ES2860947T3

ES2860947T3 - Dispositivo generador de energía

Info

Publication number: ES2860947T3
Application number: ES15857416T
Authority: ES
Inventors: Robert Reginald Bray
Original assignee: Brayfoil Tech Ltd Pty
Current assignee: Brayfoil Tech Ltd Pty
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2021-10-05
Anticipated expiration: 2035-09-16
Also published as: ZA201702708B; EP3207245A2; WO2016074005A3; DK3207245T3; WO2016074005A2; EP3207245B1; US20190085820A1; EP3207245A4; US10502184B2; JP2017528649A

Abstract

Un dispositivo generador de energía (10) que incluye: una estructura de soporte (12A, 12B); uno o más soportes para montar de manera giratoria la estructura de soporte, la estructura de soporte que puede girarse sobre el soporte o soportes alrededor de un primer eje de rotación (C); una pluralidad de palas de perfil aerodinámico (14), cada una de las cuales está montada de manera giratoria en la estructura de soporte y puede girar libremente con relación a la misma alrededor de un segundo eje de rotación respectivo (Q), cada uno de los segundos ejes de rotación son sustancialmente paralelos y se separan radialmente del primer eje de rotación; y un medio para accionar (60) cada una de las palas de perfil aerodinámico entre una primera condición, en donde la pala de perfil aerodinámico tiene una primera sección de perfil aerodinámico de elevación (14'A) para generar una fuerza de elevación (L) en una primera dirección (LP) para impartir un torque en la estructura de soporte en una primera dirección de rotación, y una segunda condición, en donde la pala de perfil aerodinámico tiene una segunda sección de perfil aerodinámico de elevación (14'B) para generar una fuerza de elevación en una segunda dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en la misma primera dirección de rotación, de manera que la estructura de soporte se pueda accionar operativamente repitiendo ciclos de rotación de 360 grados (R); en donde la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son secciones invertidas entre sí; caracterizado porque: la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada de modo que, en uso, el flujo de fluido que actúa sobre las palas de perfil aerodinámico establece automáticamente un ángulo de ataque de las palas de perfil aerodinámico con relación a la dirección del flujo de fluido (D); y los medios de accionamiento deforman o invierten operativamente las palas de perfil aerodinámico entre la primera y la segunda condiciones.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo generador de energía

Antecedentes

Esta invención se refiere a un dispositivo generador de energía. Más específicamente, la invención se refiere a un dispositivo generador de energía renovable para convertir energía eólica y/o de flujo de agua en energía eléctrica utilizable.

Los dispositivos de generación de energía renovable son bien conocidos, y la mayoría de los dispositivos conocidos típicamente convierten energía eólica y/o de flujo de agua en energía mecánica de movimiento alternante o rotatorio para accionar alguna forma de generador para producir energía eléctrica.

Aunque la presente invención puede configurarse para producir un movimiento alternante para accionar un generador, es preferible un movimiento de tipo rotatorio porque dicho movimiento es suave, continuo y, al menos durante períodos prolongados, se mueve en una única dirección.

Cuando se exploraron por primera vez los conceptos de dispositivos accionados por viento (es decir, turbinas) y/o dispositivos accionados por agua (es decir, ruedas hidráulicas), la mayoría de estos dispositivos incorporaron palas con áreas de superficie relativamente grandes para capturar el paso del viento o el flujo de agua para accionar la pala en la dirección del flujo y potencia la turbina.

La desventaja de tales dispositivos es que las palas no proporcionan empuje de forma continua durante todo el ciclo. Normalmente, el ciclo se divide sustancialmente en una fase de accionamiento, donde las palas se accionan en la dirección del flujo, y una fase de retorno, donde las palas se mueven contra el flujo para volver al inicio de la fase de accionamiento.

Durante la fase de retorno del ciclo, las palas que se mueven contra el flujo crean resistencia, lo que reduce significativamente la eficiencia de estos dispositivos. Se han realizado muchos intentos para abordar la desventaja de la resistencia creada durante la fase de retorno. Uno de esos intentos es hacer girar la pala durante la fase de retorno a una condición que ofrezca menos resistencia.

Otro intento, y uno que es de mucho más interés con respecto a la presente invención, es reemplazar las palas resistivas de gran superficie con palas de tipo ala (es decir, palas de perfil aerodinámico o hidroala), que generan un accionamiento como resultado de crear sustentación.

La mayoría de los dispositivos conocidos de turbina o rueda hidráulica de tipo ala, por ejemplo, el enseñado por Monagahn en la solicitud de patente internacional núm. PCT/AU2011/000793 (publicado como número WO 2012/000025), incorporan una pluralidad de palas de perfil aerodinámico de sección simétrica conectadas de manera giratoria a una estructura de rueda hidráulica que tiene sistemas para controlar de manera giratoria sus respectivos ángulos de ataque durante la rotación de la rueda hidráulica para orientar así las palas correctamente en relación con la dirección del flujo para producir elevación.

Por lo general, estos sistemas de control accionan el movimiento giratorio de las palas de perfil aerodinámico alrededor de su respectivo eje de giro en la rueda hidráulica mediante mecanismos de accionamiento internos (es decir, engranajes entre la pala y el eje de giro), o alternativamente haciendo uso de alerones externos en los bordes de ataque y/o de salida de las palas, como lo describe Hauer en la patente austriaca núm. 382687 y de Sneeringer en la solicitud de patente publicada de Estados Unidos 2010/0054936.

Sin embargo, existen al menos dos deficiencias importantes con respecto a estos dispositivos de turbina o rueda hidráulica de tipo ala conocidos. En primer lugar, los sistemas de control (particularmente el tipo externo) son demasiado complicados y están expuestos a fuerzas dañinas y elementos corrosivos, especialmente en aplicaciones de alta corriente en alta mar.

En segundo lugar, para permitir que se genere sustentación durante todo el ciclo, el uso de palas de perfil aerodinámico de sección simétrica a primera vista parece ser la solución obvia. Sin embargo, las secciones del perfil aerodinámico de sección simétrica, a diferencia de las secciones del perfil aerodinámico que generan sustentación no simétrica, no ofrecen características de sustentación óptimas.

Como tal, para abordar las deficiencias de la técnica anterior, existe la necesidad de un dispositivo del tipo de turbina/rueda hidráulica que tenga palas de sección aerodinámica generadoras de sustentación no simétricas. Sin embargo, tales palas deben ser configurables de manera que produzcan elevación sustancialmente a lo largo del ciclo de rotación. Se prevé que esto puede lograrse incorporando una pala de sección aerodinámica no simétrica de perfil fijo invertido o una pala de sección aerodinámica de inclinación variable reversible, siendo esta última la opción preferible.

Además, la incorporación de una curvatura reflejada en cualquiera de las palas de sección aerodinámica no simétricas de perfil fijo o variable mencionadas anteriormente permitirá que las palas se orienten automáticamente al ángulo de ataque óptimo sin tener que mover las palas de manera giratoria a la posición requerida. Al hacerlo así, se prevé que los sistemas de control requeridos serán simples y estarán alojados sustancialmente dentro de la pala de perfil aerodinámico, protegiendo así el sistema de control de fuerzas dañinas externas.

La curvatura de un perfil aerodinámico o ala se puede definir mediante una línea de curvatura media, que es la curva o línea que se encuentra un poco entre las superficies superior e inferior del perfil aerodinámico y que pasa a través de los bordes de ataque y de salida del perfil aerodinámico, es decir, los puntos más adelante y atrás del ala respectivamente. Un perfil aerodinámico donde la línea de curvatura invierte la dirección de la curvatura cerca del borde de salida se denomina perfil aerodinámico de curvatura reflejada.

Los perfiles aerodinámicos reflejos son el tipo de sección que se utiliza en las aeronaves de ala de vuelo debido a la tendencia inherente de la forma a inducir un momento de rotación en el borde de salida del ala, para reemplazar la superficie del plano de cola más tradicional que se utiliza para mantener el ala en un ángulo de ataque positivo estable. Esta sección de ala, cuando se utiliza en una configuración de ala de vuelo o de ala/fuselaje combinados, tiene ventajas considerables en el diseño de aeronaves, donde la omisión del brazo de cola y el plano de cola reduce la resistencia en un factor importante. Las ventajas que ofrecen las secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada en aplicaciones aeronáuticas son claramente transferibles a aplicaciones de tipo turbina.

Se apreciará que la realización preferida de la pala de perfil aerodinámico que forma parte de la presente invención es funcionalmente igual o similar a la invención de ala descrita en la solicitud de patente internacional presentada previamente por el inventor núm. PCT/ZA2013/000090 (publicado con el número WO2014085835).

Se apreciará además que la referencia al término perfil aerodinámico se entenderá que incluye cualquier miembro generador de sustentación tal como alas, hidroalas, etc.

Resumen de las realizaciones divulgadas

Un dispositivo generador de energía que incluye:

una estructura de soporte;

uno o más soportes para montar de manera giratoria la estructura de soporte, la estructura de soporte que puede girarse sobre el soporte o soportes alrededor de un primer eje de rotación;

una pluralidad de palas de perfil aerodinámico cada una montada de manera giratoria en la estructura de soporte y que puede girar libremente con respecto a la misma alrededor de un segundo eje de rotación respectivo, cada uno de los segundos ejes de rotación son sustancialmente paralelos y se separan radialmente del primer eje de rotación; y

un medio para accionar cada una de las palas de perfil aerodinámico entre una primera condición, en donde la pala de perfil aerodinámico tiene una primera sección de perfil aerodinámico de elevación para generar una fuerza de elevación en una primera dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en una primera dirección de rotación, y un segunda condición, en donde la pala de perfil aerodinámico tiene una segunda sección de perfil aerodinámico de elevación para generar una fuerza de elevación en una segunda dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en la misma primera dirección de rotación de modo que la estructura de soporte se pueda accionar operativamente en ciclos de rotación repetidos de 360 grados;

en donde la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son: (i) secciones invertidas entre sí;

caracterizado porque:

la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada; de tal manera que, en uso, el flujo de fluido que actúa sobre las palas de perfil aerodinámico establece automáticamente un ángulo de ataque de las palas de perfil aerodinámico con respecto a la dirección del flujo del fluido; y

en donde además, los medios de accionamiento deforman o invierten de forma operativa las palas de perfil aerodinámico entre la primera y la segunda condiciones.

Normalmente, la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son secciones de espejo entre sí.

El dispositivo generador de energía puede incluir además un medio para orientar la estructura de soporte y los medios de accionamiento con relación a la dirección del flujo de fluido en una condición alineada para permitir que los medios de accionamiento lleven a cabo operativamente la deformación o inversión de las palas de perfil aerodinámico entre la primera y la segundas condiciones en regiones de transición predeterminadas a lo largo del ciclo de rotación y en relación con el flujo de fluido durante las respectivas fases de transición.

Generalmente, los medios de accionamiento y la estructura de soporte están fijados uno con relación al otro con al menos la estructura de soporte está montada en los soportes dentro de una carcasa que define una entrada, una salida y una trayectoria de flujo que se extiende entre ellos para permitir el flujo de fluido que pasa operativamente a través de la carcasa para incidir en la estructura de soporte, los medios de orientación se ubican en la carcasa y en uso, orienta la carcasa de manera que, en la condición alineada, la trayectoria de flujo esté sustancialmente alineada con la dirección del flujo de fluido con la entrada del mismo aguas arriba de la salida.

Alternativamente, los medios de accionamiento pueden girar con respecto a la estructura de soporte y, además, los medios de orientación están conectados a los medios de accionamiento para mover así los medios de accionamiento alrededor del primer eje de rotación de manera que tanto la estructura de soporte como los medios de accionamiento estén orientados operativamente a la dirección del flujo de fluido en una condición alineada para permitir que los medios de accionamiento lleven a cabo operativamente en la deformación o inversión de las palas de perfil aerodinámico en las regiones de transición predeterminadas a lo largo del ciclo de rotación y con relación al flujo de fluido durante las respectivas fases de transición.

Preferiblemente, los medios de orientación son una o más aletas para guiar la carcasa o los medios de accionamiento a la condición alineada, siendo los medios de accionamiento un medio de accionamiento eléctrico, electrónico o mecánico. Se apreciará que los medios de orientación pueden ser, en lugar de aletas, en otras formas. Por ejemplo, se pueden usar hélices o chorros para empujar la carcasa y/o los medios de accionamiento a la condición alineada. Generalmente, la trayectoria de flujo definida en la carcasa entre la entrada y la salida del mismo tiene un estrechamiento dentro o cerca del cual se monta la estructura de soporte para aumentar operativamente el caudal del flujo que pasa a través de ella. Además, se puede definir un rebaje en o cerca del estrechamiento para reducir y/o contrarrestar el arrastre generado por las palas de perfil aerodinámico cuando pasan a través del rebaje. Normalmente, la carcasa:

(i) se monta de manera giratoria en el suelo, lo que permite que la carcasa gire operativamente hasta la condición alineada; y/o

(ii) es flotante y se amarra en un estado sumergido, lo que permite de esta manera que la carcasa se desplace operativamente hacia la condición alineada.

Se apreciará que al menos la estructura de soporte, las palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria sobre las mismas y los medios de accionamiento forman un conjunto de accionamiento, con la carcasa capaz de alojar una pluralidad de conjuntos de accionamiento en el mismo. Preferiblemente, la carcasa aloja un número par de conjuntos de accionamiento contrarrotantes para minimizar así los efectos del par en la carcasa.

La carcasa puede incluir un protector en o cerca de la entrada para evitar que materiales sólidos y/o animales marinos de un tamaño mayor que un máximo predefinido entren en la carcasa, y/o un difusor cerca de la salida de la carcasa.

Normalmente, los medios de accionamiento mecánicos se componen de:

(i) un miembro de leva;

(ii) al menos un seguidor de leva asociado con cada una de las palas de perfil aerodinámico, en donde se hace que el seguidor de leva se mueva de forma operativa recíprocamente mientras se desplaza a lo largo de un perfil del miembro de leva cuando la estructura de soporte gira a través del ciclo de rotación;

(iii) actuadores de deformación o inversión para llevar a cabo respectivamente la deformación o inversión de la respectiva pala de perfil aerodinámico; y

(iv) medios para transmitir el movimiento reciprocante del seguidor de leva a los actuadores de deformación o inversión de la respectiva pala de perfil aerodinámico para retener operativamente la pala de perfil aerodinámico en la primera o segunda condición, y/o para deformar o invertir la pala de perfil aerodinámico entre la primera y la segunda condiciones durante las fases de transición.

Generalmente, el miembro de leva se monta a distancia de la estructura de soporte con el primer eje de rotación que pasa a través de él, y los seguidores de leva están montados en la estructura de soporte.

Preferiblemente, las palas de perfil aerodinámico en lados diametralmente opuestos de la estructura de soporte, a través de un eje diametral que pasa por el primer eje de rotación, pueden deformarse e invertirse durante las fases de transición entre la primera y la segunda condiciones.

Se apreciará que las palas de perfil aerodinámico en la estructura de soporte, se encuentran sobre:

(i) un primer lado del eje diametral y separado del mismo, son generalmente retenidos por los medios de accionamiento en la primera condición operativa durante una fase de accionamiento principal del ciclo de rotación; y

(ii) un segundo lado del eje diametral y separado del mismo, son típicamente retenidos por los medios de accionamiento en la segunda condición operativamente durante una fase de accionamiento secundaria del ciclo de rotación;

de tal manera que, en uso, el ciclo de rotación está compuesto por una fase de accionamiento primaria - fase de transición - fase de accionamiento secundaria - secuencia de fase de transición, donde las fases de accionamiento y las fases de transición están ubicadas a lo largo de segmentos diametralmente opuestos de la fase de accionamiento y los segmentos de las fases de transición alrededor del primer eje de rotación.

Cada una de las palas de perfil aerodinámico tiene bordes de ataque y de salida opuestos y, operativamente bajo la fuerza del flujo de fluido que actúa sobre ellos, giran automáticamente para establecer un ángulo de ataque con las palas de perfil aerodinámico que se encuentran a ambos lados del eje diametral orientadas de manera que sus respectivos los bordes de ataque están aguas arriba de sus bordes de salida.

Generalmente, la estructura de soporte, con respecto al primer eje de rotación, comprende una pluralidad de brazos que se extienden radialmente sobre los cuales se apoyan las palas de perfil aerodinámico, estando las palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria y rotatoria en los brazos para permitir que las palas de perfil aerodinámico se inviertan bajo la actuación de los actuadores de inversión durante las fases de transición, y además en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada estática. Típicamente, las palas de perfil aerodinámico tienen un primer y segundo extremos opuestos a través de los cuales se extienden los bordes de ataque y de salida definiendo así un tramo de pala, y además en donde las palas de perfil aerodinámico son rígidas o plegables a través de dichos tramos de palas.

En una realización alternativa de la invención, las palas de perfil aerodinámico tienen una sección de perfil aerodinámico deformable y pueden, al ser accionadas por los medios de accionamiento, deformarse entre la primera y la segunda condiciones total o gradualmente.

Se apreciará que las secciones de perfil aerodinámico de las palas de perfil aerodinámico deformables pueden tener una junta deslizante. Preferiblemente, sin embargo, las secciones de perfil aerodinámico de las palas de perfil aerodinámico deformables tienen una forma de bucle cerrado continuo, cada una de las secciones del perfil aerodinámico comprende un primer segmento de perfil aerodinámico y un segundo segmento de perfil aerodinámico que tienen extremos conectados o fijados entre sí en los bordes de ataque y de salida opuestos evitando así que los extremos del primer y segundo segmentos aerodinámico se deslicen entre sí, en donde el primer y segundo segmentos aerodinámico están separados entre sí a lo largo de sus longitudes a través de una línea de curvatura media neutra que se extiende entre los bordes de ataque y de salida para formar el sección de perfil aerodinámico de la pala de perfil aerodinámico, y además en donde el borde de salida puede moverse libremente a través de la línea de curvatura neutra.

Se apreciará que:

(i) los actuadores de deformación deforman la pala de perfil aerodinámico entre la primera y la segunda condiciones;

(ii) el primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico son elásticos para desviar la pala de perfil aerodinámico hacia una condición de transición simétrica a través de la cual pasa la pala de perfil aerodinámico cuando se deforma entre las primera y segunda condiciones; y

(iii) la carga crítica de pandeo de los segmentos del perfil aerodinámico es mayor que una carga de compresión generada en los segmentos del perfil aerodinámico por los actuadores de deformación durante la deformación de los mismos entre la condición de transición y la primera y segunda condiciones;

de manera que cuando la pala de perfil aerodinámico se deforma, el desplazamiento entre dos puntos en uno de los segmentos del perfil aerodinámico genera la carga de compresión en al menos dicho segmento del perfil aerodinámico, y la capacidad de dicho segmento del perfil aerodinámico para resistir la carga de compresión hace que dichos segmentos adopten la curvatura reflejada forma de sección de perfil aerodinámico que tiene una línea de curvatura reflejada con un punto de inflexión situado más cerca del borde de salida que del borde de ataque, con los bordes de salida de las palas de perfil aerodinámico en lados opuestos del eje diametral que se mueve hacia direcciones opuestas.

Generalmente, la dimensión del espesor máximo de la sección de perfil aerodinámico en la primera y segunda condiciones es mayor que la dimensión del espesor máximo de la sección de perfil aerodinámico en la condición de transición. Se prevé que se pueda lograr un cambio en la dimensión de espesor máximo entre la primera y la segunda condiciones y la condición de transición de hasta aproximadamente 4:1.

El primer y/o segundo segmento aerodinámico pueden:

(i) cada uno formarse a partir de un único miembro de perfil aerodinámico que se extiende entre los bordes de ataque y de salida, formando conjuntamente una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo; (ii) cada uno de ellos se forma por una pluralidad de miembros de perfil aerodinámico conectados o fijados de extremo a extremo entre los bordes de ataque y de salida, formando conjuntamente una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo;

(ii) ser un único miembro integral de perfil aerodinámico que forma una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo de manera que la pala de perfil aerodinámico comprende una pluralidad de nervaduras del perfil aerodinámico separadas una con relación a la otra para definir un armazón de pala de perfil aerodinámico alargado para soportar un revestimiento flexible o semirrígido sobre el mismo, el revestimiento es un miembro de revestimiento de bucle cerrado continuo que tiene un borde de salida que coincide con el borde de salida de la armazón de la pala de perfil aerodinámico; o

(iii) ser un primer y segundo miembros opuestos de una cubierta de perfil aerodinámico alargado separados entre sí a través de la línea de curvatura neutra, cada uno de los primer y segundo miembros son miembros de perfil aerodinámico individuales, una pluralidad de miembros de perfil aerodinámico conectados o fijos de extremo a extremo, o integrales con entre sí para formar una sección de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo, en donde la superficie exterior de la cubierta es un revestimiento sobre la que el fluido puede fluir en uso, y además en donde la cubierta es autoportante y semirrígida.

(iv) el primer y segundo miembros opuestos de una cubierta de perfil aerodinámico alargado separados entre sí a través de la línea de curvatura neutral, cada uno de los primer y segundo miembros son miembros de perfil aerodinámico individuales, una pluralidad de miembros de perfil aerodinámico conectados o fijos de extremo a extremo, o integrales entre sí para formar una sección de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo, en donde la superficie exterior de la cubierta es un revestimiento sobre el que el fluido puede fluir en uso, y además en donde la cubierta es autoportante y semirrígida.

Típicamente, las palas de perfil aerodinámico tienen un primer y segundo extremos opuestos a través de los cuales se extienden los bordes de ataque y de salida definiendo así un tramo de pala, y además en donde las palas de perfil aerodinámico son rígidas o plegables a través de dichos tramos de palas.

Preferiblemente, las palas de perfil aerodinámico plegables comprenden una pluralidad de nervaduras del perfil aerodinámico separadas una con relación a la otra a través del tramo de palas de las palas de perfil aerodinámico, y además en donde los primer y segundo extremos de las palas de perfil aerodinámico son móviles uno con relación al otro entre una condición erguida, en donde el primer y segundo extremos de las palas de perfil aerodinámico están separados de forma remota entre sí para estirar el miembro de revestimiento entre dichos extremos y sobre las nervaduras del perfil aerodinámico separadas entre ellos, y una condición plegada, en donde se llevan el primer y segundo extremos de las palas de perfil aerodinámico en estrecha proximidad entre sí, provocando en consecuencia que las nervaduras del perfil aerodinámico se plieguen entre sí.

Los actuadores de deformación pueden configurarse para actuar sobre uno o más miembros actuadores móviles de una estructura del actuador sustancialmente ubicada dentro de un interior hueco de la respectiva pala de perfil aerodinámico y en contacto con o conectados a puntos del actuador en la pala de perfil aerodinámico, los miembros actuadores móviles se mueven al actuar sobre el mismo por los medios de accionamiento y los actuadores de deformación para impartir una fuerza de deformación primaria para desplazar uno o más puntos del actuador en el primer y segundo segmentos del perfil aerodinámico para así deformar la sección de la pala de perfil aerodinámico entre la condición de transición y el primer y/o segundo condiciones de la sección aerodinámica con curvatura reflejada.

Además, el dispositivo generador de energía puede incluir uno o más medios de presión para impartir, junto con la fuerza de deformación primaria, una fuerza de deformación secundaria para ayudar en el desplazamiento de los puntos del actuador, reduciendo así la carga sobre los actuadores de deformación para deformar las palas de perfil aerodinámico entre la condición de transición y la primera y/o la segunda condición de sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada, las palas de perfil aerodinámico están elásticamente inclinadas hacia la condición de transición.

Generalmente, el uno o más medios de presión son resortes que actúan entre un punto fijo dentro del interior hueco de la pala de perfil aerodinámico y un punto móvil en los miembros de accionamiento móviles o pala de perfil aerodinámico.

Normalmente, la estructura del actuador comprende:

un larguero primario ubicado dentro del interior hueco de la pala de perfil aerodinámico;

un par de miembros de accionamiento móviles, cada uno de los cuales tiene unos primeros extremos conectados de forma móvil al larguero primario y unos segundos extremos conectados a los puntos del actuador o apoyados en uno u otro del primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico de la pala de perfil aerodinámico; y los medios de presión en forma de resorte, asociados con cada miembro de accionamiento móvil, y conectados en un extremo al miembro de accionamiento móvil o al segmento de perfil aerodinámico respectivo y en el extremo opuesto al punto fijo, el punto fijo en el larguero primario está más cerca del borde de ataque de la pala de perfil aerodinámico que el punto en donde los miembros de accionamiento móviles están conectados de forma móvil al larguero primario.

Preferiblemente, la estructura del actuador comprende además:

un larguero secundario ubicado dentro del interior hueco de la pala de perfil aerodinámico de manera que los largueros primario y secundario estén ubicados más cerca de los bordes de ataque y de salida de la pala de perfil aerodinámico, respectivamente, el larguero secundario está conectado o colindando con puntos secundarios del actuador en uno u otro del primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico de la pala de perfil aerodinámico; y

un conector de accionamiento alargado que se extiende desde el larguero primario en un extremo del mismo y que tiene un segundo extremo conectado de manera giratoria al larguero secundario.

Más preferiblemente, la estructura del actuador se construye en cada nervadura del perfil aerodinámico, siendo el larguero primario parte de un mástil plegable o movible sobre él a través del cual se extiende operativamente el segundo eje de rotación de las palas de perfil aerodinámico.

Generalmente, las palas de perfil aerodinámico están montadas de manera giratoria en la estructura de soporte mediante: (i) un eje de montaje alrededor del cual puede girar el mástil; o (ii) en mástiles cortos que se extienden desde cada uno de los primer y segundo extremos de la pala de perfil aerodinámico.

Típicamente, la estructura de soporte es un par de discos separados por las palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria entre ellos, y además en donde la estructura de soporte comprende una toma de fuerza desde la cual el movimiento rotatorio de la estructura de soporte es operativamente capaz de extraerse para accionar un medio de generación de energía para convertir operativamente la energía mecánica de la estructura de soporte en energía eléctrica.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona una instalación generadora de energía que incluye:

una estructura de soporte montada de manera giratoria que puede girar alrededor de un primer eje de rotación; una pluralidad de palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria en la estructura de soporte y que pueden girar libremente con relación a la misma alrededor de un segundo eje de rotación respectivo que es sustancialmente paralelo y separado radialmente del primer eje de rotación;

la estructura de soporte puede accionarse repitiendo ciclos de rotación de 360 grados mediante las fuerzas de elevación impartidas a la misma por las palas de perfil aerodinámico y generadas por el flujo de fluido que pasa entre las mismas en una dirección de flujo de fluido;

en donde las palas de perfil aerodinámico, en una región de transición de la estructura de soporte donde una línea de transición que pasa por el primer eje de rotación es perpendicular a la dirección del flujo del fluido, es deformable o invertible entre:

(i) una primera condición, durante una fase primaria del ciclo de rotación, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una primera sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada para generar una fuerza de elevación en una primera dirección para impartir de ese modo un par en la estructura de soporte en una primera dirección de rotación; y

(ii) una segunda condición, durante una fase secundaria del ciclo de rotación, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una segunda sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada para generar una fuerza de elevación en una segunda dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en la primera dirección de rotación;

y además en donde las palas de perfil aerodinámico pueden girar libremente a lo largo del ciclo de rotación en respuesta a las fuerzas inducidas sobre las palas de perfil aerodinámico por el flujo de fluido que pasa por ellas; y

un medio de generación de energía para convertir operativamente la energía mecánica de la estructura de soporte en energía eléctrica.

Se apreciará que la referencia en esta descripción a "sustancialmente paralelo", "sustancialmente perpendicular" y "sustancialmente alineado" se entenderá que significa respectivamente paralelo, perpendicular y alineado, o cualquier variación de los mismos de hasta 10 grados.

Generalmente, la región, con referencia al primer eje de rotación, es un par de sectores de transición diametralmente opuestos que se superponen a la línea de transición.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un método de generación de energía que incluye la etapas de:

(A) exponer una pluralidad de palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria en una estructura de soporte a un flujo de fluido para generar así fuerzas de elevación y accionar de manera giratoria la estructura de soporte alrededor de un primer eje de rotación en ciclos de rotación repetidos de 360 grados;

(B) deformar o invertir las palas de perfil aerodinámico, en una región de transición de la estructura de soporte donde una línea de transición que pasa por el primer eje de rotación es perpendicular a la dirección del flujo del fluido, entre:

(C) convertir la energía mecánica de la estructura de soporte en energía eléctrica;

en donde las palas de perfil aerodinámico pueden girar libremente a lo largo del ciclo de rotación en respuesta a las fuerzas inducidas sobre las palas de perfil aerodinámico por el flujo de fluido que pasa por ellas.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas del presente dispositivo, sistema y método se apreciarán a medida que se comprenda mejor con referencia a la descripción, las reivindicaciones y los dibujos adjuntos en los que:

Figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización de un conjunto de accionamiento de un dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención;

Figura 2 es una vista superior del conjunto de accionamiento de la Figura 1;

Figura 3A-C son vistas superiores en sección transversal de una pala de perfil aerodinámico, que representan una condición de sección de perfil aerodinámico de transición simétrica, así como cada una de las primera y segunda condiciones de sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada;

Figura 4 es una vista superior de un medio de accionamiento para deformar la sección de perfil aerodinámico de las Figuras 3A a 3C;

Figura 5 es una vista en perspectiva de una pala de perfil aerodinámico con la cubierta del perfil aerodinámico o el miembro de revestimiento retirado, para mostrar así la estructura del actuador alojada en la pala de perfil aerodinámico;

Figura 6A-C son vistas superiores en sección transversal de una pala de perfil aerodinámico, que representan una condición de sección de perfil aerodinámico de transición simétrica, así como cada una de las primera y segunda condiciones de sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada, junto con un medio de accionamiento alternativo para deformar dicha sección de perfil aerodinámico;

Figura 7 es una vista superior de una segunda forma de realización de un conjunto de accionamiento del dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención;

Figura 8 es una vista lateral de la segunda realización del conjunto de accionamiento de la Figura 7; Figura 9 es una vista en perspectiva de una tercera realización de un conjunto de accionamiento de un dispositivo generador de energía de acuerdo con la presente invención;

Figura 10 es una vista superior del conjunto de accionamiento de la Figura 9;

Figura 11 es una vista en perspectiva de una realización preferida del dispositivo generador de energía de la presente invención con el conjunto de accionamiento alojado dentro de una carcasa; Figura 12 es una vista en perspectiva de una realización alternativa del dispositivo generador de energía de la Figura 11, con un par de conjuntos de accionamiento colocados uno al lado del otro; Figura 13 es una vista lateral de un barco en y/o sobre el que están instalados los dispositivos de generación de energía;

Figura 14 es una vista superior en sección transversal del barco de la Figura 13;

Figura 15 es una vista lateral de un yate con una pluralidad de dispositivos generadores de energía montados en el mismo, con las palas de perfil aerodinámico plegables en la condición montada;

Figura 16 es una vista lateral del yate de la Figura 15 con las palas de perfil aerodinámico plegables del dispositivo generador de energía en estado plegado;

Figura 17 es una vista lateral de una pala de perfil aerodinámico plegable en una condición erguida; Figura 18 es una vista lateral de la pala de perfil aerodinámico plegable de la Figura 17 en una condición plegada; y

Figura 19 es una vista superior de una realización alternativa del dispositivo generador de energía con un conjunto de palas de perfil aerodinámico que comprende una pluralidad de palas de perfil aerodinámico montadas alrededor de cada segundo eje de rotación.

Descripción detallada de los dibujos

Un dispositivo generador de energía de acuerdo con una realización preferida de la invención se designa generalmente en las Figuras 1 y 2 con el número de referencia 10. El dispositivo generador de energía 10 incluye al menos una estructura de soporte 12A, 12B, una pluralidad de palas de perfil aerodinámico 14 montadas de manera giratoria en la estructura de soporte 12A, 12B y un medio 60 para llevar a cabo la deformación de las palas de perfil aerodinámico 14 entre la primera y la segunda condiciones de la sección aerodinámica de curvatura reflejada totalmente reversible.

Para los propósitos de esta descripción, la estructura de soporte 12A, 12B antes mencionada, las palas de perfil aerodinámico 14 y los medios de accionamiento forman conjuntamente un conjunto de accionamiento 16 que puede girar alrededor de un primer eje de rotación "C", las palas de perfil aerodinámico 14 pueden girar libremente con respecto a la estructura de soporte 12A, 12B alrededor del segundo eje de rotación "Q" respectivo.

Se apreciará que aunque el conjunto de accionamiento 16 se ha representado en las figuras como rotatorio alrededor de un primer eje de rotación "C" sustancialmente vertical, el conjunto de accionamiento 16 puede configurarse de manera que el primer eje de rotación "C" sea sustancialmente horizontal o en cualquier otro ángulo. Aunque la estructura de soporte 12A, 12B se ha ilustrado con un par de estructuras de rueda en forma de disco 12A y 12B separadas entre sí por las palas de perfil aerodinámico 14, se apreciará que la estructura de soporte puede configurarse con una sola estructura de rueda, en forma de disco o de otro tipo. Por ejemplo, en lugar de que la estructura de rueda sea en forma de disco, las estructuras de rueda pueden ser un miembro en forma de anillo en donde las palas de perfil aerodinámico 14 están soportadas de manera giratoria con una pluralidad de brazos de conexión radiales que se extienden entre el primer eje de rotación "C" y tal miembro en forma de anillo.

Con referencia ahora también a la Figura 2, cada una de las palas de perfil aerodinámico 14 están montadas de manera giratoria en la estructura de soporte 12A, 12B son configurables para convertir operativamente la energía del flujo de fluido que pasa entre las mismas en una fuerza de elevación "L" para el accionamiento mecánico de la estructura de soporte 12A, 12B a través de un ciclo rotativo repetitivo de 360 grados "R".

El ciclo de rotación "R" se describe mejor haciendo referencia a la estructura de soporte 12A en una condición alineada con una dirección de flujo de fluido "en uso" "D" y al menos dos ejes, es decir, un eje diametral primario "PP" sustancialmente alineado con la dirección del flujo de fluido "D" y un eje diametral secundario "SS" que es sustancialmente perpendicular al eje diametral primario "PP" y la dirección de flujo de fluido "D".

Con referencia ahora a los ejes diametrales primario y secundario definidos "PP", "SS", el ciclo de rotación "R" se divide sustancialmente en una fase primaria "R^p" y una fase secundaria "Rs" por el eje diametral secundario "SS ".

Durante la fase primaria "R p " del ciclo de rotación "R", las palas de perfil aerodinámico 14 son deformables por los medios de accionamiento en una primera condición, en donde las palas de perfil aerodinámico 14 toman una primera sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada de la forma 14'A. En respuesta al flujo de fluido que pasa sobre la pala de perfil aerodinámico 14 en la primera condición 14'A, y como resultado de las características de una sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada y, en particular, la capacidad del borde 20 de salida de la misma para inducir un momento en el perfil aerodinámico. En la sección 14'A, la pala de perfil aerodinámico 14 gira libremente alrededor de su segundo eje "Q" para establecer automáticamente un ángulo de ataque con respecto a la dirección de flujo de fluido "D", operablemente para generar sustentación en una primera dirección "Lp".

A efectos de comparación con la segunda condición de la pala de perfil aerodinámico 14 que se describirá a continuación, se apreciará que la primera forma 14'A de sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada tiene un borde de ataque 18 que tiende en dirección opuesta a la primera dirección "Lp" con el borde de salida 20 se movió o tendió hacia la primera dirección "L^p".

Durante la fase secundaria "Rs" del ciclo de rotación "R", las palas de perfil aerodinámico 14 son deformables por los medios de accionamiento a una segunda condición, en donde las palas de perfil aerodinámico 14 toman una segunda sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada 14'B. De manera similar y en respuesta al flujo de fluido que pasa sobre la pala de perfil aerodinámico 14 en la segunda condición 14'B, la pala de perfil aerodinámico 14 gira libremente alrededor de su segundo eje "Q" para establecer automáticamente un ángulo de ataque con respecto al flujo del fluido. dirección "D", operablemente para generar elevación en una segunda dirección "L^s". La segunda sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada forma 14'B tiene un borde de ataque 18 que tiende en dirección opuesta a la segunda dirección "L^s" con el borde de salida 20 movido o tendiendo hacia la segunda dirección "L^s" y, en comparación con la primera sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada forma 14'A, son secciones invertidas del mismo. En lados diametralmente opuestos de la estructura de soporte 12A, 12B, las primera y segunda condiciones 14IA, 14IB de las palas de perfil aerodinámico son secciones sustancialmente reflejadas entre sí con las fuerzas de elevación "L^p", "L^s" sustancialmente opuestas.

Aunque es posible construir una realización de la invención con palas de perfil aerodinámico 14 que tengan secciones de perfil aerodinámico incrementalmente variables, es preferible que las secciones del perfil aerodinámico se deformen completamente entre la primera y la segunda condiciones 14IA, 14IB.

Generalmente, el primer eje de rotación "C" está orientado transversal y preferiblemente sustancialmente perpendicularmente con respecto a los ejes diametrales primario y secundario "PP", "SS".

En uso, la elevación generada operativamente por las palas de perfil aerodinámico 14 en la primera dirección "Lp" induce la rotación de la estructura de soporte 12^aalrededor del primer eje de rotación "C" en una primera dirección de rotación en sentido horario o antihorario "R", mientras que la elevación generada operativamente por las palas de perfil aerodinámico 14 en la segunda dirección "Ls" induce la rotación de la estructura de soporte 12A alrededor del primer eje de rotación "C" en la misma primera dirección de rotación en sentido horario o antihorario "R".

Para que las fuerzas de elevación sean generadas por las palas de perfil aerodinámico 14 en direcciones sustancialmente variables para mantener la rotación de la estructura de soporte 12A en una dirección constante, la deformación de las palas de perfil aerodinámico 14 debe hacer una transición entre la primera y la segunda condiciones 14IA, 14IB en algún punto durante el ciclo de rotación "R", es decir, durante una fase de transición "Rt", ocurriendo dos veces dentro de un ciclo de rotación completo "R" dentro de regiones o sectores de transición diametralmente opuestos entre sí a través de la estructura de soporte 12A, 12B y sustancialmente en los extremos de cada una de las fases primaria y secundaria "R^p", "R^s".

Durante la fase de transición "R^t", las palas de perfil aerodinámico 14 adoptan una forma de sección 14' del perfil aerodinámico sustancialmente neutra y simétrica, hacia la cual las palas de perfil aerodinámico 14 están polarizadas idealmente. A lo largo del ciclo de rotación "R", las palas de perfil aerodinámico 14 pueden girar libremente alrededor de su segundo eje de rotación "Q" respectivo para así dirigir los bordes de ataque 18 de las mismas en la dirección del flujo de fluido "D" para ajustar continuamente sus respectivos ángulos de ataque.

Se apreciará que la manera en que se deforman las palas de perfil aerodinámico 14, más específicamente la configuración de los medios de accionamiento empleados, puede adoptar muchas formas diferentes.

Las Figuras 3A a 3C, junto con la Figura 4, ilustran una posible configuración de los medios de accionamiento 60, con muchos componentes de los mismos alojados dentro de un volumen "V" de las palas de perfil aerodinámico 14, protegiendo así dichos componentes de la exposición a esfuerzos externos y elementos corrosivos.

Los medios de accionamiento 60 comprenden un miembro de leva 62 situado en la estructura de soporte 12A, 12B y una placa base 64 que tiene uno o más seguidores de leva 66 montados en la misma. La placa base 64 está montada en un eje 65 sobre o alrededor del cual puede girar la respectiva pala de perfil aerodinámico 14, con los seguidores de leva 66 configurados para desplazarse a lo largo de un perfil del miembro de leva 62.

Los medios de accionamiento 60 comprende además una estructura del actuador 68, en forma de una pluralidad de cerchas, conectada a la placa base 64 y a uno o más de los puntos del actuador 70, 72 en el primer y segundo segmentos aerodinámico 24, 26.

La placa base 64 está conectada a los puntos del actuador 70, 72 mediante brazos de palanca 74 conectados de manera giratoria en los primeros extremos a la placa base 64 y conectados de manera giratoria en los segundos extremos a los respectivos miembros de anclaje 76A, 76B, cuyos miembros de anclaje están conectados o fijados a través del respectivos puntos del actuador 70, 72 como se muestra en las Figuras 3A a 3C y Figura 4.

La estructura del actuador 68 está compuesta por conjuntos de miembros de armadura primario y secundario 68A, 68B. El conjunto de miembros de armadura principal 68A está compuesto por al menos un par de miembros de armadura configurados en una formación en V sustancial y conectados de manera giratoria en los primeros extremos a los puntos del actuador respectivos 70A, 70B, y conectados de manera giratoria en los segundos extremos al miembro de anclaje respectivo 76B en el punto de giro 78B.

De manera similar, el conjunto de miembros de armadura secundario 68B está compuesto por al menos un par de miembros de armadura configurados en una formación en V sustancial y conectados de manera giratoria en los primeros extremos a los puntos del actuador respectivos 72A, 72B, y conectados de manera giratoria en los segundos extremos al miembro de anclaje respectivo 76A en el punto de giro 78A.

Con referencia ahora también a la Figura 5, se apreciará que la estructura del actuador está formada por una pluralidad de conjuntos de miembros de armadura primario y secundario 68A, 68B, separados uno con relación al otro a lo largo del tramo de la pala de perfil aerodinámico 14 para crear una armadura en donde se pueda sostener una cubierta de perfil aerodinámico o un miembro de revestimiento.

Con referencia de nuevo a las Figuras 3A a 3C y a la Figura 4, el movimiento relativo en uso entre el miembro de leva 62 y la placa base 64 provocará el desplazamiento de la estructura del actuador 68 y, en consecuencia, el desplazamiento relativo entre uno o más puntos del actuador 70A, 70B, 72A, 72B en el primer y segundo segmentos aerodinámico 24, 26.

De esta manera, la sección de pala de perfil aerodinámico 141, como se muestra en la Figura 3A, es deformable en las secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada 14IA, 14B, como se muestra en las Figuras 3C y 3B respectivamente, de modo que la pala de perfil aerodinámico 14, debajo una fuerza de rotación (es decir, una fuerza de timón) generada en uso por la sección de perfil aerodinámico de curvatura refleja, puede girar alrededor de su segundo eje de rotación "Q" respectivo para establecer automáticamente un ángulo de ataque con relación a la dirección del flujo del fluido "D".

El miembro de leva 62 se fija a la estructura de soporte 12A, 12B de modo que, en uso, la orientación del miembro de leva 62 varía con respecto a la dirección del flujo del fluido "D".

Debido a la forma de la sección de perfil aerodinámico 14' de las palas de perfil aerodinámico 14, el flujo de fluido que pasa sobre ellas durante el uso provoca una primera fuerza de rotación en la pala de perfil aerodinámico 14 alrededor de su segundo eje respectivo de rotación "Q" para mantener sustancialmente las palas de perfil aerodinámico 14 apuntado en la dirección del flujo de fluido cuando la estructura de soporte 12A, 12B gira alrededor del primer eje de rotación "C".

Se aplica una segunda fuerza de rotación a la pala de perfil aerodinámico 14 mediante los medios de accionamiento 6060, en donde una fuerza resultante entre la primera y la segunda fuerzas de rotación provoca consecuentemente el movimiento relativo entre el miembro de leva 62 y la placa base 64 con los seguidores de leva 66, desplazando consecuentemente la estructura del actuador 68 y deformando la sección de perfil aerodinámico 14'.

Las Figuras 6A a 6C, la Figura 7 y la Figura 8 ilustran una realización alternativa preferida de los medios de accionamiento 160, con números de referencia similares que designan componentes similares, en una versión del dispositivo de generación de energía 110 en donde la estructura de soporte 112A está formada por una única unidad base con las palas de perfil aerodinámico 114 que se extienden operativamente hacia arriba desde las mismas. Los medios de accionamiento comprenden un miembro de leva 162 montado a distancia de la estructura de soporte 112A, ya sea en una orientación fija con respecto a la estructura de soporte 12A o de manera giratoria alrededor del primer eje de rotación "C" como es el caso para aplicaciones de un medio de flujo de fluido líquido o aire como se muestra en las Figuras 6 a 8.

Los seguidores de leva 166 están montados en la estructura de soporte 112A y tienen un primer extremo adaptado para montar a lo largo de un perfil del miembro de leva 162 y un segundo extremo que se extiende desde un medio 167 de transmisión de una acción mecánica de los seguidores de leva 166 a los actuadores de deformación (no mostrado) para accionar una estructura del actuador 168 en cada una de las palas de perfil aerodinámico 114. Se apreciará que los actuadores de deformación se pueden ubicar típicamente en o cerca de cada una de las respectivas palas de perfil aerodinámico 114 y que los medios de transmisión 167 pueden ser cualquier medio de transmitir la acción mecánica de los seguidores de leva 166 a los actuadores de deformación.

Por ejemplo, los actuadores de deformación pueden tener la forma de servomotores, actuadores hidráulicos o actuadores neumáticos. De manera similar, los medios de transmisión 167 pueden tener la forma de articulación mecánica, actuadores hidráulicos o actuadores neumáticos.

En uso, a medida que la estructura de soporte 112A gira alrededor del primer eje de rotación "C", los seguidores de leva 166 que siguen el perfil del miembro de leva 162 se mueven de manera alternante hacia adelante y hacia atrás, cuya acción mecánica alternante se induce en el medio de transmisión 167.

Aunque no se muestra en las Figuras adjuntas, la acción mecánica inducida sobre los medios de transmisión 167 se transmite luego al actuador de deformación de la respectiva pala de perfil aerodinámico 114 para actuar sobre la estructura del actuador 168 y específicamente, los miembros de accionamiento móviles 174A, 174B en forma de brazos de palanca.

La estructura del actuador 168 comprende además un larguero primario 169 al que cada uno de los brazos de palanca 174A, 174B están conectados de manera giratoria en sus respectivos primeros extremos, con los segundos extremos de cada uno de los brazos de palanca 174A, 174B conectados respectivamente a uno u otro puntos del actuador 170A, 172A.

En uso, y al actuar sobre ellos, los brazos de palanca 174A, 174B son forzados a moverse en un arco alejándose de la línea de curvatura neutra N para impartir así una fuerza de deformación primaria en el respectivo punto del actuador 170A, 172A para provocar el desplazamiento de tal punto del actuador y, en consecuencia, la deformación de la sección de perfil aerodinámico simétrico 114' en una condición de transición a la primera o segunda condición 114'A, 114'B.

La estructura del actuador 168 comprende además uno o más medios de presión 171 en forma de resortes asociados con cada uno de los brazos de palanca 174A, 174B para impartir, junto con la fuerza de deformación primaria, una fuerza de deformación secundaria para ayudar en el desplazamiento del punto del actuador 170A, 172A respectivo.

Preferiblemente, los resortes 171 están conectados en los primeros extremos a uno u otro de los respectivos puntos del actuador 170A, 172A o brazos de palanca 174A, 174B, y en los segundos extremos opuestos a respectivos puntos fijos en el larguero primario 169, con los puntos fijos más cercanos al borde de ataque 118 de la pala de perfil aerodinámico 114 que los puntos en los que los brazos de palanca 174A, 174B están conectados de manera giratoria al larguero principal 169. De esta manera, la fuerza de deformación secundaria impartida a la sección de perfil aerodinámico 114' aumenta a medida que la sección de perfil aerodinámico 114' se deforma más cerca de las primera y segunda condiciones 114'A, 114'B.

Los resortes 171 actúan como dispositivos de precarga para reducir así la carga para desplazar los puntos del actuador 170A, 172A en los medios de accionamiento 160 y/o el accionador de deformación. Aunque el medio de empuje 171 ilustrado en las Figuras adjuntas está configurado para impartir la fuerza de deformación secundaria como una fuerza de tensión, se apreciará que puede configurarse para impartir una fuerza de compresión, donde, por ejemplo, los puntos fijos están más alejados del borde de ataque 118 de la pala de perfil aerodinámico 114 que los puntos en los que los brazos de palanca 174A, 174B están conectados de manera giratoria al larguero principal 169, y donde el resorte es un resorte helicoidal independiente, o un resorte helicoidal montado sobre un amortiguador hidráulico o neumático.

Al soltar los medios de accionamiento 168, la pala de perfil aerodinámico 114 vuelve elásticamente a su condición de transición simétrica 114', donde su fuerza de elasticidad inherente actúa para igualar sustancialmente o superar al menos la fuerza de deformación secundaria de los medios de presión 171.

Para ayudar en la deformación de la pala de perfil aerodinámico, la estructura del actuador 168 también incluye preferiblemente un larguero secundario 173 conectado al larguero primario 169 mediante un conector de accionamiento alargado 175, con el larguero secundario 173 conectado de manera giratoria a través de los puntos del actuador 170B, 172B ubicados más cerca del borde de salida 120 de la sección de perfil aerodinámico 114' en comparación con los puntos del actuador 170A, 172A a los que están conectados los brazos de palanca 174A, 174B.

Donde el miembro de leva 162 puede girar alrededor del primer eje de rotación "C", principalmente en aplicaciones donde la estructura de soporte 112A está montada en el suelo, lecho de río o lecho marino 200, el dispositivo generador de energía 110 incluye además un medio 177 para orientar el accionamiento. medios 160, y particularmente el miembro de leva 162, correctamente en la condición alineada con respecto a la dirección del flujo del fluido "D".

En la condición alineada, el eje diametral secundario "SS", en o cerca del cual las palas de perfil aerodinámico 114 hacen la transición entre las primera y segunda condiciones 114'A, 114'B, está orientado para estar sustancialmente perpendicularmente con respecto a la dirección del flujo del fluido "D". En una realización preferida, el medio de orientación 177 es un apéndice de aleta unido al miembro de leva 162 y que puede girar allí con alrededor del primer eje de rotación "C".

El dispositivo generador de energía incluye un medio de generación de energía para convertir operativamente la energía mecánica de la estructura de soporte en energía eléctrica. Los medios de generación de energía pueden configurarse de muchas formas diferentes, incluyendo el montaje de imanes y/o electromagnéticos para inducir la producción de energía del conjunto de accionamiento 16 directamente, o alternativamente tener una toma de fuerza para accionar un generador de energía.

Además, y aunque no se muestra, el dispositivo generador de energía puede incluir además una pluralidad de sensores para detectar, como mínimo, la velocidad del flujo de fluido. Cuando la velocidad del flujo de fluido excede un máximo predeterminado, los medios de accionamiento 60, 160 pueden desconectarse, por ejemplo, con un mecanismo de embrague, de modo que todas las palas de perfil aerodinámico 14, 114 regresen a una sección de perfil aerodinámico simétrico que no genere elevación y, por lo tanto, sin par en la estructura de soporte 12, 112. Aunque la descripción que sigue a continuación hace referencia a componentes de la primera realización de la invención 10, se apreciará que, a menos que se excluya específicamente, la descripción se aplicará de manera similar a la segunda realización de la invención 110.

Se apreciará que las palas de perfil aerodinámico 14 son capaces de establecer automáticamente un ángulo de ataque como resultado del efecto de "timón" o "veleta" generado por la sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada, es decir, como resultado de que el borde de salida 20 se mueva en una u otra dirección.

Las secciones de perfil aerodinámico 14' de cada una de las palas de perfil aerodinámico 14 comprenden un primer segmento de perfil aerodinámico 24 y un segundo segmento de perfil aerodinámico 26 que tienen extremos conectados o fijados entre sí en los bordes neutrales de ataque y salida opuestos 18, 20 evitando así los extremos del primer y segundo segmentos perfil aerodinámico 24, 26 para que no se deslicen entre sí.

Los primer y segundo segmentos perfil aerodinámico 24, 26 están separados entre sí a lo largo de sus longitudes a través de una línea de curvatura media neutra "N" que se extiende entre los bordes de ataque y de salida 18, 20 neutrales para formar la sección de perfil aerodinámico neutral 14' de la pala de perfil aerodinámico 14, en donde el borde de salida 20 puede moverse libremente a través de la línea de curvatura neutra "N".

Los primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico 24, 26 son típicamente elásticos para desviar la pala de perfil aerodinámico 14 hacia una sección de perfil aerodinámico 141 inicial en reposo, anteriormente denominada condición de transición simétrica de la misma. Además, la carga crítica de pandeo de los segmentos de perfil aerodinámico 24, 26 es mayor que una carga de compresión generada en los segmentos de perfil aerodinámico 24, 26 por el actuador de deformación de la lámina de pala de perfil aerodinámico 14 entre la sección de perfil aerodinámico neutral 14' y las secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada 14IA, 14IB, de modo que cuando la pala de perfil aerodinámico 14 es deformada por el actuador, el desplazamiento entre dos puntos en uno o cualquiera de los segmentos del perfil aerodinámico genera la carga de compresión en al menos dicho segmento del perfil aerodinámico, y la capacidad de dicho segmento del perfil aerodinámico para resistir la carga de compresión hace que dicho segmento o segmentos adopten una forma con un punto de inflexión, lo que hace que la pala de perfil aerodinámico 14 forme la sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada 14IA, 14IB.

Con referencia a la Figura 1 y la Figura 8, cada una de las palas de perfil aerodinámico 14 comprende un primer y segundo extremos 28, 30 opuestos a través de los cuales se extienden los bordes de ataque y de salida 18, 20. Las palas de perfil aerodinámico 14 están montadas de manera giratoria en al menos un miembro de base de la estructura de soporte 12A, y preferiblemente también en un miembro operativamente superior 12B de la misma en un mástil (no mostrado) que pasa a través del tramo de cada una de las palas de perfil aerodinámico 14, o en mástiles cortos (no mostrados) que pasan hacia fuera desde cada uno de los primer y segundo extremos opuestos 28, 30 de los mismos.

Preferiblemente, los mástiles o mástiles cortos se colocan más cerca de los bordes de ataque 18 que de los bordes de salida 20 de las palas de perfil aerodinámico 14, lo que permite que las palas de perfil aerodinámico giren libremente en el ángulo de ataque requerido alrededor de los respectivos segundos ejes de rotación "Q", cuyos segundos ejes de rotación "Q" son sustancialmente paralelos y se separan radialmente del primer eje de rotación "C".

Para evitar que el flujo de fluido se derrame sobre los extremos 28, 30 opuestos de las palas de perfil aerodinámico 14, cada uno de los extremos termina en una placa de extremo 22. Alternativamente, la estructura de soporte 12A, 12B puede en sí misma funcionar como placas de extremo de pala de perfil aerodinámico.

Se apreciará que el desplazamiento entre los dos puntos en uno de los segmentos de perfil aerodinámico 24, 26 durante la deformación de la sección de perfil aerodinámico 14' provoca una reducción en la distancia entre esos dos puntos y, en consecuencia, un aumento en la distancia entre dos puntos de referencia en el otro de los segmentos de perfil aerodinámico 24, 26 y, como tal, doblarse en dicho segmento de perfil aerodinámico 24, 26. Las cargas de compresión y tracción, junto con la flexión, contribuyen conjuntamente a hacer que las palas de perfil aerodinámico 14 formen la sección de perfil aerodinámico de curvatura refleja 14IA, 14IB, a través de la deformación por los medios de accionamiento y los actuadores de deformación.

Cada uno de los primero y/o segundo segmentos de perfil aerodinámico 24, 26 puede estar formado por un único miembro de perfil aerodinámico que se extienda entre los bordes de ataque y se salida 18, 20, o formado a partir de una pluralidad de miembros del perfil aerodinámico conectados o fijados de extremo a extremo entre los bordes de ataque y de salida 18, 20, que forman conjuntamente una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo. En una primera realización alternativa, el primer y/o el segundo segmento aerodinámico 24, 26 pueden ser un único miembro aerodinámico integral que forma una nervadura aerodinámico de bucle cerrado continuo. Generalmente, las palas de perfil aerodinámico 14 pueden formarse a partir de una pluralidad de nervaduras separadas una con relación a la otra para definir un armazón de palas de perfil aerodinámico alargado para soportar un revestimiento sobre la cual el fluido puede fluir en uso, siendo el revestimiento un miembro de revestimiento de bucle cerrado continuo 28 que tiene un borde de salida que coincide con el borde de salida del armazón de la pala de perfil aerodinámico.

Típicamente, el miembro de revestimiento 32 es semirrígido y elástico, independientemente o junto con los segmentos de perfil aerodinámico, las palas de perfil aerodinámico 14 hacia la sección inicial en reposo 14I, el miembro de revestimiento 32 tiene además una carga crítica de pandeo similar a la de los segmentos de perfil aerodinámico 24, 26.

En otra realización, el primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico pueden ser un primer y segundo miembros opuestos de una cubierta de perfil aerodinámico alargado separados entre sí a través de la línea de curvatura neutra, cada uno de los primer y segundo miembros son miembros de perfil aerodinámico únicos, una pluralidad de miembros de perfil aerodinámico conectados o fijas de extremo a extremo o integrales entre sí para formar una sección de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo, y además en donde la superficie exterior de la cubierta es el revestimiento 32 sobre la que fluye el fluido en uso. Preferiblemente, la cubierta es autoportante y semirrígida.

Los materiales a partir de los cuales se fabrican típicamente los alojamientos son preferiblemente materiales rígidos en forma de láminas, por ejemplo, materiales resistentes en forma de láminas resistentes a la oxidación tales como acero inoxidable o materiales compuestos, que tienen acabados superficiales lisos para minimizar el arrastre.

Preferiblemente, las secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada 14'A, 141 B están debajo de secciones de perfil aerodinámico de elevación arqueadas, con el segmento de perfil aerodinámico 24, 26 en donde se forma la curvatura inferior asumiendo una forma cóncava cada vez más apretada con la sección de perfil aerodinámico que se deforma progresivamente desde el punto muerto. sección aerodinámica 14'. Más preferiblemente, la forma cóncava asumida se forma en una ubicación de la sección de perfil aerodinámico dentro o cerca de una zona de espesor máximo "M" de la misma.

La ubicación del punto de inflexión creado a lo largo del segmento deformado 24, 26 de la sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada 14'A, 141 B es variable con los diferentes grados de deformación de la sección de perfil aerodinámico. El punto de inflexión en el segmento deformado de la sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada es preferiblemente un único punto de inflexión definido en el mismo entre los bordes de ataque y de salida 18, 20, definiendo una forma continuamente sinusoidal.

Además, la sección de perfil aerodinámico es deformable de manera que el borde de ataque 18 se deforma hacia un lado de la línea de curvatura neutra "N" y el borde de salida 20 se deforma hacia un lado opuesto de la línea de curvatura neutral "N" para formar el reflejo respectivo. perfil aerodinámico de curvatura sección 14IA, 14IB.

De acuerdo con otra realización más del dispositivo de generación de energía 210 como se muestra en las Figuras 9 y 10 de las Figuras adjuntas, con números de referencia similares que designan componentes similares, las palas de perfil aerodinámico 214, en lugar de ser variables por deformación, son secciones de perfil aerodinámico 214' con inclinación estática.

Las palas 214 de perfil aerodinámico están soportadas de manera giratoria en las respectivas subestructuras de soporte invertible 213, cuyas subestructuras de soporte invertible 213 están conectadas de manera giratoria a una estructura de soporte 212.

[01] Aunque esta realización del dispositivo de generación de energía 210 funciona de la misma manera que la primera realización 10 del mismo, se apreciará que cuando las secciones de perfil aerodinámico 214' son secciones de perfil aerodinámico con inclinación estática reflejada, no es posible deformar su forma para alterar la dirección de elevación "L" generada de este modo durante la fase primaria "Rp" y la fase secundaria "Rs" de un ciclo de rotación "R" para mantener la estructura de soporte 212 girando en la misma dirección.

Por consiguiente, durante la fase de transición Rt, las palas de perfil aerodinámico 214 se invierten de manera giratoria 180 grados con respecto a la estructura de soporte 212, para así invertir efectivamente la dirección en donde se genera la sustentación "L" por las palas de perfil aerodinámico 214 cuando las palas de perfil aerodinámico 214 se mueven entre la fase primaria "RP" y la fase secundaria "RS" del ciclo rotativo "R".

Los medios de accionamiento con respecto al dispositivo de generación de energía 210 de la segunda realización, en lugar de deformar las palas de perfil aerodinámico 214 como es el caso en la primera realización de la invención, invierten las subestructuras de soporte 213 con respecto a la estructura de soporte 212.

Se prevé que el dispositivo generador de energía (es decir, de cualquier realización) incluya además al menos los siguientes sensores adicionales: un sensor de medición de velocidad para medir la velocidad de rotación del conjunto de accionamiento; sensores para medir la dirección del flujo de fluido; sensores para medir la posición de las palas de perfil aerodinámico alrededor del ciclo de rotación "R"; sensores para medir la producción de energía eléctrica (es decir, voltímetros, amperímetros, etc.); sensores meteorológicos para medir condiciones meteorológicas inminentes; sensores de deformación o calibradores para medir la deformación en las palas de perfil aerodinámico; y sensores de impacto o de fuerza G para registrar golpes en el dispositivo generador de energía que podrían causar daños, y cámaras para monitorear visualmente el funcionamiento del dispositivo.

Dado que la inteligencia anterior está incorporada en el dispositivo generador de energía 10, se apreciará que en lugar de utilizar medios de accionamiento mecánicos y medios de orientación, dichos medios pueden ser electrónicos. Por ejemplo, la estructura del actuador puede accionarse electrónicamente para deformar o invertir la sección de perfil aerodinámico de las palas de perfil aerodinámico en una sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada correspondiente a la posición de la misma detectada por el sensor de posición.

Se apreciará además que la aplicación del dispositivo de generación de energía 10 es amplia. Por ejemplo, los conjuntos de accionamiento 16 pueden ser accionados en uso por el viento, las corrientes térmicas y los flujos o corrientes de agua.

Para mejorar aún más la eficiencia del dispositivo de generación de energía 10, se pueden montar uno o más conjuntos de accionamiento 16 dentro de una carcasa 34 especialmente diseñada, como se muestra en la Figura 11. La carcasa 34 define un canal de flujo de fluido 36 para dirigir el flujo de fluido "D" para chocar con las palas de perfil aerodinámico 14, en donde el canal de flujo de fluido 36 define una entrada 38 y una salida 40 con los conjuntos de accionamiento 16 situados entre la entrada 38 y la salida 40 del canal de flujo de fluido 36.

Para acelerar el flujo de fluido que incide en los conjuntos de accionamiento 16, el canal de flujo de fluido 36 define un estrechamiento 42, típicamente un venturi, entre la entrada 38 y la salida 40 sustancialmente en las proximidades del conjunto de accionamiento. El canal de flujo de fluido 36, en o cerca de la vecindad del estrechamiento 42, define además rebajes que se extienden hacia afuera 44 para la creación de vórtices inversa en ella de este modo para reducir y/o contador de arrastre generado por las palas de perfil aerodinámico 14 durante la fase de transición Rt. Además, la carcasa 34 incluye una formación de difusor en o cerca de la salida 40 del mismo para difundir el flujo hacia su velocidad de flujo original. La carcasa 34 también incluye medios de orientación en forma de aletas 46 para mantener operativamente la entrada 38 de la carcasa 34 apuntando en la dirección del flujo de fluido "D".

Se apreciará que donde la carcasa 34 es móvil con flujo de fluido, la orientación del miembro de leva 62, 162 de los medios de accionamiento 60, 160 puede fijarse con relación a la estructura de soporte 12, 112, eliminando así la necesidad de un dispositivo de aleta de apéndice rotatorio.

Se prevé que el dispositivo generador de energía 10 tendrá muy poco impacto en el mar o en la vida de las aves debido a su capacidad de funcionamiento y velocidades de flujo de fluido muy bajas. Además, y específicamente para la instalación en entornos oceánicos, se prevé que el dispositivo de generación de energía 10 tenga un tamaño tal que la mayoría de los animales marinos puedan pasar a través del dispositivo de generación de energía 10 sin obstáculos y sin daño. En consecuencia, el dispositivo tendrá poco efecto sobre los patrones de migración existentes.

Dicho esto, los animales marinos más grandes podrían resultar dañados por el dispositivo o, por el contrario, dañar el dispositivo. En consecuencia, se prevé que la entrada 38 comprenderá una protección, preferiblemente en forma de una o más series de cables o redes que se extienden a través de la entrada 38, permitiendo que solo objetos y/o animales marinos de un tamaño máximo predefinido o más pequeño pasen allí. mediante. Se impedirá el paso de objetos y/o animales marinos superiores al máximo predefinido. Preferiblemente, la entrada 38 en la carcasa 34 estará inclinada o inclinada de modo que los objetos de mayor tamaño o los animales marinos que golpeen la protección simplemente reboten fuera de la entrada 38.

Para proteger aún más a los animales marinos de mayor tamaño, el dispositivo generador de energía 10 incluirá uno o más dispositivos repelentes para repeler que los animales marinos naden demasiado cerca de la entrada 38 de la carcasa, por ejemplo, dispositivos de pulso sónico y/o eléctrico.

La carcasa 34 ilustrada en la Figura 11 es específicamente aplicable a aplicaciones sumergidas en, por ejemplo, océanos y ríos. La carcasa 34 puede tener flotabilidad positiva, negativa o neutra.

En la realización ilustrada, la carcasa 34 es positivamente flotante y está sujeta a un lecho marino o lecho de río 200 mediante una atadura 48, cuya longitud puede ser variable para bajar la carcasa 34 más cerca del lecho del mar o del río o elevar la carcasa 34 a la superficie, por ejemplo, para mantenimiento. Se apreciará que la longitud de la atadura puede variar mediante un cabrestante u otro mecanismo similar.

La Figura 12 muestra una carcasa 334 de dispositivo generador de energía alternativo, en donde un par de conjuntos de accionamiento 316 están situados uno al lado del otro. Se apreciará que los conjuntos de accionamiento 316 también podrían estar separados uno detrás del otro. Preferiblemente, la carcasa 334 incluye un número par de conjuntos de accionamiento 316, separados uno al lado del otro y/o uno detrás del otro, configurados de manera que la mitad gire en una dirección y la otra mitad gire en una dirección opuesta, minimizando así la transmisión de un efecto torque sobre la carcasa 334.

En lugar de tener los conjuntos de accionamiento 16 montados dentro de carcasas construidas a tal efecto, las carcasas pueden ser el cuerpo de un objeto sobre o dentro del cual se instalan los conjuntos de accionamiento 16. Por ejemplo, y con referencia ahora a las Figuras 13 y 14, el conjunto de accionamiento:

• 16A puede montarse en el puente u otro mirador alto en un barco para ser accionado por el viento, independientemente de la dirección del viento, para generar energía eléctrica para alimentar el sistema de propulsión normal del barco 400, o para proporcionar energía suplementaria al mismo reduciendo así la dependencia y el costo de los combustibles fósiles;

• 16B puede montarse a nivel de cubierta en el barco 400 con la parte del casco por encima de la línea de flotación actuando como carcasa y definiendo canales de flujo de fluido para dirigir el viento sobre los conjuntos de accionamiento 16B; y

• 16C puede montarse dentro de esa parte del casco 450 por debajo de la línea de flotación, actuando el casco como carcasa y definiendo canales de flujo de fluido 452 para dirigir el agua sobre los conjuntos de accionamiento 16C.

Con referencia a las Figuras 15 y 16 de las Figuras adjuntas, que representan otro tipo de embarcación acuática en forma de yate 500, los conjuntos de accionamiento 16A pueden incluir palas de perfil aerodinámico 14 de tipo plegable. Con referencia ahora también a las Figuras 17, las palas de perfil aerodinámico colapsables 514 comprenden una pluralidad de nervaduras de sección de perfil aerodinámico 580 separados entre sí a lo largo del tramo de la pala de perfil aerodinámico 514 en una condición erigida.

La Figura 18 muestra la pala de perfil aerodinámico 514 en una condición plegada, con las nervaduras 580 encajadas entre sí de manera que la pala de perfil aerodinámico 514 plegada es compacta, ocupando una altura muy poco profunda. La pala de perfil aerodinámico plegable 514 cumple con las regulaciones del puerto, que típicamente requieren que las velas de los barcos que ingresan al puerto estén retraídas. Además, en condiciones de tormenta, la capacidad de colapsar las palas de perfil aerodinámico 514 es ventajosa. Otras ventajas de una pala de perfil aerodinámico plegable 514 son la longevidad del miembro de revestimiento 582 y evitar daños al mismo en condiciones de viento fuerte. Pueden incorporarse muchos mecanismos para mover la pala de perfil aerodinámico 514 entre sus condiciones de erección y colapso. Un tipo de mecanismo, como se muestra en la Figura 17, puede ser un cable 584, enhebrado a través de una pluralidad de poleas 586.

Se apreciará que un momento de vuelco, que normalmente estaría asociado cuando se usa una sola pala de perfil aerodinámico o vela de ala, se elimina en gran medida por un efecto de equilibrio creado al montar una pluralidad de palas de perfil aerodinámico alrededor del primer eje de rotación "C".

Además, aunque los conjuntos de accionamiento 16 representados en las Figuras adjuntas muestran una única matriz de palas de perfil aerodinámico dispuestas circunferencialmente alrededor del primer eje de rotaciones "C", los conjuntos de accionamiento 16 pueden comprender múltiples conjuntos dispuestos, por ejemplo, circunferencialmente alrededor del primer eje de rotaciones "D" a diferentes distancias radiales de las mismas. Con referencia ahora a la Figura 19, y en lugar de tener una única pala de perfil aerodinámico 14 montada de manera giratoria alrededor de cada segundo eje de rotación "Q" respectivo, un conjunto de palas de perfil aerodinámico 88 que incorpora una pluralidad de (es decir, tres) palas de perfil aerodinámico 14 cada segundo eje de rotación "Q". De esta manera, la capacidad de generación de energía del dispositivo de generación de energía 10 de la presente invención puede incrementarse significativamente sin un aumento sustancial en el tamaño del dispositivo de generación de energía 10.

A partir de las primeras simulaciones de CFD realizadas por el inventor, se encontró que:

• las palas de perfil aerodinámico tienen características de autoencendido y autoestabilización;

• los conjuntos de accionamiento son aplicables a aplicaciones de flujo de baja y alta velocidad;

• un conjunto de accionamiento que tiene un total de veinticuatro palas de perfil aerodinámico de 8 metros de envergadura con longitudes de cuerda de 2,3 metros, divididas en dos matrices alrededor del primer eje de rotaciones, será capaz de generar aproximadamente 8 megavatios de potencia con una velocidad de flujo de agua de aproximadamente 1,4 metros por segundo; y

• un conjunto de accionamiento que tiene un total de doce palas de perfil aerodinámico de 8 metros de envergadura con longitudes de cuerda de 4,3 metros espaciadas alrededor del primer eje de rotaciones será capaz de generar aproximadamente 27 megavatios de potencia con una velocidad de flujo de agua de aproximadamente 1,4 metros por segundo.

Una vez extrapolado, parece que una carcasa que incorpore cuatro conjuntos de accionamiento con palas de perfil aerodinámico de cuerda de 4,3 metros de longitud será capaz de generar unos 100 megavatios de potencia en un caudal de agua de 1,4 metros por segundo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo generador de energía (10) que incluye:

una estructura de soporte (12A, 12B);

uno o más soportes para montar de manera giratoria la estructura de soporte, la estructura de soporte que puede girarse sobre el soporte o soportes alrededor de un primer eje de rotación (C);

una pluralidad de palas de perfil aerodinámico (14), cada una de las cuales está montada de manera giratoria en la estructura de soporte y puede girar libremente con relación a la misma alrededor de un segundo eje de rotación respectivo (Q), cada uno de los segundos ejes de rotación son sustancialmente paralelos y se separan radialmente del primer eje de rotación; y

un medio para accionar (60) cada una de las palas de perfil aerodinámico entre una primera condición, en donde la pala de perfil aerodinámico tiene una primera sección de perfil aerodinámico de elevación (14'A) para generar una fuerza de elevación (L) en una primera dirección (Lp) para impartir un torque en la estructura de soporte en una primera dirección de rotación, y una segunda condición, en donde la pala de perfil aerodinámico tiene una segunda sección de perfil aerodinámico de elevación (14'B) para generar una fuerza de elevación en una segunda dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en la misma primera dirección de rotación, de manera que la estructura de soporte se pueda accionar operativamente repitiendo ciclos de rotación de 360 grados (R);

en donde la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son secciones invertidas entre sí;

caracterizado porque:

la primera y la segunda secciones de perfil aerodinámico de elevación son secciones de perfil aerodinámico de curvatura reflejada de modo que, en uso, el flujo de fluido que actúa sobre las palas de perfil aerodinámico establece automáticamente un ángulo de ataque de las palas de perfil aerodinámico con relación a la dirección del flujo de fluido (D); y

los medios de accionamiento deforman o invierten operativamente las palas de perfil aerodinámico entre la primera y la segunda condiciones.

2. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 1 que incluye un medio para orientar (177) la estructura de soporte y los medios de accionamiento con relación a la dirección del flujo de fluido en una condición alineada para permitir que los medios de accionamiento lleven a cabo operativamente la deformación o inversión de las palas de perfil aerodinámico entre las primera y segunda condiciones en regiones de transición predeterminadas a lo largo del ciclo de rotación y en relación con el flujo de fluido durante las respectivas fases de transición.

3. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 2, en donde los medios de accionamiento y la estructura de soporte están fijados uno con relación al otro con al menos la estructura de soporte montada en los soportes dentro de una carcasa (34) que define una entrada (38), una salida (40) y un trayectoria de flujo (36) que se extiende entre ellos para permitir que el flujo de fluido que pasa operativamente a través del carcasa incida en la estructura de soporte, los medios de orientación se ubican en la carcasa y en uso, orienta la carcasa de modo que, en la condición alineada, la trayectoria de flujo esté sustancialmente alineada con la dirección del flujo de fluido con la entrada del mismo corriente arriba de la salida.

4. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 2, en donde los medios de accionamiento pueden girar con respecto a la estructura de soporte, y además en donde los medios de orientación están conectados a los medios de accionamiento para mover los medios de accionamiento alrededor del primer eje de rotación de manera que tanto la estructura de soporte como los medios de accionamiento están orientados operativamente a la dirección del flujo de fluido en una condición alineada para permitir que los medios de accionamiento lleven a cabo operativamente la deformación o inversión de las palas de perfil aerodinámico en las regiones de transición predeterminadas a lo largo del ciclo de rotación y con relación al flujo de fluido durante las respectivas fases de transición.

5. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en donde la trayectoria de flujo definida en la carcasa entre la entrada y salida de la misma tiene un estrechamiento (42) dentro o cerca del cual se monta la estructura de soporte para aumentar operativamente el caudal del flujo que pasa entre las mismas, la carcasa que:

(i) se monta de manera giratoria en el suelo, un edificio, una embarcación, una estructura de soporte similar, lo que permite que la carcasa gire operativamente hasta la condición alineada; y/o

6. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 5, en donde al menos la estructura de soporte, las palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria sobre las mismas y los medios de accionamiento formen un conjunto de accionamiento (16), con la carcasa capaz de alojar una pluralidad de conjuntos de accionamiento en su interior, la carcasa que incluye un protector en o cerca de la entrada para evitar que materiales sólidos y/o animales marinos de un tamaño mayor que un máximo predefinido entren en el carcasa, y/o un difusor cerca de la salida del carcasa.

7. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 6, en donde los medios de accionamiento mecánicos están compuestos por:

(i) un miembro de leva (62; 162);

(ii) al menos un seguidor de leva (66; 166) asociado con cada una de las palas de perfil aerodinámico, en donde se hace que el seguidor de leva se mueva operativamente mientras se desplaza a lo largo de un perfil del miembro de leva cuando la estructura de soporte gira a través del ciclo de rotación;

(iii) actuadores de deformación o inversión (68; 168) para llevar a cabo respectivamente la deformación o inversión de la respectiva pala de perfil aerodinámico; y

(iv) medios para transmitir (167) el movimiento del seguidor de leva a los actuadores de deformación o inversión de la respectiva pala de perfil aerodinámico para retener operativamente la pala de perfil aerodinámico en la primera o segunda condición, y/o para deformar o invertir la pala de perfil aerodinámico entre las primera y segunda condiciones durante las fases de transición;

en donde el miembro de leva está montado a distancia de la estructura de soporte con el primer eje de rotación que pasa a través de este, y los seguidores de leva están montados en la estructura de soporte; o

el miembro de leva está montado en la estructura de soporte o la pala de perfil aerodinámico, y los seguidores de leva están montados en la otra estructura de soporte o la pala de perfil aerodinámico, con el segundo eje de rotación que pasa a través del miembro de leva.

8. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 7, en donde las palas de perfil aerodinámico en lados diametralmente opuestos de la estructura de soporte, a través de un eje diametral que pasa por el primer eje de rotación, pueden deformarse e invertirse durante las fases de transición entre la primera y la segunda condición, las palas de perfil aerodinámico se encuentran sobre:

(i) un primer lado del eje diametral y se separa del mismo, se puede retener operativamente en la primera condición durante una fase de accionamiento primaria (Rp) del ciclo de rotación por los medios de accionamiento; y

(ii) un segundo lado del eje diametral y separado del mismo, se puede retener operativamente en la segunda condición durante una fase de accionamiento secundaria (Rs) del ciclo de rotación por los medios de accionamiento;

de manera que, en uso, el ciclo de rotación está formado por una fase de accionamiento primaria - fase de transición - fase de accionamiento secundaria - secuencia de fase de transición, donde las fases de accionamiento y las fases de transición (R^t) se encuentran a lo largo de segmentos diametralmente opuestos de la fase de accionamiento y los segmentos de fase de transición alrededor del primer eje de rotación.

9. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 8, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen cada una, bordes de ataque y de salida opuestos (18, 20) y, operativamente bajo la fuerza del flujo de fluido que actúa sobre ellos, giran automáticamente para establecer un ángulo de ataque con las palas de perfil aerodinámico que se encuentran a ambos lados del eje diametral están orientadas de manera que sus respectivos bordes de ataque están aguas arriba de sus bordes de salida.

10. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la estructura de soporte, en relación con el primer eje de rotación, comprende una pluralidad de brazos que se extienden radialmente sobre los cuales se apoyan las palas de perfil aerodinámico, las palas de perfil aerodinámico se montan de manera giratoria en los brazos para permitir que las palas de perfil aerodinámico se inviertan bajo el accionamiento de los actuadores de inversión durante las fases de transición, y además, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una sección de perfil aerodinámico con curvatura reflejada estática.

11. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen primer y segundo extremos opuestos (28, 30) a través de los cuales se extienden los bordes de ataque y de salida definiendo así un tramo de pala, y además en donde las palas de perfil aerodinámico son rígidas o plegables a través de tales tramos de pala.

12. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 9, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una sección de perfil aerodinámico deformable y capaces de, al ser accionadas por los medios de accionamiento, deformarse entre la primera y la segunda condiciones total o gradualmente, en donde las palas de perfil aerodinámico, en cualquiera de las la primera o la segunda condiciones, están operativamente expuestos a una primera fuerza de rotación, en la fuerza de una fuerza de rotación impartida sobre las mismas mientras se mantiene un ángulo de ataque con respecto al flujo de fluido, y una segunda fuerza de rotación, impartida sobre las mismas por los medios de accionamiento, en donde una fuerza resultante entre la primera y la segunda fuerzas de rotación provoca consecuentemente un movimiento relativo entre el miembro de leva y los seguidores de leva, deformando así las palas de perfil aerodinámico.

13. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 12, en donde las secciones de perfil aerodinámico de las palas de perfil aerodinámico deformables tienen: (i) una junta deslizante; o una forma de bucle cerrado continuo, cada una de las secciones de perfil aerodinámico comprende un primer segmento de perfil aerodinámico (24) y un segundo segmento de perfil aerodinámico (26) que tiene extremos conectados o fijados entre sí en los bordes de ataque y de salida opuestos evitando así que los extremos del primer perfil aerodinámico y el segundo segmento aerodinámico se deslicen uno con relación al otro, en donde el primer y segundo segmentos aerodinámico están separados entre sí a lo largo de sus longitudes a través de una línea de curvatura media neutra (N) que se extiende entre los bordes de ataque y de salida para formar la sección de perfil aerodinámico de la pala de perfil aerodinámico, y además en donde el borde de salida puede moverse libremente a través de la línea de curvatura neutra, en donde:

(ii) el primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico son elásticos para desviar la pala de perfil aerodinámico hacia una condición de transición simétrica (14') a través de la cual pasa la pala de perfil aerodinámico cuando se deforma entre la primera y la segunda condiciones; y

14. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el primer y/o segundo segmento aerodinámico:

(i) cada uno se forma por un único miembro de perfil aerodinámico que se extiende entre los bordes de ataque y de salida, formando conjuntamente una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo; (ii) cada uno se forma por una pluralidad de miembros de perfil aerodinámico conectados o fijados de extremo a extremo entre los bordes de ataque y de salida, formando conjuntamente una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo;

(iii) un único miembro integral de perfil aerodinámico que forma una nervadura de perfil aerodinámico de bucle cerrado continuo de modo que la pala de perfil aerodinámico comprende una pluralidad de nervaduras del perfil aerodinámico separadas una con relación a la otra para definir un armazón de pala de perfil aerodinámico alargado para soportar un revestimiento flexible o semirrígido sobre el mismo, el revestimiento es un miembro de revestimiento de bucle cerrado continuo que tiene un borde de salida que coincide con el borde de salida del armazón de la pala de perfil aerodinámico; o

15. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 14, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen un primer y segundo extremos opuestos a través de los cuales se extienden los bordes de ataque y de salida definiendo así un tramo de pala, y además en donde las palas de perfil aerodinámico son rígidas o plegables a través de dichos tramos de pala.

16. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 15, en donde las palas de perfil aerodinámico plegables comprenden una pluralidad de nervaduras del perfil aerodinámico (580) separadas una con relación a la otra a lo largo del tramo de pala de las palas de perfil aerodinámico, y además en donde el primer y segundo extremos de las palas de perfil aerodinámico son móviles una con relación a la otra entre una condición erigida, en donde el primer y segundo extremos de las palas de perfil aerodinámico están separados remotamente entre sí para estirar el miembro de revestimiento entre dichos extremos y sobre las nervaduras del perfil aerodinámico separadas entre ellos, y una condición plegada, en donde el primer y segundo extremos de las palas de perfil aerodinámico se acercan entre sí, provocando en consecuencia que las nervaduras del perfil aerodinámico se plieguen entre sí.

17. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 16, en donde los actuadores de deformación están configurados para actuar sobre uno o más miembros actuadores móviles de una estructura del actuador sustancialmente ubicada dentro de un interior hueco de la respectiva pala de perfil aerodinámico y en contacto con o conectados a puntos del actuador (70, 170; 72, 172) en la pala de perfil aerodinámico, los miembros de accionamiento móviles (174) se mueven al actuar sobre ellos mediante los medios de accionamiento y los actuadores de deformación para impartir una fuerza de deformación primaria para desplazar uno o más puntos del actuador en el primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico para deformar de ese modo la sección de pala de perfil aerodinámico entre la condición de transición y las primera y/o segunda condiciones de sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada.

18. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 17 que incluye uno o más medios de presión (171) para impartir, junto con la fuerza de deformación primaria, una fuerza de deformación secundaria para ayudar en el desplazamiento de los puntos del actuador, reduciendo así la carga sobre los actuadores de deformación a deformar las palas de perfil aerodinámico entre la condición de transición y las primera y/o segunda condiciones de la sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada, estando las palas de perfil aerodinámico elásticamente inclinadas hacia la condición de transición.

19. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 18, en donde uno o más medios de presión son resortes que actúan entre un punto fijo dentro del interior hueco de la pala de perfil aerodinámico y un punto móvil en los miembros de accionamiento móviles o pala de perfil aerodinámico.

20. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la estructura del actuador comprende:

un larguero primario (169) ubicado dentro del interior hueco de la pala de perfil aerodinámico;

un par de miembros de accionamiento móviles (174), cada uno de los cuales tiene unos primeros extremos conectados de manera móvil al larguero primario y unos segundos extremos conectados a los puntos del actuador o apoyados en uno u otro del primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico de la pala de perfil aerodinámico;

los medios de presión en forma de resorte, asociados con cada miembro de accionamiento móvil, y conectados en un extremo al miembro de accionamiento móvil o al segmento de perfil aerodinámico respectivo y en el extremo opuesto al punto fijo, estando el punto fijo en el larguero primario y más cerca del borde de ataque de la pala de perfil aerodinámico que el punto en donde los miembros de accionamiento móviles están conectados de forma móvil al larguero primario;

un larguero secundario (173) ubicado dentro del interior hueco de la pala de perfil aerodinámico de manera que los largueros primario y secundario estén ubicados más cerca de los bordes de ataque y de salida de la pala de perfil aerodinámico respectivamente, el larguero secundario está conectado o colinda con puntos secundarios del actuador en uno o el otro del primer y segundo segmentos de perfil aerodinámico de la pala de perfil aerodinámico; y/o

un conector de accionamiento alargado (175) que se extiende desde el larguero primario en un extremo del mismo y que tiene un segundo extremo conectado de manera giratoria al larguero secundario.

21. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la estructura del actuador está construida en cada nervadura del perfil aerodinámico, siendo el larguero primario parte de un mástil plegable o movible en él a través del cual se extiende operativamente el segundo eje de rotación de las palas de perfil aerodinámico, las palas de perfil aerodinámico están montadas de manera giratoria en la estructura de soporte mediante: (i) un eje de montaje alrededor del cual puede girar el mástil; o (ii) en mástiles cortos que se extienden desde cada uno de los primer y segundo extremos de la pala de perfil aerodinámico.

22. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con la reivindicación 21, en donde la estructura de soporte es un par de discos (12A, 12B) separados por las palas de perfil aerodinámico montadas de manera giratoria entre ellos, y además en donde la estructura de soporte comprende una toma de fuerza desde la cual el movimiento de la estructura de soporte puede extraerse operativamente para accionar un medio de generación de energía para convertir operativamente la energía mecánica de la estructura de soporte en energía eléctrica.

23. Un dispositivo generador de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en donde las palas de perfil aerodinámico, en una región de transición de la estructura de soporte donde una línea de transición que pasa a través del primer eje de rotación es perpendicular a la dirección del flujo del fluido, pueden deformarse e invertirse entre:

(i) una primera condición, durante una fase primaria del ciclo de rotación, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una primera sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada (14'A) para generar una fuerza de elevación en una primera dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en una primera dirección de rotación; y

(ii) una segunda condición, durante una fase secundaria del ciclo de rotación, en donde las palas de perfil aerodinámico tienen una segunda sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada (14'B) para generar una fuerza de elevación en una segunda dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en la primera dirección de rotación;

y donde la región de transición, con referencia al primer eje de rotación, es un par de sectores de transición diametralmente opuestos que se superponen a la línea de transición.

24. Un sistema de generación de energía que emplea el dispositivo generador de energía de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y que comprende además un medio de generación de energía para convertir operativamente la energía mecánica de la estructura de soporte en energía eléctrica.

25. Un método de generación de energía que incluye las etapas de:

(A) exponer una pluralidad de palas de perfil aerodinámico (14) montadas de manera giratoria en una estructura de soporte (12A, 12B) a un flujo de fluido para generar fuerzas de elevación (L) y accionar de manera giratoria la estructura de soporte alrededor de un primer eje de rotación (C) repitiendo ciclos de rotación de 360 grados (R);

(B) deformar o invertir las palas de perfil aerodinámico, en una región de transición de la estructura de soporte donde una línea de transición que pasa por el primer eje de rotación es perpendicular a la dirección del flujo del fluido, entre la primera y la segunda condición caracterizada porque:

(i) en la primera condición, durante una fase primaria del ciclo de rotación, las palas de perfil aerodinámico tienen una primera sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada (14'A) para generar una fuerza de elevación en una primera dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en una primera dirección de rotación; y

(ii) en la segunda condición, durante una fase secundaria del ciclo de rotación, las palas de perfil aerodinámico tienen una segunda sección de perfil aerodinámico de curvatura reflejada (14'B) para generar una fuerza de elevación en una segunda dirección para impartir un torque en la estructura de soporte en dirección de rotación; y