BRPI0807298A2 - Dispositivo para gerador pelas ondas - Google Patents
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Description
"DISPOSITIVO PARA GERADOR ACIONADO PELAS ONDAS"
O invento refere-se a um dispositivo de acionamento para transformação de um movimento linear induzido por um movimento das ondas numa superfície de água num movimento 5 de rotação de sentido único, mais em particular, a um dispositivo para transmissão de movimentos de flutuadores sobre uma superfície de água num movimento de rotação de um gerador de energia.
Na descrição que se segue as expressões "estação 10 geradora de energia a partir de ondas" e "gerador" são parcialmente utilizadas para dispositivos dispostos produzir energia elétrica. Está dentro do âmbito do invento que a "estação geradora de energia a partir de ondas" e o "gerador" podem também produzir outras formas de energia, 15 tal como a de uma bomba que fornece líquido sob pressão. As expressões "estação geradora de energia a partir de ondas" e "gerador" devem, por conseguinte, ser entendidas em sentido amplo, isto é, relacionadas com energia elétrica, que estas expressões têm na linguagem de todos os dias.
São conhecidos muitos sistemas diferentes para
utilização de energia das ondas e das marés para a produção de energia, tal como a energia elétrica. Os problemas nesta área têm consistido no fato do equipamento técnico não agüentar as grandes cargas a que as ondas sujeitam uma estação de energia das ondas, e a eficiência tem sido demasiado baixa. Para evitas as avarias, tem-se tentado mover a estação de energia das ondas para zonas de mar e de condições tempo "mais calmas". Isto tem naturalmente conduzido a uma pior utilização da energia das ondas e uma eficiência mais baixa.
0 objetivo do invento é remediar ou reduzir, pelo menos, um dos inconvenientes da técnica anterior.
Tal objetivo é conseguido através das características descritas na descrição que se segue e nas reivindicações seguintes.
Para se conseguir a utilização máxima de uma estação de energia de ondas e de marés, é necessário posicionar o equipamento em zonas expostas a tempestades e ondas poderosas. É um objetivo do invento obter uma estação de energia das ondas em que apenas um dos seus elementos principais, uma disposição de flutuadores, está posicionado numa zona de influência de ondas, enquanto que o restante da estação de energia das ondas, um módulo principal, que compreende, entre outras coisas, um dispositivo de acionamento e gerador, está posicionado submerso por debaixo da superfície do mar e a uma profundidade em que as ondas do essencialmente não se propagam, possivelmente em terra, quando os flutuadores e o módulo principal são ligados de modo sob tensão por uma linha de acionamento, de preferência, uma corrente ou, pelo menos, uma combinação de corrente e arame e/ou tirante para transferir de movimento das ondas dos flutuadores para o módulo principal.
0 invento refere-se, em particular, a um dispositivo para uma transferência, tanto quanto possivel, direta e eficiente da energia criada num movimento das ondas na superfície do mar, para o acionamento e gerador do módulo principal. Isto é conseguido tendo uma carga, tal como um peso de carga, ligado através da linha de acionamento no modo de tensão para o primeiro flutuador, quando esta carga proporcionar que a linha de acionamento seja mantida tensa e sendo impelida para trás, quando o flutuador se move para baixo a partir de uma crista da onda. A linha de acionamento é conduzida através de um primeiro e segundo veio de acionamento no módulo principal, e onde a linha de acionamento, pelo menos, a parte que está em contacto com os rolos de acionamento providos nos veios de acionamento, é feita de uma corrente que engrena com as pistas de corrente nas periferias do rolo de acionamento. Os rolos de acionamento têm a forma de rodas de corrente com uma dimensão da pista adaptada ã corrente. A utilização de correntes e rodas de corrente proporciona uma zona de contacto entre os meios de acionamento e os meios acionados, os quais são insensíveis às incrustações, não proporcionando assim as rodas de corrente que ocorra deslizamento, quando a tensão na linha de acionamento impele os veios de acionamento em volta. Em alternativa, pode ser utilizada uma forma de corrente de carreto, tal como uma corrente de rolos e correspondentes carretos.
Os dois veios de acionamento têm rodas livres, dispostas de tal modo que as mesmas prendem no mesmo sentido. Devido à linha de acionamento envolver o primeiro rolo de acionamento no sentido oposto ao sentido de envolvimento no outro rolo de acionamento, o movimento linear da linha de acionamento resultará na rotação dos veios de acionamento em sentidos opostos. Além disso, as rodas livres estão ligadas em conjunto de tal modo que a roda livre de acionamento faz rodar a outra roda livre no mesmo sentido. A cooperação dos sentidos mutuamente opostos de rotação para os veios de acionamento e a interligação das rodas livres tem como resultado que um veio de acionamento transmite o movimento de rotação ao gerador, quando o primeiro flutuador é elevado por uma onda, enquanto que o outro veio de acionamento transmite o movimento de rotação ao gerador, quando o primeiro flutuador se move para baixo dentro de uma cava da onda. As duas rodas livres estão ambas ligadas a um gerador proporcionado no módulo principal, através dos meios de transmissão.
O invento refere-se também a um segundo flutuador, o qual está ligado à dita linha de acionamento, através de uma linha de acionamento secundária e meios para alteração do sentido para a linha de acionamento secundária com o menor atrito possível. 0 segundo flutuador está a uma distância do primeiro flutuador adaptada ao comprimento de
onda e à freqüência de onda, de tal modo que, quando o primeiro flutuador está numa crista da onda, o segundo flutuador está numa cava da onda. Assim, os dois flutuadores serão capazes de cooperar para a melhor transmissão de energia possível para o gerador. 0 10 dispositivo inclui meios para registro do comprimento de onda e da freqüência de onda, processa os dados registrados e controla automaticamente da distância entre os dois flutuadores de modo a conseguir o desejado movimento dos flutuadores em cooperação.
O invento refere-se num primeiro aspecto, mais em
particular, a um dispositivo para uma estação de energia das ondas que compreende um módulo principal munido de, pelo menos, um gerador, o qual, através de um acionamento e de uma linha de acionamento primária, está ligado a um 20 primeiro flutuador, disposto para flutuar sobre uma superfície de água, caracterizado por o acionamento compreender:
- um primeiro veio de acionamento, munido de uma primeira roda livre e de um primeiro rolo de acionamento; - um segundo veio de acionamento, munido de uma segunda roda livre e de um segundo rolo de acionamento;
- uma parte da linha de acionamento primária, engatada em ambos os rolos de acionamento;
- como o sentido de entrada da linha de acionamento primária no primeiro rolo de acionamento é o oposto do sentido de entrada no segundo rolo de acionamento para, desse modo, fazer com que um movimento linear da linha de acionamento num certo sentido faça com que o primeiro veio de acionamento rode num primeiro sentido e o segundo veio de acionamento rode num segundo sentido oposto ao primeiro sentido; e
- a primeira roda livre e a segunda roda livre estão interligadas pelos meios de transmissão, fazendo com que o movimento de rotação de saída das rodas livres seja igual; e
- uma das rodas livres através de meios de transmissão adicionais é disposta de modo a ser capaz de rodar o veio de acionamento do gerador.
De preferência, os primeiro e segundo rolos de acionamento são rodas de corrente, e a parte da linha de acionamento primária, engatada em cada um dos rolos de acionamento, é uma corrente. Vantajosamente, o balastro proporcionado para manter a tensão na linha de acionamento primária através dos rolos de acionamento e no movimento descendente do primeiro flutuador para rodar o acionamento, está ligado à linha de acionamento primária.
Vantajosamente, o módulo principal está posicionado submerso na água e, de preferência, posicionado para flutuar sobre um leito do mar, quando o mesmo está munido de elementos de flutuação e de meios de ancoragem fixos ao leito do mar.
Em alternativa, o módulo principal está posicionado em terra.
Num segundo aspecto do invento, um segundo flutuador proporcionado para flutuar sobre a superfície do mar, esta ligado à linha de acionamento primária através de uma linha de acionamento secundária e posicionado a uma certa distância do primeiro flutuador.
A distância entre o primeiro e o segundo flutuador corresponde, de preferência, essencialmente à freqüência de onda e ao comprimento de onda, de tal modo que, quando o primeiro flutuador está numa crista da onda, então o segundo flutuador está numa cava da onda.
Um dispositivo para o controlo automático das distâncias entre o primeiro e o segundo flutuador compreende, vantajosamente, guias de posicionamento para a primeira e a segunda linha de acionamento, meios para registro da velocidade de movimento e do sentido da primeira linha de acionamento, meios para cálculo da distância desejada entre o primeiro e segundo flutuador e 5 um dispositivo proporcionado para controlar a distância entre as guias de posicionamento.
No que se segue é descrito um exemplo não limitativo de uma concretização preferida, ilustrada nos desenhos anexos, em que:
a Fig. 1 mostra um desenho de princípio de uma estação
de energia das ondas do invento;
as Figs. 2a e 2b mostram vista laterais, respectivamente, dos rolos de acionamento e das rodas livres, com os meios de transmissão ligados para transferir o movimento de rotação para um veio de entrada num gerador; e
a Fig. 3 mostra uma estação de energia das ondas, em que o módulo principal está posicionado em terra.
Referindo, em primeiro lugar, a Fig. 1, uma estação de 20 energia das ondas está totalmente posicionada na água, como um módulo principal 1, que compreende um gerador 11, um acionamento 12 e os elementos de flutuação 13 estão fixos a um leito de mar 7 pelos meios de ancoragem 14. Os elementos de flutuação 13 e os meios de ancoragem 14 mantêm o módulo principal num estado submerso a uma certa distância de uma superfície de água 6.
Um primeiro flutuador 3 está ligado a uma linha de acionamento 2, conduzida sobre dois rolos de acionamento 123a, 123b, que proporcionam uma parte do acionamento 12.
A linha de acionamento primária 2 está numa parte inferior fixa ao balastro 4, com a forma de um peso, posicionado a uma certa distância do leito de mar 7.
A estação de energia das ondas compreende também meios 10 (não mostrados), em si mesmos conhecidos, para controlo da velocidade do gerador 11 e meios (não mostrados) para transferir a energia do gerador 11 para um consumidor, por exemplo, através de uma rede de distribuição de energia elétrica, no caso do gerador 11 ser um gerador elétrico.
A estação de energia das ondas de acordo com o invento
está adaptada para funcionar na configuração descrita acima, mas munindo a estação de energia das ondas com um segundo flutuador 8 com uma linha de acionamento secundária anexa 9, um movimento coordenado, induzido pelas ondas nos 20 flutuadores 3, 8, proporciona uma utilização melhorada da energia das ondas.
O segundo flutuador 8 está ligado a uma primeira parte de extremidade da linha de acionamento secundária 9, a qual através de polias 10, ancoradas no leito do mar, são conduzidas para o balastro 4, onde a linha de acionamento secundária 9 é ligada à linha de acionamento primária 2. Um dispositivo 15 para controlo da distância entre o primeiro e o segundo flutuador 3, 8 compreende a primeira guia de posicionamento 151, com a forma de uma polia fixa no módulo 5 principal 1, na vizinhança imediata da entrada da linha de acionamento primária 2 a um rolo de acionamento 123b, mais uma segunda guia de posicionamento 152, posicionada horizontalmente móvel a uma certa distância a partir do módulo principal I. O dispositivo 15 compreende elementos 10 de flutuação 156 e meios de ancoragem 157, os quais auxiliam a segunda guia de posicionamento 152 a ser mantida a flutuar submersa mais ou menos à mesma profundidade do que a primeira guia de posicionamento 151. A segunda guia de posicionamento 152 está ligada ao módulo principal 1, 15 por meio de um atuador 154, ligado a uma espia, posicionada essencialmente na vertical. O atuador 154 está ligado a um detector 153 provido para registro do sentido e velocidade do movimento na linha de acionamento primária 2. O atuador 154 está equipado com uma unidade de controlo (não 20 mostrada), a qual baseada nos sinais vindos do detector 153, é disposta de modo a controlar através do atuador 154 o movimento da espia 155 pelo engate do atuador 154 na espia 155.
Referindo as Figs. 2a e 2b, são mostradas com mais pormenor as partes do acionamento. A linha de acionamento primária 2 está engatada num primeiro e num segundo rolo de acionamento 123a, 123b, dispostos numa primeira parte de extremidade dos veios de acionamento 121a e 121b, respectivamente. Uma segunda parte 5 de extremidade dos veios de acionamento 121a, 121b está equipada cada com uma roda livre 122a, 122b, as quais estão interligadas com uma corrente de acionamento 124, engatada na correspondente periferia dentada das rodas livres 122a, 122b. A primeira roda livre 122a está disposta de modo a 10 estar em engate de acionamento num sentido da rotação Rl, enquanto que a outra roda livre 122b está disposta de modo a estar em engate de acionamento num sentido de rotação R2, igual ao sentido de rotação Rl. A primeira roda livre 122a está também equipada com uma parte periférica dentada 126, 15 engatada de modo a acionar uma primeira engrenagem 127 para transferência do movimento de rotação da primeira roda livre 122a para o veio de acionamento 111 do gerador 11, através de uma segunda engrenagem 128 fixa no veio de acionamento 111 do gerador 11.
A Fig. 3 mostra uma concretização exemplificativa onde
o módulo principal 1 está colocado em terra 17, de modo que a linha de acionamento 2 através das polias 10, IOa e dos rolos de acionamento 123a, 123b do módulo principal 1, é conduzida para o balastro 4, aqui posicionado suspenso numa torre 16. Esta concretização exemplificativa está, de outros aspectos, disposta como descrito acima para os elementos correspondentes.
Quando um movimento das ondas na superfície de água 6 estabelece o movimento ascendente do primeiro flutuador 3 para uma crista da onda, isto conduz a um movimento linear vertical ascendente da linha de acionamento 2. Isto proporciona aos veios de acionamento 121a, 121b um movimento rotativo, quando o primeiro veio de acionamento 121a, devido aos diferentes sentidos de envolvimento da linha de acionamento 2 nos dois rolos de acionamento 123a, 123b, é rodado no sentido Rl, enquanto que o outro veio de acionamento 121b é rodado no sentido R2, o qual é oposto a Rl. Dependendo do modo de concepção, do sentido de trabalho escolhido para o gerador 11, do veio de acionamento 111 e da configuração do acionamento 12, é escolhido um certo sentido de acionamento de rotação para as rodas livres 122a, 122b. Uma das duas rodas livres, no movimento ascendente da linha de acionamento, transferirá o movimento de rotação do respectivo veio de acionamento 121a ou 121b diretamente ou através da corrente de acionamento 124 para as engrenagens 127, 128 e para o gerador 11.
Quando o primeiro flutuador 3 se move a partir de uma crista da onda para uma cava da onda, o movimento linear descendente da linha de acionamento 2 alterará o sentido da rotação dos veios de acionamento 121a, 121b. 0 sentido alterado da rotação conduz à transferência do movimento de rotação alterando para a outra das duas rodas livres 122a, 122b, as quais transferem o movimento de rotação através da corrente de acionamento 124 ou diretamente para as engrenagens 127, 128 e para o gerador 11.
Nos movimentos descendentes do primeiro flutuador 3 a partir da crista da onda, o balastro 4 proporciona uma tensão na linha de acionamento 2 de uma grandeza suficiente para rodar o gerador 11.
Pela utilização da configuração com um segundo
flutuador 8, amarrado à linha de acionamento primária, o dispositivo 15, para controlo da distância entre os primeiro e segundo flutuadores conduzirá, pelo registro da velocidade de movimento e sentido da linha de acionamento 15 primária 2 e pelo cálculo da freqüência de onda, ao ajustamento da distância entre os primeiro e segundo flutuadores 3, 8 à posição do segundo flutuador numa fase de onda oposta à fase de onda em que está o primeiro flutuador. Assim, o segundo flutuador 8 cooperará com o 20 primeiro flutuador 3 para manter uma tensão linear mais uniforme na linha de acionamento primária 2, de modo que é aumentada a produção de energia no gerador.
Pela disposição do módulo principal 1, como mostrado na Fig. 3, alguns problemas de concepção e operacionais provocados pela água, especialmente a água do mar, são reduzidos ou eliminados.
Para um especialista na técnica será óbvio combinar uma estação de energia das ondas que tem flutuadores 3, 8 em oposição de fase com um módulo principal 1 colocado em terra 17.
Claims (5)
1. Dispositivo para um gerador acionado pelas ondas, que compreende um módulo principal (1) munido de, pelo menos, um gerador (11), o qual através de um acionamento (12) e de uma linha de acionamento primária (2) está ligado a um primeiro flutuador (3) , disposto para flutuar sobre uma superfície de água (6), em que o acionamento (12) compreende: um primeiro veio de acionamento (121a), munido de uma primeira roda livre (122a) e de um primeiro rolo de acionamento (123a); um segundo veio de acionamento (121b), munido de uma segunda roda livre (122b) e de um segundo rolo de acionamento (123b); uma parte da linha de acionamento primária (2), engatada em cada um dos rolos de acionamento (123a, 123b); sendo o sentido de entrada da linha de acionamento primária (2) no primeiro rolo de acionamento (123a) oposto ao sentido de entrada no segundo rolo de acionamento (123b), fazendo com que, desse modo, o movimento de linha de acionamento linear (2) num certo sentido faça com que o primeiro rolo de acionamento (121a) rode num primeiro sentido (Ri) e o segundo rolo de acionamento (121b) rode num segundo sentido (R2) ; e a primeira roda livre (122a) e a segunda roda livre (122b), que estão interligadas por intermédio de meios de transmissão (124), fazem com que o movimento de rotação de saída das rodas livres (122a, 122b) seja idêntico; e uma das rodas livres (122a), através de meios de transmissão adicionais (126, 127, 128), está disposta de modo a poder rodar o veio de acionamento (111) do gerador (11), em que o primeiro e o segundo rolos de acionamento (123a, 123b) são rodas de corrente ou são carretos e a parte da linha de acionamento primária (2) engatada com cada um dos rolos de acionamento é uma corrente, caracterizado por, quando o módulo principal (1) está posicionado a flutuar sobre um leito de mar (7), a linha de acionamento primária (2) estar fixa a um balastro (4), disposto para manter a tensão na linha de acionamento primária (2) através dos rolos de acionamento (123a, 123b) e pelo movimento descendente do primeiro flutuador (3) rodar o acionamento (12) e o módulo principal (1) estar munido de elementos de flutuação (13) e meios de ancoragem (14) fixos ao leito do mar (7).
2. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o gerador (11) ser um gerador elétrico ou uma bomba.
3. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um segundo flutuador (8), disposto a flutuar sobre a superfície de água (6), estar ligado à linha de acionamento primária (2), através de uma linha de acionamento secundária (9) e estar posicionado a uma certa distância do primeiro flutuador (3).
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um dispositivo (15), para controlo da distância entre o primeiro e o segundo flutuador (3, 8), compreender guias de posicionamento (151, 152) para as linhas de acionamento primária e secundária (2, 9), meios (153) para registro da velocidade e sentido do movimento da primeira linha de acionamento (2), meios para cálculo da distância desejada entre os primeiro e segundo flutuadores (3, 8) e um dispositivo (154, 155), disposto para controlar a distância entre as guias de posicionamento (151, 152) .
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, 3 e 4, caracterizado por a distância entre o primeiro e o segundo flutuador (3, 8) corresponder, essencialmente, à freqüência de onda e ao comprimento de onda, de tal modo que quando o primeiro flutuador (3) está numa crista da onda, então o segundo flutuador (8) está numa cava da onda.
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