ES2577019T3 - Dispositivo de una central - Google Patents

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ES2577019T3 ES10845338.2T ES10845338T ES2577019T3 ES 2577019 T3 ES2577019 T3 ES 2577019T3 ES 10845338 T ES10845338 T ES 10845338T ES 2577019 T3 ES2577019 T3 ES 2577019T3
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Abstract

Un dispositivo de planta de energía para la producción de energía undimotriz disponible que comprende una plataforma diseñada para flotar en el mar que tiene una construcción de soporte para un número de flotadores (60) que están dispuestos en forma de anillo alrededor de la circunferencia de la plataforma con un espaciado entre los flotadores (60), en el que el movimiento de cada uno de dichos flotadores por efecto de las olas, lleva a los generadores de energía (40) a producir energía para una explotación adicional, y el dispositivo está provisto de medios para transportar la energía producida a la tierra u otra aplicación para su utilización, en el que - cada flotador (60) está adaptado para operar su respectivo generador a través de un sistema de transmisión que incluye un cuerpo en forma de varilla alargada (21) que se extiende centralmente a través del flotador (60), y dicho flotador está diseñado para moverse hacia arriba y hacia abajo por efecto de dichas olas, y está dispuesto para que un sistema de transmisión (43) gire su respectivo eje del generador (41) en una cubierta de la plataforma (20), - cada flotador (60) comprende un disco circular que presenta una forma cóncava curvada hacia abajo (63, 65), en donde - se hace flotar la plataforma en la superficie del mar usando una plataforma o tanque de flotación (30) dispuesto en el centro de la estructura de soporte, y/o que la estructura de soporte incluye vigas y elementos de varilla que son resistentes al agua y que tienen una flotabilidad que le da a la plataforma la flotabilidad necesaria, y - la plataforma está anclada al fondo del mar a través de un cable de anclaje (80) - caracterizado por que se dispone un sistema de cabrestante, estando dicho sistema de cabrestante diseñado para mantener los flotadores (60) en la posición de altura correcta en relación a nivel de la marea y asegurar la planta en la tormenta.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de una central
La presente invencion se refiere a una construccion para que sea posible explotar la energfa undimotriz y eolica para producir energfa cinetica para accionar un generador para producir energfa, que a su vez puede ser utilizada comercialmente, tal como se define en el preambulo de la reivindicacion 1 siguiente. La invencion tambien se aplica a la construccion de un flotador para una planta de energfa undimotriz.
La invencion se refiere a un flotador para la instalacion en una planta de energfa undimotriz, como se indica, donde el flotador es llevado a moverse hacia atras y hacia adelante a traves de una transmision para accionar un generador para producir energfa para una explotacion adicional.
La construccion de la presente invencion se basa principalmente en la transferencia de energfa cinetica, que se crea cuando un flotador se mueve por accion de las olas, que se transmite de forma mayormente vertical fija en relacion con la planta a traves de una unidad, a un generador de produccion de energfa, tal como a traves de una cadena, correa o cremallera dentada de una rueda dentada que a su vez acciona dicho generador de produccion de energfa.
Con respecto a la tecnica anterior, muchas estructuras del tipo anterior son conocidas, y se hace referencia a las siguientes publicaciones de patentes: US 1.816.044, US 953600, US 6.574.957B2, US 961401, DE 80253, FR 2511087, WO 2008/084507, WO 2009/034402, FR 2423651, WO 2009/013766 y DE 4423454 A1.
Estas publicaciones de patentes muestran, entre otras, diversas formas de flotadores de olas para plantas de energfa undimotriz, plantas de bombeo, etc., y estructuras mas detalladas de las estructuras de flotador con formas concavas y conicas.
Las patentes antes mencionadas son diferentes propuestas donde los movimientos del flotador se transmiten en la direccion vertical mediante un pinon de un engranaje que acciona un generador.
Por otra parte, se refiere a las dos ultimas publicaciones WO 2008/084507, WO 2009/034402 que muestran la estacion de energfa undimotriz que consiste en una plataforma a la que estan montados flotadores de olas que se utilizan en un sistema para producir energfa cinetica en pistones neumaticos que producen energfa que se almacena como aire comprimido en los tanques cerrados por el movimiento de un cuerpo alargado en direccion de ida y vuelta.
El ultimo documento mencionado DE 4423454A1 tiene algunas similitudes con la actual nueva construccion, pero tambien hay diferencias significativas de la siguiente manera.
1. Carece de un tanque de flujo o flotador principal en la parte central que es necesario para llevar toda la estructura y mantenerlo en la posicion correcta en el mar.
2. La solucion alemana prescribe que hay movimientos de la articulacion en todas las direcciones en el punto de union entre cada flotador y el armazon, que es completamente diferente de nuestra construccion en la que los flotadores se someten a movimiento en la direccion vertical con respecto al resto de la estructura a traves de una varilla.
3. La solucion alemana carece de una viga de refuerzo del bastidor fuerte como para mantener la base con todo el diseno junto y asegurar que la estructura no se desintegrara, al mismo tiempo, ya que no permite que los flotadores se muevan hacia los lados y destruyan la estructura.
4. Los flotadores de acuerdo con la invencion estan disenados para reducir al mmimo los golpes laterales entre las olas y el flotador de modo que la energfa undimotriz no mueve el flotador hacia los lados. Los flotadores a este ultimo documento DE 4423454A1 estan disenados para que absorban la energfa undimotriz para moverlos lateralmente, es decir, en contraste con la presente solucion.
5. Cuando estudiamos el ultimo documento mencionado DE 4423454A1 y lo comparamos con la presente construccion, es evidente que esta disenado y basado en principios completamente diferentes.
6. La presente invencion se refiere a como la turbina eolica se combina con y se adapta a la construccion de plantas de energfa undimotriz, y no en la turbina eolica en sf mismo.
Los documentos anteriores FR 2423651 y WO 2009/013766 describen que tambien la energfa eolica se puede usar para la produccion de energfa en este tipo de instalaciones a base de olas.
A partir de WO 2009/068712 A1 se describe un sistema de produccion de energfa electrica marina basado en una estructura flotante de tipo boya de mastil que mantiene el centro de gravedad por debajo del centro de flotabilidad. La estructura de tipo mastil flotante esta disenada principalmente para soportar una turbina eolica, pero tambien
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puede extraer energfa undimotriz y las corrientes marinas.
Con la presente invencion, se preve producir un diseno completamente nuevo basado en las soluciones anteriormente conocidas.
Ademas, se preve producir una solucion que ademas de la extraccion de energfa a partir de energfa undimotriz, tambien sea capaz de utilizar la energfa eolica para mejorar la eficacia de los receptores de energfa de las olas, sobre todo por que se haga pivotar la planta/plataforma de modo que se pueda producir electricidad cuando hay muy poco oleaje y mas viento.
Ademas, se preve producir una variante con una solucion en la que, ademas de la extraccion de energfa a partir de energfa undimotriz, tambien puede ser capaz de utilizar la energfa eolica en un diseno de turbina eolica de manera que pueda producir energfa cuando hay menos oleaje y mas viento.
Hay tambien un proposito de la invencion es producir una nueva construccion de una plataforma en forma de tanque de flotacion, en que dichos flotadores de produccion de energfa se pueden conectar.
Hay tambien un proposito de la invencion es producir un nuevo diseno que se puede combinar con una turbina eolica y una solucion mas simple para la colocacion de una turbina eolica en el mar.
Hay tambien un proposito de la invencion es proporcionar el diseno y soluciones operativas que pueden hacer que la construccion produzca energfa en todas las condiciones climaticas.
Hay tambien un proposito de la invencion es producir una forma de anclar la estructura al fondo del mar de una manera simple, robusta y segura.
Es ademas un objeto producir una forma de asegurar la estructura contra danos bajo fuertes influencias ambientales.
El diseno para la produccion de energfa basado en las olas y el viento y el dispositivo segun la invencion se caracteriza por una plataforma disenada para flotar en el mar con un flotador de soporte de la construccion con los flotadores en la lmea de agua, de modo que estos pueden verse afectados por los movimientos del oleaje del mar, y donde los flotadores estan dispuestos en forma de anillo alrededor de la circunferencia de la plataforma con la distancia mutua entre los flotadores, donde los flotadores, independientemente el uno del otro, estan dispuestos para operar sus respectivos generadores a traves de un sistema de transmision y la plataforma esta anclada al fondo del mar por un cable, como es evidente por las caractensticas de la siguiente reivindicacion 1.
Los disenos preferidos de la estructura son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes 2-15.
Una caractenstica significativa de la presente invencion es que la construccion de la plataforma esta unida al fondo del mar, y que la electricidad producida se puede transportar a traves de un cable adecuado desde los sistemas operativos de la plataforma, hasta el fondo del mar, mas adelante a la tierra u otra aplicacion.
Tambien es una caractenstica esencial de la invencion que la union de la plataforma al fondo del mar incluya un sistema de cabrestante disenado para mantener siempre los flotadores en la posicion de altura correcta en relacion con el nivel de la marea y asegurando la planta en la tormenta.
La invencion se explicara a continuacion con referencia a las figuras adjuntas, en donde:
la figura 1 muestra una ilustracion de una planta de energfa undimotriz montada en una ubicacion en el mar.
Las figuras 1a, 1b y 1c muestran diversas estructuras del tanque de flotacion.
La figura 2 muestra una construccion de un colector de viento y una unidad de flotante combinados, que pueden subirse y bajarse a lo largo de la torre de la plataforma.
La figura 3 muestra una perspectiva ampliada de uno de los flotadores y su conexion con el armazon de la plataforma.
La figura 4 muestra el armazon o bastidor debajo de la cubierta de la plataforma.
La figura 5 muestra detalles del diseno del colector de viento y su conexion a la torre.
La figura 6 muestra la figura 3 de una vista ampliada del flotador y la correa dentada que se mueve en un bucle alrededor de la varilla alargada, y cuyo movimiento genera electricidad en el generador.
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Las figuras 7a y 7b muestran detalles de construccion.
Las figuras 8a, 8b, 8c muestran disenos de flotador preferidos.
La figura 9 muestra los detalles de como el flotador se soporta con la varilla alargada.
Las figuras 10a, 10b y 10c muestran diversos detalles de construccion de la varilla alargada, estando su seccion transversal adaptada a la aplicacion a traves del flotador.
La figura 11 muestra una plataforma con una turbina eolica, y como el mastil de la turbina eolica esta montado en la plataforma.
La figura 12 muestra una colocacion alternativa de un tanque de flotacion.
La figura 13 muestra una perspectiva de una construccion alternativa del tanque de flotacion y la conexion del flotador al mismo.
La figura 14 muestra la construccion de la figura 13 en una vista en planta desde arriba, y como los flotadores estan empotrados en las depresiones concavas semicirculares en el tanque de flotacion, mientras que la figura 15 lo muestra desde arriba.
La figura 16 muestra una vista lateral de una construccion alternativa.
La figura 17 muestra un plano esquematico de la estructura en la figura 16.
Inicialmente, se hace referencia a la figura 1 que muestra una perspectiva de una planta de energfa undimotriz segun la invencion que se instala para funcionar en las olas en el mar.
La planta consta de una base de una cubierta de la plataforma generalmente horizontal 20. Un tanque de flotador central 30 esta dispuesto en la parte inferior de la cubierta de la plataforma 20 y mantiene todo el sistema a flote, en forma de vigas de debajo de la cubierta de la plataforma 20. A lo largo del penmetro estan montadas una serie de varillas alargadas verticales 21 que se extienden hacia abajo debajo de la cubierta de la plataforma 20 a una distancia desde el eje central, organizadas alrededor de la circunferencia de la cubierta de la plataforma 20. El extremo superior de las varillas alargadas 21 se adjunta a la cubierta de la plataforma 20 y se extienden hasta el lado superior de la cubierta de la plataforma 20 en el que los generadores 40, uno para cada varilla alargada 21 se ubica adecuadamente y se instala en carcasas adecuadamente disenadas. Las varillas alargadas 21 se establecen principalmente paralelas entre sf y en paralelo a un eje central 50 que se proyecta en el centro debajo de la cubierta de la plataforma 20. Cada varilla alargada 21 esta conectada a un flotador 60 que esta estructurado para moverse arriba y abajo sobre su varilla alargada como resultado del impacto de las olas, para girar su respectivo generador 40 en la cubierta de la plataforma 20.
El vastago alargado 20 y el eje 50 estan unidos a un armazon que se extiende hacia abajo bajo la cubierta de la plataforma 20. El bastidor se compone de partes de un bastidor inferior en forma de anillo 70, 71 que conecta las vigas verticales mutuamente paralelas 72 en la figura 1, por lo que forman una forma de anillo que rodea el tanque de flotacion 30 montado en el eje 50. En la parte inferior, se extienden secciones de viga principalmente horizontales radialmente 73 (figura 3), que forman el asiento de anclaje exterior de las varillas alargadas 21.
La plataforma esta disenada para flotar en el mar por medio del tanque de flotacion central 30, montado en un armazon de vigas de refuerzo 72, 73.
Desde la parte inferior del armazon 72, 73, un cable de anclaje 80, vease la figura 1, se extiende hacia abajo a un accesorio en el fondo del mar. Los otros cables sueltos o de suspension 80 que se muestran en la figura 1, representan cables de seguridad y no tienen ninguna funcion directa o ya no es parte en la operacion de la plataforma. Ellos son solo sujetadores de repuesto que mantienen la plataforma en su lugar si el cable de anclaje 80 se rompe.
La figura 2 muestra que hacia arriba de la placa de la plataforma se eleva una torre 90 y que esta adaptada para la instalacion de un colector de viento 100, o una turbina eolica 200 como se muestra en la figura 11. Un colector de viento 100 puede ser empujado/enrollado arriba y abajo a lo largo de la torre del armazon 90 por medio de un cable 101 que se adjunta a la carcasa del colector de viento 100, y que corren sobre una polea 102, vease la figura 5, y unida a un motor cabrestante 103. El colector de viento 100 puede deslizarse arriba y abajo a lo largo de la torre por medio de poleas 104 que estan conectadas a cojinetes de polea 105 que estan montadas en el colector de viento 100.
En la parte superior del colector de viento 100 un elemento de flotacion 106 esta montado en forma de un deposito tubular que asegura que la construccion sigue flotando, es decir, para impedir que la construccion se gire boca abajo
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en el mar en caso de avena, es decir, es para garantizar que la construccion se mantendra parcialmente plana en el mar.
Como se muestra en la figura 2 el elemento de flotacion 106 es cubico hexagonal con una abertura central para alojar la torre 90. La superficie del elemento de flotacion 106 es la superficie que mira o vuelta hacia el viento y los pliegues 107 hacen que la superficie forme una bolsa de aire en la que el viento puede afianzarse.
Por medio de un cabrestante 91 que se muestra en la figura 1 en la parte superior de la cubierta de la plataforma 20, la posicion de la altura del tanque de flotacion 30 puede ser ajustada hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la varilla/arbol central 50 de manera que la plataforma puede tener una posicion vertical/erguida correcta con los flotadores 60 en la superficie del mar que se muestra por S-S' en la figura 1, y de modo que con un mmimo esfuerzo de las olas o el viento pueden empezar a balancearse hacia atras y hacia adelante para promover la produccion de energfa. Si, por ejemplo, la plataforma se baja mas abajo en el mar, entonces se necesita mas energfa eolica para hacer pivotar la plataforma fuera de su posicion vertical. Esto significa menos pivotante y en ultima instancia, menos efecto en todos los flotadores.
Por otra parte, el cable de anclaje 80 esta izado de modo que la plataforma se puede estirar un poco hacia abajo en el agua si las condiciones meteorologicas lo permiten, lo que protegera y aumentara la estabilidad de la plataforma en el mar. La ventaja es que la plataforma pivota un poco mas lentamente hacia atras y hacia adelante y se puede evitar que toda la plataforma vuelque o tenga una inclinacion adicional no deseada en relacion a la posicion vertical si se ve afectada por las grandes fuerzas eolicas.
Una caractenstica ventajosa adicional de la invencion, es que el colector de viento 100 del pico de la plataforma puede traer suficiente inestabilidad a la plataforma, de modo que el flotador esta en movimiento y contribuye a la produccion de energfa.
Por otra parte, en la parte superior de la plataforma, sobre todo integrado dentro de la seccion de captura de viento, se dispone un elemento flotante 104 en forma de un flotador que ayuda a prevenir que la seccion superior del colector de viento acabe bajo el agua y provoque el vuelco de la plataforma si el anclaje al fondo marino se rompe y la plataforma se estabiliza.
Se prefiere particularmente que el interruptor del colector de viento/flotador de unidad combinada este montado en un carro 110, tal que envuelve la torre y puede deslizarse arriba y abajo a lo largo de un carril vertical a lo largo de la construccion de la torre.
Esta caractenstica de que el equipo pueda ser arrastrado hacia el mar o ser llevado a ser elevado, hace que el comportamiento de la plataforma este bien regulado cuando se opera. A mas se dirija hacia abajo en el agua, mas estable es la plataforma de acuerdo con la invencion, y mayor sera la resistencia contra los movimientos de giro de la plataforma. La profundidad de la plataforma se puede ajustar usando el cabrestante para insertar o retirar el cable de anclaje 80.
Si la plataforma esta disenada para operar en aguas relativamente poco profundas costa afuera, las longitudes de cable que son controladas por la operacion de los cabrestantes, se pueden ajustar con el control basado en el reloj (temporizador) o un sensor 31 asociado en el tanque de flotacion 30, vease la figura 2, que sigue la superficie del agua en el flujo y reflujo y enciende y apaga la tension y la holgura del cable de anclaje 80 que se muestra en las figuras 1 y 2. Asf, cuando la marea esta subiendo, el cabrestante se afloja el cable de salida 80, y cuando la marea esta bajando, el cabrestante 91 bobina del cable 80 de nuevo en el tambor. De esta manera, la plataforma se puede configurar en la misma posicion vertical en el mar, o un conjunto en diferentes posiciones de altura en relacion a la lmea de flotacion S-S' si se desea.
En algunos disenos alternativos que solo explotan el impacto de las olas para producir la energfa, no hay necesidad de aflojar o tensar el cable de union.
Es una forma de realizacion particularmente preferida que la construccion del flotador o el tanque de flotacion se ensamblen con una construccion de mastil de una turbina eolica, como se muestra en la figura 11.
Se puede disenar la estructura con el numero deseado de flotadores alrededor del tanque de flotacion central 30.
La figura 1 muestra una ilustracion de una planta de energfa undimotriz en este caso con seis flotadores (se puede seleccionar el numero de flotadores) montados en una posicion en el mar. La cubierta de la plataforma 20 esta montada sobre el bastidor que en la figura 4 sobresale hacia fuera desde el centro a la circunferencia y se une a sus respectivas varillas alargadas 21 y al flotador 60, donde las varillas alargadas 21 pasan a traves de 22, vease la figura 4, y se extiende hacia arriba en la cubierta de la plataforma 20, figura 1, en el que el generador 40 esta conectado a un eje 41 y el engranaje 42 accionado por la correa 43 por medio de un alambre, una cadena o una cremallera como posibles alternativas.
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Las varillas alargadas 21 estan en el borde inferior unido a su respectiva viga 73 del armazon de la plataforma. Como se indica en la figura 1, cuando las olas golpean y levantan los flotadores 60, los flotadores estiraran con ellos (cadena, correa, rejilla de alambre 43) que se monta en las varillas alargadas 21 para girar el eje 41 que estan conectadas al generador 40, que de esta manera producira electricidad.
La electricidad producida se transporta a traves del cable 120 en la parte superior de la cubierta de la plataforma 20, hacia delante a la mitad de la planta y a traves del canal interno del arbol del tanque de flotacion 50 en el medio hasta el fondo del mar y para apuntalar a traves de un cable de alimentacion.
Como se muestra en las figuras 1A, 1B, 1C, el tanque de flotacion 30 de acuerdo con las opciones, tiene la parte superior y la parte inferior concava y convexa y se dividen con particiones interiores o de doble pared para asegurar que la planta no se hunda en el mar en caso de que el tanque de flotacion 30 se dane o se perfore.
Las figuras 2 y 11 muestran tal como se menciona una forma de realizacion preferida de la construccion de acuerdo con la invencion y una torre con un colector de viento, o un mastil con una turbina eolica.
En la opcion en la figura 2, donde la energfa sera producida basada en la combinacion de energfa undimotriz y eolica, es importante que el tanque de flotacion 30 sea suficiente grande en volumen, de forma que pueda llevar toda la estructura (que la capacidad de flotabilidad sea mayor que las fuerzas que soporta el tanque de flotacion cuando se presiona hacia abajo) y de modo que se puede ajustar de manera que pueda girar facilmente de un lado a otro. Si el tanque de flotacion es tan grande que la estructura se vuelve estable, de manera que la energfa eolica no es capaz de pivotar la estructura, o la mayor parte de la energfa se utiliza para voltearla, hay poca fuerza restante para explotar, entonces no se puede obtener ninguna energfa de la fuerza eolica.
En el escenario con la turbina eolica en la figura 11, se puede elegir un gran tanque de flotacion 30 que es muy estable y se pueden montar varias turbinas eolicas en una unica y misma construccion de la plataforma.
La figura 3 muestra una realizacion preferida de la parte inferior estructural (base) de la planta de energfa undimotriz donde estan montados juntos el flotador 60 y la varilla alargada 21 y una de las vigas 74 debajo de la cubierta de la plataforma 20, y una viga inferior 73 de la plataforma.
La figura 3A muestra una seccion transversal de como las vigas y los apoyos de la estructura pueden ser disenados para reducir al mmimo la resistencia al flujo durante el movimiento del mar. Un armazon a doble espacio con distancia mutua y un armazon por encima y por debajo, tambien es una buena opcion. En la figura 3 se muestra como el flotador 60 esta montado y como se lleva a cabo la produccion de energfa. La varilla alargada 21 con una cadena o correa 42 que pasa a traves del flotador 60 se fija entre dos vigas 73, 74 respectivamente dispuestas en diferentes alturas verticales. Una ola puede entonces golpear el flotador 60 y levantarlo hacia arriba a lo largo de la varilla alargada 21, y la cadena, correa o cable 42 que esta unido al flotador en un lado interior se puede mover hacia arriba y girar la rueda dentada 42 y produce electricidad. Cuando el flotador desciende el peso (masa incluyendo cualquier masa de lastre dentro del flotador) se explota para girar la misma rueda dentada y el generador continuara produciendo electricidad.
La figura 4 muestra el armazon debajo de la cubierta de la plataforma 20 en la figura 1 y es casi identico al armazon de la base y la viga 74 representa los puntales que mantienen estable el armazon y toda la plataforma y evita el movimiento lateral de las vigas. El numero de referencia 75 muestra la abertura donde la varilla alargada en forma de H 21 con la correa o cable o cremallera se eleva hacia arriba en la cubierta de la plataforma 20 donde se conecta al generador 40 mediante un arbol 41 (figura 6) y los engranajes 42.
La figura 5 muestra un colector de viento 100 que puede rodar hacia arriba y abajo en la torre del armazon 90 por medio de una carretilla o carro 110 (figura 2) y por medio de la polea 102 y el cable 101 arrastrado por un cabrestante de motor 103 y arrastrado arriba y abajo la torre 90 por medio de poleas 104 que estan conectadas al cojinete de la polea 105 que esta montado en el colector de viento 100.
Hay montado un tanque hueco tubular 106 en la parte superior del colector de viento 100 con el fin de evitar el vuelco de la construccion en el mar en caso de avena y asegura que la construccion se mantendra en el nivel del mar.
La superficie de colector eolico 100 enfrentada al viento y los pliegues que se extienden 107 transforman la superficie en un bolsillo de viento para que el colector de viento se vea mas fuertemente afectado por el viento.
La figura 5A muestra una construccion alternativa. En los casos en que la presion del viento es bastante constante y fuerte, se monta un muelle en espiral fuerte 108 bajo el colector de viento 100 que a su vez esta montado sobre una torre de bastidor 90 o un mastil para pivotar y girar de nuevo para sacar el maximo provecho de la energfa eolica y para evitar que, en caso de un fuerte viento constante, la construccion se quede oblicua y exhiba un menor rendimiento en terminos de produccion de energfa.
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Segun una alternativa mostrada en la figura 5A, la torre 90 de la construccion de vigas se sustituye por un mastil en forma de varilla. Comprende un armazon horizontal superior 109a con el tanque conectado 106 y un armazon horizontal mas bajo 109b montado de manera que el colector de viento 100/armazon se puede enrollar debajo de la torre 90 que se extiende en el medio de los dos armazones y se encuentra en el armazon 109b si se quiere bloquear la funcion del receptor de viento de manera similar al plegado de un paraguas. En concreto, el armazon y las caras del viento se pueden plegar.
El material receptor de viento puede ser de tela que se utiliza en los barcos de vela, ya que la tela se sujeta y se tensa entre los dos armazones 109a y 109b.
La figura 6 muestra como cada flotador esta instalado con la correa 43 y la correa esta montado alrededor de una varilla alargada 21 (la varilla del flotador en la plataforma debajo de la cubierta 20) y se instalan engranajes 42 en los extremos de la varilla alargada 21 y rueda sobre la varilla alargada y esta libre de un lado, pero se une al flotador 60 desde el otro lado, dentro de una camara de la varilla 61 en el medio 62 del flotador 60. El flotador se mueve, por tanto, libremente a lo largo de la varilla alargada estacionaria de la plataforma 21, y esta sujeta a la correa 43 y estira de ella hacia arriba y hacia abajo para accionar el eje del generador 41. En la realizacion en la figura 6 el flotador 60 estira de la correa hacia arriba y abajo.
La varilla alargada en forma de H esta montada a traves del centro del flotador 60 y el flotador 60 rueda en varios cojinetes de rueda oblongos 62, vease la figura 2, que estan equipados en los extremos de la camara de varilla 61. En la parte superior e inferior de la varilla en forma de H esta montada una rueda dentada 42, la figura 6, que se extiende alrededor con la correa o cadena o cremallera en la parte superior y por medio del eje 41 que esta conectado a un generador 40 que produce electricidad. Mediante el uso de una cremallera no hay necesidad de engranajes en la parte inferior de la varilla en forma de H.
La figura 7A y 7B muestra una varilla alargada 21 con una seccion transversal en forma de H con un cable y la cremallera 43, respectivamente, donde el cable y la cremallera pasan a traves de la camara en forma de U 76 en la varilla en forma de H.
La figura 8B muestra como un flotador 60 puede estar disenado y construido. Las figuras 8A y 8C muestran la estructura de la parte superior e inferior, respectivamente, del flotador 60.
Para tener un flotador solido y funcional, es decir, un flotador con gran capacidad de flotabilidad (volumen), su forma con respecto a las propiedades de elevacion y poder proporcionar menos resistencia lateral cuando las olas golpean desde el lado, es decisiva. Al mismo tiempo, debe ser economicamente asequible y facil de producir y ser robusto contra el desgaste. Alternativamente no hay necesidad de refuerzo interno o construccion de vigas.
Se sabe que una superficie en forma de cono redondeado es mucho mas fuerte y no tan flexible en comparacion con una placa plana con el mismo espesor.
En la Figura 8B se muestra el flotador construido con un cono convexo debajo de la superficie 63 con un pequeno angulo arbitrario de 10° (grados) de la zona central del flotador y mas alla con respecto a la lmea de flotacion y una superficie conica concava 64 con un angulo arbitrario de por ejemplo 10 grados desde el centro y hacia el exterior y que esta soldada entre las dos por encima y por debajo de las superficies con una pared inclinada 65 con 45 grados respecto a la lmea de flotacion para evitar que el soporte lateral de las olas y por lo tanto las olas se conducen bajo el flotador para elevarlo hacia arriba y proporcionar asf un mejor efecto.
En el centro del flotador se suelda una camara de la varilla 61 con un cojinete de rueda alargado 62 montado en el interior para conducir la varilla de grna en forma de H a su traves.
Todos los flotadores que forman una camara interior llena de aire, y que pueden lastrarse y llenarse o vaciarse de agua. Aparecera a partir de las figuras 8A-C que el flotador puede tener una forma de disco.
La figura 9 muestra la camara de la varilla 61 para la insercion de la varilla alargada en forma de H 21. Los bordes de brida de la camara 61 se proyectan hacia fuera desde la parte inferior y hacia arriba en la parte superior del flotador 60, y facilitan oportunidades para cambiar y mantener los cojinetes de las ruedas en la camara de la varilla.
Los cojinetes de la rueda (cojinetes de rodadura) que se montan en cada extremo de la camara de la varilla 61 pueden ser reemplazados por un retroceso o la eliminacion de pasadores 66 que forman el eje del cojinete de la rueda 62.
Las figuras 10A, 10B, 10C muestran diferentes formas de realizacion de la varilla alargada 21 y la camara de la varilla 61 en las que el numero de referencia 62 representa los cojinetes de las ruedas y el area sombreada indica el perfil de la varilla alargada en forma de H 21, mientras que el numero de referencia 61 indica la camara de la varilla.
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Planta de energfa undimotriz con una turbina eolica
La figura 11 muestra una construccion alternativa de la planta, donde una turbina eolica 200 esta montada en la misma estructura de la plataforma como en la figura 1, donde el mastil 201 pasa a traves de la cubierta de la plataforma 20 y a traves del tanque de flotacion central 30 y puede ser desplazado hacia arriba y hacia abajo por medio de un engranaje de una unidad de potencia/motor 202 unido a la cubierta de la plataforma 20, y que acciona la rueda dentada que forma la interferencia con una cremallera dentada 203 en la estructura de mastil 201.
El tanque de flotacion 30 incluye un canal central continuo 204, vease la figura 11, y el mastil alargado 201 de una turbina eolica 200 con alabes de la turbina 205 esta montado extendiendose a traves del canal. El mastil se puede mover arriba y abajo del canal, es decir, en relacion con el tanque, en que el mastil esta disenado para deslizarse hacia arriba y hacia abajo a lo largo de los carriles en el armazon del tanque de flotacion hacia fuera sobre la abertura de deslizamiento, y la construccion incluye una unidad de accionamiento para esto. Esto puede incluir, por ejemplo, una transmision por engranajes por un motor de accionamiento montado en la parte superior del tanque de flotacion 30.
Se puede instalar el generador 40a de la turbina eolica 200 en la cubierta de la plataforma 20 y transferir/transformar el movimiento de la helice por medio de una correa o cadena o arbol al generador 40a dentro de una carcasa de la plataforma. El motor de accionamiento 206 incluye la rueda dentada (no espedficamente mostrada) que esta disenada para trabajar en un diseno de pinon y cremallera 203 en el exterior del mastil. Por lo tanto, la posicion vertical relativa mutua del mastil en relacion con el tanque de flotacion esta regulada, arriba y abajo. Estos cuerpos de accionamiento se pueden montar en pares y actuar sobre los anillos de dientes diametralmente opuestos sobre la superficie exterior del mastil, creando de este modo el equilibrio. Tambien se puede montar varios de dichos sistemas de accionamiento para conducir mas abajo dentro del tanque, mejorando asf el equilibrio cuando la posicion mutua entre el tanque y el mastil debe ser cambiada.
Dado que el mastil 201 esta anclado al fondo del mar a traves de un cable, y el tanque de flotacion tiene una cierta flotabilidad, la maniobrabilidad del tanque en relacion con el mastil, puede ser utilizada para regular la tension del cable.
El cable de anclaje 80 que esta unido al fondo del mar esta unido a la parte inferior 207 de mastil de la turbina eolica 201 y sobresale de la parte inferior del tanque de flotacion 30.
En caso de tormenta que puede provocar movimientos perjudiciales sobre la estructura, se puede desconectar el generador de la unidad de energfa de la turbina eolica 200 y deslizar el mastil hacia abajo hasta una altura minima para reducir las fuerzas eolicas y las tensiones en la estructura o deslizar hacia abajo el mastil sin tener que desconectar del generador y por lo tanto reduciendo la altura de las helices para obtener un menor estres tanto sobre la helice como sobre los generadores y la construccion, mientras que la produccion de energfa sigue.
La estructura alternativa mostrada en la figura 12 muestra un tanque de flotacion 30 con una varilla alargada 21, en este caso una varilla de perfil forma de H montada en el centro a traves de toda la altura del deposito 30 en el interior y se suelda a la parte inferior y la parte superior del tanque de flotacion 30 y se sumerge en el mar. El tanque de flotacion es un recipiente estanco para formar una camara llena de aire.
La flotabilidad del tanque de flotacion debe ser varias veces mayor que el peso de toda la estructura de manera que las fuerzas de flotacion puedan superar las fuerzas de torsion desde el flotador en una inclinacion generalizada y obligarlos a volver a la posicion vertical.
La varilla alargada 21 tiene una longitud limitada y un bloque 220 en forma de una placa de tope o un perno en la parte superior que no permite que el flotador 60 salte fuera de la varilla alargada 21 cuando se producen olas grandes, y un muelle 221 esta montado bajo la placa de tope 220 para hacer mas suaves todas las fuerzas de impacto entre el flotador 60, y la placa de tope 220.
El tanque de flotacion 30 esta unido al fondo del mar por medio de al menos tres cables 80 a los respectivos puntos de fijacion 222 alrededor de la circunferencia de la parte inferior del tanque de flotacion 30 para evitar que el deposito de flotacion forme movimientos circulares en el mar cuando se presiona hacia abajo por el flotador 60 en un estado inclinado hacia adelante en el camino de vuelta a su estado original, en posicion vertical.
El generador 40 esta montado en la superficie superior del flotador 60 y esta conectado a la cremallera a traves de un engranaje 223. En el flotador 60 se montan uno o mas separadores 224 que se extienden hacia arriba para evitar que el engranaje y el generador topen contra el muelle 221. El cable de alimentacion 300 se extiende hacia abajo a la parte inferior del tanque 30 en el que esta soportado por una banda elastica, como una goma, a un tambor de enrollamiento de muelle, que puede desenrollar o rebobinar el cable de alimentacion y seguir los movimientos del flotador arriba y abajo. El cable de alimentacion 300 se extiende desde la parte superior y a lo largo de la construccion a la mitad del deposito de flotador al fondo del mar y a la costa para la utilizacion de la energfa. Como se muestra el tanque de flotacion esta sumergido y anclado por debajo de la superficie del mar para que el flotador
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60 a traves del mar no golpee el tanque de flotacion 30 desde arriba.
Las figuras 13, 14 y 15 muestran una tercera construccion alternativa de la planta de energfa undimotriz segun la invencion.
El tanque de flotacion 30 esta disenado para que cada flotador 60 este disenado con depresiones semicirculares 32 adaptadas al contorno periferico circular del flotador, y por lo que puede moverse hacia arriba y hacia abajo con ayuda de la varilla alargada 21 que esta montada entre las vigas superior e inferior, que esta montado en la parte inferior y la parte superior en el extremo de la forma de medio drculo en 33.
La figura 13 muestra el generador 40, que esta montado en la parte superior de la cubierta de la plataforma 20 y conectado al eje 41 en la parte superior de la varilla alargada 21. El comportamiento es exactamente como se describe en la figura 3 con las variantes de la cadena de accionamiento, correa, alambre, cremallera.
En el centro hay una abertura del arbol 51 que va desde abajo hacia arriba que conectan los cables al fondo del mar extendiendose a traves de forma que se puede controlar el anclaje y lo cables de alimentacion 300 pasan a traves del fondo del mar y en tierra, mientras que se puede montar la turbina eolica en la estructura de la misma manera como se muestra en la figura 11.
Las figuras 16 y 17 muestran otra alternativa de mas flotadores.
En este caso, una estructura con tres flotadores preferidos como se muestra en vista en perspectiva en la figura 17 donde cada flotador 60 se mueve arriba y abajo en las olas en sus respectivas varillas alargadas 21. Un generador esta montado en cada flotador 60. Al menos tres cables de anclaje 80 con una separacion mutua se fijan a los bordes de la parte inferior del tanque de flotacion 30 en el punto 222 en el tanque de flotacion.
La plataforma, de acuerdo con la invencion, esta adaptado para flotar en el mar, ya sea por medio de uno o mas tanques de flotacion 30 y en algunos casos se baja por debajo del nivel del mar, o mediante el mismo armazon de la plataforma (base) consta de partes de la viga hueca de modo que flota en el mar. En la figura 1 la superficie del mar esta dada por S, en que la ilustracion muestra la plataforma con la cubierta de la plataforma 20 en una vista en perspectiva.
Cuando, por ejemplo, se produce una tormenta, el colector de viento se estira hacia abajo y por lo tanto las fuerzas de torsion se reducen en una medida considerable, y se puede cargar parcialmente el flotador para dar un movimiento mas lento. En casos extremos los flotadores pueden estar dispuestos en su punto mas alto debajo de la cubierta de la plataforma 20, cuando el tanque de flotacion 30 se sumerge mas profundamente.
Si los movimientos de giro son demasiado fuertes, y en condiciones climaticas desfavorables, hay un riesgo de que la plataforma vuelque completamente y se encuentre en un angulo inclinado o plano hacia abajo de manera que el tanque 106 toca la superficie del mar. Entonces hay una clara ventaja obvia en que el deposito lleno de aire en la parte superior de la torre de la plataforma evitara que la plataforma vuelque si la plataforma adjunto (alambre/cable) en el fondo se rompe, y la construccion fluctua en gran medida y se mantiene practicamente plana.
Modo de operacion
La planta de energfa undimotriz se pone en el mar y flota con el tanque de flotacion 30, o similar, de manera que los flotadores 60 en movimiento estan basicamente flotando en la superficie del agua. En las olas y el oleaje en el mar, los flotadores son empujados a fin de que individualmente comiencen para moverse a lo largo de la varilla alargada 21 e impulsan su respectivo generador. Todos los seis flotadores se mueven de forma independiente el uno del otro.
En el caso de que la construccion deba ser transportadas y trasladada desde el astillero al mar donde se va a instalar, el tanque del flotador esta lleno de modo que se hunde en el mar, para que toda la estructura se apoye en todos los flotadores 60 y es remolcada a la posicion destinada donde el tanque de flotacion 30 se vada de modo que toda la construccion flota en la superficie del mar y esta anclada.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de planta de energfa para la produccion de energfa undimotriz disponible que comprende una plataforma disenada para flotar en el mar que tiene una construccion de soporte para un numero de flotadores (60) que estan dispuestos en forma de anillo alrededor de la circunferencia de la plataforma con un espaciado entre los flotadores (60), en el que el movimiento de cada uno de dichos flotadores por efecto de las olas, lleva a los generadores de energfa (40) a producir energfa para una explotacion adicional, y el dispositivo esta provisto de medios para transportar la energfa producida a la tierra u otra aplicacion para su utilizacion, en el que
    - cada flotador (60) esta adaptado para operar su respectivo generador a traves de un sistema de transmision que incluye un cuerpo en forma de varilla alargada (21) que se extiende centralmente a traves del flotador (60), y dicho flotador esta disenado para moverse hacia arriba y hacia abajo por efecto de dichas olas, y esta dispuesto para que un sistema de transmision (43) gire su respectivo eje del generador (41) en una cubierta de la plataforma (20),
    - cada flotador (60) comprende un disco circular que presenta una forma concava curvada hacia abajo (63, 65), en donde
    - se hace flotar la plataforma en la superficie del mar usando una plataforma o tanque de flotacion (30) dispuesto en el centro de la estructura de soporte, y/o que la estructura de soporte incluye vigas y elementos de varilla que son resistentes al agua y que tienen una flotabilidad que le da a la plataforma la flotabilidad necesaria, y
    - la plataforma esta anclada al fondo del mar a traves de un cable de anclaje (80)
    - caracterizado por que se dispone un sistema de cabrestante, estando dicho sistema de cabrestante disenado para mantener los flotadores (60) en la posicion de altura correcta en relacion a nivel de la marea y asegurar la planta en la tormenta.
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la plataforma comprende una torre (90), la parte superior de la cual incluye una unidad colectora de viento (100) para explotar la energfa eolica para pivotar la plataforma de lado a lado y mover asf la plataforma con relacion a los flotadores (60) e inducir la rotacion del respectivo arbol de generador (41) por medio del sistema de transmision (43).
  3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el tanque de flotador (30) esta dispuesto para ser ajustable de manera que se encuentra en o por debajo de la superficie del mar tensando del cable de anclaje (80).
  4. 4. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicho sistema de transmision (43) para girar el arbol del generador (41) incluye correa dentada o cable o cremallera.
  5. 5. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el sistema de transmision (43) y los generadores (40) estan dispuestos en conexion con una seccion de la carcasa en la cubierta de la plataforma (20) y donde los cuerpos en forma de varilla alargados (21) con su flotador asociado (60), se extienden hacia abajo en el lado inferior de la plataforma (20).
  6. 6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los flotadores (60) y el cuerpo en forma de varilla alargada (21) estan montados entre asientos de montaje superior (74) e inferior (73) que se extienden horizontalmente hacia el exterior.
  7. 7. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los flotadores (60) estan formados por un disco circular grueso de manera que la superficie orientada hacia arriba (64) del flotador (60) forma una curva concava hacia abajo y la parte inferior del flotador (60) es convexa con dos partes convexas (63, 65) con diferentes grados de pendiente, por que la parte inferior convexa (63) es para reforzar la construccion del flotador (60) y la parte convexa superior (65) para crear un volumen de flotabilidad para el flotador (60) y tambien un angulo relativo a la superficie del agua de guiado de las olas debajo del flotador (60) para levantarlo.
  8. 8. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada flotador (60) incluye un orificio pasante (61) en el centro con rodamientos de ruedas (62) adaptados para permitir que el cuerpo alargado en forma de varilla (21) se desplace a traves y el flotador (60) es un hueco/espacio de aire.
  9. 9. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el flotador (60) esta disenado para su montaje en el cuerpo en forma de varilla alargada (21) para el movimiento arriba y abajo del cuerpo en forma de varilla alargada (21) que mueve una cremallera o correa/cable (43) para girar el eje del generador (41) conectado a un generador de produccion de energfa (40).
  10. 10. Dispositivo segun la reivindicacion anterior 1, caracterizado por que el tanque de flotacion (30) en su lado exterior alrededor del penmetro esta disenado con un numero de rebajes/depresiones concavas semicirculares (32), en el que el flotador (60) esta disenado para trabajar por el movimiento arriba y abajo en respectivos rebajes/depresiones (32) a lo largo del cuerpo en forma de varilla alargada (21).
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  11. 11. Dispositivo segun la reivindicacion 2, caracterizado por que las superficies de captura del viento de la unidad colectora de viento (100) estan hechas de tela de lona, plastico o lona estirada, tal como se utiliza en las velas y estan provistas de pliegues (107) que se extienden sobre las superficies de captura de viento.
  12. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 2, caracterizado por que la parte superior de la torre (90) incluye un elemento de flotacion (106), donde el elemento de flotacion (106) esta integrado con la unidad colectora de viento (100) por que la unidad colectora de viento (100) se disponen rodeando la superficie exterior del elemento de flotacion (106).
  13. 13. Dispositivo segun la reivindicacion 2 o 12, caracterizado por que la unidad colectora de viento (100) que incluye el elemento de flotacion integrado (106) esta dispuesta para moverse arriba y abajo a lo largo de la torre (90), por que la unidad colectora de viento (100) esta montada en una carretilla o carro (110) se desliza arriba y abajo a lo largo de la torre (90) y un cabrestante (103) se utiliza para levantar la unidad colectora de viento/elemento de flotacion (100, 106) a traves de un cable (101) que corre sobre una polea (102) en la parte superior de la torre (90).
  14. 14. Dispositivo segun la reivindicacion 1, donde la planta de energfa tambien esta disenada para utilizar la energfa eolica, caracterizado por que el tanque de flotador (30) esta disenado para alojar un mastil (201) de una turbina eolica (200) que por medio de una unidad de potencia/motor (202) y la cremallera dentada (203) que esta fijada en un lado del mastil (201) se mueve arriba y abajo, por que el mastil (201) esta dispuesto para deslizarse hacia arriba y abajo y hacia fuera por debajo del tanque de flotacion (30) a traves de un canal central (204) en el centro del tanque de flotador (30) y el extremo (207) del mastil (201) esta anclado al lecho marino con un cable de anclaje (80), y el mastil (201) se detiene cuando un elemento de tope golpea la superficie superior de la cubierta de la plataforma (20).
  15. 15. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el flotador (60) esta formado por un disco circular grueso de manera que la superficie orientada hacia arriba (64) del flotador (60) forma una curva concava hacia abajo, y la parte inferior del flotador (60) es convexa con dos partes convexas formadas (63, 54) con diferentes grados de pendiente, por que la parte inferior convexa (63) refuerza la construccion del flotador (60) y la parte convexa superior (65) para crear un volumen de flotabilidad para el flotador (60) y un angulo relativo a la superficie del agua de guiado de las olas por debajo del flotador (60) para levantarlo.
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