ITPI20130101A1

ITPI20130101A1 - Sistema di recupero di energia idrica

Info

Publication number: ITPI20130101A1
Application number: IT000101A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Cuce
Original assignee: Giorgio Cuce
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-06-11
Also published as: WO2015087222A3; WO2015087222A2

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo “Sistema di recupero di energia idrica”

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione riguarda l’ambito della produzione di energia elettrica a partire dal moto ondoso di un fluido.

Descrizione della tecnica nota

Nel settore delle energie rinnovabili, sono note numerose apparecchiature per il recupero di energia elettrica e/o meccanica dal moto ondoso del mare o anche dalle maree. Tali apparecchiature o impianti si basano generalmente sull’utilizzo di galleggianti meccanicamente connessi a dei generatori di corrente. I galleggianti, seguendo continuamente la superficie del mare, producono un movimento oscillatorio che viene opportunamente trasmesso al generatore di corrente, e da esso trasformato in corrente elettrica fruibile e/o stoccabile in opportuni accumulatori.

Tuttavia, tali apparecchiature risultano solitamente molto complesse, comportando un elevato costo di produzione, un basso rendimento a causa delle dispersioni per attrito, e una ridotta affidabilità a causa dell’alto numero di componenti.

Inoltre, gli impianti di tecnica nota sono spesso molto ingombranti e per niente adatti all’integrazione con un’imbarcazione e all’utilizzo quando tale imbarcazione è in moto, cosa che invece risulterebbe estremamente utile per alimentare i sistemi di bordo o i motori di emergenza.

L’apparecchiatura descritta in ITGE20110013 cerca di risolvere gli inconvenienti sopra descritti tramite un sistema semplice e leggero comprendente un galleggiante atto ad oscillare verticalmente a causa del moto ondoso, e connesso, mediante un cavo, ad un albero con un meccanismo di ruota libera ed un volano. L’albero è inoltre connesso ad un generatore di corrente elettrica. Quando il galleggiante si muove in una certa direzione, l’albero viene posto in rotazione, quando poi il galleggiante si muove in direzione opposta, la ruota libera fa sì che l’albero non cambi verso di rotazione. Inoltre il volano fornisce l’inerzia necessaria a vincere gli attriti e mantenere la velocità di rotazione costante.

Il sistema descritto in ITGE20110013, per quanto risulti di semplice realizzazione ed apparentemente economico, non risolve tuttavia uno degli inconvenienti fondamentali dei sistemi esistenti nel settore del recupero energetico dal moto ondoso. Tale problema riguarda il fatto che generalmente i meccanismi di tali apparecchiature sono esposti alla salsedine e alle intemperie, o addirittura sono immerse in acqua marina. Questo, oltre a favorire considerevolmente la corrosione dei metalli impiegati, permette anche la crescita di organismi vegetali o piccoli organismi animali che intasano i meccanismi, arrivando spesso a renderli del tutto inutilizzabili, a meno che non venga effettuata una costante e costosa manutenzione. Pertanto, il costo ridotto nella fase di realizzazione dell’apparecchiatura viene poi aumentato notevolmente nel tempo dai costi di manutenzione, risultando di fatto poco conveniente in un bilancio economico complessivo.

Sintesi dell’invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un’apparecchiatura di produzione di energia elettrica dal moto ondoso che sia affidabile, economico e poco complesso nel suo meccanismo di attuazione.

È inoltre scopo della presente invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che non richieda una manutenzione costosa e frequente nel tempo.

È anche scopo della presente invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che possa essere facilmente integrabile con un’imbarcazione e utilizzabile quando tale imbarcazione è in moto.

È ancora scopo della presente invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che possa facilmente essere utilizzato come tender sfruttando l’energia accumulata dal moto ondoso.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un’apparecchiatura di produzione di energia elettrica comprendente:

� un corpo galleggiante almeno parzialmente immerso in acqua e atto ad oscillare lungo una direzione sostanzialmente verticale per effetto del moto ondoso a cui viene sottoposto;

� un tirante atto a connettere un telaio esterno ad un contrappeso posto internamente al corpo galleggiante in modo tale da poter effettuare un moto relativo rispetto al corpo galleggiante;

� un generatore di corrente elettrica associato al corpo galleggiante e atto a trasformare l’energia derivante dall’oscillazione del corpo galleggiante in energia elettrica;

In particolare, il corpo galleggiante comprende una puleggia con asse solidale al corpo galleggiante. La puleggia è atta ad impegnare il tirante in modo tale che, quando il corpo galleggiante oscilla lungo la suddetta direzione sostanzialmente verticale e il contrappeso mantiene invece sostanzialmente la propria posizione per inerzia, il tirante scorre sulla puleggia portandola in rotazione e azionando il generatore di corrente elettrica.

In tal modo l’apparecchiatura di energia elettrica, secondo la presente invenzione, permette di generare energia elettrica dal moto ondoso in maniera affidabile, in quanto il meccanismo è molto semplice, ed economica, in quanto tutti i componenti sono al riparo da azioni corrosive e/o usuranti e quindi non necessitano di una manutenzione frequente.

In particolare, il telaio può essere un’imbarcazione, sia ferma che in movimento, una banchina di attracco delle imbarcazioni, o un pontile galleggiante.

Vantaggiosamente, il corpo galleggiante stesso può essere utilizzato come galleggiante per un pontile, o “dock finger”, per l’attracco di imbarcazioni.

Alternativamente, il corpo galleggiante può essere impegnato in maniera rimuovibile al “dock finger” in modo da farlo galleggiare, e da poterlo rimuovere quando sia necessario impiegarlo per altri scopi.

Vantaggiosamente, il corpo galleggiante è utilizzato come boa e il telaio può essere il fondale marino.

Vantaggiosamente, il tirante comprende un elemento elastico atto a permettere che il tirante aumenti o diminuisca la propria lunghezza in conseguenza di un’oscillazione, rispettivamente, verso l’alto o verso il basso del galleggiante. L’elemento elastico fornisce inoltre una forza di richiamo atta a mantenere costantemente in tensione il tirante.

In particolare, l’elemento elastico può essere chiuso ermeticamente all’interno di un contenitore che ne impedisce il contatto con l’ambiente marino.

Vantaggiosamente, il corpo galleggiante comprende un foro di accesso atto a far entrare il tirante nel corpo galleggiante stesso.

In particolare, il foro di accesso è provvisto di una guarnizione atta a ridurre l’entrata di liquidi all’interno del corpo galleggiante.

Vantaggiosamente, il corpo galleggiante comprende una camera di accesso atta a ridurre l’entrata di liquidi all’interno del corpo galleggiante.

Vantaggiosamente, è prevista una puleggia ausiliaria atta a mantenere la direzione di entrata del tirante nel foro di accesso sostanzialmente parallela all’asse della guarnizione, in modo tale da impedire che la guarnizione venga usurata e/o deformata riducendo la propria azione isolante.

In particolare, il tirante comprende una porzione rigida impermeabile in corrispondenza della guarnizione del foro di accesso. Tale porzione rigida impermeabile riduce l’attrito con la guarnizione e riduce la quantità di acqua che il tirante potrebbe portare all’interno del corpo galleggiante durante il suo moto oscillatorio.

Vantaggiosamente, a detto generatore di corrente elettrica è associata una ruota libera atta a permettere l’azionamento del generatore di corrente elettrica solo in conseguenza di una rotazione della puleggia in un primo verso di rotazione e non in conseguenza di una rotazione della puleggia nel verso di rotazione opposto al primo verso.

In tal modo, la ruota libera impedisce che il generatore sia portato in rotazione alternativamente in due versi opposti.

Vantaggiosamente, è previsto un generatore di corrente elettrica ausiliario a cui è associata una ruota libera ausiliaria atta a permettere l’azionamento del generatore di corrente elettrica ausiliario solo in conseguenza di una rotazione della puleggia in un secondo verso di rotazione, opposto al primo verso di rotazione, e non in conseguenza di una rotazione della puleggia nel primo verso di rotazione.

In tal modo, l’apparecchiatura permette di sfruttare il moto relativo del tirante in entrambi i versi, senza danneggiare i singoli generatori.

Vantaggiosamente, il corpo galleggiante comprende almeno una superficie idrodinamica configurata per amplificare e stabilizzare l’oscillazione del corpo galleggiante lungo la direzione sostanzialmente verticale.

In particolare, il contrappeso è provvisto di almeno un elemento elastico di guida atto ad impedire che il contrappeso urti le pareti interne del corpo galleggiante durante il moto oscillatorio verticale del corpo galleggiante stesso.

Vantaggiosamente, il contrappeso comprende un accumulatore di energia atto ad immagazzinare l’energia elettrica prodotta dal generatore di corrente elettrica.

In tal modo, l’accumulatore di energia funge esso stesso da contrappeso.

Vantaggiosamente, il tirante comprende uno smorzatore atto ad impedire che un’eccessiva tensione su il tirante stesso possa provocare danni all’apparecchiatura.

In particolare, lo smorzatore comprende:

� un cilindro avente una parete di fondo, una parete di testa e pareti laterali che definiscono una camera di smorzamento avente una superficie laterale interna;

� un pistone avente una prima faccia ed una seconda faccia opposte tra loro e atte a scorrere internamente alla camera di smorzamento lungo la superficie laterale interna, in modo da definire una prima ed una seconda camera tra loro separate, detto pistone essendo atto a compiere una corsa di andata A tra un primo punto morto PMI in corrispondenza della parete di fondo, verso un secondo punto morto PMS in corrispondenza della parete di testa, e una corsa di ritorno B tra il secondo punto morto PMS e il primo punto morto PMI;

� un albero solidale al pistone che si estende esternamente oltre la parete di testa del cilindro in modo da definire una estremità di azionamento esterna;

� un fluido smorzante contenuto nella camera di smorzamento;

� una pluralità di fori permanenti atti a mettere in comunicazione permanente la prima e la seconda camera permettendo il trafilamento del fluido smorzante;

� una pluralità di aperture che si estendono dalla prima faccia alla seconda faccia del pistone;

In particolare, la pluralità di aperture è associata ad una pluralità di elementi a tappo girevolmente connessi mediante mezzi di connessione sulla prima faccia o sulla seconda faccia del pistone, in modo tale che gli elementi a tappo passino spontaneamente da una configurazione chiusa C, in cui chiudono le aperture e consentono il trafilamento del fluido smorzante tra la prima e la seconda camera, solo attraverso la pluralità di fori permanenti, in modo da contrastare il moto del pistone verso il secondo punto morto PMS, ad una configurazione aperta D, in cui aprono le aperture e consentono il libero passaggio del fluido tra la prima e la seconda camera favorendo il moto nel ritorno verso il primo punto morto PMI.

Vantaggiosamente, è possibile calibrare la rigidezza dello smorzatore in modo tale che lo smorzatore entri in funzione solo per tensioni sul tirante maggiori di un predeterminato valore. In particolare, il predeterminato valore è quello per cui il tirante, invece di scorrere sulla puleggia, la tira a sé rischiando di romperla.

In particolare, lo smorzatore comprende inoltre un gruppo generatore comprendente:

� una cremagliera solidale all’albero esternamente alla parete di testa del cilindro;

� un generatore di energia elettrica avente uno statore solidale alla parete di testa, ed una porzione mobile atta ad ingranare con la cremagliera e a portare in rotazione un rotore del generatore rispetto allo statore.

In tal modo è possibile accumulare energia elettrica anche dalle oscillazioni orizzontali del tirante e non solamente dalle oscillazioni verticali dovute al moto ondoso. In particolare, è possibile accumulare energia tutte le volte che lo smorzatore entra in azione.

Vantaggiosamente, è previsto un secondo tirante atto a connettere un secondo telaio esterno al contrappeso. Inoltre, il corpo galleggiante comprende una seconda puleggia con asse solidale al corpo galleggiante, detta seconda puleggia essendo atta ad impegnare il secondo tirante in modo tale che, quando il corpo galleggiante oscilla lungo la suddetta direzione sostanzialmente verticale e il contrappeso mantiene invece sostanzialmente la propria posizione per inerzia, il secondo tirante scorre sulla seconda puleggia portandola in rotazione e azionando un secondo generatore di corrente elettrica.

Alternativamente, sono previsti due contrappesi, ciascuno dei quali è connesso ad un tirante che scorre su una puleggia.

Tale soluzione realizzativa risulta particolarmente adatta per l’utilizzo dell’apparecchiatura in un piccolo canale o su un angolo di una banchina. Infatti, connettendo i due tiranti a due telai fissi e opposti fra loro è possibile rendere più stabile la posizione del corpo galleggiante, evitando che esso si sposti e/o vada a sbattere contro il telaio per effetto del moto ondoso. Inoltre, tale soluzione permette una maggiore accumulazione di energia, grazie al fatto di avere due pulegge connesse ai generatori di energia elettrica.

Vantaggiosamente, in caso che il telaio sia costituito da un’imbarcazione in movimento, il corpo galleggiante ha forma idrodinamica tale da minimizzare la resistenza prodotta dall’interazione del corpo galleggiante con l’acqua.

In particolare, è possibile regolare la lunghezza del tirante, in modo tale da trovare la distanza idrodinamicamente ottimale a cui è vantaggioso che il corpo galleggiante si trovi rispetto all’imbarcazione. È anche possibile accorciare molto la lunghezza del tirante, portando il corpo galleggiante quasi a ridosso dell’imbarcazione. In tal caso, il corpo galleggiante può avere forma tale da costituire una sorta di “boat tail” dell’imbarcazione.

Vantaggiosamente, il corpo galleggiante è configurato per navigare autonomamente, e il tirante può essere rimosso in modo che il corpo galleggiante navighi utilizzando almeno in parte l’energia accumulata dal dispositivo generatore di corrente elettrica.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e/o vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiari con la descrizione che segue di alcune sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

� la figura 1 mostra, in sezione, una prima forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica secondo l’invenzione;

� la figura 2 mostra, in sezione, una seconda forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica secondo l’invenzione;

� la figura 3A mostra, in una vista prospettica, un dettaglio della forma realizzativa di figura 1;

� la figura 3B mostra, in una vista prospettica, un dettaglio di una forma realizzativa alternativa a quella di figura 1, in cui sono previsti due generatori di energia elettrica;

� la figura 4 mostra in sezione una variante realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica, secondo l’invenzione, che utilizza come telaio la poppa di un’imbarcazione; � la figura 5 mostra in sezione una variante della forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica, in cui il corpo galleggiante può essere configurato per navigare autonomamente;

� la figura 6 mostra in sezione una variante della forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica di figura 4, in cui sono previsti alcuni componenti aggiuntivi;

� la figura 7 mostra, in una vista prospettica, uno spaccato dello smorzatore della forma realizzativa di figura 6;

� la figura 8 mostra, in una vista prospettica, una forma realizzativa alternativa dell’invenzione in cui lo smorzatore comprende un gruppo generatore di energia elettrica;

� la figura 9 mostra in sezione una variante della forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica di figura 1, in cui è prevista la presenza di un doppio tirante;

� la figura 10 mostra in prospettiva la variante realizzativa di figura 9 in cui vengono utilizzati come telai una banchina e un pontile galleggiante; � la figura 11 mostra in prospettiva una variante realizzativa in cui il corpo galleggiante è utilizzato come galleggiante di un pontile, o “dock finger”, per l’attracco di imbarcazioni.

Descrizione delle forme realizzative preferite Con riferimento alla figura 1, una prima forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica 100, secondo l’invenzione, comprende un corpo galleggiante 110, almeno parzialmente immerso in acqua, atto ad oscillare lungo una direzione sostanzialmente verticale per effetto del moto ondoso a cui viene sottoposto.

L’apparecchiatura 100 comprende poi un tirante 120 che connette un telaio esterno 200 ad un contrappeso 140 interno al corpo galleggiante 110, in modo tale da poter effettuare un moto relativo rispetto al corpo galleggiante stesso. In particolare, il telaio può essere fisso, ad esempio la banchina di un molo, oppure mobile, ad esempio un’imbarcazione a vela.

Il corpo galleggiante 110 comprende una puleggia 115, con asse solidale al corpo galleggiante stesso, sulla quale scorre il tirante 120, in modo tale che, quando il corpo galleggiante 110 oscilla verticalmente, il contrappeso 140 mantiene invece sostanzialmente la propria posizione per inerzia. Questo comporta uno scorrimento del tirante 120 sulla puleggia 115, che per attrito viene portata in rotazione, comportando l’azionamento di un generatore di corrente elettrica 130.

In particolare, come visibile in figura 1, quando il corpo galleggiante 110 si muove verso l’alto e il contrappeso 140 mantiene per inerzia la propria posizione, il tirante 120 scorre sulla puleggia 115, facendola ruotare in senso antiorario.

Per permettere questo scorrimento, mantenendo al contempo la posizione orizzontale del corpo galleggiante 110, il tirante 120 deve aumentare la propria lunghezza. Questo è possibile mediante un elemento elastico 150, ad esempio una molla o una porzione elastica del tirante stesso. Tale elemento elastico 150, inoltre, produce una forza di richiamo che mantiene costantemente in tensione il tirante 120. In particolare, la forza di richiamo permette al tirante 120 di rimanere in tensione quando il corpo galleggiante 110 si muove nuovamente verso il basso. In questa fase, infatti, il tirante tenderebbe a piegarsi su se stesso. La forza di richiamo, invece, permette che il tirante 120 rimanga in tensione e scorra sulla puleggia 115 in direzione opposta a quanto fatto nella fase precedente, facendola ruotare in senso orario.

Per evitare che il contrappeso 140 urti le pareti interne del corpo galleggiante 110 durante il moto relativo fra i due, sono previsti due elementi elastici di guida 141 che limitano l’oscillazione laterale relativa del contrappeso 140 rispetto al corpo galleggiante stesso.

L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica 100, secondo l’invenzione, fornisce il grande vantaggio di non esporre i meccanismi e le parti metalliche all’azione corrosiva dell’acqua di mare e delle intemperie. In tal modo, l’apparecchiatura 100 risulta più affidabile ed economica rispetto alle apparecchiature di tecnica nota, in quanto non necessita di una continua manutenzione, pulizia e ricambio di componenti, per arginare gli effetti dannosi dati dall’ambiente salino e pieno di microorganismi animali e vegetali.

Con riferimento alla figura 2, una seconda forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica 100, secondo l’invenzione, prevede che il corpo galleggiante 110 sia utilizzato come boa, e che il tirante 120 sia ancorato sul fondale marino.

Come visibile in figura 2, tale soluzione vantaggiosamente può prevedere la presenza di un foro passante 145 nel contrappeso 140, che permette il passaggio del tirante 120, che poi fuoriesce all’esterno passando dalla base del corpo galleggiante 110 e va ad ancorarsi sul fondale marino che funge da telaio 200. In tal modo, l’apparecchiatura 100 può essere utilizzata anche in assenza di telai, fissi o mobili, al di sopra del livello del mare.

Con riferimento alla figura 3A, il generatore di corrente elettrica 130 è connesso alla puleggia 115 tramite una ruota libera 131, che permette l’azionamento del generatore 130 solo quando la puleggia 115 ruota in un primo verso di rotazione, e non quando ruota nel verso opposto. Tale soluzione è essenziale per dare continuità di rotazione al generatore 130. A tal fine può essere inoltre previsto un volano atto a mantenere in rotazione il generatore 130 per inerzia, anche quando la puleggia 115 ruota in verso opposto al primo verso di rotazione. Il generatore 130 può inoltre essere provvisto di un moltiplicatore di giri integrato.

Con riferimento alla figura 3B, in una possibile forma realizzativa, è previsto inoltre un generatore di corrente elettrica ausiliario 135 connesso anch’esso alla puleggia 115 tramite una ruota libera ausiliaria 136, la quale permette l’azionamento del generatore ausiliario 135 solo quando la puleggia 115 ruota nel senso opposto al primo verso di rotazione citato in precedenza. In tal modo, quindi, l’energia motrice della puleggia 115 viene sfruttata in entrambi i sensi di rotazione, alternando l’azionamento del generatore 130 e del generatore ausiliario 135 mediante le ruote libere 131 e 136.

L’energia prodotta dal generatore 130 e, eventualmente, dal generatore ausiliario 135 viene immagazzinata all’interno di un accumulatore di energia elettrica posto internamente al copro galleggiante 110. Vantaggiosamente tale accumulatore di energia elettrica funge esso stesso da contrappeso 140. In tal modo, quindi, il peso dell’accumulatore di energia non ha più lo svantaggio di aumentare l’inerzia dell’apparecchiatura 100, in quanto va a sostituire un componente, il contrappeso 140, che sarebbe comunque necessario.

Con riferimento alla figura 4, una forma realizzativa dell’apparecchiatura di produzione di energia elettrica 100, secondo l’invenzione, prevede che il telaio 200 sia un’imbarcazione, in particolare un’imbarcazione a vela.

Durante il moto dell’imbarcazione 200, l’apparecchiatura 100 viene trascinata mediante il tirante 120 e il corpo galleggiante 110 è sottoposto ad una resistenza d’attrito provocata dalla velocità relativa con cui l’acqua investe il corpo galleggiante stesso. Per tale motivo, in tale forma realizzativa, il corpo galleggiante 110 ha la particolare forma idrodinamica mostrata in figura 3, ovvero una forma sostanzialmente assimilabile a quella di una deriva.

Tuttavia, la forma idrodinamica del corpo galleggiante 110 può differire a seconda delle esigenze e della distanza a cui viene posta l’apparecchiatura 100 rispetto all’imbarcazione 200. Tale distanza è regolabile, ad esempio, mediante il verricello 210, il quale può ridurre o aumentare la lunghezza della porzione di tirante 120 che non è avvolta sul verricello stesso.

In particolare, ponendo l’apparecchiatura 100 dentro la scia dell’imbarcazione 200 ad una distanza predeterminata, il corpo galleggiante 110 può fungere da “boat tail”, riducendo la larghezza della scia dell’imbarcazione stessa. In tal caso, modificando adeguatamente la forma idrodinamica del corpo galleggiante 110, l’apparecchiatura 100, anziché aumentare la resistenza complessiva dell’imbarcazione 200, potrebbe addirittura ridurla.

Nella forma realizzativa di figura 4, inoltre, il foro di accesso attraverso cui il tirante 120 entra nel corpo galleggiante 110 è provvisto di una guaina ermetica 112 atta a ridurre l’entrata di liquidi all’interno del corpo galleggiante stesso. Tale guaina ermetica 112 può essere utilizzata in tutte le forme realizzative dell’apparecchiatura 100, ma risulta particolarmente utile quando l’apparecchiatura 100 viene investita in velocità dall’acqua di mare, in quanto, in tal caso, è sia più probabile sia più dannosa l’entrata di acqua di mare all’interno del corpo galleggiante 110. È, infatti, presumibile che, per effetto della resistenza di attrito dell’acqua, il corpo galleggiante 110 effettui oscillazioni che possono portare il foro di accesso del tirante 120 al di sotto del livello del mare. In tal caso, l’acqua potrebbe penetrare all’interno del corpo galleggiante 110 e accumularsi sul fondo. A lungo andare, questo fenomeno potrebbe aumentare la salinità dell’ambiente interno, e addirittura permettere la generazione di microorganismi vegetali o animali all’interno del corpo 110.

Per il motivo sopra detto, la molla 150 è racchiusa ermeticamente all’interno di un contenitore 151 che ne impedisce il contatto con l’ambiente marino. Alternativamente, la molla 150 potrebbe essere rivestita in materiale plastico isolante. Analogamente a quanto detto per il corpo galleggiante 110, anche il contenitore 110 può essere provvisto di guaine ermetiche in corrispondenza dei fori di passaggio del tirante 120.

Con riferimento alla figura 5, il corpo galleggiante 110 può essere configurato per navigare autonomamente, fungendo da tender. In tal caso, il tirante 120 può essere rimosso e l’apparecchiatura 100 può navigare utilizzando, ad esempio, un motore elettrico 180 posto sul corpo galleggiante 110, e sfruttando l’energia accumulata dal generatore 130.

Con riferimento alla figura 6, una forma realizzativa alternativa dell’apparecchiatura 100 prevede la presenza di una puleggia ausiliaria 116 configurata per far sì che la direzione di entrata del tirante 120 nel foro di accesso del corpo galleggiante 110 si mantenga sostanzialmente parallela alla guaina ermetica 112, qualunque sia la distanza tra il corpo galleggiante 110 e l’imbarcazione 200 e qualunque sia l’altezza del verricello 210. In tal modo si evita che la guaina 112 venga usurata e/o deformata a causa dell’attrito con il tirante 120, riducendo la propria azione isolante.

Inoltre, in tale forma realizzativa, è prevista una camera di accesso 113 atta a ridurre l’entrata di liquidi all’interno del corpo galleggiante 110. In particolare, la camera di accesso 113 è configurata in modo tale che la porzione di tirante 120 bagnata dall’acqua di mare non penetri mai, durante l’oscillazione, all’interno del corpo galleggiante 110. In tal modo si evita che anche eventuali gocce presenti sul tirante 120, o all’interno di esso se non è realizzato in materiale impermeabile, penetrino all’interno del corpo galleggiante 110. In tal caso, può essere prevista una ulteriore guaina ermetica 112 anche in corrispondenza del foro interno della camera di accesso 112.

Il corpo galleggiante 100 può inoltre comprendere almeno una superficie idrodinamica 118, ad esempio un’aletta, configurata per amplificare e regolarizzare l’oscillazione verticale del corpo galleggiante stesso.

Vantaggiosamente, l’apparecchiatura di produzione di energia elettrica 100, secondo la presente invenzione, può inoltre comprendere uno smorzatore 160 atto ad impedire che un’eccessiva tensione sul tirante 120 possa provocare danni all’apparecchiatura stessa. In particolare, poiché per mantenere l'aderenza senza strisciamento il tirante 120 viene tipicamente avvolto attorno alla puleggia 115 con almeno un giro, un forte strattone al tirante 120 potrebbe rompere il supporto che connette la puleggia 115 al corpo galleggiante 110, rendendo inutilizzabile l’intera apparecchiatura 100.

In particolare, la rigidezza dello smorzatore 160 va calibrata in modo tale che lo smorzatore 160 entri in funzione solo per tensioni sul tirante maggiori di un predeterminato valore. In particolare, il predeterminato valore è quello per cui il tirante 120, invece di scorrere sulla puleggia 115, la tira a sé rischiando di romperla.

In particolare, con riferimento alla figura 7, lo smorzatore 160 comprende un cilindro 10 con una parete di fondo 11, una parete di testa 12 e pareti laterali 13 che definiscono una camera di smorzamento 15 con una superficie laterale interna 16 atta a contenere un fluido smorzante 17. All’interno della camera di smorzamento 15 scorre, lungo la superficie laterale interna 16, un pistone 20 con una prima faccia 20a rivolta verso la parete di testa 12, ed una seconda faccia 20b opposta alla prima faccia 20a. In particolare, il pistone 20 definisce una prima camera 21 ed una seconda camera 22 tra loro separate, ed è solidale ad una estremità 26’ di un albero 25 che si estende oltre la parete di testa 12 del cilindro 10 in modo da definire una estremità di azionamento esterna 36, opposta rispetto all’estremità 26’ solidale al pistone 20.

Secondo il principio di funzionamento, il pistone 20 è atto a compiere una corsa di andata A, tra un primo punto morto PMI in corrispondenza della parete di fondo 11, verso un secondo punto morto PMS in corrispondenza della parete di testa 12, e una corsa di ritorno B tra il secondo punto morto PMS e il primo punto morto PMI.

Più in particolare, il pistone 20 comprende una pluralità di fori permanenti 33 che si estendono dalla prima faccia 20a alla seconda faccia 20b, atti a mettere in comunicazione permanente la prima camera 21 e la seconda camera 22 permettendo il trafilamento del fluido smorzante 17 durante la corsa di andata A e la corsa di ritorno B del pistone 20. Inoltre, il pistone 20 comprende una pluralità di aperture 26 associate ciascuna ad una pluralità di elementi a tappo 37 girevolmente connessi mediante mezzi di connessione 40, su una faccia del pistone 20 in corrispondenza delle aperture 26. In alternativa, possono essere previsti elementi a tappo che chiudono più aperture 26. In particolare, i mezzi di connessione 40 consentono la rotazione di ciascun elemento a tappo 37 secondo un asse di rotazione parallelo ad una prima faccia 20a o seconda faccia 20b del pistone 20.

Vantaggiosamente, con riferimento alla figura 8, lo smorzatore 160 comprende inoltre un gruppo generatore 170 comprendente una cremagliera 171, solidale all’albero 25 esternamente alla parete di testa 12 del cilindro 13, e quattro generatori di energia elettrica 172 aventi ciascuno uno statore solidale alla parete di testa 12 ed una porzione mobile 173 atta ad ingranare con la cremagliera 171 e a portare in rotazione un rotore del generatore 172 rispetto allo statore. In tal modo è possibile accumulare energia elettrica anche dalle oscillazioni orizzontali del tirante e non solamente dalle oscillazioni verticali dovute al moto ondoso. In particolare, è possibile accumulare energia tutte le volte che lo smorzatore 160 entra in azione.

Con riferimento alla figura 9, una forma realizzativa dell’apparecchiatura 100, alternativa a quella di figura 1, prevede un secondo tirante 120’ atto a connettere un secondo telaio esterno 200’ al contrappeso 140. In tale soluzione, il corpo galleggiante 110 comprende una seconda puleggia 115’, anch’essa con asse solidale al corpo galleggiante 110 e atta ad impegnare il tirante 120’ in maniera del tutto analoga a quanto fa la puleggia 115 con il tirante 120. Dunque, quando il corpo galleggiante 110 oscilla verticalmente, vengono poste in rotazione alternata sia la puleggia 115 che la seconda puleggia 115’. Analogamente a quanto detto in precedenza per la puleggia 115, anche alla puleggia 115’ possono essere collegati due generatori 130’ e 135’, selettivamente azionati mediante due ruote libere 131’ e 136’.

Con riferimento alla figura 10, la soluzione di figura 9 risulta particolarmente adatta in caso che l’apparecchiatura 100 venga utilizzata da ferma, fissata, ad esempio, alla banchina di un molo. In tale situazione, infatti, i telai 200 e 200’ possono corrispondere a due punti sostanzialmente opposti della banchina, facendo sì che i tiranti 120 e 120’ generino due tensioni opposte. Questo permette che l’apparecchiatura 100 rimanga sostanzialmente in equilibrio orizzontale, evitando che il corpo galleggiante 110 vada a sbattere contro la banchina stessa per effetto del moto ondoso. Inoltre, tale soluzione aumenta l’efficienza complessiva dell’apparecchiatura 100, in quanto raccoglie maggiore energia dal moto ondoso.

Con riferimento alla figura 11, una forma realizzativa dell’apparecchiatura 100 prevede che il corpo galleggiante 110 funga da galleggiante di un pontile mobile, o “dock finger”, per l’attracco di imbarcazioni. In tal caso, il tirante 120 viene connesso alla parte di banchina che rimane fissa e che funge da telaio 200, mentre il dock finger può oscillare verticalmente in maniera indipendente dalla banchina fissa.

La descrizione di cui sopra di alcune forme realizzative specifiche è in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100) comprendente: − un corpo galleggiante (110), in uso, almeno parzialmente immerso in acqua e atto ad oscillare lungo una direzione sostanzialmente verticale per effetto del moto ondoso a cui viene sottoposto; − un tirante (120) atto a connettere un telaio esterno (200) ad un contrappeso (140), detto contrappeso (140) essendo posto internamente a detto corpo galleggiante (110) in modo tale da poter effettuare un moto relativo rispetto a detto corpo galleggiante (110); − un generatore di corrente elettrica (130) associato a detto corpo galleggiante (110) e atto a trasformare l’energia derivante dall’oscillazione di detto corpo galleggiante (110) in energia elettrica; detta apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100) essendo caratterizzata dal fatto che detto corpo galleggiante (110) comprende una puleggia (115) con asse solidale a detto corpo galleggiante (110), detta puleggia (115) essendo atta ad impegnare detto tirante (120) in modo tale che, quando detto corpo galleggiante (110) oscilla lungo detta direzione sostanzialmente verticale e detto contrappeso (140) mantiene invece sostanzialmente la propria posizione per inerzia, detto tirante (120) scorre su detta puleggia (115) portandola in rotazione e azionando detto generatore di corrente elettrica (130).
2. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto tirante (120) comprende un elemento elastico (150) atto a permettere che detto tirante (120) aumenti o diminuisca la propria lunghezza in conseguenza di un’oscillazione di detto galleggiante (110), rispettivamente, verso l’alto o verso il basso, detto elemento elastico (150) fornendo inoltre una forza di richiamo atta a mantenere costantemente in tensione detto tirante (120).
3. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo galleggiante (110) comprende un foro di accesso atto a far entrare detto tirante (120) in detto corpo galleggiante (110), detto foro di accesso essendo provvisto di una guarnizione (112) atta a ridurre l’entrata di liquidi all’interno di detto corpo galleggiante (110).
4. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui a detto generatore di corrente elettrica (130) è associata una ruota libera (131) atta a permettere l’azionamento di detto generatore di corrente elettrica (130) solo in conseguenza di una rotazione di detta puleggia (115) in un primo verso di rotazione e non in conseguenza di una rotazione di detta puleggia (115) nel verso di rotazione opposto a detto primo verso.
5. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui è previsto inoltre un generatore di corrente elettrica ausiliario (135) a cui è associata una ruota libera ausiliaria (136), detta ruota libera ausiliaria (136) essendo atta a permettere l’azionamento di detto generatore di corrente elettrica ausiliario (135) solo in conseguenza di una rotazione di detta puleggia (115) in un secondo verso di rotazione, opposto a detto primo verso di rotazione, e non in conseguenza di una rotazione di detta puleggia (115) in detto primo verso di rotazione.
6. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto contrappeso (140) è provvisto di almeno un elemento elastico di guida (141) atto ad impedire che detto contrappeso (140) urti le pareti interne di detto corpo galleggiante (110) durante il moto oscillatorio verticale di detto corpo galleggiante (110).
7. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detto tirante (120) comprende uno smorzatore (160) atto ad impedire che un’eccessiva tensione su detto tirante (120) possa provocare danni a detta apparecchiatura (100), detto smorzatore (160) comprendendo: − un cilindro (10) avente una parete di fondo (11), una parete di testa (12) e pareti laterali (13) che definiscono una camera di smorzamento (15) avente una superficie laterale interna (16); − un pistone (20) avente una prima faccia (20a) ed una seconda faccia (20b) opposte tra loro e atte a scorrere entro detta camera di smorzamento (15) lungo detta superficie laterale interna (16), in modo da definire una prima (21) ed una seconda (22) camera tra loro separate, detto pistone (20) essendo atto a compiere una corsa di andata (A) tra un primo punto morto (PMI) in corrispondenza di detta parete di fondo (11), verso un secondo punto morto (PMS) in corrispondenza di detta parete di testa (12), e una corsa di ritorno (B) tra detto secondo punto morto (PMS) e detto primo punto morto (PMI); − un albero (25) solidale a detto pistone (20) che si estende esternamente oltre detta parete di testa (12) di detto cilindro (10) in modo da definire una estremità di azionamento esterna (36); − un fluido smorzante (17) contenuto in detta camera di smorzamento (15); − una pluralità di fori permanenti (33) atti a mettere in comunicazione permanente detta prima (21) e detta seconda (22) camera e permettere il trafilamento di detto fluido smorzante (17); − una pluralità di aperture (26) che si estendono da detta prima faccia (20a) a detta seconda faccia (20b) di detto pistone (20); in cui detta pluralità di aperture (26) è associata ad una pluralità di elementi a tappo (37) girevolmente connessi mediante mezzi di connessione (40) su detta prima faccia (20a) o su detta seconda faccia (20b) di detto pistone (20); in modo tale che detti elementi a tappo (37) passino spontaneamente da una configurazione chiusa (C), in cui chiudono dette aperture (26) e consentono il trafilamento di detto fluido smorzante (17) tra detta prima (21) e seconda (22) camera, solo attraverso detta pluralità di fori permanenti (33), in modo da contrastare il moto di detto pistone (20) verso detto secondo punto morto (PMS), ad una configurazione aperta (D), in cui aprono dette aperture (26) e consentono il libero passaggio di detto fluido tra detta prima (21) e seconda (22) camera favorendo il moto nel ritorno verso detto primo punto morto (PMI).
8. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 11, in cui detto smorzatore (160) comprende inoltre un gruppo generatore (170) comprendente: − una cremagliera (171), solidale a detto albero (25) esternamente alla parete di testa (12) di detto cilindro (13); − un generatore di energia elettrica (172) avente uno statore solidale ad una porzione fissa di detto gruppo generatore (170), solidale a detta parete di testa (12), ed una porzione mobile (173), atta ad ingranare con detta cremagliera (171), ed a portare in rotazione un rotore di detto generatore (172) rispetto a detto statore.
9. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo la rivendicazione 1, in cui è inoltre previsto un secondo tirante (120’) atto a connettere un secondo telaio esterno (200’) a detto contrappeso (140), e in cui detto corpo galleggiante (110) comprende una seconda puleggia (115’) con asse solidale a detto corpo galleggiante (110), detta seconda puleggia (115’) essendo atta ad impegnare detto secondo tirante (120’) in modo tale che, quando detto corpo galleggiante (110) oscilla lungo detta direzione sostanzialmente verticale e detto contrappeso (140) mantiene invece sostanzialmente la propria posizione per inerzia, detto secondo tirante (120’) scorre su detta seconda puleggia (115’) portandola in rotazione e azionando un secondo generatore di corrente elettrica (130’).
10. L’apparecchiatura di produzione di energia elettrica (100), secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo galleggiante (110) è configurato per navigare autonomamente, e in cui detto tirante (120) può essere rimosso, in modo che detto corpo galleggiante (110) navighi utilizzando almeno in parte l’energia accumulata da detti dispositivi generatori di corrente elettrica (130,135,130’).