BRPI0610714A2

BRPI0610714A2 - instalação que compreende um aparelho de energia de ondas e uma estrutura de apoio para ele

Info

Publication number: BRPI0610714A2
Application number: BRPI0610714-1A
Authority: BR
Inventors: Per Resen Steenstrup
Original assignee: Wave Star Energy Aps
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2010-10-19
Also published as: CN101175919A; CN100523486C; ZA200709151B

Abstract

INSTALAçãO QUE COMPREENDE UM APRELHO DE ENERGIA DE ONDAS E UMA ESTRUTURA DE APOIO PARA ELE. A presente invenção refere-se a um aparelho de energia de ondas (302) que inclui uma pluralidade de braços (322), apoiados rotativamente, cada um dos quais sustenta um flutuador (324) em sua extremidade livre, de modo que um movimento transíacional do flutuador, causado por uma onda, resulta na rotação do braço. O aparelho compreende dispositivos de conversão de energia (128, 130), para converter energia transmitida pela onda aos braços em energia elétrica, por exemplo, um sistema hidráulico. A pluralidade de aparelhos está disposta em uma fileira, de modo que uma onda que passa pela fileira de braços faz com que os braços girem sucessivamente com uma mudança de fase mútua. Desse modo, pode ser obtida uma potência de energia uniforme, e a necessidade de conversores de freqúência pode ser reduzida ou eliminada. Preferivelmente, cada braço está ligado a um cilindro hidráulico (328) do sistema hidráulico, com o que uma pluralidade de braços alimenta p meio hidráulico ao motor ou motores hidráulico(s) através de tubos hidráulicos comuns (180).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "INSTALAÇÃO QUE COMPREENDE UM APARELHO DE ENERGIA DE ONDAS E UMA ESTRUTURA DE APOIO PARA ELE".

Campo da Técnica

A presente invenção refere-se a uma instalação que compreen-de um aparelho de energia de ondas, para converter energia de ondas marí-timas ou oceânicas em energia útil, tal como eletricidade. A instalação deacordo com a invenção especificamente tem por objeto pôr à disposição umsistema, que pode ser convenientemente erigido e nó qual pode ser obtidauma potência efetiva de energia uniforme.

Antecedentes da Invenção

Sabe-se que ondas marítimas parecem constituir uma fonte deenergia praticamente ilimitada que, se exploradas eficientemente, possivel-mente poderiam solucionar uma parte significativa dos problemas energéti-cos mundiais. Mas, apesar de muitas tentativas para explorar a energia dasondas marítimas, até o presente não tem sido projetado nenhum sistemabem-sucedido comercialmente para converter energia de ondas marítimasem energia elétrica.

Em geral, têm sido propostos três tipos diferentes de aparelhosde energia de ondas na técnica anterior. Um desses aparelhos está descritono documento US 6.476.511, sendo que o aparelho compreende uma plura-lidade de membros de corpos cilíndricos flutuantes, ligados entre si em suasextremidades para formar uma estrutura articulada, semelhante à corrente.Cada par de membros cilíndricos adjacentes está ligado um ao outro por ummembro de conexão, que permite um movimento rotacional relativo dosmembros cilíndricos em torno de um eixo transversal. Membros de conexãoadjacentes podem permitir rotação relativa em torno de eixos transversaismutuamente ortogonais. Cada membro de conexão está dotado de elemen-tos, tais como um conjunto de pistões hidráulicos, que resistem e extraemenergia do movimento rotacional relativo dos membros de corpo. O aparelhoflutua livremente na superfície do mar e está atracado no fundo do mar.

Um segundo tipo de aparelho de energia de ondas compreendeum ou mais flutuadores, capazes de se moverem ao longo da superfície domar sob a ação de ondas, e um membro de referência, que está totalmentesubmerso no mar a uma determinada profundidade e que é substancialmen-te não afetado pelas ondas, ver, por exemplo, US 4,453,894. O movimentodo flutuador na superfície do mar provoca o deslocamento de um fluido hi-dráulico em um sistema hidráulico que compreende dispositivos hidráulicosque interligam o flutuador ou flutuadores da superfície e o membro de refe-rência, com o que energia útil pode ser extraída do sistema hidráulico. Deveser entendido que esse aparelho também está atracado no fundo do mar.

Finalmente, um terceiro tipo de aparelho de energia de ondas éum com um ou mais braços sustentados por uma estrutura de apoio quecontém um ou mais flutuadores, que são levados a se mover pelas ondas. Aenergia de ondas em movimento é transmitida para os braços e pode sertransportada para um sistema hidráulico, tal como no sistema do documentoUS 4.013.382, ou para um sistema mecânico de eixos que, por meio de umsistema de transmissão mecânica, acionam um ou mais geradores elétricospara a produção de eletricidade, tal como no sistema do documento WO01/92644.

A presente invenção refere-se, em geral, ao terceiro tipo de apa-relhos de energia de ondas mencionado acima. É um objetivo de modalida-des preferidas da invenção pôr à disposição uma instalação, que pode sererigida de maneira conveniente e barata. É um objetivo adicional de modali-dades preferidas por à disposição uma instalação com um aparelho de ener-gia de ondas, que possibilita uma potência efetiva de energia uniforme dedispositivos de conversão de energia do aparelho, isto é, uma potência efeti-va de energia que é substancialmente constante ao longo do tempo. É umoutro objetivo das modalidades preferida pôr à disposição um sistema quereduz ou elimina a necessidade de conversores de freqüência. É um outroobjetivo das modalidades preferidas pôr à disposição um aparelho de ener-gia de ondas, que pode ser convenientemente tirado de operação, por e-xemplo, para evitar a formação de gelo em diversas partes do aparelho du-rante a operação. É ainda um outro objetivo das modalidades preferidas dainvenção pôr à disposição um aparelho, que possibilite um acesso de manu-tenção conveniente aos braços e flutuadores, de modo especialmente prefe-rido, que possibilita o acesso de manutenção de braços e flutuadores indivi-duais em sistemas que compreendem uma pluralidade de braços, cada qualdotado de um flutuador. É ainda um outro objetivo das modalidades preferi-das pôr à disposição um aparelho que pode ser transportado, conveniente-mente, de uma instalação de produção em terra para o local operacional emmar aberto. Ainda um outro objetivo da presente invenção é pôr a disposiçãoum aparelho de energia de ondas que pode ser preso em uma estrutura e-xistente em terra ou no mar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção põe à disposição uma instalação que com-preende um aparelho de energia de ondas, que compreende uma pluralida-de de braços, cada um dos quais está apoiado rotativamente em uma ex-tremidade por um eixo, e sendo que cada braço sustenta um flutuador emsua outra extremidade, que é oposta à extremidade apoiada, de modo queum movimento translacional do flutuador, causado por uma onda, resulte emrotação do braço em torno do eixo, sendo que o aparelho compreende dis-positivos de conversão de energia, para converter energia transmitida pelaonda aos braços em energia elétrica, sendo que a pluralidade de braços estádisposta em uma fileira, de modo que uma onda que está passando pelafileira de braços faz com que os braços girem sucessivamente em torno doeixo, sendo que os braços estão dispostos a distâncias mútuas, de modoque a passagem de uma onda faz com que os braços girem com uma mu·dança de fase mútua, e onde os braços e os dispositivos de conversão deenergia são apoiados por uma estrutura de apoio, que é permanentementefixada no fundo do mar ou em terra.

A estrutura de apoio pode compreender uma estrutura existenteou pré-erigida, tal como uma formação naturalmente criada, tal como a for-mação de terra ou de rochedo, ou tal como um molhe, quebra-mar, píer oucais, ou ela pode compreender uma estrutura no mar originalmente prepara-da para uma finalidade diferente, tal como uma instalação de exploração depetróleo ou gás, tal como uma perfuratriz petrolífera.

Graças à estrutura de apoio assim pré-formada, o aparelho deenergia de ondas pode ser instalado de maneira barata. Apoios em terra taiscomo moles, quebra-mares, etc. acarretam o benefício adicional que o apa-relho de energia de ondas pode ser mantido de maneira barata, já que a e-quipe de manutenção e os equipamentos podem ser convenientementetransportados para o aparelho usando dispositivos de transporte por terra.Além do mais, a otimização de vigilância e da operação é facilitada, já quenão existe necessidade de mover a equipe para uma instalação no mar.

Cada braço pode se estender em (ou definir) uma direção longi-tudinal, com a estrutura de apoio se estendendo em uma direção transver-salmente à direção longitudinal. Isso permite que os braços se estendampara longe da estrutura de apoio para permitir que os braços sejam levanta-dos para fora do oceano, por exemplo, no caso de condições anormais detempo e/ou ondas. Para facilitar o acesso aos braços, cada braço pode serindividualmente apoiado pela estrutura de apoio, com os braços sendo dis-postos em distâncias mútuas ao longo da estrutura de apoio.

A estrutura de apoio pode incluir uma porção acima da superfí-cie do mar, em cujo caso cada braço é preferivelmente apoiado por essaporção da estrutura de apoio, que fica acima da superfície do mar.

O eixo ou eixos que apoiam cada braço preferivelmente formamparte de um mancai, cada braço sendo preferivelmente apoiado por pelomenos um mancai, que é preso na estrutura de apoio. Cada braço pode serapoiado por uma estrutura de treliça, que é presa na estrutura de apoio.

Como mencionado acima, cada braço preferivelmente se esten-de longitudinalmente para longe da estrutura de apoio, de modo que cadabraço é pelo menos articulável para uma posição horizontal. Portanto, cadabraço pode ser levantado para fora da superfície do oceano no caso de con-dições anormais de tempo e/ou condições anormais de ondas. Em modali-dades preferidas, os braços podem ser levantados para uma posição maisalta do que a horizontal, isto é, uma posição na qual a ponta de cada braçofica em um nível mais alto do que o eixo pivô do braço.De modo a garantir a operação confiável em várias marés, o a -poio rotacional de cada braço pode permitir uma rotação angular do braçopara pelo menos -30° em relação à horizontal, de preferência da horizontal.Dessa maneira, o aparelho pode compensar os níveis de água variados den-tro pelo menos do comprimento do braço multiplicado por sen(30°), isto é,metade do comprimento do braço. Por exemplo, no caso de um comprimen-to de braço de 10 m, o apoio rotacional pode compensar a variação causadapelas marés do nível da água de 5 m. Para compensar variações adicionais,o apoio rotacional de cada braço pode permitir uma rotação anular do braçopara pelo menos-45°.

Com o objetivo de proteger eficientemente o aparelho de ener-gia de ondas contra danos devido, por exemplo, às condições tempestuosasou congelamento como descrito abaixo, o apoio rotacional de cada braçopode permitir uma rotação angular do braço para pelo menos +10° em rela-ção à horizontal, isto é, para levantar o flutuador para fora do mar, onde elepode ser travado em uma posição acima do mar ou superfície do oceano.Cada braço pode ser girado, por exemplo, para pelo menos +15° ou pelomenos +20° em relação à horizontal.

Os braços estão preferivelmente dispostos a distâncias mútuas,de modo que a qualquer tempo pelo menos dois dos braços simultaneamen-te fornecem uma contribuição de energia ao dispositivo de conversão de e-nergia. Os dispositivos de conversão de energia preferivelmente compreen-dem um elemento de ativação hidráulico associado a cada braço, sendo queos elementos de ativação hidráulicos alimentam um meio hidráulico a pelomenos um motor hidráulico por meio de tubos hidráulicos compartilhados.Conseqüentemente, pode ser obtida uma potência efetiva de energia uni-forme do dispositivo de conversão de energia. Esse é, particularmente, ocaso em modalidades do aparelho que compreendem um grande número debraços, flutuadores e elementos de ativação, por exemplo, 60, uma vez quea soma das contribuições de energia os elementos de ativação individuais éessencialmente constante ao longo do tempo. Possíveis ondulações depressão no lado de pressão do motor hidráulico podem ser essencialmenteeliminadas por meio de um dispositivo de supressão de picos, que é em siconhecido, sendo que o dispositivo de supressão de picos está disposto emcomunicação de fluido com os tubos hidráulicos compartilhados. Preferivel-mente, a soma de todas as contribuições de energia é essencialmente cons-tante a uma determinada característica de onda, isto é, altura de onda e fre-qüência de onda. Mudanças de característica de onda podem ser compen-sadas por meio de um circuito de controle, que controla o volume de deslo-camento por revolução do motor, a fim de manter as r.p.m. do motor essen-cialmente constantes. A fim de gerar corrente alternada a uma determinadafreqüência, sem utilizar um conversor de freqüência, as r.p.m. do motor de-vem ser controláveis dentro de +/- 0,1-0,2%. No caso de ser aplicado umtipo diferente de motor hidráulico ou no caso de as r.p.m. não serem contro-ladas exatamente, pode ser usado um controlador de freqüência para ajustefino da freqüência da corrente CA gerada.

Em modalidades preferidas, o aparelho da presente invençãocompreende pelo menos 5 braços, tais como pelo menos 20 braços, preferi-velmente, pelo menos 40 braços, preferivelmente, 50-80 braços, tais como55-65 braços, por exemplo, 60 braços. Os braços do aparelho são preferi-velmente distribuídos, de modo que estão previstos pelo menos cinco bra-ços, preferivelmente, pelo menos 10 braços, por comprimento de onda dasondas oceânicas. No mar aberto, o comprimento de onda das ondas oceâni-cas é, tipicamente, de 50-300 m, tal como 50-200 m. Em águas protegidas, ocomprimento de onda das ondas é, tipicamente, de 5-50 m.

Em modalidades preferidas, o aparelho estende-se sobre pelomenos dois comprimentos de onda. Isso acarreta a possibilidade de disporuma fileira de braços e flutuadores a um ângulo relativamente grande comrelação ao topo da onda, por exemplo, a +/- 60°, uma vez que o comprimen-to de onda projetado sobre a orientação da fileira de flutuadores estende-sesobre pelo menos 2 χ cos(60°) de comprimentos de ondas, isto é, pelo me-nos um comprimento de onda, com o que é garantido que uma contribuiçãode energia seja fornecida a qualquer momento.

A pluralidade de braços está preferivelmente disposta em umaou mais fileiras, por exemplo, em uma formação de estrela, de V ou hexágo-no, tal como descrito no documento WO 01/92644. A fim de explorar eficien-temente a energia das ondas, a fileira de braços está preferivelmente orien-tada de tal modo com relação ao topo da onda que a fileira forma um ângulode +/- 60° com relação ao topo da onda.

Foi constatado que a eficiência do aparelho de acordo com ainvenção aumenta com crescente flutuabilidade do flutuador com relação aoseu peso seco. Conseqüentemente, em modalidades preferidas da inven-ção, a flutuabilidade do flutuador é de pelo menos 10 vezes seu peso seco,tal como pelo menos 20, 30 ou 50 vezes, preferivelmente, 20-40 vezes. Porexemplo, o peso seco de um flutuador é, tipicamente, de 100 kg ou menospor metro cúbico de flutuabilidade, sendo que a flutuabilidade de água sal-gada é, tipicamente, de aproximadamente 1050 kg/m3. Um flutuador é tipi-camente feito de materiais de espuma dura, de baixo peso, ou de madeirade balsa, que estão revestidos com um compósito, tal como compósito defibra de vidro reforçadas, ou uma combinação de compósitos de fibras devidro e fibras de carbono. Alternativamente, um flutuador pode ser feito deuma camada em sanduíche de material de fibra reforçado, sendo que umaespuma dura está prevista no centro do sanduíche e no fundo e na partesuperior do flutuador, sendo que as camadas de espuma estão separadascom uma estrutura em favo de abelha de materiais de fibra reforçados.

A eficiência também aumenta com crescente diâmetro do flutua-dor com relação à sua altura. Preferivelmente, o diâmetro do flutuador é depelo menos 5 vezes sua altura, tal como pelo menos 7 vezes, tal como pelomenos 10 vezes, ou 5-20 vezes. Em modalidades preferidas, o flutuador temuma secção transversal essencialmente circular, e a fim de aperfeiçoar aspropriedades dinâmicas de fluido do flutuador, pode ter uma parte de cantoarredondada, que atua como um elemento de aerodinâmica.

Cada flutuador pode definir uma superfície inferior convexa, depreferência uma superfície duplo-convexa, isto é, convexa em dois planostransversais, possuindo, por exemplo, uma forma hemisférica. Para aplica-ções nas quais o pequeno peso do flutuador não é crucial, ou nas quais umpeso relativamente grande do flutuador é desejável, o flutuador pode ser fei-to de um material tendo uma densidade de pelo menos 1000 kg/m3, tal comoconcreto, tal como concreto reforçado ou pré-estressado. O concreto é ummaterial amplamente usado, que está disponível em baixo custo em todas asregiões do mundo, e o flutuador do aparelho de energia de ondas pode sermontado de maneira barata a partir do concreto.

O dispositivo de conversão de energia preferivelmente compre-ende um sistema de acionamento hidráulico com um motor adicionado hi-draulicamente. Por exemplo, cada braço pode estar ligado ao sistema deacionamento hidráulico por meio de pelo menos um elemento de ativação,que faz com que um meio hidráulico do sistema acionado hidraulicamenteseja deslocado para um motor hidráulico, sendo que o(s) elemento(s) de ati-vação está/estão disposto(s) para deslocar o meio hidráulico para o motorpor meio de tubos hidráulicos. No caso de diversos braços e diversos ele-mentos de ativação, o meio hidráulico é preferivelmente deslocado para omotor por meio de tubos hidráulicos compartilhados. Em outras palavras,diversos elementos de ativação hidráulicos podem alimentar meio hidráulicoa um único motor hidráulico por meio de um sistema compartilhado de tuboshidráulicos. Mais preferivelmente, o meio hidráulico não é acumulado em umtanque de armazenamento hidráulico para acumular meio hidráulico sobpressão, do qual pressão é liberada para o motor. Conseqüentemente, oselementos de ativação alimentam meio hidráulico diretamente ao motor hi-dráulico. Porém, tal como descrito abaixo, uma bateria de acumuladores hi-dráulicos pode ser vantajosamente aplicada para uma finalidade inteiramen-te diferente isto é, para forçar um flutuador para dentro de uma onda próximaa uma depressão de ondas. Como em modalidades preferidas, uma plurali-dade de elementos de ativação simultaneamente transmite energia para omotor, não há necessidade de um tanque de armazenamento hidráulico,uma vez que o motor é capaz de funcionar a uma velocidade substancial-mente constante e a uma entrada de energia constante, graças ao forneci-mento de energia no sistema hidráulico compartilhado por uma pluralidadede elementos de ativação ao mesmo tempo.Deve ficar entendido que pode estar previsto mais de um motorhidráulico isolado. Preferivelmente, dois, três ou mais motores podem estardispostos em paralelo na extremidade do tubo hidráulico compartilhado.Desse modo, a energia fornecida através do tubo hidráulico compartilhadopode acionar diversos motores. Se, por exemplo, o sistema de acionamentohidráulico produz 4 MW, oito motores, fornecendo cada qual 500 kW, podemser ligados em paralelo no tubo hidráulico compartilhado. Os motores podemfornecer a mesma potência de energia nominal, ou podem fornecer potên-cias de energia nominais diferentes. Por exemplo, um motor pode fornecer400 KW1 um pode fornecer 500 kW etc.

Todos os motores hidráulicos também podem estar ligados atra-vés do mesmo eixo passador, que aciona pelo menos um gerador elétricocomum, ou todos os motores hidráulicos podem acionar uma roda dentada,que aciona pelo menos um gerador elétrico comum.

A fim de possibilitar ao sistema hidráulico forçar o(s) braço(s) eflutuador(es) para qualquer direção desejada, cada elemento de ativaçãopode compreender um cilindro de dupla ação, que pode ser usado para ex-trair energia dos braços para o sistema hidráulico e alimentar energia do sis-tema hidráulico para o braço, isto é, forçar o flutuador para dentro de umaonda, próxima a uma depressão de onda, tal como explicado em detalheabaixo, em conexão com os acumuladores hidráulicos.

Em modalidades preferidas, o aparelho compreende dispositivospara forçar o(s) flutuador(es) para dentro das ondas em depressões de on-das, de modo a aumentar a distância vertical percorrida pelo flutuador, paraaumentar a potência de energia em um ciclo de onda. Esses dispositivospodem compreender, por exemplo, um ou mais acumuladores hidráulicospara armazenar energia intermitentemente no sistema de acionamento hi-dráulico. A energia armazenada nos acumuladores hidráulicos pode ser van-tajosamente derivada da liberação de energia potencial quando o flutuador étirado da água na crista de uma onda. Em outras palavras, quando um flutu-ador se move de uma posição submersa em uma onda, próxima à crista deuma onda, para uma posição acima da água, energia potencial é liberada.Essa energia pode ser acumulada no acumulador ou em uma bateria de a-cumuladores, sendo que diferentes acumuladores são carregados a pres-sões diferentes, por exemplo, a graduações de pressão de acordo com onúmero de acumuladores. Em modalidades que incorporam esses acumula-dores hidráulicos, o sistema de acionamento hidráulico pode ser controlávelpara liberar a energia armazenada no(s) acumulador(es), quando um flutua-dor é passado por uma depressão de onda, de modo a forçar o flutuadorsustentado pelo braço para dentro da onda. Para aperfeiçoar a eficiência dosistema de acumulador, pode ser usada uma pluralidade de acumuladores,tal como pelo menos 2, tal como 3-20, tal como, tipicamente, 6-12, que pre-ferivelmente armazenam meio hidráulico a diferentes graduações de pres-são. Em modalidades realização preferidas, o flutuador é forçado por umadeterminada distância para dentro da onda próximo a uma depressão deonda, e, subseqüentemente, é deixado mover-se para cima na onda, masainda submerso na onda, e na crista da onda o flutuador é liberado, isto é,deixado mover-se para fora da água. Tal como descrito acima, a energialiberada quando o flutuador é liberado na crista da onda é usada para carre-gar um ou mais acumuladores hidráulicos, nos quais energia é armazenadapara forçar o flutuador para dentro da onda. Conseqüentemente, a energiapotencial liberada quando o flutuador se move para fora da onda, próximo àcrista da onda, não é perdida. Pelo contrário, a mesma é utilizada pra forçaro flutuador para dentro da onda na depressão de onda, com o que a distân-cia vertical total percorrida pelo flutuador é aumentada. Conseqüentemente,a potência-de energia de um ciclo de ondas é aumentada. Calcula-se que, auma altura de onda de 1,5 m, a distância vertical percorrida pelo flutuadorpode ser aumentada de aproximadamente 0,75 cm para aproximadamente1,5 m, desse modo duplicando a potência de energia. A energia utilizadapara forçar o flutuador para dentro da onda na depressão de onda não cau-sa, essencialmente, nenhuma perda no sistema de acionamento, uma vezque a energia é fornecida pela liberação do flutuador na crista da onda.

A fim de possibilitar um controle preciso do sistema, cada cilin-dro, ou pelo menos alguns cilindros selecionados, podem ser dotados de umsensor para determinar uma posição e/ou velocidade de movimento do pis-tão do cilindro, sendo que o sensor está disposto para transmitir um sinal auma unidade de controle dos cilindros e válvulas associadas, de modo que atransmissão de energia dos cilindros individuais para as partes restantes dosistema de acionamento hidráulico seja controlável individualmente, em res-posta ao sinal que representa a posição de pistão de cilindro individual e/ouvelocidade de movimento. Desse modo, os cilindros podem ser controláveisindividualmente, e um cilindro pode ser retirado de operação, por exemplo,para manutenção, enquanto os cilindros restantes continuam operando, demodo que todo o sistema não será afetado essencialmente pela retirada deum único cilindro. O sensor também é preferivelmente utilizado para contro-lar o afundamento do flutuador para dentro da água, isto é, para controlar aliberação de pressão da bateria de acumuladores, tal como descrito acima.O sensor pode ser utilizado, ainda, para controlar a carga dos acumuladores,isto é, para determinar a passagem de uma crista de onda. Além disso, osensor é útil para controlar a liberação do flutuador em uma crista de onda,isto é, para evitar uma projeção semelhante à catapulta do flutuador. O sen-sor também pode ser usado para monitorar a potência de energia de cadaelemento de ativação individual no sistema de acionamento hidráulico, demodo que a potência de energia dos elementos de ativação individuais etodo o aparelho como tal podem ser otimizados.

Embora alguns sistemas da técnica anterior se baseiem emmembros de referência submersos para apoiar os dispositivos que conver-tem energia de ondas marítimas em energia útil ou em apoios terrestres, foiconstatado que a energia de ondas é explorada de modo mais eficiente emmar aberto. Conseqüentemente, o aparelho da invenção preferivelmentecompreende uma estrutura de apoio, que está fixada no fundo do mar. Emuma modalidade atualmente preferida, a estrutura de apoio está fixada nofundo do mar por meio de uma âncora de sucção ou, alternativamente, poruma fundação de gravidade, ou fixada a uma camada rochosa do mar compinos. A estrutura de apoio pode vantajosamente compreender uma estrutu-ra de treliça, sendo que a âncora de sucção está disposta em um primeiroponto nodal da estrutura. Pelo menos um braço e, preferivelmente, todos osbraços do aparelho estão apoiados em segundos pontos nodais da estruturaem treliça, de modo especialménte preferido, no topo de uma subestruturatriangular da estrutura em treliça. A subestrutura triangular pode definir doisvértices no fundo do mar, com um dispositivo para ligar a estrutura ao fundodo mar em cada um dos cantos. Preferivelmente, os dispositivos de ligaçãoestão pelo menos parcialmente incorporados no fundo do mar, por exemplo,abaixo de uma fundação por gravidade ou uma âncora de sucção. Como osdispositivo de ligação estão dispostos nos pontos nodais da estrutura de tre-liça, forças verticais na estrutura de treliça, causadas pela flutuabilidade dosflutuadores, pode ser neutralizada eficazmente. Uma estrutura de treliça talcomo descrita acima garante um grau máximo de estabilidade do sistema,enquanto possibilita um peso total baixo da estrutura de apoio.

Foi descoberto que um problema geral em sistemas da técnicaanterior é evitar que impactos extremos, que ocorrem durante tempestades efuracões, danifiquem os flutuadores, braços e outras partes dos aparelhosde energia de ondas. Modalidades da presente invenção apresentam, por-tanto, características que tornam possível a um aparelho de energia de on-das resistir a condições de ondas marítimas extremas. Essas modalidadescompreendem um sistema de elevação hidráulico para levantar o flutuadorpara fora do oceano e para bloquear o flutuador em uma posição superioracima da superfície do oceano.

O sistema de elevação hidráulico preferivelmente compreendeuma ou mais bombas para bombear meio hidráulico nos cilindros para Ievan-tar os mesmos para fora do oceano.

Graças ao sistema de elevação hidráulico, o flutuador pode serretirado do oceano e mantido em uma posição bloqueada acima da superfí-cie do oceano, no caso da ocorrência, por exemplo, de uma tempestade ouantes da ocorrência de congelamento. Desse modo, o único impacto sobre oflutuador, quando ele é retirado do oceano, é o impacto do vento, cujas for-ças são significativamente menores que as forças das ondas. Em uma mo-dalidade, os braços podem ser levantados para fora da água pela geraçãode uma pressão hidráulica no sistema de elevação hidráulico, o que faz comque os braços sejam deslocados para fora do oceano, e pelo fechamentoapropriado de uma válvula, preferivelmente, por meio de um pino de blo-queio cônico, de modo a manter a pressão de elevação. O sistema de eleva-ção hidráulico pode ser controlado de um local terrestre remoto, ou por umsistema de controle que faz parte de uma máquina de energia de ondas, eque age em resposta a um sinal indicador de um estado tempestuoso, porexemplo, a um sinal de um dispositivo eletrônico para determinar continua-mente a velocidade do vento. O sistema de controle pode ser programadopara retirar o flutuador e o braço da água a uma alta de onda predetermina-da. Por exemplo, essa altura de onda pode ser uma determinada fração, porexemplo, 30%, da maior onda prevista referente ao local de operação doaparelho, a chamada "onda dos 100 anos". A uma profundidade do oceanode 20 m, essa altura é de aproximadamente 18 m, e, conseqüentemente, osistema de controle tira o flutuador e o braço para fora do oceano a uma al-tura de onda de aproximadamente 6 m. A altura da onda pode ser determi-nada por um sistema mecânico, óptico, eletromagnético ou acústico, por e-xemplo, um sistema transdutor de pressão, com um transdutor de pressãodisposto no fundo do mar, um sistema de som de eco disposto nos flutuado-res, um sistema de som de eco disposto em uma estrutura de apoio fixa doaparelho e apontada para cima em direção à superfície das ondas, ou ope-rando no ar, apontando para baixo em direção à superfície da água, ou umsistema de sensor com transmissão de luz ou dispositivos receptores de luzdispostos nos flutuadores e/ou na estrutura de apoio fixa, tal como luz, porexemplo, luz de laser. Alternativamente, pode ser previsto um sistema deradar na estrutura. A pressão de um meio hidráulico no sistema de elevaçãopode ser gerada por uma bomba que faz parte do sistema de elevação hi-dráulico. Alternativamente, a pressão pode ser gerada pela liberação demeio hidráulico pressurizado de um acumulador hidráulico apropriado. Oacumulador, por exemplo, pode ser carregado por um sistema de aciona-mento hidráulico, que, em uma modalidade da invenção, está compreendidono dispositivo de conversão de energia. Por exemplo, o acumulador parafornecer a pressão de elevação hidráulica pode ser um acumulador ou umapluralidade de acumuladores em uma chamada bateria de acumuladores,para forçar o flutuador para dentro da onda em uma depressão de ondas, talcomo descrito detalhadamente abaixo.

O sistema de elevação hidráulico está preferivelmente adaptadopara levantar individualmente cada flutuador para fora do oceano. Por e-xemplo, o sistema de elevação pode compreender uma pluralidade de circui-tos hidráulicos, cada um dos quais está associado a um dos braços e cadaum dos quais compreende dispositivos de válvula e/ou bomba para pressuri-zar o circuito hidráulico para levantar o braço e flutuador para fora do ocea-no. Em uma modalidade, o sistema de elevação hidráulico compreende me-nos bombas que circuitos, de modo que a ou cada bomba está ligada a umapluralidade de circuitos, sendo que cada circuito com válvulas associadasestá designado a um braço. Em modalidades preferidas da invenção, o dis-positivo de conversão de energia e os braços estão dispostos de tal modoque os braços, que são mantidos no oceano, podem fornecer energia aodispositivo de conversão de energia, enquanto um ou mais outros braçossão mantidos levantados para fora do oceano. Modalidades, que incorporamo dispositivo de conversão de energia do documento WO 01/92644, que estáincorporado ao presente por referência, podem possibilitar o movimento livreem torno de um eixo de acionamento do dispositivo de conversão de energi-a, de braços que são levados para fora do oceano. Modalidades baseadasem dispositivos de conversão de energia, nos quais o movimento dos braçosgera pressão em um sistema de acionamento hidráulico, podem compreen-der dispositivo para tirar de operação os dispositivos de conversão de ener-gia, por exemplo, os elementos de ativação hidráulicos, que estão associa-dos a um braço, que foi levado para fora do oceano. Em uma modalidadeatualmente preferida, um braço pode ser levantado para fora do oceano ebloqueado em uma posição elevada pelo elemento de ativação do braço, porexemplo, um cilindro de ação dupla, que pode ser usado para levantar e blo-quear o braço.

Modalidades preferidas da presente invenção também oferecemuma solução para o problema de proporcionar um apoio rotacional estáveldo braço ou braços, que seja menos vulnerável a componentes de força ho-rizontais. Foi constatado que a estrutura do documento US 4.013.382 temprobabilidade de tornar-se instável devido a componentes de força horizon-tais gerados por ondas. Mais especificamente, os mancais das hastes deligação são constituídos de simples pinos, e qualquer afrouxamento ligeironesses mancais pode causar danos irreparáveis às hastes de ligação e aoseu apoio. Portanto, o aparelho do documento US 4.013.382 é inadequadopara instalação no mar aberto, isto é, a forças de onda relativamente gran-des. A estrutura descrita no documento WO 01/02644 também tem a des-vantagem de que mesmo o mais ligeiro afrouxamento nos mancais de umasó direção, que sustentam os braços oscilantes e que ligam os tubos de bra-ços oscilantes e o eixo de força, pode danificar os mancais. Além disso, oaparelho do documento WO 01/02644, no qual um total de aproximadamen-te 40 braços oscilantes são apoiados por um único eixo de força, exige umeixo de força imensamente forte que, devido às suas medidas, necessáriaspara que possa transmitir a energia necessária, seria inviável devido ao seupeso, conferido por suas dimensões grandes, sendo que essas dimensõesgrandes são necessárias devido ao impulso transmitido pelos braços ao eixode força. Modalidades preferidas do aparelho de acordo com a presente in-venção proporcionam um apoio aperfeiçoado dos braços, o que torna o apa-relho menos vulnerável a componentes de força horizontais. Portanto, emuma modalidade preferida, o aparelho da invenção compreende um par demancais pretensionados e, essencialmente, livres de afrouxamento. Portan-to, os mancais são capazes de neutralizar eficazmente forças radicais e axi-ais e, conseqüentemente, suportar componentes de força horizontais confe-ridos pelas ondas. O termo "mancai livre de afrouxamento" deve ser enten-dido para compreender qualquer mancai, que é livre de afrouxamento emuma direção horizontal e axial. Por exemplo, o par de mancais pode com-preender dois mancais cônicos, com suas faces cônicas opostas uma à ou-tra. Em uma modalidade, os mancais são Iubrificados por pressão.

Em outra modalidade, o mancai compreende um anel ou cilindrointerno e um externo, sendo que o anel interno está fixado a um eixo rota-Cional do braço, e o anel externo está fixado a um apoio fixo, sendo que omancai compreende ainda um material flexível entre o anel interno e o anelexterno. Durante a operação, o anel interno gira em relação ao anel externo,desse modo torcendo o material flexível. A fim de ajustar a rigidez do materi-al flexível, pode estar prevista pelo menos uma cavidade ou perfuração nomaterial. O material flexível pode compreender, por exemplo, um membro demola, tal como uma mola chata. Pelo posicionamento apropriado da perfura-ção (das perfurações) ou por configuração apropriada do(s) elemento(s) demola, o apoio do mancai pode ser configurado para ter uma capacidade desuportar força em uma direção do que em outra direção.

O braço está preferivelmente apoiado pelos mancais em doispontos de montagem, que são deslocados de um eixo central do braço, sen-do que o eixo central dos mancais é coincidente com um eixo de rotação dosbraços. Como cada braço é ligado a e apoiado por mancais individuais, éobtido um apoio rotacional estável para os braços. Particularmente, como osdois mancais estão preferivelmente dispostos a uma distância mútua ao lon-go do eixo de rotação do braço, um impacto no eixo, resultante de um com-ponente de força horizontal sobre o flutuador, pode ser neutralizado.

Conseqüentemente, entende-se que a estrutura do presente a-parelho é mais estável que a estrutura de dispositivos da técnica anterior.Como o presente aparelho está previsto, principalmente, para uma constru-ção em alto mar, a estabilidade é uma preocupação prioritária, devido aoscustos de manutenção em locais de alto mar. Os custos de manutenção emlocais de alto mar são, na média, tipicamente, 10 vezes mais altos do que oscustos de manutenção em locais em terra.

De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção refe-re-se ao uso de uma estrutura, que é permanentemente fixada no fundo domar ou em terra como um apoio para um aparelho de energia de ondas quecompreende uma pluralidade de braços, cada um dos quais é apoiado rotati-vamente em uma extremidade por um eixo, e no qual cada braço transportaum flutuador na sua outra extremidade, que é oposta à extremidade apoiada,de modo que o movimento translacional do flutuador causado por uma ondaresulta na rotação do braço ao redor do eixo, o aparelho compreendendodispositivo de conversão de energia para converter a energia transmitida daonda para os braços em energia elétrica, a pluralidade de braços sendo dis-posta em uma fileira tal que uma onda passando pela fileira de braços fazcom que os braços girem sucessivamente ao redor do eixo, os braços sendodispostos em distâncias mútuas, de modo que a passagem da onda faz comque os braços girem com uma mudança de fase mútua.

O aparelho de energia de ondas pode ser preso de maneirapermanente ou não na estrutura de apoio. Em uma modalidade, a estruturade apoio pode ainda ser usada com a finalidade para a qual ela foi original-mente erigida, por exemplo, uma perfuratriz petrolífera pode ainda ser usadapara exploração de petróleo. Em uma outra modalidade, a estrutura de apoiopode ter sido demovida da sua finalidade original e em vez de remover aestrutura, ela pode ser usada como um apoio para um aparelho de energiade ondas.

A estrutura pode compreender um quebra-mar, molhe, píer,cais, rochedo ou uma perfuratriz petrolífera.

As vantagens mencionadas em relação ao primeiro aspecto dainvenção também se aplicam à invenção de acordo com o segundo aspectoda invenção.

De acordo com um terceiro aspecto, a presente invenção refere-se a um método para erigir um aparelho de energia de ondas no mar, o apa-relho de energia de ondas compreendendo uma pluralidade de braços, cadaum dos quais é apoiado rotativamente em uma extremidade por um eixo, eno qual cada braço transporta um flutuador na sua outra extremidade, que éoposta à extremidade apoiada, de modo que o movimento translacional doflutuador causado por uma onda resulta na rotação do braço ao redor doeixo, o aparelho compreendendo dispositivo de conversão de energia paraconverter a energia transmitida da onda para os braços em energia elétrica,a pluralidade de braços sendo disposta em uma fileira tal que uma ondapassando pela fileira de braços faz com que os braços sucessivamente gi-rem ao redor do eixo, os braços sendo dispostos em distâncias mútuas, demodo que a passagem da onda faz os braços girarem com uma mudança defase mútua, o método compreendendo:

- montar o aparelho de energia de ondas em uma estrutura deapoio, que é permanentemente fixada no fundo do mar ou em terra.

O aparelho de energia de ondas pode ser preso permanente-mente ou não na estrutura de apoio. Em uma modalidade, a estrutura deapoio pode ainda ser usada com a finalidade para a qual ela foi originalmen-te erigida, por exemplo, uma perfuratriz petrolífera pode ainda ser usada pa-ra exploração de petróleo. Em uma outra modalidade, a estrutura de apoiopode ter sido destituída da sua finalidade original e ao invés de remover aestrutura, ela pode ser usada como um apoio para um aparelho de energiade ondas.

A estrutura de apoio pode compreender um quebra-mar, molhe,píer, cais, rochedo ou uma perfuratriz petrolífera. As vantagens mencionadasem relação ao primeiro aspecto da invenção também se aplicam à invençãode acordo com o terceiro aspecto da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

Modalidades preferidas da invenção são descrias agora comreferência aos desenhos, nos quais:

As Figuras 1 e 2 são representações em secção transversal deuma modalidade de um aparelho de energia de ondas de acordo com a invenção;

As Figuras 3-5 mostram três modalidades de uma estrutura detreliça de uma modalidade de um aparelho de energia de ondas de acordocom a presente invenção;

A Figura 6 representa uma estrutura em colméia de abelha deum flutuador;

A Figura 7 representa uma estrutura de apoio para um braço doaparelho das Figuras 1 e 2;

As Figuras 8-13 mostram diversos conjuntos de mancais paraum braço do aparelho;As Figuras 14-17 mostram diagramas de um sistema de acio-namento hidráulico de uma modalidade de um aparelho de acordo com ainvenção;

A Figura 18 mostra um diagrama de um sistema de elevaçãohidráulico para levantar os flutuadores para fora do oceano;

A Figura 19 representa um aparelho de energia de ondas comuma série de flutuadores, que se estende através de duas cristas de onda;

A Figura 20 mostra pressão hidráulica como função do tempoem uma linha de alimentação do sistema de acionamento hidráulico de umaparelho de energia de ondas da técnica anterior e em uma modalidade doaparelho de acordo com a presente invenção, respectivamente;

A Figura 21 representa dois trajetos de deslocamento diferentesde um flutuador através de uma onda;

A Figura 22 mostra um diagrama de um sistema de acionamentohidráulico com acumuladores para forçar os flutuadores para dentro de on-das em uma depressão de ondas;

A Figura 23 representa a acumulação gradual de energia em umsistema de armazenamento hidráulico;

A Figuras 24 e 25 são representações diagramáticas do movi-mento de ondas e de flutuadores.

As Figuras 26 e 27 descrevem um aparelho de energia de ondaslocalizado em um quebra-mar.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

A descrição abaixo dos desenhos descreve uma pluralidade decaracterísticas e opções compreendidas em diversas modalidades do apare-lho de energia de ondas de acordo com a invenção. Os princípios operacio-nais do aspecto mais amplo da invenção são melhor entendidos da descri-ção das formas de reação das Figuras 1 e 14-20.

As Figuras 1 e 2 mostram uma seção transversal de um apare-lho de energia de ondas 102, que compreende uma estrutura de treliça 104que pode, por exemplo, ser de uma estrutura de treliça espacial. A estruturade treliça, que também é representada nas Figuras 3-5, compreende umaparte inferior, essencialmente triangular, com primeiro, segundo e terceiromembros de força 106, 108, 110, e uma parte superior 111, essencialmenteretangular. A parte superior retangular pode ser usada para alojar equipa-mento hidráulico e elétrico, inclusive o sistema de acionamento e Ievanta-mento hidráulico, e pode ser usada, ainda, como uma passarela ou pontepara pedestres para pessoal de manutenção. Tal como representado nasFiguras 3-5, a parte superior retangular estende-se por uma distância per-pendicular ao plano das Figuras 1 e 2, enquanto está prevista uma pluralida-de de partes inferiores, separadas. A estrutura em treliça define primeiros,segundos, terceiros, quartos, quintos e sextos pontos nodais 112, 114, 116,118 e 120. Preferivelmente1 os elementos de força são essencialmente rígi-dos, de modo que possam resistir à tensão e compressão. Os primeiro esegundo pontos nodais 112, 114 estão previstos no fundo do mar e são reti-dos no fundo do mar por meio de, por exemplo, âncora de sucção 121, indi-cadas nas Figuras 3-5. Alternativamente, o primeiro e o segundo pontos no-dais 112, 114 podem ser apoiados por uma fundação de concreto no fundodo mar. Braços 122 que sustentam flutuadores 124 estão apoiados rotativa-mente nos ou próximos aos terceiro e quarto pontos nodais 116, 117. AsFiguras 3-5 mostram uma vista em perspectiva da estrutura de treliça paraapoiar uma pluralidade de braços em cada lado da estrutura. Deve ser en-tendido que a estrutura de treliça das Figuras 3-5 pode ter uma extensãomaior do que a efetivamente mostrada nas Figuras 3-5, de modo que elacompreenda, por exemplo, vinte ou trinta seções triangulares, com o que umbraço pode se estender para fora da estrutura de treliça em cada um dospontos nodais 116, 117. Uma pluralidade de estruturas de treliça tais comoas das Figuras 3-5, tais como três, seis ou mais estruturas de treliça, podemser dispostas em uma disposição de estrela, V ou hexagonal, a fim de au-mentar o número de braços e flutuadores incluídos em uma instalação, quecompreende o aparelho da invenção ou uma pluralidade de aparelhos deacordo com a invenção.

Os terceiros, quartos, quintos e sextos pontos nodais 116, 117,118, 120 estão dispostos acima da superfície do mar, a uma altura suficientepara garantir que também estejam acima da superfície do mar quando asondas estão altas sob condições de tempestade. Por exemplo, os pontosnodais 116, 117, 118 e 120 podem ser dispostos a 20 metros acima da su-perfície do mar quando o mar está calmo. A fim de transformar a energia dasondas em energia hidráulica, o aparelho de energia de ondas 102 compre-ende uma pluralidade de braços 122, cada um dos quais compreende emuma extremidade um flutuador 124 e a extremidade oposta está ligada a umeixo 126. Os braços estão adaptados para girar em torno dos eixos 126. Ca-da braço 122 está ligado a um elemento de ativação hidráulico, tal como umcilindro hidráulico 128, que compreende um pistão 130. O cilindro hidráulico128 está ligado rotativamente ao braço em um primeiro ponto de ligação 132e à estrutura de treliça 104, em um segundo ponto de ligação 134. O segun-do ponto de ligação está preferivelmente localizado em um ponto nodal, istoé, ao longo de uma parte de borda de uma estrutura essencialmente retan-guiar, disposta na parte superior da estrutura principal triangular da estruturade treliça. Os flutuadores 124 movem os braços para cima e para baixo, in-fluenciados pelo movimento das ondas. Quando os braços se movem paracima e para baixo, o pistão 130 é movido e, desse modo, a energia das on-das é transformada em energia hidráulica, que pode ser convertida em ener-gia elétrica útil, tal como descrito abaixo em conexão com as Figuras 14-18 e 22.

Tal como mostrado na Figura 2, os cilindros hidráulicos 128 es-tão adaptados para bloquear os braços 122 em uma posição elevada, naqual as ondas não podem atingir os braços 122 e os flutuadores 124, sendoque os braços são levados para suas posições elevadas pelos cilindros 128.Desse modo, é possível proteger os braços 122 e flutuadores 124 duranteuma tempestade ou quando temperaturas ambiente próximas a ou abaixo doponto de congelamento da água do oceano causam o risco da formação degelo nos flutuadores. Os cilindros hidráulicos 128 estão ligados a um sistemade elevação hidráulico para bloquear o cilindro hidráulico na posição eleva-da, sendo que o sistema de elevação hidráulico é descrito mais detalhada-mente em conexão com a Figura 18 abaixo. Os flutuadores 124 podem estarligados rotativamente com os braços 122. Conseqüentemente, quando osbraços são levantados durante uma tempestade, os flutuadores podem sergirados para uma posição na qual os mesmos estão essencialmente parale-los à direção do vento. Desse modo, a superfície sobre a qual o vento atua élimitada e, portanto, a força que atua sobre os flutuadores 124 é reduzida e otorque transferido à estrutura de treliça 124 por meio dos braços 122 é redu-zido. Além disso, os flutuadores são projetados com um formato aerodinâmi-co, com cantos arredondados (não mostrados), de modo a reduzir as forçasdo vento sobre o aparelho.

Tal como mostrado nas Figuras 3-5, a estrutura de treliça 104pode incluir elementos de força diagonais 113, 115 (não mostrados nas Fi-guras 1 e 2) para proporcionar um apoio adicional nos pontos nodais116,117.

Nas Figuras 4 e 5, a estrutura de treliça é solicitada com umaforça que atua para baixo, para reduzir as forças ascendentes nas âncoras121. O peso é produzido por um peso estendido longitudinalmente, tal comoum tanque de água 123 (Figura 4), ou por uma pluralidade de pesos separa-dos, tais como tanques de água (Figura 5).

A Figura 6 mostra uma estrutura de um flutuador 124 essencial-mente oco, que compreende uma estrutura em colméia de abelha 127, queapóia as paredes externas do flutuador.

A Figura 7 mostra um dos braços 122, que está ligado rotativa-mente a um flutuador 124 e está adaptado para girar em torno de um eixo126. O braço está ligado ao eixo em um primeiro e segundo ponto de ligação136, 138, que estão deslocados do eixo central 140 do braço. O eixo 126está apoiado rotativamente por uma estrutura de apoio 142 fixa, que com-preende dois mancais 144, dispostos para neutralizar forças radicais e axiais.

A fim de proporcionar um suporte de apoio essencialmente livrede manutenção para a rotação dos braços 122, os presentes inventores pro-puseram mancais como os mostrados nas Figuras 8-13. Os mancais dasFiguras 8-13 podem ser incorporados como um mancai 144 na estrutura deapoio representada na Figura 7 e estão particularmente bem apropriadospara apoiar um eixo, cuja amplitude rotacional é de 30 graus ou menos du-rante operação normal, isto é, ± 10 graus ou menos. Quando o braço deveser girado para a posição bloqueada da Figura 2, a fixação do anel externo147 pode ser afrouxada, de modo que possibilita uma amplitude rotacionalmaior, por exemplo, ± 40 graus. Mancais de rolos ou esferas tradicionais têmum tempo de vida curto a essas amplitudes rotacionais pequenas, uma vezque seu meio de lubrificação normalmente apenas satisfaz seu propósito namedida desejada a uma rotação contínua, a uma velocidade rotacional maisalta do que a conferida pelos braços 122. O mancai da Figura 8 inclui umanel ou cilindro interno 145 e um anel ou cilindro externo 147, entre os quaisestá prevista uma substância flexível 149, por exemplo, um material de bor-racha. O anel interno 145 está fixado ao eixo rotativo, e o anel externo 147está fixado ao apoio estacionário do eixo. Graças à elasticidade da substân-cia flexível 149, o anel interno pode girar em relação ao anel externo, demodo a permitir que o eixo apoiado gire com relação ao seu apoio. Como oanel externo 147 está apoiado por ou encaixado em uma estrutura fixa, porexemplo, ajustado por aperto ao longo de sua periferia, é obtido um apoioaxial e radial do eixo. A rigidez da substância flexível 149 pode ser ajustadaprevendo cavidades 151, tais como furos ou perfurações, no material, a car-ga máxima suportável pelo mancai pode ser aumentada aumentando ocomprimento do mancai (isto é, transversalmente ao plano da Figura 8). Onúmero e as dimensões das cavidades 151 podem ser escolhidos para ajus-tar-se a um fim específico, por exemplo, para minimizar a sensibilidade doentalhe ou para maximizar a força axial a ser neutralizada pelo mancai. Ummancai 344 similar é mostrado na Figura 9, que tem menos cavidades 151,para aumentar a capacidade de suportar forças do mancai em uma direção.

Mancais sinuosos similares 346, 348 e 354 são mostrados nasFiguras 10, 11 e 12, respectivamente. Esses mancais compreendem anéisinternos e externos 145, 147 com uma ou mais molas chatas que estão in-terpostas entre os anéis. Na Figura 10, estão previstas duas molas chatas147, cada um dos quais forma o formato do número 3. As setas 345 a 347indicam que a capacidade de suportar força é maior na direção vertical (se-tas 345) do que na direção horizontal (setas 347). No mancai 348 da Figura11, está previsto um elemento de mola chata 352, que define uma pluralida-de de cavidades 353. As setas 349 e 350 indicam que a capacidade de su-portar força do mancai é maior nas direções verticais e horizontais do quenas direções não horizontais e não verticais (setas 350). O mancai 354 daFigura 12 compreende dois elementos de mola chata 362 em forma de H,cada uma das quais define uma parte externa e uma parte interna 364 e366, bem como uma parte de interligação 368. A rigidez do mancai pode serescolhida por seleção adequada da geometria dos elementos de mola 362.

Por exemplo, a parte de interligação 368 pode ser formada como um S. Assetas 355 e 357 indicam que a capacidade de suportar força é maior na di-reção vertical do que na direção horizontal.

Os anéis internos e externos 145, 147 das Figuras 8-12 podemser feitos de material de aço ou de fibra de carbono. As molas chatas 342,352 e 362 igualmente podem ser feitas de materiais de aço ou fibra de carbono.

Os princípios dos mancais das Figuras 8-12 também podem serusados para proporcionar um apoio para os cilindros hidráulicos 128.

A Figura 13 mostra um apoio de mancai para um braço 122,sendo que o apoio compreende duas molas chatas 372, 374. A primeira mo-la chata 372 aumenta a rigidez à torção, bem como a rigidez transversal domancai. As molas chatas podem ser feitas de materiais de fibra de carbono.

No diagrama hidráulico da Figura 14, é mostrada uma pluralida-de de cilindros 128 com respectivos pistões 138, que são móveis para cimae para baixo, tal como os braços 122 e flutuadores 124 movem-se nas on-das, conforme a descrição acima da Figura 1. Embora sejam mostrados trêscilindros no diagrama da Figura 14, deve ser entendido que o aparelho deacordo com a invenção tipicamente compreende um número maior de cilin-dro, por exemplo, 60 cilindros. Os cilindros 128 são mostrados como cilin-dros de dupla ação, ligados em suas extremidades superiores a tubos dealimentação 176 para um meio hidráulico do sistema. Em cada tubo de ali-mentação 176 está prevista uma válvula de pressão 178. Os tubos de ali-mentação 176 fundem-se em um tubo principal 180 comum, que alimentaum motor hidráulico 182, com deslocamento de volume variável por revolu-ção. Nos tubos de alimentação 176 e tubo principal comum 180, é mantidauma pressão de operação p0. A pressão p0 vantajosamente também podeser a pressão limite da válvula 178, à qual a válvula muda entre seu estadoaberto e fechado. O motor hidráulico aciona um gerador elétrico 184, e nasaída do motor hidráulico, o meio hidráulico é conduzido a um reservatório186. Do reservatório 186, o meio hidráulico corre de volta para os cilindros138 por meio de um tubo de retorno comum 188 e tubos de retorno ramificados 190.

Em cada um dos cilindros 128, o pistão 130 divide o cilindro emcâmara superior e inferior 192, 194, que estão interligadas por meio de tubos196 e 198. Em cada um dos tubos 196 está prevista uma válvula de duasvias 200, e paralelamente à mesma está prevista, no tubo 198, uma válvulade pressão 202 e uma série de válvulas de controle de fluxo 204. Finalmen-te, cada cilindro está dotado de um elemento de controle 206 para determi-nar a posição e/ou velocidade de movimento do pistão 130 do cilindro 128.

Quando a válvula de duas vias 200 está aberta, o pistão pode semover livremente quando os braços 122 (veja Figura 1) se movem nas on-das. Quando o elemento de controle 206 determina uma determinada posi-ção e/ou velocidade de movimento do pistão 130, um sinal de controle épassado para a válvula 200 fazendo com que a válvula 200 se feche. Quan-do a válvula de pressão 178 é fechada, o pistão é bloqueado enquanto aonda continua a subir até que flutuabilidade do flutuador seja suficientemen-te grande para superar a pressão de operação p0 nos tubos de alimentaçãoe principal 176, 180, de modo a abrir a válvula de pressão 178. Desse modo,é entendido que o flutuador 124 (Figura 1) está pelo menos parcialmentesubmerso na onda quando a válvula 178 se abre (conforme também a des-crição abaixo da Figura 21). Quando a válvula de pressão 178 estiver aberta,o meio hidráulico é alimentado ao motor 182. Quando o flutuador passa pelacrista da onda, o flutuador ainda está submerso, mas a pressão na parte su-perior 192 do cilindro 128 cai, e a válvula de pressão 178 se fecha. Subse-qüentemente, a válvula de duas vias 200 se abre, e meio hidráulico é deslo-cado da parte de cilindro inferior 194 para a parte de cilindro superior 192, àmedida que o flutuador se move para baixo, da crista da onda para a de-pressão de onda.

Deve ser observado que, devido ao grande número de cilindros128, a qualquer momento está garantido que pelo menos dois dos mesmose, preferivelmente, vários, forneçam uma corrente de meio hidráulico para omotor 182. Desse modo, pode ser garantida uma potência de energia uni-forme do gerador 184, preferivelmente, sem a necessidade de conversoresde freqüência.

A descrição acima da Figura 14 também se aplica à Figura 15,mas na modalidade da Figura 15 está prevista uma pluralidade de motoreshidráulicos 182, 208, 210. Cada um dos motores hidráulicos 182, 208, 210está ligado a respectivos geradores elétricos 184, 212, 214. Na modalidadeda Figura 15, estão previstas apenas três motores hidráulicos e geradoreselétricos, mas em outras modalidades, o aparelho de energia de ondas com-preende um número mais alto de motores e geradores. Por exemplo, 5, 10ou 20 motores e geradores podem estar previstos. A capacidade dos moto-res hidráulicos e de seus geradores elétricos correspondentes pode ser es-colhida de modo a tornar possível a geração de diferentes níveis de energia.Em um exemplo, os três geradores podem ser capazes de produzir 0,5 MW,0,5 MW e 2 MW, respectivamente. Desse modo, a fim de produzir 1 MW, omotor hidráulico dos dois geradores de 0,5 MW pode ser ligado ao tubo prin-cipal comum 180, enquanto o terceiro gerador deve ser desligado do tuboprincipal 180. Em locais onde a energia de ondas é substancialmente cons-tante sobre o tempo, a capacidade dos geradores e de seus corresponden-tes motores hidráulicos pode ser escolhida, respectivamente, para estar nomais alto nível possível, a fim de reduzir o número total de motores hidráuli-cos e geradores. Em locais com alta flutuação da altura das ondas e fre-qüência das ondas, a capacidade dos geradores pode ser escolhida de umprincípio binário, por exemplo, 1 MW1 2 MW e 4 MW. Pela escolha dos gera-dores de um princípio binário, é possível ligar e desligar os referidos gerado-res usando o esquema abaixo, de modo a otimizar a utilização da energia de ondas.

<table>table see original document page 28</column></row><table>

O sistema da Figura 16 é semelhante ao sistema da Figura 15,mas no sistema da Figura 16 está previsto apenas um único gerador elétrico184, que é acionado pelos motores elétricos 182, 208 e 210 por meio deuma caixa de transmissão 185. Os motores hidráulicos podem acionar, porexemplo, uma coroa dentada de uma engrenagem epicíclica. Alternativa-mente, tal como mostrado na Figura 17, os motores hidráulicos 182, 208 e210 podem acionar um gerador comum 184 por meio de um eixo passador 187 comum.

A Figura 18 representa um sistema de elevação hidráulico paralevantar os flutuadores 124 para fora do oceano e para manter os mesmosem uma posição elevada, na qual as ondas não podem alcançar os flutuado-res. A Figura 18 também inclui um sistema de acionamento hidráulico seme-lhante ao sistema de acionamento descrito acima, em conexão com as Figu-ras 14-17. À medida que elementos iguais ou semelhantes aos mostradosnas Figuras 14-17 são incorporados no sistema de acionamento mostradona Figura 18, os números de referência da Figura 6 são usados na Figura 8,e referência é feita à descrição acima das Figuras 14-17 para uma descriçãodesses elementos e de sua funcionalidade. O sistema de elevação hidráulicoda Figura 18 está adaptado pra levantar individualmente um ou mais flutua-dores 124 para fora da água e para desacoplar os cilindros dos flutuadoreslevantados do sistema de acionamento hidráulico. O sistema da Figura 18inclui, além do tubo de retorno 188 comum, um tubo 266, que liga o reserva-tório 186 a uma bomba 268 acionada por um motor 270. O tubo 272 liga olado da direção da corrente da bomba 268 a diversas válvulas 274 de umavia, sendo que o número de válvulas de uma via é igual ao número de flutu-adores e cilindros 128. Os tubos 276 ligam os respectivos lados de direçãoda corrente das válvulas 274 a respectivas válvulas 278 de duas vias e vál-vulas 280 de uma via, na direção da corrente das quais os tubos 276 se fun-dem em um tubo comum 282. Os tubos 276 comunicam-se com as câmarasde cilindro inferiores 194 e tubos 198 por meio dos tubos 284. Além disso, ostubos 276 comunicam-se com as câmaras de cilindro superiores 192 e tubosde alimentação 176 por meio dos tubos 196. Finalmente, válvulas 286 deduas vias estão previstas nos tubos de retorno ramificados 190, e válvulas288 de duas vias estão previstas nos tubos 198.

Quando um braço deve ser levantado para fora da água, a vál-vula 278, a válvula 286 e a válvula 288 se fecham. As válvulas 274 e 280 seabrem e a bomba 268 pode forçar o meio hidráulico para dentro da câmarade cilindro inferior 194, e o braço associado ao cilindro em questão é eleva-do. O meio hidráulico na câmara de cilindro superior 192 é conduzido ao re-servatório 186 por meio da válvula 280. O elemento de controle 206 detectaque o braço e, com o mesmo, o pistão 130 atingiu sua posição desejada, porexemplo, sua posição superior extrema, e um sinal é passado para as válvu-las 274 e 280, fazendo com que as mesmas se fechem. Conseqüentemente,o pistão 130 é bloqueado, e o braço é fixado em uma posição, na qual o flu-tuador 124 é levantado para fora da água. O braço 122 pode ainda ser apoi-ado por uma lingüeta (não mostrada), que se prende no braço.

A Figura 19 é uma representação diagramática, que mostra umapluralidade de flutuadores 124 e 164, que estão ligados a um sistema deacionamento hidráulico por meio de cilindros, tal como descrito acima, emconexão com as Figuras 14-18. Na Figura 19, esses flutuadores, que estãolocalizados em cristas de onda 146, 148 são referidos pelo número de refe-rência 164, enquanto todos os outros flutuadores são referidos pelo númerode referência 124. Não existe, no entanto, nenhuma diferença estrutural en-tre os flutuadores 124 e os flutuadores 164. Primeira, segunda e terceiracristas de ondas 146, 148, 150 são indicadas por linhas duplas na Figura 19,e primeira e segunda depressões de ondas 152, 154 são indicadas por li-nhas simples na figura. A direção do movimento das frentes de ondas é indi-cada por uma primeira seta 156, sendo que o comprimento da onda é indi-cado por uma segunda seta 158 e as partes ascendentes e descendentesdas ondas são indicadas por terceira e quarta setas 160, 162, respectiva-mente. Tal como indicado na Figura 19, os flutuadores 164, que estão nascristas das ondas 146 e 148 e, acabaram desse modo de completar seu mo-vimento ascendente causado pelas ondas. Esses flutuadores 124, que estãoentre a primeira crista de onda 146 e a primeira depressão de onda 152 es-tão em seu trajeto ascendente na onda, enquanto os flutuadores que estãoentre a segunda crista de onda 148 e a primeira depressão de onda 152 es-tão se movendo para baixo, ao longo de um lado na direção da corrente daonda. Como a série de flutuadores 124, 164 estende-se sobre um compri-mento de onda completo, uma pluralidade de flutuadores está em seu trajetoascendente em uma onda, a qualquer momento, com o que é garantido queuma pluralidade de flutuadores forneça uma contribuição de energia ao sis-tema de acionamento hidráulico, a qualquer momento. Tal como descritoacima com referência às Figuras 14-17, cada um dos flutuadores ativa umcilindro hidráulico, e pressão hidráulica é criada no tubo principal 180 (con-forme as Figuras 14-17). Como uma pluralidade dos flutuadores está se mo-vendo para cima ao mesmo tempo, uma pluralidade de cilindros hidráulicosfornece pressão hidráulica, simultaneamente. Conseqüentemente, graças àcondição do tubo principal comum 180, ligado a uma pluralidade de cilindroscom respectivos flutuadores, e graças à extensão da série de flutuadoressobre pelo menos um comprimento de onda completo, as flutuações depressão no tubo principal comum 180 e, portanto, as flutuações de pressãona entrada para o motor hidráulico 182 ou motores hidráulicos 182, 208, 210podem ser mantidas baixas. Como os motores hidráulicos 182, 208 e 210são motores com deslocamento variável por volta, as r.p.m. dos motorespodem ser mantidas essencialmente constantes. Isso, por sua vez, confere oefeito de que a freqüência da corrente CA gerada pelo gerador 184 ou gera-dores 184, 212 e 214 é essencialmente constante, com o que é obtido que,em modalidades preferidas da invenção, corrente CA pode ser gerada sem anecessidade de conversores de freqüência.

Na Figura 19, a direção da onda define um ângulo θ com relaçãoà fileira de flutuadores. A direção da onda é paralela à fileira de flutuadoresquando θ = 0°. Deve ser entendido que quanto maior for o ângulo θ para 0o,tanto mais comprida precisa ser a fileira de flutuadores, a fim de garantir quea qualquer momento determinado pelo menos um flutuador seja movido paracima por uma onda para fornecer uma contribuição de pressão no tubo prin-cipal comum 180 (conforme as Figuras 14-17) do sistema de acionamentohidráulico.

Ao projetar o sistema, o comprimento de onda e direções típicosda localização devem ser levados em consideração, a fim de garantir umapressão hidráulica substancialmente constante no sistema. Em modalidadespreferidas da invenção, a relação entre a direção da onda (ângulo Θ) e ocomprimento do aparelho de energia de ondas, isto é, o comprimento abar-cado pelos flutuadores 124, 164, pode ser determinada pela seguinte fórmula:

Comprimento do aparelho de energia de ondas > comprimento de onda/cos (Θ)

A Figura 20 mostra a pressão hidráulica 242 no tubo principalcomum 180 (conforme as Figuras 14-17) como função do tempo 240. A pri-meira curva 244 mostra a pressão hidráulica em uma linha de alimentaçãode um aparelho de energia de ondas típico da técnica anterior, com cilindroshidráulicos que alimentam um acumulador com um motor hidráulico. Tal co-mo indicado na Figura 20, a pressão hidráulica flutua com um período deonda 246. A pressão hidráulica 248 em uma modalidade do aparelho de e-nergia de ondas da presente invenção, que compreende uma pluralidade debraços, flutuadores e cilindros e sem acumuladores, flutua com uma ampli-tude mais baixa.

A Figura 21 representa dois trajetos de deslocamento diferentesde um flutuador sobre uma onda, que se move na direção da seta 171. Aparte superior da Figura 21 representa um trajeto de corrente, no qual sãotomadas quaisquer medidas para aumentar a distância de deslocamentovertical do flutuador 124, quando o flutuador é passado por uma onda. A par-te inferior da Figura 21 representa um trajeto de corrente, no qual a distânciade deslocamento vertical do flutuador é aumentada forçando ativamente oflutuador 124 para dentro da água na depressão de onda 152.

Na parte superior da Figura 21, na posição 172a, o flutuador es-tá se movendo para baixo com a onda, até que o flutuador atinja a depres-são de onda 152 na posição 172b. Nesse ponto, o cilindro hidráulico é blo-queado, quando a válvula de pressão 178 se fecha (conforme as figuras 14-17), sendo que a válvula de duas vias 200 também é fechada e, conseqüen-temente, o flutuador se move horizontalmente para dentro da onda, para aposição 172d por meio da posição 172c. Quando a onda se levanta, pressãoé formada na câmara superior 192 do cilindro 128 e no tubo a montante daválvula de pressão 178 (conforme as Figuras 14-17). Na posição 172d, apressão é suficiente para superar a pressão limite da válvula de pressão178, que se abre, com o que o flutuador 124 é deixado se mover para cimada onda, para a posição 172f por meio da posição 172e. Durante esse mo-vimento, o cilindro hidráulico 128 do flutuador 124 alimenta o meio hidráulicoao tubo hidráulico comum 180, com o que uma contribuição de energia éfornecida ao motor hidráulico 182 ou motores 182, 208, 210. Na posição172f, quando a onda que está passando está na iminência de descer, apressão no tubo de alimentação 176 cai para abaixo do limite de fechamentoda válvula de pressão 178, que se fecha. Assim que a válvula de pressão178 se fecha, e a válvula de duas vias 200 se abre, o flutuador 124 é desa-coplado do tubo hidráulico comum 180 e a flutuabilidade do flutuador 124 fazcom que o mesmo se mova de modo essencialmente vertical para fora daágua, para a posição 172g. Quando a onda desce, o flutuador 124 se movepara baixo com a onda para a posição 172h, e o flutuador inicia um novociclo na onda seguinte. O flutuador 124 percorre uma distância vertical 168.

Da descrição acima da Figura 21, é observado que a contribuição de energiade cada flutuador 124 individual e cilindro associado 128 para o sistema deacionamento hidráulico é conferida durante o movimento vertical do flutuador.

A fim de aumentar a potência de energia do aparelho de energiade ondas, é desejável, portanto, aumentar a distância de deslocamento ver-tical do flutuador 124. A parte inferior da Figura 21 representa um trajeto dedeslocamento alternativo do flutuador 124 sobre a onda, no qual são toma-das medidas para aumentar a distância vertical percorrida pelo flutuador124. Na posição 174a, o flutuador 124 está descendo no lado a jusante deuma onda. Na posição 174b, o flutuador 124 atingiu a depressão de onda152. Nesse ponto, o flutuador é forçado para baixo dentro da água, para aposição 174c, e a válvula de pressão 178 e a válvula de duas vias 200 sefecham (conforme as figuras 14-17). Quando a pressão a montante da válvu-la de pressão 178 excede o limite da pressão de fechamento da válvula depressão 178, a válvula 178 se abre, e o flutuador 124 se move para a posi-ção 174g, por meio de 174d, 174e e 174f. Na posição 174f, a válvula depressão 178 se fecha e a válvula de duas vias 202 se abre, e a flutuabilidadedo flutuador 124 faz com que o flutuador se mova de modo essencialmentevertical para fora da água, para a posição 174h, da qual o flutuador desce nolado a jusante da onda, para a posição 174i, e o ciclo acima é repetido. Gra-ças ao fato de forçar o flutuador para dentro da água na crista da onda 152,isto é, da posição 174b para a posição 174c, a distância vertical 170 percor-rida pelo flutuador é significativamente maior do que a distância vertical 168percorrida em modalidades, nas quais o flutuador não é forçado para baixopara dentro da onda em ou próximo a uma depressão de onda, conforme aparte superior da Figura 21. Portanto, a contribuição de energia do cilindro128 de um flutuador 124 também é significativamente maior com relação aotrajeto da parte inferior da Figura 21 do que com relação ao trajeto da partesuperior da Figura 21.

Evidentemente, um ganho líquido em termos de potência de e-nergia total do aparelho de energia de ondas apresenta-se apenas se a e-nergia utilizada para forçar o flutuador 124 para dentro da onda na depres-são de onda 152 não for deduzida da potência de energia do aparelho. AFigura 22 mostra uma modalidade modificada do sistema de acionamentohidráulico da Figura 14, que pode acumular energia potencial liberada quan-do um flutuador 124 se move verticalmente para fora de uma onda em oupróximo a uma crista de onda, isto é, da posição 174g para a posição 174hna parte inferior da Figura 21. Essa energia, que é perdida nas modalidadesdas Figuras 14-17, é usada para forçar o flutuador 124 para dentro da onda.

Mais especificamente, a Figura 22 mostra um diagrama hidráuli-co com primeiro, segundo, terceiro e quarto acumuladores 216, 218, 220,222 para forçar os flutuadores para baixo, sob as ondas em depressões deonda. Além do sistema da Figura 14, o sistema hidráulico da Figura 22, com-preende os acumuladores hidráulicos 216, 218, 220, 222, que estão dispos-tos em uma extremidade dos tubos do acumulador hidráulico 224, 226, 228,230, que estão ligados ao tubo de alimentação 176 por meio de primeira,segunda, terceira e quarta válvulas de duas vias 232, 234, 236, 238. Quandoum flutuador tiver passado por uma crista de onda, a válvula de pressão 178se fecha, tal como descrito acima em conexão com a Figura 14, e o flutuador124 se move para fora da onda de sua posição submersa na onda. O meiohidráulico, que é, desse modo, deslocado da parte superior 192 do cilindro, éconduzido aos acumuladores 216, 218, 220, 222 por meio das válvulas 232,234, 236, 238 e dos tubos de acumulador 224, 226, 228, 230. Em uma mo-dalidade, as válvulas 232, 234, 236, 238 estão dispostas e controladas de talmodo que a primeira válvula 232 se fecha a uma primeira pressão p1, sendoque p1 é mais baixa do que a pressão de operação pO no tubo principal 180.

A segunda válvula 234 se abre à primeira pressão p1 e fecha-se novamentea uma segunda pressão, mais baixa, p2. A terceira válvula 236 se abre àsegunda pressão p2 e fecha-se novamente a uma terceira pressão, maisbaixa, p3. A quarta válvula 238 se abre à terceira pressão p3 e fecha-se no-vamente a uma quarta pressão, mais baixa, p4. A uma pressão ainda maisbaixa, p5, abre-se a válvula de duas vias 200.

A uma depressão de onda, a válvula 200 se fecha, a quarta vál-vula de duas vias 238 se abre e a pressão no quarto acumulador 222 é utili-zada para forçar o flutuador para baixo da água. Quando a quarta válvula deduas vias 238 se fecha, a terceira válvula de duas vias 236 se abre, e apressão no terceiro acumulador 220 é utilizada para forçar o flutuador adi-cionalmente para baixo da água. Depois disso, a terceira válvula de duasvias 236 se fecha e a segunda válvula de duas vias 234 se abre, e a pressãono segundo acumulador 218 é utilizada para forçar o flutuador ainda maispara baixo da água. Subseqüentemente, a segunda válvula de duas vias 234se fecha, e a primeira válvula de duas vias 232 se abre, de modo que apressão no primeiro acumulador 216 é usada para forçar o flutuador adicio-nalmente para baixo da superfície da água. Finalmente, a primeira válvula deduas vias 232 se fecha e a válvula de pressão 178 se abre.

Desse modo, é observado que pelo menos uma parte da energiapotencial liberada quando o flutuador 124 se move verticalmente para forada onda, da posição 174g para a posição 174h (conforme a parte inferior daFigura 21) pode ser utilizada para forçar o flutuador para dentro da água emuma depressão de onda 152, a fim de aumentar a potência de energia doaparelho de energia de ondas. Conseqüentemente, o ato de forçar um flutu-ador para baixo de um modo descrito acima pode ser considerado como ummétodo para utilizar o potencial de energia liberado nas cristas de onda, e-nergia essa que de outro modo seria perdida.

Podem estar previstos mais do que quatro acumuladores 216,218, 220 e 222. Por exemplo, podem estar previstos seis, oito, dez, doze,vinte e até mesmo mais acumuladores.

A Figura 23 mostra, em geral, uma representação gráfica da a-cumulação de energia em N etapas, por exemplo, em N acumuladores, cor-respondentes aos acumuladores 216, 218, 220 e 222 da Figura 22. O primei-ro eixo indica o deslocamento vertical d0 250 do flutuador em água, e o se-gundo eixo indica força F0 252. A área do triângulo sombreada, que cobremetade do diagrama da Figura 23 indica a energia máxima ideal, que estádisponível. Porém, a fim de utilizar essa energia, o sistema pode compreen-der um número infinito de etapas, isto é, um número infinito de acumulado-res. Em outras palavras, quanto maior for a diferença de pressão entre duasetapas, tanto maior é a perda de energia para cada etapa. Na Figura 23, aperda de energia é indicada por triângulos 254 sombreados. Cada triânguloindica que o flutuador é deslocado a uma distância vertical Ad. A área decada um dos triângulos pequenos é a metade da altura vezes comprimento.

Portanto, a perda em cada etapa pode ser determinada pela seguinte fórmula:

<formula>formula see original document page 36</formula>

na qual

F0 é a força de excursão quando o flutuador é forçado pela dis-tância d0 sob a água,

Ad = do/N, e

N é o número de etapas.

A perda total de energia, isto é, a soma dos triângulos pequenos,é definida pela seguinte fórmula:

<formula>formula see original document page 36</formula>

Conseqüentemente, quanto maior o número de etapas N, tantomenor é a perda de energia total.

O efeito dos acumuladores descrito acima em conexão com asFiguras 22 e 23 é mostrado na Figura 24, na qual a curva 256 mostra o mo-vimento do flutuador na onda como função do tempo e a curva 258 mostra oformato de uma onda como uma função do tempo. Existe uma sobreposiçãoparcial das curvas 256 e 258 no lado a jusante, isto é, descendente, de umaonda. Em 260, a válvula de duas vias 200 se fecha (conforme a Figura 22),enquanto a válvula de pressão 178 também é fechada, e o flutuador é blo-queado. Em 262, o flutuador move-se para fora da onda e fornece energiaaos acumuladores 216, 218, 220 e 222. Na Figura 25, a curva 264 mostra adepressão efetiva do flutuador na onda.

As figuras 26-27 mostram um aparelho de energia de ondas 302apoiado por uma estrutura existente 303 na forma de um quebra-mar. O a-parelho de energia de ondas 302 compreende uma estrutura de treliça 304que compreende elementos de força 306 que são unidos em um pico 308.Nas figuras 26 e 27, a estrutura de treliça compreende quatro elementos deforça, mas em outras modalidades a estrutura pode compreender somentetrês elementos de força. O aparelho de energia de ondas compreende umapluralidade de braços 322, que têm uma estrutura em formato de A. Alterna-tivamente, os braços podem ser em formato de V. Os braços são articula-damente conectados na estrutura de treliça por meio de um apoio rotacionalna forma de mancais 344. Os mancais 344 permitem que os braços girempara cima e para baixo como indicado pela seta 305 entre um ângulo de -45°em relação à horizontal, isto é, abaixo da horizontal e +20° em relação à ho-rizontal, isto é, acima da horizontal. Ao permitir que os braços girem sobre talângulo grande, o aparelho pode ser capaz de operar sob uma variação demarés do nível de água de até 6 metros ou mais dependendo do comprimen-to dos braços.

Nas figuras 26-27, os braços são conectados não rotativamenteem um flutuador 324 que tem uma superfície inferior convexa 325. Uma van-tagem da superfície convexa é que para qualquer posição rotacional do bra-ço, a linha de água do flutuador permanece a mesma. Um cilindro hidráulico328 que compreende um pistão 330 interliga o braço 322 e o pico 308 daestrutura de treliça. O cilindro hidráulico é usado para a produção de energiahidráulica como descrito no anteriormente mencionado.

De modo a proteger os braços durante uma tempestade, os bra-ços são girados para a posição mais alta, isto é, +20° em relação à horizon-tal tal que as ondas não podem alcançar os braços.

A distância 307 entre os aparelhos de energia de ondas pode fi-car entre uns poucos metros até 2000 m. Vantajosamente, os braços sãodistribuídos sobre uma distância que corresponde a pelo menos um compri-mento da onda tal que as variações na energia produzida podem ser minimi-zadas como descrito acima em relação às figuras 19 e 20.

Claims

1. Instalação que compreende um aparelho de energia de on-das, que compreende uma pluralidade de braços, cada um dos quais estáapoiado rotativamente em uma extremidade por um eixo, e sendo que cadabraço sustenta um flutuador em sua outra extremidade, que é oposta à ex-tremidade apoiada, de modo que um movimento translacional do flutuador,causado por uma onda, resulta em rotação do braço em torno do eixo, sendoque o aparelho compreende dispositivos de conversão de energia, para con-verter energia transmitida pela onda aos braços em energia elétrica, sendoque a pluralidade de braços está disposta em uma fileira, de modo que umaonda que está passando pela fileira de braços faz com que os braços giremsucessivamente em torno do eixo, sendo que os braços estão dispostos adistâncias mútuas, de modo que a passagem da onda faz com que os bra-ços girem com uma mudança de fase mútua, e no qual os braços e os dis-positivos de conversão de energia são apoiados por uma estrutura de apoio,que é permanentemente fixada no fundo do mar ou em terra, na qual cadabraço se estende em uma direção longitudinal, e na qual a estrutura de a-poio se estende em uma direção transversalmente à dita direção longitudi-nal, caracterizada pelo fato de que- a estrutura de apoio compreende um quebra-mar, molhe, píer, cais, roche-do ou perfuratriz petrolífera; e- cada braço está individualmente apoiado pelo quebra-mar, molhe, píer,cais, rochedo ou perfuratriz petrolífera; e- os braços são dispostos em distâncias mútuas ao longo do quebra-mar,molhe, píer, cais, rochedo ou perfuratriz petrolífera.

2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, na qual a estrutu-ra de apoio inclui uma porção acima da superfície do mar, e na qual cadabraço é apoiado por essa porção da estrutura de apoio, que fica acima dasuperfície do mar.

3. Instalação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, na qual o di-to eixo forma parte de um mancai, e na qual cada braço á apoiado por pelomenos um mancai, que é preso na estrutura de apoio.

4. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 3, na qual cada braço é apoiado por uma estrutura de treliça, que épresa na estrutura de apoio.

5. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 4, na qual cada braço se estende longitudinalmente para longe daestrutura de apoio, de modo que cada braço é pelo menos articulável parauma posição horizontal.

6. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 5, na qual o apoio rotacional de cada braço permite uma rotação an-guiar do braço para pelo menos -30° em relação à horizontal.

7. Instalação de acordo com a reivindicação 6, na qual o apoiorotacional de cada braço permite uma rotação angular do braço para pelomenos -45° em relação à horizontal.

8. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações ρde 1 a 7, na qual o apoio rotacional de cada braço permite uma rotação an-gular do braço para pelo menos +10° em relação à horizontal.

9. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 8, na qual o apoio rotacional de cada braço permite uma rotação an-gular do braço para pelo menos +20° em relação à horizontal.

10. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 9, na qual a fileira de braços está orientada de tal modo com relaçãoà frente da onda que a fileira forma um ângulo de +/- 60° com relação à frente.

11. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 10, na qual cada um dos braços transmite energia, intermitentemente,ao dispositivo de conversão de energia quando uma onda passa pelo flutua-dor do braço, sendo que os braços e flutuadores estão dispostos com dis-tâncias mútuas tais que, em qualquer momento, pelo menos dois braços eflutuadores simultaneamente fornecem uma contribuição de energia ao dis-positivo de conversão de energia.

12. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 11, na qual o dispositivo de conversão de energia compreende umsistema de acionamento hidráulico com um motor acionado hidraulicamente.

13. Instalação de acordo com a reivindicação 12, na qual cadabraço está ligado ao sistema de acionamento hidráulico por meio de pelomenos um elemento de ativação, que faz com que um meio hidráulico dosistema de acionamento hidráulico seja deslocado para o motor, sendo queos elementos de ativação estão dispostos para deslocar o meio hidráulicopara o motor por meio de tubos hidráulicos comuns.

14. Instalação de acordo com a reivindicação 13, na qual o, pelomenos um, elemento de ativação de cada braço compreende um cilindro deação dupla.

15. Instalação de acordo com a reivindicação 14, na qual o sis-tema de acionamento hidráulico compreende pelo menos um acumuladorhidráulico para armazenar energia intermitentemente no sistema de aciona-mento hidráulico, e na qual o sistema de acionamento hidráulico é controlá-vel, para liberar a energia armazenada no acumulador, quando um flutuadoré passado por uma depressão de onda, de modo a forçar o flutuador susten-tado pelo braço para dentro da onda.

16. Instalação de acordo com as reivindicações 13 e 15, na qualo meio hidráulico é alimentado ao acumulador hidráulico por meio dos tuboshidráulicos comuns.

17. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações-14 a 16, na qual cada cilindro está dotado de um sensor para determinaruma posição e/ou velocidade de movimento do pistão do cilindro, sendo queo sensor está disposto para transmitir um sinal para uma unidade de controledos cilindros e válvulas associadas, de modo que a transmissão de energiados cilindros individuais às partes restantes do sistema de acionamento hi-dráulico são controláveis individualmente em resposta ao sinal que represen-ta a posição do pistão de cilindro individual e/ou velocidade de movimento.

18. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 1 a 17, que compreende, ainda, um sistema de elevação hidráulico paralevantar o flutuador para fora do oceano e para bloquear o flutuador em umaposição superior acima da superfície do oceano.

19. Instalação de acordo com a reivindicação 14 e 18, na qual ocilindro de ação dupla faz parte do sistema de elevação hidráulico, de modoque o cilindro é controlável para levantar o flutuador para fora do oceano.

20. Uso de uma estrutura, que está permanentemente fixada nofundo do mar ou em terra como um apoio para um aparelho de energia deondas que compreende uma pluralidade de braços, cada um dos quais éapoiado rotativamente em uma extremidade por um eixo, e no qual cadabraço transporta um flutuador na sua outra extremidade, que está oposto àextremidade apoiada, de modo que um movimento translacional do flutuadorcausado por uma onda resulta na rotação do braço ao redor do eixo, o apa-relho que compreende dispositivo de conversão de energia para converter aenergia transmitida da onda para os braços em energia elétrica, a pluralida-de de braços estando disposta em uma fileira tal que uma onda que passapela fileira de braços faz com que os braços girem sucessivamente ao redordo eixo, sendo que os braços estão dispostos em distâncias mútuas, de mo-do que a passagem da onda faz com que os braços girem com uma mudan-ça de fase mútua, a estrutura de apoio compreendendo um quebra-mar, mo-lhe, píer, cais, rochedo ou uma perfuratriz petrolífera, cada braço se esten-dendo em uma direção longitudinal, e a estrutura de apoio se estendendoem uma direção transversalmente à dita direção longitudinal, e no qual cadabraço é individualmente apoiado pelo quebra-mar, molhe, píer, cais, rochedoou perfuratriz petrolífera, os braços sendo dispostos em distâncias mútuasao longo do quebra-mar, molhe, píer, cais, rochedo ou perfuratriz petrolífera.

21. Uso de acordo com a reivindicação 20, no qual a estruturade apoio inclui uma porção acima da superfície do mar, e no qual cada braçoé apoiado por essa porção da estrutura de apoio, que fica acima da superfí-cie do mar.

22. Uso de acordo com a reivindicação 20 ou 21, no qual o ditoeixo forma parte de um mancai, e no qual cada braço é apoiado por pelomenos um mancai, que é preso na estrutura de apoio.

23. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a-22, no qual cada braço é apoiado por uma estrutura de treliça, que é presana estrutura de apoio.

24. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 23, no qual cada braço se estende longitudinalmente para longe da estruturade apoio, de modo que cada braço é pelo menos articulável para uma posi-ção horizontal.

25. Método para erigir um aparelho de energia de ondas no mar,o aparelho de energia de ondas compreendendo uma pluralidade de braços,cada um dos quais é apoiado rotativamente em uma extremidade por umeixo, e no qual cada braço transporta um flutuador na sua outra extremidade,que é oposta à extremidade apoiada, de modo que o movimento translacio-nal do flutuador causado por uma onda resulta na rotação do braço ao redordo eixo, o aparelho compreendendo dispositivo de conversão de energiapara converter a energia transmitida da onda para os braços em energia elé-trica, a pluralidade de braços sendo disposta em uma fileira tal que uma on-da passando pela fileira de braços faz com que os braços sucessivamentegirem ao redor do eixo, os braços sendo dispostos em distâncias mútuas, demodo que a passagem da onda faz os braços girarem com uma mudança defase mútua, o método compreendendo:- montar o aparelho de energia de ondas em uma estrutura de apoio, que épermanentemente fixada no fundo do mar ou em terra, a estrutura de apoiocompreendendo um quebra-mar, molhe, píer, cais, rochedo ou uma perfura-triz petrolífera, cada braço se estendendo em uma direção longitudinal, e aestrutura de apoio se estendendo em uma direção transversalmente à ditadireção longitudinal, a etapa de montagem incluindo:- dispor cada braço de modo a ser individualmente apoiado pelo quebra-mar,molhe, píer, cais, rochedo ou perfuratriz petrolífera e- dispor os braços em distâncias mútuas ao longo do quebra-mar, molhe,píer, cais, rochedo ou perfuratriz petrolífera.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, no qual a estrutu-ra de apoio inclui uma porção acima da superfície do mar, e no qual cadabraço é apoiado por essa porção da estrutura de apoio, que fica acima dasuperfície do mar.

27. Método de acordo com a reivindicação 25 ou 26, no qual odito eixo forma parte de um mancai, e no qual cada braço é apoiado por pelomenos um mancai, que é preso na estrutura de apoio.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 25a 27, no qual cada braço é apoiado por uma estrutura de treliça, que é presana estrutura de apoio.

29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 25a 28, no qual cada braço se estende longitudinalmente para longe da estru-tura de apoio, de modo que cada braço é pelo menos articulável para umaposição horizontal.