"APARELHO PARA CAPTURAR ENERGIA DE UMA ONDA EH OM CORPO DE ÁGUA TENDO UMA SUPERFÍCIE DE ÁGUA E BOMBA DE RECIPROCIDADE»
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se à conversão da energia
de uma onda de um corpo de água, em uma forma que pode
desempenhar trabalhos úteis.
A invenção foi idealizada em particular, embora não
necessariamente apenas para tal, para aproveitar a energia de uma onda e converter a energia aproveitada em um fluido pressurizado para o uso de uma maneira apropriada. 0 fluido pode compreender água retirada a partir de um corpo de água propriamente dito. onde o corpo de água compreende um oceano, a água do mar retirada a partir do oceano pode ser enviada por uma tubulação sob alta
pressão para a região costeira para o devido uso.
A água do mar sob alta pressão pode, por exemplo,
ser usada para operacionalizar uma turbina e, a potência do eixo
a partir da turbina pode ser usada para gerar eletricidade.
Alternativamente, a água do mar sob alta pressão pode ser
alimentada em uma unidade de dessalinização por osmose reversa
para produzir água fresca ou doce. Em tal arranjo, o material
concentrado da água salgada saindo a partir da unidade de
dessalinização, o qual ainda está sob pressão, pode ser
alimentado em uma turbina e a potência do eixo usada para gerar
eletricidade.
Antecedentes da Invenção
Já houve várias propostas para dispositivos que
buscam aproveitar a energia de ondas oceânicas, com alguns dispositivos operando na superficie da água e outros operando
embaixo de água.
OS dispositivos operando embaixo de água, tipicamente, envolvem um elemento móvel tal como um diafragma adaptado para defletir em resposta à ação da água. Um exemplo de tal dispositivo é revelado no documento WO 2004/003380. O dispositivo repousa no leito do mar e compreende uma estrutura de corpo tendo um diafragma adaptado para defletir em resposta a energia de uma onda. Uma câmara de trabalho é disposta imediatamente abaixo do diafragma e contém um fluido compresso, convenientemente ar. O fluido compresso está sob pressão para proporcionar uma força de elevação para contra balancear o peso do diafragma e quaisquer amarrações no mesmo, assim como a água do mar acima do diafragma. Λ superfície superior do diafragma é exposta à água do mar. O diafragma é operacionalmente conectado a uma bomba de reciprocidade, na qual a deflexão do diafragma causa
a operação da bomba de reciprocidade.
com tal arranjo, é necessário proporcionar uma
estrutura sobre o leito do mar, com a estrutura incorporando o diafragma e uma câmara de trabalho contendo um fluido compresso embaixo do diafragma. Tal estrutura pode ser relativamente cara
para ser construída e para ser mantida.
É contra este antecedente que a presente invenção
foi desenvolvida.
Revelação da Invenção
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é
aqui proporcionado um aparelho para capturar a energia de uma
onda em um corpo de água tendo uma superfície de água, o aparelho
compreendendo os meios responsivos aos distúrbios da água, uma
bomba de reciprocidade dentro do corpo de água, a bomba de
reciprocidade compreendendo um corpo definindo uma cavidade, um
plstão montado de uma forma deslizante e de vedação no que drz
3 respeito ao corpo para um movimento reciproco no que diz resperto à cavidade, o pistão e a cavidade cooperando para definir uma câmara de bombeamento adaptada para sofrer uma expansão e uma contração em resposta ao movimento de reciprocidade do pistão no que diz respeito à cavidade, uma passagem de fluxo no interior do pistão, a passagem de fluxo tendo uma entrada para receber água a partir do corpo de água, e uma saida para descartar a água recebida na câmara de descarte, onde a água é retirada e enviada para o interior da câmara de bombeamento quando da expansão do volume da mesma e é descartada a partir da câmara de bombeamento quando da redução do volume da mesma, a bomba de reciprocidade sendo operacionalmente acoplada ao referido meio a ser operado pelo movimento em um sentido para cima do referido meio para
sofrer um primeiro percurso.
Preferivelmente, o referido meio responsivo aos
distúrbios da água no corpo de água encontra-se submerso no corpo de água.
Preferivelmente, a borrtoa de reciprocidade é adaptada para sofrer um segundo percurso (de retorno) sob a influência da
gravidade.
Preferivelmente, o primeiro percurso compreende um
percurso de borrüoeamento e o segundo percurso (de retorno)
compreende um percurso de ingresso.
Preferivelmente, a boirfca de reciprocidade é adaptada
para receber água a partir do corpo de água durante o percurso de ingresso da mesma e para distribuir a água recebida sob pressão
durante o percurso de bombeamento da mesma.
Preferivelmente, o corpo define uma câmara de
ingresso abaixo do pistão na qual o pistão mergulha quando da expansão do volume da câmara de descarte, a câmara de ingresso sendo adaptada para receber água a partir de uma fonte em comunicação com a câmara de ingresso.
A câmara de ingresso pode receber água de qualquer
maneira apropriada. Em um arranjo, a câmara de ingresso pode
estar em comunicação com uma fonte de água por meio de uma linha
de distribuição de água. Em um outro arranjo, a câmara de
ingresso pode ter uma parede a qual é penetrada pela água. A
parede pode incorporar perfurações tais como fendas.
Preferivelmente, as perfurações são de um tamanho tal, o qual
permite a entrada de água enquanto substancialmente exclui
qualquer material particulado tal como areia. A parede pode
separar a câmara de ingresso a partir de um meio de filtragem
proporcionando a filtração da água entrando na câmara de
ingresso. Tipicamente, o meio de filtragem compreende areia
saturada. A areia saturada pode ser acomodada em uma câmara de
contenção em comunicação com o corpo de água.
Tipicamente, a água compreende água do mar, em qual
caso o corpo de água compreenderia o mar.
Preferivelmente, a bomba é ancorada no leito do
corpo de água. A bomba pode ser rigidamente ancorada ao leito, ou
2 0 pode ser ancorada para um movimento angular em relação ao leito.
Neste último caso, a bomba pode ser presa com uma corda no leito.
A boirtoa pode ser assim presa com uma corda com uma única linha de
corda, a qual pode incorporar um pivô e um anel de amarração. Em
um outro arranjo, a boirtoa pode ser embutida no leito do mar. Com
este arranjo, a areia saturada no leito do mar pode proporcionar
a filtração da água entrando na câmara de ingresso.
Preferivelmente, o referido meio responsivo aos distúrbios das ondas no corpo de água é localizado no interior do corpo de água e apresenta uma primeira face exposta ao corpo de água e direcionada em um sentido da superfície da água, e uma segunda face exposta ao corpo de água e direcionada se afastando
da superfície da água.
Este meio responsivo aos distúrbios das ondas pode
estar na ou perto da superfície da água ou submerso no corpo de água.
Preferivelmente, o meio responsivo aos distúrbios
das ondas é algo flutuante dentro do corpo de água.
Preferivelmente, o meio responsivo aos distúrbios
das ondas compreende uma bóia. Alternativamente, o mesmo pode
compreender um dossel.
Preferivelmente, a bomba compreende um corpo de
bomba definindo uma câmara de ingresso e uma câmara de descarte,
O pistão estendendo entre a câmara do pistão e a câmara de
descarte, o pistão sendo montado para a recíproca e para co
operar com a câmara de descarte para definir a câmara de
bombeamento, com o volume da câmara de bombeamento variando
conforme ao movimento de reciprocidade do pistão.
preferivelmente, a câmara de ingresso e a câmara de
descarte são separadas por uma partição, o pistão passando através da partição e sendo suportado para um engate de
deslizamento e de vedação na mesma.
Preferivelmente, uma estrutura de vedação é
proporcionada entre o pistão e a partição.
A estrutura de vedação pode compreender uma primeira
vedação guando do engate de deslizamento e de vedação com o pistão e uma segunda vedação guando do engate de deslizamento e de vedação com o pistão, e uma cavidade de fluido entre as duas vedações na gual qualquer vazamento de fluido possa acumular.
preferivelmente, o pistão compreende um tubo de
3 pistão tendo uma extremidade de abertura por sobre a câmara de ingresso e uma extremidade de abertura por sobre a câmara de descarte, e um meio de válvula associado com o pistão permitindo a entrada da água no pistão oco durante o percurso de ingresso do pistão, enquanto restringindo o fluxo de retorno do fluido através da referida extremidade durante o percurso de bombeamento
do pistão.
Preferivelmente, o meio de válvula pode compreender uma válvula de checagem associada com a referida extremidade do
pistão.
L0 preferivelmente, o pistão é ligado ao referido meio
responsivo aos distúrbios das ondas por um mecanismo de elevação.
O mecanismo de elevação pode compreender uma haste de
levantamento rigida estendendo entre os referidos meios
responsivos aos distúrbios das ondas e um cabeçote de
levantamento acomodado na cavidade, o cabeçote de levantamento
sendo operacionalmente acoplado ao pistão.
Preferivelmente, uma cobertura é proporcionada
acerca daquela porção da haste de levantamento rigida a qual
estende no e retrai a partir do corpo da bomba durante a
reciprocidade do pistão.
A cobertura pode compreender uma bainha extensível
estendendo entre o corpo da bomba e uma porção da haste de levantamento.
onde o meio responsivo aos distúrbios das ondas compreende um dossel, pode haver uma pluralidade de tais dosséis arranjados em uma disposição de elementos em uma ou mais dimensões, com dossiês adjacentes conectados em conjunto. Preferivelmente, a interconexão entre os dosséis adjacentes pode compreender um conector flexível. A disposição de elementos em uma ou mais dimensões pode adicionalmente compreender dosséis arranjados em uma linha estendendo transversalmente a direção do
curso das ondas.
Em um outro arranjo, o corpo pode compreender uma
folha estendendo na direção do curso das ondas, a folha tendo !ados opostos, um dos quais define a face superior e o outro
define a face inferior.
Preferivelmente, a folha é um material flexível
embora não extensível.
Ά folha pode ser configurada como uma tira. Pode
haver uma pluralidade de tais tiras posicionadas em uma relação
de lado a lado.
Preferivelmente, a bomba tem a provisão de
proporcionar tratamento para a água distribuída pela borrtoa; o
tratamento pode, por exemplo, compreender cloração. No que diz
respeito a isto, a bo^a pode ser proporcionada com uma célula
eletrolitica na qual uma corrente é alimentada por um gerador
elétrico linear operável em resposta a reciprocidade da bomba. A
célula eletrolitica é contatada pela água na bomba e a ação
eletrolitica resultante resulta na produção de um agente de
tratamento tal como o cloro.
0 gerador elétrico linear pode compreender um
induzido definido pelo pistão da bomba e um estator associado com
o induzido; a reciprocidade do pistão proporcionando o movimento
relativo entre o induzido e o estator para gerar uma corrente
elétrica. 0 estator pode ser associado com o induzido pelo fato
de ser posicionado ao redor do mesmo.
Preferivelmente, uma bóia de flutuação é
proporcionada sobre a seção da extremidade superior do corpo da
bomba. A bóia de flutuação pode compreender uma estrutura
inflável inflada com ar. Preferivelmente a estrutura inflável é assim configurada para proporcionar o movimento de aprumo da bomba.
Em um arranjo, a estrutura inflável tem uma
configuração elipsoidal.
De acordo com um aspecto adicional da invenção, é
proporcionada uma boirtoa de reciprocidade compreendendo uma célula
eletrolitica, um gerador elétrico linear operável para
proporcionar uma corrente para a célula eletrolitica para uma
ação eletrolitica sobre pelo menos uma porção da água recebida
pela bomba; o gerador elétrico linear sendo operável em resposta
a reciprocidade da bomba.
Preferivelmente, a bomba compreende um pistão, uma
parte do pistão definindo um induzido para o gerador elétrico
linear, e um estator associado com o induzido, no qual a
reciprocidade do pistão causa um movimento do induzido de forma
linear no que diz respeito ao estator para gerar a corrente
elétrica.
Breve Descrição dos Desenhos
A invenção será mais bem entendida quando da
referência a seguinte descrição de várias realizações especificas da mesma, conforme é mostrado nos desenhos acompanhantes, nos
quais:
a Figura 1 é uma vista esquemática do aparelho de acordo com a primeira realização instalada em uma posição
submersa;
a Figura 2 é uma vista esquemática fragmentada de uma parte inferior de uma bomba de reciprocidade formando parte do aparelho;
a Figura 3 é uma vista esquemática fragmentada de uma parte intermediária da bomba, mostrando em particular uma câmara de ingresso, uma câmara de descarte e um pistão estendendo
entre os mesmos;
a Figura 4 é uma vista fragmentada, em uma escala
ampliada, mostrando uma partição entre a câmara de ingresso e a
câmara de descarte e uma estrutura de vedação proporcionando um
engate de deslizamento e um engate de vedação entre o pistão e a
parede de partição;
a Figura 5 é uma vista detalhada da parte da
estrutura de vedação da Figura 4;
a Figura 6 é uma vista esquemática fragmentada de
uma parte superior da bomba;
a Figura 7 é uma vista esquemática fragmentada
mostrando a parte superior da bomba, uma bôia e uma conexão entre
a bóia e a bomba;
a Figura 8 é uma vista detalhada da conexão entre a
bomba e a bóia;
a Figura 9 é uma vista esquemática do aparelho de
acordo com uma segunda realização instalada em uma posição submersa;
a Figura 10 é uma vista fragmentada da bomba
formando parte do aparelho da Figura 9;
a Figura 11 é uma vista fragmentada em uma escala
ampliada ilustrando a seção de extremidade inferior da bo^a,
incluindo um sistema de filtragem associado à mesma;
a Figura 12 é uma vista esquemática fragmentada de
uma porção inferior de uma bomfca em um aparelho de acordo com uma
terceira realização, com o pistão mostrado no término do seu
percurso para baixo;
a Figura 13 é uma vista um tanto quanto similar a da Figura 12, mas em uma escala ampliada e também mostrando o pistão
no término do seu percurso para cima;
a Figura 14 é uma vista detalhada da Figura 12
ilustrando em particular uma célula eletrolitica e um gerador elétrico linear para produzir uma corrente elétrica para a célula
eletrolitica;
a Figura 15 é uma vista esquemática de uma pluralidade de bordas montadas em uma disposição de elementos em
uma ou mais dimensões;
a Figura 16 é uma vista plana da disposição de
elementos em uma ou mais dimensões;
a Figura 17 é uma vista em perspectiva de uma das
bombas na disposição de elementos em uma ou mais dimensões;
a Figura 18 é uma vista em perspectiva de várias
bombas na disposição de elementos em uma ou mais dimensões;
a Figura 19 é uma vista esquemática do aparelho de
acordo com uma realização adicional;
a Figura 20 é uma vista esquemática do aparelho da
Figura 19 instalado em uma posição submersa;
a Figura 21 é uma vista esquemática em perspectiva
do aparelho da Figura 19;
a Figura 22 também é uma vista esquemática em
perspectiva do aparelho da Figura 19, com exceção da parte do
dossel está em corte;
a Figura 23 é uma vista esquemática em elevação do
aparelho de acordo com ainda outra realização adicional mostrando a operação do aparelho quando uma onda afeta a sua borda
principal;
a Figura 24 é uma vista similar a da Figura 23, com exceção que o aparelho é mostrado em operação em um estágio mais adiante do curso da onda;
a Figura 25 é uma vista em perspectiva fragmentada
do aparelho, ilustrando, particularmente, a separação do fluxo de
energia no fluxo superior e no fluxo inferior; a Figura 2 6 ilustra a operação do aparelho em
resposta a um incidente de uma onda de grande amplitude;
a Figura 27 é uma vista esquemática em elevação do
aparelho de acordo com ainda uma outra realização adicional;
a Figura 28 é uma vista fragmentada do aparelho de
acordo com ainda uma outra realização adicional;
a Figura 2 9 é uma vista esquemática em perspectiva
do aparelho de acordo com ainda uma outra realização adicional;
a Figura 30 é uma vista esquemática plana do
aparelho da Figura 29; a Figura 31 é uma vista esquemática em perspectiva
de acordo com ainda uma outra realização adicional;
a Figura 32 é uma vista em perspectiva fragmentada
da seção da borda principal do aparelho da Figura 31; e
a Figura 33 é ainda uma vista esquemática em
perspectiva adicional da seção de borda principal do aparelho da Figura 31.
Os Melhores Modos para Realizar a Invenção
As realizações mostradas nos desenhos são, cada uma
delas, direcionadas ao aparelho para aproveitar energia de ondas oceânicas e para converter a energia aproveitada em água do mar com alta pressão, tipicamente acima de 100 psi e preferivelmente acima de 800 psi. É possivel enviar a água do mar com alta pressão gerada pelo aparelho, para a região costeira por meio de uma tubulação para o uso em qualquer propósito adequado. Em uma aplicação água do mar com alta pressão é usada como um fluido motor para operar uma turbina, com a potência do eixo da mesma sendo usada para gerar eletricidade. Em uma outra aplicação água do mar com alta pressão pode ser alimentada a uma unidade de dessalinização por osmose reversa a partir da qual água fresca e
doce pode ser gerada.
O material concentrado da água salgada a partir da
unidade de dessalinização, o qual ainda está em alta pressão, pode então ser alimentado em uma turbina para a extração de energia mecânica. 0 material concentrado de água salgada descartado pode então ser retornado ao oceano se desejado for.
Cada uma das realizações será descrita e será
ilustrada como sendo instalada e operacional em um corpo de água do mar 1 tendo uma superfície de água 2 e um leito de mar 3 o
qual tipicamente compreende areia. Agora, com referência as Figuras de 1 a 8, o
aparelho 10 de acordo com a primeira realização compreende cs
meios responsivos aos distúrbios da água 11 e uma bozrtoa 13
operacionalmente conectados ao referido meio 11. A borrtoa 13 é
ancorada no que diz respeito ao leito do mar 3 e os meios 11
compreendem uma bôia 12 flutuando suspensa no interior do corpo
de água do mar 1 acima da borrtoa 13, mas tipicamente abaixo da
superfície da água 2. A bôia 12 é operacionalmente conectada a
bomba 13 por meio de um acoplamento 15 o qual inclui uma linha de
corda de prender 17. A linha de corda de prender 17 incorpora uma
seção 19, a qual proporciona uma junta de pivô.
A bomba é ancorada no leito do mar 3 por meio de uma
ancora 20 proporcionando uma força de ancoragem substancialmente
excedendo a força de empuxo em um sentido para cima da flutuação
e a dinâmica de sublevantamento devido ao movimento das ondas
atuando sobre a bôia 12. Nesta realização, o meio de ancoragem 20 compreende uma base 21 embutida no leito do mar 3. A base 21 tem uma placa 23 na qual a bomba é fixada por uma ligação 24. A ligação 24 incorpora uma seção 26 a qual proporciona um anel de amarração e uma junta de pivô. Com este arranjo, a bomba 13 pode oscilar de uma forma angular no que diz respeito ao leito do mar 3 em qualquer uma das direções laterais. A extensão do movimento lateral angular da borrtoa 13 é determinada por uma combinação de fatores tais como: a flutuação da bóia 12, o estado do mar e qualquer restrição subsidiária que pode ser proporcionada à bomba. A placa 23 pode ser configurada com uma ancora de sucção.
0 meio de ancoragem 20 compreende adicionalmente uma corrente de
τ o τ o 3 ancora 27 embutida no
ancora 25 estendendo entre a placa 23 e a ancora
leito do mar 3.
A bomba 13 compreende um corpo alongado 31 com uma
construção tubular tendo um interior 32. Nesta realização, o corpo alongado 31 tem uma seção transversal circular. O corpo alongado 31 tem uma parede lateral exterior 33, a qual nesta realização é formada como uma seção de parede lateral superior 35 e uma seção de parede lateral inferior 37 conectadas em conjunto.
0 corpo 31 tem uma extremidade superior 41 a qual é aberta e uma extremidade inferior 42 a qual é fechada por uma parede inferior 43. A parede inferior 43 incorpora um encaixe 45
no qual a ligação 24 é fixada.
0 corpo da boirtoa 31 compreende adicionalmente uma
estrutura de tampa 46 fixada por sobre a extremidade superior 41
para fechar o interior 32 do corpo 31.
= rif. -inaresso 47 e uma câmara de descarte Uma camara de ingressu
49 São definidas dentro do interior 32 do corpo 31. A câmara de
ingresso 47 é definida entre a parede inferior 43 e uma partição
interna inferior 51 dentro do interior 32. A câmara de descarte 49 é definida entre a partição interna inferior 51, uma partição interna superior 53 dentro do interior 32, e uma parede lateral interior cilíndrica 55 estendendo entre as duas partições, as paredes. A parede lateral interior 55 é espaçada em um sentido para dentro a partir da parede lateral exterior 33 do corpo, de tal maneira que um espaço anular 57 é definido entre os mesmos. Com este arranjo, uma cavidade 59 também é definida dentro do interior 32 entre a partição interna superior 53 e a extremidade
superior 41.
Um pistão 61 estende entre a câmara de ingresso 47 e
a câmara de descarte 49. 0 pistão 61 tem uma construção oca e é
configurado como um tubo 63 com uma extremidade 65 em comunicação
com a câmara de ingresso 47 e a outra extremidade 67 em
comunicação com a câmara de descarte 49.
O tubo de pistão 63 passa através de uma abertura 66
na partição inferior 51 para estender entre a câmara de ingresso 47 e a câmara de descarte 49. Uma estrutura de vedação 68 proporciona uma vedação fluida ao redor do tubo de pistão 63 entre a câmara de ingresso 47 e a câmara de descarte 49.
A partição inferior 51 é definida por duas seções de paredes 71, 72, com uma seção de parede 71 definida por um flange 73 sobre a extremidade inferior da seção de parede superior 35 e a outra seção de parede 72 definida pelo flange 75 sobre a extremidade superior da seção de parede lateral inferior 37. Uma conexão aparafusada 77 é proporcionada entre os dois flanges 73, 75.
A estrutura de vedação 68 compreende uma vedação de bucha de pressão 81 acomodada em uma cavidade de vedação 83 no interior das duas seções de paredes 71, 72 definindo a partição inferior 51. A vedação de bucha 81 circunda o tubo de pistão 63 e apresenta uma face de vedação 85 para um engate de deslizamento e de vedação com o tubo de pistão. A face de vedação 8 5 incorpora uma pluralidade de ranhuras espaçadas de uma forma axial 87 definidas entre o conjunto de nervuras interno 88. As ranhuras 87 permitem a lutorificação e também aumenta o comprimento da trajetória de qualquer possível vazamento de fluido. A vedação de bucha 81 tem uma aba periférica 89 a qual é engatada por um anel de aperto 91 fixado ao flange 75 para reter a vedação de bucha na
sua posição na cavidade 83.
A estrutura de vedação 68 compreende,
adicionalmente, uma cavidade de vedação 93 definindo uma câmara
de vazamento adjacente à vedação de bucha 81 sobre o lado da
mesma, correspondendo a câmara de ingresso 47. A cavidade de
vedação é definida entre o flange 75, uma parede lateral
cilíndrica 95 dependendo a partir daí e uma parede final 97 em
relação oposta ao flange 75. A parede final 97 acomoda uma
segunda vedação de alta pressão 99 em um engate de deslizamento e
de vedação com o tubo de pistão 63. Com este arranjo, qualquer
vazamento que passe além da vedação de bucha 81 é retido na
cavidade de vedação 93.
O tubo de pistão 63 tem um furo estendendo de uma
maneira axial através do mesmo para proporcionar uma câmara 102
no interior do pistão 61. No final 65 a câmara do pistão 102
comunica com a câmara de ingresso 47 e no final 67 a câmara 102
comunica com a câmara de descarte 49, uma válvula de checagem 105
é associada com o final 65 da câmara do pistão 102 para permitir
o fluxo da câmara na câmara do pistão 102 quando de um percurso
para baixo do pistão 61 enquanto prevenindo o fluxo na direção
reversa quando do percurso para cima do pistão.
A câmara de descarte 49 e a câmara do pistão 102 cooperam para definir uma câmara de bombeamento 100.
A câmara 13 tem uma entrada 121 abrindo por sobre a câmara de ingresso 47. A entrada 121 recebe água do mar de alimentação por meio da linha de entrada 123. A água do mar alimentada é filtrada pelo sistema de filtro 125 antes de ser distribuída para a câmara de ingresso 47 por meio da linha de entrada 123. O sistema de filtro 125 compreende um filtro de areia e de cascalho 126 acomodado em um alojamento 127 montado sobre a base 21. A linha de entrada de água 123 é flexível para acomodar o movimento angular da bomba conforme previamente
descrito.
A câmara de descarte 4 9 tem uma saída 131 incorporando uma válvula de checagem 133 arranjada para permitir o fluxo sob pressão em um sentido para fora a partir da câmara de descarte 49 enquanto prevenindo o fluxo de retorno. A saída 131 comunica com a linha de descarga 135 ao longo da qual a água do mar, sendo descartada a partir da câmara de descarte 49, pode ser levada.
A linha de descarte 135 desta realização inclui uma seção flexível 137 para acomodar o movimento angular da bomba.
A câmara de bombeamento 100 sofre uma expansão e uma contração em resposta ao movimento de reciprocidade do pistão 61. O movimento de reciprocidade do pistão 61 compreende um percurso para cima (correspondendo ao volume de contração da câmara de bombeamento) e um percurso para baixo (correspondendo ao volume de expansão da câmara de bombeamento). Desta maneira a bomba desempenha um percurso de bombeamento quando do movimento em um sentido para cima do pistão e um percurso de ingresso quando do
movimento em um sentido para baixo do pistão.
O pistão 61 é ligado à bóia 12 de tal maneira que o levantamento da bóia 12 em resposta aos distúrbios das ondas faz com que o pistão sofra um percurso para cima. O pistão 61 é adaptado para sofrer um percurso para baixo subseqüente, sob a influência da gravidade; especificamente, o peso do pistão 61 e da ligação associada à bóia 12 supera qualquer efeito de flutuação da bóia 12, causando com que o pistão 61 desça e dai,
portanto desempenhe o percurso para baixo.
O pistão é ligado à bóia 12, por meio de um
mecanismo de elevação 140 fixado a extremidade inferior da linha de corda de prender 17, a extremidade superior da qual é
conectada a bóia 12.
O mecanismo de elevação 140 compreende uma haste de
levantamento rigida 141 estendendo entre a bóia e um cabeçote de levantamento 143 acomodado na cavidade 59. A haste de levantamento 141 estende através de uma abertura 142 na estrutura da tampa 4 6. A abertura 142 incorpora uma bucha 14 4. O cabeçote de levantamento 143 tem uma tala central 155, a qual é conectada à haste de levantamento rigida 141 por meio de um conector 147, e uma pluralidade de braços 149 estendendo em um sentido para fora a partir da tala central 145. A extremidade externa de cada um dos braços 149 é fixada a extremidade superior de uma haste de conexão 151 estendendo em um sentido para baixo através do espaço anular 57 para uma base 153 na extremidade inferior do pistão 61. A extremidade inferior de cada uma das hastes de conexão 151 é fixada a base do pistão 153. Nesta realização há três braços 149 e, conseqüentemente, três hastes de conexão 151. As hastes de conexão 151 são espaçadas em forma de uma circunferência acerca do pistão 61 para aplicar uma força de elevação uniforme ao pistão. As hastes de conexão 151 estendem através da aberturas nas duas partições 51, 53. O conector 147 compreende uma conexão pivotante, a qual pode acomodar o mau alinhamento entre a haste de levantamento 141 e a tala 155 do oabeçote de levantamento 143.
A haste de levantamento rígida 141 é inclusa no interior de uma cobertura 152, o propósito do qual é proteger a haste de levantamento a partir de materiais estranhos (tais como escamas e crustáceos marinhos) os quais pode de uma outra maneira acumular sobre a mesma. Isto evita o potencial para a acumulação de materiais estranhos entrando na bomba prejudicando as suas partes mecânicas e móveis. A cobertura 152 compreende uma capa extensível 15 4 estendendo a partir da estrutura de tampa 4 6 até o final da haste de levantamento rígida 141 ou pelo menos até uma seção da haste de levantamento rígida a qual não entra no interior da estrutura de tampa 4 6 quando do percurso para baixo
do pistão 61.
A capa extensível 154 engata de uma maneira vedável
a haste de levantamento 141 na localização final 147.
A capa extensível 154 compreende uma bainha de
borracha 159 nesta realização. A bainha de borracha 159 é configurada para operar arrtoos em extensão e em compressão no que diz respeito ao seu ponto neutro. Quando em extensão, a bainha 159 estica para acomodar a extensão em um sentido para for a do movimento da haste de levantamento 141. Quando em compressão, a bainha 159, progressivamente, cai assumindo e formando foles - como corrugações. 0 contato entre a bainha 159 e a haste de !evantamento da borrtoa 141 é controlado e é restrito a seções particulares 161 da bainha 159. Cada seção 161 é definida por um anel 163 o qual é unido por sobre ou é formado integralmente na parede da bainha 165. Os anéis 163 são formados de um material resistente ao desgaste como um resultado do contato contínuo de fricção com a haste de levantamento da borrOoa 141 e não causa qualquer abrasão na superfície da haste de levantamento. Os anéis
163 podem ser formados de qualquer material adequado. Um material
adequado, possivelmente, seria um elastômero natural.
0 pistão 61 tem um pé 173 proporcionado na sua
extremidade inferior, e há uma sapata correspondente 175 proporcionada sobre o lado interno da parede inferior 43 da
câmara de ingresso 47.
0 pé 173 tem uma passagem interna 175 a qual é
aberta na extremidade inferior para permitir a entrada de água na
câmara do pistão 102.
A sapata 175 é configurada como uma manga 176 tendo
uma parte superior aberta 177 através da qual o pé 171 do pistão
61 pode ser recebido conforme o pistão aproxima o término da sua
descida. Com este arranjo, o pé 171 e a manga 173 cooperam para
proporcionar um amortecedor hidráulico. Especificamente, a água
contida no interior da sapata 173 é deslocada conforme o pistão
61 desce e o pé 171 entra na sapata 173. O deslocamento da água é
controlado por meio de qualquer maneira apropriada, tal como por
afastamentos entre o pé 171 e a sapata 173, ou por portais de
descarte no interior da sapata. 0 deslocamento controlado da água
proporciona o efeito de amortecimento conforme o pistão aproxima
a parte inferior do seu percurso para baixo.
A bóia 12 tem um lado inferior 181 incorporando uma
cavidade 183 a qual abre por sobre o lado inferior. A cavidade
183 é unida por uma parede de cavidade 185 estendendo em um
sentido para cima e em um sentido para dentro no sentido de um
1Q-7 nr. fflial a haste de levantamento 141 é ponto de ancoragem 187 no qua± a
conectada.
A seção de extremidade superior do corpo da bomba 31 é proporcionada com uma bóia flutuante 191 compreendendo uma estrutura inflável 193 definindo um interior 195 contendo ar. A estrutura inflável 193 é assim configurada para proporcionar um movimento de aprumo para a boirtoa 13 (da mesma maneira que o casco de uma embarcação é configurado para proporcionar um movimento de aprumo). Nesta realização, a estrutura inflável 193 tem uma
configuração elipsoidal.
Quando em operação, uma onda afetando o aparelho 10
causa o levantamento da bóia 12. O levantamento da bóia 12 é
transmitido através do acoplamento 15 para a bomba 13 fazendo com
que o pistão 61 eleve, com o resultado que a câmara de
bombeamento 100 sofre uma contração de volume. Desta maneira, a
bomba desempenha um percurso de bombeamento com alguma água
confinada no interior da câmara de bombeamento sendo descartada
através da saida 131 e ao longo da linha de descarte 135. Uma vez
que a onda tenha passado, a força de levantamento aplicada à bóia
12 diminui e a bóia desce devido ao peso de vários componentes
nela conectados, incluindo o acoplamento 15, o mecanismo de
elevação 141 e o pistão 61. Conforme o pistão 61 desce, o mesmo
mergulha na água a qual entrou na câmara de ingresso 47. Conforme
0 o pistão desce, a água no interior da câmara de ingresso 47 flui
na câmara do pistão 102 e na câmara de bombeamento 100
progressivamente se expandindo. A válvula de checagem de ingresso
105 permite a entrada da água. Isto carrega a câmara de pistão
102 e a câmara de descarte 49 prontamente para o próximo percurso
de bombeamento o qual é desempenhado quando do levantamento da
bóia 12 em resposta ao próximo distúrbio de onda.
Com referência agora as Figuras 9, 10 e 11, & mostrado um aparelho de acordo com uma segunda realização. O aparelho de acordo com a segunda realização é similar, em várxos aspectos, a primeira realização, a exceção sendo a maneira pela qual a bomba 13 é ancorada no leito do mar 3. Nesta realização, o corpo da bomba 31, o qual é configurado co» uma coluna, e adaptado para ser afundado no leito do mar 3 de tal maneira que a porção final inferior é e^utida no leito do mar. Realmente, o S corpo da bomfca 31 pode ser e^utido até uma extensão na qual apenas uma pequena porção da sua extremidade superior é exposta e fica em contato com a égua do mar. Com este arranjo, o corpo da bomba é fixado no que diz respeito ao leito do mar 3 e não ha provisão alguma para o movimento angular que M na primeira realização. Bm conformidade, as linhas de entrada e de descarte 123, 135 não requerem seções flexíveis.
embutido oferece uma ampla resistência ao movimento lateral, dai portanto resistindo a rotação do corpo 31. O corpo da bomOoa 31
pode, todavia, flexionar lateralmente até uma extensão limitada.
Λ ^ no leito do mar 3 é possível Embutindo o corpo 31 no leito
^jr Hn leito do mar como utilizar a areia nas proximidades a partrr do
um meio de filtragem primário para a égua do mar entrando na câmara de ingresso 47. Um filtro 201 é proporcionado ao redor da
Λ 47 O filtro 201 compreende um mexo de câmara de ingresso 47. O ηιτχ
filtragem, tal como cascado e areia grossa acomodada em uma
quais podem ser definidas por uma seção da parede exterior do corpo 31. A parede externa tem perfurações 20, tais como fendas, e a parede interna 207 ta^ém tém perfurações 211 tais como fendas. O n^o e o taman.o das perfurações 209 e 211 são assrm
selecionados de tal forma para manter um reservatõrio contínuo de
^ ^nnrpsso 47 de tal maneira ágUa do mar no interior da camara de rngresso
que a bo^a esteja sempre preparada. As perfurações 209 e tam.ém são de um tamanho para conte, o meio de filtragem no interior da câmara de filtragem 303. As perfumes 21! na parede
interna são menores do que as perfumes 209 para proporcionar
j _ar. entrando na câmara de uma filtração adicional da agua do mar
ingresso 47.
uma vez que a bon*a 13 tenha sido posicionada no Lito do mar 3, a pressão hidrost.tica da acima alimentará
água do mar através das perfurais e saturar, o meio de
filtragem.
Com referência agora as Figuras 12, 13 e 14, ha um aparelho de acordo com uma terceira realiza^. 0 aparelho de acordo com a terceira realizo é similar em vários aspectos a segunda realizado e assim os numerais de regenera correspondentes s.o usados para identificar as partes correspondentes. Λ bomba 13 nesta terceira realizaçao e essencialmente a mesma que a bomba da segunda realização, mas com uma característica adicronal a ,uai proporciona a cloraç.o a ágUa distribuída pela bo^a. Λ « Po- - com o proposto
de controlar o crescrmento de zooplancton dentro do sistema de
rmalcruer tubulaçao e bombeamento (incluindo no interior de qualqu
·, a água do mar clorada é distribuída).
estrutura nas quais a agua ao
-- —' — -
„ bomba - A - —* — "" "
cloro.
, , mítica 221 compreende dois eletrodos A célula eletrolitica ^J- f
a^ nreferivelmente menos de 10 225 226 apropriadamente espaçados, preferi
«ipfrodos são montados na rmn um do outro. Nesta realizaçao os eletrodos 36
•r
câmara de ingresso 47.
o gerador elétrico linear 223 apreende um rnduzrdo
231 definido pelo tubo do Pistão β3 e - estator 223 de.inrdo por enrolamentos 235 ao redor do induzido. O tubo do pistão β3 pode , ser íor.ado a partir de . feriai ^tico apropriado ou pode „ eventos ^o, Com este arran.o, a recrprocrda e
d0 tubo do Pi8tte 63 corresponde ao —o linear do mduzrdo 231, relativo ao do estator 233, dai, portanto gerando uma
corrente elétrica.
O estator 233 pode ser ,ontado era qual.uer
^m3ra de descarte 4 9 ou na • ^a +-sl como na camara ue
localização apropriada, tal
câmara de vazamento 93.
^ · nnwr 223 qera um corrente de uc
O gerador elétrico linear g
„ * -"*·■" 225 "
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clo„„,„ p«d«ti. t-W "
reciprocidade. ^fprioreg
o aparelho de acordo com as realizações anterrores
^q SDarelhos similares com a pode operar e. consto co, outros tars aPar
saida de cada u.a das ^as sendo conectadas distribuição oo- Tai arranjo é mostrado nas Figuras de 15 a 18 onde vários aparemos 10 são posicionados em uma disposição de elementos em uma ou ,ais dimensaes 250 e são conectados a - tubo de distribuição comum, o qual carrega água do ,ar em alta pressão (distribuída por bombas, até a região costeira. No arran.o mostrado, a drsposição de elementos em uma ou mais dimensaes 250 compreende uma grade guadriculada, mas é claro que outros padraes
de grades são possíveis.
O espaçamento entre as unidades 10 na disposição de
elementos em uma ou mais dimens5es pode depender de fatores tais como o comprimento de onda da ondulação marítima predominante .
-O da bóia 12. É mais desejável que o espaçamento da configuração da boia J^
seja tal gue o mesmo permita a passagem não interrompida de grandes criaturas marinhas que habitam a área do oceano onde as
unidades sejam implantadas.
Cada unidade 10 na disposição de elementos em uma ou
mais dimensaes é fiKada as unidades 10 adjacentes ás mesmas por mei0 de correntes 253. As correntes 253 formam laços fecha os 255, um fixado a base de cada uma das bo^as 13. As correntes 253
arranjo proporciona uma estrutura de esteira forte interconectando as várras unidades na disposição de elementos em
uma ou mais dimensões. _
Nas realizaçaes previamente descritas, o mero
responsivo aos dist.rbios da água compreende bôias 12.
É claro gue outros arranjos são possrvers. Com
referencia a realrZaÇão mostrada nas Figuras I9 a 22, o compreende um dossel 2*1. O dossel 2S1 compreende um corpo JL uma crosta 2*5 apresentando uma face superior 2. .posta ao corpo de água do mar 1 . lecionado para a superfrcre da agua
s «ax
2 e uma face inferior 269 t-nbém exposta ao corpo de água do mar χ mas, direcionada no sentido contrário ao da superfície da água
O corpo 263 compreende uma estrutura de moldura 271 e uma costura 2,3 a qual proporciona a crosta sobre a estrutura
de moldura.
A cobertura 27 3 compreende uma merrtorana a qual e
maleável e a qual tamtoém é a prova de água.
A estrutura de moldura 271 compreende uma moldura
periférica 275 na forma de um anel . elementos de moldura 277
estendendo transversalmente no que diz respeito ao anel. Os
com que a cobertura assuma um perfil contornado, com a face
a ^ a face inferior 269 sendo côncava. superior 267 sendo convexa e a face inr
mft1fll3ra 271 também inclui uma A estrutura de moldura
Pluralidade de esteios 281 estendendo em um sentido para baixo e
no sentido para dentro a partir da moldura periférica 275 para a
conexão ao cabo flexível 15.
A estrutura de moldura 271 tem um diâmetro tal que a
sua extensão lateral na direção da trajet6ria da onda é de até
cerca de V4 do comprimento típrco de uma onda encontrada no corpo
de água. ,
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1 Vio 10 é instalado de tal maneira que a Adicionalmente, o aparelho 10 e .„. H„
altura geral h do aparelho é menor do que a profundidade med.a água h, conforme é ilustrado na .igura 20 dos desenhos.
A profundidade de submersão do disposto (H - h) e a altura e o tamanho integral da ajustada de tal maneira que, a altura
que o dossel 261 sempre permanece submerso ou na superfície da água. A extensão do movimento em um sentido para cima e em um
Ho dossel 2 61 é confinada pelo comprimento sentido para baixo do dossel
máximo do percurso da bomba 13.
Agora, com referência às Figuras 23 a 26, é mostrado
um aparelho de acordo com uma realização adicional, compreendendo uma disposição de elementos em -a ou mais dimens5es de dosséis mterconectados 261, compreendendo um dossel principal 261a e uma pluralidade de outros dosséis 261b estendendo a jusante em uma linha afastada a partir de cada um dos dosséis principais 261a em uma direção correspondente à direção da onda. Cada um dos dosséis 261a e 261b é operacionalmente conectado a uma respectiva borrba.
Nesta realização, os dosséis 261 são geralmente retangulares em plano, ao invés de circulares. Os dosséis são conectados, uns aos outros, por conectores flexíveis 291 tais
como cabos de alta tensão possuindo uma extensão mimma.
A interconexão proporcionada pelos conectores 292 e
curta quando comparado ã extensão dos dosséis 261 de tal maneira que o arranjo de dosséis responde ao perfil da onda e tende a imitá_lo. os dosséis mais próximos a uma onda que estã em aproximação experimentam o maior fluxo de energia a partir da onda de passagem. 0 dossel principal 261 incorpora um flutuador ;5 293 . é ancorado ao leito do mar Por meio de um cabo de ancoração
295.
Nesta realização, uma onda afetando o aparelho tem um fluxo de energia substancialmente laminar o qual divide o fluxo em um fluxo superior e um fluxo inferior quando do afeto sobre a borda principal do dossel principal 261a, conforme foi o caso com as realizações anteriores. Os fluxos de energia superior e inferior propagam com velocidades diferentes, o fluxo superior passando sobre os dosséis 261 enquanto o fluxo inferior deposita energia sucessivamente embaixo das linhas dos dosséis via um levantamento uma vez que atravessa os mesmos. Quando atinge o final das linhas dos dosséis, os dois fluxos de onda recombrnam. Λ recombinação pode gerar uma turbulência indesejada a qual pede ser minimizada pelo ajuste do comprimento em geral da linha de dosséis, assim como proporcionar uma passagem entre os dossérs
261.
A seqüência operacional da captura da onda e ilustrada nas Eiguras 24, 25 e 26, com a representação do fluxo superior sendo identificada pelo numerai de referência 301 e a representação do fluxo inferior sendo identificada pelo numerai de referência 302. A propagação do fluxo inferior de energia 302 ao longo da linha de dosséis 261 causa um levantamento seqüencral dos dosséis e a operação das suas bombas associadas 13. Λ direção da força de levantamento é representada pela seta identificada
pelo numerai de referência 305.
A Eigura 26 ilustra a operação de uma onda
incidental de maior amplitude que tem a capacidade de criar um levantamento sobre mültiplos dosséis 12c e dai, portanto atrvar
várias bombas 13c simultaneamente.
Agora, com referência ã Figura 27, é mostrado um
aparelho de acordo com ainda uma outra realização. Esta
realizado é similar ã realização anterior, com a exceção que as
η fixando os dosséis 261 as suas linhas de corda de prender 17 fiando
^ são progressivamente mais curtas na respectivas bombas 13, sao proy
direção se afastando a partir da borda principal, proporcionando uma declividade em um sentido para baixo confrontando a direção da onda. Isto é algo vantajoso pelo fato que oferece a capacidade de capturar energia de maré (por exemplo, um fluxo de correnteza) assim como a energia na superfície da onda pela virtude do fato que a linha de declividade em um sentido para baixo dos dosséis 2 61 apresenta correntes de seção transversal e horizontal
substancialmente aperfeiçoadas.
Agora, com referência à Figura 28, é ilustrado um
aparelho envolvendo uma disposição de elementos em uma ou mais dimensões de dosséis estendendo em uma direção do curso da onda. OS dosséis 261 são ligados, uns aos outros (conforme foi o caso nas realizações anteriores), envolvendo uma disposição de elementos em uma ou mais dimensões de dosséis, mas também é proporcionado um flape 307 estendendo entre os dosséis vizinhos. O flape 307 é fixado a um dossel 261d e estende até o dossel 261e sobre o lado a jusante do mesmo no que diz respeito a direção do curso da onda. O flape 307 compreende qualquer material apropriado (tal como uma folha de borracha) que esteja em conformidade com o uso, errara seja suficientemente pesada para permanecer em contato com o dossel adjacente 2 61e com alguma folga. Os flapes 307 operam de tal maneira como os flapes em uma aeronave; isto é, eles podem ser abertos para permitir a passagem de fluido para realizar uma passagem lateral em um aerofôlio e reduzir levantamento. Nesta realização, os flapes operam automaticamente quando a pressão sobre o dossel excede um limite desenhado tal como algo que pode ocorrer durante a condição de grandes ondas quando de uma tempestade. Os flapes 307 descascam gradualmente se os mesmos são fabricados com um material tal como folhas de borracha e os mesmos podem proporcionar uma limitação importante das forças sobre a estrutura durante condições
tempestuosas. Com referência agora às Figuras 29 e 30, é ilustrado um aparelho envolvendo uma disposição de elementos em uma ou mais dimensões de dosséis interconectados 261, nos quais os dosséis são arranjados em fileiras 311 estendendo transversalmente no que diz respeito à direção do curso da onda e também em linhas 313
estendendo na direção do curso da onda.
Os dosséis 261 na fileira principal 311a são presos por linhas de corda por meio de cabos de ancoração lateral 317.
Em várias realizações anteriores, os dosséis 261 foram interconectados em uma disposição de elementos em uma ou mais dimensões. Ao invés de ter dosséis discretos conectados uns aos outros para formar uma disposição de elementos em uma ou mais dimensões, é possível ter um dossel comum estendendo na direção do curso da onda e acoplado a uma série de bombas posicionadas em intervalos na direção do curso da onda. Um tal arranjo é ilustrado nas Figuras 31, 32 e 33, onde o dossel comum 261 compreende um corpo 321 configurado como uma pluralidade de tiras 323 cada uma delas de um material flexível embora inextensivel, o qual responde ao formato da onda. Cada uma das tiras 323 estende na direção da onda, e as tiras são posicionadas uma ao longo do lado da outra, em uma direção transversal a do curso da onda. A borda principal 325 de cada uma das tiras 323 incorpora um flutuador 327 para auxiliar em manter a altitude da borda principal. 0 flutuador 327 pode ser proporcionado por uma bolsa flutuante 329 a qual pode, por exemplo, incorporar um material flutuante. 0 flutuador também pode ser proporcionado em intervalos ao longo do comprimento de cada uma das tiras 323 para proporcionar as tiras em geral com a flutuação necessária.
0 dossel 261 é preso com uma linha de corda de prender, cada uma das tiras 323 sendo ancorada nesta borda principal ao leito do mar 3 por um ou mais cabos de ancoração 331. O dossel 261 também é preso, lateralmente, com uma linha de corda de prender por meio de cabos de ancoração 333 fixadas as bordas principais das tiras externas 323a. As bombas 13 são operacionalmente conectadas as respectivas tiras 203 por meio de uma rede de cabos 17 conforme for necessário. Os flapes podem ser incorporados nas tiras 323 com o objetivo de proporcionar alivio quando das condições de tempestade, conforme foi o caso em uma
realização anterior.
A partir de tudo acima mencionado, é evidente que cada uma das presentes realizações proporcionam um aparelho simples, porém altamente eficiente para aproveitar a energia de ondas oceânicas e converter a energia aproveitada em água do mar
com alta pressão.
Modificações e melhoramentos podem ser feitos sem
partir a partir do escopo da invenção.
Ao longo de todo o presente relatório descritivo, a não ser que o contexto requeira de uma outra maneira, a palavra "compreender" ou as suas variações tais como "compreende" ou "compreendendo" serão subentendidas como algo que implica na inclusão de um estado inteiro ou de um grupo inteiro, mas não a exclusão de qualquer outro estado inteiro ou grupo inteiro.