BR112020025727A2

BR112020025727A2 - Conjunto do rotor, moinho de vento e parque eólico

Info

Publication number: BR112020025727A2
Application number: BR112020025727-3A
Authority: BR
Inventors: Frederikus Van De Klippe
Original assignee: Touchwind Blue B.V.
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2021-03-16
Also published as: NL2021138B1; CN112334651A; AU2019288911A1; WO2019245362A1; EP3807528A1; JP2021528600A; US11499522B2; CA3103459A1; JP7429692B2; KR20210020124A; US20210254598A1

Abstract

um conjunto do rotor compreendendo: - mastro do rotor para fixação rotativa do dito conjunto do rotor a uma estrutura de suporte para rotação do dito conjunto do rotor em relação à dita estrutura de suporte sobre um eixo de rotação; - um rotor com duas pás do rotor que se estendem em um plano virtual em uma direção longitudinal, em que as ditas duas pás do rotor são dispostas para serem impelidas pelo fluxo de ar; e - uma disposição de pivô que define um eixo pivô, em que o dito rotor é conectado de forma pela dita disposição de pivô ao dito mastro do rotor para girar as ditas duas pás do rotor simultaneamente em relação ao dito mastro do rotor sobre o dito eixo pivô; em que a dita direção longitudinal e uma projeção do dito eixo pivô no dito plano virtual inclua um ângulo agudo constante no dito plano virtual. um moinho de vento e um parque eólico compreendendo o conjunto do rotor, em que uma capacidade do dito parque eólico está na faixa de 15 a 50 mw/km2.

Description

CONJUNTO DO ROTOR, MOINHO DE VENTO E PARQUE EÓLICO DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[001] De acordo com um primeiro aspecto, a presente revelação se refere a um conjunto do rotor compreendendo: - um mastro do rotor para fixação rotativa do dito conjunto do rotor a uma estrutura de suporte para rotação do dito conjunto do rotor em relação à dita estrutura de suporte sobre um eixo de rotação; - um rotor com duas pás do rotor que se estendem em um plano virtual em uma direção longitudinal, em que as ditas duas pás do rotor são dispostas para serem impelidas pelo fluxo de ar; e - uma disposição de pivô que define um eixo pivô, em que o dito rotor é conectado de forma giratória pela dita disposição de pivô ao dito mastro do rotor para girar as ditas duas pás do rotor simultaneamente em relação ao dito mastro do rotor sobre o dito eixo pivô.

[002] De acordo com um segundo aspecto, a presente revelação se refere a um moinho de vento compreendendo uma estrutura de suporte e um conjunto do rotor de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação.

[003] De acordo com um terceiro aspecto, a presente revelação se refere a um parque eólico compreendendo uma pluralidade de moinhos de vento de acordo com o segundo aspecto da presente revelação.

[004] Conjuntos de rotor conhecidos são, por exemplo, usados como parte de um girocóptero. Um girocóptero, também conhecido como um giroplano ou autogiro, é um tipo de helicóptero que usa um rotor sem motor em autorrotação livre para desenvolver a sustentação. O rotor de giro livre de um girocóptero gira devido à passagem de ar através do rotor. Um desvantagem desses conjuntos de rotores conhecidos é que podem ocorrer vibrações relativamente grandes no mastro do rotor.

[005] Um objetivo da presente revelação é prover um conjunto do rotor que supere essa desvantagem do conjunto do rotor conhecido.

[006] Esse objetivo é atingido pelo conjunto do rotor, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita direção longitudinal e uma projeção do dito eixo pivô no dito plano virtual incluem um ângulo agudo, preferencialmente um ângulo agudo constante, no dito plano virtual. Ao prover o dito eixo pivô em conformidade com a reivindicação 1, uma direção de força de elevação gerada pela rotação do rotor é relativamente estável e altamente alinhada com o mastro do rotor e o eixo de rotação, evitando assim, ou pelo menos reduzindo significativamente, as vibrações devido a uma alteração de direção da força de elevação ao girar as pás do rotor sobre o eixo pivô. Isso permite que uma estrutura mais leve e econômica seja fixada ao conjunto do rotor enquanto mantém uma construção relativa confiável.

[007] A presente revelação se baseia pelo menos parcialmente na percepção de que a direção da força de elevação durante a rotação do rotor do conhecido conjunto do rotor varie em relação ao eixo de rotação, induzindo assim as vibrações no eixo rotor. Observou-se que ao prover o eixo pivô de forma que a projeção do dito eixo pivô no dito plano virtual inclua um ângulo agudo, preferencialmente um ângulo agudo constante, no dito plano virtual um ângulo entre as pás do rotor e o eixo de rotação seja mantido relativamente estável, em que a dita direção longitudinal seja perpendicular ao eixo de rotação. Manter o ângulo entre as pás do rotor e o eixo de rotação relativamente estável é benéfico para reduzir as vibrações.

[008] A presente revelação se baseia ainda pelo menos parcialmente na percepção de que para o conhecido conjunto do rotor a velocidade de giro sobre o eixo pivô das pás do rotor é relativamente menor, causando assim que uma direção da força de elevação que não está alinhada com o mastro do rotor mude de forma relativamente lenta no alinhamento com o mastro do rotor. Ao prover o dito eixo pivô em conformidade com a reivindicação 1, a mudança de direção da força de elevação no alinhamento com mastro do rotor é relativamente rápida, gerando assim apenas vibrações limitadas.

[009] Uma vantagem adicional do conjunto do rotor de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação é que o conjunto do rotor pode começar a girar ou manter-se em rotação devido ao fluxo de ar que passa pelo rotor em uma direção que é substancialmente perpendicular ao eixo de rotação. Girar as ditas duas pás do rotor sobre o dito eixo pivô resulta em uma alteração dos ângulos da pá em relação a uma dada direção do fluxo de ar. Em outras palavras, as pás giram sobre um eixo que se estende na direção longitudinal das duas pás do rotor. Isso causa uma projeção de uma área superficial total das duas pás do rotor perpendicular à direção do fluxo de ar para aumentar quando o ângulo pivô do rotor sobre o eixo pivô aumenta. Devido a este aumento da projeção da área superficial total das duas pás do rotor, o rotor pode começar a girar ou ser mantido em rotação quando exposto à baixa velocidade de ar relativa.

[010] No contexto da presente revelação, a expressão pás do rotor disposto dispostas para serem impelidas pelo fluxo de ar deve ser compreendida como pás do rotor que são projetadas para serem suadas por um rotor sem motor em autorrotação livre para desenvolver a elevação em oposição às pás do rotor para desenvolver a elevação de helicópteros ao girar o rotor por meio de uma disposição de acionamento, como um motor.

[011] O documento US 4.449.889 A revela um conjunto do rotor, em que uma projeção do eixo pivô no plano virtual é perpendicular no dito plano virtual ao eixo pivô.

[012] Preferencialmente, o plano virtual é um plano virtual plano.

[013] É benéfico se o dito eixo pivô for substancialmente perpendicular ao dito eixo de rotação. Isso é benéfico para reduzir, durante o uso do conjunto do rotor, as variações na velocidade de rotação sobre o eixo de rotação do mastro do rotor, reduzindo assim as vibrações.

[014] Preferencialmente, o dito ângulo agudo está na faixa de 10 a 45 graus. Isso é vantajoso para perceber a vantagem do conjunto do rotor de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação em extensão relativa grande.

[015] É vantajoso se as ditas duas pás do rotor são rigidamente conectadas entre si. Isso é vantajoso para manter as ditas duas pás do rotor em um plano virtual durante uso do conjunto do rotor, reduzindo assim as vibrações no conjunto do rotor. Além disso, uma conexão rígida pode gerar uma vantagem de curso durante a produção do conjunto do rotor. Além disso, uma rígida conexão permite pás do rotor que são relativamente longas na dita direção longitudinal.

[016] Em uma realização prática do conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto, as ditas duas pás do rotor se estendem na dita direção longitudinal para um plano virtual adicional compreendendo o dito eixo de rotação. Preferencialmente, o dito plano virtual adicional é um plano virtual plano.

[017] É benéfico se o dito rotor compreender uma parte central do rotor entre as ditas duas pás do rotor, em que uma dimensão da dita parte central do rotor em uma direção radial perpendicular à dita direção longitudinal no dito plano virtual adjacente ao dito mastro do rotor esteja na faixa de 0,3 a 2 vezes a proporção de uma área da pá coberta pelas ditas duas pás do rotor no dito plano virtual dividido por um comprimento das ditas duas pás do rotor na dita direção longitudinal. Essa parte central do rotor é benéfica para fechar aerodinamicamente pelo menos uma parte, preferencialmente completamente, uma área entre as ditas duas pás do rotor.

[018] Preferencialmente, a largura de cada uma das ditas duas pás do rotor perpendicular à dita direção longitudinal no dito plano virtual declina em dependência de uma distância ao dito eixo de rotação. Isso é benéfico para realizar uma força de elevação relativamente grande enquanto realiza uma resistência relativamente pequena das pás do rotor para o fluxo de ar.

[019] Em uma realização prática do conjunto do rotor de acordo com o primeiro aspecto, uma seção transversal de cada uma das ditas duas pás do rotor no dito plano virtual em uma direção perpendicular à dita direção longitudinal compreende em uma primeira lateral da dita seção transversal um perfil côncavo e em uma segunda lateral da dita seção transversal, oposta à dita primeira lateral, um perfil convexo. As pás do rotor com um perfil côncavo e um perfil convexo são benéficas para realizar uma força de elevação relativamente grande quando expostas ao fluxo de ar.

[020] É vantajoso se as ditas duas pás do rotor são formadas como uma estrutura integral. Isso é vantajoso para realizar um conjunto do rotor relativamente robusto a custos relativamente baixos.

[021] Preferencialmente, cada uma das ditas duas pás do rotor se estende 30 metros na dita direção longitudinal. Isso é benéfico para realizar uma força de elevação relativamente grande.

[022] De acordo com o segundo aspecto, a presente revelação se refere a um moinho de vento que compreende uma estrutura de suporte e um conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação, em que o dito conjunto do rotor é fixado de forma giratória à dita estrutura de suporte pelo dito mastro do rotor para rotação das ditas duas pás do rotor sobre o dito eixo de rotação em relação à dita estrutura de suporte. As realizações do moinho de vento correspondem às realizações do conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação. As vantagens do moinho de vento correspondem às vantagens do conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação apresentado anteriormente.

[023] Preferencialmente, o dito moinho de vento compreende um gerador elétrico para geração de eletricidade, em que o dito conjunto do rotor é acoplado ao dito gerador elétrico para gerar a dita eletricidade mediante rotação do dito conjunto do rotor sobre o dito eixo de rotação. Prover o moinho de vento de acordo com o segundo aspecto é benéfico para realizar um moinho de vento que seja relativamente robusto.

[024] É benéfico se o dito conjunto do rotor estiver fixado de forma giratória à dita estrutura de suporte em um primeiro local da dita estrutura de suporte, o dito moinho de vento compreendendo ainda uma estrutura suspensa para suspender o dito moinho de vento sobre a água, em que a dita estrutura suspensa é fixada à dita estrutura de suporte a uma distância do dito conjunto do rotor, em que o dito conjunto do rotor é fixado à dita estrutura de suporte, de modo que um aumento na velocidade do vento, em uso, faça com que o dito eixo de rotação do dito conjunto do rotor se mova em direção a uma posição vertical. Essa realização é benéfica para colocação do moinho de vento de acordo com o segundo aspecto em águas abertas, como oceano ou lago. Colocar um moinho de vento em águas abertas é atrativo devido à presença relativamente frequente de fluxo de ar relativamente grande. Fixar o conjunto do rotor de modo que o aumento na velocidade do vento, em uso, faz com que o dito conjunto do rotor mova a dita estrutura de suporte em direção a uma posição vertical é vantajoso para manter o dito conjunto do rotor do dito moinho de vento em rotação em velocidades de vento relativamente grandes. Ao mover a estrutura de suporte em direção a uma posição vertical, o eixo de rotação do conjunto do rotor se move em direção a uma posição em que o eixo de rotação se estende crescentemente em uma direção vertical. Em outras palavras, o eixo de rotação se move em direção a uma posição vertical. Como resultado, a força induzida pela velocidade do vento relativamente grande pode ser mantida em uma faixa em que o conjunto do rotor pode ser mantido girando sobre o eixo de rotação enquanto evita, ou pelo menos reduz significativamente, o risco de danos ao conjunto do rotor.

[025] Sabe-se que os moinhos de vento convencionais com um eixo de rotação mentido em uma posição substancialmente horizontal precisam ser retirados de operação em velocidade de vento relativamente grande para evitar, ou pelo menos reduzir significativamente, o risco de danos ao conjunto do rotor. Na velocidade de vento relativamente grande, a turbina e o conjunto do rotor são girados sobre um eixo vertical para colocar as pás do rotor em uma posição em que o fluxo de ar induz uma força relativamente baixa sobre as pás do rotor.

[026] Quanto a isso, é vantajoso se o dito moinho de vento compreende um contrapeso que é fixado à dita estrutura de suporte em um segundo local da dita estrutura de suporte, em que a dita estrutura suspensa é fixada à dita estrutura de suporte entre o dito primeiro local e o dito segundo local, em que o dito contrapeso é disposto para elevar o dito conjunto do rotor acima de uma superfície de água da dita água quando o dito conjunto do rotor está isento de rotação sobre o dito eixo de rotação em relação à dita estrutura de suporte. Isso é vantajoso para obter um tempo de atividade e vida útil do moinho de vento ao evitar que as ditas pás do rotor entrem em contato com as águas abertas.

[027] É benéfico se o dito moinho de vento compreende uma boia de balanceamento que é conectada à dita estrutura de suporte em um terceiro local da dita estrutura de suporte, em que o dito terceiro local está entre a dita estrutura suspensa e o dito conjunto do rotor, em que a dita boia de balanceamento é disposta para extrair o dito conjunto do rotor em direção à dita superfície de água da dita água. Isso é benéfico para posicionar o conjunto do rotor de forma relativamente precisa acima da superfície da água. Isso é vantajoso para obter tempo de atividade relativamente grande e eficiência do moinho de vento.

[028] Em uma realização, a dita boia de balanceamento é conectada à dita estrutura de suporte por meio de um elemento de ajuste, preferencialmente um guincho, para variar uma distância entre a dita boia de balanceamento e a dita estrutura de suporte para mover o dito conjunto do rotor para uma altura acima da dita superfície da água da dita água. Isso é vantajoso para baixar o conjunto do rotor em direção à superfície da água, por exemplo, durante manutenção do conjunto do rotor. Além disso, isso é vantajoso, para elevar o conjunto do rotor, ou seja, mover o conjunto do rotor para longe da superfície da água, por exemplo, durante uma tempestade.

[029] A presente revelação se refere ainda a uma girocóptero compreendendo uma estrutura de suporte e um conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação, em que o dito conjunto do rotor é fixado de forma giratória à dita estrutura de suporte pelo dito mastro do rotor para rotação das ditas duas pás do rotor sobre o dito eixo de rotação em relação à dita estrutura de suporte. As realizações do girocóptero correspondem às realizações do conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação. As vantagens do girocóptero correspondem às vantagens do conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação apresentado anteriormente.

[030] De acordo com o terceiro aspecto, a presente revelação se refere a um parque eólico compreendendo uma pluralidade de f moinhos de vento, de acordo com o segundo aspecto da presente revelação, em que uma distância nominal mútua entre os moinhos de vento vizinhos da dita pluralidade de moinhos de vento está na faixa de 1 a 6 vezes um diâmetro do dito rotor. As realizações do parque eólico correspondem às realizações do moinho de vento, de acordo com o segundo aspecto da presente revelação. As vantagens do parque eólico correspondem às vantagens do moinho de vento, de acordo com o segundo aspecto da presente revelação anteriormente apresentado.

[031] No contexto da presente revelação, a distância nominal mútua deve ser compreendida como uma distância mútua para instalação de moinhos de vento vizinhos.

[032] Em uma realização do parque eólico, em que cada uma da dita pluralidade de moinhos de vento compreende a dita estrutura suspensa para suspensão do dito moinho de vento (501) sobre a água, a distância mútua real entre os moinhos de vento vizinhos pode variar devido à suspensão dos moinhos de vento individuais.

[033] Prover a dita pluralidade de moinhos de vento a uma distância nominal mútua na faixa de 4 a 6 vezes o diâmetro do rotor é benéfico para obter uma extração de energia relativamente grande do fluxo de ar. Devido ao fato de o moinho de vento extrair energia cinética do fluxo de ar, a velocidade do fluxo de ar terá decaído após passar pelo moinho de vento. Como a energia cinética que pode ser extraída do fluxo de ar é proporcional à terceira potência da velocidade do fluxo de ar, a redução na velocidade implica que um moinho de vento da dita pluralidade de moinhos de vento que está a favor de outro moinho de vento da dita pluralidade de moinhos de vento é capaz de extrair uma menor quantidade de energia do fluxo de ar.

[034] Preferencialmente, a dita distância nominal mútua está na faixa de 4 a 4,5 vezes um diâmetro do dito rotor. Isso é benéfico para realizar uma extração de energia relativamente elevada do fluxo de ar enquanto o dito parque eólico ocupa apenas uma área superficial relativamente pequena.

[035] Preferencialmente, a dita distância nominal mútua é uma distância entre os mastros do rotor de moinhos de vento vizinhos do dito parque eólico.

[036] É vantajoso se a dita distância mútua estiver em uma direção do dito fluxo de ar.

[037] A presente revelação se refere a um parque eólico compreendendo uma pluralidade de moinhos de vento, de acordo com o segundo aspecto da presente revelação, em que a capacidade do dito parque eólico está na faixa de 15 a 50 MW/km2, preferencialmente 25 MW/km2. As vantagens do parque eólico correspondem às vantagens do moinho de vento, de acordo com o segundo aspecto da presente revelação apresentado anteriormente.

[038] A presente revelação será agora explicado por meio de uma descrição de realizações preferidas de um conjunto do rotor, de acordo com o primeiro aspecto da presente revelação e realizações de um moinho de vento, de acordo com o segundo aspecto da presente revelação, na qual faz-se referência às figuras esquemáticas a seguir, nas quais: Fig. 1: mostra-se um conhecido conjunto do rotor não em conformidade com a invenção; Fig. 2: mostra-se uma vista superior de um conjunto do rotor, de acordo com a presente revelação; Figs. 3 a 5: mostram-se vistas laterais do conjunto do rotor da Fig. 2 em diferentes posições; Fig. 6: mostra-se seção transversal a-a da Fig. 3; Fig. 7: mostra-se seção transversal b-b da Fig. 4; Fig. 8: mostra-se seção transversal c-c da Fig. 5; Fig. 9: mostra-se uma realização adicional de um conjunto do rotor, de acordo com a presente revelação; Fig. 10: mostra-se ainda uma realização adicional de um conjunto do rotor, de acordo com a presente revelação; Fig. 11: mostra-se outra realização de um conjunto do rotor, de acordo com a presente revelação; Fig. 12: uma vista lateral de um moinho de vento, de acordo com a presente revelação; Fig. 13: mostra-se um parque eólico, de acordo com a presente revelação.

[039] O conhecido conjunto do rotor 1 mostrado na Fig. 1 compreende uma primeira pá do rotor 3 e uma segunda pá do rotor 5 que se estendem em uma direção longitudinal L. A primeira pá do rotor 3 e a segunda pá do rotor 5 são conectadas de forma mutuamente rígida por meio de uma parte central do rotor 7. A parte central do rotor 7 é conectada de forma giratória a um mastro do rotor 9, permitindo que a parte central do rotor 7, a primeira pá do rotor 3 e a segunda pá do rotor 5 girem em relação ao mastro do rotor 9 sobre um eixo pivô P em um primeiro plano virtual W. O dito primeiro plano virtual W inclui um ângulo A de 90 graus com o dito eixo pivô P. Em outras palavras, a dita direção longitudinal L é perpendicular ao dito eixo pivô P. o mastro do rotor 9 é fixado para fixação rotativa do dito conjunto do rotor 1 a uma estrutura de suporte, não mostrada, para rotação do dito conjunto do rotor 1 em relação à dita estrutura de suporte na direção de rotação r.

[040] O conjunto do rotor 101, de acordo com a presente revelação, é provido com uma primeira pá do rotor 103 e uma segunda pá do rotor 105 que se estendem em uma direção longitudinal L. A primeira pá do rotor 103 e a segunda pá do rotor 105 são conectadas de forma mutuamente rígida por meio da parte central do rotor 107 e se estendem em um plano virtual plano V. A parte central do rotor 107 é conectada de forma giratória a um mastro do rotor 109, permitindo que a parte central do rotor 107, a primeira pá do rotor 103 e a segunda pá do rotor 105 girem em relação ao mastro do rotor 109 sobre um eixo pivô P. Um primeiro plano virtual W que se estende na dita direção longitudinal L através da dita primeira pá do rotor 103, dita segunda pá do rotor 105 e dita parte central do rotor 109 inclui um ângulo agudo constante de 30 graus com o dito eixo pivô P. O mastro do rotor 9 é disposto para fixação rotativa do dito conjunto do rotor 1 a uma estrutura de suporte, não mostrada, para rotação do dito conjunto do rotor 101 m relação à dita estrutura de suporte na direção de rotação r sobre um eixo de rotação R.

[041] Ao girar a dita parte central 107 sobre o dito eixo pivô P na direção t, um primeiro ângulo B e um segundo ângulo C entre a dita parte central 107 e o dito eixo de rotação R são alterados. O ângulo B corresponde ao ângulo incluído pelo plano virtual plano V na dita direção longitudinal L e no eixo de rotação R. O ângulo C corresponde ao ângulo incluído pelo plano virtual plano V em uma direção perpendicular à dita direção longitudinal L e ao eixo de rotação R. Em uma primeira posição, mostrada na Fig. 3, ambos os ângulos B e C são de 90 graus. Inclinar a parte central do rotor 107 em uma direção anti-horária resulta em um aumento dos ângulos B e C devido ao ângulo agudo A estar entre 0 e 90 graus. Pelo mesmo motivo, uma inclinação da parte central do rotor 107 em uma direção horária diminui os ângulos B e C. A seção transversal da primeira pá do rotor 103 mostrada nas Figs. 6, 7 e 8 é altamente esquemática. Em uma realização prática das pás do rotor 103 e 105, uma primeira superfície 113 possui um perfil côncavo e uma segunda superfície 115 em uma segunda lateral da dita seção transversal, oposta à dita primeira lateral, possui um perfil convexo.

[042] O conjunto do rotor 201 se difere principalmente do conjunto do rotor 101 em que a parte central 207 é moldada de modo que uma largura z da dita parte central do rotor 207 em uma direção radial perpendicular à dita direção longitudinal L no dito plano virtual V adjacente ao dito mastro do rotor 209 está na faixa de 0,3 a 2 vezes a proporção de uma área da pá coberta pelas ditas duas pás do rotor 203 e 205 no dito plano virtual V dividido por um comprimento total L1 e L2 das ditas duas pás do rotor 203 e 205 na dita direção longitudinal L. Em outra palavras, a parte central 207 é formada de modo que nenhum possa atravessar o dito rotor entre a dita primeira pá do rotor 203 e a dita segunda pá do rotor 205, evitando assim, ou pelo menos reduzindo significativamente, a perda de pressão entre o conjunto do rotor 201 próximo ao dito mastro do rotor 209. Os elementos do conjunto do rotor 201 que são similares aos elementos do conjunto do rotor 101 são providos com um numeral de referência igual ao numeral de referência do elemento no conjunto do rotor

101 elevado por 100.

[043] O conjunto do rotor 301 se difere principalmente do conjunto do rotor 201 em que a dita parte central 307, a primeira pá do rotor 303 e a segunda pá do rotor 305 são formadas de modo que uma largura y de cada uma das ditas duas pás do rotor 303 e 305 perpendiculares à dita direção longitudinal L no dito plano virtual V e uma largura z da dita parte central do rotor 307 em uma direção radial perpendicular à dita direção longitudinal L no dito plano virtual V diminuem em dependência de uma distância x para o dito eixo de rotação R. Os elementos do conjunto do rotor 301 que são similares aos elementos do conjunto do rotor 201 são providos com um numeral de referência igual ao numeral de referência do elemento no conjunto do rotor 201 elevado por

100.

[044] O conjunto do rotor 401 se difere principalmente do conjunto do rotor 301 em que a dita parte central 307, a primeira pá do rotor 303 e a segunda pá do rotor 305 são formadas como uma parte integrada 411, em que uma largura y de cada uma da dita parte integrada perpendicular à dita direção longitudinal L no dito plano virtual V diminui em dependência de uma distância x para o dito eixo de rotação R. Os elementos do conjunto do rotor 401 que são similares aos elementos do conjunto do rotor 301 são providos com um numeral de referência igual ao numeral de referência do elemento no conjunto do rotor 301 elevado por 100.

[045] O moinho de vento 501 compreende um conjunto do rotor 401 que é fixado de forma giratória à estrutura de suporte 517 por meio de um gerador elétrico 519 do dito moinho de vento 501. O moinho de vento 501 compreende ainda uma estrutura suspensa 521 e um contrapeso 523 que são ambos fixados à estrutura de suporte 517. A estrutura suspensa 521 é disposta para manter o dito moinho de vento 501 suspenso sobre uma superfície da água 527 de um volume de água 525. O contrapeso 523 é fixado à dita estrutura de suporte 517 de modo que a estrutura suspensa 521 esteja entre o dito contrapeso 523 e o dito conjunto do rotor 401. Um peso do contrapeso 523 e uma distância do contrapeso 523 para a dita estrutura suspensa 521 são tais que quando o dito conjunto do rotor 401 está inseto de rotação sobre o dito eixo de rotação R em relação à dita estrutura de suporte 517 é o dito conjunto do rotor 401 elevado acima da dita superfície da água 527. O moinho de vento 501 compreende ainda uma boia de balanceamento

529. A boia de balanceamento 529 é conectada por meio de um guincho 531 à estrutura de suporte 517.

[046] Em uso, quando o dito conjunto do rotor 401 é impelido pelo fluxo de ar AF que flui com uma velocidade de vendo em uma direção indicada pela seta na Fig. 12, uma força Ftot que está linhada com o dito eixo de rotação R é exercida pelo dito conjunto do rotor 401 sobre a dita estrutura de suporte 517. A magnitude da força Ftot depende da velocidade do vento do fluxo de ar, dos ângulos B e C e do ângulo entre o eixo de rotação R e a direção do fluxo de ar AF. O eixo de rotação R é colocado sob um ângulo D com uma linha virtual S cruzando o dito conjunto do rotor 401 e um eixo pivô virtual da dita estrutura suspensa 521. Ao fixar o conjunto do rotor 401 a um ângulo predeterminado D à dita estrutura de suporte 517, a força Ftot exercida pelo dito conjunto do rotor 401 pode resultar em uma força de elevação maior ou menor FL devido à rotação, em uso, do conjunto do rotor 401 sobre o dito eixo de rotação R em relação à dita estrutura de suporte 517. Caso a velocidade de rotação do conjunto do rotor 401 sobre o dito eixo de rotação R em relação à dita estrutura de suporte 517 aumente, a dita estrutura de suporte 517 gira na direção e1 até obter-se uma posição equilibrada do dito moinho de vento

501. Caso, por outro lado, a velocidade de rotação do conjunto do rotor 401 sobre o dito eixo de rotação R em relação à dita estrutura de suporte 517 diminua, a dita estrutura de suporte 517 gira na direção e2 até obter-se uma posição equilibrada do dito moinho de vento 501.

[047] Parque eólico 601 compreendendo uma pluralidade de moinhos de vento 501. Uma distância nominal mútua MD entre os moinhos de vento 501 vizinhos da dita pluralidade de moinhos de vento é 4 vezes um diâmetro do dito rotor do dito moinho de vento 501.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. CONJUNTO DO ROTOR (101, 201, 301, 401), compreendendo: - mastro do rotor (109, 209, 309, 409) para fixação rotativa do dito conjunto do rotor (101, 201, 301, 401) a uma estrutura de suporte para rotação do dito conjunto do rotor (101, 201, 301, 401) em relação à dita estrutura de suporte sobre um eixo de rotação (R); - rotor com duas pás do rotor (103, 105, 203, 205, 303, 305, 403, 405) que se estendem em um plano virtual (V) em uma direção longitudinal (L), em que as ditas duas pás do rotor (103, 105, 203, 205, 303, 305, 403, 405) são dispostas para ser impelidas por um fluxo de ar; e - disposição de pivô que define um eixo pivô (P), em que o dito rotor é conectado de forma giratória, pela dita disposição de pivô ao dito mastro do rotor (109, 209, 309, 409) para girar as ditas duas pás do rotor (103, 105, 203, 205, 303, 305, 403, 405) simultaneamente em relação ao dito mastro do rotor (109, 209, 309, 409) sobre o dito eixo pivô (P), caracterizado pela dita direção longitudinal (L) e uma projeção do dito eixo pivô (P) no dito plano virtual (V) incluirem um ângulo agudo constante (A) no dito plano virtual (V).

2. CONJUNTO DO ROTOR (101, 201, 301, 401), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dito eixo pivô (P) ser substancialmente perpendicular ao dito eixo de rotação (R).

3. CONJUNTO DO ROTOR (101, 201, 301, 401), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2,

caracterizado pelo dito ângulo agudo (A) estar na faixa de 10 a 45 graus.

4. CONJUNTO DO ROTOR (101, 201, 301, 401), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelas ditas duas pás do rotor (103, 105, 203, 205, 303, 305, 403, 405) serem rigidamente conectadas entre si.

5. CONJUNTO DO ROTOR (101, 201, 301, 401), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelas ditas duas pás do rotor (103, 105, 203, 205, 303, 305, 403, 405) se estenderem na dita direção longitudinal (L) para um plano virtual adicional (W) compreendendo o dito eixo de rotação (R).

6. CONJUNTO DO ROTOR (201, 301, 401), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo o dito rotor caracterizado por compreender uma parte central de rotor (207, 307, 407) entre as ditas duas pás do rotor (203, 205, 303, 305, 403, 405), em que uma dimensão (z) da dita parte central do rotor (207, 307, 407) em uma direção radial perpendicular à dita direção longitudinal (L) no dito plano virtual (V) adjacente ao dito mastro do rotor (209, 309, 409) está na faixa de 0,3 a 2 vezes a razão de uma área da pá coberta pelas ditas duas pás do rotor (203, 205, 303, 305, 403, 405) no dito plano virtual (V) dividido por um comprimento das ditas duas pás do rotor (203, 205, 303, 305, 403, 405) na dita direção longitudinal (L).

7. CONJUNTO DO ROTOR (301, 401), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma largura (y) de cada uma das ditas duas pás do rotor (303, 305, 403, 405) perpendiculares à dita direção longitudinal

(L) no dito plano virtual (V) declinar em dependência de uma distância (x) para o dito eixo de rotação (R).

8. CONJUNTO DO ROTOR, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo uma seção transversal de cada uma das ditas duas pás do rotor no dito plano virtual em uma direção perpendicular à dita direção longitudinal caracterizada por compreender em uma primeira lateral da dita seção transversal um perfil côncavo e em uma segunda lateral da dita seção transversal, oposta à dita primeira lateral, um perfil convexo.

9. CONJUNTO DO ROTOR (401), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelas ditas duas pás do rotor (403, 405) serem formadas como uma estrutura integral (411).

10. CONJUNTO DO ROTOR (101, 201, 301, 401), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada uma das ditas duas pás do rotor se estender 30 metros na dita direção longitudinal (L).

11. MOINHO DE VENTO (501), caracterizado por compreender uma estrutura de suporte (517) e um conjunto do rotor (401), de acordo com quaisquer reivindicações anteriores, em que o dito conjunto do rotor (401) é fixado de forma giratória à dita estrutura de suporte (517) pelo dito mastro do rotor (409)para rotação das ditas duas pás do rotor sobre o dito eixo de rotação (R) em relação à dita estrutura de suporte (517).

12. MOINHO DE VENTO (501), de acordo com a reivindicação 11, sendo o dito moinho de vento (501) caracterizado por compreender um gerador elétrico (519) para gerar eletricidade, em que o dito conjunto do rotor (401) é acoplado ao dito gerador elétrico (519) para gerar a dita eletricidade mediante rotação do dito conjunto do rotor (401) sobre o dito eixo de rotação (R).

13. MOINHO DE VENTO (501), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo dito conjunto do rotor (401) ser fixado de forma giratória à dita estrutura de suporte (517) em um primeiro local da dita estrutura de suporte (517), o dito moinho de vento (501) compreendendo ainda uma estrutura suspensa (521) para suspender o dito moinho de vento (501) sobre a água (525), em que a dita estrutura suspensa (521) é fixada à dita estrutura de suporte (517) a uma distância do dito conjunto do rotor (401), em que o dito conjunto do rotor (401) é fixado à dita estrutura de suporte (517) de modo que um aumento na velocidade do vento (AF), no uso, faça com que o dito eixo de rotação (R) do dito conjunto do rotor (401) se mova em direção a uma posição vertical.

14. MOINHO DE VENTO (501), de acordo com a reivindicação 13, sendo o dito moinho de vento (501) caracterizado por compreender um contrapeso (523) que é fixado à dita estrutura de suporte (517) em um segundo local da dita estrutura de suporte (517), em que a dita estrutura suspensa (521) é fixada à dita estrutura de suporte (517) entre o dito primeiro local e o dito segundo local, em que o dito contrapeso (523) é disposto para erguer o dito conjunto do rotor (401) acima de uma superfície da água (527) da dita água (525) quando o dito conjunto do rotor (401) está sem rotação sobre o dito eixo de rotação (R) em relação à dita estrutura de suporte (517).

15. MOINHO DE VENTO (501), de acordo com a reivindicação 14, sendo o dito moinho de vento (501) caracterizado por compreender uma boia de balanceamento (529) que é conectada à dita estrutura de suporte (517) em um terceiro local da dita estrutura de suporte (517), em que o dito terceiro local está entre a dita estrutura suspensa (521) e o dito conjunto do rotor (401), em que a dita boia de balanceamento (529) é disposta para extrair o dito conjunto do rotor (401) em direção à dita superfície de água (527) da dita água (525).

16. MOINHO DE VENTO (501), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pela dita boia de balanceamento (529) ser conectada à dita estrutura de suporte (517) por meio de um elemento de ajuste, preferencialmente um guincho (531), para variar uma distância entre a dita boia de balanceamento (529) e a dita estrutura de suporte (517) para mover o dito conjunto do rotor (401) a uma altura acima da dita superfície de água (527) da dita água (525).

17. PARQUE EÓLICO (601), caracterizado por compreender uma pluralidade de moinhos de vento (501), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 16, em que um distância nominal mútua (MD) entre os moinho de vento vizinhos (501) da dita pluralidade de moinhos de vento (501) está em uma faixa de 1 a 6 vezes um diâmetro do dito rotor, preferencialmente em uma faixa de 4 a 4,5 vezes um diâmetro do dito rotor.

18. PARQUE EÓLICO (601), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pela dita distância nominal mútua (MD) estar em uma direção do dito fluxo de ar.

19. PARQUE EÓLICO, caracterizado por compreender uma pluralidade de moinhos de vento (501), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 16, em que uma capacidade do dito parque eólico está na faixa de 15 a 50 MW/km2, preferencialmente 25 MW/km2.