IT202000008806A1 - Dispositivo generatore di energia da moto ondoso - Google Patents

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Gianluigi Lovati
Giacomo Tacconi
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Gianluigi Lovati
Matteo Fornaciari
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Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: ?DISPOSITIVO GENERATORE DI ENERGIA DA MOTO ONDOSO?.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo generatore di energia da moto ondoso.
Sono noti svariati dispositivi generatori di energia da moto ondoso che sono generalmente impiegati in mare e che hanno lo scopo di generare energia elettrica per mezzo dello sfruttamento delle correnti e dei moti ondosi.
Notoriamente, questo tipo di dispositivi comprendono almeno un corpo galleggiante disposto a galleggiare in mare ed almeno una struttura fissa, ancorata al fondale ed equipaggiata con un generatore di energia elettrica configurato per convertire il moto del corpo galleggiante investito dal moto ondoso in energia elettrica.
Vantaggiosamente, questo tipo di dispositivi comprendono mezzi di trasmissione del moto del corpo galleggiante al generatore di energia, il quale, in questo modo, converte tale moto in energia elettrica.
Questo tipo di dispositivi, tuttavia, sono suscettibili di perfezionamenti. Infatti, tali dispositivi hanno il limite di trasferire al generatore una porzione limitata del moto a cui ? soggetto il corpo galleggiate.
In particolare, tali mezzi di trasmissione del moto sono configurati per trasmettere al generatore unicamente il moto verticale del corpo galleggiante causato dall?aumento e dalla riduzione periodica del livello del mare durante la manifestazione del moto ondoso.
Tuttavia, il corpo galleggiante soggetto al moto ondoso subisce ulteriori movimentazioni che non sono sfruttate dai dispositivi di tipo noto.
Inoltre, questo tipo di dispositivi sono particolarmente ingombranti a causa delle dimensioni non trascurabili della struttura fissa che deve montare il generatore.
Questi inconvenienti limitano sensibilmente l?energia elettrica prodotta dai dispositivi di tipo noto, ne complicano notevolmente le operazioni di installazione e manutenzione e ne rendono l?impatto ambientale particolarmente evidente, rendendo l?impiego di tali dispositivi particolarmente costoso e sconveniente.
Il compito principale della presente invenzione ? quello di escogitare un dispositivo generatore di energia da moto ondoso che consenta di incrementare la quantit? di moto del corpo galleggiante convertita in energia elettrica rispetto ai dispositivi di tipo noto.
Uno scopo ulteriore del presente trovato ? quello di escogitare un dispositivo generatore di energia da moto ondoso che ne semplifichi le operazioni di installazione e di manutenzione rispetto ai dispositivi di tipo noto.
Uno scopo aggiuntivo del presente trovato ? quello di escogitare un dispositivo generatore di energia da moto ondoso che ne riduca le dimensioni e l?impatto ambientale rispetto ai dispositivi di tipo noto.
Altro scopo del presente trovato ? quello di escogitare un dispositivo generatore di energia da moto ondoso che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell?ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.
Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente dispositivo generatore di energia da moto ondoso avente le caratteristiche di rivendicazione 1.
Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un dispositivo generatore di energia da moto ondoso, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:
la figura 1 ? una vista in sezione del dispositivo secondo il trovato;
la figura 2 ? una vista in sezione del gruppo generatore verticale del dispositivo secondo il trovato;
la figura 3 ? una vista in sezione del gruppo generatore orizzontale del dispositivo secondo il trovato;
la figura 4 ? una vista schematica del dispositivo secondo il trovato nella configurazione di quiete;
le figure 5 e 7 sono viste schematiche del dispositivo secondo il trovato in cui il gruppo generatore orizzontale ? nella configurazione operativa;
la figura 6 ? una vista schematica del dispositivo secondo il trovato in cui il gruppo generatore orizzontale ? nella configurazione di arresto;
la figura 8 ? una vista schematica in assonometria del dispositivo secondo il trovato in cui il gruppo generatore verticale ? nella configurazione di riposo;
la figura 9 ? una vista schematica in assonometria del dispositivo secondo il trovato in cui il gruppo generatore verticale ? nella configurazione di lavoro.
Con particolare riferimento a tali figure, si ? indicato globalmente con 1 un dispositivo generatore di energia da moto ondoso.
Il dispositivo 1 generatore di energia da moto ondoso comprende:
- almeno un corpo galleggiante 2, disposto sulla superficie 3 di un liquido 4 e mobile tra una configurazione di quiete, in cui la superficie 3 ? sostanzialmente piana e il corpo galleggiante ? sostanzialmente immobile, ed una configurazione di utilizzo, in cui la superficie 3 ? perturbata da un moto ondoso e il corpo galleggiante 2 ? movimentato per effetto del moto ondoso;
- mezzi di fissaggio 5 del corpo galleggiante 2 al fondale 6 del bacino che contiene il liquido 4.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende mezzi generatori 7, 12 montati sul corpo galleggiante 2 e configurati per generare energia elettrica per effetto della movimentazione del corpo galleggiante 2 nella configurazione di utilizzo.
Questo accorgimento rende i mezzi generatori 7, 12 estremamente pi? sensibili ad ogni movimentazione del corpo galleggiante per effetto del moto ondoso.
Inoltre, il corpo galleggiante 2 comprende almeno una camera di contenimento 20 dei mezzi generatori 7, 12.
In questo modo, l?ingombro dell?intero dispositivo 1 ? limitato sostanzialmente all?ingombro del corpo galleggiante 2.
Inoltre, questo accorgimento semplifica notevolmente le operazioni di installazione e di manutenzione del dispositivo stesso.
Infatti, l?operazione di installazione richiede semplicemente che il dispositivo 1 sia fissato al fondale.
Inoltre, il corpo galleggiante 2 pu? essere facilmente movimentato, in modo da sottoporre il dispositivo 1 alle operazioni di manutenzione sulla terra ferma, riposizionandolo successivamente.
Vantaggiosamente, i mezzi generatori 7, 12 comprendono almeno un gruppo generatore verticale 7 provvisto di:
- almeno un albero rotante 9 movimentabile in rotazione attorno ad un asse di rotazione Z;
- almeno un generatore elettrico verticale 8 accoppiato meccanicamente all?albero rotante 9 ed azionabile per effetto della rotazione di quest?ultimo per generare energia elettrica;
- almeno una massa rotante 10 associata all?albero rotante 9, e movimentabile in rotazione attorno all?asse di rotazione Z per ruotare l?albero rotante 9.
Opportunamente, il gruppo generatore verticale 7 ? mobile tra una configurazione di riposo, in cui la massa rotante 10 ? ferma, ed una configurazione di lavoro, in cui la massa rotante 10 ruota attorno all?asse di rotazione Z.
In particolare, il moto ondoso incide lateralmente al corpo galleggiante 2, movimentandolo sostanzialmente orizzontalmente e conferendo energia alla massa rotante 10, la quale, conseguentemente, ? spinta in rotazione attorno all?asse di rotazione Z.
Inoltre, il moto ondoso presenta un fronte d?onda di salita ed un fronte di discesa che perturbano la superficie 3, inclinando il corpo galleggiante 2. Pertanto, quando il corpo galleggiante 2 ? inclinato, sulla massa rotante 10 agisce almeno in parte anche la forza di gravit?, la quale contribuisce alla movimentazione della massa stessa in rotazione attorno all?asse di rotazione Z.
Preferibilmente, il gruppo generatore verticale 7 comprende almeno un corpo di connessione 11 interposto tra la massa rotante 10 e l?albero rotante 9, in modo da associare rigidamente quest?ultimi tra loro.
In questo modo, inoltre, la massa rotante ? distanziata radialmente rispetto all?albero rotante 9 e all?asse di rotazione Z, come mostrato in figura 2. In particolare, l?asse di rotazione Z e la massa rotante 10 giacciono su un piano di riferimento P e sulla massa rotante agisce una forza risultante F diretta lungo una direzione di applicazione A il cui orientamento nello spazio ? variato dal moto ondoso.
Pi? in dettaglio, la direzione di applicazione A giace sul piano di riferimento P nella configurazione di riposo ed ? disposta trasversale al piano di riferimento P nella configurazione di lavoro, come mostrato rispettivamente nelle figure 8 e 9.
In dettaglio, il piano di riferimento P contiene l?asse di rotazione Z ed il punto di applicazione della forza risultante F agente sulla massa rotante 10.
In altre parole, la massa rotante 10 ruota attorno all?asse di rotazione Z unicamente quando sulla stessa agisce una forza risultante F trasversale al piano di riferimento P.
Vantaggiosamente, l?asse di rotazione Z ? disposto sostanzialmente ortogonale alla superficie 3 nella configurazione di quiete, come mostrato in figura 1.
In questo modo, anche un lieve moto ondoso causa facilmente la transizione del corpo galleggiante 2 dalla configurazione di quiete alla configurazione di utilizzo, ossia mette in rotazione la massa rotante 10.
Convenientemente, i mezzi generatori 7, 12 comprendono almeno un gruppo generatore orizzontale 12 provvisto di:
- almeno un corpo rotante 13 movimentabile in rotazione attorno ad un asse di centraggio Y;
- almeno un generatore elettrico orizzontale 14 accoppiato meccanicamente al corpo rotante 13 e azionabile per effetto della rotazione di quest?ultimo per generare energia elettrica;
- almeno un organo flessibile 15, arrotolato almeno parzialmente attorno al corpo rotante 13, provvisto di almeno un primo estremo 16 associato a quest?ultimo e almeno un secondo estremo 17 associato al fondale 6, e lungo il quale agisce una forza di trazione risultante T.
Inoltre, il gruppo generatore orizzontale 12 ? mobile tra una configurazione di arresto, in cui il valore della forza di trazione risultante ? nullo, ed almeno una configurazione operativa, in cui il valore della forza di trazione risultante ? diverso da zero.
In particolare, il moto ondoso causa incrementi e riduzioni periodiche del livello del liquido 4 rispetto al fondale 6, ovvero incrementa e riduce la quota della superficie 3 sulla quale galleggia il corpo galleggiante 2.
In altre parole, il moto ondoso movimenta sostanzialmente verticalmente il corpo galleggiante 2.
Pertanto, tale incremento e tale riduzione del livello del liquido 4 applicano lungo l?organo flessibile 15 corrispondenti forze di trazione che influiscono sul valore finale della forza di trazione risultante T che agisce lungo l?organo flessibile 15.
In particolare, se la forza risultante ? nulla tutte le forze agenti lungo l?organo flessibile 15 sono nulle o si annullano vicendevolmente ed il corpo galleggiante resta in corrispondenza di una quota fissa rispetto al fondale 6, come mostrato in figura 4 ed in figura 6.
Al contrario, se la forza risultante ? diversa da zero la trazione agente sull?organo flessibile causa la rotazione del corpo rotante 13.
Infatti, nella configurazione di arresto il corpo rotante 13 ? fisso rispetto all?asse di centraggio Y e nella configurazione operativa il corpo rotante 13 ruota attorno all?asse di centraggio Y.
In particolare, il moto ondoso esercita lungo l?organo flessibile 15 una forza di trazione positiva che varia il valore della forza di trazione risultante T, srotolandolo dal corpo rotante 13 e ruotando quest?ultimo in un verso di rotazione positivo, come mostrato in figura 5.
Pertanto, durante l?incremento di quota della superficie 3, il corpo galleggiante 2 ? distanziato dal fondale 6 e lungo l?organo flessibile 15 agisce una forza di trazione positiva che lo srotola, causando la rotazione del corpo rotante 13 e l?azionamento del generatore elettrico orizzontale 14, il quale produce energia elettrica.
Convenientemente, il gruppo generatore orizzontale 12 comprende mezzi di recupero 18 dell?organo flessibile 15 configurati per ruotare il corpo rotante 13 in un verso di rotazione negativo contrario al verso di rotazione positivo, esercitando sull?organo flessibile 15 una forza di trazione negativa contraria alla forza di trazione positiva e atta a variare il valore della forza di trazione risultante T, in modo da arrotolare l?organo flessibile 15 attorno al corpo rotante 13.
Infatti, durante la riduzione della quota della superficie 3, il corpo galleggiante 2 ? avvicinato al fondale 6 ed i mezzi di recupero 18 agiscono sul corpo rotante 13, ruotandolo lungo l?asse di centraggio Y ed avvolgendo intorno ad esso parte dell?organo flessibile 15, come mostrato in figura 7.
In questo modo, durante un successivo incremento di quota della superficie 3, l?organo flessibile 15 ? nuovamente srotolato dal corpo rotante 13.
Questo accorgimento permette ripetere in successione operazioni di arrotolamento e srotolamento dell?organo flessibile 15, ruotando contestualmente il corpo rotante 13.
Convenientemente, i mezzi di recupero 18 comprendono almeno un corpo elasticamente deformabile 19 mantenuto almeno parzialmente carico, in uso, per effetto del galleggiamento del corpo galleggiante 2, ed atto tendere l?organo flessibile 15 tra il corpo rotante 13 e il fondale 6.
Preferibilmente, i corpo elasticamente deformabile 19 ? del tipo di una molla associata al corpo rotante 13.
Convenientemente, il corpo elasticamente deformabile 19 agisce sul corpo rotante 13 tendendo a ruotarlo nel verso di rotazione negativo, a contrastare lo srotolamento dell?organo flessibile 15.
Pertanto, il corpo elasticamente deformabile 19 esercita costantemente lungo l?organo flessibile 15 la forza di trazione negativa.
Tuttavia, ad eccezione del caso in cui la quota della superficie 3 sia ridotta, tale forza ? costantemente contrastata dalla forza vincolare esercitata dal fondale 6 e dalla forza di galleggiamento agente sul corpo galleggiante 2 in virt? del principio di Archimede. Infatti, durante tale riduzione, il corpo galleggiante 2 ? avvicinato al fondale 6, riducendo l?azione della forza vincolare e della forza di galleggiamento. Pertanto, la forza di trazione negativa pone in rotazione il corpo rotante 13, arrotolandovi attorno l?organo flessibile 15 fino a tenderlo, ossia fino ad essere nuovamente contrastata dalla forza vincolare e dalla forza di galleggiamento.
Convenientemente, l?organo flessibile 15 coincide con i mezzi di fissaggio 5.
Vantaggiosamente, l?asse di centraggio Y ? disposto sostanzialmente parallelo alla superficie 3 nella configurazione di quiete.
In particolare, il corpo rotante 13 si sviluppa lungo l?asse di centraggio Y. Questo accorgimento agevola l?arrotolamento e lo srotolamento dall?organo flessibile 15 nella configurazione di operativa.
Si ? in pratica constatato come l?invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti.
In particolare si sottolinea il fatto che i mezzi generatori permettono di massimizzare la quantit? di moto convertita in energia elettrica.
In dettaglio, il gruppo generatore verticale converte il moto orizzontale conferito al dispositivo dal moto ondoso.
Il gruppo generatore orizzontale, invece, converte il moto verticale conferito al dispositivo dal moto ondoso.
Vantaggiosamente, il corpo galleggiante ospita al suo interno i mezzi generatori, semplificando le operazioni di installazione e di manutenzione del dispositivo stesso.
Questo accorgimento, inoltre, riduce sensibilmente l?ingombro del dispositivo e il suo impatto ambientale.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo (1) generatore di energia da moto ondoso, comprendente: - almeno un corpo galleggiante (2), disposto sulla superficie (3) di un liquido (4) e mobile tra una configurazione di quiete, in cui la superficie (3) ? sostanzialmente piana e detto corpo galleggiante (2) ? sostanzialmente immobile, ed una configurazione di utilizzo, in cui la superficie (3) ? perturbata da un moto ondoso e detto corpo galleggiante (2) ? movimentato per effetto di detto moto ondoso; - mezzi di fissaggio (5) di detto corpo galleggiante (2) al fondale (6) del bacino che contiene il liquido (4); caratterizzato dal fatto che comprende mezzi generatori (7, 12) montati su detto corpo galleggiante (2) e configurati per generare energia elettrica per effetto della movimentazione di detto corpo galleggiante (2) in detta configurazione di utilizzo.
  2. 2) Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi generatori (7, 12) comprendono almeno un gruppo generatore verticale (7) provvisto di: - almeno un albero rotante (9) movimentabile in rotazione attorno ad un asse di rotazione (Z); - almeno un generatore elettrico verticale (8) accoppiato meccanicamente a detto albero rotante (9) ed azionabile per effetto della rotazione di quest?ultimo per generare energia elettrica; - almeno una massa rotante (10) associata a detto albero rotante (9), distanziata radialmente rispetto a quest?ultimo e movimentabile in rotazione attorno a detto asse di rotazione (Z) per ruotare detto albero rotante (9), detto gruppo generatore verticale (7) essendo mobile tra una configurazione di riposo, in cui detta massa rotante (10) ? ferma, ed una configurazione di lavoro, in cui detta massa rotante (10) ruota attorno a detto asse di rotazione (Z).
  3. 3) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto asse di rotazione (Z) e detta massa rotante (10) giacciono su un piano di riferimento (P) e dal fatto che su detta massa rotante (10) agisce una forza risultante (F) diretta lungo una direzione di applicazione (A) il cui orientamento nello spazio ? variato per effetto del moto ondoso, detta direzione di applicazione (A) giacendo su detto piano di riferimento (P) in detta configurazione di riposo ed essendo disposta trasversale a detto piano di riferimento (P) in detta configurazione di lavoro.
  4. 4) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto asse di rotazione (Z) ? disposto sostanzialmente ortogonale alla superficie (3) in detta configurazione di quiete.
  5. 5) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi generatori (7, 12) comprendono almeno un gruppo generatore orizzontale (12) provvisto di: - almeno un corpo rotante (13) movimentabile in rotazione attorno ad un asse di centraggio (Y); - almeno un generatore elettrico orizzontale (14) accoppiato meccanicamente a detto corpo rotante (13) e azionabile per effetto della rotazione di quest?ultimo per generare energia elettrica; - almeno un organo flessibile (15), arrotolato almeno parzialmente attorno a detto corpo rotante (13), provvisto di almeno un primo estremo (16) associato a quest?ultimo e almeno un secondo estremo (17) associato al fondale (6), e lungo il quale agisce una forza di trazione risultante (T), detto gruppo generatore orizzontale 12) essendo mobile tra una configurazione di arresto, in cui il valore di detta forza di trazione risultante (T) ? nullo, ed almeno una configurazione operativa, in cui il valore di detta forza di trazione risultante (T) ? diverso da zero.
  6. 6) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il moto ondoso esercita lungo detto organo flessibile (15) una forza di trazione positiva che varia il valore di detta forza di trazione risultante (T), srotolandolo da detto corpo rotante 13) e ruotando quest?ultimo in un verso di rotazione positivo.
  7. 7) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo generatore orizzontale (12) comprende mezzi di recupero (18) di detto organo flessibile (15) configurati per ruotare detto corpo rotante (13) in un verso di rotazione negativo contrario a detto verso di rotazione positivo, esercitando su detto organo flessibile (15) una forza di trazione negativa contraria a detta forza di trazione positiva e atta a variare il valore di detta forza di trazione risultante (T), in modo da arrotolare detto organo flessibile (15) attorno a detto corpo rotante (13).
  8. 8) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di recupero (18) comprendono almeno un corpo elasticamente deformabile (19) mantenuto almeno parzialmente carico, in uso, per effetto del galleggiamento di detto corpo galleggiante (2), ed atto tendere detto organo flessibile (15) tra detto corpo rotante (13) e il fondale (6).
  9. 9) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo flessibile (15) coincide con detti mezzi di fissaggio (5).
  10. 10) Dispositivo (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto asse di centraggio (Y) ? disposto sostanzialmente parallelo alla superficie (3) in detta configurazione di quiete.
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