BRPI0921105B1 - turbina tipo trado helicoidal e dispositivo hidrocinético - Google Patents

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Scott Anderson Winfield Jr
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Abstract

turbina tipo trado helicoidal afunilada para converter energia hidrocinética em energia elétrica turbina tipo trado helicoidal e dispositivo hidrocinético para uso com geradores elétricos para a produção de eletricidade. a turbina tipo trado (10) inclui uma lâmina de turbina em geral helicoidal (11) f montada rotativamente em um eixo central (14)f que pode ser afunilado em cada extremidade e um flange ( 12) que se estende perpendicularmente a uma borda da lâmina de turbina. pelo menos uma conexão de suporte de lâmina de turbina é incluída para conexão do eixo central (14) a uma estrutura de suporte (20). um gerador elétrico (42) pode ser acionado pela turbina tipo trado helicoidal ( 1 o) f que pode ser usada em um fluxo de água das marés. a turbina tipo trado helicoidal ( 10) pode operar uma bomba de alta pressão (30) conectada a um acumulador hidráulico (32) para armazenamento de fluido hidráulico pressurizado da bomba de alta pressão. um gerador elétrico pode ser operado pelo fluido hidráulico distribuído do acumulador hidráulico em momentos de fluxo de água lento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] O presente pedido se refere a um conversor de energia hidrocinética e, particularmente, a uma turbina tipo trado helicoidal afunilada que pode ser acoplada por circuitos hidráulicos a um gerador para produzir eletricidade a partir de água corrente.
ANTECEDENTES [0002] Muitas propostas têm sido feitas para gerar eletricidade a partir das marés e outros fluxos de água usando geração de energia hidrocinética. Uma Declaração Política emitida em 30 de novembro de 2007 pela Federal Energy Regulatory Commission afirmou que estimativas sugerem que novas tecnologias hidrocinéticas, se completamente desenvolvidas, poderíam dobrar a quantidade de produção de energia hidroelétrica nos Estados Unidos, trazendo-a de pouco menos de 10 por cento para cerca de 20 por cento da oferta nacional de energia elétrica. Dados os benefícios potenciais dessa nova fonte de energia limpa, a Comissão tomou medidas para diminuir as barreiras regulatórias para o seu desenvolvimento. (FERC Policy Statement No. PL08-1-000). Propostas iniciais para geração hidrocinética usavam pás de turbinas que eram capazes de girar sob pressão do fluxo de água. Contudo, tais sistemas, frequentemente, eram capazes de operar apenas quando a água estivesse circulando em uma direção. Mesmo se a energia pudesse ser gerada a partir de um fluxo de maré em ambas as direções de fluxo, outras questões significativas se originam porque o fluxo de energia de pico está disponível
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2/18 a partir de um fluxo de maré apenas em intervalos de, aproximadamente, 12 horas. Isso pode causar problemas com capacidades máximas de rede necessárias para transmitir a energia gerada. Dispositivos de armazenagem para uniformizar a distribuição de energia são desejáveis, mas exigências de espaço para as enormes baterias, exigências de reservatório duplo para hidro armazenamento e a baixa eficiência de células combustíveis têm tornado os dispositivos de armazenagem conhecidos caros demais para serem eficazes. Assim, os dispositivos hidrocinéticos conhecidos não têm sido viáveis economicamente.
[0003] De um modo geral, quatro tipos de dispositivos hidrocinéticos foram testados nos últimos anos. Estes são: turbinas de eixo horizontal, turbinas de eixo vertical, hidrofólios oscilantes e um sistema Venturi, onde água é acelerada através de um sistema de estrangulamento para criar uma queda de pressão que pode ser usada para acionar turbinas. Um exemplo de gerador de turbina helicoidal vertical é conhecido a partir da patente norte-americana N° 6,036,443, de Gorlov. Gorlov divulga uma turbina helicoidal orientada verticalmente, a qual inclui pás helicoidais em forma de aerofólio, que são dispostas em uma espiral em torno de um eixo central. A disposição helicoidal permite que o gerador de turbina seja usado em fluxos de fluido multidirecionais. Um arranjo das turbinas pode ser proporcionado para aumentar a saída de energia. A patente norte-americana N° 4,384,212, de Lapeyre divulga uma turbina helicoidal montada horizontalmente, que é usada na superfície para transformar a energia das ondas de
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3/18 superfície em energia elétrica. Outro gerador helicoidal montado em superfície é divulgado na patente norteamericana N° 2,154,397, de Cook.
[0004] Problemas significativos também são causados por dispositivos conhecidos da vida marinha, que pode ser prejudicada pelas pás de turbinas giratórias. Várias propostas para reduzir os danos à vida marinha incluem o envolvimento das pás de turbina em uma gaiola de tela metálica, o que aumenta os custos da instalação e atua apenas para proteger animais maiores, tais como tartarugas, de entrarem em contato com as pás. Contudo, as gaiolas nada fazem para impedir os peixes menores de serem prejudicados. Adicionalmente, muitas pás de turbinas propostas podem sofrer danos provenientes dos detritos transportados pela água e até mesmo de navios. Devido a esses problemas, a aceitação de dispositivos hidrocinéticos por comunidades locais e grupos ambientalmente conscientes não foi tão forte quanto o esperado e a confiabilidade dos dispositivos tem sido limitada.
[0005] Propostas de geração hidrocinética mais antigas envolvem, adicionalmente, o fornecimento de um alojamento ou sistema de fixação rígido para reter o gerador. Isso pode ser proibitivamente caro, visto que pode envolver instalações de fixação e também a instalação de cabos e tubos de fornecimento de energia. De modo adicional, uma vez instaladas, tipicamente, não há muita flexibilidade para permitir que as turbinas se movam com fluxos de água diferentes. Existem várias propostas para melhorar essas dificuldades, incluindo a patente norte
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4/18 americana N° 4,849,647, de McKenzie, que divulga uma turbina helicoidal flutuante, que é conectada a uma linha de amarramento por uma junta esférica flexível. A patente norte-americana N° 4,708,592, de Krolick e col., divulga uma turbina eólica helicoidal não rígida, que usa uma lâmina de tecido flexível para formar a hélice e que pode ser amarrada às estruturas de mastro existentes usando juntas articuladas.
[0006] Pelas razões precedentes, nenhum dos dispositivos de energia hidrocinética sugeridos tiveram sucesso na prática. Desse modo, permanece a necessidade de um gerador de energia hidrocinética que seja eficiente, possa funcionar em uma variedade de situações de fluxo de água, possivelmente incluindo uma mistura de gelo/água e que não prejudique a vida marinha.
SUMÁRIO [0007] De acordo com um aspecto das modalidades exemplificativas, uma turbina tipo trado helicoidal é divulgada para uso como um dispositivo hidrocinético para capturar, armazenar e liberar energia prontamente para acionar geradores elétricos remotos. A turbina tipo trado inclui uma pá de turbina geralmente helicoidal montada rotativamente em um eixo central e um flange que se estende perpendicularmente até uma borda da lâmina de turbina. O flange espiral externo captura uma percentagem maior da energia fluídica em movimento do que uma lâmina simples. Pelo menos uma conexão de suporte de lâmina de turbina é incluída para conexão do eixo central a uma estrutura de suporte. Um gerador elétrico pode ser energizado pela
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5/18 turbina tipo trado helicoidal tanto remotamente, através de um dispositivo intermediário, ou diretamente. A turbina tipo trado helicoidal pode operar uma bomba de alta pressão conectada um acumulador hidráulico para armazenamento de fluido hidráulico pressurizado. Um gerador elétrico pode ser operado a partir do fluido armazenado no acumulador hidráulico em momentos de fluxo de água lento. Uma pluralidade de turbinas tipo trado helicoidais podem ser orientadas horizontalmente sob a água, amarradas às pernas de uma plataforma oceânica, tal como uma plataforma de perfuração de petróleo presa ao leito submarino.
[0008] O sistema/método de energia renovável hidrocinética, de acordo com a invenção, gera eletricidade sem emissão de carbono. Pode gerar eletricidade totalmente limpa 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem altos e baixos no fornecimento de energia devido às variações no fluxo das marés [0009] A conexão de suporte de lâmina de turbina pode compreender um cone de nariz, que é adaptado para manter a orientação da turbina tipo trado helicoidal paralela a uma direção de fluxo de fluido. A turbina pode ser formada de pelo menos um dentre plásticos moldados rotacionalmente e fibra de carbono e pode ter estruturas internas de reforço de metal suficientes para resistir às forças horizontais da água em movimento rápido. O flange pode se estender para ambos os lados da lâmina de turbina e pode ter bordas arredondadas. Uma largura do flange em espiral pode ser igual a, aproximadamente, 25% do diâmetro da lâmina de turbina helicoidal, ± aproximadamente, 10%.
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6/18 [00010] Em algumas disposições, uma largura da lâmina de turbina é reduzida em cada extremidade a fim de proporcionar seções terminais cônicas. Em algumas disposições, as seções terminais cônicas podem ser livres do flange em espiral, que pode ele próprio ser cônico no início ou antes das seções terminais cônicas da lâmina de turbina.
[00011] De acordo com outro aspecto das disposições exemplificativas, um dispositivo hidrocinético inclui pelo menos uma turbina tipo trado helicoidal, tendo uma lâmina de turbina em geral helicoidal, rotativamente montada em um eixo central, um flange que se estende perpendicularmente a uma borda da lâmina de turbina e pelo menos uma conexão de suporte de lâmina de turbina para conexão do eixo central a uma estrutura de suporte. Uma bomba de alta pressão é operada por, pelo menos, uma turbina helicoidal, a bomba de alta pressão operando no fluido em um circuito hidráulico. Um acumulador hidráulico é fornecido para armazenamento de fluido hidráulico pressurizado da bomba de alta pressão e um gerador elétrico é operável a partir do circuito hidráulico.
[00012] Em certas disposições, as válvulas podem ser fornecidas no circuito hidráulico, de modo que o gerador elétrico pode ser operado pelo fluido em alta pressão armazenado do acumulador hidráulico em momentos de fluxo lento de água.
[00013] Em algumas disposições, válvulas podem ser fornecidas no circuito hidráulico de modo que o fluxo de fluido em pelo menos uma parte do circuito hidráulico pode
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7/18 ser invertido quando a turbina tipo trado helicoidal é girada em direções opostas pelo fluxo de água reverso.
[00014] Em algumas disposições, o circuito hidráulico pode operar um motor hidráulico de pistão, o motor hidráulico de pistão sendo conectado ao gerador elétrico.
[00015] As características e vantagens descritas acima e outras da presente exposição serão apreciadas e compreendidas por aqueles versados na técnica a partir da seguinte descrição detalhada, desenhos e reivindicações anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00016] As figuras la, lb e lc são vistas em perspectiva de topo, lateral e final de uma turbina tipo trado helicoidal afunilada, de acordo com disposições da invenção.
[00017] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um trado helicoidal cônico, conectado, de acordo com as disposições da invenção.
[00018] As figuras 3a e 3b são vistas em perspectiva e final de seções centrais de um trado helicoidal, de acordo com as disposições da invenção.
[00019] A figura 4 é uma vista final de uma seção
central de um trado helicoidal, de acordo com as
disposições da invenção.
[00020] A figura 5 é uma vista em perspectiva de
cone de nariz para conexão a um trado helicoidal, de acordo com as disposições da invenção.
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8/18 [00021] A figura 6 é uma vista esquemática mostrando uma pluralidade de trados helicoidais afunilados conectados a uma plataforma marítima, tendo um gerador elétrico acionado hidraulicamente.
[00022] A figura 7 é uma representação esquemática de uma disposição de circuito hidráulico para um sistema hidrocinético de acordo com as disposições da invenção.
[00023] A figura 8 é uma representação esquemática de uma outra disposição de circuitos hidráulicos para um sistema hidrocinético de acordo com as disposições da invenção.
[00024] A figura 9 é uma representação esquemática de um sistema hidrocinético de acordo com as disposições da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00025] As modalidades exemplificativas da presente exposição são descritas com relação a uma turbina tipo trado helicoidal que pode ser usada em um conversor de energia hidrocinética, especificamente um que pode ser usado em um fluxo de maré ou fluxo de rio. Deve ser compreendido por uma pessoa versada na técnica que as modalidades exemplificativas da presente exposição podem ser aplicadas a outros tipos de dispositivos e geradores hidrocinéticos, e ainda a geradores de vento.
[00026] Fazendo referência aos desenhos, uma turbina tipo trado exemplificativa 10 é mostrada. 0 trado 10 é formado, de preferência, de um material leve, tal como plástico moldado rotacionalmente ou fibra de carbono moldada. Será apreciado que qualquer material adequado pode
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9/18 ser usado. Estruturas de reforço tais como nervuras de metal, podem ser incluídas internamente na lâmina de turbina. A fim de auxiliar a flutuação, o trado pode ser oco ou pode incluir cavidades de ar ou outros auxiliares de flutuação. Em uma disposição preferida, a turbina tipo trado helicoidal 10 compreende uma lâmina de turbina helicoidal 11 dotada de um flange 12 na borda da lâmina. 0 flange 12 é disposto, de um modo geral, perpendicularmente à lâmina de turbina helicoidal 11. Em uma disposição preferida, as bordas do flange 12 são suavemente curvadas e a lâmina de turbina também pode ter um centro suavemente curvado. Em uma disposição preferida, o flange é aproximadamente igual a 25% ± 10% do diâmetro externo do flange. Por exemplo, em um trado 10 que tem um diâmetro de 4,88 m (16'), o flange 12 pode ter 0,61-1,83 m (2'-6') de largura, de preferência, 0,91-1,52 m {3'-5').
[00027] Em cada extremidade da lâmina de turbina 11, uma seção terminal cônica 13 é proporcionada. Na seção cônica 13, o diâmetro da lâmina de turbina 11 é reduzido gradual e suavemente, de modo que ele é afunilado em um eixo central 14. Nenhum flange é fornecido na borda da seção terminal cônica 13 e, em uma disposição preferida, as extremidades do flange 12, que levam às seções cônicas 13, são reduzidas em diâmetro, a fim de impedir a formaçao de uma borda afiada no flange, o que poderia prejudicar a vida marinha. As seções cônicas 13 ajudam a reduzir os danos à vida marinha que pode entrar em contato com o trado 10 por ambas as direções, através do fornecimento de uma entrada cônica. Uma forma cônica também é mais tolerante aos
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10/18 detritos transportados pela água ou flutuantes e é menos provável de sofrer danos. Em uma disposição exemplificativa, o diâmetro da lâmina de turbina 11 pode ser reduzido nas seções cônicas 13 de, por exemplo, 4,88 m a 1,22 m (16' a 4') dentro de 140-180 graus de rotação da hélice, por exemplo, dentro de 165 graus de rotação.
[00028] A lâmina de turbina helicoidal 11, de preferência tem uma inclinação de 45°, embora seja apreciado que qualquer inclinação adequada pode ser usada. A turbina pode ser fornecida em seções de arco de 45° ou de arco de 90°, que podem ser montadas juntas e presas ao eixo central 14, produzindo uma espiral helicoidal suave. Isso permite a montagem do trado 10 no local adequado à aplicação pretendida e ao tamanho desejado da zona de captura de energia. Tipicamente, um trado completo 10 terá 360° de arco, mas, naturalmente, mais ou menos voltas da hélice podem ser usadas em diferentes aplicações através da adiçao de mais ou menos seções.
[00029] O trado 10 é projetado para girar de modo relativamente lento com o fluxo das marés, e o tamanho grande e bordas suavemente curvadas permitem que vida marinha, tal como os peixes, se mova com segurança em torno da lâmina, sem ficar presa ou ferida. O flange 12 permite ao trado capturar fluxos de água vindos de várias direções a fim de ajudar a girar o trado 10, mesmo com um fluxo lento ou se o fluxo vier de uma direção não ideal.
[00030] O eixo central 14 do trado 10 é oco, através do qual um semi-eixo pode se estender. Com uma voluta de
4,88 m (16') de diâmetro, o eixo 14 pode ter um diâmetro de
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0,46 m (18), embora, naturalmente, qualquer tamanho adequado possa ser empregado. O semi-eixo pode ser conectado em cada extremidade a um ou mais cones de nariz 16 e permite que o trado 10 gire em mancais. Os cones de nariz 16 podem ser conectados através de cabos de amarração 18 às âncoras (não mostradas) que podem fixar o trado 10 ao leito submarino ou às juntas amarradas à perna de uma plataforma de petróleo ou outra estrutura de fixação. Os cones de nariz 16 podem ser fornecidos adjacentes às seções terminais cônicas 13, onde o diâmetro do trado 10 é reduzido, a fim de impedir pontos de aperto entre o trado e o cone de nariz 16.
[00031] Os trados 10 podem ser ancorados de qualquer maneira adequada (tal como por cabos, correntes, prendedores, etc.) em qualquer estrutura de suporte adequada. Em uma modalidade, o trado pode ser preso às pernas de uma plataforma de petróleo 20, conforme mostrado na figura 6. Uma pluralidade de trados podem ser distribuídos em qualquer maneira adequada na plataforma 20. Os trados podem ser submersos em uma profundidade suficiente num corpo d'água, de modo que eles fiquem longe de detritos flutuantes, árvores, toras, gelo, etc. Em algumas disposições, os trados 10 podem ser amarrados em lugares com profundidades de, aproximadamente, 2,44-3,05 m (8'-10') abaixo das marés mais baixas, a fim de evitar detritos flutuantes. Os trados 10 podem ser orientados, em geral, horizontalmente, e podem ser orientados com seu eixo central 14 aproximadamente em paralelo ao fluxo das marés ou dos rios para captura máxima de energia. Os trados podem
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12/18 ser adaptados para permitir mudanças no nivel vertical da água em que eles estão submersos e podem capturar o fluxo das marés sem orientação horizontal, como outros geradores de máres devem fazer sempre que estiverem na mesma direção em relaçao ao fluxo de água. Para aquela finalidade, cada trado 10 pode incluir estabilizadores horizontais com ailerons controlados por computador, a fim de manter o trado horizontal e paralelo ao fluxo das marés.
[00032] A rotação dos trados pode ser transmitida para energizar uma bomba hidráulica, que pode gerar óleo em alta pressão, que pode ser usado para qualquer fim adequado. O sistema pode ser adaptado de modo que o fluxo da água em qualquer direção pode operar o trado e pode armazenar energia em um acumulador, conforme mostrado particularmente nas figuras 7-9. Durante períodos de fluxo alto, o fluxo da água irá girar o trado 10. A rotação do trado pode ser transmitida para operar a bomba, que, por sua vez, armazenará energia hidráulica no acumulador. Durante períodos de fluxo baixo, a energia armazenada no acumulador pode ser liberada para continuar a operação estável do gerador elétrico.
[00033] O acumulador pode funcionar como segue. Durante o fluxo de água, a rotação dos trados 10 pode ser transmitida, como por meio de engrenagens, para operar uma bomba hidráulica de alta pressão, tal como um motor/bomba hidráulica estacionária de volume variável, de pressão compensada 30, que pode estar localizada no conjunto estacionário de ponta de nariz amarrado 16, com todos os mancais radiais e de empuxo também alojados no cone de
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13/18 nariz. Em algumas disposições, um sistema de engrenagem planetária 31 pode ser fornecido no interior do cone de nariz 16 ou outra parte do trado 10, a fim de aumentar a velocidade relativamente baixa de revoluções por minuto do trado 10 até um nível de RPM que possa ser eficientemente usado para acionar a bomba 30. A bomba 30 pode estar em comunicação de fluido com um acumulador de ar-fluido 32, e pode ser bidirecional, a fim de manter uma alta pressão constante de óleo hidráulico em todas as velocidades, independente de se estar acelerando ou desacelerando ou invertendo durante o fluxo cíclico das marés. Isso pode ser realizado por uma série de válvulas de retenção cruzadas 34 em um circuito hidráulico 36.
[00034] Fazendo referência à figura 7 em particular, um tanque de armazenagem de fluido hidráulico elevado ventilado 38 pode ser fornecido para armazenar óleo ou outro fluido hidráulico. É preferido que todo o fluido hidráulico seja à base de água e não inflamável, de modo que quaisquer vazamentos no sistema, devido ao impacto com detritos, não criem uma situação de perigo ou um derramamento de óleo. Quando o fluxo das marés é vazante ou lento, o trado 10 não está se movendo ou está se movendo de modo lento demais para gerar eletricidade. Neste caso, um controlador de sistema faz com que as válvulas de retenção cruzadas 34 sejam fechadas, de modo que o fluido hidráulico circule do acumulador de ar-fluido 32 através de motores de pistão hidráulico de deslocamento fixo 40, sem circular através da bomba 30. A alta pressão no acumulador de aróleo 32 faz com que fluido seja propelido através do
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14/18 circuito hidráulico 36. Os motores de pistão hidráulico 40 podem acionar um gerador elétrico 42 via um eixo 44. Um gerador elétrico adequado, acionado hidraulicamente, pode ser semelhante àqueles usados atualmente em veículos de emergência, como caminhões de bombeiros.
Durante a maré baixa ou fluxos de marés mais lentos, os acumuladores 32 liberam seu fluido em alta pressão armazenado para acionar os geradores elétricos 42 em seus requisitos de saída constante. O fluido, então, circula ainda através do circuito hidráulico 36 para o tanque de armazenagem de óleo/fluido 38.
[00035] No fluxo de marés total ou máximo, o volume de saída da bomba 30 pode ser maior do que o volume do fluxo constante requerido pelo gerador 42. O controlador do sistema abre algumas das válvulas cruzadas 34 para abrir o circuito hidráulico 36 através da bomba 30, que é acionada pelo trado 10, com o fluido hidráulico circulando em uma direção. O volume em excesso de fluido através da exigência de fluxo do gerador, circula automaticamente para o acumulador de ar-fluido 32 para armazenamento de energia e acumula a pressão no interior do acumulador 32. O fluido hidráulico pode ser liberado do tanque de armazenagem 38 via uma válvula unidirecional, a fim de assegurar que um volume suficiente de fluido esteja sempre presente no circuito 36. Múltiplos acumuladores 32 de vários tamanhos podem ser conectados em paralelo, permitindo o armazenamento adequado de energia. Quando a maré tiver invertido a direção, passando através da disposição de válvula de fluxo vazante, o controlador do sistema detecta
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15/18 quando fluxo máximo é alcançado mais uma vez. As válvulas cruzadas 34 são operadas de modo que o fluxo no circuito hidráulico 36 através da bomba 30 é invertido e pode, assim, ser acionado pelo trado 10, girando com o fluxo de marés invertido, enquanto o fluxo através dos motores de pistão hidráulico 40 permanece na mesma direção.
[00036] Em localizações de rio, conforme ilustrado na figura 8 em particular, a bomba 30 pode ser monodirecional e pode bombear fluido hidráulico em pressão constante e consistente, em uma direção apenas, para os acumulares 32. Nas aplicações em rios, portanto, as válvulas de retenção cruzadas 34 não são requeridas.
[00037] Assim, cada localização requer um estudo para determinar o fluxo das marés máximo e mínimo no movimento de pico das marés, ou o tamanho da corrente do rio, a fim de que o número, a disposição e os tamanhos apropriados de acumuladores sejam usados. Um sistema de computador pode controlar os acumuladores e geradores a fim de proporcionar maior eficiência na geração de energia.
[00038] Em uma modalidade exemplificativa, na Cool Inlet, no Alasca, as marés devem ter um intervalo diurno médio de 4,57-8,53 metros (15-28 pés) e mudam a cada seis horas. Um trado de 4,88 m (16 pés) de diâmetro de material de fibra de carbono pode ser submerso no fluxo abaixo do bloco de gelo que se forma no inverno. Os trados 10 podem ser presos às plataformas de óleo na entrada. A maior parte das plataformas têm 3 ou 4 pernas e, assim, se 4 trados forem presos a cada perna, isso permite que 12-16 trados estejam funcionando simultaneamente. O trado 10 pode girar
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16/18 em um eixo oco estacionário em mancais vedados para girar uma caixa de transmissão e através de um sistema de engrenagem planetária, similar à engrenagem que aciona o propelente na velocidade de um motor de avião de propulsão a jato. Isso pode girar uma bomba hidráulica de alta pressão. Durante os períodos de fluxo máximo de quatro a cinco horas, esse sistema pode acumular pressão no acumulador de ar-óleo 22. Como o fluxo é lento por cerca de uma hora, o armazenamento pressurizado de óleo hidráulico pode continuar a girar o gerador elétrico da turbina hidráulica. 0 sistema é bidirecional, realizado com válvulas de retenção cruzadas, de modo que a energia é armazenada no acumulador 22 em ambas as direções de fluxo de água. 0 sistema pode ser de cabo amarrado em paralelo ao fluxo das marés para captura máxima de energia. Em águas mais profundas, é possível prender várias unidades 10 em torno da plataforma 20, dispostas em cada uma das pernas da plataforma, uniformemente empilhadas de modo vertical uma acima da outra.
[00039] As bombas hidráulicas acionadas por engrenagem podem estar localizadas no cone de nariz 16 mais perto da plataforma 20. As linhas de óleo são amarradas às pernas da plataforma e se estendem até o acumulador 22 no convés superior da plataforma. Isso irá protegê-las de danos causados por detritos, porque as unidades podem ser amarradas a um mínimo de 3,05-4,57 metros (10-15 pés) sob a superfície da água. A geração real de energia pode ocorrer na plataforma 20, fora da água do oceano. O sistema de amarras permite uma mudança vertical no nível de água com a
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17/18 maré. Os estabilizadores horizontais podem ter ailerons controlados por computador similares às asas de um avião a fim de manter os trados horizontalmente e paralelos ao fluxo das marés.
[00040] Em outras disposições, os trados 10 podem ser colocados em pilares de pontes que estão posicionados em áreas de fluxo de marés ou em rios. Em outras disposições, os trados 10 podem ser usados em plataformas de petróleo desativadas a fim de proporcionar geração de energia que pode ser transmitida para plataformas em terra via cabos. Isso pode prolongar a vida útil de plataformas de petróleo, mesmo após a perfuração não ser mais economicamente possível. Ainda em outras disposições, pontes flutuantes construídas com auxílio de embarcações podem ser usadas para amarrar os trados 10. Cada instalação (ponte, plataforma de petróleo, pontes construídas com embarcações, etc) pode, além disso, ter um ou mais geradores de vento montados acima da água para proporcionar capacidade de geração adicional à instalação.
[00041] As ilustrações de disposições aqui descritas são destinadas a proporcionar uma compreensão geral da estrutura de várias modalidades e elas não são destinadas a servirem como uma descrição completa de todos os elementos e características dos aparelhos e dos sistemas que possam fazer uso das estruturas aqui descritas. Muitas outras disposições serão evidentes para aqueles versados na técnica mediante análise da descrição acima. Outras disposições podem ser utilizadas e derivadas das mesmas, de modo que substituições e mudanças estruturais e lógicas
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18/18 podem ser feitas sem se afastarem do escopo da exposição. As figuras também são apenas representacionais e podem não estar desenhadas em escala. Certas proporções das mesmas podem estar exageradas, enquanto outras podem estar minimizadas. Em consequência, o relatório descritivo e os desenhos devem ser considerados em um sentido ilustrativo, em vez de restritivo.
[00042] Assim, embora as modalidades específicas tenham sido aqui ilustradas e descritas, deve ser apreciado que qualquer disposição calculada para alcançar a mesma finalidade pode ser um substituto para a disposição específica mostrada. Essa exposição é destinada a cobrir qualquer e todas as adaptações ou variações de diversas modalidades e disposições da invenção. Combinações das disposições acima e outras disposições não descritas aqui, especificamente, serão evidentes para aqueles versados na técnica mediante análise da descrição acima. Portanto, é pretendido que a exposição não esteja limitada à(s) disposição(ões) particular(es) divulgada(s) como o melhor modo considerado para realização da presente invenção, mas que a invenção incluirá todas as modalidades e disposições que estejam dentro do escopo das reivindicações anexas.
[00043] O Resumo da Exposição é fornecido para atender ao 37 C.F.R. §1.72(b), requerendo um resumo que permitirá ao leitor determinar, rapidamente, a natureza da exposição técnica. Ele é submetido com o entendimento de que não será usado para interpretar ou limitar o escopo ou o significado das reivindicações.

Claims (3)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Turbina tipo trado helicoidal (10) compreendendo: uma lâmina de turbina geralmente helicoidal (11) rotativamente montada sobre um eixo central (14);
    uma flange (12) estendendo perpendicularmente a uma borda da lâmina de turbina (11); e pelo menos uma conexão de suporte da lâmina da turbina para conectar o eixo central (14) a uma estrutura de apoio, a turbina sendo caracterizada pelo fato de que uma largura
    da flange (12) é igual a 25% do diâmetro da lâmina de turbina helicoidal (11) ± 10% e que a flange (12) se estende para ambos os lados da lâmina de turbina (11). 2 . Turbina tipo trado helicoidal, de acordo com a
    reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a conexão de suporte da lâmina da turbina compreende um cone de nariz (16) , o cone de nariz adaptado para manter a orientação da turbina tipo trado helicoidal paralela a uma direção de fluxo do fluido.
    3. Turbina tipo trado helicoidal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a turbina (10) é formada por pelo menos um de plástico moldado rotacionalmente e fibra de carbono.
    4. Turbina tipo trado helicoidal, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda estruturas internas de reforço de metal.
    5. Turbina tipo trado helicoidal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a flange tem bordas arredondadas.
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  2. 2/3
    6. Turbina tipo trado helicoidal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a largura das lâminas da turbina (11) é reduzida em cada extremidade para fornecer seções terminais cônicas (13).
    7. Turbina tipo trado helicoidal, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de a flange (12) não se estende ao longo das seções terminais cônicas (13).
    8. Dispositivo hidrocinético compreendendo:
    uma bomba de alta pressão (30) operando em fluido em um circuito hidráulico;
    um acumulador hidráulico (32) para armazenar fluido hidráulico pressurizado proveniente da bomba de alta pressão (30); e um gerador elétrico (42) acionável a partir do circuito hidráulico, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos uma turbina tipo prado helicoidal (10), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que a bomba de alta pressão (30) é operada pela pelo menos uma turbina tipo prado helicoidal (10).
    9. Dispositivo hidrocinético, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as válvulas (34) são fornecidas no circuito hidráulico para que o gerador elétrico (42) possa ser operado por fluido pressurizado armazenado no acumulador hidráulico (32) em tempos de fluxo de água lento.
    10. Dispositivo hidrocinético, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as válvulas (34) são fornecidas no circuito hidráulico para que o fluxo
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  3. 3/3 de fluido em pelo menos uma parte do circuito hidráulico possa ser revertido quando a turbina tipo trado helicoidal (10) é girada em uma direção oposta pelo fluxo de água reverso.
    11. Dispositivo hidrocinético, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito hidráulico opera um motor de pistões hidráulicos (40) , o motor de pistões hidráulicos (40) estando ligado ao gerador elétrico (42).
    12. Dispositivo hidrocinético, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de turbinas tipo trado helicoidal (10) são fornecidas sob a água, amarradas aos pés de uma plataforma oceânica (20) presa ao leito do mar, e em que a bomba de alta pressão (30), o acumulador hidráulico (32) e o gerador elétrico (42) são todos fornecidos na plataforma (20), fora da água.
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