IT202000027630A1 - Diga a fronte convesso - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale avente per titolo:

?Diga a fronte convesso?

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una diga a fronte convesso.

Le attuali tecnologie di dighe esistenti sfruttano le correnti marine a livello dei fondali, dove la trasmissione di energia ? estremamente bassa e, a livello superficiale, l?alzarsi e l?abbassarsi dell?onda e della marea, ottenendo rendimenti molto bassi a causa della discontinuit? del moto ondoso.

Scopo della presente invenzione ? risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore, fornendo una diga a fronte convesso che consente di catturare tutta l?energia della massa d?acqua incidente, trasformandola in un flusso continuo, in ogni condizione di mare. Tale diga consente cos? di sfruttare nel massimo grado l?energia del moto marino, che ? concentrato in uno ?strato dinamico? che ha origine al livello della superficie marina e si colloca sino a circa 8 metri di profondit?, esaurendosi, di fatto, al di sotto di tale quota.

Il ?fronte convesso? della diga della presente invenzione consente un pi? elevato utilizzo dell?energia potenziale e cinetica delle onde, per la sua successiva trasformazione in energia elettrica.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell'invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con una diga a fronte convesso come quella descritta nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.

La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la Figura 1 ? una vista schematica di un modulo di base di una forma di realizzazione preferita, ma non limitativa, della diga secondo la presente invenzione;

- la Figura 2 ? una vista schematica simile alla Figura 1 con l?indicazione delle direzioni dei moti ondosi;

- la Figura 3 ? una vista schematica laterale della diga di Figura 1; e

- la Figura 4 ? una vista schematica della diga di Figura 1 nella sua completezza.

Facendo riferimento alle Figure, ? illustrata e descritta una forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare al descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, colorazioni varie e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.

Il sistema di diga a fronte convesso della presente invenzione si basa su un fronte di almeno due cassoni 1, paralleli e interconnessi tra loro, di forma preferibilmente romboidale, eventualmente uniti alle travi 6, 8 della diga, collegati da lunette di rotazione 5 come in Fig. 1, in grado di consentire rotazioni per orientare eventualmente i cassoni 1 ortogonalmente al fronte d?onda incidente.

I cassoni 1 sono uniti tra loro nella parte centrale dalla trave 6, autoregolanti solidalmente l?orientamento di entrambi i cassoni 1 lungo la direzione dell?onda.

Un modulo base costituito da almeno due cassoni 1 (come illustrato in Figura 1) regge una trave 8 sulla quale poggia il fronte convesso 4 incernierato su una lunetta a rulli 5 (vedere Figura 3). Le dimensioni finali della diga e della piattaforma sono ottenibili come somma di pi? moduli affiancati in serie o in parallelo (vedere Figura 4).

Agli interstizi terminali 13 di ciascun modulo pu? essere posizionata, grazie ad apposito manufatto, una turbina idraulica (non illustrata) qualsiasi, con apertura lato mare per ottenere, per effetto Venturi, la massima potenzialit? di energia elettrica.

Le fiancate di ogni cassone 1 sono dotate di speciali alette verticali 2 disposte a spina di pesce, che trasformano l?onda, infranta dalla prua dei cassoni 1 e convogliata dal fronte convesso 4, in contropressione rispetto all?onda marina incidente, contropressione che contrasta la spinta dell?onda stessa, contribuendo, unitamente alle alette posizionate sulla chiglia, alla stabilit? orizzontale della diga e all?effetto suzione della massa d?acqua in ingresso nella condotta forzata rappresentata dagli interstizi 13, grazie alla depressione creata dalla fase di espansione ottenuta all?uscita del flusso dagli interstizi 13 e dalla apertura ad imbuto rovesciato, creato dalle poppe di due cassoni contigui.

Eventuali altre alette 2, a lisca di pesce e di dimensionamento e forma opportuni, possono essere posizionate lungo la chiglia dei cassoni 1, al fine di contribuire a contrastare il possibile effetto profondo delle onde, generando forze contrarie stabilizzatrici della diga in senso orizzontale e verticale.

Le colonne di Torricelli 3 (illustrate meglio in Figura 3) contribuiscono alla stabilit? verticale della struttura, riducendo lo sforzo scaricato sugli ancoraggi nella misura voluta; esse contribuiscono altres? a controbilanciare il principio di Archimede, riducendo i quantitativi di zavorra 11 necessari ad affondare fino ai livelli desiderati la struttura.

Il modulo base, che implementa il principio base dell?invenzione, ? costituito da due cassoni 1, preferibilmente romboidali, con la prua che rompe l?onda accedente e la forma della fiancata che, in concorso con la forma della prua del cassone 1 adiacente, accelera la velocit? dell?onda incidente per effetto Venturi.

I cassoni 1 sono dotati lateralmente di una serie di alette verticali 2 a lisca di pesce, di opportuna forma, dimensioni, profilo ed angolazione, finalizzate a creare forze stabilizzanti la struttura (effetto salmone).

L?unit? cassone 1 pu? avere nella parte superiore uno o pi? perni, attorno ai quali possono ruotare sia la trave 6 di collegamento tra i cassoni, sia la trave di supporto 8 del fronte convesso della diga.

Ogni cassone 1, rappresentato in sezione nella Figura 3, costituito da strutture in calcestruzzo e/o acciaio, presenta, nella parte bassa, gli ancoraggi, costituiti dai basamenti 9 fissati opportunamente al fondo marino e da catene di collegamento 10 fissate al cassone stesso, come illustrato in Figura 3.

Come visto, l fondo (chiglia) del cassone 1 pu? essere dotato di alette 2 posizionate a lisca di pesce di dimensione, forma e profilo opportuni, adatte a generare forza contrastante quella dell?onda incidente e a stabilizzare i cassoni 1 in senso verticale.

L?interno del cassone 1 ? zavorrato con l?elemento 11 per ottenere il desiderato livello della linea di galleggiamento della diga o della piattaforma.

Gli spazi vuoti interni al cassone 1 possono essere adibiti a depositi di varia natura e servizi.

La parte superiore del cassone 1 pu? essere collegata con i cassoni 1 adiacenti mediante travi 6, ciascuna includente uno o pi? perni centrali 7 per l?eventuale rotazione del cassone 1, finalizzata al posizionamento dinamico il pi? ortogonale possibile all?onda incidente.

Sulla parte sovrastante di ogni cassone 1 ? posizionato il fronte convesso 4 sulla trave 8.

I cassoni 1 incorporano diverse colonne di Torricelli 3 di appropriata sezione, posizionate in modo opportuno, per sfruttare il principio di stabilizzazione creato dalla pressione nelle colonne e ridurre il peso delle zavorre 11 e lo sforzo sulle catene di ancoraggio 10, attribuendo parte del carico alla pressione stessa.

Ogni componente del sistema pu? essere realizzato con elementi e materiali idonei allo scopo per cui esso ? previsto.

Il principio base di funzionamento del sistema oggetto della presente invenzione, con tutti i suoi componenti, ? costituito dalla creazione di forze che si oppongono a quelle delle onde che si abbattono sulla dighe o sulle piattaforme galleggianti, sfruttando principi scientifici di fluidodinamica (Torricelli, effetto Venturi e Bernoulli ? Coanda, Schrauberger), che consentono di utilizzare l?energia gratuita del moto ondoso e della pressione atmosferica nella generazione di controforze stabilizzatrici

L?attuazione pratica del principio base di cui sopra ? ottenuta con la realizzazione di un fronte, o ponte, di barche (Figura 4) costituite dai cassoni 1, dotati di alette 2 (ad effetto ?salmone?) supportanti dighe frangiflutto convesse, piattaforme galleggianti innovative e con la realizzazione di colonne di Torricelli 3, che irrigidiscono e stabilizzano l?intera struttura galleggiante.

La forza delle onde incidenti orizzontalmente sulle dighe o sulle piattaforme galleggianti ? contrastata dalla forma delle alette 2 fissate verticalmente sulle fiancate e sulla chiglia dei cassoni 1 che, per l?effetto Bernoulli ? Coanda, creano una forza antagonista rispetto a quella dell?onda incidente.

La forza delle onde incidenti in senso verticale (movimenti verso l?alto e verso il basso) e le spinte generanti momenti ribaltanti sulle strutture galleggianti (dighe o piattaforme) sono contrastate dalle colonne di Torricelli 3 in quanto il liquido in depressione riempiente totalmente la colonna (sigillata alla sommit?) e si comporta come un solido parte integrante dello strato di fluido marino sottostante l?estremit? immersa della colonna, mentre la pressione esercitata dalle colonne 3 sulla struttura attraverso i cassoni 1 riduce in misura equivalente la necessit? di zavorra.

L?effetto Bernoulli ? Coanda, contrastante le forze orizzontali dell?onda incidente e l?effetto delle colonne di Torricelli, contrastanti le forze verticali ed i momenti ribaltanti delle onde, riducono in modo consistente gli sforzi che le catene 10 e gli ancoraggi 9 devono ammortizzare.

Con riferimento alla Fig. 2, che evidenzia il principio base di funzionamento dell?invenzione, si evince come l?onda incidente, inserendosi tra le prue di due cassoni 1 adiacenti, trasforma la propria pressione, per effetto Venturi, in velocit? che, colpendo le alette 2 posizionate sui fianchi dei cassoni 1, accelera nella parte esposta all?onda e crea depressione nella parte interna (effetto Bernoulli ? Coanda), generando con ci? una forza contrastante di pari entit? rispetto a quella che colpisce l?aletta 2.

Gli effetti stabilizzanti complessivi riducono gli sforzi esercitati sulle catene e sugli ancoraggi negli interventi integrativi di stabilizzazione.

Il fronte d?onda incidente fa ruotare solidalmente (grazie ai perni 7 ed alle lunette 5) tutti i cassoni 1 per incontrare il pi? possibile in modo ortogonale il fronte d?onda incidente.

L?onda colpisce la struttura di Figura 4 e la pressione d?onda ? trasformata in velocit? di scorrimento lungo gli interstizi 13 creati dalle pareti dei cassoni 1 e dal fronte convesso 4, con i cassoni 1 che si posizionano in direzione ortogonalmente opposta al moto ondoso.

La Figura 3 evidenzia (in sezione) le colonne di Torricelli 3, solidali ai cassoni 1, che stabilizzano la struttura galleggiante rispetto alle sollecitazioni verticali e torsionali.

In Figura 3 sono anche meglio evidenziate le alette 2 poste sotto la chiglia dei cassoni 1, con funzione di generazione forze contrastanti le spinte verticali e orizzontali del moto ondoso.

La prua e la poppa dei cassoni sono collegate ai basamenti di ancoraggio 9 da catene di ancoraggio 10, posizionate in modo opportuno onde minimizzare le forze di trazione e i momenti ribaltanti agenti sulla struttura galleggiante.

L?unicit? del sistema diga della presente invenzione, come sopra descritto, sta cos? nell?idea di sfruttare al massimo grado l?energia del moto marino, che ? concentrato in uno ?strato dinamico? che ha origine al livello della superficie marina e si colloca sino a circa 8 metri di profondit?, esaurendosi, di fatto, al di sotto di tale quota.

Il fronte convesso della diga ? un trovato che consente il pi? elevato utilizzo dell?energia potenziale e cinetica delle onde, per la sua successiva trasformazione in energia elettrica.

Il fronte di cassoni romboidali 1 ? una soluzione che, da un lato, consente di creare una accelerazione della massa d?acqua in ingresso, con il massimo rendimento della trasformazione ai fini energetici e, contemporaneamente, grazie alla fase di espansione all?uscita, consente di ridurre velocit? ed altezza d?onda, contribuendo alla salvaguardia degli ambienti portuali e delle zone costiere, oggi a rischio.

Claims (5)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema di diga a fronte convesso comprendente i seguenti componenti tra loro collegati:

- almeno due cassoni (1), preferibilmente aventi sezione romboidale, appesantiti con una zavorra (11) per mantenere il livello di galleggiamento desiderato, ciascuno di detti cassoni (1) essendo dotato di alette verticali (2) a lisca di pesce poste lungo le sue fiancate per mantenere la stabilit? orizzontale e di alette (2) poste alla base o chiglia di ogni cassone (1), per contribuire alla stabilit? verticale e orizzontale;

- una trave centrale (6) di collegamento dei cassoni (1);

- una trave (8) supportante un fronte convesso (4), che contribuisce a convogliare l?onda incidente in interstizi (13) tra i cassoni (1) per la successiva trasformazione in energia; e

- una pluralit? di colonne di Torricelli (3), posizionate solidali ai cassoni (1), con un compito di contrasto calibrato alla spinta di Archimede generata dal corpo del sistema immerso.

2. Sistema di diga secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, per minimizzare il costo dell?applicazione del principio di Torricelli, un piede di ogni colonna di Torricelli (3) ? opportunamente allargato e sigillato, secondo calcoli che garantiscano l?equivalenza della spinta di Archimede con la controspinta del principio di Torricelli.

3. Sistema di diga secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre Basamenti di ancoraggio (9), con rispettive catene (10), che servono a garantire ulteriormente la stabilit? della struttura galleggiante del sistema, detto fronte convesso (4) essendo progettato per minimizzare lo sforzo sull?ancoraggio (9) e sulle catene (10).

4. Sistema di diga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto fronte convesso (4) ? sostenuto da detta trave (8) incernierato su una lunetta a rulli (5).

5. Sistema di diga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre almeno un perno (7) posizionato sulla parte superiore dei cassoni (1), in modo che i cassoni (1) possano ruotare il pi? possibile ortogonalmente rispetto al fronte d?onda incidente.

5. Sistema di diga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere atto alla realizzazione di piattaforme o terminal galleggianti.