본 발명은 양동력(揚動力) 발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양동력발전장치를 자기부상 기관차에 탑재시켜 자체적으로 생산된 전기를 이용 효율적으로 운행할 수 있도록 하므로서 대규모 시설 투자 비용 없이도 현재의 선로를 이용하면서 필요로 하는 물류수송 수요를 해소하며, 산업물류 비용 절감과 물류수송의 원활함을 도모하고자 한 양동력 발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차에 관한 것이다.
종래의 기관차는 피스톤을 이용한 왕복기관을 이용하여 왕복운동을 회전운동 으로 변환하여 사용하고 있으며, 그 에너지원으로 가솔린 또는 경유를 사용하여 에너지를 공급하여 사용되고 있다.
그러나 이러한 종래의 왕복엔진을 사용하는 기관차는 그 에너지원으로 가솔린 또는 경유를 사용하고 있으나, 그 에너지는 한정된 자원이므로 그 자원이 고갈되어 사용기간이 얼마 남지 않아 인류의 대체에너지의 개발 또는 에너지를 절약할 수 있는 에너지원의 효율성의 극대화가 필용한 문제점과 배기가스에서 발생되는 대기오염물질과 바다를 오염시키는 물질을 다량 배출시키는 문제점이 있다.
그러나 전기를 이용한 철도차량과 전자석에 의한 자기부상 기관차도 개발되어 상용화되고 있으나 기관차를 움직일만한 전기는 철로를 따라 설치된 발전소에서 공급되는 고압의 전기를 이용 구동하고 있으며, 차내의 필요한 최소한의 전기는 충전장치에 의해 공급되고 있는 실정으로 차량의 개발과 송전시설과 선로 시공은 막대한 비용을 초래함에 따라 쉽게 사업을 추진하기 어려운 문제점이 있다.
이에 따라 본 출원인에 의해 기출원된 특허출원 제1998-54443호와 제1999-55000호, 제2002-8637호, 제2002-82174호, 제2002-82175호, 제2002-82174호, 제2002-82175호, 그리고 제2002-60825호를 기초로 하여 특허출원 제2003-64853호, 제2004-24321호 출원들을 통해 양동력발전장치를 개선 발전시켜 왔으며, 최종적으로 특허출원 제2004-81193호는 초기 입력 전원에 의해 원형태극의 음극회전체와 양극회전체의 상대적 회전작동을 하는 양동력부의 원리로 작동하는 양동력부에 의한 기계적 에너지를 초기 입력된 전원보다 증폭된 전기에너지를 발생시켜 이 전원을 산업체의 동력원으로 사용할 수 있게 한 발전시스템을 제안한 바 있다.
상기한 바와 같은 발전시스템중 자기부상 기관차에 탑재될 특허출원 제2004-81193호를 개략적으로 살펴보면,
도 1은 종래기술에 따른 양동력(揚動力) 발전시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도2a는 도1의 양동력 발전시스템을 설명하기 위한 원형태극상대 원리를 도시한 도면이며, 도2b는 도1의 양동력 발전시스템을 설명하기 위한 음양태극 원리를 도시한 도면이다.
그리고 도2c는 도1의 양동력 발전시스템을 설명하기 위한 4차원변화도를 도시한 도면이고, 도2d는 도1의 양동력 발전시스템을 설명하기 위한 원방·각육극 관계를 도시한 도면이며, 도3은 종래기술에 따른 양동력 발전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래기술에 따른 양동력(揚動力)발전시스템의 도2에 대한 A-A를 도시한 도면이고, 도 5는 종래기술에 따른 양동력(揚動力)발전시스템에 적용되는 이동좌표전환부와 부가탄력회전체, 발전기의 배치를 도시한 도면이며, 도 6은 종래기술에 따른 양동력(揚動力)발전시스템의 도2에 대한 B-B를 도시한 도면이다.
도 7은 종래기술에 따른 양동력 발전시스템의 이동좌표캠의 길이와 속도의 변화를 도시한 도면이고, 도 8은 종래기술에 따른 전자클러치부의 작용을 도시한 도면이며, 도 9는 종래기술에 따른 이동좌표전환부의 내외각운동 작용을 도시한 도면이다.
양동력(揚動力)발전시스템(2)은 크게 시동구동부(4), 원형태극상대회전체부(6), 시소작용 방·각지렛대부(8), 전자클러치부(40), 이동좌 표전환부(10), 증폭발전장치(12), 탄력충돌장치부(24)로 구성되어 이루어지고 있다.
시동구동부(4)는 작동스위치(14)의 조작을 감지하는 전자제어장치(16)의 기 설정된 정보에 의해 회전으로 연동하여 원형태극상대회전체부(6)를 작동하게 하고 있다.
시동구동부(4)는 전원을 통전시키는 작동스위치(14)와, 이 작동스위치(14)의 온(on)을 감지하는 전자제어장치(16)와, 이 전자제어장치(16)에 기 설정된 정보에 의해 전원을 인가받아 작동하는 구동기어(18)를 구비하면서 원형태극상대회전체부(6)의 양측에 다수 배치되는 제1,2시동모타군(20)(22)과, 이 제1,2시동모타군(20)(22)으로 구성되며, 상호 연동하게 설치되어 이루어지고 있다.
상기한 제1,2시동모타군(20)(22) 구체적으로 도시생략하고 있지만 통상의 기술에 의해 모타 → 감속기 → 전자클러치→ 기어 순으로 연결되고 있다.
상기 시동구동부(4)의 구동기어(18)는 원형태극상대회전체부(6)의 외주면에 형성된 기어(26)와 일정 회전력을 발휘하게 치합되어 설치되고 있다.
상기 원형태극상대회전체부(6)는 회전체로, 상기 시동구동부(4)의 구동기어(18)와 기어(26)로 치합되어 이격된 축지지대(28)간에 한조를 이루어 설치되어 회전운동을 하게 이루어지고 있다.
상기 원형태극상대회전체부(6)는 축지지대(28)에 회동 작동이 이루어지게 설치되고 있으며, 이 사이에는 시소작용 방·각지렛대부(8)를 상호 연결 설치하여 일정 각도 범위내에서 반복회전 작용을 하게 하여 회전력을 발생하게 하고 있다.
또, 원형태극상대회전체부(6)는 외주면에 기어(26)를 형성하고 있으며, 상호 마주하는 측면 각각에 120° 간격을 두고 부착판(7)을 형성하고 있다.
그리고 양동력발전시스템을 설명하기 위해 도입된 도면인 도2a, 도2b, 도2c, 도2d를 좀더 설명하면,
도2a는 원형태극상대도로 원형태극은 우주는 태양을 중심축으로 회전하고 있으나 원형태극 모양의 외부로부터 회전하여 힘을 중심으로 집합하는 형상을 말한 것이며, 그것이 모두 상대적 작용에 의한 것이란 것을 보여주고 있다.
또, 도2b는 음양태극도로, 원형태극 +,- 분게선의 끝이 상대적으로 상,하 방향을 하고 있으므로 그 작용이 끝없이 연결된다 라는 것을 도시하고 있다. 여기에 표시된 건·곤·감·리의 원형내에 ∼표시함은 원운동을 의미하고 있다.
그리고 건·감은 +이고, 곤·리는 -이다.
도2c는 4차원변화도로 원형태극도의 +와, -극이 각기 4단계를 거쳐 원운동을 하고 있다는 것을 도시하고 있다.
여기에 표시된 진·간은 +고, 태·손은 -이지만 상대개념으로 말하면 건·곤·감·리는 +(양극)이 되고, 진·간·태·손은 -(음극)이 된다.
도2d는 원방·각육극도로, 육극은 우주의 사방 상하와 같은 운동을 하면 태양에너지와 같은 에너지를 얻을 수 있다는 것을 도시하고 있다.
미설명 부호중 6a:양극선상하를 표시한 부호이고, 6b:음극선사방을 표시한 부호로 회전함을 의미하며, 6c:음양선각을 표시한 부호이며, 6d:원방·각집합을 표시한 부호이다.
그리고 진·간·태·손의 표시는 행성의 자전함을 표시하며, 그 외곽의 3선은 태양계의 공전을 표시함이다.
상기 부착판(7)은 상호 대응하지 않도록 원형태극상대회전체부(6)에 부착시 엇갈리게 위치를 잡아 형성하므로서 결국 모두 60° 간격을 두고 형성되고 있다.
상기 부착판(7)은 원형태극상대회전체부(6)에 부착되어 있음에 따라 원형태극상대회전체부(6)의 회전에 따라 원을 그리며 회전하게 되어 있다.
상기 원형태극상대회전체부(6)는 중심부는 두께폭을 크게 하고, 가장자리는 두께폭을 얇게 하여 내구성을 도모하게 형성하고 있다.
상기 시소작용 방·각지렛대부(8)는 회전체로서 축받침대(36)와, 이 축받침대(36)에 의해 회동하게 설치되면서 회전 전환을 보조적으로 수행하는 탄력충돌장치부(24)를 구비한 다겹시소작용 방·각지렛대(38)와, 이 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 수평 선상 양단에 일정 각도 범위내에서 전,후진과 선단의 자세가 위치 변위가 기 설정된 정보에 의해 이루어지게 설치된 전자클러치부(40)와, 상기 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 회전 중심축(42) 양측으로 일정 간격을 두고 이동좌표전환부(10)와 연결 설치되는 연결로드부(44)를 구성하여 이루어지고 있다.
상기 탄력충돌장치부(24)는 최대한 작동을 만족시킬 수 있는 위치에 적정자세로 설치되며, 갯수나 형태는 설계 사양에 따라 다양하게 변경하며, 여기서는 탄력충돌부(32)(34)로 이루어지고 있다.
그리고 탄력충돌장치부(24)는 통상의 기술에 의해 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38) 측면에 형성한 충돌부(30)와 이 충돌부(30)와 기 설정된 정보에 의해 주기적으로 충돌하여 회전방향으로 신속하게 전환을 완충시키는 댐퍼이다.
상기 전자클러치부(40)는 다겹시소작용 방·각지렛대(38)에서 전,후진하게 설치된 전,후진액츄에이터(41)와, 이 전,후진액츄에이터(41)를 일정 각도 범위내에서 좌,우 위치각도를 제어하는 좌,우변환액츄에이터(43)와, 상기 전,후진액츄에이터(41)의 전방에 기 설정된 정보에 의해 원형태극상대회전체부(6)의 부착판(7)과 가변적으로 부착되게 설치한 전자석클러치(45)로 구성되어 이루어지고 있다.
상기 전자석클러치(45)는 전,후진 액츄에이터(41)에 볼조인트 타입으로 설치되어 부착판(7)과의 기밀한 부착이 이루어지도록 하고 있다.
상기 전,후진 액츄에이터(41)는 압력장치(47)로부터 공급받은 압력으로 제어되어 전,후진하게 되며, 좌,우변환액츄에이터(43)는 기 설정된 정보에 의한 전기적인 신호에 의해 작동하여 전,후진 액츄에이터(41)로 하여금 각도를 보정하게 이루어지고 있다.
상기 좌,우변환액츄에이터(43)는 일정 각도 범위내에서 좌,우 이동을 하게 되어 있어 전자석클러치(45)와 부착판(7)에 의한 회전력 전달을 용이하게 시소작용 방·각지렛대부(8)의 작용을 정확하게 하고 있다.
상기 이동좌표전환부(10)는 축받침대(36)에 설치되는 시소작용 방·각지렛대부(8)에 제1,2연결로드(46)(48)로 연결된 연결로드부(44)와, 이 연결로드부(44)의 제1,2연결로드(46)(48) 하단에 캠(50)으로 편심 연결되면서 축으로 고정 설치되는 제1,2이동좌표캠(52)(54) 사이에 치합되어 일방향으로 회전하게 출력기어(56)를 설치하고 있다.
도 8은 종래기술에 따른 이동좌표전환부의 내외각운동 작용을 도시한 도면으로, 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)의 회전 중심축 양측으로 일정 간격을 두고 연결된 제1,2연결로드(46,48) 하단측이 제1,2이동좌표캠(52,54)에 연결되어 180°의 내각운동과, 180°의 외각운동을 하며, 또 작용점 양측편에 제1,2연결로드로 결속된 제1,2이동좌표캠은 상대적으로 밀고 당기는 2중외각운동 양편 이동좌표캠의 힘 모멘트가 중심축으로 집합되어 시소작용 방·각지렛대부(8) 작용점의 힘이 그대로 전해지게 이루어지고 있다.
상기 2중내각운동은 힘의 모멘트가 중심축과 제1,2이동좌표캠(52,54)의 중간지점에 도달하므로 양측편힘이 2중으로 전달되며, 이 힘이 시소작용 방·각지렛대부(8) 양측편에서 연속 발생하므로 여분의 힘은 자동적으로 부가탄력회전체(58) 회전력으로 충당되게 되며, 부가탄력회전체(58)는 회전에 필요한 힘을 기본장치인 원형태극상대회전체부(6)에서 얻는 힘을 시소작용 방·각지렛대부(8) 작용점과 결속된 제1,2연결로드(46)(48)를 통해 제1,2이동좌표캠(52)(54)과 중심축으로부터 공급받고 그 탄력은 같은 경로를 통해 환원되게 되어 있다.
상기 출력기어(56)에는 출력기어(56)들간을 연결하면서 부가탄력회전체(58)에 회전력을 전달하게 출력축(60)을 설치하여 상,하운동을 회전운동으로 변환하게 이루어지고 있다.
상기한 이동좌표전환부(10)의 제1,2이동좌표캠(52)(54), 출력기어(56)는 기어박스(62)내에 장착되어 고정되면서 캠(50)으로 연결로드부(44)와 연결 설치되고 있다.
상기 연결로드부(44)는 제1,2결로드(46)(48)는 시소작용 방·각지렛대(8)의 중심에서 양측으로 일정 간격을 두고 시소작용 방·각 지렛대(8)의 운동에 간섭이 발생하지 않게 설치되고 있다.
상기 부가탄력회전체(58)는 이동좌표전환부(10)의 일측에 일정 거리를 두고 출력기어(56)의 축을 형성하는 출력축(60)으로 설치되어 시소작용 방·각지렛대(8)의 회전력을 전달받게 설치되어 이루어지고 있다.
상기 부가탄력회전체(58)는 통상의 기어 조합에 의해 입력되는 회전력 보다 출력되는 회전력이 증속되어 출력되도록 이루어지고 있다.
상기 증폭발전장치부(12)는 이동좌표전환부(10)에 설치시 변속기(64-1)를 통해 연결되는 발전기(64), 증속기(R), 변속기(T), 전자클러치(C), 부가탄력회전체(58)순으로 출력축(60)에 연결 설치되고 있으며, 증속된 회전력에 의해 구동하는 발전기(64)를 구비하여 이루어지고 있다.
상기 발전기(64)에서 발전된 전원은 통상의 송전장치(66)등을 통해 산업체등에 공급되며, 또 여기서 발전된 전기는 전자제어장치(16)에 의해 시동구동부(4)의 제1,2시동모타군(20)(22)과 기타 발전 전장부품(68)에 대한 전원을 공급하게 연결 설치되고 있다.
상기한 전자제어장치(16)는 제1,2시동모타군(20)(22), 전,후진 액츄에이터(41), 좌,우변환액츄에이터(43), 탄력충돌장치부(24), 압력장치(47),(49), 송전장치(66)를 기 설정된 정보에 의해 제어하도록 되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어지는 양동력(揚動力) 발전시스템(2)의 작용을 설명하면 배터리나 기타 전원장치에 의한 초기 전원을 사용하기 위하여 사용자가 작동스위치(14)를 온시키면 전자제어장치(16)가 이를 인식하여 기 설정된 정보에 의해 시동구동부(4)의 제1,2시동모타군(20)(22)에 전원을 공급한다.
이에 따라 제1,2시동모타군(20)(22)의 구동기어(18)는 기 설정된 정보에 의해 범위내에서 회전 운동시킨다.
상기 제1,2시동모타군(20)(22)의 작동으로 구동기어(18)가 정회전하면 정위치한 원형태극상대회전체부(6)를 시계 방향으로 회전시키게 되는데, 이때 전자제어장치(16)의 기 설정된 신호에 의해 전,후진액츄에이터(41)와, 좌,우변환액츄에이터(43)의 작동으로 시소작용 방·각지렛대부(8)의 양측 전자석클러치(45)를 상호 교대로 작동시키게 된다.
이때 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38)는 탄력충돌장치부(24)의 제1,2탄력충돌부(32)(34)에 의해 측면에 형성된 충돌부(30)를 타격하여 회전력 전환에 따른 왕복운동을 용이하게 한다.
이에 따라 원형태극상대회전체부(6)와 시소작용 방·각지렛대부(8)가 회전하게 됨을 기 설정된 정보에 의해 전자제어장치(16)가 인식하게 되면 제1탄력충돌부(32)를 전진시켜 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 외주면에 돌출된 충돌부(30)를 쳐주게 되어 회전방향 전환을 용이하게 하여 왕복 작동을 용이하게 한다.
따라서 원형태극상대회전체부(6)는 계속 회전하고 부착판(7)이 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 전자석클러치(45)에 대해 60° 범위에 이르게 되면 기 설정된 정보에 의해 전자제어장치(16)는 전,후진액츄에이터(41)를 전진시켜 전자석클러치(45)로 하여금 a위치에서 부착판(7)에 부착시켜 회전력을 전달받도록 한다.
상기 전자석클러치(45)와 부착판(7)이 서로 부착된 상태에서 원형태극상대회전체부(6)는 회전하여 부착판(7)이 b위치에 왔을때는 전,후진액츄에이터(41)는 설정된 정보의 신호에 의해 후퇴함과 동시에 좌,우변환액츄에이터(43)가 작동하여 전,후진액츄에이터(41)의 각도를 b위치의 부착판(7)과 일직선을 유지시키게 된다.
이때 전자석클러치(45)는 전,후진액츄에이터(41)에 볼조인트타입으로 설치되고 있어 자세변환이 용이하게 이루어져 부착판(7)에 기밀하게 부착된 상태를 유지하게 된다.
이에 따라 상기 전자석클러치(45)와 부착판(7)이 서로 부착된 상태에서 원형운동회전체부(6)는 회전하여 부착판(7)이 c위치까지 이동한 후 c위치를 벗어나는 경우는 전,후진액츄에이터(41)와 좌,우변환액츄에이터(43)는 기 설정된 정보에 의해 초기 상태로 복원되게 된다.
상기한 일련의 A부측 전자클러치부(40)의 작용을 설명하고 있지만 A부측과 C부측 작용이 동일하여 하강하는 자세이고, B,D부측은 상승하는 자세로 작용하며, 상세 작용은 상기 설명한 A부측 전자클러치부(40)의 작용과 동일하게 이루어진다.
따라서 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹 시소작용 방·각지렛대(38)는 A,B부측의 왕복운동과 반대로 C,D부측은 왕복운동을 하게 된다.
여기서 시소작용 방·각지렛대부(8)는 설치 용도에 따라 가감이 가능하기 때문에 발전량 규모에 따라 조정이 가능하다.
그리고 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38)에는 제1,2연결로드(46)(48)가 연결되어 승강운동을 반복하므로서 기어박스(62)내 캠(50)으로 연결되어 회전시키게 됨에 따라 제1,2이동좌표캠(52)(54)의 회전이 이루어지고, 이 사이에 배치된 출력기어(56)는 출력축(60)을 회전시키게 된다.
상기한 바와 같이 제1,2이동좌표캠(52,54)은 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)의 회전 중심축 양측으로 일정 간격을 두고 연결된 연결로드부(44)의 하단측에 제1,2이동좌표캠(52,54)으로 연결되어 180°의 내각운동과, 180°의 외각운동을 하며, 작용점 양측편에 제1,2연결로드(46)(48)로 결속된 제1,2이동좌표캠(52)(54)은 상대적으로 밀고 당기는 2중외각운동 양편 이동좌표의 힘 모멘트가 중심축으로 집합되어 시소작용 방·각지렛대부(8) 작용점의 힘이 그대로 전해지게 된다.
그리고 상기 2중내각운동은 힘의 모멘트가 중심축과 제1,2이동좌표캠(52,54)의 중간지점에 도달하므로 양측편힘이 2중으로 전달되며, 이 힘이 시소작용 방·각지렛대부(8) 양측편에서 연속 발생하고, 이때 발생한 여분의 힘은 자동적으로 부가탄력회전체(58) 회전력으로 충당되게 된다.
아울러 부가탄력회전체(58)는 회전에 필요한 힘을 기본장치인 원형태극상대회전체부(6)에서 얻는 힘을 시소작용 방·각지렛대부(8)의 작용점과 결속된 제1,2연결로드(46)(48)를 통해 제1,2이동좌표캠(52)(54)과 중심축으로부터 공급받고 그 탄력은 같은 경로를 통해 환원되게 된다.
따라서 상기 원형태극상대회전체부(6)의 속도에너지에 의한 회전시 일정 각도에서 시소작용 방·각지렛대부(8)의 전자클러치부(40)의 전자석클러치(45)가 부착판(7)과 결합하여 회전력이 전달됨에 따라 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 작용점에 결속된 제1,2연결로드(46)(48)와 연결된 제1,2이동좌표캠(52)(54)의 길이와 속도가 변하여 속도에너지의 증폭량에 의해 구동하게 된다.
상기 출력축(60)의 회전에 의한 회전력은 증폭발전장치(12)의 부가탄력회전체(58)를 거쳐 증속되어 출력되는 회전력은 결과적으로 발전기(64)에 가해져 발전량을 증폭시키게 된다.
상기한 부가탄력회전체(58)는 시소작용 방·각지렛대(8)의 상,하 회동시 방향 전환점에 작용력의 공백이 생기는 부분을 보상해주기 위한 것으로 보조적 기능을 발휘하게 된다.
한편 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)가 상기한 바와 같이 일정 각도 범위내에서 왕복 회동하는 시소작동을 반복하게 됨에 따라 기어박스(62)의 출력기어(56)의 회전으로 출력축(60)을 통해 작동하는 부가탄력회전체(58)를 거쳐 증속된 회전력은 증폭발전장치(12)의 발전기(64)를 작동시켜 발전하므로서 제1,2시동모타군(20)(22)과 기타 전장부품(68)에 대해 충분량의 전기를 공급하게 된다.
상기 원형태극상대회전체부(6)간의 회전이 동일 방향으로 동일한 회전수로 회전하여 시소작용 방·각지렛대부(8)를 교대로 왕복운동시킴에 따라 이동좌표전환 부(10)를 회전운동으로 전환시켜 에너지를 증폭하게 된다.
상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 양동력발전장치를 자기부상 기관차에 탑재시켜 자체적으로 생산된 전기를 이용 효율적으로 운행할 수 있도록 하므로서 대규모 시설 투자 비용 없이도 현재의 선로를 이용하면서 필요로 하는 물류수송 수요를 해소하며, 산업물류 비용 절감과 물류수송의 원활함을 도모하고자 한 양동력발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차를 제공하는데 있다.
이를 실현하기 위한 본 발명은
양동력 발전시스템에 있어서,
작동스위치, 전자제어장치, 전동모터, 감속기, 변속기, 구동기어를 구비하면서 제1,2시동모타군으로 구성된 시동구동부와,
부착판을 장착하여 시소작용 방·각지렛대의 전자클러치부 작동으로 이동좌표 삼위일체 전환부와 연동하게 설치되는 원형태극상대회전체부와,
상기 원형태극상대회전체부가 회전각이 90°일때 2회전, 60°일때 3회전. 45°일때 4회전, 30°일때 6회전시 전자클러치부와 접합되는 시소작용 방·각 지렛대부와,
상기 원형태극상대회전부가의 부착판과 가변부착되게 전,후진액츄에이터에 설치되는 전자석클러치를 구비한 전자 클러치부와,
상기 시소작용 방·각지렛대부의 작용점 힘이 제1,2이동좌표캠사이의 출력기어와 힘이 관통하여 삼위일체로 통일되게 설치된 이동좌표전환부와,
상기 이동좌표전환부의 출력축상에 연결 설치되어 증폭된 회전탄력으로 회전하게 설치되어 증폭된 회전력에 의해 발전하게 설치된 증폭발전장치부와,
상기 원형태극상대회전체부간에 다겹 시소작용 방·각지렛대의 회전 전환을 보조적으로 수행하게 일측에 설치된 탄력충돌장치부로 구성하여 시소와 지렛대의 원리를 구현시켜 발생한 물리적 힘을 전기적에너지로 변환시킴과 아울러,
상기 증폭발전장치부에서 발전된 전원을 전자제어장치의 기 설정된 정보에 의해 제어 작동하게 연결 설치된 자기부상 기관차의 자기부상구동제어장치와,
상기 자기부상 기관차의 슬라이드 프레임에 발전하게 장치되어 자기부상 구동제어장치에 보조적으로 전원을 공급하게 설치된 보조발전기를 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 양동력발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차를 제공하는데 있다.
이하, 본 발명의 구성에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명으로 양동력(揚動力) 발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명으로 양동력(揚動力) 발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차의 측면도이며, 도 12는 본 발명으로 양동력(揚動 力) 발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차의 개략적인 평면도이다.
그리고 종래기술과 동일부분에 대한 부호는 동일하게 부여한다.
양동력(揚動力) 발전시스템이 탑재된 자기부상 기관차(T)는 시동구동부(4), 원형태극상대회전체부(6), 시소작용 방·각지렛대부(8), 전자클러치부(40), 이동좌표전환부(10), 증폭발전장치부(12), 탄력충돌장치부(24)로 이루어지는 양동력 발전시스템(2)으로 이루어지고 있는 바,
여기에 시동구동부(4)를 작동스위치(14), 전자제어장치(16), 전동모터, 감속기, 변속기, 구동기어(18)를 구비하면서 제1,2시동모타군(20)(22)으로 구성하고 있다.
상기 원형태극상대회전체부(6)는 부착판(7)을 장착하여 시소작용 방·각지렛대(8)의 전자클러치부(40) 작동으로 이동좌표전환부(10)와 연동하게 설치되고 있다.
상기 시소작용 방·각 지렛대부(8)는 원형태극상대회전체부(6)가 회전각이 90°일때 2회전, 60°일때 3회전. 45°일때 4회전, 30°일때 6회전시 전자클러치부(40)와 접합되게 이루어지고 있다.
상기 전자클러치부(40)는 원형태극상대회전체부(6)가 부착판(7)과 가변 부착되게 전,후진액츄에이터(41)에 설치되는 전자석클러치(45)를 구비하여 이루어지고 있다.
상기 이동좌표전환부(10)는 시소작용 방·각지렛대부(8)의 작용점 힘이 제1,2이동좌표캠(52,54)사이의 출력기어(56)와 힘이 관통하여 삼위일체로 통일되게 설치되고 있다.
상기 증폭발전장치부(12)는 이동좌표전환부(10)의 출력축(60)상에 연결 설치되어 증폭된 회전탄력으로 회전하게 설치되어 증폭된 회전력에 의해 발전하게 설치되고 있다.
상기 탄력충돌장치부(24)는 원형태극상대회전체부(6)간에 다겹 시소작용 방·각지렛대(38)의 회전 전환을 보조적으로 수행하게 일측에 설치되어 이루어지고 있다.
상기한 바와 같은 양동력발전시스템(2)을 이용 시소와 지렛대의 원리를 구현시켜 발생한 물리적 힘을 전기적에너지로 변환시킬 때, 발전된 전원을 전자제어장치(16의) 기 설정된 정보에 의해 제어 작동하게 연결 설치된 자기부상 기관차(T)의 자기부상구동제어장치(M)와, 이 자기부상 기관차(T)의 슬라이드 프레임(F)에 발전하게 장치되어 자기부상구동제어장치(M)에 보조적으로 전원을 공급하게 설치된 보조발전기(G)를 포함한 구성으로 이루어지고 있다.
상기 증폭발전장치부(12)로부터 발전된 전원을 전자제어장치(16)의 기 설정된 정보에 의해 연결 설치된 자기부상구동제어장치(M)를 제어 작동시켜 레일(R)을 미끄러져 주행하게 이루어지고 있다.
그리고 상기 자기부상구동제어장치(M)에는 자기부상 기관차(T)의 주행후 발전을 하게 보조발전기(G)를 슬라이드 프레임(F)의 일측에 장착하여 이루어지고 있다.
상기한 바와 같이 이루어지는 양동력(揚動力)이용 발전장치가 탑재된 자기부 상 기관차(T)는 도시생략된 기관실의 조정장치를 조정하기 위하여 기관사에 의해 통상적으로 배터리나 기타 전원장치에 의한 초기 전원을 사용하기 위하여 사용자가 작동스위치(14)를 온시키면 전자제어장치(16)가 이를 인식하여 기 설정된 정보에 의해 시동구동부(4)의 제1,2시동모타군(20)(22)에 전원을 공급한다.
이에 따라 제1,2시동모타군(20)(22)의 구동기어(18)는 기 설정된 정보에 의해 범위내에서 회전 운동시킨다.
상기 제1,2시동모타군(20)(22)의 작동으로 구동기어(18)가 정회전하면 정위치한 원형태극상대회전체부(6)를 시계 방향으로 회전시키게 되는데, 이때 전자제어장치(16)의 기 설정된 신호에 의해 전,후진액츄에이터(41)와, 좌,우변환액츄에이터(43)의 작동으로 시소작용 방·각지렛대부(8)의 양측 전자석클러치(45)를 상호 교대로 작동시키게 된다.
이때 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38)는 탄력충돌장치부(24)의 제1,2탄력충돌부(32)(34)에 의해 측면에 형성된 충돌부(30)를 타격하여 회전력 전환에 따른 왕복운동을 용이하게 한다.
이에 따라 원형태극상대회전체부(6)와 시소작용 방·각지렛대부(8)가 회전하게 됨을 기 설정된 정보에 의해 전자제어장치(16)가 인식하게 되면 제1탄력충돌부(32)를 전진시켜 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 외주면에 돌출된 충돌부(30)를 쳐주게 되어 회전방향 전환을 용이하게 하여 왕복 작동을 용이하게 한다.
따라서 원형태극상대회전체부(6)는 계속 회전하고 부착판(7)이 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 전자석클러치(45)에 대해 60° 범위에 이르게 되면 기 설정된 정보에 의해 전자제어장치(16)는 전,후진액츄에이터(41)를 전진시켜 전자석클러치(45)로 하여금 a위치에서 부착판(7)에 부착시켜 회전력을 전달받도록 한다.
상기 전자석클러치(45)와 부착판(7)이 서로 부착된 상태에서 원형태극상대회전체부(6)는 회전하여 부착판(7)이 b위치에 왔을때는 전,후진액츄에이터(41)는 설정된 정보의 신호에 의해 후퇴함과 동시에 좌,우변환액츄에이터(43)가 작동하여 전,후진액츄에이터(41)의 각도를 b위치의 부착판(7)과 일직선을 유지시키게 된다.
이때 전자석클러치(45)는 전,후진액츄에이터(41)에 볼조인트타입으로 설치되고 있어 자세변환이 용이하게 이루어져 부착판(7)에 기밀하게 부착된 상태를 유지하게 된다.
이에 따라 상기 전자석클러치(45)와 부착판(7)이 서로 부착된 상태에서 원형운동회전체부(6)는 회전하여 부착판(7)이 c위치까지 이동한 후 c위치를 벗어나는 경우는 전,후진액츄에이터(41)와 좌,우변환액츄에이터(43)는 기 설정된 정보에 의해 초기 상태로 복원되게 된다.
상기한 일련의 A부측 전자클러치부(40)의 작용을 설명하고 있지만 A부측과 C부측 작용이 동일하여 하강하는 자세이고, B,D부측은 상승하는 자세로 작용하며, 상세 작용은 상기 설명한 A부측 전자클러치부(40)의 작용과 동일하게 이루어진다.
따라서 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹 시소작용 방·각지렛대(38)는 A,B부측의 왕복운동과 반대로 C,D부측은 왕복운동을 하게 된다.
여기서 시소작용 방·각지렛대부(8)는 설치 용도에 따라 가감이 가능하기 때문에 발전량 규모에 따라 조정이 가능하다.
그리고 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38)에는 제1,2연결로드(46)(48)가 연결되어 승강운동을 반복하므로서 기어박스(62)내 캠(50)으로 연결되어 회전시키게 됨에 따라 제1,2이동좌표캠(52)(54)의 회전이 이루어지고, 이 사이에 배치된 출력기어(56)는 출력축(60)을 회전시키게 된다.
상기한 바와 같이 제1,2이동좌표캠(52,54)은 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)의 회전 중심축 양측으로 일정 간격을 두고 연결된 연결로드부(44)의 하단측에 제1,2이동좌표캠(52,54)으로 연결되어 180°의 내각운동과, 180°의 외각운동을 하며, 작용점 양측편에 제1,2연결로드(46)(48)로 결속된 제1,2이동좌표캠(52)(54)은 상대적으로 밀고 당기는 2중외각운동 양편 이동좌표의 힘 모멘트가 중심축으로 집합되어 시소작용 방·각지렛대부(8) 작용점의 힘이 그대로 전해지게 된다. (도8참조)
그리고 상기 2중내각운동은 힘의 모멘트가 중심축과 제1,2이동좌표캠(52,54)의 중간지점에 도달하므로 양측편힘이 2중으로 전달되며, 이 힘이 시소작용 방·각지렛대부(8) 양측편에서 연속 발생하고, 이때 발생한 여분의 힘은 자동적으로 부가탄력회전체(58) 회전력으로 충당되게 된다.
아울러 부가탄력회전체(58)는 회전에 필요한 힘을 기본장치인 원형태극상대회전체부(6)에서 얻는 힘을 시소작용 방·각지렛대부(8)의 작용점과 결속된 제1,2연결로드(46)(48)를 통해 제1,2이동좌표캠(52)(54)과 중심축으로부터 공급받고 그 탄력은 같은 경로를 통해 환원되게 된다.
따라서 상기 원형태극상대회전체부(6)의 속도에너지에 의한 회전시 일정 각도에서 시소작용 방·각지렛대부(8)의 전자클러치부(40)의 전자석클러치(45)가 부착판(7)과 결합하여 회전력이 전달됨에 따라 시소작용 방·각지렛대부(8)의 다겹시소작용 방·각지렛대(38)의 작용점에 결속된 제1,2연결로드(46)(48)와 연결된 제1,2이동좌표캠(52)(54)의 길이와 속도가 변하여 속도에너지의 증폭량에 의해 구동하게 된다.
상기 출력축(60)의 회전에 의한 회전력은 증폭발전장치(12)의 부가탄력회전체(58)를 거쳐 증속되어 출력되는 회전력은 결과적으로 발전기(64)에 가해져 발전량을 증폭시키게 된다.
상기한 부가탄력회전체(58)는 시소작용 방·각지렛대(8)의 상,하 회동시 방향 전환점에 작용력의 공백이 생기는 부분을 보상해주기 위한 것으로 보조적 기능을 발휘하게 된다.
한편 상기 시소작용 방·각지렛대부(8)가 상기한 바와 같이 일정 각도 범위내에서 왕복 회동하는 시소작동을 반복하게 됨에 따라 기어박스(62)의 출력기어(56)의 회전으로 출력축(60)을 통해 작동하는 부가탄력회전체(58)를 거쳐 증속된 회전력은 증폭발전장치(12)의 발전기(64)를 작동시켜 발전하므로서 제1,2시동모타군(20)(22)과 기타 전장부품(68)에 대해 충분량의 전기를 공급하게 된다.
상기 양동력 발전장치(2)에 의해 생산되어 공급된 전기는 증폭발전장치부(12)에서 증폭되어 전자제어장치(16)의 기설정된 정보에 의해 자기부상구동제어장 치(M)에 인가되어 자기부상기관차(T)를 구동하게 됨은 물론 전장부품(68)에도 적정하게 공급된다.
상기한 자기부상기관차(T)의 주행시 레일에 거치되어 미끄러지는 슬라이드 프레임(F)측에 설치된 보조발전기(G)에 의해 발전된 전기를 자기부상구동제어장치(M)로 하여금 다시 이용하게 하므로서 주행성과 전원 확보를 효과적으로 하게 된다.
상기한 양동력 이용 발전장치(2)를 탑재한 자기부상 기관차(T)는 기존 연료를 저감하면서도 증폭된 전원과 보조발전기(G)에서 발전된 전원을 이용하여 작동 구동하므로서 속도의 증대 뿐 만 아니라 대기환경 오염 또한 줄이게 된다.
참고로 양동력 발전시스템의 무중력과 중력법칙을 비교해 본다.
1.중력은 처음 중심축으로 부터 발생한 힘을 힘의 모멘트(팔의길이) 길이에 의해 힘의 크기가 비례하고, 이에 속도를 대비시켜 중력법칙으로 정식화되어 있다.
양동력시스템은 중심축을 버팀목으로 하며 양편작용점의 힘의 구심점을 이동시킴으로 이동좌표가 이루어지게 된다.
2. 중심축이 버팀목이 된다는 것은 시소의 지렛대 작용으로 시소를 받치고 있는 중심축으로부터 시소길이의 지렛대 원리의 거리비례 힘이 작용점에 작용하여 힘이 증폭되는 것을 알 수 있다.
3. 중력법칙은 중심축으로부터 발생한 힘을 확산사용하는 시스템으로 2차원 질량×속도를 에너지 보존법칙으로 정의하고 있다.
본 양동력시스템은 중심축을 버팀목으로 하여 회전체외곽에 힘을 가하며 양 편의 이동좌표를 힘의 구심점으로 3차원축에 힘을 집합함으로 중력을 중심축 2차원 확산에너지와 본 시스템의 3차원 무중력집합에너지로 확산과 집합의 상대개념이 완성된다고 할 수 있다.
4.중력법칙에서는 회전체의 반지름을 힘의 모멘트(팔의 길이)로 하여 그 길이와 속도가 힘의 크기로 비례하나 새로운 양동력시스쳄은 회전체 양편 작용점의 힘이 이동좌표의 3차원축에 3위일체집합 관통됨으로 회전체 지름 전체가 작용하는 새로운 물리모델로 새로운 양동력발전시스템의 중추작용을 한다.
5. 이동좌표의 각속도 90°= 2회전 60°=3회전 45°=4회전 30°=6회전의 속도증가와 지렛대 원리의 증폭된 힘과 통합작용으로 전체에너지량이 증폭된다.
만유인력으로 비롯된 중력만이 유일한 에너지로 알고 있던 인류에게 무중력 법칙은 인류에게 복음과 같은 희소식이라 해야 할 것이다.
에너지의 본원은 우주 태양빛의 전자기력이다.
전자기력의 +,-의 서로 밀로 당기는 힘이 힘의 원첨이며, +,- 서로 마찰열이 열에너지의 원천이다.
태양빛의 +,-의 전자기력을 재생하여 사용하고 있는 전기였다. 이전기는 생산하는데 중력범칙으로는 자원의 한계성으로 에너지 위기를 걱정할 수 없는게 현실이다.
양동력발전시스템의 발명의 우주 태양이 전자기력을 발전하는 것과 같이 전 기로 전기를 생산함으로 별도의 자원이나 공해가 발생하지 않는 영원한 인류의 에너지로 자리매김할 것이다.
본 발명은 상기 바람직한 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 양동력(揚動力) 이용 발전장치를 자기부상 기관차에 탑재하여 구동하게 하므로서 고갈 에너지를 사용하지 않고도 자기부상 기관차의 동력원으로 사용할 수 있어 에너지 절약등 경제적 효과를 도모하게 된다.
그리고 자기부상 기관차의 동력으로 이용될 수 있는 발전소 연소에너지를 사용하지 않게 되어 대기오염을 해소하게 되어 환경친화적인 효과가 있다.
또, 자기부상 기관차의 중량이나 형태 및 용도에 따라 자기부상구동제어장치의 배열 배치를 다양하게 할 수 있어 범용적으로 적용 가능한 효과가 있다.
상기한 자기부상 기관차에 장착되는 자기부상제어구동장치에서 양동력 이용 발전장치의 증폭발전장치부에서 발생된 전원을 충분하게 이용할 수 있어 레일상에 불필요한 인입 전선의 가설이 불필요해지는등 효과로 발전소의 연료 소비나 에너지의 낭비를 해소하게 되는 효과가 있다.
또, 자기부상 기관차의 구동중 보조발전기를 이용 기초에너지인 전기를 보충하게 되므로서 전기를 충분히 확보하게 되는 효과가 있다.
또한, 양동력(揚動力) 이용 발전장치를 자기부상 기관차에 탑재시 전원의 충분한 공급을 통해 안정적으로 주행할 수 있게 되는 등 차량산업에 일조하게 되는 매우 유용한 발명이다.