ITTO20100920A1 - Dispositivo per convertire energia del moto ondoso - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: “DISPOSITIVO PER CONVERTIRE ENERGIA DEL MOTO ONDOSOâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad dispositivo per convertire energia del moto ondoso.
Com’à ̈ noto, à ̈ sempre più sentita l’esigenza di sfruttare cosiddette fonti energetiche alternative e/o rinnovabili, per ridurre l’utilizzo di combustibili fossili e, quindi, non compromettere le condizioni ambientali con agenti inquinanti. Oltre all’energia solare e all’energia eolica, un’altra potenziale fonte energetica che potrebbe essere utilizzata à ̈ quella definita dal moto ondoso dei mari. Tale moto ondoso comporta un andamento ciclico di salita e discesa della superficie superiore del mare e potrebbe essere sfruttato per azionare organi meccanici in modo sostanzialmente continuativo ed inesauribile.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo per convertire energia del moto ondoso, il quale consenta di assolvere all’esigenza sopra esposta e converta l’energia del moto ondoso nella rotazione unidirezionale di un albero di uscita, che ad esempio potrà andare ad azionare un generatore di energia elettrica o altri organi meccanici.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo per convertire energia del moto ondoso, come definito nella rivendicazione 1.
L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente una preferita forma di attuazione del dispositivo per convertire energia del moto ondoso;
- la figura 2 mostra schematicamente un dettaglio del dispositivo di figura 1.
In figura 1, con 1 Ã ̈ indicato un dispositivo per convertire energia del moto ondoso in energia meccanica e mettere in rotazione un albero 2 attorno al proprio asse 3 in un unico senso di rotazione (figura 2).
Il dispositivo 1 comprende un galleggiante 5, il quale à ̈ parzialmente immerso nel mare ed à ̈ collegato ad un braccio 6 oscillante. Una estremità del braccio 6 à ̈ indicata dal numero di riferimento 8 ed à ̈ incernierata attorno ad un asse 9 sostanzialmente orizzontale ad una struttura 10 che à ̈ disposta al di fuori del mare ed à ̈ fissata a riva oppure al fondo del mare. L’altra estremità del braccio 6 à ̈ indicata dal numero di riferimento 11 ed à ̈ accoppiata ad una porzione 12 superiore del galleggiante 5, preferibilmente tramite una cerniera o uno snodo per consentire una rotazione relativa attorno ad un asse parallelo all’asse 9.
Il braccio 6 costituisce parte di una leva 13, la quale ha un braccio 14 che si estende radialmente verso l’alto e termina con una porzione di attacco collegata ad una cremagliera 15 tramite un tirante 16. La cremagliera 15 ingrana con un pignone 17 avente asse 18 orizzontale e, preferibilmente, à ̈ guidata in modo non illustrato per traslare di moto alternativo lungo una direzione tangenziale al pignone 17 stesso.
Il pignone 17 trascina in rotazione un albero 19, il quale preferibilmente à ̈ coassiale al pignone 17. Visti il moto alternativo delle onde e, quindi, l’oscillazione del braccio 6, il pignone 17 e l’albero 19 ruotano solidalmente tra loro attorno all’asse 18 di un moto rotante alternativo, ossia in sensi di rotazione opposti di un angolo che dipende dall’ampiezza di escursione in verticale del galleggiante 5.
Con riferimento alla figura 2, gli assi 18 e 3 sono preferibilmente paralleli. L’albero 19 à ̈ collegato all’albero 2 tramite un gruppo 20 di trasmissione, il quale trasferisce la coppia motrice all’albero 2, à ̈ configurato in modo da dividere la coppia motrice stessa lungo due percorsi 21, 22 e comprende due ruote libere 23, 24 o giunti di sopravanzo, disposti rispettivamente lungo i percorsi 21,22.
Le ruote libere 23, 24 sono configurate in modo tale da rendere unidirezionale la rotazione dell’albero 2, indipendentemente dal senso di rotazione dell’albero 19. In altre parole, quando l’albero 19 ruota, solamente una ruota libera alla volta trasmette coppia motrice. L’altra delle ruote libere 23, 24 diventa attiva e trasmette coppia motrice solo in caso di inversione di rotazione dell’albero 19, quando la prima disimpegna invece la rotazione tra gli alberi 2, 19.
Se l’albero 19 non ruota, in caso di arresto del pignone 17 ad esempio dovuto ad una momentanea assenza di onde sul mare, le due ruote libere 23, 24 non trasmettono coppia motrice, ma lasciano liberi gli organi di uscita 23b, 24b di ruotare liberamente, per cui l’albero 2 continua a ruotare per inerzia, sempre nel medesimo senso di rotazione.
Le ruote libere 23, 24 comprendono rispettivi organi di ingresso 23a, 24a azionati con sensi di rotazione opposti tra loro, ma sono configurate in modo da trasmettere coppia motrice a rispettivi organi di uscita 23b, 24b nel medesimo verso di rotazione. Nel verso opposto, gli organi di uscita 23b, 24b risultano angolarmente disaccoppiati dai rispettivi organi di ingresso 23a, 24a.
Ad esempio, quando il pignone 17 e l’albero 19 ruotano in senso antiorario, l’organo di ingresso 23a à ̈ azionato in modo da ruotare anch’esso in senso antiorario. L’organo di uscita 23b riceve coppia motrice dall’organo di ingresso 23a e quindi ruota anch’esso in senso antiorario. Tale coppia motrice viene trasmessa all’albero 2, in particolare tramite una trasmissione a ruote dentate 26 che forma parte del percorso 21. La trasmissione a ruote dentate 26 inverte il senso di rotazione tra l’organo di uscita 23b e l’albero 2, per cui nell’ipotesi di funzionamento fatta l’albero 2 ruota in senso orario. Nel contempo, l’organo di ingresso 24a ruota in senso orario (ossia, opposto al senso di rotazione dell’organo di ingresso 23a). L’organo di uscita 24b à ̈ libero rispetto alla rotazione dell’organo di ingresso 24a e, pertanto, à ̈ trascinato in rotazione dall’albero 2, in particolare tramite una trasmissione a ruote dentate 27 che forma parte del percorso 22. La trasmissione a ruote dentate 27 inverte il senso di rotazione, per cui nell’ipotesi di funzionamento fatta, con l’albero 19 che ruota in senso antiorario e l’albero 2 che ruota in senso orario, l’organo di uscita 24b ruota in senso antiorario.
Quando invece il pignone 17 e l’albero 19 ruotano in senso orario, l’organo di ingresso 24a ruota in senso antiorario. L’organo di uscita 24b riceve coppia motrice dall’organo di ingresso 24a e quindi ruota anch’esso in senso antiorario. Tale coppia motrice viene trasmessa all’albero 19, tramite la trasmissione a ruote dentate 27. Come accennato sopra, la trasmissione a ruote dentate 26 inverte il senso di rotazione, per cui nell’ipotesi di funzionamento fatta l’albero 2 continua a ruotare in senso orario, nonostante l’inversione del senso di rotazione dell’albero 19. Nel contempo, l’organo di ingresso 23a ruota in senso antiorario (ossia, opposto al senso di rotazione dell’organo di ingresso 24a), e l’organo di uscita 23b à ̈ libero rispetto alla rotazione dell’organo di ingresso 23a. Pertanto, l’organo di uscita 23b à ̈ trascinato in rotazione dall’albero 2, tramite la trasmissione a ruote dentate 26, e quindi ruota in senso orario.
Per trasmettere il moto dall’albero 19 agli organi di ingresso 23a,24a, preferibilmente il gruppo 20 comprende un treno di ruote dentate 30, il quale a sua volta comprende: un ingranaggio 31 coassiale e fisso rispetto all’albero 19; un ingranaggio 32 che ingrana con l’ingranaggio 31, e che à ̈ coassiale e fisso rispetto all’organo di ingresso 24a (tramite un albero non illustrato); ed un ingranaggio 33 che ingrana con l’ingranaggio 32 e che à ̈ coassiale e fisso rispetto all’organo di ingresso 23a (tramite un ulteriore albero non illustrato). Grazie all’ingranamento tra gli ingranaggi 32 e 33, gli organi di ingresso 23a e 24a ruotano in sensi opposti tra loro.
Preferibilmente, il rapporto di trasmissione tra l’albero 19 e l’organo di ingresso 23a à ̈ uguale al rapporto di trasmissione tra l’albero 19 e l’organo di ingresso 24a. Preferibilmente, anche le trasmissioni 26,27 hanno il medesimo rapporto di trasmissione, per cui nei due percorsi 21,22 di coppia c’à ̈ il medesimo rapporto di trasmissione complessivo tra l’albero 19 e l’albero 2.
Tornando ora alla figura 1, il galleggiante 5 deve avere una densità sufficientemente bassa da consentire il galleggiamento ed avere una massa complessiva sufficientemente alta da generare comunque una coppia di rotazione soddisfacente sul pignone 17 anche quando le onde si ritirano e quindi il galleggiante 5 deve scendere per azione dell’accelerazione di gravità.
Con “massa complessiva†si intende la somma della massa del galleggiante 5 vero e proprio e di una eventuale frazione della massa della leva 13 che si scarica sul galleggiante 5, e non sul punto in cui la leva 13 à ̈ vincolata alla struttura 10.
Tale massa complessiva, misurata in kg, deve preferibilmente essere inclusa tra il 25% e il 50% rispetto al volume occupato dal galleggiante stesso misurato in dm^3. Come riferimento, se un galleggiante avesse un volume di 1 dm^3 e la massa di 1 kg, si otterrebbe un valore del 100% e un galleggiamento indifferente in acqua distillata. In questo modo la dimensione del galleggiante à ̈ ottimizzata e presenta un rapporto massa - ingombro sostanzialmente compatto per limitare l’impatto ambientale.
Preferibilmente, il galleggiante ha una forma circolare, in sezione con piani di sezione orizzontali, per adattarsi alle perturbazioni marine e climatiche. La forma geometrica del galleggiante à ̈ quindi un tronco di cono, con il cerchio di base minore sommerso. Preferibilmente, la differenza tra il diametro del cerchio di base maggiore ed il diametro del cerchio di base minore à ̈ pari a circa il 25% del cerchio di base maggiore, e l’altezza à ̈ uguale a circa il diametro del cerchio di base minore. Ad esempio, il diametro del cerchio di base minore e l’altezza sono pari a 0,75 m, mentre il diametro del cerchio di base maggiore à ̈ pari a 1 m.
Da quanto precede appare evidente come l’albero 2 ha un moto rotatorio unidirezionale, e ha un moto di rotazione sostanzialmente regolare, per cui può essere applicato per trascinare un generatore di energia elettrica, ad esempio una dinamo.
Inoltre, i rapporti di trasmissione possono essere modificati, ferma restando la posizione degli alberi 2, 19 e dei due alberi (non illustrati) su cui sono calettati le ruote libere 23, 24 e gli ingranaggi 32, 33, in funzione di quale sarà l’utilizzatore dell’energia meccanica fornita dall’albero 2.
Da quanto precede appare, infine, evidente che al dispositivo 1 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
In particolare, i rapporti di trasmissione dei due percorsi 21,22 potrebbero essere diversi tra loro, per compensare eventuali differenze di coppia tra la fase di salita e la fase di discesa del galleggiante 5.
Le trasmissioni ad ingranaggi potrebbero essere sostituite da trasmissioni a cinghia dentata o a catena, ad esempio per soluzioni che devono essere più economiche e/o soluzioni con potenze relativamente basse.
L’albero 19 ebbe essere collegato all’estremità 8 e ruotare attorno all’asse 9, oppure potrebbe essere accoppiato al braccio 6 in modo diverso da quello illustrato.

Claims (1)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Dispositivo per convertire energia del moto ondoso, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un galleggiante (5), il quale, in uso, à ̈ mobile in opposizione all’accelerazione di gravità in risposta al moto ondoso; - un albero di ingresso (19) ed un albero di uscita (2) girevoli attorno a rispettivi assi (18,3); - primi mezzi di trasmissione (13,15,16,17) per trasmettere il moto del detto galleggiante (5) in un moto rotatorio alternato del detto albero di ingresso (19); - secondi mezzi di trasmissione (20), i quali trasferiscono coppia motrice dal detto albero di ingresso (19) al detto albero di uscita (2), sono configurati in modo da dividere la coppia motrice lungo due percorsi di coppia (21,22) e comprendono due ruote libere (23,24) disposte rispettivamente lungo i detti percorsi (21,22); dette ruote libere (23,24) essendo configurate in modo tale da rendere unidirezionale la rotazione del detto albero di uscita (2) indipendentemente dal senso di rotazione del detto albero di ingresso (19). 2.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto galleggiante (5) presenta una massa complessiva misurata in chilogrammi inclusa fra il 25% e il 50% del volume del galleggiante misurato in decimetri cubici, detta massa complessiva essendo valutata tenendo conto almeno dei detti primi mezzi di trasmissione (13,15,16,17). 3.- Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che gli assi (18,3) dei detti alberi di ingresso e di uscita (19,2) sono paralleli tra loro e dal fatto che le dette ruote libere (23,24) comprendono rispettivi organi di ingresso (23a,24a) azionati con sensi di rotazione opposti tra loro. 4.- Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le dette ruote libere (23,24) sono configurate in modo da trasmettere coppia motrice a rispettivi organi di uscita (23b,24b) nel medesimo verso di rotazione; nel verso opposto, i detti organi di uscita (23b,24b) essendo angolarmente liberi rispetto ai rispettivi detti organi di ingresso (23a,24a). 5.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 4, caratterizzato dal fatto che le dette ruote libere (23,24) sono montate su rispettivi alberi paralleli e distinti dal detto albero di uscita (2); i detti secondi mezzi di trasmissione (20) comprendendo due trasmissioni (26,27), le quali fanno parte rispettivamente dei detti percorsi di coppia (21,22) e sono interposte, ciascuna, tra il detto albero di uscita (2) ed una relativa detta ruota libera (23,24). 6.- Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che ciascuna delle dette trasmissioni inverte il senso di rotazione tra il detto albero di uscita (2) e la relativa detta ruota libera (23,24). 7.- Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che le dette trasmissioni (26,27) sono trasmissioni a ruote dentate. 8.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzato dal fatto che le dette ruote libere (23,24) sono montate su rispettivi alberi paralleli e distinti dal detto albero di ingresso (19); i detti secondi mezzi di trasmissione (20) comprendendo un treno di ruote dentate (30) per trasmettere il moto da detto albero di ingresso (19) alle dette ruote libere (23,24). 9.- Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il detto treno di ruote dentate comprende: - un primo ingranaggio (31) coassiale e fisso rispetto al detto albero di ingresso (19); - un secondo ingranaggio (32), che ingrana con detto primo ingranaggio (31) ed à ̈ coassiale e fisso rispetto ad un organo di ingresso (24a) di una delle dette ruote libere (24); ed - un terzo ingranaggio (33), che ingrana con detto secondo ingranaggio (32) ed à ̈ coassiale e fisso rispetto ad un organo di ingresso (23a) dell’altra delle dette ruote libere (23). 10.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di trasmissione comprendono un braccio di leva avente una prima estremità accoppiata ad una porzione superiore del detto galleggiante ed una seconda estremità incernierata ad una struttura fissa.
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