ITUB20154657A1 - Dispositivo per la conversione energetica delle onde gravitazionali di liquidi e suo metodo di funzionamento - Google Patents

Description

TITOLO

Dispositivo per la conversione energetica delle onde gravitazionali di liquidi e suo metodo di funzionamento

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce ai settore tecnico dei metodi e sistemi per la conversione energetica delie onde gravitazionali sul pelo libero di liquidi, in genere causate da perturbazioni puntuali (esempio: rapida immersione corpo solido nel liquido) o distribuite {esempio: vento sulla superficie marina).

Più in particolare la presente invenzione ha per oggetto un dispositivo; innovativo per la conversione in energia del moto ondoso del pelo libero di liquidi.

A titolo esemplificativo e non limitativo, detta energia può essere di tipo meccanico o di tipo elettrico, ed il pelo libero può essere la superficie del mare.

L'invenzione trova applicazione preferita e vantaggiosa al settore della generazione di energia off-shore, sia al fine di alimentare carichi off-shore (esempio: sensori, mezzi marini autonomi, ausiliari per 1'acqua cuitura, etc.), sia al fine de.H a connessione con la rete elettrica terrestre.

In particolare, 1'invenzione si riferisce ad un dispositivo ed un metodo secondo il preambolo delle rispettive rivendicazioni Indipendenti allegate.

STATO DELL'ARTE

Meli 'ambito delle fonti rinnovabili di energia, l'energia del moto ondoso rappresenta una fonte ecologica e abbondante, il cui potenziale, stimato nell' ordine dì 2Q00TWh/anrio di energia elettrica, potrebbe contribuire significativamente a soddisfare parte del fabbisogno mondiale (attualmente valutato in 1700OTWh/anno, fonte IEA).

Il fenomeno del moto ondano è sufficientemente prevedibile e le condizioni degli stati di mare si ripetono in modo stabile; le coste dei continenti che si affacciano sugli oceani (coste occidentali e orientali delle Americhe, coste occidentali di Europa e Africa) sono battute da onde con contenuto energetico di potenza media annua variabile da 20 a oltre 70 kW per metro di larghezza del fronte d'onda incìdente.

In Europa, paesi quali Spagna, Portogallo, Gran Bretagna e Norvegia godono di condizioni molto favorevoli rispetto questa fonte, ricevendo onde di potenza media annuale dì diverse decine di kW per metro dì fronte d'onda; è interessante rilevare che la Danimarca è impegnata in questo settore e ha ottenuto interessanti risultati nonostante possa contare su un valore medio di potenza del moto ondoso di 15kW/m, valóre prossimo a quelli ricorrenti nel Mediterraneo prospiciente le regioni italiane di Xdguria e Sardegna.

lo sviluppo di dispositivi atti a sfruttare ef iicacemente i'energia delle onde marine è cominciato negli anni '70.

I differenti dispositivi possono essere classificati in funzione del modo in cui realizzano la conversione dell'energia cinetica associata al moto ondoso: possono essere galleggianti, sommersi c semisommersì; operare in condizioni di mare aperto oppure in prossimità della costa .

Commercialmente, 1'interesse maggiore nel mercato dell' energia si rivolge a impianti di inedia grossa taglia per la connessione con la rete elettrica terrestre, che possano assicurare tempi di ritorno interessanti per gli investitori .

Giova per la comprensione di quanto segue, introdurre qui brevemente alcune considerazioni relative al c.d. "moto orbitale" delle onde.

Le onde superficiali sono generate dal vento tramite una sequenza di processi variabili nel tempo, tra cui la più importante è l'azione superficiale del vento.

Il risultato è sostanzialmente un trasferimento di quantità di moto ed energia dall'atmosfera al mare.

Dna classificazione delle onde si basa sul rapporto tra la profondità "d" del fondale e la lunghezza d’onda L (distanza orizzontale tra due creste successive).

Si possono distinguere onde che si sviluppano in acque profonde, in acque intermedie o in acque basse. L'effetto della profondità influenza in particolare la forma dei moti orbitali e la velocità delle particelle. Con riferimento alle acque profonde, in cui d/L > 3⁄4 e non c'è influenza del fondo marino, le particelle fluide compiono un percorso perfettamente circolare, i cui raggio è massimo in superficie: il raggio decresce esponenzialmente con la profondità ed è nullo per d =

La teoria lineare delle onde (come in Robert G. Dean, Robert A. Dalrymple, "Water Wave Mechanics for Bngineers and Scientista", Γ991, World Scientific Press) consente di stimare con buona accuratezza il raggio del moto orbitale, note le caratteristiche dell'onda: in particolare, data un'onda di altezza H (variazione verticale massima del livello superficiale) e di periodo T, il raggio della circonferenza superficiale, ovvero quello massimo, .risulta essere H/2 e il modulo della velocità delle particelle fluide pari a PB/T.

Tra i dispositivi noti allo stato dell'arte, in particolare, si conosce quello descritto dalla domanda internazionale WQ20010 92720Al : esso si riferisce ad un dispositivo, del tipo a turbina, per lo sfruttamento del moto di liquidi in correnti o maree. Tale dispositivo, sebbene per certi versi utile, funziona completamente immerso con le correnti marine, ma non può:sfruttare le onde .

Il dispositivo descrìtto invece nel.1a domanda di brevetto Statunitense US2010/G058754 sfrutta sìa i 'energia cinetica che potenziale dei moti orbitali delle onde; tale dispositivo presenta un sistema di trasmissione del moto molto complesso, di difficile realizzazione e manutenzione.

Il dispositivo descritto nella domanda di brevetto inglese GB2119449 e costituito da una turbina la cui direzione di rotazione è indipendente dalla direzione della velocità del fluido incidente, ed è pertanto slmile alle turbine ,ad asse verticale utilizzate in Campò eolico. Sono proposti diversi tipi di ancoraggi, fìssi o elastici .

Il dispositivo descritto nella domanda di brevetto inglese GB2425154 riporta una turbina operante a profondità variàbile, e montata su asse mobile; tale asse mobile ha la funzione di regolare la profondità e non interviene sulla regolazione della produzione di energia .

Oltre ai limiti brevemente introdotti qui sopra, più in generale si può dire che le tecnologie ad oggi disponibili presentano i seguenti svantaggi:

- Elevati costi iniziali, legati soprattutto al sovradimensionamento strutturale dei dispositivi di conversione e relativi ancoraggi a causa della necessità di sopravvivere alle sollecitazioni dovute ai fenomeni estremi quali le condizioni di tempesta in mare;

- Necessità di realizzare installazioni di grande taglia per poter ammortizzare il costo della connessione elettrica marina alla rete terrestre; - Scarsa adattabilità a stati di mare differenti, con conversione di energia ridotta o nulla in condizioni di fuori progetto.

Interferenza con le infrastrutture per la navigazione e gli altri utilizzi del mare (esempio: dighe}, nel caso di tecnologie per 1'installazione lungo la linea costiera;

- Necessità di realizzare strutture di ancoraggio fisse;

- Impatto visivo e paesaggistico negativo.

1 Richiedenti, dopo studi e ricerche In tal senso, hanno inoltre scoperto che nei dispositivi provvisti di un rotore di tipo "a trascinamento" (ovvero che utilizzano principalmente la forza di resistenza opposta all'avanzamento del fluido invece che la forza di portanza -quali ad esempio il rotore di tipo·Savonius-) vi sono sempre alcune pale "attive", che acceieraho il rotore, ed alcune pale "passive", che frenano il rotore. Tali rotori sono opportunamente sagomati in modo che le pale attive esercitino una coppia sempre maggiore delle pale passive, e quindi possano produrre energia netta all'albero: tale energia netta è pari all'energia captata dalle pale attive, a cui però viene sottratta l'energia dissipata dalle pale passive.

Un importante parametro attraverso il quale è possibile verificare l'efficienza di captazione delle pale di una turbina multupala rispetto alla velocità del flusso incidente è il c.d. Tip Speed Ratio (TSR o λ): esso è definito come il,rapporto tra la velocità tangenziale del bordo esterno della pala e la velocità dei flusso incidente .

Nel caso di turbine del tipo "a trascinamento" (quale il Savonius) il TSR ottimale si assesta su valori inferiori all'unità: infatti, per valori uguali o superiori, il bordo esterno delle pale attive inizierebbe ad esercitare una coppia frenante, con conseguente effetto negativo .

Come conseguenza, i rotori multi-pala a trascinamento devono operare ad una velocità di rotazione inferiore alla velocità delle particelle fluide nel moto orbitale.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

E' scopo della presente invenzione superare uno o più degli inconvenienti dell 'arte nota.

Altri scopi deli' invenzione sono relativi ai seguenti fattori :

- ottenere la possibilità di variare la profondità del dispositivo all'interno del liquido in cui è immerso, potendo quindi evitare le sollecitazioni imposte in superficie (sul pelo libero) da stati di mare eccessivamente energetici, e, di consequenza, poter essere dimensionato unicamente per lo statò di mare di progetto, consentendone il funzionamento nei parametri "di targa" per tutto il tempo in cui il moto ondoso abbia contenuto energetico uguale o superiore ai valori nominali di progetto;

- la possibilità di alimentare carichi elettrici o meccanici off-shore, & quindi la opzionalità di un collegamento alla rete elettrica terrestre;

-la possibilità di sfruttare l'energia delle onde parallelamente al fronte d'onda per minimizzare così il costo e le dimensioni di hardware per la conversione energetica, massimizzando la captazione dell/ energia disponibile per unità di lunghezza trasversale del dispositivo;

- consentire una captazione efficiente di energia del moto ondoso anche in stati di mare variabili;

- la possibilità di funzionare in mare aperto, senza interferire con le·infrastrutture per i trasporti marittimi;

- la possibilità di funzionare senza ancoraggi fissi; -la possibilità di funzionare in configurazione completamente sommersa, con conseguente minimo impatto paesaggistico e visivo.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un dispositivo che incorpora le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione. In particolare l'idea generale alla base della presente invenzione riguarda un dispositivo di conversione energetica dei moti: orbitali conseguenti alle onde gravitazionali di superficie sul pelo libero di liquidi comprendente un albero rotante accoppiato ad un convertitore di energia, ed una sola pala accoppiata radialmente al 1'albero.

vengono così conseguiti gli scopi sopra delineati.

Un ulteriore vantaggio che si rileva immediatamente per l'applicazione al moto ondoso, è che un dispositivo secondo la presente invenzione presenta una sola pala attiva, e nessuna pala passiva, pertanto viene massimizzata la coppia motrice disponibile all'albero. Inoltre, esso pup operare a TSR unitario, il che massimizza ulteriormente la potenza meccanica disponibile all'albero (che è pari al prodotto della coppia per la velocità angolare di rotazione).

Altri vantaggi ancora rispetto alle tecnologie esistenti sono: captazione efficiente anche per stati di mare differenti da quello di progetto, possibilità di funzionamento in configurazione completamente sommersa, minimi costi di ancoraggio, possibilità di evitare le tempeste tramite affondamento in profondità, possibilità di alimentazione di carichi elettrici o meccanici offshore.

In una forma esecutiva preferita la pala del dispositivo dell 'invenzione è sagomata a "cucchiaio".

Questa soluzione offre il vantaggio di poter captare completamente 1'energia dei moto orbitale e quindi ottenere elevata efficienza di captazione, in quanto tale sagomatura migliora i coefficienti di resistenza e portanza della pala.

In accordo ad una caratteristica vantaggiosa del dispositivo dell'invenzione, anche indipendènte, dalle altre caratteristiche, il dispositivo comprende un primo ed un secondo albero rotante accoppiati allo stesso convertitore di energia e solidali tra loro.

In accordo ad un'altra caratteristica vantaggiosa del dispositivo dell'invenzione, anche indipendente dalle altre caratteristiche, il convertitore di energia comprende una cassa esterna stagna a profilo idrodinamico auto-orientante rispetto all'incidenza di un'onda.

In accordò ad un'altra caratteristica vantaggiosa del dispositivo dell'invenzione, anche indipendente, dalle altre caratteristiche il dispositivo comprende un sistema di ancoraggio che a stia volta comprende

- un elemento di ancoraggio ad un fondale

- un elemento galleggiante collegato al convertitore di energia

un elemento flessibile collegato da un lato all'elemento galleggiante e dal lato opposto all'elemento di ancoraggio

essendo inoltre previsto preferibilmente un motore per modificare la lunghezza complessiva dì detto elemento flessibile in modo da variare la profondità operativa del convertitore di energia.

In accordo ad un'altra caratteristica vantaggiosa del dispositivo dell'invenzione, anche indipendente dalle altre caratteristiche, il dispositivo comprende un sistema di ancoraggio che a sua volta comprende

un montante fissabile al fondale e destinato ad estendersi in modo sostanzialmente verticale verso il pelo libero del liquido

- un braccio oscillante incernierato da un lato al montante mediante un primo snodo e dall'altro al convertitore mediante un secondo snodo, essendo inoltre previsto preferibilmente un motore per azionare detto braccio oscillante in modo da variare la profondità del convertitore di energia.

In accordo ad un'altra caratteristica vantaggiosa del dispositivo, dell'invenzione, anche indipendente dalle altre caratteristiche la pala presenta una forma tra una delle seguenti :

- piastriforme provvista di una faccia concava ed una opposta faccia convessa;

- piastriforme con due opposte facce sostanzialmente parallele ed un bordo libero opposto a quello accoppiato all'albero convesso;

-piastriforme piatta con due opposte facce sostanzialmente parallele ;

- piastriforme con due facce opposte ciascuna dotata di un profilo curva concavo-convesso;

- complessa, comprendente una pluralità di distinte.superfici alari idrodinamiche sostanzialmente parallele tra loro, collegato da un comune telaio a sua volta connesso radialmente all'albero.

In accordo ad un'altra caratteristica vantaggiosa del dispositivo dell'invenzione, anche; indipendente dalle altre caratteristiche la pala presenta una zona cava, ad esempio mantenuta piena d'aria o di altro materiale, cosi che pala risulta neutra rispettò la gravità in condizione di immersione nel liquido.

Un altro oggetto dell' invenzione è un metodo per la conversione energetica dei moti orbitali conseguenti alle onde gravitazionali di superficie sul pelo libero di liquidi che utilizza un dispositivo secondo l'invenzione posto in condizione completamente immersa nel liquido.

In accordo ad un'altra caratteristica vantaggiosa del metodo dell' invenzione, anche ìndipendente dalle altre caratteristiche, il metodo prevede la fase di mantenere costante la velocità di rotazione della pala, applicando una coppia resistente variabile all'albero, così da equiparare la coppia motrice fornita dal moto orbitale. In accordo ad un'altra caratteristica vantaggiosa del metodo dell'invenzione, anche indipendente dalle altre caratteristiche, ±1 metodo prevede la fase di mantenere la pressione interna al convertitore ad un valore circa pari a quello di una pressione esterna del liquido in cui è immerso.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle allegate rivendicazioni, che si intendono parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L'invenzione verrà descritta qui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione dell'invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari.

Nelle figure allegate:

Figura 1 illustra una forma esecutiva di base di un dispositivo oggetto dell'invenzione;

Figure 2 e 3 illustrano il dispositivo di fig. 1 con due diversi sistemi di ancoraggio alternativi;

Figure 4, 5 e 6 illustrano una forma esecutiva avanzata di un dispositivo oggetto dell'invenzione in diverse viste;

Figure 7,8 e 9 illustrano diverse forme esecutive della pala dei dispositivi delle figure precedenti;

Figura 10 illustra una vista in sezione di una pala di un dispositivo delle figure precedenti.

Figura 11 illustra un esempio dì sagomatura della cassa esterna stagna al fine dell'auto-orientamento rispetto alle onde incidenti

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL' INVENZIONE

Mentre l'invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme dì realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio.

Si deve intendere, comunque, che non vi è alcuna intenzione di limitare 1'invenzione alia specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell'ambito dell 'invenzione come definito nelle rivendicazioni.

1/oso di "ad esempio", "ecc", "oppure" indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato.

L'uso di 'include" significa "include, ma non limitato a " a meno che non aderimenti indicato.

Indicazioni quali "verticale" ed "orizzontale", "superiore" ed " inferiore" (in assenza dì altre indicazioni) vanno lette con riferimento alle condizioni di montaggio {ó operative) e riferendosi alla normale terminologia in uso nel linguaggio corrente, dove "verticale" indica una direzione sostanzialmente’ parallela a quella del vettore forza di gravità "g" ed orizzontale una direzione ad essa perpendicolare.

Nelle sue varie forme esecutive il dispositivo 1,10 dell' invenzione è adatto alla produzione di energia dal moto orbitale delle particelle fluide conseguente al moto ondoso gravitazionale del pelo libero di liquidi, quale ad esempio la superficie del mare.

L'energia prodotta è di tipo meccanico o elettrico. Con riferimento dapprima ad una forma esecutiva di base, mostrata in fig. 1-3, il dispositivo 1 comprende un albero rotante 2 accoppiato ad un convertitore di energia 4 ed una sola pala 3 accoppiata radialmente all'albero 2.

Con il termine ”accoppiamento radiale" tra pala ed albero si intende indicare che un bordo periferico della pala 3 è unito all'albero 2 radialmente rispetto ad un asse centrale di rotazione dell'albero 2 stesso.

Il convertitore di energia 4 è adatto a generare energìa meccanica o elettrica a seguito della rotazione dell'albero 2 sul suo asse centrale.

Ad esempio, il convertitore dì energia 4 può essere di tipo idraulico (per la pressurizzazione di un fluido comprimibile -come aria- oppure incomprimìbile - come olio-} oppure un generatore elettrico o una combinazione degli stessi, che genera energia mediante una o più conversioni della stessa in varie forme.

Il convertitore di energia 4 comprende preferibilmente una cassa esterna stagna: secondo una forma di realizzazione preferita, la cassa è mantenuta ad una pressione interna uguale o diversa dalla pressione presente alla profondità di funzionamento.

Questa soluzione offre il vantaggio di poter minimizzare lo stress meccanico sulla cassa del convertitore di energia 4, oltre che minima zzare i requisiti delle tenute degli alberi 2 di rotazione delle pale; inoltre offre la possibilità di spurgo automatico di eventuali trafilamenti di liquido.

Secondo una forma: di realireazione vantaggiosa {non mostrata nelle figure) , la cassa esterna stagna 4 è opportunamente sagomata al fine di contribuire al mantenimento dell'albero 2 parallelo al fronte d'onda, mediante generazione di ima forza idrodinamica autoorientante. Questa soluzione offre il vantaggio di evitare la necessità di sistemi di controllo attivo dell'orientamento del dispositivo.

A tal fine, con riferimento alla forma esecutiva di fig.

11, la cassa si presenta preferibilmente simmetrica lungo un asse baricentrico longitudinale e affusolata in corrispondenza delie due estremità terminali opposte, a guisa di canoa 400, con baricentro geometrico posto lungo l'asse verticale centrale della cassa 4, così da presentare un; profilo idrodinamico -auto-oritentante, ovvero tale per cui il dispositivo tende a disporsi perpendicolare alle onde incidenti.

Questa caratteristica si applica sia alla forma esecutiva di base che a quella evoluta qui descrìtte. In opera, la captazione dell'energia ondosa avviene tramite la pala 3, posta in rotazione dai moti orbitali delle particelle fluide, con periodo minimo pari al periodo del moto ondoso.

A tal fine, nell'utilizzo, l'asse di rotazione della pala (coincidente con l'asse centrale dell'albero 2) è mantenuto parallelo al fronte d'onda ad esempio mediante sistemi di controllo passivi o auto-orientanti, come quelli appena descritti.

In opera il dispositivo 1 viene posto ad una profondità fissa o variabile, in modo che operi completamente sommerso, ottenendo così alcuni degli scopi sopra preposti .

Per quanto attiene ali'ancoraggio del dispositivo 1/ esso è usualmente effettuato al fondale mediante un sistema di ancoraggio opportuno.

In modo non limitativo vengono mostrate in fig. 2 e 3 due alternative 5, 50 del sistema di ancoraggio del dispositivo 1.

Con riferimento a fig. 2, in essa il sistema di ancoraggio 5 comprende un elemento galleggiante 6 con testa a fungo rovesciato, ed un elemento flessibile 7 Eguale una catena o una fune) che da un lato è collegato all' elemento galleggiante 6 e termina, sul lato opposto, con un elemento di ancoraggio destinato ad essere posto sul fondale, ad esempio il fondale marino.

Il convertitore 4 (e -dunque- la pala 3): è preferibilmente collegato all'elemento galleggiante 6 dal lato dello stesso opposto à quello provvisto della testa a fungo rovesciato.

In questo modo, avendo cura di scegliere una lunghezza dell'elemento flessibile 7 opportuna (ovvero inferiore alla distanza tra fondale e pelo lìbero del liquido in cui 11 dispositivo è immerso), ne consegue che il dispositivo 1 si trova in condizione completamente immersa e lavora come sopra descritto.

Viste tridimensionali del sistema 5 sono presenti anche nelle ligure 4-6, in cui lo stesso è associato ad un variante evoluta 10:del dispositivo 1.

Nella forma esecutiva di fig. 3, invece, il sistema di ancoraggio 50 comprende un montante 60 variamente fissabile al fondale (ad esempio provvisto di un basamento ancorato alle rocce del fondo o simili), che si estende in mode sostanzialmente verticale verso il pelo libero del liquido.

Ai montante 60 è incernierato, mediante io snodo 11, il braccio oscillante 70, al quale è incernierato, mediante 10 snodo 72, il convertitore 4.

Gli snodi possono essere di vario tipo, a seconda delle necessità: possono essere giunti sferici o anche più semplici cerniere o carrelli.

In particolàre, lo snodo 71 consente di variare la profondità di lavoro del dispositivo 1, mentre lo snodo 72 garantisce che il dispositivo 1 possa essere mantenuto sempre nei corretto assetto di lavoro,

11 movimento del braccio oscillante 70 e del dispositivo 1 (variazione di profondità e assetto) sono ottenuti mediante motori, ad esempio idraulici, non mostrati nelle figure.

In questo modo è possibile regolare la profondità dì lavoro del dispositivo 1: questa soluzione offre il vantaggio di poter evitare moti ondósi eccessivamente energetici (ovvero tempeste) , e quindi far operare il dispositivo alia profondità ove si verificano i moti orbitali di progetto; offre inoltre il vantaggio di non dover dimensionare meccanicamente il dispositivo a resistere a condizioni ondose eccessivamente gravose al solo scopo della sopravvivenza e non della produzione di energia ,

Sebbene il dispositivo dell' invenzione raggiunga gli scopi preposti anche nella forma di bas-e 1 appena descritta, è stata méssa a punto dai Richiedenti anche una forma esecutiva evoluta, particolarmente adatta a produzioni di maggiori quantità di energia e ad essere posta in mare.

La forma esecutiva evoluta 10 è mostrata, in varie viste, nelle fig, 4/5 e 6*

In questa forma evoluta il dispositivo IO comprende le stesse parti del dispositivo 1 indicate con gli stessi numeri di riferimento, su cui quindi non si torna oltre; la principale differenza è che, in questo caso il dispositivo 10 comprende un primo 2 ed un secondo 20 albero rotante accoppiati allo stesso convertitore di energia 4 e solidali tra loro.

In accordo all'invenzione ogni albero 2, 20 presenta una sola pala 30, 300.

Le pale 30, 300 sono poste simmetricamente sugli alberi 2,20; in particolare supponendo che gli alberi 2, 20 siano cilindri coassiali e dello stesso diametro, le pale 3, 30 risultano connesse in coincidenza della stessa generatrice di ambedue i cilindri.

In altre parole, le pale 30, 300 risultano orizzontalmente simmetriche rispetto· al convertitote' 4 in condizione di dispositivo 10 in opera.

Questa soluzione offre il vantaggio di equilibrare le azioni di carico, minimizzare la sollecitazione meccanica sui cuscinetti degli alberi 2, 20 e di contribuire al mantenimento degli stessi parallelo al fronte dfonda, mediante generazione di una forza idrodinamica auto- orientante.

Il sistema di ancoraggio 5 è, in questo esempio, dello stesso tipo descritto in occasione della figura 2, alla quale quindi si rimanda per dettagli; si. fa inoltre notare che in altre forme esecutive il dispositivo evoluto 10 potrebbe essere associato ad un sistema di ancoraggio 50 quale quello descritto in occasione della figura 3, a cui si rimanda per i dettagli.

Sì noti che, in queste esempio, il convertitore 4 ha forma e dimensioni tali da risultare una estensione del sistema 5, in particolare del gambo della testa a;fungo rovesciato 6 .

Passando ora alla forma della pala 3,30,300 e con riferimento anche alle fig. 7, 8 e 9, la stessa può assumere diverse forme.

La pala 3 dei dispositivo 1 presenta una faccia concava ed una opposta faccia convessa.

Le pale 30 e 300 del dispositiva 10 sonò sostanzialmente piastriformi, con due opposte facce sostanzialmente parallele ed il bordo libero opposto a quello accoppiato all 'albero lievemente curvo.

La pala 3' mostrata in fig. 7 è invece completamente piatta, piastriforme .

La pala 3'' mostrata in fig. 8 presenta facce opposte ciascuna dotata di un profilo curvo concavo-convesso. La pala 3''' mostrata in fig. 9 còmprendo una pluralità dì distinte superi lei alari idrodinamici 31' '' sostanzialmente parallele tra loro, eollegate da un comune telaio 32' '' a sua volta connesso radialmente all'albero 2.

Con riferimento ora a fig. 10, in essa viene mostrata a solo titolo esemplificativo- una sezione della pala 3' .

Secondo questa caratteristica opzionale e vantaggiosa, la pala 3' risulta neutra rispetto la gravità in condizione di immersione nel liquido.

Negli esempi forniti ciò è ottenuto grazie alla presenza della zona cava 310' riempita di un materiale avente peso specifico diverso da quello della pala stessa. Piu in dettaglio la zona cava 310' viene mantenuta piena di sostanza differente dal liquido in cui il dispositivo è immerso, ad esempio piena d'aria o di polistirolo o simili .

Dimensionando la posizione e la dimensione della zona cava 310' in modo che il momento all'albero 2 generato dalla spinta di Archimede S e quello generato dal peso proprio P si equilibrino ne risulta che la pala 3' è neutra rispetto la gravità in condizione di immersione nel liquide.

Questa caratteristica offre il vantaggio di minimizzare l'influenza della gravità sulla velocità di rotazione del cucchiaio e di massimizzare la captazione di energia ondosa .

In modo del tutto analogo questa caratteristica potrebbe essere prevista sulle pale 3,30,300,3'',3'' '.

Passando ora al funzionamento del dispositivo dell' invenzione, oggetto dell' invenzione è anche un metodo che permette un funzionamento più regolare e redditizio del dispositivo sino ad ora descritto.

In particolare il metodo dell'invenzione prevede che sia mantenuta costante la velocità di rotazione del cucchiaio, applicando una coppia opportunamente variabile all'albero 2, 20.

Poiché ia coppia motrice dell'onda varia in funzione della profondità, essa non è costante durante la rotazione della pala .

In accordo al metodo qui proposto, si prevede di regolare la coppia resistente mantenendola: in funzionamento sostanzialmente sempre uguale alla coppia motrice e quindi omega sia costante.

Ciò è ottenibile agendo sul convertitore di energia, ad esempio nel caso in cui esso sia dì tipo idraulico sarà sufficiente modificare la pressione del circuito idraulico interno, mentre nel caso in cui sìa elettrico si potrà agire sui parametri elettrici.

Il metodo prevede anche opzionalmente la fase di mantenere la pressione interna al convertitore ad un valore circa pari a quello di una pressione esterna del liquido in cui è immerso.

Sono così raggiunti gli scopi sopra elencati.

Sono ovviamente possibili numerose varianti a quanto sino ad ora descritto.

Ad esempio, il sistema di ancoraggio al fondale può essere di tipo elastico; il sistema di regolazione della profondità può essere di tipo a fune.

Claims (10)

1. TITOLO Dispositivo per la conversione energetica delle onde gravitazionali di liquidi e suo metodo di funzionamento RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo (1,10) di conversione energetica dei moti orbitali conseguenti alle onde gravitazionali di superficie sul pelo libero di liquidi comprendente almeno un albero rotante (2,20) accoppiato ad un convertitore di energia (4) caratterizzato dal fatto che comprende una sola pala (3,30,300, 3',3'',3'' '} accoppiata radialmente ad ogni albero rotante (2,20).
2. 2) Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1, comprendente un primo (2) ed un secondo (20) albero rotante accoppiati allo stesso convertitore di energia (4) e solidali tra loro.
3. 3) Dispositivo (1,10) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il convertitore di energia (4) comprende una cassa esterna stagna a profilo idrodinamico auto-orientante rispetto all'incidenza di un 'onda.
4. 4) Dispositivo (1,10) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un sistema di ancoraggio (5) che a sua volta comprende - un elemento di ancoraggio ad un fondale - un elemento galleggiante (6) collegato al convertitore di energia (4) un elemento flessibile (7) collegato da un lato all'elemento galleggiante (6) e dal lato opposto all'elemento dì ancoraggio essendo inoltre previsto preferibilmente un motore per modificare una lunghezza complessiva di detto elemento flessibile (7} in modo da variare la profondità del convertitore di energia (4).
5. 5) Dispositivo (1,10) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 3, comprendente un sistema di ancoraggio (50) che a sua volta comprende - un montante (60) fissabile al fondale e destinato ad estendersi in modo sostanzialmente verticale verso il pelo libero del liquido - un braccio oscillante (70) ed in cui il braccio oscillante (70) è incernierato da un lato al montante (60) mediante un primo snodo (71) e dall'altro al convertitore (4) mediante un secondo snodo (72), essendo inoltre previsto preferibilmente un motore per azionare detto braccio oscillante (70) in modo da variare la profondità del convertitore di energia (4).
6. 6) Dispositivo (1,10) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la pala (3,30,300,3' ,3'',3''') presenta una forma tra una delle seguenti : - piastriforme provvista di una faccia concava ed una opposta faccia convessa (3); - piastriforme con due opposte facce sostanzialmente parallele ed un bordo libero opposto a quello accoppiato all'albero rotante (30,300); - piastriforme piatta con due opposte facce sostanzialmente parallele (3'); - piastriforme con due facce opposte ciascuna dotata di un profilo curvo concavo-convesso (3''); - complessa (3'''), comprendente una pluralità di distinte superfìci alari idrodinamiche (31''') sostanzialmente parallele tra loro, collegate dà un comune telaio (32'''} a sua volta connesso radialmente all'albero (2,20).
7. 7) Dispositivo (1,10) secondo una o piu delle rivendicazioni precedenti m cui la pala (3,30,300,3' , 3'',3''') risulta neutra rispetto la gravità in condizione di immersione nel lìquido, poiché preferibilmente presenta una zona cava (310') riempita di un materiale avente peso specìfico diverso da quello della pala stessa.
8. 8) Metodo per la conversione energetica dei moti orbitali conseguenti alle onde gravitazionali di superficie sul pelo libero di liquidi, caratterizzato dal fatto che utilizza un dispositivo (1,10) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti posto in condizione completamente immersa nel liquido.
9. 9) Metodo secondo la rivendicazione precedente, comprendente la fase di mantenere costante la velocità di rotazione della pala (3,30,300,3 ',3'',3''' ), applicando una coppia resistente variabile all'albero 2, 20, cosi da equiparare la coppia motrice fornita dal moto orbitale.
10. 10) Metodo secondo la rivendicazione precedente, comprendente la fase di mantenere la pressione interna al convertitore (4) ad un valore circa pari a quello di una pressione esterna del liquido in cui è immerso.