BR112020002700A2

BR112020002700A2 - conjunto de acionamento

Info

Publication number: BR112020002700A2
Application number: BR112020002700-6A
Authority: BR
Inventors: Gareth Ian Stockman; John Christopher Chapman; Graham Foster
Original assignee: Marine Power Systems Limited
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-07-28
Also published as: EP3665383A1; EP3665383B1; MX2020001625A; CN111194380B; WO2019030534A1; KR102500958B1; JP7369122B2; GB2565333A; CL2020000347A1; PE20200644A1; CN111194380A; KR20200040271A; GB201712855D0; CA3071770A1; ZA202000543B; GB2565333A9; JP2021501286A; US20210372361A1; AU2018315031A1

Abstract

É provido um conjunto de acionamento adequado para auxiliar na conversão de energia das ondas em energia útil. O conjunto de acionamento da presente invenção é disposto para transferir energia das ondas para um conversor de energia, o conjunto de acionamento compreendendo um membro atuador com um comprimento de atuação. O conjunto de acionamento adicionalmente compreende um membro móvel de transferência de energia disposto para ser acoplado a um conversor de energia e disposto para transferir energia a partir do membro atuador para o dito conversor de energia. O conjunto de acionamento adicionalmente compreende um membro de armazenamento de energia que compreende um membro de solicitação acoplado a um ou mais dentre: o membro atuador, o membro de transferência de energia; o membro de armazenamento de energia sendo disposto para fazer com que o membro atuador ou o membro de transferência de energia altere sua posição. O membro atuador é disposto para mover o membro de transferência de energia a partir de uma primeira posição de curso para uma segunda posição de curso; e a primeira posição de curso e a segunda posição de curso definem os pontos de extremidade distal de um curso de trabalho; o curso de trabalho é disposto de modo a acionar o dito conversor de energia.

Description

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CONJUNTO DE ACIONAMENTO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto de acionamento, em particular um conjunto de acionamento para uso na transferência de energia das ondas para um conversor de energia.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Nos últimos anos, houve uma ênfase crescente no que tange a necessidade de explorar energias renováveis para que elas contribuam significativamente para a produção global de energia. Uma combinação de metas governamentais, representação da mídia em relação aos problemas associados às fontes de energia não renováveis, e custos cada vez maiores de energia, criaram uma poderosa força motriz para o desenvolvimento de sistemas de energia renovável.

[003] Os impactos negativos dos combustíveis fósseis sobre o ambiente são bem conhecidos, bem como os problemas e custos elevados associados à energia nuclear. Por outro lado, o aproveitamento da enorme abundância natural de energia renovável é limitado apenas pela nossa capacidade de capturá-la e fornecê-la a um preço economicamente viável.

[004] Uma fonte potencial de energia renovável é a potência das ondas - um recurso energético abundante, consistente e disponível em todos os grandes oceanos e mares do mundo. Vários dispositivos para gerar energia a partir da potência das ondas foram propostos, mas esses dispositivos possuem muitas limitações, pois nenhum dispositivo tem a capacidade comprovada de explorar, de maneira confiável e a longo prazo, o recurso de potência das ondas disponível.

[005] Geradores sucessivos aprimorados para converter o movimento das ondas em energia útil são divulgados nos documentos WO2010007418, WO2011158006 e WO2013068748. Os geradores divulgados usam um corpo de reação submersível para resolver muitas das

2 / 20 dificuldades associadas aos conversores existentes de energia das ondas.

[006] No entanto, os conversores de energia das ondas divulgados nos documentos WO2010007418, WO2011158006 e WO2013068748 ainda têm potencial para melhorias adicionais.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com a invenção, é provido um conjunto de acionamento conforme descrito nas reivindicações anexas.

[008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um conjunto de acionamento disposto para transferir energia das ondas para um conversor de energia, em que o conjunto de acionamento compreende um membro atuador que possui um comprimento de atuação; um membro móvel de transferência de energia disposto para ser acoplado a um conversor de energia e disposto para transferir energia a partir do membro atuador para o dito conversor de energia; um membro de armazenamento de energia que compreende um membro de solicitação acoplado a um ou mais dentre: o membro atuador, o membro de transferência de energia; o membro de armazenamento de energia sendo disposto para fazer com que o membro atuador ou o membro de transferência de energia altere sua posição; em que o membro atuador é disposto para mover o membro de transferência de energia a partir de uma primeira posição de curso para uma segunda posição de curso; e em que a primeira posição de curso e a segunda posição de curso definem os pontos de extremidade distal de um curso de trabalho; o curso de trabalho é disposto de modo a acionar o dito conversor de energia. O membro atuador preferivelmente compreende um cabo flexível.

[009] O conjunto de acionamento é preferivelmente disposto para ser usado no interior de um gerador potencializado por ondas e, preferivelmente, auxilia na conversão ideal da energia das ondas em energia útil.

[0010] O conjunto de acionamento da presente invenção é preferivelmente disposto para prover energia a partir de uma fonte para um

3 / 20 conversor de energia por meio de um membro de transferência de energia, e um membro de armazenamento de energia que possui um membro de solicitação. O membro atuador atua o conjunto de acionamento movendo o membro de transferência de energia a partir de uma primeira posição de curso para uma segunda posição de curso, definindo os pontos de extremidade distal de um curso de trabalho, em que o curso de trabalho é usado para acionar o dito conversor de energia. O movimento do membro de transferência de energia pelo membro atuador também induz, preferivelmente, o movimento do membro de armazenamento de energia que compreende um membro de solicitação. Ao atingir a segunda posição de curso, o membro de transferência de energia é solicitado em direção à primeira posição de curso pelo membro de solicitação. O movimento do membro de transferência de energia para a primeira posição de curso a partir da segunda posição de curso pelo membro de solicitação constitui um curso de trabalho adicional e age para acionar ainda mais o dito conversor de energia. O movimento alternado do membro de transferência de energia a partir da primeira posição de curso para a segunda posição de curso dessa maneira induz o acionamento contínuo de um dito conversor de energia.

[0011] Preferivelmente, o conjunto de acionamento compreende adicionalmente um membro de captura de energia acoplado ao membro atuador, o qual pode transferir energia das ondas para o membro atuador. Em modalidades preferenciais que compreendem um membro de captura de energia, o comprimento de atuação do membro atuador define uma distância entre o membro de captura de energia e o membro de transferência de energia. O membro de captura de energia compreende preferivelmente uma porção flutuante.

[0012] A energia é preferivelmente provida ao membro atuador por meio de um membro de captura de energia disposto para capturar energia, em que o movimento do membro de captura de energia induz o movimento do

4 / 20 membro atuador, que subsequentemente aciona o conjunto de acionamento como descrito acima.

[0013] Nas modalidades mais preferenciais, o conjunto de acionamento da presente invenção é usado na captura de potência das ondas e, nas ditas modalidades, o membro de captura de energia compreende preferivelmente um flutuador de captura de energia das ondas. Em tais modalidades, o membro de captura de energia é preferivelmente habilitado para se mover em um movimento alternado de acordo com o movimento das ondas, permitindo assim a transferência de energia para o dito conversor de energia através do movimento do membro atuador.

[0014] O conjunto de acionamento preferivelmente compreende adicionalmente um membro de ajuste para ajustar o comprimento de atuação do membro atuador. Em modalidades que compreendem um membro de captura de energia, o membro de ajuste é preferivelmente posicionado entre o membro de transferência de energia e o membro de captura de energia. O ajuste do comprimento de atuação pelo membro de ajuste é preferivelmente feito de forma independente em relação ao curso de trabalho. O comprimento de atuação do membro atuador pode, preferivelmente, ser ajustado pelo membro de ajuste simultaneamente à operação do curso de trabalho. Em certas modalidades preferenciais, o conjunto de acionamento compreende dois ou mais membros atuadores, e em que os comprimentos de atuação dos dois ou mais membros atuadores podem ser ajustados, de forma independente, pelo membro de ajuste. Nas modalidades que compreendem um membro de ajuste, o membro de ajuste compreende, preferivelmente, um guincho disposto para armazenar uma porção do membro atuador.

[0015] O ajuste do comprimento de atuação do membro atuador pelo membro de ajuste permite, preferivelmente, a otimização do conjunto de acionamento da presente invenção para se adequar às condições de captura de energia e ao acionamento do dito conversor de energia. Nas modalidades em

5 / 20 que o conjunto de acionamento da presente invenção é usado para capturar energia das ondas usando um membro de captura de energia com uma porção flutuante, o comprimento de atuação do membro atuador pode, preferivelmente, ser ajustado pelo membro de ajuste, a fim de se adequar a uma variedade de condições marítimas.

[0016] O conjunto de acionamento é preferivelmente disposto para ser montado em um membro de reação, em que o dito membro de reação é disposto para prover uma plataforma para o conjunto de acionamento. Em modalidades em que o conjunto de acionamento é disposto para ser montado sobre um membro de reação, o membro de armazenamento de emergia e o dito conversor de energia são preferivelmente montados entre o dito membro de reação e o membro de transferência de energia.

[0017] Nas modalidades mais preferenciais, o conjunto de acionamento da presente invenção é montado em um membro de reação que serve como uma plataforma para o conjunto de acionamento, e pode opcionalmente possuir funcionalidade adicional, contribuindo para o funcionamento do conjunto de acionamento. Por exemplo, em certas modalidades, o membro de reação pode opcionalmente compreender uma porção flutuante que provê uma plataforma flutuante para o conjunto de acionamento. Nas modalidades mais preferenciais, em que o conjunto de acionamento é usado para capturar energia das ondas, o membro de reação flutuante pode opcionalmente ser suspenso a uma distância predeterminada em relação ao fundo do mar, através da utilização de linhas de amarração. O uso de uma porção flutuante em um dito membro de reação dessa maneira pode prover estabilidade ao conjunto de acionamento quando usado com a finalidade de capturar energia das ondas.

[0018] O membro de armazenamento de energia preferivelmente compreende pelo menos um selecionado a partir da faixa: uma mola; um atuador sendo mecanicamente ou eletricamente solicitado; um membro

6 / 20 elástico; um membro compressível; um membro magnético.

[0019] O membro de armazenamento de energia e/ou o membro de solicitação preferivelmente compreende(m) uma mola, a fim de solicitar o membro de transferência de energia para a primeira posição de curso e, como tal, permitir o acionamento contínuo de um dito conversor de energia. Em certas modalidades, o membro de armazenamento de energia e/ou o membro de solicitação também preferivelmente define(m) uma posição neutra do curso de trabalho, posição a qual é definida pelo grau em que a força de flutuação no flutuador colide com o membro de armazenamento de energia e/ou o membro de solicitação (ou seja, quando não há força induzida pelas ondas deslocando o membro de captação de energia). Portanto, o curso de trabalho pode ser positivo ou negativo em relação à posição neutra. Outras modalidades serão concebíveis de modo que o membro de armazenamento de energia possa compreender um material ou dispositivo de armazenamento de energia.

[0020] Em certas modalidades, o membro de transferência de energia preferivelmente compreende uma porção rotativa disposta para girar em torno de um eixo como resultado da atuação pelo membro atuador. Em certas modalidades, o membro de transferência de energia preferivelmente compreende uma polia móvel disposta para se mover em um movimento alternado ao longo de um plano ortogonal como resultado da atuação pelo membro atuador, em que a extensão do dito movimento alternado define o curso de trabalho.

[0021] Nas modalidades em que o membro de transferência de energia compreende uma polia móvel, o membro atuador é responsável por mover a polia em um plano ortogonal a partir de uma primeira posição de curso para uma segunda posição de curso. O membro de solicitação é preferivelmente ativado para solicitar a polia em direção à segunda posição de curso. Mais preferivelmente, a polia compreende uma porção rotativa em

7 / 20 torno da qual o membro atuador preferivelmente se estende.

[0022] O membro de transferência de energia é preferivelmente disposto para armazenar uma porção do membro atuador. O comprimento do membro atuador armazenado muda preferivelmente à medida que o membro de transferência de energia se move através do curso de trabalho, permitindo que o membro de captura de energia se mova com as ondas. Em tais modalidades, a porção de atuação é disposta para se estender ao redor ou dentro do membro de transferência de energia.

[0023] Nas modalidades em que o membro de transferência de energia compreende uma polia móvel e o conjunto de acionamento compreende um membro de ajuste, o membro de ajuste preferivelmente compreende um guincho que é posicionado entre o membro de transferência de energia e o membro de reação, o qual termina e provê armazenamento para o membro atuador, enrolando uma porção do membro atuador no guincho. Assim, a função de geração de energia do conjunto de acionamento é capaz de operar simultaneamente, e ainda, de forma independente, com a função de ajustar o comprimento do membro atuador.

[0024] Em certas modalidades, o conjunto de acionamento preferivelmente compreende uma pluralidade de membros de transferência de energia acoplados ao membro atuador, e em que o movimento dos membros de transferência de energia pelo membro atuador compreende uma rotação em torno de um eixo. Em modalidades que compreendem uma pluralidade de membros de transferência de energia acoplados ao membro atuador, e em que o movimento dos membros de transferência de energia pelo membro atuador compreende uma rotação em torno de um eixo, a rotação da pluralidade de membros de transferência de energia é preferivelmente disposta para ser ajustada com rotação em modalidades específicas, sendo realizada por meio de uma engrenagem diferencial. Nas modalidades específicas em que a rotação dos membros de transferência de energia é ajustada por uma

8 / 20 engrenagem diferencial, a engrenagem diferencial preferivelmente compreende uma primeira engrenagem solar acoplada a um membro de transferência de energia, uma segunda engrenagem solar acoplada a um membro de transferência de energia, e uma engrenagem anelar acoplada a primeira engrenagem solar e segunda engrenagem solar, e que é disposta para ser acionada ou travada por um motor.

[0025] Em modalidades preferenciais, o membro de transferência de energia assume a forma de dois tambores habilitados para prover armazenamento de carretel para uma porção do membro atuador. Os dois tambores são preferivelmente acoplados em conjunto usando uma engrenagem diferencial, permitindo taxas de rotação alternativas de um dos tambores em relação ao outro, após o movimento induzido pelo membro atuador. O enrolamento ativo ou inativo de pelo menos um dos tambores pelo membro atuador preferivelmente causa a rotação de pelo menos um tambor, que por sua vez, através da atuação da engrenagem diferencial, causa a rotação do outro tambor. Preferivelmente, a engrenagem anelar do diferencial pode ser acionada ou travada por uma engrenagem de acionamento acoplada a um motor. A presença da engrenagem de acionamento preferivelmente permite o ajuste do comprimento de atuação do membro atuador, independentemente do curso de trabalho, e, portanto, o motor e a engrenagem de acionamento preferivelmente agem como um membro de ajuste.

[0026] Em certas modalidades, o membro de transferência de energia compreende um braço de alavanca. Em modalidades que compreendem um membro de transferência de energia na forma de um braço de alavanca, o membro de transferência de energia é preferivelmente acoplado a um membro de reação em uma articulação por dobradiça, formando um ponto de pivô. Nas ditas modalidades, a atuação da alavanca constitui o pivô do braço de alavanca em torno do ponto de pivô, e é causado pelo movimento do membro de transferência de energia pelo membro atuador. Em tais modalidades, o

9 / 20 pivô do membro de transferência de energia em torno de um ponto de pivô é usado para acionar o dito conversor de energia.

[0027] Nas modalidades em que o membro de transferência de energia assume a forma de um braço de alavanca, o ajuste de comprimento do membro atuador pode, preferivelmente, ser provido posicionando-se um membro de ajuste no braço de alavanca. Mais preferivelmente, o membro de ajuste é um guincho montado no braço de alavanca que termina o membro atuador e provê armazenamento para o membro atuador, enrolando uma porção do membro atuador no guincho.

[0028] O movimento do membro de transferência de energia preferivelmente inclui pelo menos um selecionado a partir da faixa: - rotação em torno de um eixo; - movimento ortogonal alternado ao longo de um eixo; - pivô sobre um ponto de pivô; - extensão como resultado do movimento do membro atuador.

[0029] Nas modalidades em que o membro de transferência de energia compreende uma polia, o movimento do membro de transferência de energia pelo membro atuador preferivelmente inclui um movimento ortogonal alternado ao longo de um eixo. Nas modalidades em que o membro de transferência de energia compreende um ou mais tambores, o movimento do membro de transferência de energia pelo membro atuador preferivelmente inclui uma rotação em torno de um eixo. Nas modalidades em que o membro de transferência de energia compreende um braço de alavanca, o movimento do membro de transferência de energia pelo membro atuador preferivelmente inclui uma extensão, como resultado do movimento do membro atuador e/ou rotação em torno de um ponto de pivô.

[0030] O dito conversor de energia preferivelmente compreende um selecionado a partir da faixa: um gerador rotacional; um gerador linear; uma bomba hidráulica.

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DESCRIÇÃO DETALHADA

[0031] Modalidades específicas serão agora descritas apenas a título exemplificativo, e com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade de um conjunto de acionamento, de acordo com a invenção, afixado a um gerador potencializado por ondas; a Figura 2 é uma vista plana do conjunto de acionamento da Figura 1 afixado a um gerador potencializado por ondas (não mostrado), no comprimento mínimo do curso de trabalho; a Figura 3 é uma vista plana do conjunto de acionamento da Figura 1 e da Figura 2 afixado a um gerador potencializado por ondas (não mostrado), no comprimento máximo do curso de trabalho; a Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade de um conjunto de acionamento, de acordo com a invenção, afixado a um gerador potencializado por ondas; a Figura 5 é uma vista plana do conjunto de acionamento da Figura 4 afixado a um gerador potencializado por ondas (não mostrado); a Figura 6 é uma vista de perto do membro de transferência de energia do conjunto de acionamento da Figura 4 e da Figura 5; e a Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma terceira modalidade de um conjunto de acionamento, de acordo com a invenção, afixado a um gerador potencializado por ondas.

[0032] Com referência à Figura 1, um conjunto de acionamento de acordo com a invenção é mostrado compreendido dentro de um gerador potencializado por ondas. O gerador potencializado por ondas, que incorpora a primeira modalidade de um conjunto de acionamento da invenção, compreende um membro de reação 1 formando uma plataforma para o conjunto de acionamento, e um membro de captura de energia 2 assumindo a forma de um flutuador. Nesta modalidade, o membro de reação 1 também

11 / 20 provê uma plataforma para meios para a conversão de energia mecânica em energia elétrica na forma de um conversor de energia 9. Os membros atuadores 3, assumindo a forma de um cabo flexível, definem uma distância entre o membro de captura de energia 2 e membros de transferência de energia 5 sob a forma de polias móveis. Os membros de transferência de energia 5 são acoplados aos membros de armazenamento de energia que compreendem um membro de solicitação 8 assumindo a forma de uma mola e adicionalmente dispostos para acionar um conversor de energia 9. Os membros atuadores 3 estão em comunicação com uma primeira polia fixa 4 à montante do membro de transferência de energia 5, uma segunda polia fixa 6 à jusante do membro de transferência de energia e um membro de ajuste 7 assumindo a forma de um guincho. O membro de ajuste 7 é disposto para ajustar o comprimento de atuação dos membros atuadores 3, o comprimento de atuação definindo uma distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de transferência de energia 5.

[0033] Na modalidade mostrada na Figura 1, o membro de reação 1 e o membro de captura de energia 2 possuem flutuabilidade positiva e são mantidos submersos sob a superfície de um corpo de água. Em modalidades alternativas (não mostradas), o membro de reação e o membro de captura de energia podem possuir uma configuração de flutuabilidade positiva, negativa, neutra ou qualquer combinação das mesmas.

[0034] A Figura 2 e a Figura 3 exibem vistas planas do conjunto de acionamento da Figura 1 compreendendo uma primeira posição de curso S1 e uma segunda posição de curso S2, definindo os pontos de extremidade distal de um curso de trabalho S. O membro de transferência de energia 5 é disposto para se mover a partir da primeira posição de curso S1 para a segunda posição de curso S2 de acordo com o movimento do membro atuador 3 como resultado do movimento do membro de captura de energia 2. O movimento do membro de transferência de energia 5 a partir da primeira posição de curso S1

12 / 20 para a segunda posição de curso S2 constitui um curso de trabalho S usado para acionar o conversor de energia 9. O membro de solicitação 8 age para solicitar o membro de transferência de energia 5 em direção à primeira posição de curso S1 a partir da segunda posição de curso S2, e este movimento alternado pode ser usado para adicionalmente acionar o conversor de energia 9. Dessa maneira, o movimento ortogonal alternado do membro de transferência de energia 5 ao longo um eixo é usado para acionar o conversor de energia 9.

[0035] Quando o gerador potencializado por ondas é empregado, mas nenhuma onda está agindo sobre o membro de captura de energia 2, o membro de solicitação 8 será parcialmente estendido pela força de flutuação do membro de captura de energia 2, posicionando o membro de transferência de energia 5 em uma posição intermediária ou neutra no curso de trabalho S.

[0036] Em uso, à medida que as ondas passam sobre o gerador submerso potencializado por ondas e movem o membro de captura de energia 2, a distância variável entre o membro de captura de energia 2 e o membro de reação 1 é absorvida pelo curso de trabalho S do conjunto de acionamento. O curso de trabalho S é mostrado em detalhes na Figura 2 e na Figura 3, com a modalidade na Figura 2 demonstrando o membro de transferência de energia 5 na primeira posição de curso S1 e a modalidade na Figura 3 demonstrando o membro de transferência de energia 5 na segunda posição de curso S2.

[0037] A energia é temporariamente (em uma base onda por onda) armazenada pelo membro de armazenamento de energia que compreende o membro de solicitação 8, e o excesso de energia é convertido em energia mais útil pelo conversor de energia 9. O conversor de energia 9 pode ser uma variedade de dispositivos que convertem energia e exerce uma força de amortecimento no sistema, tal como, por exemplo, uma bomba hidráulica ou um gerador linear. Alternativamente, o conjunto de acionamento de acordo com a invenção pode ser adaptado para girar um gerador rotacional.

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[0038] A distância total entre o membro de captura de energia 2 e o membro de reação 1 é ajustada modificando-se o comprimento de atuação dos membros atuadores 3 através do enrolamento do membro atuador para dentro ou para fora em relação ao membro de ajuste 7. Cada um dos membros atuadores 3 pode ser enrolado de forma independente nos respectivos membros de ajuste 7 e, portanto, os respectivos comprimentos de atuação dos membros atuadores 3 podem ser alterados independentemente de acordo com o movimento do membro de captura de energia 2 na água. Nos estados energéticos do mar, espera-se que o movimento do membro de captura de energia 2 seja mais frequente e mais pronunciado. A ajustabilidade independente dos membros atuadores 3 acomoda esse movimento variável do membro de captura de energia 2.

[0039] A combinação de um mecanismo que provê um curso de trabalho S e um mecanismo independente para ajustar o comprimento de atuação de cada um dos membros atuadores 3 permite a alteração da distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de transferência de energia 5 e a conversão simultânea de energia para prover energia útil.

[0040] Em uma segunda modalidade da invenção, mostrada nas Figura de 4 a 6, o comprimento de atuação dos membros atuadores 3 define uma distância entre o membro de captura de energia 2 e os membros de transferência de energia, desta vez assumindo a forma do primeiro tambor 10, uma engrenagem diferencial 11 e um segundo tambor 12. Na modalidade mostrada nas Figuras de 4 a 6, o membro de armazenamento de energia, que compreende um membro de solicitação 8, é disposto para fazer com que o membro atuador 3 altere sua posição.

[0041] O primeiro tambor 10 é acoplado a um conversor de energia 13, assumindo a forma de um gerador elétrico rotacional que remove o excesso de energia do sistema e converte a energia das ondas em uma energia mais útil. Tanto o primeiro tambor 10 como o segundo tambor 12 possuem

14 / 20 capacidade para armazenamento do membro atuador 3 que pode pelo menos acomodar o curso de trabalho S do sistema. Na modalidade da Figura 4, ao longo do ciclo das ondas, o membro de captura de energia 2 se move na água, fazendo com que uma porção dos membros atuadores 3 seja enrolada dentro e fora dos respectivos primeiro e segundo tambores 10, 12.

[0042] Na modalidade da Figura 4, assim como na modalidade anterior, a força necessária para estender o membro de solicitação 8 para uma posição intermediária no curso de trabalho S é igual à força de flutuação do membro de captura de energia 2. Portanto, o conjunto de acionamento sempre tenderá a centralizar automaticamente o curso de trabalho em torno desta posição medial do curso com base no equilíbrio de força fundamental no sistema geral.

[0043] Na modalidade da Figura 4, o ajuste do comprimento do membro atuador é conseguido criando-se (ou permitindo-se) diferentes quantidades de rotação entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12. Uma vez que a posição do segundo tambor 12 sempre tenderá para a posição medial do curso devido ao equilíbrio de força fundamental no sistema geral, qualquer rotação diferencial entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12 resultará em uma alteração na posição rotacional do segundo tambor 12. Consequentemente, uma porção maior ou menor do membro atuador 3 será enrolada no primeiro tambor 10, e a distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de reação 1 será ajustada. Portanto, o primeiro tambor 10 possui capacidade de armazenamento adicional, suficiente para acomodar o comprimento do membro atuador 3 necessário para prover a faixa desejada no que tange o ajuste na distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de reação 1 (bem como o curso de trabalho S).

[0044] Na modalidade da Figura 4, o método preferencial de prover taxas diferenciais de rotação entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12 é alcançado através do acoplamento entre primeiro tambor 10 e o segundo

15 / 20 tambor 12 com uma engrenagem diferencial 11. Portanto, a combinação de armazenamento para o membro atuador 3 no primeiro tambor 10, e a capacidade de girar o primeiro tambor a uma taxa diferente em relação ao acionador do membro de solicitação de mola 8 (o segundo tambor 12) provê um membro de ajuste no conjunto de acionamento que pode alterar o comprimento do membro atuador 3, conforme requerido. Além disso, este arranjo permite que o ajuste do comprimento do membro atuador 3 seja realizado em qualquer direção, e de forma simultânea, à operação normal do conjunto de acionamento (isto é, sem interrupção na geração de energia).

[0045] Um exemplo de uma engrenagem diferencial 11 adequada para uso na presente invenção é mostrado de forma detalhada na Figura 6. A engrenagem diferencial da modalidade das Figuras de 4 a 6 compreende uma primeira engrenagem solar 16a (acoplada ao primeiro tambor) e uma segunda engrenagem solar 16b (acoplada ao segundo tambor), cada uma acoplada a uma primeira e segunda engrenagem planetária 17a, 17b, respectivamente. A engrenagem diferencial 11 da modalidade mostrada nas Figuras de 4 a 6 adicionalmente compreende uma engrenagem anelar 15 e uma engrenagem de acionamento 18 disposta para ser acionada por um motor 14. O motor 14 está habilitado para acionar ou travar a engrenagem anelar 15 do diferencial 11 através do movimento da engrenagem de acionamento 18. Em operação normal, a o motor 14 está travado e a engrenagem anelar 15 não consegue girar e, portanto, a primeira engrenagem solar 16a (acoplada ao primeiro tambor 10) e a segunda engrenagem solar 16b (acoplada ao segundo tambor 12) giram na mesma quantidade, mas em direções opostas devido à rotação das engrenagens planetárias 17a e 17b. A rotação da primeira engrenagem solar 16a (acoplada ao primeiro tambor) faz com que a segunda engrenagem solar 16b (acoplada ao segundo tambor) gire na direção oposta, causando o enrolamento do membro atuador para dentro ou fora do segundo tambor 12, dependendo de qual direção o membro atuador é alimentado no segundo

16 / 20 tambor 12. O enrolamento do membro atuador fora do primeiro tambor 10 e, consequentemente, no segundo tambor 12 devido à ação da engrenagem diferencial 11 causa o movimento dos meios de transferência de energia a partir de uma primeira posição de curso para uma segunda posição de curso usada para acionar o conversor de energia 13. O membro de solicitação 8 é disposto para mover o enrolamento do membro atuador 3 para fora do segundo tambor 12 e para fora do primeiro tambor 10 e, assim, age para solicitar o membro de transferência de energia, compreendendo o primeiro tambor 10, a engrenagem diferencial 11 e o segundo tambor 12, a partir da segunda posição de curso para a primeira posição de curso. Nesta modalidade, o movimento do membro de transferência de energia ocorre através da rotação em torno de um eixo.

[0046] Quando o motor 14 é ativado, ele gira a engrenagem de acionamento 18, que consequentemente gira a engrenagem anelar 15, levando à rotação diferencial do primeiro e do segundo tambores 10, 12. Isso tem o efeito (novamente devido às restrições de movimento no sistema) de enrolar uma porção adicional do membro atuador 3 dentro ou fora do primeiro tambor 10, desse modo, ajustando o comprimento de atuação do membro atuador 3 e, portanto, a distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de transferência de energia. Desta maneira, o motor 14 age como um membro de ajuste na modalidade mostrada. O primeiro tambor 10 do membro de transferência de energia deve, portanto, possuir capacidade para armazenamento do membro atuador 3, que inclui tanto o curso de trabalho quanto a capacidade desejada para o ajuste da distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de transferência de energia que compreende o primeiro tambor 10, a engrenagem diferencial 11 e o segundo tambor 12.

[0047] A provisão de um diferencial travado ou acionado por motor 11 entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12 significa que o comprimento de atuação do membro atuador 3 pode ser ajustado

17 / 20 independentemente do curso de trabalho, e permite produção simultânea de energia e alteração da distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de transferência de energia 5.

[0048] A compreensão da invenção pode ser adicionalmente provida pela descrição a seguir.

[0049] Em uma segunda modalidade da invenção, mostrada nas Figuras de 4 a 6, o comprimento de atuação do membro atuador, assumindo a forma de um cabo 3, define uma distância entre o membro de captura de energia, assumindo a forma de um flutuador 2 e o membro de transferência de energia, desta vez assumindo a forma do primeiro tambor 10 que é acoplado a um conversor de energia, assumindo a forma de um gerador elétrico rotacional 13, o qual remove o excesso de energia do sistema e converte a energia das ondas em uma forma mais útil de energia.

[0050] O primeiro tambor 10 é acoplado a uma mola 8, a qual solicita rotativamente o primeiro tambor em uma direção, preferivelmente solicita o primeiro tambor na direção que encurta o cabo 3. Na modalidade mostrada nas Figuras de 4 a 6, o acoplamento da mola 8 ao primeiro tambor 10 é alcançado através de outro cabo que é enrolado em um segundo tambor 12 que pode pelo menos acomodar o curso de trabalho S do conjunto de acionamento. Poderá ser apreciado que a mola 8 pode ser acoplada rotativamente ao primeiro tambor 10 através de meios alternativos, por exemplo, através de uma alavanca rotativa.

[0051] O primeiro tambor 10 possui capacidade para armazenamento do cabo 3, o qual pode pelo menos acomodar o curso de trabalho S do sistema. Portanto, quando o conjunto de acionamento da Figura 4 está em uso, ao longo do ciclo das ondas, o flutuador 2 se move na água, fazendo com que uma parte do cabo 3 seja enrolada dentro e fora do primeiro tambor 10, e simultaneamente aciona o gerador rotacional acoplado 13 e a mola acoplada 8 (também por meio do enrolar do cabo dentro e fora do segundo tambor 12).

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[0052] Na modalidade da Figura 4, assim como na modalidade anterior, a força necessária para estender a mola 8 para uma posição medial no curso de trabalho S é igual à força de flutuação do flutuador 2. Portanto, o conjunto de acionamento sempre tenderá a centralizar automaticamente o curso de trabalho em torno desta posição medial do curso com base no equilíbrio de força fundamental no sistema geral.

[0053] Na modalidade da Figura 4, o ajuste do cabo é conseguido criando-se (ou permitindo-se) diferentes quantidades de rotação entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12. Uma vez que a posição do segundo tambor 12 sempre tenderá para a posição medial do curso devido ao equilíbrio de força fundamental no sistema geral, qualquer rotação diferencial entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12 resultará em uma alteração na posição rotacional do segundo tambor 12. Consequentemente, uma porção maior ou menor do cabo 3 será enrolada no primeiro tambor 10, e a distância entre o flutuador 2 e o primeiro tambor 10 será ajustada. Portanto, o primeiro tambor 10 possui capacidade de armazenamento adicional, suficiente para acomodar o comprimento do cabo 3 necessário para prover a faixa desejada no que tange o ajuste na distância entre o flutuador 2 e o primeiro tambor 10 (bem como o curso de trabalho S).

[0054] Na modalidade da Figura 4, o método preferencial de prover taxas diferenciais de rotação entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12 é alcançado através do acoplamento entre o primeiro tambor 10 e o segundo tambor 12 com uma engrenagem diferencial 11. Portanto, a combinação de armazenamento para o cabo 3 no primeiro tambor 10 e a capacidade de girar o primeiro tambor a uma taxa diferente em relação ao acionador da mola 8 (o segundo tambor 12) provê um meio de ajuste no conjunto de acionamento que pode alterar o comprimento do cabo 3, conforme requerido. Além disso, este arranjo permite que o ajuste do comprimento do cabo 3 seja realizado em qualquer direção, e de forma

19 / 20 simultânea, à operação normal do conjunto de acionamento (isto é, sem interrupção na geração de energia).

[0055] Um exemplo de uma engrenagem diferencial 11 adequada para uso na presente invenção é exibida de forma detalhada na Figura 6. A engrenagem diferencial da modalidade das Figuras de 4 a 6 compreende uma primeira engrenagem solar 16a (acoplada ao primeiro tambor) e uma segunda engrenagem solar 16b (acoplada ao segundo tambor), cada uma acoplada a uma primeira e segunda engrenagem planetária 17a, 17b, respectivamente. A engrenagem diferencial 11 adicionalmente compreende uma engrenagem anelar 15 e uma engrenagem de acionamento 18 disposta para ser acionada por um motor 14. O motor 14 está habilitado para acionar ou travar a engrenagem anelar 15 da engrenagem diferencial 11 através do movimento da engrenagem de acionamento 18. Em operação normal, o motor 14 está travado e a engrenagem anelar 15 não consegue girar e, portanto, a primeira engrenagem solar 16a (acoplada ao primeiro tambor 10) e a segunda engrenagem solar 16b (acoplada ao segundo tambor 12) giram na mesma quantidade, mas em direções opostas devido à rotação das engrenagens planetárias 17a e 17b. A rotação da primeira engrenagem solar 16a (acoplada ao primeiro tambor) faz com que a segunda engrenagem solar 16b (acoplada ao segundo tambor) gire na direção oposta, causando o enrolamento do cabo para dentro ou para fora do segundo tambor 12, dependendo de qual maneira o cabo é alimentado no segundo tambor 12. Quando o motor 14 é ativado, ele gira a engrenagem de acionamento 18, que consequentemente gira a engrenagem anelar 15, levando à rotação diferencial do primeiro e do segundo tambores 10, 12.

[0056] A Figura 7 exibe uma terceira modalidade da presente invenção, na qual os membros de transferência de energia compreendem um braço de alavanca 20 e em que os membros atuadores 3 definem uma distância entre o membro de captura de energia 2 e os membros de

20 / 20 transferência de energia através de um membro de ajuste 19 assumindo a forma de um guincho que é colocado no braço de alavanca 20 do membro de transferência de energia. O braço de alavanca 20 do membro de transferência de energia é, em uma extremidade, acoplado a um membro de reação 1 em uma articulação por dobradiça 21.

[0057] Na extremidade do braço de alavanca 20, distal em relação à articulação por dobradiça e próximo ao membro atuador 3, está posicionado um membro de armazenamento de energia que compreende um membro de solicitação 8, o qual, na modalidade mostrada, está ancorado no membro de reação 1. Na mesma extremidade do braço de alavanca 20, como membro de solicitação 8, está conectado um conversor de energia 9, o qual permite que a energia em excesso seja capturada e convertida em uma forma mais útil de energia (o conversor de energia 9 pode assumir a forma de inúmeros conversores de energia, conforme descrito anteriormente).

[0058] Um curso de trabalho para acomodar o movimento do membro de captura de energia 2 causado pelas ondas é provido pelo pivô do braço de alavanca 20. A distância entre o membro de captura de energia 2 e o membro de transferência de energia 5 pode ser ajustada, de forma independente e simultânea, pelo respectivo membro de ajuste 19.

[0059] Será apreciado que as modalidades descritas acima são fornecidas apenas a título exemplificativo e que várias modificações das mesmas podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção conforme definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, as modalidades descritas acima se referem especificamente à energia das ondas, mas as modalidades serão concebíveis de forma que a presente invenção seja usada para aproveitar e converter energia eólica, ou alternativamente energia hidrelétrica, que pode estar em combinação com uma barragem ou represa.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de acionamento disposto para transferir energia das ondas para um conversor de energia, o conjunto de acionamento caracterizado pelo fato de que compreende: - um membro atuador que possui um comprimento de atuação; - um membro móvel de transferência de energia disposto para ser acoplado a um conversor de energia e disposto para transferir energia a partir do membro atuador para o dito conversor de energia; - um membro de armazenamento de energia que compreende um membro de solicitação acoplado a um ou mais dentre: o membro atuador, o membro de transferência de energia; o membro de armazenamento de energia sendo disposto para fazer com que o membro atuador ou o membro de transferência de energia altere sua posição; em que o membro atuador é disposto para mover o membro de transferência de energia a partir de uma primeira posição de curso para uma segunda posição de curso; e em que a primeira posição de curso e a segunda posição de curso definem os pontos de extremidade distal de um curso de trabalho; o curso de trabalho é disposto de modo a acionar o dito conversor de energia.

2. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro atuador compreende um cabo flexível.

3. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto de acionamento adicionalmente compreende um membro de captura de energia acoplado ao membro atuador, o qual pode transferir energia das ondas para o membro atuador.

4. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o comprimento de atuação do membro atuador define uma distância entre o membro de captura de energia e o membro de transferência de energia.

5. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o membro de captura de energia compreende uma porção flutuante.

6. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conjunto de acionamento adicionalmente compreende um membro de ajuste para ajustar o comprimento de atuação do membro atuador.

7. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ajuste do comprimento de atuação pelo membro de ajuste é feito de forma independente em relação ao curso de trabalho.

8. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o comprimento de atuação do membro atuador pode ser ajustado, pelo membro de ajuste, de forma simultânea à operação do curso de trabalho.

9. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto de acionamento compreende dois ou mais membros atuadores, e em que os comprimentos de atuação dos dois ou mais membros atuadores podem ser ajustados, de forma independente, pelo membro de ajuste.

10. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o membro de ajuste compreende um guincho disposto para armazenar uma porção do membro atuador.

11. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conjunto de acionamento é disposto para ser montado em um membro de reação, em que o dito membro de reação é disposto para prover uma plataforma para o conjunto de acionamento.

12. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o membro de armazenamento de energia e o dito conversor de energia são montados entre o dito membro de reação e o membro de transferência de energia.

13. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro de armazenamento de energia compreende pelo menos um selecionado a partir da faixa: uma mola; um atuador sendo mecanicamente ou eletricamente solicitado; um membro elástico; um membro compressível; um membro magnético.

14. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro de transferência de energia compreende uma porção rotativa disposta para girar em torno de um eixo como resultado da atuação pelo membro atuador.

15. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro de transferência de energia compreende uma polia móvel disposta para se mover em um movimento alternado ao longo de um plano ortogonal como resultado da atuação pelo membro atuador, em que a extensão do dito movimento alternado define o curso de trabalho.

16. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro de transferência de energia é disposto para armazenar uma porção do membro atuador.

17. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, o conjunto de acionamento caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de membros de transferência de energia acoplados ao membro atuador, e em que o movimento dos membros de transferência de energia pelo membro atuador compreende a rotação em torno de um eixo.

18. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a rotação da pluralidade de membros de transferência de energia é disposta para ser ajustada.

19. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a rotação da pluralidade de membros de transferência de energia é disposta para ser ajustada por uma engrenagem diferencial.

20. Conjunto de acionamento de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a engrenagem diferencial compreende uma primeira engrenagem solar acoplada a um membro de transferência de energia, uma segunda engrenagem solar acoplada a um membro de transferência de energia, e uma engrenagem anelar acoplada à primeira engrenagem solar e à segunda engrenagem solar, e que é disposta para ser acionada ou travada por um motor.

21. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o membro de transferência de energia compreende um braço de alavanca.

22. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o movimento do membro de transferência de energia inclui pelo menos um selecionado a partir da faixa: - rotação em torno de um eixo; - movimento ortogonal alternado ao longo de um eixo; - pivô sobre um ponto de pivô; - extensão como resultado do movimento do membro atuador.

23. Conjunto de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito conversor de energia compreende um selecionado a partir da faixa: um gerador rotacional; um gerador linear; uma bomba hidráulica.