ES2630735A1 - Wave energy converter, uncouplable buoyancy module. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Modulo convertidor de energia undimotriz, de flotabilidad desacoplable.Wave power converter module, with decoupling buoyancy.
Desde hace anos, esta civilizacion sufre de problemas energeticos. La energia procedente de los hidrocarburos es finita y danina para el medio ambiente. Es evidente que un futuro sostenible, pasa por el empleo de energlas renovables.For years, this civilization suffers from energy problems. The energy from hydrocarbons is finite and harmful to the environment. It is clear that a sustainable future, involves the use of renewable energy.
Entre las energlas renovables, nos centramos en las energlas del mar, y en concreto a la procedente de las olas, la undimotriz.Among the renewable energies, we focus on the energies of the sea, and specifically that coming from the waves, the wave.
Las tecnologlas de aprovechamiento undimotriz existentes en la actualidad, presentan como deficiencias principales: las bajas potencias de generacion y la falta de regularidad en la misma.The technologies of current and current exploitation, have as main deficiencies: the low generation powers and the lack of regularity in it.
Hasta la fecha, las boyas electricas se centran en el aprovechamiento del movimiento de vaiven de las olas. El sistema acople-desacople (7) que caracteriza esta invencion, permite: acumular energia potencial gravitatoria, controlar el momento de liberacion de esta energia potencial gravitatoria, transformar esta energia potencial gravitatoria de modo independiente al flotador (6) del convertidor, y tambien regular la velocidad de la masa activa (3). Como consecuencia de estas caracterlsticas tecnicas, nuestro modulo genera una potencia electrica mayor y permite un mayor control sobre la generacion, lo que se traduce en una generacion mas previsible y continua.To date, electric buoys are focused on taking advantage of the movement of the waves. The coupling-decoupling system (7) that characterizes this invention allows: to accumulate gravitational potential energy, control the moment of release of this gravitational potential energy, transform this gravitational potential energy independently of the converter's float (6), and also regulate the speed of the active mass (3). As a consequence of these technical characteristics, our module generates a greater electrical power and allows greater control over the generation, which translates into a more predictable and continuous generation.
Los efectos tecnicos del modulo convertidor presentado, mejoran sustancialmente el estado de la tecnica actual.The technical effects of the converter module presented, substantially improve the state of the art.
Descripcion detallada de la invencionDetailed description of the invention
Descripcion detallada de los elementosDetailed description of the elements
Estructura de soporte (Figura 2)Support structure (Figure 2)
El modulo cuenta con una estructura de soporte (1), capaz de sostener los elementos del modulo generador. La estructura cuenta con un punto de anclaje al lecho marino (9), con el tipo de ligadura que se estime oportuno (rotula, empotramiento u otros) pero slempre restringiendo al menos el movimiento vertical.The module has a support structure (1), capable of supporting the elements of the generator module. The structure has an anchor point to the seabed (9), with the type of ligature deemed appropriate (labeling, embedment or others) but always restricting at least vertical movement.
El fuste (10) de la estructura de soporte (1), puede ser de longitud variable, para adaptarse a las alturas de marea, o a diferentes localizaciones de instalacion. Se puede solucionar este aspecto, incorporando en el fuste (10) un cilindro hidraulico subacuatico, o bien utilizando el sistema acople-desacople (7), como se explica mas adelante.The shaft (10) of the support structure (1) can be of variable length, to adapt to tidal heights, or to different installation locations. This aspect can be solved by incorporating an underwater hydraulic cylinder into the shaft (10), or by using the coupling-decoupling system (7), as explained below.
La estructura de soporte (1) cuenta con una base superior (11) situada a un nivel, ligeramente superior al del valle de la ola. El fuste (10) de la estructura de soporte (1), termina en una superficie troncoconica invertida (13), que facilita el contacto de la ola con el flotador (6). Sobre esta superficie troncoconica invertida (13), se situa la base superior de la estructura de soporte (11), sobre la que se monta el plano cojinete (12).The support structure (1) has an upper base (11) located at a level, slightly higher than that of the wave valley. The shaft (10) of the support structure (1) ends on an inverted trunk surface (13), which facilitates the contact of the wave with the float (6). On this inverted trunk cone surface (13), the upper base of the support structure (11), on which the bearing plane (12) is mounted, is located.
Plano cojinete (Figura 3)Bearing plane (Figure 3)
El llamado plano cojinete (12), es un cojinete que permite el giro en el plano situado entre la base superior de la estructura de soporte (11) y la base inferior de la carcasa estanca (14). Este mecanismo habra de ser estanco al agua.The so-called bearing plane (12), is a bearing that allows the rotation in the plane between the upper base of the support structure (11) and the lower base of the waterproof housing (14). This mechanism must be waterproof.
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Eje (Figura 4)Axis (Figure 4)
Sobre la base inferior de la carcasa estanca (14), se monta el eje central (2), en posicion vertical central. El eje (2), actua de gula del conjunto formado por: la masa activa (3) y el generador electrico (4), conjunto que a partir de ahora, llamaremos conjunto generador ((3) y (4)). El eje (2), en su interior hueco puede alojar elementos como los cables de extraccion (16) de la energla electrica generada. El eje central (2) puede tener forma cillndrica o prismatica.On the lower base of the waterproof housing (14), the central shaft (2) is mounted, in a central vertical position. The axis (2), acts as a glutton of the assembly formed by: the active mass (3) and the electric generator (4), a set that from now on, we will call the generator set ((3) and (4)). The shaft (2), in its hollow interior, can accommodate elements such as the extraction cables (16) of the generated electric energy. The central axis (2) can have a cylindrical or prismatic shape.
Masa activa (Figura 4)Active mass (Figure 4)
En torno al eje (2) se monta la masa activa (3), que oscilara verticalmente a lo largo del mismo.Around the axis (2) the active mass (3) is mounted, which will oscillate vertically along it.
La principal funcion de la masa activa (3), es atesorar energla potencial gravitatoria.The main function of the active mass (3), is to treasure gravitational potential energy.
La masa activa (3) cuenta con al menos un punto de anclaje (19), que la liga al sistema de acople-desacople (7).The active mass (3) has at least one anchor point (19), which links it to the coupling-decoupling system (7).
La masa activa (3), en la forma de realizacion de la invencion con generador de turbina, durante la fase de descenso-generacion, actua como embolo dentro del cilindro que forma la carcasa estanca al agua (5).The active mass (3), in the embodiment of the invention with a turbine generator, during the descent-generation phase, acts as a plunger inside the cylinder that forms the water-tight housing (5).
La forma de la masa activa (3) tiene como funcion propiciar el efecto Venturi en la fase de descenso-generacion.The shape of the active mass (3) has the function of promoting the Venturi effect in the descent-generation phase.
Generador electrico (Figura 5)Electric generator (Figure 5)
El Generador electrico (4), en una forma de realizacion, es una turbomaquina de flujo axial. Esta turbomaquina cuenta con alabes orientables (17). Los alabes orientables (17) durante la fase de ascenso tendran, una posicion de minima resistencia al flujo (Figura 5.1), cambiando a posicion de turbinado, en la fase descenso-generacion (Figura 5.2). El generador electrico (4) se apoya en la masa activa (3), am bos tienen un movimiento solidario durante todo el proceso y estan ligados mediante elementos de aislamiento de vibraciones, como por ejemplo un material elastomero (20). El generador electrico (4) tiene acoplado un difusor inferior (18), con funciones aerodinamicas.The electric generator (4), in one embodiment, is an axial flow turbomachinery. This turbomachine has adjustable blades (17). The adjustable blades (17) during the ascent phase will have a position of minimum resistance to flow (Figure 5.1), changing to a turbine position, in the descent-generation phase (Figure 5.2). The electric generator (4) relies on the active mass (3), both have a solidarity movement throughout the process and are linked by vibration isolation elements, such as an elastomeric material (20). The electric generator (4) has a lower diffuser (18), with aerodynamic functions.
En otras formas de realizacion, se pueden disponer distintos tipos de generador en nuestro modulo. Por ejemplo un generador electrico lineal, en el que el eje central (2), es funcionalmente el estator y dependiendo del diseno adoptado para el generador, bien puede alojar el circuito magnetico, o bien puede alojar el circuito de armadura; y en el que la masa activa (3), en esta forma de realizacion de la invencion, es funcionalmente el oscilador, y dependiendo del diseno adoptado para el generador electrico lineal, bien puede alojar el circuito magnetico, o bien puede alojar el circuito de armadura.In other embodiments, different types of generator can be arranged in our module. For example, a linear electric generator, in which the central axis (2), is functionally the stator and depending on the design adopted for the generator, it can either house the magnetic circuit, or it can accommodate the armature circuit; and in which the active mass (3), in this embodiment of the invention, is functionally the oscillator, and depending on the design adopted for the linear electric generator, it can either house the magnetic circuit, or it can accommodate the circuit of armor.
Carcasa estanca al agua (Figura 6)Waterproof case (Figure 6)
La carcasa estanca al agua (5) se encuentra sobre el plano cojinete (12); aloja a la masa activa (3) y al generador (4).The waterproof housing (5) is located on the bearing plane (12); it houses the active mass (3) and the generator (4).
La carcasa estanca al agua (5) tiene forma de cilindro, rematado en una cubierta conica (25) por arriba.The waterproof case (5) is shaped like a cylinder, finished off in a conical cover (25) above.
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La carcasa estanca al agua (5), contara con valvulas (24) por si se desea regular la presion de su fluido interior, o variar el propio fluido.The waterproof housing (5), will have valves (24) in case you want to regulate the pressure of your inner fluid, or vary the fluid itself.
Acoplados exteriormente a la carcasa estanca al agua (5 y sin ser estrictamente parte de ella, se disponen unos conductos protectores (22), que protegeran parte del sistema acople-desacople (7) frente a las agresiones del medio marino. Los conductos protectores (22) seran una transicion entre la exposicion al medio marino y las condiciones de estanqueidad de la carcasa estanca al agua (5).Externally coupled to the waterproof housing (5 and without being strictly part of it, protective ducts (22) are arranged, which will protect part of the coupling-decoupling system (7) against the aggressions of the marine environment. The protective ducts ( 22) will be a transition between exposure to the marine environment and the watertight conditions of the waterproof case (5).
Dependiendo de la forma de realizacion, hay al menos tres puntos, en los que la carcasa estanca al agua (5) se comunica con elementos exteriores a ella. Son dos orificios superiores, cercanos a la cubierta (25) por donde entran sendos cables transmisores (30) del sistema acople-desacople (7) y otro orificio en su base (14), por donde el eje central (2) da salida al cable de extraccion (16) de energla electrica. En estos puntos, cambia la condicion de estanqueidad, los llamaremos puntos llmite de estanqueidad (23), y en ellos hay que ser concienzudos en el tratamiento frente al agua. Se dispondran en ellos juntas dinamicas lineales (34), para mantener la estanqueidad en la carcasa estanca al agua (5).Depending on the embodiment, there are at least three points, in which the waterproof housing (5) communicates with elements external to it. They are two upper holes, close to the cover (25) through which two transmitting cables (30) of the coupling-decoupling system (7) and another hole in its base (14) enter, through which the central axis (2) outputs the Extraction cable (16) of electric energy. At these points, the tightness condition changes, we will call them tightness points (23), and they must be conscientious in water treatment. Linear dynamic joints (34) shall be arranged in them, to maintain the tightness in the waterproof housing (5).
Flotador (figura 7)Float (figure 7)
El flotador (6) se encuentra rodeando a la carcasa estanca al agua (5) y con forma de toroide. El flotador (6) esta ejecutado en un material ligero, estanco y de una resistencia mecanica suficiente, para soportar las tensiones que le transmitira la estructura malla (27) que lo envuelve. Contendra un fluido de menor densidad que el agua, por ejemplo aire. Contara con una valvula (28) para poder variar si se desea, el fluido interior y la presion a la que trabaja. La estructura malla (27) del flotador (6), lleva ligado un mecanismo de acople (26) (un embrague con una mordaza (29), por ejemplo), mecanismo que forma parte fundamental del sistema acople-desacople (7), este mecanismo cuando esta acoplado, transmite las tensiones del cable trasmisor (30) a la estructura malla (27), la cual las distribuye por la superficie del flotador (6).The float (6) is surrounding the waterproof housing (5) and shaped like a toroid. The float (6) is executed in a light, watertight material and of sufficient mechanical strength, to withstand the stresses that will be transmitted by the mesh structure (27) that surrounds it. It will contain a fluid of lower density than water, for example air. It will have a valve (28) to be able to vary if desired, the internal fluid and the pressure at which it works. The mesh structure (27) of the float (6), has a coupling mechanism (26) linked (a clutch with a jaw (29), for example), a mechanism that is a fundamental part of the coupling-decoupling system (7), this mechanism when coupled, transmits the tensions of the transmitter cable (30) to the mesh structure (27), which distributes them across the surface of the float (6).
Sistema de acople-desacople (Figura 8)Coupling-decoupling system (Figure 8)
FuncionesFunctions
- Acoplar mecanicamente el flotador (6) al resto del modulo (al menos en direccion vertical), en la fase de ascenso de ola.- Mechanically couple the float (6) to the rest of the module (at least in the vertical direction), in the wave ascent phase.
- Transmitir al conjunto generador (masa activa (3) y generador electrico (4)), el empuje del flotador (6) y aplicarlo en la elevacion de dicho conjunto.- To transmit to the generator set (active mass (3) and electric generator (4)), the thrust of the float (6) and apply it in the elevation of said set.
- Desacoplar mecanicamente (al menos en direccion vertical) el flotador (6) del resto del modulo, en la fase de descenso de ola.- Mechanically decouple (at least in the vertical direction) the float (6) from the rest of the module, in the phase of wave descent.
- Conservar la posicion elevada del conjunto generador ((3) y (4)), acumulando sus sucesivas elevaciones, correspondientes a los sucesivos ciclos de ola, es decir mantener y acumular energla potencial gravitatoria.- Maintain the elevated position of the generator set ((3) and (4)), accumulating its successive elevations, corresponding to the successive wave cycles, that is, maintaining and accumulating gravitational potential energy.
- Liberar el movimiento descendente del conjunto generador ((3) y (4)), cuando llegue a una elevacion determinada, es decir controlar el momento de liberacion de la energla potencial gravitatoria del conjunto.- Release the downward movement of the generator set ((3) and (4)), when it reaches a certain elevation, that is, control the moment of release of the gravitational potential energy of the set.
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- Controlar la velocidad de descenso del conjunto generador ((3) y (4)), y detener su movimiento residual, al llegar a la base inferior de la carcasa estanca (14).- Check the speed of descent of the generator set ((3) and (4)), and stop its residual movement, upon reaching the lower base of the waterproof housing (14).
ElementosElements
Para realizar estas funciones el sistema de acople-desacople (7), esta formado por un conjunto de mecanismos que ejecutan las acciones del proceso, y una computadora (8) con sus perifericos correspondientes, que rige el proceso.To perform these functions the coupling-decoupling system (7), is formed by a set of mechanisms that execute the actions of the process, and a computer (8) with its corresponding peripherals, which governs the process.
A continuacion se describen los elementos principales del sistema acople-desacople (7) y las funciones que realizan:The main elements of the coupling-decoupling system (7) and the functions they perform are described below:
- La computadora (8) recibe la inform acion del estado del proceso, a traves de sus perifericos, que seran basicamente sensores de movimiento y de posicion. Cuando estemos en fase de ascenso de ola, la computadora (8) manda la orden de acople; cuando estemos en fase de descenso de ola, manda la orden de desacople. Cuando el conjunto generador ((3) y (4)) llega a una altura determinada, manda la orden de liberacion del movimiento descendente de dicho conjunto.- The computer (8) receives the information on the state of the process, through its peripherals, which will basically be motion and position sensors. When we are in the wave ascension phase, the computer (8) sends the coupling order; when we are in the phase of wave descent, send the decoupling order. When the generator set ((3) and (4)) reaches a certain height, it sends the order to release the downward movement of said set.
- Mecanismo de acople (26). El mecanismo de acople (26) se puede materializar como un embrague que acciona una mordaza (29). Embrague se define como un sistema que permite tanto transmitir como interrum pir la transmision de una energla mecanica a su accion final, de manera voluntaria. Esta ligado permanentemente al flotador (6), por medio de la estructura malla (27). El mecanismo de acople (26), ejecuta el acople y desacople mecanico del flotador (6) al resto del modulo, mediante por ejemplo, una mordaza (29). Cuando estamos en fase de ascenso de ola, se acopla al cable transmisor (30), desacoplandose del mismo en fase de descenso.- Coupling mechanism (26). The coupling mechanism (26) can be realized as a clutch that drives a jaw (29). Clutch is defined as a system that allows both transmitting and interrupting the transmission of a mechanical energy to its final action, voluntarily. It is permanently linked to the float (6), by means of the mesh structure (27). The coupling mechanism (26), executes the mechanical coupling and decoupling of the float (6) to the rest of the module, for example, by a jaw (29). When we are in the phase of wave rise, it is coupled to the transmitter cable (30), decoupling from it in the phase of descent.
- Trinquete (31), es el mecanismo que conserva la posicion elevada del conjunto generador ((3) y (4)), acumulando las sucesivas elevaciones, correspondientes a los sucesivos ciclos de ola. El trinquete (31) liberara el movimiento descendente del conjunto generador ((3) y (4)), cuando este llegue a una altura determinada.- Ratchet (31), is the mechanism that preserves the elevated position of the generator set ((3) and (4)), accumulating the successive elevations, corresponding to the successive wave cycles. The ratchet (31) will release the downward movement of the generator set ((3) and (4)), when it reaches a certain height.
- Freno (41), ira incorporado en al menos en una de las poleas, y puede ser la misma que la que tiene el trinquete (31). Sera el elemento encargado de controlar la velocidad de descenso del conjunto generador ((3) y (4)) y de detener su movimiento residual, al llegar a la base inferior de la carcasa estanca (14).- Brake (41), will be incorporated in at least one of the pulleys, and may be the same as the one in the ratchet (31). It will be the element in charge of controlling the speed of descent of the generator set ((3) and (4)) and of stopping its residual movement, upon reaching the lower base of the watertight housing (14).
- Polea superior (40)- Upper pulley (40)
- Polea inferior (39)- Lower pulley (39)
- Cable transmisor (30), con al menos un punto de anclaje masa activa (19)- Transmitter cable (30), with at least one active ground anchor point (19)
- Carrete (32): que recoja y suelte cable transmisor (30)- Reel (32): pick up and drop transmitter cable (30)
- Estructura portico simple (38) puede estar empotrada en la cara superior del plano cojinete (12). Soporta a los elementos siguientes: trinquete (31), polea superior (40), polea inferior (39) y freno (41).- Simple portico structure (38) can be embedded in the upper face of the bearing plane (12). It supports the following elements: ratchet (31), upper pulley (40), lower pulley (39) and brake (41).
Sistema de ajuste a la altura de marea.Tidal height adjustment system.
Hay que adaptar la altura a la que trabaja el modulo convertidor, en funcion de las diferentes alturas del nivel del mar, propiciadas por las mareas. Para lograr este objetivo,You have to adapt the height at which the converter module works, depending on the different heights of sea level, caused by the tides. To achieve this goal,
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en una forma de realizacion, se puede optar por montar en el fuste (10), un cilindro hidraulico, que varie su longitud, segun las ordenes de la computadora (8). El fuste (10) del modulo, es variable en su longitud, esta formado por dos tramos, de diferentes dimensiones, tales que, uno se puede alojar en el otro, estando esa junta convenientemente impermeabilizada. El movimiento entre los dos tramos del fuste (10), es permitido o restringido, mediante un bloqueo (33).In one embodiment, it is possible to choose to mount a hydraulic cylinder in the shaft (10), which varies in length, according to the orders of the computer (8). The shaft (10) of the module, is variable in its length, is formed by two sections, of different dimensions, such that, one can be housed in the other, that gasket being conveniently waterproofed. The movement between the two sections of the shaft (10) is allowed or restricted, by means of a block (33).
En otra forma de realizacion de la invencion, se puede utilizar el sistema acople- desacople (7), como parte del sistema de ajuste de marea. Podemos transmitir el empuje para alargar el fuste (10), frenando la transmision de este empuje a la masa activa (3) y liberando el bloqueo (33) del fuste; como resultado, el empuje elevana la parte superior del fuste (10). De modo inverso, para disminuir la longitud del fuste (10), con el flotador (6) desacoplado y el bloqueo (33) desactivado, desciende por peso la parte superior del fuste (10); finalmente, tanto para el alargamiento como para el acortamiento del fuste(10), cuando se llegue a la posicion deseada la computadora (8) activara de nuevo el bloqueo del fuste (33).In another embodiment of the invention, the coupler coupling system (7) can be used as part of the tidal adjustment system. We can transmit the thrust to extend the shaft (10), stopping the transmission of this thrust to the active mass (3) and releasing the blockage (33) of the shaft; as a result, the thrust raises the top of the shaft (10). Conversely, to decrease the length of the shaft (10), with the float (6) disengaged and the lock (33) deactivated, the upper part of the shaft (10) descends by weight; finally, both for the lengthening and for the shortening of the shaft (10), when the desired position is reached, the computer (8) will activate the shaft lock (33) again.
ComputadoraComputer
La Computadora (8) es la encargada de regir y coordinar, todas las operaciones que conform an los procesos del modulo convertidor. Recibe la inform acion del estado del proceso, mediante sus perifericos que seran principalmente sensores de movimiento y de posicion; en funcion de esta informacion, emite las ordenes. Se especifican a continuacion las principal es ordenes que tiene que emitir durante un ciclo ordinario de generacion y a que elementos las envia.The Computer (8) is in charge of governing and coordinating all the operations that conform to the converter module processes. Receive information on the status of the process, through its peripherals that will be mainly motion and position sensors; Based on this information, issue the orders. The main ones are specified below are orders that you have to issue during an ordinary generation cycle and to which items you send them.
- Acople y desacople, al mecanismo de acoplamiento (26), en funcion del estado del ciclo de ola.- Coupling and decoupling, to the coupling mechanism (26), depending on the state of the wave cycle.
- Bloqueo, al trinquete (31), del movimiento vertical descendente del conjunto- Locking, to the ratchet (31), of the downward vertical movement of the assembly
generador ((3) y (4)), durante la fase de ascenso de dicho conjunto.generator ((3) and (4)), during the ascent phase of said set.
- Durante la fase de ascenso del conjunto generador ((3) y (4)) y dependiendo de la forma de realizacion: o bien, posicion de minima resistencia al flujo a los alabes moviles (17) del generador electrico (4) tipo turbomaquina; o bien, electroimanes desenergizados, en caso de optar por montar un generador electrico lineal.- During the ascent phase of the generator set ((3) and (4)) and depending on the embodiment: or, position of minimum resistance to flow to the mobile vanes (17) of the electric generator (4) turbomachine type ; or, de-energized electromagnets, if you choose to mount a linear electric generator.
- En el momento en que el conjunto generador ((3) y (4)), llega a una altura- At the moment when the generator set ((3) and (4)), reaches a height
determinada; en la forma de realizacion con generador electrico (4) tipodetermined; in the embodiment with electric generator (4) type
turbomaquina: ordena la posicion de generacion a los alabes moviles (17) del generador electrico (4). Inmediatamente ordena la liberacion del movimiento descendente del conjunto generador ((3) y (4)), al trinquete (31). En la forma de realizacion con generador electrico lineal, excitacion de los electroimanes, y liberacion del movimiento descendente del conjunto generador, al trinquete (31).turbomachine: orders the position of generation to the mobile vanes (17) of the electric generator (4). He immediately orders the release of the downward movement of the generator set ((3) and (4)), to the ratchet (31). In the embodiment with a linear electric generator, excitation of the electromagnets, and release of the downward movement of the generator set, to the ratchet (31).
- Durante la fase de descenso-generacion: regulacion de la velocidad de descenso del conjunto generador ((3) y (4)), mediante el freno (41); especial importancia de la regulacion de velocidad residual del conjunto generador ((3) y (4)), en el tramo final de su recorrido.- During the descent-generation phase: regulation of the descent speed of the generator set ((3) and (4)), by means of the brake (41); special importance of the regulation of residual speed of the generator set ((3) and (4)), in the final section of its route.
- Adecuacion de la electricidad que entrega el modulo, a los transformadores (35).- Adaptation of the electricity delivered by the module to the transformers (35).
La computadora (8) rige otros procesos como: el ajuste a la altura de marea, los del sistema de seguridad, o la emision y recepcion de datos a puntos remotos.The computer (8) governs other processes such as: tidal height adjustment, security system settings, or data transmission and reception to remote points.
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Sistema de seguridadSecurity system
Si se registran por los perifericos de la computadora (8), valores anormales en el funcionamiento del modulo, que esten registrados como daninos (como durante tormentas), la computadora (8) enviara ordenes para evitar estos danos; puede por ejemplo, dejar el modulo desconectado del flotador (6) permanentemente.If they are registered by the computer peripherals (8), abnormal values in the operation of the module, which are registered as harmful (as during storms), the computer (8) will send orders to avoid these damages; You can, for example, leave the module disconnected from the float (6) permanently.
Es una ventaja, que el sistema de seguridad, frente a tormentas y condiciones extremas, sea el mismo sistema de funcionamiento normal del modulo.It is an advantage, that the security system, against storms and extreme conditions, is the same normal operating system of the module.
Descripcion de la forma de realizacion preferidaDescription of the preferred embodiment
Anclaje al lecho marinoAnchorage to the seabed
Se instalara una base de hormigon armado (37) en el fondo del mar. El modulo tiene un punto de anclaje al lecho marino (9), trabajando como una rotula sobre esta base. De este punto, parte el fuste (10).A reinforced concrete base (37) will be installed at the bottom of the sea. The module has an anchor point to the seabed (9), working as a label on this base. From this point, the shaft (10) starts.
Estructura de soporteSupport structure
La estructura de soporte (1) se fabrica en acero inoxidable. Del punto de anclaje al lecho marino (9), parte el primer tramo del fuste de diametro D1, mayor que el D2, a fin de que se pueda alojar en parte, el uno en el otro. Entre los dos tramos se dispone una junta dinamica lineal (34), polimerica, impermeable y resistente al agua salada. El tramo D1 tiene un bloqueo (33) automatico, regido por la computadora (8), que impide o libera el movimiento entre los dos tramos del fuste (10).The support structure (1) is made of stainless steel. From the anchoring point to the seabed (9), the first section of the shaft of diameter D1, larger than D2, starts so that it can be partially housed in one another. Between the two sections there is a linear dynamic joint (34), polymeric, impermeable and resistant to salt water. Section D1 has an automatic lock (33), governed by the computer (8), which prevents or releases movement between the two sections of the shaft (10).
La estructura de soporte (1) en su tramo superior, tiene forma troncoconica invertida (13), orientando asl la ola ascendente hacia el flotador (6). En este troncocono invertido (13) se alojan los transformadores (35).The support structure (1) in its upper section has an inverted trunk shape (13), thus guiding the rising wave towards the float (6). Transformers (35) are housed in this inverted trunk (13).
Plano cojinetePlain bearing
Plano cojinete (12): la funcion de este elemento mecanico, es permitir el giro en el plano situado entre: la base superior de la estructura de soporte (11) y la base inferior de la carcasa estanca (14).Bearing plane (12): the function of this mechanical element is to allow the rotation in the plane between: the upper base of the support structure (11) and the lower base of the waterproof housing (14).
En la forma de realizacion preferida, la pieza se ejecuta como un cojinete de bolas de doble direccion, con varias hileras de bolas. Entre los elementos del mecanismo, en su parte expuesta al mar, se dispondran juntas de material polimerico, para asegurar su estanquidad.In the preferred embodiment, the piece is executed as a double direction ball bearing, with several rows of balls. Between the elements of the mechanism, in its exposed part to the sea, polymeric material joints will be arranged, to ensure its tightness.
GeneradorGenerator
Se elige para la forma de realizacion preferida, el generador electrico (4) tipo turbomaquina, implementando una turbina de flujo axial.For the preferred embodiment, the turbine-type electric generator (4) is implemented, implementing an axial flow turbine.
El generador electrico (4) es una turbina de alabes orientables (17); estos alabes tienen una posicion de m (nima resistencia al flujo, durante la fase de ascenso, y otra posicion de turbinado, durante la fase de descenso-generacion.The electric generator (4) is a turbine of adjustable blades (17); These blades have a position of m (minimum resistance to flow, during the ascent phase, and another position of turbination, during the descent-generation phase.
El generador electrico (4) realiza su movimiento vertical, guiado por el eje central (2) y se apoya en la masa activa (3), la cual realiza la funcion de bastidor para el. Generador electrico (4) y masa activa (3) tienen un movimiento solidario durante todo el proceso, yThe electric generator (4) performs its vertical movement, guided by the central axis (2) and relies on the active mass (3), which performs the function of a frame for it. Electric generator (4) and active mass (3) have a solidarity movement throughout the process, and
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se dispone entre ellos un material elastomero (20), destinado a aislar el generador electrico (4) frente las vibraciones, tanto de la masa activa (3), como del difusor inferior (18).an elastomeric material (20) is arranged between them, intended to isolate the electric generator (4) against vibrations, both of the active mass (3), and of the lower diffuser (18).
La masa activa (3) cuenta con unos brazos de soporte (21), en los que se fijan los puntos de anclaje (19); estos brazos conectan con el bastidor donde se apoya el generador electrico (4).The active mass (3) has support arms (21), in which the anchor points (19) are fixed; These arms connect to the frame where the electric generator (4) rests.
El eje central (2) es hueco; en ese hueco se aloja el cable de extraccion (16) de la energla electrica, que se genera en el generador electrico (4). Este cable de extraccion (16) tiene una longitud suficiente para acompanar el movimiento de ascenso y descenso del generador electrico (4) y cuenta con un carrete para recoger el exceso de longitud, dependiendo de la fase del ciclo en la que nos encontremos.The central axis (2) is hollow; in that hole the extraction cable (16) of the electric energy is housed, which is generated in the electric generator (4). This extraction cable (16) has a length sufficient to accompany the movement of ascent and descent of the electric generator (4) and has a reel to collect the excess length, depending on the phase of the cycle in which we are.
El cable de extraccion (16) entrega la energla a los transformadores (35), alojados en el troncocono invertido (13).The extraction cable (16) delivers the energy to the transformers (35), housed in the inverted trunk (13).
Masa activaActive mass
La masa activa (3) tiene como funcion, atesorar energla potencial gravitatoria, por tanto, ha de ser de un material pesado, economico y resistente. Para la forma de realizacion preferida, es hormigon armado, recubriendo su superficie inferior, con un material polimerico con capacidad de absorcion de energla mecanica al choque. En su superficie de contacto con las paredes verticales de la carcasa estanca al agua (5), la masa activa (3) se reviste de un material de minima friccion, como el teflon.The active mass (3) has as function, to treasure gravitational potential energy, therefore, it must be of a heavy, economical and resistant material. For the preferred embodiment, it is reinforced concrete, covering its lower surface, with a polymeric material capable of absorbing mechanical energy from shock. On its surface of contact with the vertical walls of the waterproof housing (5), the active mass (3) is coated with a minimum friction material, such as teflon.
Una vez definido el material, se pasa a definir la forma. La masa activa (3) cae sobre el fluido bajo ella, a modo de embolo en un piston. El flujo es orientado al eje del sistema, que pasa por el centro de gravedad de la masa activa (3). Ahl se situa la turbina del generador electrico (4). Nos interesa que ese flujo pase a la maxima velocidad posible por la turbina. Basandonos en el principio de Bernoulli, la forma de la masa activa (3) sera de toroide, siendo la superficie inferior de este toroide, troncoconica. De este modo, el flujo sera canalizado a traves de la seccion en disminucion de la masa activa (3), hasta su turbinado.Once the material is defined, the shape is defined. The active mass (3) falls on the fluid under it, as a plunger in a piston. The flow is oriented to the axis of the system, which passes through the center of gravity of the active mass (3). The electric generator turbine (4) is located there. We are interested that this flow passes at the maximum possible speed through the turbine. Based on Bernoulli's principle, the shape of the active mass (3) will be a toroid, the lower surface of this toroid being a truncated cone. In this way, the flow will be channeled through the section in decrease of the active mass (3), until it is turbinated.
Para esta realizacion, la masa activa (3) esta anclada en dos puntos (19) al sistema acople-desacople (7); en otras configuraciones pueden ser cuatro o mas, siempre guardando la simetrla.For this embodiment, the active mass (3) is anchored at two points (19) to the coupling-decoupling system (7); in other configurations they can be four or more, always keeping the symmetry.
Carcasa estanca al aguaWaterproof case
La carcasa estanca al agua (5) tiene forma cillndrica y esta coronada por una cubierta (25) de forma conica. Esta ejecutada en acero inoxidable.The waterproof case (5) has a cylindrical shape and is crowned by a conical cover (25). It is executed in stainless steel.
Como su nombre indica, es estanca al agua y cuenta con valvulas (24), en caso de querer regular la presion del fluido (aire) que aloja.As the name implies, it is waterproof and has valves (24), in case you want to regulate the pressure of the fluid (air) it houses.
Nombramos como punto de llmite de estanqueidad (23), a los puntos en los que la carcasa estanca se comunica con elementos exteriores. En la realizacion preferida, son los dos orificios superiores, cercanos a la cubierta (25) por donde entran sendos cables transmisores (30), del sistema acople-desacople (7), y otro orificio en su base (14), por donde el eje (2) da salida al cable de extraccion (16) de energla electrica. En estos puntos sensibles, donde cambia la condicion de estanqueidad, hay que disponer juntas dinamicas lineales (34), que preserven la estanqueidad hidraulica en el interior de laWe designate as a point of tightness limit (23), at the points where the waterproof housing communicates with external elements. In the preferred embodiment, they are the two upper holes, close to the cover (25) through which transmit cables (30), of the coupling-decoupling system (7), and another hole in its base (14), where the shaft (2) outputs the extraction cable (16) of electric power. In these sensitive points, where the sealing condition changes, it is necessary to have linear dynamic joints (34), which preserve the hydraulic seal inside the
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carcasa, estas juntas se ejecutan con polimeros de buenas cualidades mecanicas y resistentes a un entorno salino.housing, these joints are executed with polymers of good mechanical qualities and resistant to a saline environment.
Aunque no son estrictamente partes de la carcasa estanca, la misma en su exterior tiene soldados dos conductos protectores (22), que protegen parte del sistema acople- desacople, de las inclemencias del tiempo. Son una transicion entre las condiciones de exposicion al medio marino y la estanqueidad en el interior de la carcasa estanca al agua (5).Although they are not strictly parts of the watertight housing, the same outside has two protective ducts (22), which protect part of the coupling system, from the weather. They are a transition between the conditions of exposure to the marine environment and the tightness inside the waterproof case (5).
A pesar de que en esta realizacion preferida, se propone el acero como material para la carcasa estanca (5), hay materia les compuestos, como la fibra de vidrio, o la fibra de carbono, que podrfan ser de aplicacion, con buenos resultados.Although in this preferred embodiment, steel is proposed as a material for the waterproof housing (5), there are composite materials, such as fiberglass, or carbon fiber, which could be applied, with good results.
Sistema de acople-desacopleCoupling-decoupling system
En esta realizacion preferida, por simplificar, el sistema acople desacople (7), tiene dos puntos de anclaje a la masa activa (19). No olvidar la simetrla del sistema que estamos explicando.In this preferred embodiment, for simplicity, the decoupling system (7) has two anchor points to the active mass (19). Do not forget the symmetry of the system we are explaining.
El flotador (6) soporta la estructura malla (27) y esta a su vez, tiene ligado el mecanismo de acoplamiento (26), materializado en un embrague que acopla y desacopla una mordaza (29) hidraulica, del cable transmisor (30). El empuje que se produce en el flotador (6) durante el ascenso de ola, se transmite al cable transmisor (30), que funcionara principalmente como cable de traccion. El cable transmisor (30) debera tener un tratamiento exterior frente al agua salada, como un impregnado en plastico.The float (6) supports the mesh structure (27) and this, in turn, has the coupling mechanism (26), materialized in a clutch that engages and disengages a hydraulic jaw (29), of the transmitter cable (30). The thrust that occurs in the float (6) during the wave rise is transmitted to the transmitter cable (30), which will function primarily as a traction cable. The transmitter cable (30) should have an external treatment against salt water, such as plastic impregnated.
Las tensiones del cable transmisor (30), pasan por conjunto de poleas, las cuales apoyan sus ejes en una estructura portico simple (38), empotrada en dos puntos, a la cara superior del plano cojinete (12). La viga superior de la estructura portico simple (38), se situa dentro de la carcasa estanca y los puntos de interseccion entre esta estructura y la carcasa estanca al agua (5), tendran que ser tratados para mantener la estanqueidad.The tensions of the transmitter cable (30) pass through a set of pulleys, which support their axes in a simple portic structure (38), embedded in two points, to the upper face of the bearing plane (12). The upper beam of the simple portic structure (38), is located inside the waterproof housing and the points of intersection between this structure and the waterproof housing (5), will have to be treated to maintain the tightness.
Los elementos basicos que definen este sistema son:The basic elements that define this system are:
Carrete (32), que tiene como principal funcion recoger y soltar longitud de cable transmisor (30) conformemente al proceso. Esta alojado en el conducto protector (22).Reel (32), whose main function is to collect and release length of transmitter cable (30) according to the process. It is housed in the protective conduit (22).
Polea inferior (39): es la polea mas cercana a la base de la carcasa estanca (14), y esta expuesta al ambiente marino, con lo que hay que disponer una proteccion frente al mismo, por ejemplo, una carcasa de recubrimiento de pvc.Lower pulley (39): it is the pulley closest to the base of the watertight housing (14), and is exposed to the marine environment, so you have to provide a protection against it, for example, a pvc coating housing .
Polea superior (40): esta situada en la parte alta de la estructura portico simple (38), alojada en la parte alta del conducto protector (22). El cable transmisor (30) al salir de ella, pasa por el punto llmite de estanqueidad (23) y llega al trinquete (31).Upper pulley (40): is located in the upper part of the simple portico structure (38), housed in the upper part of the protective duct (22). The transmitter cable (30), when leaving it, passes through the sealing point (23) and reaches the ratchet (31).
El trinquete (31) y el freno (41), se encuentran alojados dentro de la carcasa estanca al agua (5), lo que favorecera su durabilidad.The ratchet (31) and the brake (41), are housed inside the waterproof housing (5), which will favor its durability.
El cable transmisor (30) sale del trinquete (31) y llega al punto de anclaje de la masa activa (19). La masa activa recibe las tensiones del cable transmisor (30) en ese punto y a traves de sus brazos de soporte (21), la reparte en su estructura interna.The transmitter cable (30) leaves the ratchet (31) and reaches the anchor point of the active mass (19). The active mass receives the tensions of the transmitter cable (30) at that point and through its support arms (21), it distributes it in its internal structure.
Los procesos del sistema acople-desacople (7), son regidos por la computadora (8).The processes of the coupling-decoupling system (7) are governed by the computer (8).
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FlotadorFloat
El Flotador (6) tiene forma toroidal y esta ejecutado en un material polimerico, ligero, con buena resistencia mecanica y resistente a la corrosion. Este tipo de material, permite una gran libertad en cuanto a la creacion de la geometrla del flotador(6). El flotador (6) cuenta ademas con una valvula (28), que permite regular, la presion del fluido que contiene, o cambiar el propio fluido, si se desea. Este fluido en la forma de realizacion preferida es aire. El flotador (6) tiene unos rebajes en su superficie, destinados a encajar la estructura malla (27), la cual a su vez soporta el mecanismo de acoplamiento (26) con su mordaza (29).The Float (6) has a toroidal shape and is executed in a polymeric material, lightweight, with good mechanical resistance and resistant to corrosion. This type of material allows a great freedom in terms of the creation of the float geometry (6). The float (6) also has a valve (28), which allows regulating the pressure of the fluid it contains, or changing the fluid itself, if desired. This fluid in the preferred embodiment is air. The float (6) has recesses on its surface, intended to fit the mesh structure (27), which in turn supports the coupling mechanism (26) with its jaw (29).
Sistema de ajuste a la altura de mareaTidal height adjustment system
Para la realizacion preferida, de los dos sistemas explicados anteriormente, se util izara el que utiliza el sistema acople-desacople (7).For the preferred embodiment, of the two systems explained above, the one using the coupling-decoupling system (7) will be used.
ComputadoraComputer
La Computadora (8) es un ordenador, compuesto de su hardware, software y elementos perifericos; estos perifericos le aportan la informacion del proceso, principalmente: posicion, velocidad y aceleracion, de los elementos del modulo.The Computer (8) is a computer, composed of its hardware, software and peripheral elements; These peripherals provide the process information, mainly: position, speed and acceleration, of the module elements.
Los elementos perifericos son sensores de movimiento y de posicion, aportan la informacion, que es interpretada por el software. El software es previamente calibrado con los parametros de funcionamiento, evalua los datos aportados por los sensores y emite las ordenes basicas de funcionamiento, en funcion de estos datos.The peripheral elements are motion and position sensors, they provide the information, which is interpreted by the software. The software is previously calibrated with the operating parameters, evaluates the data provided by the sensors and issues the basic operating orders, based on this data.
La computadora (8) se aloja en la base inferior de la carcasa estanca (14).The computer (8) is housed in the lower base of the waterproof case (14).
Sistema de generacion electrica a partir de varios modulos convertidoresElectricity generation system from several converter modules
Se pueden usar varios modulos convertidores como el que estamos describiendo para lograr una generacion conjunta, a partir de las generaciones individuales de cada modulo.You can use several converter modules like the one we are describing to achieve a joint generation, from the individual generations of each module.
Funcionamiento (Descripcion de un ciclo de generacion (Figura 9)Operation (Description of a generation cycle (Figure 9)
Valle de ola (Figura 9.1)Wave Valley (Figure 9.1)
Partimos de la situacion de reposo y valle de ola. Tenemos el conjunto generador (es decir la masa activa (3) y el generador electrico (4)), apoyados en la base de la carcasa estanca (14). El flotador (6) esta apoyado en la superficie del agua.We start from the resting situation and wave valley. We have the generator set (i.e. the active mass (3) and the electric generator (4)), supported by the base of the waterproof housing (14). The float (6) is supported on the surface of the water.
El sistema acople-desacople (7) en este momento, mantiene el flotador (6) desacoplado del resto del modulo (al menos en direccion vertical).The coupling-decoupling system (7) at this time, keeps the float (6) decoupled from the rest of the module (at least in the vertical direction).
Acople (Figura 9.2)Coupling (Figure 9.2)
Inmediatamente despues de un valle, comienza el ascenso de ola. Los perifericos informan a la computadora (8) de esta situacion y esta envla la orden de conexion al mecanismo de acoplamiento (26), que mediante el cierre de su mordaza (29), se acopla al cable transmisor (30), quedando asl acoplado el flotador (6) al resto del modulo. Los alabes orientables (17) del generador electrico (4), se disponen en su posicion de minima resistencia al flujo (Figura 9.3).Immediately after a valley, the rise of the wave begins. The peripherals inform the computer (8) of this situation and it sends the order of connection to the coupling mechanism (26), which by closing its jaw (29), is coupled to the transmitter cable (30), thus being coupled the float (6) to the rest of the module. The adjustable vanes (17) of the electric generator (4) are arranged in their position of minimum flow resistance (Figure 9.3).
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Ascenso de ola. (Figura 9.4)Rise of the wave (Figure 9.4)
La ola esta ascendiendo y en el flotador (6) se produce un empuje que se transmite hasta la masa activa (3), mediante el cable transmisor (30). Cuando este empuje sea suficiente, el conjunto generador (masa activa (3) y generador electrico (4)), ascendera guiado por el eje (2), hasta un momento proximo al de cresta de ola.The wave is rising and in the float (6) there is a thrust that is transmitted to the active mass (3), using the transmitter cable (30). When this thrust is sufficient, the generator set (active mass (3) and electric generator (4)), will be guided by the axis (2), up to a point close to the wave crest.
Cresta de ola. Desacople (Figura 9.5)Wave Crest Disconnect (Figure 9.5)
A partir del momento de cresta de ola, sobreviene el descenso de la ola. Los perifericos informan de esta situacion a la computadora (8) la cual envla la orden de desacople al mecanismo de acoplamiento (26), abriendo su mordaza (29) y desacoplando, al menos en direccion vertical, el flotador (6) del resto del modulo. El movimiento descendente del conjunto generador (masa activa (3) y generador electrico (4)) esta bloqueado gracias al trinquete (31), conservando asl la energia potencial gravitatoria, atesorada en el conjunto generador elevado.From the moment of wave crest, the descent of the wave ensues. The peripherals report this situation to the computer (8) which sends the decoupling order to the coupling mechanism (26), opening its jaw (29) and decoupling, at least in the vertical direction, the float (6) from the rest of the module. The downward movement of the generator set (active mass (3) and electric generator (4)) is blocked thanks to the ratchet (31), thus retaining the gravitational potential energy, treasured in the elevated generator set.
Descenso de ola (Figura 9.6)Wave Descent (Figure 9.6)
El conjunto generador ((3) y (4)) mantiene su posicion elevada. El flotador (6) que esta desacoplado del resto del modulo, desciende apoyado en la superficie del agua, hasta llegar al siguiente valle de ola.The generator set ((3) and (4)) maintains its elevated position. The float (6) that is decoupled from the rest of the module, descends on the surface of the water, until it reaches the next wave valley.
Nuevo acople y ascenso de olaNew coupling and wave rise
Se repite la operacion de acople descrita anteriormente, para la situacion valle de ola, como el ascenso del conjunto masa activa (3) y generador electrico (4).The coupling operation described above is repeated, for the wave valley situation, such as the ascent of the active mass assembly (3) and electric generator (4).
Tras un numero de ciclos de ola, el conjunto generador ((3) y (4)) llega a una altura determinada, que llamamos altura de generacion (hG), considerada propicia para iniciar el proceso de generacion.After a number of wave cycles, the generator set ((3) and (4)) reaches a certain height, which we call generation height (hG), considered suitable for starting the generation process.
Altura de generacion (Figura 9.7)Generation Height (Figure 9.7)
El conjunto generador (masa activa (3) y generador electrico (4)), ya ha alcanzado la altura de generacion (ha), los perifericos transmiten esta inform acion a la computadora (8). La computadora entonces: envla la orden de desacople del flotador (6), al mecanismo de acoplamiento (26); envla la orden de posicion de generacion, a los alabes orientables (17) del generador electrico (4) y la orden de liberacion del movimiento vertical del conjunto generador ((3) y (4)), enviada al trinquete (31).The generator set (active mass (3) and electric generator (4)), has already reached the height of generation (ha), the peripherals transmit this information to the computer (8). The computer then: sends the decoupling order of the float (6), to the coupling mechanism (26); sends the generation position order to the adjustable blades (17) of the electric generator (4) and the order of release of the vertical movement of the generator set ((3) and (4)), sent to the ratchet (31).
Descenso-Generacion (Figura 9.8)Descent-Generation (Figure 9.8)
El generador electrico (4) es un dispositivo que convierte la energia mecanica, en energia electrica. Es un generador de corriente alterna. El generador mas simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnetico uniforme. Este movimiento de rotacion de las espiras, es producido por el movimiento de los alabes (17) de una turbina, propiciado por el paso de un fluido (en este caso el aire) a traves de ella. Cuando la espira gira, el flujo del campo magnetico a traves ella, cambia con el tiempo, con lo que moveremos electrones: producimos una fuerza electromagneticaThe electric generator (4) is a device that converts mechanical energy into electrical energy. It is an alternating current generator. The simplest generator consists of a rectangular loop that rotates in a uniform magnetic field. This rotation movement of the turns is produced by the movement of the blades (17) of a turbine, caused by the passage of a fluid (in this case the air) through it. When the loop rotates, the flow of the magnetic field through it changes over time, so we will move electrons: we produce an electromagnetic force
La fuerza electromagnetica producida: fem = qv x B, es funcion de la velocidad con que gira la espira en el campo magnetico, a mayor velocidad, mayor generacion electromagnetica, y esta velocidad vendra determinada por el giro de los alabes (17); losThe electromagnetic force produced: fem = qv x B, is a function of the speed with which the spiral rotates in the magnetic field, at a higher speed, greater electromagnetic generation, and this speed will be determined by the rotation of the blades (17); the
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alabes (17) tendran una velocidad de giro (VALabes), funcion de la velocidad de circulacion del fluido a traves de ellos (VFLUiDo). Este flujo, de velocidad (VFLUiDo), se produce por la diferencia de presiones existente, entre los puntos del fluido situados bajo el conjunto generador ((3) y (4)), llamada PFLb, frente a la presion de los puntos sobre el, llamadavanes (17) will have a speed of rotation (VALabes), a function of the speed of circulation of the fluid through them (VFLUiDo). This flow, of velocity (VFLUiDo), is produced by the difference in existing pressures, between the points of the fluid located under the generator set ((3) and (4)), called PFLb, against the pressure of the points on the call
P fls-P fls-
Esta fuerza electromagnetica (fem) se canaliza mediante los cables de extraccion (16), que van a los transform adores (35) y de ah I a un nuevo transform ador, o a la red de consumo.This electromagnetic force (fem) is channeled through the extraction cables (16), which go to the transformers (35) and from there to a new transformer, or to the consumption network.
En la fase de descenso-generacion, partimos de la situacion inicial, con el conjunto generador ((3) y (4)), en su posicion de altura de generacion (hG), con el flotador (6) desacoplado, sin tener en cuenta el efecto de ninguna valvula de la carcasa estanca (24) y con el movimiento vertical del conjunto generador restringido por el trinquete (31). Idealizamos las presiones iniciales del fluido bajo y sobre el conjunto generador iguales, Pfls o = Pfli o (Figura 9.7).In the phase of descent-generation, we start from the initial situation, with the generator set ((3) and (4)), in its position of generation height (hG), with the float (6) decoupled, without having in It counts the effect of no valve of the watertight housing (24) and with the vertical movement of the generator set restricted by the ratchet (31). We idealize the initial pressures of the same low fluid and on the generator set, Pfls o = Pfli o (Figure 9.7).
Al liberar el movimiento vertical del conjunto generador ((3) y (4)) desde el trinquete (31), la presion del fluido inferior se ve aumentada por la fuerza del peso de dicho conjunto (My, siendo PFLb 1 > PFLs 1. Esta diferencia de presiones en cada momento del descenso- generacion, origina el flujo a traves del generador electrico (4).By releasing the vertical movement of the generator set ((3) and (4)) from the ratchet (31), the lower fluid pressure is increased by the force of the weight of said assembly (My, being PFLb 1> PFLs 1. This difference in pressure at each moment of the descent-generation causes the flow through the electric generator (4).
El peso del conjunto generador (MG) es una fuerza conocida de un campo gravitatorio; si el sistema puede suponerse vertical, podemos optimizar mas facilmente el resto de parametros, para maximizar la generacion electrica.The weight of the generator set (MG) is a known force of a gravitational field; If the system can be assumed vertically, we can more easily optimize the rest of the parameters, to maximize the electric generation.
El modulo de flotabilidad desacoplable, permite obtener este predecible sistema de fuerzas, independiente del flotador (6).The decoupling buoyancy module allows to obtain this predictable system of forces, independent of the float (6).
El sistema acople-desacople (7) esta equipado con un freno (41), con el que se puede regular la velocidad del conjunto generador ((3) y (4)). Este freno (41) tiene gran importancia en el tramo final del recorrido del conjunto generador ((3) y (4)), ya que tiene la funcion de eliminar su movimiento residual y asl evitar todo impacto con la base de la carcasa estanca (14). Esta base, en su superficie de contacto con la masa activa (3), dispone una capa de material elastomero (20), para apoyo y absorcion de vibraciones.The coupling-decoupling system (7) is equipped with a brake (41), with which the speed of the generator set ((3) and (4)) can be regulated. This brake (41) is of great importance in the final section of the generator set ((3) and (4)), since it has the function of eliminating its residual movement and thus avoiding any impact with the base of the waterproof housing ( 14). This base, on its surface of contact with the active mass (3), has a layer of elastomeric material (20), for support and vibration absorption.
Vuelta a la posicion inicial.Return to starting position.
El conjunto generador ((3) y (4)), ha realizado su descenso de manera independiente al flotador (6), bajo un sistema de fuerzas diferente.The generator set ((3) and (4)), has made its descent independently to the float (6), under a different force system.
En el siguiente valle de ola, nos encontramos de nuevo en la situacion inicial.In the next wave valley, we are again in the initial situation.
Descripcion de las figurasDescription of the figures
Figura 1 - Vista general en perspectiva, de un modulo convertidor.Figure 1 - General perspective view of a converter module.
Figura 2 - Vista de una seccion por plano de simetrla, de la estructura de soporte (1). Se pueden observar numerados los siguientes elementos:Figure 2 - View of a section by plane of symmetry, of the support structure (1). The following elements can be seen numbered:
Anclaje al lecho marino (9)Anchorage to the seabed (9)
Fuste (10)Fuste (10)
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
Base superior de la estructura de soporte (11)Upper base of the support structure (11)
Superficie troncoconica invertida (13)Inverted trunk conical surface (13)
Bloqueo (33)Lock (33)
Junta dinamica lineal (34)Linear dynamic joint (34)
Base de hormigon armado (37)Reinforced concrete base (37)
Figura 3 - Vista de una seccion por plano de simetrla del modulo. En esta seccion se aprecia el plano cojinete (12), que permite el giro entre la base superior de la estructura de soporte (11) y la base inferior de la carcasa estanca (14).Figure 3 - View of a section by plane of symmetry of the module. In this section, the bearing plane (12) can be seen, which allows the rotation between the upper base of the support structure (11) and the lower base of the waterproof housing (14).
Figura 4 - Vista de una seccion, ilustrando en detalle la forma de la masa activa (3). Tambien se indican numericamente los siguientes elementos:Figure 4 - View of a section, illustrating in detail the shape of the active mass (3). The following elements are also indicated numerically:
Eje (2)Shaft (2)
Base inferior de la carcasa estanca (14)Bottom base of the waterproof case (14)
Cables de extraccion (16)Extraction Cables (16)
Punto de anclaje masa activa (19)Anchor point active mass (19)
Figura 5 - Ilustra el generador electrico (4) en sus dos posiciones. En la figura 5.1 se muestra la posicion de minima resistencia al flujo, y en la 5.2 la posicion de descenso- generacion. Estan senalados los elementos siguientes:Figure 5 - Illustrates the electric generator (4) in its two positions. Figure 5.1 shows the position of minimum resistance to flow, and in 5.2 the position of descent-generation. The following elements are indicated:
Alabes orientables (17)Adjustable blades (17)
Difusor inferior (18)Bottom diffuser (18)
Material elastomero (20)Elastomer material (20)
Brazos de soporte (21)Support arms (21)
Figura 6 - Muestra una seccion de la carcasa estanca al agua (5). Se senalan los elementos siguientes:Figure 6 - Shows a section of the waterproof housing (5). The following elements are noted:
Masa activa (3)Active mass (3)
Generador electrico (4)Electric generator (4)
Cable de extraccion (16)Extraction Cable (16)
Conductos protectores (22)Protective Ducts (22)
Punto llmite de estanqueidad (23), en detalles ampliados.Sealing point llmite (23), in extended details.
Valvulas carcasa estanca (24)Waterproof housing valves (24)
Cubierta (25)Deck (25)
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
Cable transmisor (30) Junta dinamica lineal (34)Transmitter cable (30) Linear dynamic joint (34)
Figura 7 - Ilustra el flotador. Se observa una seccion del flotador (6) por un plano que contiene a los mecanismos de acoplamiento (26).Figure 7 - Illustrates the float. A section of the float (6) is observed by a plane containing the coupling mechanisms (26).
La figura muestra tambien una vista en planta del flotador (6), con detalle de un mecanismo de acoplamiento (26), con la mordaza (29) y el cable transmisor (30) al que se acopla.The figure also shows a plan view of the float (6), in detail of a coupling mechanism (26), with the jaw (29) and the transmitter cable (30) to which it is coupled.
En la parte inferior de la figura se muestra una vista en perspectiva de la estructura malla (27).A perspective view of the mesh structure (27) is shown in the lower part of the figure.
Figura 8 - Muestra una seccion del sistema acople-desacople (7). En la parte inferior de la figura se aprecia una vista de seccion por un plano A, perpendicular al anterior. Se observa en detalle el mecanismo de acoplamiento (26), ilustrando el movimiento acople- desacople.Figure 8 - Shows a section of the coupling-decoupling system (7). In the lower part of the figure a sectional view can be seen on a plane A, perpendicular to the previous one. The coupling mechanism (26) is observed in detail, illustrating the coupling-disengagement movement.
Se pueden identificar los siguientes elementos:The following elements can be identified:
Punto de anclaje masa activa (19)Anchor point active mass (19)
Mecanismo de acoplamiento (26)Coupling Mechanism (26)
Mordaza (29)Gag (29)
Cable transmisor (30)Transmitter Cable (30)
Trinquete (31)Ratchet (31)
Carrete (32)Reel (32)
Estructura portico simple (38)Simple portico structure (38)
Polea inferior (39)Lower Pulley (39)
Polea superior (40)Upper Pulley (40)
Freno (41)Brake (41)
Figura 9 - Muestra el funcionamiento de un ciclo de generacion, por medio de secciones longitudinales y trasversales. Esta subdividida en 8 Figuras.Figure 9 - Shows the operation of a generation cycle, by means of longitudinal and transverse sections. It is subdivided into 8 figures.
Figura 9.1 Ilustra un valle de ola, con los elementos del modulo en situacion inicial de reposo. En detalle se muestra la mordaza (29) en posicion desacoplada del cable transmisor (30).Figure 9.1 Illustrates a wave valley, with the module elements in an initial resting situation. In detail, the jaw (29) is shown in the decoupled position of the transmitter cable (30).
Figura 9.2 Ilustra en detalle el movimiento de acople.Figure 9.2 Illustrates in detail the coupling movement.
Figura 9.3 Ilustra el movimiento del generador electrico (4) para disponer sus alabes orientables (17), en posicion de minima resistencia al flujo.Figure 9.3 Illustrates the movement of the electric generator (4) to arrange its adjustable blades (17), in a position of minimum resistance to flow.
En las figuras 9.1, 9.2 y 9.3 se aprecian numerados los elementos siguientes:The following elements are numbered in figures 9.1, 9.2 and 9.3:
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
Masa activa (3)Active mass (3)
Generador electrico (4)Electric generator (4)
Flotador (6)Float (6)
Base inferior de la carcasa estanca (14)Bottom base of the waterproof case (14)
Alabes orientables (17)Adjustable blades (17)
Difusor inferior (18)Bottom diffuser (18)
Punto de anclaje masa activa (19)Anchor point active mass (19)
Mecanismo de acoplamiento (26)Coupling Mechanism (26)
Mordaza (29)Gag (29)
Cable transmisor (30)Transmitter Cable (30)
Figura 9.4 Muestra el modulo funcionando durante el ascenso de ola. El empuje esta simbolizado, con la letra "E" y una flecha. En el detalle ampliado, se muestra el sentido del movimiento mediante flechas, en el cable transmisor (30), con el flotador (6) acoplado al resto del modulo. Estan tambien indicados los elementos siguientes:Figure 9.4 Shows the module working during the wave ascent. The thrust is symbolized, with the letter "E" and an arrow. In the enlarged detail, the direction of movement is shown by arrows, on the transmitter cable (30), with the float (6) coupled to the rest of the module. The following elements are also indicated:
Eje (2)Shaft (2)
Masa activa (3)Active mass (3)
Generador electrico (4)Electric generator (4)
Trinquete (31)Ratchet (31)
Freno (41)Brake (41)
Figura 9.5 Ilustra el momento de una cresta de ola. En el detalle superior se observa la masa activa (3) y el generador electrico (4), conservando su elevacion, gracias al trinquete (31). En el detalle inferior se ilustra el movimiento de desacople del flotador (6), inmediatamente posterior al momento cresta de ola.Figure 9.5 Illustrates the moment of a wave crest. In the upper detail, the active mass (3) and the electric generator (4) are observed, maintaining its elevation, thanks to the ratchet (31). In the lower detail the movement of decoupling of the float (6) is illustrated, immediately after the wave crest moment.
Figura 9.6 Ilustra el funcionamiento del modulo, durante el descenso de ola, con la masa activa (3) y el generador electrico (4), mantenidos en su posicion elevada, por el trinquete (31). El flotador (6), desacoplado verticalmente de resto del modulo, desciende apoyado sobre la superficie descendente de la ola.Figure 9.6 Illustrates the operation of the module, during the wave descent, with the active mass (3) and the electric generator (4), held in its elevated position, by the ratchet (31). The float (6), decoupled vertically from the rest of the module, descends on the descending surface of the wave.
Figura 9.7 Muestra el momento previo a la generacion, con el conjunto generador (masa activa (3) y generador electrico (4)), en su altura de generacion (hG). Se indican las condiciones iniciales explicadas, con igual presion del fluido bajo y sobre el conjunto generador: PFLS 0 = PFLB 0. En la parte inferior derecha de la figura, se ilustra el generador electrico (4) disponiendo sus alabes orientables (17) en posicion descenso-generacion.Figure 9.7 Shows the moment before the generation, with the generator set (active mass (3) and electric generator (4)), in its generation height (hG). The initial conditions explained are indicated, with the same low fluid pressure and on the generator set: PFLS 0 = PFLB 0. In the lower right part of the figure, the electric generator (4) is shown, providing its adjustable blades (17) in descent-generation position.
Figura 9.8 Muestra el modulo durante la fase de descenso-generacion. Esta indicada la ubicacion de la computadora (8) y de los transformadores (35).Figure 9.8 Shows the module during the descent-generation phase. The location of the computer (8) and the transformers (35) is indicated.
Estan simbolizados:They are symbolized:
La fuerza electromotriz (fem)The electromotive force (fem)
5 La velocidad por el giro de los alabes (VALAbEs)5 The speed of the blade rotation (VALAbEs)
La velocidad de circulacion del fluido (VFLUido)The fluid circulation speed (VFLUido)
Las presiones del fluido bajo (PFlb t) y sobre (PFLS t) el conjunto generador, en un momento 10 de la generacion t.The fluid pressures under (PFlb t) and above (PFLS t) the generator set, at a time 10 of generation t.
El peso del conjunto generador (MG)The weight of the generator set (MG)
Claims (5)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201500671A ES2630735B1 (en) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Wave power converter module, with decoupling buoyancy. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201500671A ES2630735B1 (en) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Wave power converter module, with decoupling buoyancy. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| ES2630735B1 ES2630735B1 (en) | 2018-02-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES201500671A Expired - Fee Related ES2630735B1 (en) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Wave power converter module, with decoupling buoyancy. |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2630735B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2732238A1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-21 | Blanco Pablo Torres | Wave power converter module (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
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| WO2011154511A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Ocean Renewables Limited | A floating vessel that converts wave energy at sea into electrical energy |
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- 2016-02-19 ES ES201500671A patent/ES2630735B1/en not_active Expired - Fee Related
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| ES2732238A1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-21 | Blanco Pablo Torres | Wave power converter module (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2630735B1 (en) | 2018-02-16 |
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