission unit.

첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 풍력발전장치(1)는 수면 상부로부터 수직 방향으로 이격된 위치에 배치되고 해상에서 발생된 바람에 의해 회전되는 블레이드(102)를 포함하는 회전부(100)와, 상기 회전부(100)에서 발생된 회전력을 전달받는 동력전달부(200); 및 상기 동력전달부(200)와 연결된 발전부(300)가 안착 되고, 상기 회전부(100)의 하측으로 이격되어 수면에 부유상태로 위치된 부유체(400)를 포함한다.1 to 2, the wind power generator 1 includes a rotary unit 100 including a blade 102 disposed at a position spaced vertically from an upper surface of the water and rotated by wind generated at sea. And, the power transmission unit for receiving the rotational force generated in the rotating unit 100; And the power generation unit 300 is connected to the power transmission unit 200 is seated, and is spaced below the rotary unit 100 includes a floating body 400 positioned in a floating state on the water surface.

본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전장치의 가장 큰 기술적 특징은 중량물에 해당되는 발전부가 블레이드와 직접적으로 연결되지 않고, 수면 또는 해수면에 반 잠수 형태로 위치한 부유체의 내부에 설치됨으로써 상기 풍력발전장치의 상부 무게를 감소시켜 자세 안정성이 향상된 풍력발전장치를 제공하는 것이다.The biggest technical feature of the wind power generator according to an embodiment of the present invention is that the wind turbine is not directly connected to the power generation unit corresponding to the heavy material, and is installed inside the floating body located in a semi-submerged shape on the surface of the sea or the sea. It is to provide a wind turbine with improved postural stability by reducing the upper weight of the device.

이를 위해 본 발명의 회전부(100)는 블레이드(102)와 연결되고 연동 기어(112)가 삽입된 회전축(110)과, 상기 회전축(110)이 내부에 구비되고 상기 회전축(110)의 안정적인 회전과 연동 기어(112)의 회전 작동에 따른 공간을 제공하는 하우징(120)을 포함한다.To this end, the rotating part 100 of the present invention is connected to the blade 102 and the rotating shaft 110, the interlocking gear 112 is inserted, and the rotating shaft 110 is provided therein and the stable rotation of the rotating shaft 110 and It includes a housing 120 for providing a space according to the rotational operation of the interlocking gear (112).

회전축(110)은 하우징(120)의 내부에 구비된 지지부재(122)에 삽입된 상태로 설치되며, 상기 지지부재(122)에 의해 블레이드(102)와 연결된 회전축(110)의 수평 상태가 유지된다. 지지부재(122)는 하우징(120)의 내측 바닥면에서 상측을 향해 수직으로 연장 형성된 판 형상의 구조물로서, 상기 회전축(110)이 삽입되도록 홀이 형성되고 상기 홀의 내측에 회전축(110)의 원활한 회전을 도모하는 베어링(미도시)이 삽입된다. 지지부재(122)는 하우징(120)의 내측에 각각 이격되어 있으며 상기 회전축의 후단과 선단이 각각 삽입된 상태가 유지된다.The rotary shaft 110 is installed in a state of being inserted into the support member 122 provided in the housing 120, the horizontal state of the rotary shaft 110 connected to the blade 102 by the support member 122 is maintained do. The support member 122 is a plate-shaped structure extending vertically from the inner bottom surface of the housing 120 to the upper side, the hole is formed so that the rotation shaft 110 is inserted, the smoothness of the rotation shaft 110 inside the hole A bearing (not shown) for rotation is inserted. The support members 122 are spaced apart from the inside of the housing 120, and the rear end and the front end of the rotation shaft are inserted, respectively.

하우징(120)은 하면에 형성되고 후술할 연장관(510)의 외측에 삽입되는 삽입관(124)을 포함하고, 상기 하우징(120)은 상기 연장관(510)에 삽입된 상태에서 원주 방향으로 회전된다. 즉 상기 하우징(120)은 연장관(510)에 삽입된 상태에서 바람의 방향에 따라 블레이드(102)의 용이한 회전을 위해 360°회전될 수 있으며 이를 위해 연장관(510)의 내측에 링 형상으로 이루어진 베어링 조립체(미도시)가 설치될 수 있다. 따라서 블레이드(102)가 구비된 회전부(100)가 회전될 경우에 베어링 조립체에 의해 용이한 회전이 이루어지고 바람에 의한 블레이드(102)의 회전을 통한 발전을 동시에 실시할 수 있다.
The housing 120 includes an insertion tube 124 formed on a lower surface and inserted into an outer side of the extension tube 510, which will be described later, and the housing 120 is rotated in the circumferential direction while being inserted into the extension tube 510. . That is, the housing 120 may be rotated 360 ° for easy rotation of the blade 102 in the state of being inserted into the extension pipe 510, and for this purpose, the housing 120 may have a ring shape inside the extension pipe 510. Bearing assemblies (not shown) may be installed. Therefore, when the rotating part 100 provided with the blade 102 is rotated, an easy rotation is made by the bearing assembly, and power generation through the rotation of the blade 102 by wind can be simultaneously performed.

본 발명의 일 실시예에 의한 연동 기어에 대해 도면을 참조하여 설명한다.An interlocking gear according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 2를 참조하면, 연동 기어(112)는 회전축(110)에 1개가 설치된 상태에서 사용되거나, 전환기어(212)와 치합된 상태가 유지되고 회전축(110)에 2개가 삽입된 상태로 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2, one interlocking gear 112 is used in a state in which one interlocking gear 112 is installed or in a state in which the interlocking gear 112 is engaged with the switching gear 212 and two are inserted into the rotating shaft 110. Can be used.

이와 같이 연동 기어(112)의 개수가 증가될 경우에는 상기 전환기어(212)와의 접촉점 증가로 인해 상기 연동 기어(112)와 전환기어(212)에 가해지는 하중과 토크가 지지 분산되면서 상기 블레이드(102)의 회전에 의해 수평 상태로 설치된 회전축(110)의 회전력을 수직 상태로 설치된 동력 전달축(210)을 향해 보다 안정적으로 동력 전달이 이루어질 수 있다. 참고로 본 실시예에서 도시하지 않았으나 상기 연동 기어(112)의 개수는 변동 가능하고, 통상의 자동차에 사용되는 차동기어가 설치될 수 있음을 밝혀둔다.When the number of the interlocking gears 112 is increased in this way, the load and the torque applied to the interlocking gears 112 and the switching gears 212 are distributed by supporting and dispersing the blades due to an increase in contact points with the switching gears 212. The rotational force of the rotating shaft 110 installed in the horizontal state by the rotation of the 102 can be more stably transmitted to the power transmission shaft 210 installed in the vertical state. For reference, although not shown in the present embodiment, the number of the interlocking gears 112 is variable, and it is noted that a differential gear used in a typical automobile may be installed.

동력전달부(200)는 회전축(110)에 대해 수직으로 배치되어 상기 회전축(110)의 수평방향 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환하는 전환기어(212)가 삽입된 동력 전달축(210)을 포함한다.The power transmission unit 200 includes a power transmission shaft 210 having a conversion gear 212 inserted therein, which is disposed perpendicular to the rotation shaft 110 and converts the horizontal rotational force of the rotation shaft 110 into a rotational force in the vertical direction. do.

상기 동력 전달축(210)은 블레이드(102)의 설치 높이에 따라서 길이가 변경될 수 있으며 연장 배치될 수 있다. 일 예로 동력 전달축(210)은 길이 방향을 따라 소정의 길이로 연장되고 다수개로 분할된 유니버셜 조인트가 사용된다. 예를 들어 동력 전달축(210)이 100m의 길이로 이루어질 경우에는 25m간격으로 모두 4개의 유니버셜 조인트가 설치될 수 있으며 이를 통해 바람에 의해 동력 전달축(210)이 휘는 문제점을 방지하고, 안정적인 강도를 유지하며 특정 위치에 위치한 유니버셜 조인트가 고장 나는 경우에도 신속한 교체 및 수리를 실시할 수 있다.The power transmission shaft 210 may be changed in length according to the installation height of the blade 102 and may be extended. For example, the power transmission shaft 210 extends to a predetermined length along a length direction and is divided into a plurality of universal joints. For example, if the power transmission shaft 210 is made of a length of 100m, all four universal joints may be installed at intervals of 25m, thereby preventing the power transmission shaft 210 from being bent by wind, and stable strength. It can be quickly replaced and repaired even if a universal joint located in a specific location fails.

본 실시예에 의한 연동 기어(112)와 전환기어(212)는 통상의 베벨기어가 사용될 수 있으며, 수평 방향의 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환할 수 있는 다른 동력 전달 장치의 사용도 가능함을 밝혀둔다.
As the interlocking gear 112 and the switching gear 212 according to the present embodiment, a conventional bevel gear can be used, and it is found that other power transmission devices capable of converting the rotational force in the horizontal direction into the rotational force in the vertical direction can be used. Put it.

타워 프레임(500)은 일단이 후술할 부유체(400)의 상면에 지지 고정되어 상측으로 연장 형성되고, 타단이 회전부(100)의 하우징(120) 하측과 연결된 연장관(510)을 통해 상기 회전부(100)와 연결된다. 타워 프레임(510)은 블레이드(102)가 설치된 하우징(120)의 회전을 위해 연장관(510)이 구비되고, 전술한 바와 같이 회전부(100)의 용이한 회전을 위해 베어링 조립체(미도시)가 내측에 설치되며 상기 타워 프레임(500)의 상단 외측을 향해 소정의 길이 및 직경으로 이루어진다.One end of the tower frame 500 is fixed to the upper surface of the floating body 400 to be described later is formed to extend upward, the other end through the extension pipe 510 connected to the lower side of the housing 120 of the rotating part (100) 100). Tower frame 510 is provided with an extension tube 510 for the rotation of the housing 120, the blade 102 is installed, the bearing assembly (not shown) is the inner side for easy rotation of the rotating part 100 as described above It is installed in and made of a predetermined length and diameter toward the outside of the top of the tower frame 500.

타워 프레임(500)은 부유체(400)의 상면에 모두 4개의 빔이 수직 상태로 상측을 향해 연장되고, 상기 빔과 빔 사이에는 하중을 지지 분산하기 위한 다수개의 보강부재가 설치된다.
The tower frame 500 has all four beams extending upward in the vertical state on the upper surface of the floating body 400, and a plurality of reinforcing members are installed between the beams and the beams to support and distribute the load.

부유체(400)는 일 예로 철근콘크리트 구조물로 이루어진 다각형 형상으로 이루어진다. 또한 부유체(400)는 수면에 부유된 상태에서 전체 높이 중 일부는 수면위로 돌출되고, 나머지는 수면 아래에 위치된다.Floating body 400 is made of a polygonal shape consisting of a reinforced concrete structure as an example. In addition, in the state in which the floating body 400 floats on the surface, part of the entire height protrudes above the water surface, and the rest is located below the water surface.

부유체(400)는 외측면에 방사 형태로 연장된 연장 구조물(401)이 구비되고, 상기 연장 구조물(401)은 후술할 계류기(420)와 연결되며 해수의 유입을 방지할 수 있는 방수처리가 기본적으로 이루어진다. 또한 상면 외측을 따라 난간이 설치되어 있어서 작업자의 안전을 도모한다.Floating body 400 is provided with an extension structure 401 extending in a radial shape on the outer surface, the extension structure 401 is connected to the mooring machine 420 to be described later, a waterproof treatment that can prevent the inflow of sea water Is basically done. In addition, railings are provided along the outer side of the upper surface, to ensure the safety of the operator.

부유체(400)는 내부 영역이 상측과 하측으로 각각 분할되되, 상기 부유체(400)의 내부 하측은 부유체(400)의 무게 중심이 수면 하측을 향하도록 이루어진 고체 구조물(402)과, 상기 부유체(400)의 내부 상측은 발전부(300)가 안착 되도록 빈 공간으로 이루어진 안착 영역(404)을 포함한다.Floating body 400 is divided into an inner region of the upper side and the lower side, the inner bottom of the floating body 400 is a solid structure 402 made of the center of gravity of the floating body 400 toward the water surface, and the The inner upper side of the floating body 400 includes a seating area 404 formed of an empty space for mounting the power generation unit 300.

고체 구조물(402)은 비중이 큰 고로슬래그(blast furnace slag) 시멘트 콘크리트 등이 사용될 수 있으며 발전부(300)의 점검, 수리 및 교체를 위해 작업자가 부유체(400)의 내부에서 작업할 수 있는 공간을 제공하며 상기 부유체(400)가 수면에서 안정적인 부력을 유지할 수 있는 기능도 동시에 도모한다.
Solid structure 402 may be used, such as blast furnace slag (concrete concrete) having a high specific gravity, and the operator can work inside the floating body 400 for the inspection, repair and replacement of the power generation unit 300 It also provides a space and at the same time the floating body 400 is capable of maintaining a stable buoyancy at the surface.

본 발명의 일 실시예에 의한 계류기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A mooring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 3을 참조하면, 계류기(420)는 해저면에 고정되고 탄성체(422)가 삽입된 앵커(421)와, 일단이 상기 탄성체(422)와 연결되고 타단이 상기 부유체(400)와 연결된 와이어(423)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the mooring machine 420 is anchored to the sea bottom and an anchor 421 into which an elastic body 422 is inserted, one end of which is connected to the elastic body 422, and the other end of the floating body 400. And a wire 423 connected with it.

계류기(420)는 전술한 연장 구조물(401)과 부유체(400)의 외측 바닥면과 와이어(423)를 매개로 각각 연결 설치되며, 풍력에 의해 부유체(400)에 발생 되는 회전모멘트에 보다 안정적으로 대응하기 위해 구비된다.The mooring unit 420 is connected to each other by the above-described extension structure 401 and the outer bottom surface of the floating body 400 and the wire 423, the rotational moment generated in the floating body 400 by the wind power In order to respond more stably.

탄성체(422)는 와이어(423)와 연결된 스프링이 구비되고, 파랑에 따른 해수면의 변동에 따라 상기 와이어(423)의 인장 상태가 조절될 수 있다. 또한, 조석에 따른 해수면 높이의 변동에 따라 와이어를 감고 풀어 와이어 길이를 조절할 수 있다.The elastic body 422 is provided with a spring connected to the wire 423, the tension state of the wire 423 may be adjusted according to the variation of the sea surface according to the blue. In addition, the wire length can be adjusted by winding and releasing the wire according to the variation of the sea level according to the tides.

앵커(421)는 해저면 바닥에 고정되며 부유체(400)의 자세 안정성을 위해 상기 와이어(423)를 하측 방향으로 당겨서 상기 부유체(400)의 자세 안정성을 안정적으로 유지시킬 수 있다.The anchor 421 is fixed to the bottom of the sea floor and can maintain the posture stability of the float 400 by pulling the wire 423 in the downward direction for the posture stability of the float (400).

풍력발전장치(1)는 발전기(300)에서 발생된 전력을 수용처(미도시)에 공급하기 위해 해저에 설치된 지중 케이블을 통해 생산된 전력을 공급하거나, 근처 해상에서 작업중인 LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading)에 발생된 전력을 공급할 수 있다.
The wind power generator 1 supplies power generated through underground cables installed on the seabed to supply power generated from the generator 300 to a receiving place (not shown), or LNG-FPSO (Liquefied) working in the near sea. Natural Gas-Floating Production Storage Offloading).

본 발명의 다른 실시예에 의한 부유체에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A floating body according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 4를 참조하면, 부유체(400)는 전술한 바와 같이 고체 구조물(402)과 안착 영역(404)이 형성된 점은 동일하고, 발전부(300)가 고체 구조물에 삽입되는 홈부(402a)가 형성된다. 홈부(402a)에 발전부(300)가 설치될 경우에는 풍력발전장치(1)의 무게 중심이 중앙에 집중되면서 보다 안정적으로 유지될 수 있으며, 바람 또는 강풍에 의해 풍력발전장치(1)에서 발생되는 회전모멘트 발생을 최소화시킬 수 있다. 참고로 발전부(300)의 무게는 소정의 중량을 가지는 중량체가 사용된다.
Referring to FIG. 4, the floating body 400 has the same point as that of the solid structure 402 and the seating area 404 as described above, and the groove 402a into which the power generation unit 300 is inserted into the solid structure. ) Is formed. When the power generation unit 300 is installed in the groove portion 402a, the center of gravity of the wind power generator 1 is concentrated in the center, and thus it can be maintained more stably, and is generated in the wind power generator 1 by wind or strong wind. It is possible to minimize the generation of the rotation moment. For reference, the weight of the power generation unit 300 is a weight having a predetermined weight is used.

본 발명의 일 실시예에 의한 제어부 및 상기 제어부와 연계된 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A control unit and a configuration associated with the control unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 5를 참조하면, 제어부(600)는 풍력발전장치(1)의 보다 안정적인 작동을 위해 풍향 감지센서(10)와 수평 감지센서(20)로부터 풍향 및 부유체(400)의 수평상태에 대한 정보를 입력받는다. 참고로 풍향 감지센서(10)는 하우징(120)의 외측으로 이격된 위치에 설치되고, 수평감지센서(20)는 부유체(400)의 일면에 설치된다.Referring to FIG. 5, the control unit 600 is configured in a horizontal state of the wind direction and the floating body 400 from the wind direction sensor 10 and the horizontal sensor 20 for more stable operation of the wind power generator 1. Get information about For reference, the wind direction sensor 10 is installed at a position spaced out of the housing 120, the horizontal sensor 20 is installed on one surface of the floating body (400).

풍향 감지센서(10)는 블레이드(102)가 설치된 상공에서 불어오는 해풍의 위치를 감지하여 제어부(600)에 전송하고, 상기 제어부(600)는 이를 입력받아 틸팅모터(700)의 작동 상태를 제어한다. 예를 들어 풍향의 위치가 블레이드(102)의 오른쪽에서 불어올 경우에는 회전부(100) 전체가 오른쪽으로 이동되도록 틸팅모터(700)에 제어 신호를 전송하여 상기 회전부(100)의 회전을 실시한다. 참고로 회전부(100)는 내측 원주 방향을 따라 링 형상의 기어가 설치되며, 상기 틸팅모터(700)는 상기 기어에 동력 전달이 가능하도록 동력 전달 기어(미도시)를 통해 회전부(100)의 회전에 필요한 동력을 전달한다.Wind direction sensor 10 detects the position of the sea wind blowing from the air above the blade 102 is installed and transmitted to the control unit 600, the control unit 600 receives the input to control the operating state of the tilting motor 700 do. For example, when the position of the wind direction is blown from the right side of the blade 102, the rotating unit 100 is rotated by transmitting a control signal to the tilting motor 700 so that the entire rotating unit 100 is moved to the right side. For reference, the rotating part 100 is provided with a ring-shaped gear along the inner circumferential direction, and the tilting motor 700 rotates the rotating part 100 through a power transmission gear (not shown) to enable power transmission to the gear. Deliver the power needed for

또한 제어부(600)는 수평감지센서(20)에서 입력된 정보를 통해 부유체(400)의 현재 상태를 판단할 수 있으며 상기 풍향 감지센서(10)와 수평 감지센서(20)로부터 입력되는 정보를 통해 발전부(300)의 발전 상태를 제어할 수 있다.
In addition, the control unit 600 may determine the current state of the floating body 400 through the information input from the horizontal sensor 20 and the information input from the wind direction sensor 10 and the horizontal sensor 20 It is possible to control the power generation state of the power generation unit 300 through.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전장치의 사용상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A state of use of the wind turbine generator according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 6 내지 도 7을 참조하면, 해수면에 설치된 풍력발전장치(1)는 부유체(400)의 위치 안정성을 위해 와이어(423)가 화살표로 도시된 바와 같이 해수면 하측 방향으로 소정의 길이만큼 당김 유지되면서 상기 부유체(400)의 자세를 안정적으로 유지시킨다. 만약 부유체(400)에 일시적인 파랑이 가해질 경우에는 탄성체(422)에 의해 와이어(423)의 당김 상태가 일시적으로 해제되면서 파랑에 의해 부유체(400)에 발생될 수 있는 충격을 최소화시킨다.6 to 7, the wind power generator 1 installed on the sea surface has a predetermined length in the downward direction of the sea level, as shown by arrows for the wire 423 for position stability of the floating body 400. While maintaining the pulling, the stance of the floating body 400 is stably maintained. If a temporary blue wave is applied to the floating body 400, the pulled state of the wire 423 is temporarily released by the elastic body 422 to minimize the impact that may be generated on the floating body 400 by the blue wave.

소정의 시간이 경과된 후에 부유체(400)의 자세가 안정적으로 유지된 상태에서 블레이드(102)를 향해 해풍이 불어올 경우에는 소정의 속도로 블레이드(102)가 회전되고, 블레이드(102)와 연결된 회전축(110)과 연동 기어(112)가 동시에 회전되며 상기 블레이드(102)의 회전력은 전환기어(212)를 통해 동력 전달축(210)으로 전달된다. 본 실시예에서는 연동 기어(112)가 회전축(110)에 1개가 삽입된 상태로 설명하였으나, 다수개가 전환기어(212)와 치합된 상태로 회전력을 전달할 수 있음을 밝혀둔다.When the sea breeze blows toward the blade 102 while the posture of the floating body 400 is stably maintained after a predetermined time has elapsed, the blade 102 is rotated at a predetermined speed, and the blade 102 and The connected rotary shaft 110 and the interlocking gear 112 are rotated at the same time, and the rotational force of the blade 102 is transmitted to the power transmission shaft 210 through the switch gear 212. In this embodiment, the interlocking gear 112 has been described with one inserted into the rotating shaft 110, but it will be clear that a plurality of the transmission gears can be transmitted while being engaged with the switching gear 212.

동력 전달축(210)은 상기 블레이드(102)의 회전력을 전달받아 부유체(400)에 설치된 발전부(300)에 전달되고, 상기 발전부(300)를 통해 전력 발생이 이루어진다.The power transmission shaft 210 receives the rotational force of the blade 102 and is transmitted to the power generation unit 300 installed in the floating body 400, and electric power is generated through the power generation unit 300.

해풍은 항시 일정한 방향으로 불지않고 블레이드(102)의 측면 또는 후방에서 해풍이 불어올 수 있으며, 본 실시예에 의한 회전부(100)는 해풍이 불어오는 방향에 따라 하우징(120)이 회전되면서 발전부(300)를 통한 전력 생산이 이루어진다.The sea breeze is not always blown in a constant direction, the sea breeze can be blown from the side or the rear of the blade 102, the rotating part 100 according to the present embodiment is the power generation unit while the housing 120 is rotated in accordance with the direction in which the sea breeze blowing Power production through 300 is made.

보다 상세하게는 하우징(120) 전체가 연장관(510)을 중심으로 베어링 조립체(미도시)에 의해 원주 방향으로 용이하게 회전될 수 있으며 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전된 후에 해풍에 의해 블레이드(102)가 회전되면서 전술한 바와 같이 발전부(300)를 통한 전력 생산이 이루어진다.More specifically, the entire housing 120 can be easily rotated circumferentially by a bearing assembly (not shown) about the extension tube 510 and rotated clockwise or counterclockwise after the blade 102 by sea wind. As described above, power is produced through the power generation unit 300 as described above.

본 실시예에 의한 풍력발전장치(1)는 풍향의 위치에 따라 풍향 감지센서(10)에서 감지된 정보가 제어부(600)로 전송되고, 상기 제어부(600)는 현재 블레이드(102)를 기준으로 풍향의 위치를 판단한 후에 틸팅모터(700)에 제어 신호를 전송하고 틸팅모터(700)에서 발생된 구동력이 기어(미도시)에 전달되면서 상기 하우징(120)을 변경된 풍향 위치로 틸팅시킬 수 있다. 참고로 본 실시예에서는 전술한 베어링 조립체를 통한 하우징(120)의 회전 또는 틸팅모터(700)를 통한 하우징(120)의 회전이 모두 가능할 수 있음을 밝혀둔다.
In the wind power generator 1 according to the present embodiment, information sensed by the wind direction sensor 10 is transmitted to the controller 600 according to the position of the wind direction, and the controller 600 is based on the current blade 102. After determining the position of the wind direction, the control signal is transmitted to the tilting motor 700 and the driving force generated from the tilting motor 700 is transmitted to the gear (not shown), thereby tilting the housing 120 to the changed wind direction position. For reference, in the present embodiment, it can be understood that both the rotation of the housing 120 through the aforementioned bearing assembly or the rotation of the housing 120 through the tilting motor 700 may be possible.

풍력발전장치(1)는 태풍 또는 강풍이 직접적으로 타워 프레임(500)에 가해질 경우에 부유체(400)에 회전 모멘트가 발생 될 수 있으나, 전체적인 무게 중심이 해수면 아래의 고체 구조물(402)에 있으며 계류기(420)를 통한 위치 안정성이 유지되면서 부유체(400)에서 발생되는 회전 모멘트는 최소화된다.
The wind power generator 1 may generate a rotation moment on the floating body 400 when a typhoon or a strong wind is directly applied to the tower frame 500, but the overall center of gravity is located at the solid structure 402 below the sea level. The rotational moment generated in the float 400 is minimized while maintaining position stability through the mooring 420.

본 실시예에 의한 풍력발전장치(1)는 도면에는 도시하지 않았으나 다수개가 서로 간에 연결된 상태로 설치될 수 있으며 이를 통해 보다 고용량의 전력 발생을 도모할 수 있음을 밝혀둔다.
Although not shown in the drawings, the wind turbine generator 1 according to the present embodiment may be installed in a state in which a plurality of them are connected to each other, thereby enabling higher power generation.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 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 of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100 : 회전부
102 : 블레이드
110 : 회전축
112 : 연동기어
120 : 하우징
124 : 삽입관
200 : 동력전달부
210 : 동력 전달축
212 : 전환기어
300 : 발전부
400 : 부유체
402 : 고체 구조물
404 : 안착 영역
420 : 계류기
500 : 타워 프레임
510 : 연장관
700 : 틸팅모터100: rotating part
102: blade
110: rotation axis
112: interlocking gear
120: Housing
124: insertion tube
200: power transmission unit
210: power transmission shaft
212: switching gear
300: power generation unit
400: floating body
402: solid structure
404: seating area
420: mooring
500: Tower Frame
510: extension tube
700: tilting motor

Claims (10)

수면 상부로부터 수직 방향으로 이격된 위치에 배치되고 해상에서 발생된 바람에 의해 회전되는 블레이드를 포함하는 회전부;
상기 회전부에서 발생된 회전력을 전달받는 동력전달부; 및
상기 동력전달부와 연결된 발전부가 안착 되고, 상기 회전부의 하측으로 이격되어 수면에 부유상태로 위치된 부유체를 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.A rotating part including a blade disposed at a position spaced apart from the upper surface in the vertical direction and rotated by wind generated at sea;
A power transmission unit receiving the rotational force generated by the rotation unit; And
A floating offshore wind turbine comprising a floating body seated on the power transmission unit connected to the power transmission unit and spaced below the rotating unit and floating on the surface of the water. 제1 항에 있어서,
상기 회전부는,
상기 블레이드의 후방을 향해 수평하게 연장되고, 상기 블레이드와 동시에 회전되는 연동 기어가 삽입된 회전축;
상기 회전축의 길이 방향 상에 각각 삽입되어 상기 회전축을 지지하는 지지부재가 형성된 하우징을 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method according to claim 1,
The rotation unit includes:
A rotating shaft extending horizontally toward the rear of the blade and having an interlocking gear inserted at the same time as the blade;
Floating offshore wind turbine comprising a housing each inserted on the longitudinal direction of the rotating shaft is formed with a support member for supporting the rotating shaft. 제2 항에 있어서,
상기 연동 기어는,
상기 회전축에 다수개가 삽입된 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method of claim 2,
The interlocking gear,
Floating offshore wind turbine, characterized in that a plurality is inserted into the rotating shaft. 제1 항 또는 제2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동력전달부는,
상기 회전축에 대해 수직으로 배치되어 상기 회전축의 수평방향 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환하는 전환기어가 삽입된 동력 전달축을 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method according to claim 1 or 2,
The power transmission unit includes:
A floating offshore wind turbine comprising a power transmission shaft disposed perpendicular to the rotary shaft and having a conversion gear inserted therein to convert the horizontal rotary force of the rotary shaft into a vertical rotary force. 제4 항에 있어서,
상기 동력 전달축은,
길이 방향을 따라 소정의 길이로 연장 배치되고 다수개로 분할된 유니버셜 조인트가 사용되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전장치.5. The method of claim 4,
The power transmission shaft,
Floating offshore wind turbine generator, characterized in that the universal joint is extended to a predetermined length along the longitudinal direction and divided into a plurality. 제2 항에 있어서,
상기 풍력발전장치는,
일단이 상기 부유체에 지지 고정되어 상측으로 연장 형성되고, 타단이 상기 회전부의 하우징 하측과 연결된 연장관이 구비된 타워 프레임을 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method of claim 2,
The wind power generator includes:
One end is fixed to the floating body is formed extending to the upper side, the other end of the floating offshore wind turbine comprising a tower frame provided with an extension pipe connected to the lower housing. 제6 항에 있어서,
상기 하우징은,
하면에 형성되고 상기 연장관의 외측에 삽입되는 삽입관을 포함하고, 상기 하우징은 상기 연장관에 삽입된 상태에서 원주 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method of claim 6,
The housing includes:
And an insertion tube formed on a lower surface and inserted into an outer side of the extension tube, wherein the housing is rotated in a circumferential direction while being inserted into the extension tube. 제1 항에 있어서,
상기 부유체는,
다각형의 구조물로 이루어지고 상기 부유체의 내부 영역이 상측과 하측으로 각각 분할되되,
상기 부유체의 내부 하측은 부유체의 무게 중심이 수면 하측을 향하도록 이루어진 고체 구조물과, 상기 부유체의 내부 상측은 발전부가 안착 되도록 빈 공간으로 이루어진 안착 영역을 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method according to claim 1,
The float is,
Consists of a polygonal structure and the inner region of the floating body is divided into an upper side and a lower side,
The inside of the floating body is a floating offshore wind turbine comprising a solid structure made up of the center of gravity of the floating body toward the water surface, and the inner upper side of the floating body comprises a seating area consisting of the empty space to be seated. 제1 항에 있어서,
상기 부유체는,
다각형의 구조물로 이루어지고 상기 부유체의 내부 영역이 상측과 하측으로 각각 분할되되,
상기 부유체의 내부 하측에 발전부가 삽입되는 홈부가 형성되고 부유체의 무게 중심이 수면 하측을 향하도록 이루어진 고체 구조물과, 상기 부유체의 내부 상측은 풍력발전부가 안착 되도록 빈 공간으로 이루어진 안착 영역을 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method according to claim 1,
The float is,
Consists of a polygonal structure and the inner region of the floating body is divided into an upper side and a lower side,
The inner structure of the floating body is formed with a groove portion is inserted into the power generation portion is formed and the center of gravity of the floating body toward the lower side of the water, and the inner upper side of the floating body has a seating area consisting of empty space so that the wind power generator is seated Floating offshore wind turbine including. 제1 항에 있어서,
상기 부유체는,
해저면에 고정되고 탄성체가 삽입된 앵커;
일단이 상기 탄성체와 연결되고 타단이 상기 부유체와 연결된 와이어가 구비된 계류기를 포함하는 부유식 해상 풍력발전장치.The method according to claim 1,
The float is,
An anchor fixed to the sea bottom and having an elastic body inserted therein;
A floating offshore wind turbine comprising an mooring line having one end connected to the elastic body and the other end connected to the floating body.
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