ES2597172B1 - Sistema de obtención de movimiento de rotación mecánico a partir del movimiento de las olas - Google Patents

Abstract

Se trata de un sistema de transformación del movimiento horizontal de propagación de las olas en movimiento de rotación de un eje vertical para su aprovechamiento en producción de energía mecánica o eléctrica, basado en el movimiento cónico de un eje, inducido por empuje ascensional de flotadores al paso de las olas. Permite creación de estructuras en las cuales las partes móviles están fuera del agua y la regulación eléctrica del mecanismo para su adaptación al estado de la mar.

Description

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Sistema de obtención de movimiento de rotación mecánico a partir del movimiento de las olas. La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de generación de rotación mecánica a partir del movimiento de las olas . Aplicable a la producción de electricidad ya la disminución del tamaño de ola.

Antecedentes de la invención

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La presente invención se basa en el mecanismo descrito en el modelo de utilidad ES 1079855 denominado "tv'bdelo de globo terráqueo con eje de precesión libre". Dicho modelo responde a un movimiento natural de la tierra, en el que se contempla un eje vertical, conocido en astronomía como eje de eclíptica y un eje polar que puede realizar un movimiento cónico alrededor de eje vertical, conocido como movi miento de precesión.

El mecanismo descrito en el citado modelo de utilidad, es decir el conjunto de un cojinete en el eje vertical y dos cojinetes en el eje polar permite que al provocar un movimiento oscilante, vertical del globo terráqueo, por ejemplo apoyando las dos manos sobre el ecuador y haciendo balancear el mismo, se induce la rotación del eje vertical.

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Son asimismo antecedentes de la presente invención, el empleo de boyas para transformar, el movimiento de las olas en fuerza vertical alternativa debida al volumen de agua desplazado por las boyas, basandose en el principio de Arquimedes.

Descripción de la invención

La invención requ iere de una estructura vertical, sumergida, flotante o anclada al suelo que contiene un generador de electricidad y soporta un eje inclinado respecto al eje del generador unido rígidamente al mismo. Eje que denominaremos eje polar por analogía con el movimiento de la tierra.

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Dicho eje inclinado o polar, describirá un movimiento cónico en caso de rotación del eje vertical, debido a que se moverá como la generatriz de un cono cuyo vértice se encuentra en el mencionado eje vertical. En caso de que ambos ejes vertical e inclinado no confluyan en un punto, el eje inclinado describirá un movimiento conoidal, que sirve igualmente a los efectos del presente escrito.

Requiere asimismo de unos cojinetes situados sobre el eje polar soportan unos brazos perpendiculares a dicho eje polar y unas boyas ancladas a dichos brazos, en el extremo opuesto a los cojinetes que soportan dichos brazos . Dichos brazos están conexionados entre sí de modo que preserven el distanciamiento horizontal de las boyas.

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El movimiento de las olas provoca el desplazamiento vertical de las boyas , que transmiten un momento a través de los brazos, provocando la rotación del eje polar, y consecuentemente la rotación del alternador unido al mismo.

Debe entenderse que el movimiento vertical de las boyas es originado por desplazamiento de agua al paso de la ola, según el principio de Arquímedes . Este desplazamiento de agua provoca un cambio en la forma de la ola y una disminución de la

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energ ía de ésta, de modo que aparece una transformación de energía de la ola en accionamiento del eje de un generador eléctrico. Por este motivo, el par resistente que ofrece el generador determina el grado de hundimiento de las boyas. Desde el punto de vista de regulación, el mecanismo permite que la regulación eléctrica del par resistente del generador adapte el hundimiento de las boyas, y en definitiva el comportamiento del conjunto del mecanismo, en función del estado de la mar.

Breve descripción de los dibujos

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Para la mejor comprensión de cuanto se describe en la presente memoria, se accmpañan dos dibujos en los que tan sólo a titulo de ejemplo, se presentan dos posibles realizaciones prácticas .

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La figura 1 representa una sección transversal del conjunto del sistema, en el cual, el eje quebrado (1) se encuentra conectado a un generador eléctrico (2), que es accionado por el movimiento de la estructura (3) que se encuentra conectada al eje (1) mediante los cojinetes (4) y (5), permitiendo que el movimiento oscilante de los flotadores (6) y (7) se transfiera al mencionado eje (1), provocando su rotación. La línea ondulada (8) representa la superficie del mar y las lineas (9) y (10) representan las cadenas de anclaje del conjunto del sistema flotante al fondo marino. Se ha señalado la parte inclinada del eje quebrado (1) que está sometida a movimiento conoidal, con el número (20).

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La figura 2 representa una sección transversal del conjunto de un sistema, en el cual, el eje quebrado (11 ) se encuentra conectado a un generador eléctrico (12), que es accionado por el movimiento de la estructura (13) que se ercuentra conectada al eje quebrado (1 1) en su parte inclinada (20) mediante los cojinetes (14) y (15), permitiendo que el movimiento oscilante del flotador (16), de sección variable continua, se transfiera al mencionado eje (11), provocando su rotación. Un contrapeso (17), conectado al extremo libre del eje quebrado (11 ) evita por fricción viscosa con el agua, la aparición de movimientos resonantes. El sistema de engranes (18, 19) evita la rotación de la carcasa del generador eléctrico (12).

Descripción de dos posibles realizaciones

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Tomando como referencia la figura 1, una posible realización consistiria en un eje quebrado (1), cuya parte vertical está conectada a un generador eléctrico (2) y sobre cuya parte inclinada (20) descansa una estructura sólida (3), conectada a dicho eje quebrado (1) en su parte inclinada (20), mediante cojinetes (4) y (5).

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La estructura sólida (3) consiste esencialmente en unos brazos unidos por un extremo a los citados cojinetes (4) y (5) Y en sus extremos más alejados está unida a unos flotadores (6) y (7).

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En dicha figura se ha representado adicionalmente una línea ondulada (8) que representa la superficie de las olas y des cadenas (9) y (10). La cadena (9), unida al flotador (7) o flotador de barlovento, mantiene el conjunto anclado al fondo del mar en posición adecuada para que dicho flotador sea el primero en recibir la ola. La cadena (10) impide la rotación del cuerpo del mencionado generador eléctrico (12).

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El elemento esencial en esta invención es la utilización de un eje quebrado (1), cuya parte inclinada (20) describe un movimiento conoidal, cuya característica es que permite

transformar un movimiento vertical de los flotadores en un movimiento de rotación. Con

este eje quebrado son posibles otras realizaciones diferentes a la que aparece en la

figura 1.

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Hay varios aspectos a contemplar en realizaciones práctcas. Uno de ellos es el diseño

de flotadores . Concretamente, si el centro de empuje del flotador (6,7) o centro de fuerza

vertical correspondiente al desplazamiento de agua, según el principio de Arqu imedes, no

está en la vertical de la conexión del flotador (6, 7) al brazo (3), aparece un manento de

fuerzas verticales que se traduce en un esfuerzo de torsión del brazo (3). Gracias a este

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esfuerzo, los cojinetes (4) y (5) inducen un sentido de giro al eje quebrado, de modo que

el flotador de barlovento está iniciando el movimiento del generador siempre en el mismo

sentido. Esto permite aprovechar que el sentido de marcha de las olas sirva para inducir

un sentido de giro al eje del generador eléctrico.

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La estructura del soporte de los flotadores se ha representado por dos brazos

empotrados en una esfera hueca, para facilitar la comprensión del movimiento del

sistema por su smilitud con el movimiento de precesión de la tierra.

La forma de los flotadores debe realizarse, tal como se hace con buques y elementos

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flotantes , de modo que los volúmenes desplazados varíen progresivamente para evitar

esfuerzos bruscos.

Es posible en cada brazo conectar uno o varios flotadores. El sistema puede funcionar

con un único brazo, dos, tres o más brazos , e incluso con un flotador continuo.

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La figura 2 describe un ejemplo de sistema de flotador (16) rígido, continuo, de forma que

se aproxima a un cilindro, es decir una forma aproximadamente circular alrededor del

segmento inclinado del eje quebrado (11 ), que presenta la característica de que su

sección transversal ofrece diferentes volúmenes sumergidos al paso de las olas , debido a

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que la relación entre altura y anchura de la sección transversal de dicho flotador circular

es diferente en cada punto. Si dibujásemos 360 secciones, correspondientes a un giro en

planta de un grado cada una, cada sección ofrecería una relación entre altura y anchura

diferentes y presentaría un momento de inercia distinto respecto al eje central del flotador

cilíndrico.

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Esta morfología provoca que con el paso de las olas se induce un movimiento del flotador

que es conocido por los marinos cemo movimiento de cu:hareo y que se origina por la

combinación de las formas de carena al paso de las olas y las fuerzas de inercia. Es un

movimiento en el que el barco sufre un movimiento combinado de balanceo y cabeceo de

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modo que a efectos descriptivos se podría considerar que un mástil de dicho barco

describiría un movimiento aproximadamente cónico, y que suele producir mareo a la

tripulación.

Gracias a esta morfología del flotador (16), en combinación con el mecanismo basado en

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un eje quebrado (1, 11 ) descrito anteriormente y que condiciona el movimiento relativo

entre flotador y generador, aparece la rotación del eje del generador descrita

anteriormente.

ES 2 597172 Al

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

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   1. Sistema de transformación de movimiento lineal de las olas (8) en rotación de un eje, caracterizado porque un eje quebrado (1 , 11) diseñada para que una parte del mismo realice un movimiento de rotación, al tiempo que otra parte (20) del mismo describa un movimiento conoidal, de modo que el movimiento oscilante provocado por el empuje del agua de flotadores (6, 7, 16) conectados mediante una estructura (3, 13), provista de cojinetes (4, 5, 14, 15) a la parte (20) que realiza el movi'niento conoidal del citado eje quebrado (1 , 11 ), provoque la rotación de la otra parte del eje (1, 11), cuyo movimiento es de rotación.

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   2. Sistema de transformación de movimiento lineal de las olas , según reivindicación primera, caracterizado porque el movimiento de rotación de la parte que no describe un movimiento cónico, sino de rotación, sea utilizado para generación de energía eléctrica o accionamiento de algún aparato mecánico.

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   3. Sistema de transformación de movimiento lineal de las olas, según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el eje quebrado pueda tener varias partes sometidas a movimiento conoidal y varias partes scmetidas a movimiento de rotación, de modo que puedan acoplarse diferentes elementos flotantes inductores de movimiento conoidal y varios aparatos transformadores del movimiento de rotación, por ejemplo porque puedan aprovecharse diferentes frecuencias y amplitudes de las olas.

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   4. Sistema de transformación de movimiento lineal de las olas, según reivindicaciones anteriores caracterizado porque las estructuras flotantes resultantes puedan servir de subconjuntos de estructuras marinas, como puentes , diques flotantes o plataformas.