BRPI0619770A2 - sistema de conversão de energia da corrente das marés - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONVERSãO DE ENERGIA DA CORRENTE DAS MARéS. A presente invenção refere-se a um sistema de conversão de energia para a conversão da energia das marés em energia elétrica, o sistema compreendendo uma barreira (112) desdobrável através de uma massa de água, a barreira compreendendo laços fechados superior e inferior (124) de cabos entre os quais fica presa uma série de conjuntos de velas a fim de realizar o deslocamento dos cabos sobre os laços fechados, cujo movimento é convertido em energia elétrica por meio de um ou mais transdutores que fazem parte do sistema.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE CONVERSÃO DE ENERGIA DA CORRENTE DAS MARÉS".

A presente invenção refere-se a um sistema de conversão de energia, e, em particular, a um sistema de conversão de energia adaptado para converter a energia das marés em energia elétrica.

A energia sustentável tornou-se uma parte crucial da produção de energia em todo o mundo. No entanto, ainda, a mesma representa ape- nas uma fração da energia produzida, embora esteja em crescimento. A Ir- landa, em consonância com o Acordo de Quioto também está visando ex- pandir a sua produção de energia renovável, com muitos programas já im- plementados, e mais outros planejados para o futuro.

Uma força maior que atua sobre o nosso planeta é a força da gravidade exercida pela lua, e, em menor grau pelo sol, e, em particular, so- bre os oceanos do nosso planeta. Esta força gravitacional movimenta bi- lhões de galões de água, duas vezes ao dia com o giro do nosso planeta, comumente conhecido como fluxo das marés. Durante décadas, as pessoas têm se utilizado desta energia quando existe uma cabeça de maré suficiente para justificar a necessidade de se construir uma barragem de maré por todo um estuário ou similar. Quando a maré está totalmente cheia, os portões da barragem se fecham e a água corre através de turbinas a fim de produzir energia elétrica. No entanto, este sistema só se torna economicamente viá- vel quando a energia produzida pode ser compensada contra o custo subs- tancial de construção da barragem.

Portanto, um objetivo da presente invenção é prover um sistema de conversão de geração para a geração de energia elétrica a partir dos mo- vimentos das marés de uma massa de água, sistema este que não cause um impacto significativo sobre os frágeis ecossistemas da orla marítima e estuários.

É ainda um objetivo da presente invenção prover um sistema de conversão de energia alimentado pelos movimentos das marés de uma massa de água, sistema este que não resulte ou requeira a inundação das terras próximas, ou notavelmente mudar o regime local das marés. É ainda mais um objetivo da presente invenção prover um sis- tema de conversão de energia para a geração de energia elétrica a partir dos movimentos das marés de uma massa de água, sistema este que seja receptivo a uma distribuição em larga escala, produzindo grandes quantida- des de energia elétrica.

A presente invenção, portanto, provê um sistema de conversão de energia para o aproveitamento da energia das marés a partir de uma massa de água, o sistema compreendendo uma barragem desdobrável a- baixo e através de pelo menos uma porção da massa de água, e um trans- dutor acoplado à barreira para facilitar a conversão em energia elétrica no uso da pressão das marés exercida sobre a barreira.

De preferência, a barreira compreende pelo menos uma vela adaptada para se deslocar em uma direção substancialmente transversal à direção na qual a maré flui na massa de água.

De preferência, a barreira compreende, pelo menos, um suporte ao qual cada vela é presa, o pelo menos um suporte sendo acoplado ao transdutor.

De preferência, cada vela compreende uma estrutura substanci- almente rígida.

De preferência, a configuração de cada vela é adaptável para permitir que o sistema possa funcionar independentemente da direção do fluxo da maré.

De preferência, o suporte compreende um cabo superior e um cabo inferior.

De preferência, a barreira compreende pelo menos um conjunto de velas compreendendo uma pluralidade de velas fixadas com relação, e, em geral espaçadas paralelas, uma à outra, o conjunto sendo montado de forma articulada no suporte.

De preferência, cada conjunto de velas compreende um meio de orientação adaptado para realizar um desejado alinhamento das velas com relação à direção do fluxo das marés.

De preferência, o meio de orientação compreende uma palheta localizada, em sua utilização, sobre um lado a jusante do conjunto.

De preferência, cada conjunto é montado de maneira articulada no ou cada suporte sobre um eixo geométrico que substancialmente corres- ponde, em sua utilização, ao centro de pressão do conjunto.

De preferência, cada conjunto é montado de forma articulada no ou em cada suporte sobre um eixo geométrico, o conjunto equilibrando-se em massa sobre o eixo geométrico.

De preferência, os cabos superior e inferior compreendem, cada qual, um laço fechado.

De preferência, o sistema compreende um meio de guia em cada lado da barreira, que, respectivamente, define uma trajetória de inversão ao longo da qual os cabos superior e inferior são forçados a se movimentarem.

De preferência, o meio de guia é acoplado ao transdutor.

De preferência, o meio de guia compreende um conjunto de ro- das de guia, pelo menos uma das quais sendo acionada pelo respectivo ca- bo superior ou inferior, a dita pelo menos uma roda de guia sendo acoplada ao transdutor.

De preferência, as rodas de guia são dispostas em pares mon- tados em uma relação espaçada sobre um respectivo eixo.

De preferência, cada conjunto de velas compreende um meio para a mudança da orientação do respectivo meio de orientação entre uma primeira posição e uma segunda posição.

Tal como aqui utilizado, o termo "barreira" destina-se a significar um conjunto de velas similar que pode ser posicionado em um curso de á- gua para ser atuado, e não se destina a significar uma barreira que irá impe- dir a passagem física da água pela mesma.

Tal como aqui utilizado, o termo "vela" destina-se a significar to- da e qualquer superfície capaz de gerar impulso quando colocada em um fluxo de fluido, tal como um fluxo de água de marés.

Tal como aqui utilizadas, o termo "de forma articulada" destina- se a significar um método de montagem de um componente em outro, de tal modo que os dois componentes possam se articular ou movimentar um com relação ao outro, e não se destina a ser limitado a uma ligação compreen- dendo uma dobradiça real.

Tal como aqui utilizado, o termo "equilibrado em massa" destina-se a significar que o peso de um componente ou aparelho, que é montado de ma- neira pivotável sobre um eixo geométrico, é distribuído sobre o eixo geométrico de tal forma que o componente fique equilibrado sobre o eixo geométrico.

A presente invenção será a seguir descrita com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

as figuras 1a a 1c ilustram vistas em elevação lateral esquemáti- cas de uma primeira modalidade de um sistema de conversão de energia de acordo com a presente invenção, em vários estágios de operação;

a figura 2 ilustra uma vista em planta esquemática de uma bar- reira que faz parte do sistema ilustrado na figura 1;

a figura 3a ilustra uma vista em planta esquemática do sistema de conversão de energia das figuras 1 e 2, na qual a maré está atuando em uma primeira direção;

a figura 3b ilustra uma vista em planta esquemática do sistema de conversão de energia da figura 3a, na qual a maré está atuando em uma segunda direção, oposta à primeira direção;

ajigura 4 ilustra uma vista em elevação frontal esquemática de uma vela que faz parte da barreira da figura 2;

a figura 5 ilustra uma vista em elevação frontal esquemática de uma vela alternativa, que pode fazer parte da barreira da figura 2;

a figura 6 ilustra uma vista em planta esquemática de um par de transdutores que fazem parte do sistema de conversão de energia da primei- ra modalidade da presente invenção;

a figura 7 ilustra uma vista em elevação frontal esquemática dos transdutores da figura 6;

a figura 8 ilustra uma vista em perspectiva de uma barreira que faz parte de uma segunda modalidade do sistema de conversão de energia de acordo com a presente invenção;

a figura 9 ilustra uma vista em planta esquemática da barreira ilustrada na figura 8;

a figura 10 ilustra uma montagem de mancais que fazem parte da barreira ilustrada nas figuras 8 e 9;

as figuras 11a e 11b ilustram, cada qual, uma vista em planta esquemática da segunda modalidade do sistema de conversão de energia da presente invenção;

a figura 12 ilustra uma vista em perspectiva de uma porção de um lado da barreira da figura 8, ilustrando um meio de guia e um transdutor que faz parte da segunda modalidade do sistema de conversão de energia da presente invenção;

a figura 13 ilustra um meio de orientação que faz parte da barrei- 1,1 ra da figura 8, em uma primeira posição;

a figura 14 ilustra o meio de orientação da figura 13, tendo sido deslocado para uma segunda posição; e

a figura 15 ilustra o meio de orientação da figura 14, ainda na segunda posição, porém ligeiramente avançado a partir do local da figura 14.

Com referência a seguir às figuras 1 a 7 dos desenhos em ane- xo, é ilustrada uma primeira modalidade de um sistema de conversão de energia, de modo geral indicado com a referência numérica 10, para uso no aproveitamento da energia das marés para conversão em energia elétrica. O sistema 10 compreende uma barreira 12, que se encontra suspensa, em sua utilização, por toda e sob uma massa de água 18, em que, na modalidade ilustrada, a massa de água 18 está localizada dentro de um canal 16. Como será descrito em detalhes a seguir, a barreira 12 é, de preferência, capaz de percorrer uma porção substancial da largura do canal 16, a fim de maximizar a eficácia do sistema 10. A barreira 12 é acoplada, em ambas as extremida- des, a um par de transdutores 14, conforme ilustrado nas figuras 6 e 7, cujos transdutores 14 são preferencialmente baseados em terra, em ambos os lados do canal 16, dentro de um alojamento construído para esta finalidade 34. O sistema 10 é adaptado/conforme novamente será descrito em maio- res detalhes a seguir, para converter a energia das marés da massa de água 18 em energia elétrica, por meio da barreira 12 e dos transdutores 14 em associação operacional com a mesma.

Sendo assim, com referência em particular às figuras 1e 2 dos desenhos em anexo, a barreira 12 é, na modalidade ilustrada, formada a partir de uma pluralidade de velas 20, cada qual montada em uma respectiva estrutura de suporte 22, sendo cada vela 20 feita de um material com propri- edades adequadas. Uma vez que a barreira 12, e, conseqüentemente, as velas 20, estão submersas, geralmente em água salgada, e experimentam forças significativas em sua utilização, é preferível que as velas 20 sejam feitas de um material com as necessárias resistência, flexibilidade e proprie- dades não-poluentes. Exemplos desses materiais são a aramida, os políme- ros, as fibras de carbono, o 100% náilon, etc. A barreira 12 é estruturada por meio de um suporte na forma de um cabo superior 24 e de um cabo inferior 26, ambos preferivelmente feitos de uma trança de aço, ou qualquer outro material equivalente adequado. Os cabos superior e inferior 24, 26 servem, em associação com vários elementos adicionais, conforme será descrito a seguir, para manter a configuração desejada e a orientação da barreira 12 e, para realizar uma transferência eficiente das forças que atuam sobre a bar- reira 12, em sua utilização, para os transdutores 14, conforme será descrito.

A fim de garantir que a barreira 12 permaneça suspensa dentro do canal 16, e não afunde, uma pluralidade de bóias 28 são presas ao cabo superior 24, ao longo do seu comprimento. O peso da barreira 12, além do cabo inferior 26, garante que a barreira 12 seja mantida em uma orientação substancialmente vertical. No entanto, dependendo das condições de funcio- namento do sistema 10, um lastro adicional (não mostrado) poderá ser preso ao cabo inferior 26, ou, de maneira alternativa, à barreira 12 propriamente dita. Cada bóia 28 é presa ao cabo superior 24 por meio de uma corda 30 que, na modalidade ilustrada, é de aproximadamente 10 metros de compri- mento, permitindo que a barreira 12 se assente a uma profundidade de 10 metros abaixo da superfície da massa de água 18. Isto, portanto, garante que a maioria dos barcos (não mostrados) possa passar pela barreira 12 sem interferir com a mesma. Sendo assim, uma vez que a barreira 12 fica presa também a cada par de transdutores baseada em terra 14, a barreira 12 se estende por todo o canal 16 a fim de ser atuada pelo fluxo das marés da massa de água 18.

Assim sendo, com referência à figura 2, quando a maré avança na direção da seta A, cada vela 20 da barreira 12 é forçada a se desdobrar para fora na dita direção, como resultado da pressão hidráulica sobre a mesma, a respectiva estrutura 22 mantendo a vela 20 nesta orientação abai- xada. Cada estrutura 22 é de preferência disposta em um ângulo de aproxi- madamente 45° para a direção do fluxo das marés, embora este ângulo pos- sa, evidentemente, variar em função das condições e exigências operacio- nais do sistema de conversão de energia 10.

Portanto, será apreciado que cada vela 20 atua como a vela de um barco (não mostrado), gerando uma força transversal à direção do fluxo das marés, conforme indicado pela seta B na figura 2. Esta força faz com que a barreira 12 inteira seja arrastada por todo o canal 16 na direção da seta B, cujos estágios encontram-se ilustrados na figura 1. A figura 1a mostra a posi- ção da barreira 12 à medida que a maré começa a fluir, com a figura 1b mos- trando a barreira a meio caminho através do canal 16, e a figura 1c mostrando a barreira que atingiu o outro lado do canal 16, exatamente quando a maré começa a virar. Este deslocamento pelo canal 16 é facilitado pelos compri- mentos adicionais do cabo superior 24 e pelo cabo inferior 26 que é arrastado a partir do transdutor 14, do qual a barreira 12 se afasta. A força gerada pela barreira 12 na direção da seta B é, desta maneira, convertida, pelo respectivo transdutor 14, em energia elétrica, conforme será descrito a seguir. No lado oposto da barreira 12, a folga conseqüentemente criada no cabo superior 24 e no cabo inferior 26 é compensada pelo transdutor 14 para o qual a barreira 12 avança, mais uma vez conforme será descrito, impedindo, assim, que a bar- reira 12 derive do alinhamento transversal com a direção do fluxo das marés, conforme indicado pela seta A na figura 2. No entanto, conforme ilustrado na figura 3a, a barreira 12 irá cambar ligeiramente como um resultado da força das marés que atuam sobre a mesma. Evidentemente, é preferível manter este cambamento a um mínimo, a fim de manter a orientação transversal da barreira 12 com relação à direção do fluxo das marés. Quando a direção do fluxo da maré se inverte, o que irá ocorrer aproximadamente a cada 6 horas, cada vela 20 será, então, forçada a virar para fora no sentido oposto, o que é facilitado pela sua flexibilidade e pela natureza fixa da estrutura 22 que suporta a mesma. Uma vez que a estrutura 22 se encontra, de preferência, em um ângulo de aproximadamente 45° à di- reção do fluxo das marés, cada vela 20 terá aproximadamente a mesma configuração e orientação, independentemente da direção do fluxo das ma- rés. Quando o fluxo das marés se inverte, os estágios ilustrados nas figuras 1a a 1c serão invertidos, com a barreira voltando pelo canal 16 da direita para a esquerda. Com referência à figura 3b, a barreira 12 e os cabos supe- rior e inferior 24, 26 se desdobrarão ligeiramente na direção oposta, devido à experiência de arrasto por parte da mesma. A fim de facilitar essa inversão de curso da barreira 12, a operação dos transdutores 14 sobre cada lado da barreira 12 deve também ser invertida, como será descrito a seguir.

A fim de obter uma geração máxima de energia elétrica durante cada passagem da barreira 12 pelo canal 16, é preferível que a barreira 12 cumpra uma distância máxima possível pelo canal 16. Isto é conseguido ao variar o número e a dimensão das velas 20 que formam a barreira 12. É evi- dente que, quanto maior o número de velas 20, maior será a força gerada pela barreira 12, e mais, eletricidade será, portanto, gerada. Com referência às figuras 4 e 5, o formato da vela 20, e, por conseguinte, da estrutura en- volvida 22, pode variar de modo a oferecer ao sistema 10 as características operacionais desejadas. Torna-se evidente que, quanto maior as velas 20, maior será a força gerada, mas também tanto maior será o arrasto gerado, e, por conseguinte, o desdobramento da barreira 12 na direção do fluxo das marés. Cada vela 20 é, de preferência, presa de forma liberável à respectiva estrutura 22 por meio de uma pluralidade de prendedores 32, o que permite, portanto, o conserto ou a substituição de uma vela danificada 20.

Passando agora às figuras 6 e 7, um método por meio do qual a força gerada pela barreira 12 é convertida em energia elétrica será descrito a seguir. Sendo assim, em cada lado da barreira 12, o cabo superior 24 e o cabo inferior 26 são, cada qual, acoplados a um respectivo transdutor 14, a configuração e a operação dos quais sendo idênticas. Será, portanto, sufici- ente descrever a configuração e a operação de um dos transdutores 14, e, neste caso, o transdutor 14, ao qual o cabo superior 24 é acoplado. Cada par de transdutores 14 está localizado dentro de um alojamento adequado 34, tal como descrito acima. O componente principal do transdutor 14 é um tambor 36, em torno do qual um comprimento do cabo superior 24 é enrola- do e preso. O tambor 36 é montado sobre um eixo geométrico 38, um lado do qual sendo conectado a uma caixa de engrenagem 40. A caixa de engre- nagem 40 é conectada em série para a uma segunda caixa de engrenagem 42, que é mais uma vez conectada em série a um gerador 44, cujo gerador 44 pode ser conectado diretamente à grade nacional, ou a uma instalação de armazenamento adequada (não mostrada). Naturalmente, deve-se apre- ciar que uma única caixa de engrenagem (não mostrada) poderia substituir a caixa de engrenagem 40 e a segunda caixa de engrenagem 42, assim como qualquer outro equivalente adequado.

Sendo assim, à medida que a barreira 12 começa a atravessar o canal 16, o cabo superior 24 (e o cabo inferior 26 conectado ao transdutor adjacente 14) é arrastado para fora do alojamento 34, e, deste modo, o tam- bor 36 começa a girar sobre seu eixo geométrico 38. No entanto, devido à baixa velocidade da barreira 12 quando a mesma atravessa o canal 16, a rotação do tambor 36 será relativamente lenta. Portanto, uma vez que o tambor 36 gira à medida que o cabo superior 24 é arrastado para fora do mesmo, a caixa de engrenagem 40 fará com que a segunda caixa de engre- nagem 42 opere a uma velocidade mais elevada, a qual, por sua vez, acio- nará o gerador elétrico 44, criando eletricidade.

Quando a direção do fluxo da maré se inverte, o par de transdu- tores 14 sobre o lado oposto da barreira 12 irá, então, começar a gerar ele- tricidade, como descrito acima, e, ao mesmo tempo, o par de transdutores 14 para os quais a barreira 12 agora avança deve ser utilizado para com- pensar a folga em ambos os cabos superior 24 e inferior 26. A fim de realizar esta compensação de folga, cada transdutor 14 compreende ainda um motor 46 (não ilustrado no transdutor 14 do lado direito das figuras 6 e 7), o qual, na modalidade ilustrada, é montado sobre o lado oposto do tambor 36. O motor 46 é utilizado para inverter a rotação do tambor 36, e, assim, enrolar a folga nos cabos 24, 26. Devido às elevadas cargas experimentadas pelos transdutores 14, e em particular pelos tambores 36, cada tambor 36 é de preferência preso à terra por meio de uma estrutura 48 ou equivalente ade- quado. Será apreciado que no enrolamento dos cabos 24, 26 de volta para o respectivo tambor 36, será gasta energia, mas o dito custo da energia será muito menor do que a gerada pelo sistema 10, e, neste caso, a energia lí- quida produzida pelo sistema 10 será positiva.

Será também apreciado que, uma vez que os cabos 24, 26 são alimentados a partir do respectivo transdutor 14, bóias adicionais 28 devem ser automaticamente conectadas aos mesmos, a fim de manter a barreira 12 na profundidade correta quando a mesma atravessa o canal 16. Isso pode ser feito de qualquer maneira convencional.

Com referência a seguir às figuras 8 a 15 dos desenhos em a- nexo, é ilustrada uma segunda modalidade de um sistema de conversão de energia, de modo geral indicado com a referência numérica 110, o qual é mais uma vez adaptado para converter da energia das marés em eletricida- de. Nesta segunda modalidade, componentes similares receberam numerais de referência similares, e, salvo indicação em contrário, executam uma fun- ção similar. Tal como acontece com a primeira modalidade, o sistema 110 compreende uma barreira 112 que é suspensa, em sua utilização, por toda e sob uma massa de água 118, a massa de água 118 sendo localizada dentro de um canal 116 ou local similar adequado.

Com referência à figura 11A, o sistema 110 é ilustrado com a maré fluindo em uma primeira direção indicada pela seta A, enquanto a figura 11B ilustra o sistema 110 com a maré fluindo no sentido oposto. A barreira 112 é formada com um cabo superior 124 e um cabo inferior 126 (não visível na figura 11) como um laço fechado, tendo uma porção de extremidade 70 em cada lado da barreira 112, sendo que a trajetória dos cabos 124, 126 é invertida substan- cialmente através de 180 graus, conforme será descrito a seguir em pormenor. Montada entre e em série ao longo do comprimento dos cabos superior e inferi- or 124, 126, encontra-se uma pluralidade de conjuntos de velas 119 (não ilus- trado na figura 11), as quais são adaptadas, como será descrito a seguir, em pormenor, para deslocar os cabos 124, 126 por todo o canal, a fim de gerar eletricidade. O sistema 110 é disposto, mais uma vez conforme será descrito a seguir, de tal forma que os cabos superior e inferior 124, 126 se movimentem em uma só direção ao redor da trajetória fechada definida pelos mesmos, inde- pendentemente da direção do fluxo das marés.

Na modalidade ilustrada, cada porção de extremidade 70 é de preferência baseada em terra, embora possa ser apreciado que as porções de extremidade 70 podem ser transferidas para a massa de água 118, em- bora isto encurtasse a duração de trabalho da barreira 112, e fosse causar dificuldades significativas na fase inicial de implantação do sistema 110. Sendo assim, é preferível que cada porção de extremidade 70 fique baseada em terra, porém de preferência localizada dentro de um canal cheio de água cortado no banco sobre cada lado do canal 116, e em comunicação fluida com a massa de água 118. Essa disposição, portanto, evita a necessidade de se levantar os cabos superior e inferior 124, 126 para fora da massa de água 118 para a transição a partir da massa de água 118 para a costa em ambos os lados dos mesmos. Sendo assim, o sistema 110 não é obrigado a gastar trabalho no levantamento de cada um dos conjuntos de vela 119, e os cabos 124, 126 que transportam os mesmos, para fora da água 118 a fim de percorrer cada porção de extremidade 70. Além disso, ao manter o cabo su- perior 124 e o cabo inferior 126 na água, o peso efetivo da barreira 112 tor- na-se menor e, deste modo, a resistência dos cabos 124, 126 pode ser sele- cionada em conformidade, reduzindo a força necessária, e, por conseguinte, o peso dos cabos 124, 126. Cada porção de extremidade 70 tem de prefe- rência um diâmetro ou extensão dentre 500 metros e 1 quilômetro, embora isto possa, obviamente, variar a fim de atender as exigências específicas da massa de água 118 através da qual a barreira 112 se distribui.

Com referência em especial às figuras 8 e 12, a barreira 112 compreende pelo menos uma e, de preferência, uma pluralidade de conjun- tos de velas 119 (não ilustradas na figura 11), cada conjunto 119 compreen- dendo uma pluralidade de velas 120, que são, mais uma vez, de preferência feitas a partir de qualquer material adequado, por exemplo, um tecido à base de fibra de aramida, polímero, fibra de carbono ou náilon. Cada vela 120 é presa dentro de uma estrutura substancialmente rígida 122, e todo o conjun- to 119 é montado de maneira pivotável entre o cabo superior 124 e o cabo inferior 126, como será descrito em maior detalhe a seguir. A barreira 112, de preferência, compreende um grande número de conjuntos de velas 119 dispostas em série por todo o comprimento da barreira 112 entre o cabo su- perior 124 e o cabo inferior 126.

Dentre a pluralidade de velas 120, um total de cinco são provi- das nos conjuntos 119 da modalidade ilustrada, podendo, contudo, ser mais ou menos em número, e são fixadas substancialmente paralelas uma com relação à outra por meio de um elemento transversal substancialmente rígi- do 60. Qualquer outro meio poderá, naturalmente, ser utilizado para fixar as velas 120 nas posições ilustradas. O elemento transversal 60 é fixado por qualquer meio adequado, por exemplo, soldadura, a cada uma das estrutu- ras 122. O conjunto de velas 119 pode compreender ainda um eixo 62 que é montado de maneira pivotável entre o cabo superior 124 e o cabo inferior 126, e é também fixado de maneira rígida à vela central 120, através da res- pectiva estrutura 122. Embora o eixo 62 seja ilustrado como uma extensão contínua a partir do cabo superior 124 ao cabo inferior 126, o mesmo é, de preferência, interrompido ou ausente na área da vela central 120, a fim de permitir que a vela se desdobre sem obstáculo em ambas as direções. Sen- do assim, na prática, o eixo 62, de preferência, seria da forma de dois mu- nhões curtos (não mostrados), um preso entre o ponto mais superior sobre a estrutura central 122 e o cabo superior 124, e o outro entre o ponto mais in- ferior da estrutura central 122 e o cabo inferior 126.

Com referência à figura 10, verifica-se que o eixo 62 é montado de maneira articulada no cabo superior 124 por meio de um mancai adequado 64, que é preso por ganchos ao cabo superior 124. Uma disposição idêntica é provida entre o eixo 62 e o cabo inferior 126. Desta forma, será apreciado que o conjunto de velas 119 é capaz de pivotar sobre um eixo geométrico definido pelo eixo 62, a fim de variar o ângulo de ataque no que diz respeito à direção do fluxo das marés, conforme indicado pela seta A na figura 8.

Cada conjunto de velas 119 compreende ainda um meio de ori- entação sob a forma de uma palheta 66 localizada abaixo do cabo superior 124 e substancialmente acima das velas 120. Em sua utilização, a palheta 66 se localiza sobre o lado a jusante do conjunto 119, embora seja possível que a palheta 66 se localize, durante o seu uso, no lado a montante do con- junto 119. A palheta 66 é presa ao eixo 62 através de um par de travessões 68. A palheta 66 poderá, evidentemente, ser fixada à estrutura central 122, ou ao elemento transversal 60. No entanto, é preferível que a palheta 66 não se localize diretamente atrás das velas 120, a fim de garantir que a palheta 1,1 66 seja controlada pelo fluxo principal das marés, e não pela passagem de fluxo entre as velas 120. Embora nas figuras 8 e 12, o travessão mais inferi- or 68 seja mostrado ligado ao eixo 62 em uma posição abaixo do ponto mais alto da estrutura central 122, conforme mencionado acima, o eixo 62, de pre- ferência, está ausente na área da vela 120. Deste modo, na prática, o tra- vessão mais inferior 68 seria posicionado um pouco acima do local mostra- do, e, em particular, em uma posição sobre o eixo 62 acima do ponto mais alto da estrutura central 122.

Com referência, em especial à figura 9, que vem a ser uma ilus- tração esquemática do conjunto 119 mostrado na figura 8, pode-se observar que a palheta 66 é disposta, no plano vertical, em um determinado ângulo à linha de corda da viga de cada uma das velas 120, todas as quais ficando substancialmente paralelas. Pelas razões descritas em detalhe a seguir, quando o conjunto de velas 119 é desdobrado em um fluxo de marés, a pa- lheta de auto-orientação 66 se alinhará em paralelo à direção do fluxo de maré A. A palheta 66, através de uma concepção cuidadosa, é angulada com relação às velas 120 de tal modo que, com a palheta 66 alinhada para- lela ao fluxo das marés, as velas 120 fiquem dispostas em um ângulo ótimo de ataque no que diz respeito à direção do fluxo da maré A. O ângulo ótimo de ataque, na presente invenção, é o ângulo que faz com que as velas 120 gerem uma força máxima na direção da seta B. Esta orientação é possível como o resultado tanto do equilíbrio estático de massa de cada conjunto 119 sobre o eixo 62, como do alinhamento do centro de pressão de cada conjun- to 119 a ser posicionado substancialmente sobre o eixo 62. Por "equilíbrio estático de massa", entenda-se que o peso do conjunto 119 é distribuído sobre o eixo 62, de maneira que o conjunto 119 se equilibre sobre o eixo geométrico. Em outras palavras, o centro de gravidade do conjunto 119 se situa substancialmente sobre o eixo geométrico 62, ou próximo do mesmo o suficiente para alcançar o resultado desejado descrito abaixo.

A localização do centro de pressão do conjunto 119 para um de- terminado ângulo de ataque, neste caso, o ângulo ótimo de ataque, pode ser manipulada ao se alterar a corrente ou curvatura de cada uma das velas 120. Sendo assim, as velas 120, quando esticadas retesadas sob a influência da maré, como mostrado na figura 9, são concebidas para ter um perfil aerodinâ- mico que posiciona o centro de pressão de todo o conjunto 119 em alinhamento com o eixo 62. Na presente modalidade, isto é obtido por meio do alinhamento do centro de pressão da vela central 120 com o eixo 62, e da provisão de um número igual de velas 120 de cada lado da vela central 120 ou do eixo 62.

Com o conjunto 119 estaticamente equilibrado em massa sobre o eixo 62, e com o centro de pressão do conjunto 119 posicionado sobre o eixo 62, é possível o uso de uma força relativamente pequena para girar o conjunto 119 sobre o eixo 62. Deste modo, quando a palheta 66 está posicionada fora do alinhamento paralelo com a direção do fluxo da maré A, a força relativamen- te pequena exercida sobre a palheta 66 pelo fluxo da maré girará o conjunto 119 até que a palheta 66 fique paralela à direção do fluxo da maré A. Nesta orientação, as velas 120 ficam em um ótimo ângulo de ataque no que diz res- peito ao fluxo da maré A. Devido ao desenho acima, a palheta relativamente pequena 66 é capaz de manter as velas 120 nesta posição, apesar da força muito maior gerada pela maré que atua sobre as velas 120.

Com referência à figura 11, observa-se que, em sua utilização, os cabos superior e inferior 124,126 cambarão ligeiramente na direção do fluxo da maré A, o que resulta em uma mudança do ângulo de ataque das velas 120 (não mostradas na figura 11) à medida que os conjuntos 119 (não mostrados na figura 11) atravessam o canal 116. No entanto, a provisão da palheta de au- to-orientação 66 assegura que, independentemente da posição de qualquer uma dos conjuntos de vela 119, cada uma das velas 120 ficará disposta em um ângulo ótimo de ataque com relação à direção do fluxo da maré A.

Com referência às figuras 11 e 12, o sistema 110 compreende um transdutor 114 que compreende um meio de guia na forma de um con- junto de rodas de guia 72 que são dispostas em pares, montadas em uma reiação espaçada sobre um respectivo eixo 74, os cabos superior e inferior 124, 126 sendo orientados e passados pelas respectivas rodas de guia 72. Pode-se observar que a porção de extremidade 70 em cada lado da barreira 112 é essencialmente definida por um conjunto de rodas de guia 72, sendo 1,1 providos quatro pares de rodas de guia 72 em cada extremidade da porção de extremidade 70 da modalidade ilustrada, a fim de definir uma trajetória para os cabos superior e inferior cabos 124, 126.

Pelo menos um, e, de preferência, cada eixo 74, aciona uma caixa de engrenagem 96 que pode ou não ser diretamente acoplada ao eixo 74 conforme ilustrado. Desta maneira, uma vez que cada qual dentre os con- juntos de velas 119 é disposto através do canal 116, os cabos superior e inferior 124, 126, por força do contato com as rodas de guia 72, acionarão as rodas de guia 72 e, por conseguinte, o eixo 74, que, por sua vez, acionará a caixa de engrenagem 96 a partir da qual uma força pode ser derivada à ma- neira convencionai. Podem ser tomadas medidas no sentido de reduzir ou eliminar o deslizamento entre os cabos 124, 126 e as respectivas rodas de guia 72. Por exemplo, uma ranhura em V circunferencial pode ser provida em cada roda de guia 72, ou alguma forma de aspereza de superfície ou tratamento pode ser aplicado à mesma.

Como mencionado acima, o sistema 110 é projetado de tal for- ma que a barreira 112, e mais particularmente os cabos superior e inferior 124, 126, façam, todas as vezes, um percurso em um sentido, independen- temente da direção do fluxo da maré. Sendo assim, será apreciado que, quando cada conjunto de velas 119 alcança uma das porções de extremida- de 70, e passa pela mesma saída a partir da porção de extremidade 70 que faz um percurso na direção oposta, o próprio conjunto de velas 119 ficará em uma orientação inversa, com a palheta de orientação 66 conduzindo as velas 120 velas com relação à direção do fluxo da maré, em oposição à mesma trilha, sempre que necessário. No entanto, a provisão da palheta de orientação 66 significa que cada conjunto de velas 119 atua de maneira simi- lar a um cata-vento, e, deste modo, o fluxo da maré da água atua da mesma maneira que o vento sobre um cata-vento, gradualmente virando o conjunto de velas 119 em 180° sobre o eixo 62, a fim de facear corretamente na dire- ção do fluxo da maré. Mais uma vez, isto será possível ao se colocar o con- junto 119 estaticamente equilibrado em massa sobre o eixo 62, e ao se ali- nhar o centro de pressão do conjunto 119 sobre o eixo 62. Desta maneira, o fluxo da maré relativamente lento que atua sobre a palheta 66 será suficiente para fazer com que o respectivo conjunto 119 gire aproximadamente 180° sobre o eixo 62, até que a palheta 66 novamente avance as velas 120 com relação à direção do fluxo da maré.

No entanto, após a saída da respectiva porção de extremidade 70, cada conjunto 119 deve em seguida atravessar o canal 116 na direção oposta aos conjuntos 119 na porção paralela ou a montante da barreira 112, e, deste modo, cada qual dentre as velas individuais 120 deve adotar um ângulo de ata- que ótimo diferente. Com efeito, os conjuntos. 119 sobre o lado a jusante da barreira 112 deve ter um ângulo de ataque que seja essencialmente uma ima- gem espelhada do ângulo de ataque dos conjuntos 119 sobre o lado a montan- te da barreira 112. Será apreciado, portanto, que a palheta de orientação 66 ficará inicialmente em um ângulo incorreto com relação às linhas da corda de viga das velas 120, e, caso este ângulo seja mantido, as velas 120 acabarão sendo orientadas em um ângulo de ataque ineficaz com respeito à direção do fluxo da maré. Por este motivo, a palheta 66 é deslocável entre uma primeira posição e uma segunda posição, conforme ilustrado respectivamente nas figu- ras 13 e 14. Na primeira posição, a palheta 66 é disposta de modo a fazer a trajetória do conjunto 119 em uma direção através do canal 116, enquanto, na segunda posição, a palheta 66 fará com que o conjunto 119 faça uma trajetória na direção oposta através do canal 116. A fim de facilitar este deslocamento entre a primeira e a segunda posições, a palheta 66 é montada metadado pivo- tável entre os travessões 68 sobre um eixo geométrico de pivô 80 adjacente a uma borda dianteira 82 da palheta 66.

É preferível que a palheta 66 seja automaticamente trocada en- tre a primeira e a segunda posições, conforme necessário, por exemplo, quando um conjunto 119 passa por uma das porções de extremidade 70 e gira 180° sobre o eixo 62, a fim de mais uma vez facear corretamente na direção do fluxo da maré. Com referência às figuras 13 a 15, o sistema 110 é, portanto, provido com um meio de comutação em associação operacional com cada vela 119, cujo meio de comutação é adaptado para corretamente orientar a palheta de orientação 66 em cada primeira ou segunda posições 1,1 após uma inversão na orientação do conjunto de velas 119.0 meio de co- mutação, na modalidade ilustrada, se encontra na forma de um braço defor- mável resiliente 84 que se projeta a partir da borda dianteira 82 da palheta 66, e de um contra-apoio correspondente 86 que se estende para baixo a partir do lado inferior do cabo superior 124 no local do respectivo conjunto de velas 119, com o contra-apoio 86 sendo posicionado sobre cada lado do ei- xo 62. O meio de comutação não é ilustrado em nenhuma outra figura além das figuras 13 a 15.

Conforme ilustrado na figura 13, uma vez que o conjunto 119 gira sobre o eixo 62 a partir de uma posição na qual a palheta 66 conduz as velas 120 para uma posição na qual a palheta 66 avança as velas 120, após aproxi- madamente 90° de rotação, a palheta 66 passa diretamente sob o cabo superi- or 124. Sendo assim, o braço 84 contata o contra-apoio 86 e, em particular, uma ponta curvada 88 do mesmo, conforme mostrado na figura 13.

À medida que o conjunto 119 continua a girar sobre o eixo 62, o contra-apoio 86 inicialmente irá interromper o avanço do braço 84. Isto terá o resultado de a palheta 66 ser forçada da primeira posição mostrada na figura 13 para a segunda posição mostrada na figura 14, quando a palheta 66 pas- sa sob o cabo superior 124. A partir desta posição, à medida que o conjunto 119 continua a girar e a palheta 66, então, se movimenta para fora sob o cabo superior 124, a natureza resiliente do braço 84 permitirá que o braço 84 se deforme suficientemente para passar sobre a ponta 88 do contra-apoio 86, conforme mostrado na figura 15. A este respeito, a natureza curvada da ponta 88 facilita a passagem do braço 84 pela ponta 88. A partir da orienta- ção mostrada na figura 15, o conjunto 119 continua a girar, conforme descri- to acima, até que a palheta 66, agora comutada para a segunda posição, fica em um alinhamento paralelo à direção do fluxo da maré. Quando assim posicionadas, as velas 120 são orientadas em um ângulo ótimo através de modo a gerar uma força máxima na direção da seta B. Em sua utilização, portanto, a palheta 66 de cada conjunto 119 garante que o conjunto 119 a- travesse uma das porções de extremidade 70~e faça o percurso de volta pelo canal na direção oposta, e o conjunto será automaticamente orientado para apresentar às velas um ângulo ótimo de ataque ao fluxo da maré.

Além disso, quando a maré muda, conforme ilustrado, por e- xemplo, entre as figuras 11A e 11B, cada qual dentre os conjuntos de velas 119 será novamente forçado pela maré, de maneira similar a um cata-vento, de modo a girar lentamente 180° sobre o eixo 62, como o resultado da provi- são da palheta 66. Quando cada um dos conjuntos 119 gira 180° para ficar de frente para a maré contrária, com a palheta 66 avançando as velas 120, a palheta 66 mais uma vez ficaria em uma orientação incorreta. No entanto, conforme descrito acima, o meio de comutação 84, 86 corrige a orientação da palheta de orientação 66 à medida que a mesma passa sob o cabeça superior 124 durante a rotação do conjunto 119 sobre o eixo 62.

Devido à aplicação subaquática do sistema 110, e, em particular, dos conjuntos de velas 119, é preferível que o meio de comutação 84, 86 seja uma disposição simples e robusta, embora seja apreciado que o braço 84 e o contra-apoio 86 possam ser substituídos por qualquer outro equiva- lente funcional. Por exemplo, alguma forma de disposição de ligação (não mostrada) poderia ser provida entre o eixo 62 e a palheta 66, cuja disposição seria adaptada para deslocar a palheta 66 entre a primeira e a segunda po- sições em resposta à rotação do eixo 62. No entanto, qualquer outra dispo- sição adequada poderá ser empregada.

Será apreciado que mais de uma palheta 66 pode ser provida quando requerido, e a posição da palheta 66 pode variar de modo a otimizar o seu desempenho, por exemplo, localizando a palheta 66 abaixo das velas 120, mais uma vez para garantir que a palheta 66 seja controlada pelo fluxo principal da maré e não pelo fluxo que passa entre as velas 120.

É também preferível que a palheta 66, quando em cada uma dentre a primeira e a segunda posições, experimente uma resistência ao deslocamento daquela posição, a fim de manter a palheta 66 na orientação correta à medida que o respectivo conjunto 119 atravessa o canal 116. Esta resistência deve ser suficiente para manter a palheta 66 em posição durante esta trajetória linear do conjunto 119 através do canal 116, contudo a mesma é superada quando o braço 84 e o contra-apoio 86 são forçados a passar M um pelo outro durante o deslocamento rotacional do conjunto 119. Isto pode ser feito de qualquer maneira adequada, por exemplo, por meio do uso con- vencional de esferas de retém (não mostradas) providas sobre os travessões 68, com depressões correspondentes (não mostradas) formadas nas bordas superior e inferior da palheta 66. Mais uma vez qualquer outro equivalente funcional poderá ser empregado.

Deve-se entender que o conjunto de velas 119 da segunda mo- dalidade pode ser usado com a barreira 12 da primeira modalidade no lugar das velas 20.

Claims (17)

1. Sistema de conversão de energia para o aproveitamento da energia das marés de uma massa de água, o sistema compreendendo uma barreira desdobrável sob e por pelo menos uma porção da massa de água, e um transdutor acoplado à barreira de modo a facilitar a conversão em ener- gia elétrica, na utilização, da pressão da maré exercida sobre a barreira.

2. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindica- ção 1, no qual a barreira compreende pelo menos uma vela adaptada para se movimentar em uma direção substancialmente transversal à direção na qual a maré flui na massa de água.

3. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindica- ção 2, no qual a barreira compreende pelo menos um suporte ao qual cada vela fica presa, o pelo menos um suporte sendo acoplado ao transdutor.

4. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindica- ção 3, no qual cada vela compreende uma estrutura substancialmente rígida.

5. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindica- ção 3 ou 4, no qual a configuração de cada vela é adaptável a fim de permitir ao sistema funcionar independentemente da direção do fluxo da maré.

6. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindicação -4 ou 5, no qual o suporte compreende um cabo superior e um cabo inferior.

7. Sistema de conversão de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, no qual a barreira compreende pelo menos um conjunto de velas compreendendo uma pluralidade de velas fixadas com relação, e em uma relação espaçada,de modo geral paralela, uma à outra, o conjunto sendo montado de maneira articulada ao suporte.

8. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindica- ção 7, no qual cada conjunto de velas compreende um meio de orientação para fazer um alinhamento desejado das velas com relação à direção do fluxo da maré.

9. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindica- ção 8, no qual o meio de orientação compreende uma palheta localizada, em sua utilização, sobre um lado a jusante do conjunto.

10. Sistema de conversão de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, no qual cada conjunto é montado de maneira articulada ao ou em cada suporte sobre um eixo geométrico que substanci- almente corresponde, em sua utilização, ao centro de pressão do conjunto.

11. Sistema de conversão de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, no qual cada conjunto é montado de forma articulada ao ou em cada suporte sobre um eixo geométrico, o conjunto sen- do equilibrado em massa sobre o eixo geométrico.

12. Sistema de conversão de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 11, no qual os cabos superior e inferior compre- endem, cada qual, um laço fechado.

13. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindi- cação 12, compreendendo um meio de guia em cada lado da barreira, que, respectivamente, define uma trajetória de inversão ao longo da qual os ca- bos superior e inferior são forçados a se movimentarem.

14. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindi- cação 13, no qual o meio de guia é acoplado ao transdutor.

15. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindi- cação 13 ou 14, no qual o meio de guia compreende um conjunto de rodas de guia, pelo menos uma das quais, sendo acionada pelo respectivo cabo superior ou inferior, a dita pelo menos uma roda de guia sendo acoplada ao transdutor.

16. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindi- cação 15, no qual as rodas de guia são dispostas em pares montados em uma relação espaçada sobre um respectivo eixo.

17. Sistema de conversão de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 16, no qual cada conjunto de velas compreende um meio para a mudança da orientação do respectivo meio de orientação entre uma primeira posição e uma segunda posição.