ITTO20120768A1 - DEVICE FOR THE PRODUCTION OF ENERGY FROM A WAVE MOTOR BY MEANS OF A FLOATING STRUCTURE. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo per la produzione di energia da un moto ondoso per mezzo di una struttura galleggiante" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Device for the production of energy from a wave motion by means of a floating structure"
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi che impiegano una struttura galleggiante per prelevare energia da un moto ondoso per trasformarla in un'altra energia facilmente utilizzabile in modo diretto, ad esempio un'energia meccanica, idraulica o pneumatica, oppure per ottenere un'energia elettrica utilizzabile in loco o destinata ad essere trasferita verso una rete di distribuzione. The present invention generally refers to systems that use a floating structure to take energy from a wave motion to transform it into another energy that can be easily used directly, for example mechanical, hydraulic or pneumatic energy, or to obtain a electricity that can be used on site or intended to be transferred to a distribution network.
E' noto che l'energia connessa con le onde, tipicamente del mare, comprende una quota di energia potenziale dovuta allo spostamento verticale delle particelle d'acqua che si trovano istantaneamente sopra o sotto al livello medio della superficie libera del mare in stato di quiete, e una quota di energia cinetica dovuta alla somma dei moti delle singole particelle della massa liquida che, muovendosi su orbite circolari o ellittiche, a seconda del fatto che la profondità del fondale in un determinato punto sia maggiore o minore della metà della lunghezza d’onda, compongono il treno d’onda longitudinale. It is known that the energy connected with the waves, typically of the sea, includes a share of potential energy due to the vertical displacement of the water particles that are instantly above or below the average level of the free surface of the sea in a state of rest. , and a share of kinetic energy due to the sum of the motions of the individual particles of the liquid mass which, moving on circular or elliptical orbits, depending on whether the depth of the seabed at a given point is greater or less than half the length of Wave, make up the longitudinal wave train.
Nell’onda completa l'energia cinetica à ̈ uguale all'energia potenziale media, mentre l’energia totale ETà ̈ data dalla somma dell’energia potenziale Epe dell’energia cinetica Ecdell'onda secondo la relazione: In the complete wave the kinetic energy is equal to the average potential energy, while the total energy EE is given by the sum of the potential energy Epe of the kinetic energy E of the wave according to the relation:
ET= Ep+ Ec= (Ï ·g·a<2>·Î»)/2, ET = Ep + Ec = (Ï · g · a <2> · Î ») / 2,
dove: where is it:
- Ï Ã ̈ la densità del fluido interessato dal moto ondoso; - Ï is the density of the fluid affected by the wave motion;
- g à ̈ l'accelerazione di gravità ; - g is the acceleration of gravity;
- H à ̈ l'altezza complessiva dell’onda rispetto al livello medio di riferimento della superficie libera del fluido in stato di quiete; - H is the total height of the wave with respect to the average reference level of the free surface of the fluid in a state of rest;
- a = H/2 à ̈ l'ampiezza dell’onda che corrisponde alla distanza tra la cresta, o la cavità , dell’onda e la superficie libera del fluido in stato di quiete; - a = H / 2 is the amplitude of the wave which corresponds to the distance between the crest, or cavity, of the wave and the free surface of the fluid in a state of rest;
- λ à ̈ la lunghezza d’onda, pari alla distanza tra due creste, o due cavità , d'onda successive. - Î »is the wavelength, equal to the distance between two crests, or two cavities, of successive waves.
Nel caso di una struttura galleggiante posta in mare allo scopo di sfruttare il movimento provocato dal moto ondoso per ottenere energia, i movimenti applicati alla struttura dalle onde marine determinano il suo spostamento rispetto a una posizione di equilibrio sulla superficie libera in assenza d'onda. Questi movimenti variano nel tempo e sono fra loro indipendenti per ampiezza, frequenza e intensità . In particolare, l'azione di un'onda provoca movimenti prevalentemente verticali di una struttura galleggiante, con fasi alterne di risalita e di discesa che avvengono rispettivamente quando il fronte d’onda si avvicina e quando il fronte d’onda si allontana. In the case of a floating structure placed in the sea in order to exploit the movement caused by the wave motion to obtain energy, the movements applied to the structure by the sea waves determine its displacement with respect to an equilibrium position on the free surface in the absence of a wave. These movements vary over time and are independent of each other in terms of amplitude, frequency and intensity. In particular, the action of a wave causes predominantly vertical movements of a floating structure, with alternating ascent and descent phases that occur respectively when the wave front approaches and when the wave front moves away.
Naturalmente, i movimenti di risalita o di discesa della struttura galleggiante si verificano se l'entità della forza di spinta esercitata dall'onda à ̈ tale da vincere l'equilibrio tra la forza peso totale e la spinta di galleggiamento o idrostatica della struttura galleggiante, la sua inerzia, le forze e i momenti resistenti dei dispositivi di trasformazione di energia associati alla struttura galleggiante, nonché gli attriti dei relativi dispositivi e meccanismi. Naturally, the upward or downward movements of the floating structure occur if the magnitude of the thrust force exerted by the wave is such as to overcome the balance between the total weight force and the buoyancy or hydrostatic thrust of the floating structure. its inertia, the resisting forces and moments of the energy transformation devices associated with the floating structure, as well as the friction of the related devices and mechanisms.
Sono noti nella tecnica vari dispositivi che si prefiggono lo scopo di ottenere energia a partire da un moto ondoso grazie all'impiego di una struttura galleggiante. Various devices are known in the art which have the purpose of obtaining energy starting from a wave motion thanks to the use of a floating structure.
Ad esempio, US-2011/057448 descrive un dispositivo per convertire l'energia di un moto ondoso, che comprende una serie di galleggianti disposti secondo una configurazione a matrice bidimensionale in modo da coprire una grande superficie di mare. I galleggianti adiacenti del dispositivo sono accoppiati mediante aste di collegamento articolate agli stessi galleggianti in corrispondenza di snodi posti a livello della linea di galleggiamento dei galleggianti. Il movimento relativo dei galleggianti provoca l'oscillazione delle leve di collegamento e, tramite appendici delle leve che si estendono oltre agli snodi all'interno dei galleggianti, tale oscillazione viene convertita in un movimento lineare alternativo mediante un sistema meccanico. In questo modo può essere ottenuta energia elettrica tramite un sistema ad induzione che comprende un motore e uno statore, oppure un induttore e un magnete. L'energia elettrica prodotta può essere trasferita a terra mediante un cavo sommerso, per permettere la sua distribuzione alla rete elettrica. Il fatto che le aste di collegamento ed i relativi snodi di articolazione ai galleggianti siano disposti a livello della linea di galleggiamento, dunque a contatto con l'acqua, espone tali elementi a problemi di funzionamento in vista dell'ossidazione provocata dall'acqua marina e della presenza di corpi estranei, per cui può risultare difficile garantire una tenuta ermetica efficace dei giunti per tempi relativamente lunghi, con il rischio che possa penetrare acqua all'interno dei galleggianti riducendo la loro capacità di galleggiamento e pregiudicando il funzionamento dei sistemi di generazione di energia elettrica in essi contenuti. For example, US-2011/057448 describes a device for converting the energy of a wave motion, which comprises a series of floats arranged in a two-dimensional matrix configuration so as to cover a large sea surface. The adjacent floats of the device are coupled by means of connecting rods articulated to the same floats at joints located at the level of the waterline of the floats. The relative movement of the floats causes the oscillation of the connecting levers and, by means of the appendages of the levers that extend beyond the joints inside the floats, this oscillation is converted into an alternative linear movement by means of a mechanical system. In this way, electrical energy can be obtained through an induction system which includes a motor and a stator, or an inductor and a magnet. The electricity produced can be transferred to the ground by means of a submerged cable, to allow its distribution to the electricity grid. The fact that the connecting rods and the relative articulation joints to the floats are arranged at the level of the waterline, therefore in contact with the water, exposes these elements to operating problems in view of the oxidation caused by sea water and the presence of foreign bodies, so it may be difficult to ensure an effective hermetic seal of the joints for relatively long times, with the risk that water can penetrate inside the floats, reducing their buoyancy capacity and compromising the functioning of the generation systems. electricity contained in them.
US-2006/208494 e US-2007/200353 descrivono entrambi dispositivi per ottenere energia da un moto ondoso, i quali includono una serie di corpi galleggianti interconnessi da bracci oscillanti a seguito del movimento relativo dei galleggianti. Può essere prodotta energia elettrica per mezzo di un generatore associato ad almeno un galleggiante, oppure il movimento può essere utilizzato per l'azionamento di pompe per spostare fluidi. Anche in questo caso, le zone di snodo dei bracci rispetto ai galleggianti sono disposte sostanzialmente allo stesso livello della linea di galleggiamento dei galleggianti, quindi a contatto della superficie marina, con una conseguente difficoltà di garantire una tenuta ermetica efficace per lungo tempo, e il rischio che l'acqua di mare, penetrando all'interno dei galleggianti, possa pregiudicarne la galleggiabilità e compromettere il funzionamento degli organi interni preposti alla produzione di energia. US-2006/208494 and US-2007/200353 both describe devices for obtaining energy from a wave motion, which include a series of floating bodies interconnected by oscillating arms following the relative movement of the floats. Electricity can be produced by means of a generator associated with at least one float, or the movement can be used to drive pumps to move fluids. Also in this case, the articulation areas of the arms with respect to the floats are arranged substantially at the same level as the waterline of the floats, therefore in contact with the sea surface, with a consequent difficulty in guaranteeing an effective hermetic seal for a long time, and the risk that sea water, penetrating inside the floats, could compromise their buoyancy and compromise the functioning of the internal organs responsible for the production of energy.
Più in particolare, l'invenzione riguarda un dispositivo per la produzione di energia da un moto ondoso, del tipo definito nel preambolo dell'annessa rivendicazione 1. More particularly, the invention relates to a device for the production of energy from a wave motion, of the type defined in the preamble of the attached claim 1.
Un dispositivo del tipo qui sopra definito à ̈ noto da DE-10 2008 050238 che descrive un impianto di generazione di energia da un moto ondoso, includente una serie di camere galleggianti mobili una rispetto all'altra, disposte in modo da poter seguire il movimento della superficie del mare. Secondo una prima forma d'attuazione, le camere galleggianti sono collegate reciprocamente mediante elementi a barra che si estendono al disotto della superficie dell'acqua, con conseguenti problemi di mantenere efficace nel tempo la loro capacità di articolazione, e da unità di trasformazione di energia cinetica, realizzate tramite uno stantuffo a doppio effetto disposto al di sopra della superficie e mantenuto distanziato da essa da montanti che sporgono superiormente ai galleggianti. In ogni caso, la presenza di parti immerse che sporgono al di sotto dei galleggianti può comportare rischi per la fauna marina e costituire una parte facilmente soggetta all'effetto delle incrostazioni e delle alghe. Secondo un'altra forma d'attuazione di questo documento, le varie camere galleggianti sono collegate mediante bracci articolati tramite giunti snodati alla parete delle varie camere galleggianti, in modo simile a quanto previsto in US-2011/057448. Allo scopo di ottenere la produzione di energia a seguito dell'oscillazione dei vari bracci di collegamento delle camere, ciascun braccio presenta una coppia di appendici che si estendono da parti opposte oltre i giunti snodati, i quali presentano un arpione d'estremità destinato ad impegnare le maglie di una catena di un dispositivo di produzione di energia, la quale catena à ̈ avvolta su una coppia di ruote libere dentate. Questa soluzione richiede che le ruote libere dentate inferiori dei dispositivi di produzione d'energia associati alle varie camere siano posizionati in prossimità della linea di galleggiamento dei galleggianti per motivi di posizione del centro di galleggiamento, e comporta quindi la necessità che una parte importante del dispositivo di produzione di energia si estenda verso l'alto rispetto alle camere galleggianti. A causa di tale disposizione, la parte emersa della struttura galleggiante, con i relativi organi di produzione di energia ad essi associati, presenta una superficie molto ampia esposta al vento tanto da svolgere l'effetto di una "vela", e risulta quindi poco adatta all'impiego in condizioni di vento forte, spesso presenti in mare aperto, a meno di non utilizzare sistemi d'ancoraggio molto rigidi e complessi che potrebbero pregiudicare il corretto funzionamento del dispositivo influendo sulla possibilità di movimento relativo dei vari galleggianti. A device of the type defined above is known from DE-10 2008 050238 which describes a power generation plant from a wave motion, including a series of floating chambers movable relative to each other, arranged in such a way as to be able to follow the movement of the sea surface. According to a first embodiment, the floating chambers are mutually connected by means of bar elements that extend below the surface of the water, with consequent problems of maintaining their articulation capacity effective over time, and by energy transformation units. kinetics, made by means of a double-acting piston arranged above the surface and kept spaced from it by uprights that protrude above the floats. In any case, the presence of submerged parts that protrude below the floats can involve risks for marine fauna and constitute a part that is easily subject to the effect of encrustations and algae. According to another embodiment of this document, the various floating chambers are connected by means of articulated arms by means of articulated joints to the wall of the various floating chambers, in a similar way to that envisaged in US-2011/057448. In order to obtain the production of energy following the oscillation of the various connecting arms of the chambers, each arm has a pair of appendages which extend on opposite sides beyond the articulated joints, which have an end pawl intended to engage the links of a chain of an energy production device, which chain is wound on a pair of free sprockets. This solution requires that the lower freewheels of the energy production devices associated with the various chambers are positioned close to the waterline of the floats for reasons of position of the center of buoyancy, and therefore involves the need for an important part of the device of energy production extends upwards with respect to the floating chambers. Due to this arrangement, the emerged part of the floating structure, with the relative energy production organs associated with them, has a very large surface exposed to the wind so as to perform the effect of a "sail", and is therefore not very suitable for use in strong wind conditions, often present in the open sea, unless very rigid and complex anchoring systems are used which could compromise the correct functioning of the device, affecting the possibility of relative movement of the various floats.
In particolare, i dispositivi per produrre energia da un moto ondoso qui sopra considerati presentano generalmente l'inconveniente di presentare una struttura relativamente complessa che comporta l'esposizione dei loro elementi all'azione del mare e del vento, che sono quindi sottoposti a condizioni gravose che potrebbero limitarne considerevolmente la durata e l'efficacia di funzionamento, a meno di ricorrere a manutenzioni molto frequenti e costose. In particular, the devices for producing energy from a wave motion considered above generally have the drawback of having a relatively complex structure which involves the exposure of their elements to the action of the sea and the wind, which are therefore subjected to severe conditions. which could considerably limit the duration and effectiveness of operation, unless the need for very frequent and expensive maintenance.
Allo scopo di risolvere gli inconvenienti dei dispositivi noti, forma oggetto dell'invenzione un dispositivo avente le caratteristiche definite nelle annesse rivendicazioni. In order to solve the drawbacks of known devices, the subject of the invention is a device having the characteristics defined in the attached claims.
Grazie a tali caratteristiche, il dispositivo dell'invenzione presenta una struttura relativamente semplice e compatta, che consente, da una parte, di mantenere il più possibile distanziate le parti mobili dall'acqua marina, allo scopo di favorire il mantenimento di una tenuta ermetica dei galleggianti per tempi lunghi, e d'isolare i meccanismi di produzione di energia posti all'interno degli stessi galleggianti rispetto all'ambiente esterno e, dall'altra parte, di ridurre al minimo le superfici sporgenti al di sopra dei galleggianti, esposte direttamente all'azione dei venti. Thanks to these characteristics, the device of the invention has a relatively simple and compact structure, which allows, on the one hand, to keep the moving parts as far away as possible from the sea water, in order to favor the maintenance of a hermetic seal of the floats for long times, and to isolate the energy production mechanisms placed inside the floats themselves from the external environment and, on the other hand, to minimize the protruding surfaces above the floats, exposed directly to the action of the winds.
In particolare, grazie al fatto che ciascuno dei bracci articolati presenta una coppia di estremità opposte ognuna delle quali à ̈ connessa rigidamente in rotazione con un albero trasversale montato su di un galleggiante in modo girevole intorno al proprio asse, la struttura dei bracci di collegamento dei galleggianti à ̈ semplice e compatta e permette di convertire l'oscillazione dei bracci in un movimento di rotazione senza richiedere la presenza di elementi accessori o sporgenti rispetto all'asse degli alberi trasversali. In particular, thanks to the fact that each of the articulated arms has a pair of opposite ends each of which is rigidly connected in rotation with a transverse shaft mounted on a float so that it can rotate around its own axis, the structure of the connecting arms of the floats It is simple and compact and allows to convert the oscillation of the arms into a rotation movement without requiring the presence of accessory or protruding elements with respect to the axis of the transverse shafts.
Il dispositivo dell'invenzione permette di produrre energia che può essere prelevata direttamente dalla stessa struttura galleggiante, oppure inviata ad una struttura fissa ad essa collegata, per una varietà di applicazioni, quali, ad esempio: The device of the invention allows to produce energy which can be taken directly from the floating structure itself, or sent to a fixed structure connected to it, for a variety of applications, such as, for example:
- l'erogazione di energia elettrica per impiego locale (stand-alone), come nel caso di piattaforme petrolifere, o in vista del suo trasferimento a una rete di distribuzione, o per l'alimentazione di rigassificatori o di altri sistemi autonomi, oppure per ricaricare batterie elettriche di natanti (stazioni di ricarica flottanti); - the supply of electricity for local use (stand-alone), as in the case of oil platforms, or in view of its transfer to a distribution network, or for the supply of regasifiers or other autonomous systems, or for recharge electric batteries of boats (floating charging stations);
- la produzione “in situ†d'idrogeno mediante impianti di scissione dell'acqua marina; - the â € œin situâ € production of hydrogen by means of seawater splitting plants;
- l'azionamento d'impianti di desalinizzazione dell'acqua marina; - the operation of sea water desalination plants;
- il pompaggio d'acqua o di altri fluidi; - pumping of water or other fluids;
- l'estrazione offshore di idrocarburi. - offshore hydrocarbon extraction.
Il dispositivo dell'invenzione permette di sfruttare efficacemente l'intero spettro dinamico di un moto ondoso, quindi tutti i movimenti delle onde in ampiezza, frequenza e intensità , per qualunque loro direzione di provenienza, poiché la sua struttura à ̈ in grado di adeguarsi automaticamente ad ogni condizione del mare, in modo indipendente dalla profondità del fondale e/o dall’altezza delle maree. The device of the invention allows to effectively exploit the entire dynamic spectrum of a wave motion, therefore all the movements of the waves in amplitude, frequency and intensity, for any direction of origin, since its structure is able to adapt automatically at any sea condition, regardless of the depth of the seabed and / or the height of the tides.
Inoltre, la struttura del dispositivo dell'invenzione à ̈ modulare, così da risultare facilmente componibile allo scopo di poter essere adattata a qualunque forma o estensione desiderate, e può dunque essere installata in qualunque sito, e trasferita facilmente. Furthermore, the structure of the device of the invention is modular, so as to be easily modular in order to be adapted to any desired shape or extension, and can therefore be installed in any site, and easily transferred.
Le parti immerse della struttura del dispositivo consistono unicamente nella parte inferiore del guscio dei vari galleggianti, priva di sporgenze o di parti in movimento, e quindi tale da non comportare rischi né per la fauna né per la flora marina. The submerged parts of the structure of the device consist only of the lower part of the shell of the various floats, without protrusions or moving parts, and therefore such as not to pose risks either for the fauna or for the marine flora.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno più evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ai disegni allegati, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident from the detailed description that follows, referring to the attached drawings, provided by way of non-limiting example, in which:
- la figura 1 à ̈ una vista prospettica schematica di un dispositivo secondo l'invenzione con struttura reticolare a maglie quadrate o rettangolari, che può essere anche associato ad una struttura stazionaria, ad esempio fissata lungo un tratto costiero, - figure 1 is a schematic perspective view of a device according to the invention with a reticular structure with square or rectangular meshes, which can also be associated with a stationary structure, for example fixed along a coastal stretch,
- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica in elevazione laterale di una coppia di galleggianti adiacenti del dispositivo dell'invenzione, in condizione di mare calmo, collegati mediante un braccio articolato includente un'unica asta, - figure 2 is a schematic side elevation view of a pair of adjacent floats of the device of the invention, in calm sea conditions, connected by means of an articulated arm including a single rod,
- la figura 3 Ã ̈ una vista in elevazione superiore, dalla parte della freccia III, dei galleggianti della figura 2, - Figure 3 is a top elevation view, from the arrow III side, of the floats in Figure 2,
- la figura 4 Ã ̈ una vista simile alla figura 2, che illustra lo spostamento relativo dei galleggianti in presenza di un moto ondoso, - figure 4 is a view similar to figure 2, illustrating the relative displacement of the floats in the presence of a wave motion,
- la figura 5 Ã ̈ una vista simile alla figura 2, che illustra una coppia di galleggianti adiacenti in cui, secondo una variante del dispositivo dell'invenzione, ciascun braccio articolato comprende una coppia di aste parallele, Figure 5 is a view similar to Figure 2, which illustrates a pair of adjacent floats in which, according to a variant of the device of the invention, each articulated arm comprises a pair of parallel rods,
- la figura 6 Ã ̈ una vista in elevazione superiore, dalla parte della freccia VI, dei galleggianti della figura 5, - Figure 6 is a top elevation view, from the arrow VI side, of the floats in Figure 5,
- la figura 7 Ã ̈ una vista simile a quella della figura 5, che illustra lo spostamento relativo dei galleggianti di questa variante in presenza di un moto ondoso, - figure 7 is a view similar to that of figure 5, which illustrates the relative displacement of the floats of this variant in the presence of a wave motion,
- la figura 8 à ̈ una vista ampliata in elevazione laterale di un dettaglio indicato dalla freccia VIII nella figura 5, che corrisponde ad un'estremità di uno dei bracci articolati del dispositivo dell'invenzione, - la figura 9 à ̈ una vista in elevazione superiore del dettaglio della figura 8, dalla parte della freccia IX di tale figura, - figure 8 is an enlarged view in side elevation of a detail indicated by arrow VIII in figure 5, which corresponds to an end of one of the articulated arms of the device of the invention, - figure 9 is an elevation view top of the detail of figure 8, on the side of the arrow IX of that figure,
- la figura 10 à ̈ una vista simile a quella della figura 8, che illustra una variante costruttiva dell'estremità di un braccio del dispositivo, - figure 10 is a view similar to that of figure 8, which illustrates a construction variant of the end of an arm of the device,
- la figura 11 Ã ̈ una vista in elevazione frontale sezionata dalla parte della linea XI-XI della figura - la figura 12 Ã ̈ una vista ampliata simile a quella della figura 5, di un braccio articolato di collegamento di due galleggianti, - figure 11 is a sectioned front elevation view from the line XI-XI side of the figure - figure 12 is an enlarged view similar to that of figure 5, of an articulated arm connecting two floats,
- la figura 13 Ã ̈ una vista in elevazione superiore, dalla parte della freccia XIII, del braccio della figura 12, - figure 13 is a top elevation view, from the arrow XIII side, of the arm of figure 12,
- la figura 14 Ã ̈ una vista ampliata di un particolare indicato dalla freccia XIV nella figura 12, - la figura 15 Ã ̈ una vista in elevazione laterale sezionata di una porzione di un galleggiante e di gruppo di trasmissione disposto a monte di un meccanismo di produzione di energia, - figure 14 is an enlarged view of a detail indicated by arrow XIV in figure 12, - figure 15 is a sectional side elevation view of a portion of a float and transmission assembly arranged upstream of a energy production,
- la figura 16 Ã ̈ una vista in elevazione frontale dalla parte della freccia XVI del meccanismo illustrato nella figura 15, e - figure 16 is a front elevation view from the arrow XVI side of the mechanism illustrated in figure 15, and
- le figure 17 a 22 sono viste in elevazione superiore che illustrano possibili configurazioni di un dispositivo di produzione di energia secondo l'invenzione. - figures 17 to 22 are top elevation views illustrating possible configurations of an energy production device according to the invention.
Con riferimento ai disegni, un dispositivo secondo l'invenzione, adatto a generare energia, ad esempio energia meccanica, idraulica, pneumatica o elettrica a partire da un moto ondoso, Ã ̈ indicato nel suo insieme con 10. With reference to the drawings, a device according to the invention, suitable for generating energy, for example mechanical, hydraulic, pneumatic or electrical energy starting from a wave motion, is indicated as a whole with 10.
Il principio alla base del funzionamento del dispositivo 10 à ̈ quello secondo cui i movimenti di una struttura soggetta ad un moto ondoso, tipicamente della superficie marina, possono essere sfruttati nelle diverse fasi della perturbazione ondosa per essere convertiti in energia. L’energia prodotta, ad esempio energia elettrica, può essere resa disponibile per l'utilizzazione locale, ad esempio immagazzinata in batterie, oppure trasportata a riva mediante cablaggi per l’erogazione ad una rete di distribuzione. The principle underlying the operation of the device 10 is that according to which the movements of a structure subject to a wave motion, typically of the sea surface, can be exploited in the different phases of the wave perturbation to be converted into energy. The energy produced, for example electricity, can be made available for local use, for example stored in batteries, or transported to the shore by means of wiring for supply to a distribution network.
Il dispositivo 10 dell'invenzione impiega almeno due galleggianti 12 collegati fra loro in modo mobile, preferibilmente una pluralità di galleggianti 12 connessi fra loro in modo da formare una serie lineare flessibile di galleggianti 12 oppure un reticolo flessibile di galleggianti 12. In quest'ultimo caso, il reticolo comprende una serie di maglie 18 in cui i vari galleggianti 12 costituiscono i nodi, mentre i lati delle maglie 18 sono definiti da bracci articolati, indicati in generale con 16, di collegamento dei galleggianti 12. The device 10 of the invention employs at least two floats 12 connected to each other in a movable way, preferably a plurality of floats 12 connected together so as to form a flexible linear series of floats 12 or a flexible network of floats 12. In the latter case, the lattice comprises a series of links 18 in which the various floats 12 constitute the nodes, while the sides of the links 18 are defined by articulated arms, generally indicated with 16, for connecting the floats 12.
Questa configurazione "a reticolo" del dispositivo 10 consente di coprire un'ampia superficie libera di mare e, quindi, di ottimizzate il rapporto tra area occupata ed energia ottenibile. This "lattice" configuration of the device 10 makes it possible to cover a large free sea surface and, therefore, to optimize the ratio between the occupied area and the energy that can be obtained.
Sia nel caso di una struttura di galleggianti 12 in serie lineare oppure di una struttura di galleggianti 12 disposti a reticolo, i galleggianti 12 essendo in entrambi i casi collegati fra loro tramite i bracci articolati 16, la struttura può essere posta in mare aperto ed essere ormeggiata al fondale mediante organi d'ormeggio 20 di tipo per sé noto per evitarne la deriva, oppure collegata ad una struttura stazionaria 22, ad esempio costituita da un molo o da un pontile connesso in corrispondenza di una porzione di costa, mediante una serie di bracci 16 dello stesso tipo di quelli che uniscono fra loro i vari galleggianti 12. Whether in the case of a structure of floats 12 in linear series or of a structure of floats 12 arranged in a lattice, the floats 12 being in both cases connected to each other by means of the articulated arms 16, the structure can be placed in the open sea and be moored to the seabed by means of mooring members 20 of a type known per se to avoid drifting, or connected to a stationary structure 22, for example consisting of a pier or a jetty connected at a portion of the coast, by means of a series of arms 16 of the same type as those which join together the various floats 12.
Nel caso dell'ancoraggio della struttura del dispositivo 10 al fondale, à ̈ preferibile ancorare almeno due galleggianti 12, tipicamente posti alle estremità opposte del reticolo, per evitare che la struttura possa subire movimenti di rotazione. In the case of anchoring the structure of the device 10 to the seabed, it is preferable to anchor at least two floats 12, typically located at opposite ends of the lattice, to prevent the structure from undergoing rotational movements.
Grazie a tale struttura, ciascun galleggiante 12, pur essendo collegato con altri galleggianti 12 adiacenti, può muoversi in modo indipendente da essi per assecondare il movimento del moto ondoso ed adattarsi a qualunque frequenza e lunghezza d’onda del moto ondoso, allo scopo di sfruttare, in un arco di tempo ampio, perturbazioni ondose con qualunque caratteristica. Thanks to this structure, each float 12, while being connected with other adjacent floats 12, can move independently from them to accommodate the movement of the wave motion and adapt to any frequency and wavelength of the wave motion, in order to exploit, over a long period of time, wave disturbances with any characteristics.
Le estremità opposte di ciascuno dei bracci 16 sono articolate rispetto ad ognuno dei due galleggianti 12 che ciascuno dei bracci articolati permette di collegare, in corrispondenza di un asse di articolazione che coincide con l'asse di un albero trasversale 26. Inoltre, le due opposte estremità di ogni braccio 16 sono connesse in rotazione con un relativo albero 26 che à ̈ montato su di un galleggiante 12 in modo da poter ruotare intorno al proprio asse. In questo modo, un'oscillazione di un'estremità di un braccio 16 rispetto al relativo galleggiante 12 comporta una corrispondente rotazione del relativo albero trasversale 26. The opposite ends of each of the arms 16 are articulated with respect to each of the two floats 12 which each of the articulated arms allows to connect, in correspondence with an articulation axis which coincides with the axis of a transverse shaft 26. Furthermore, the two opposite ends of each arm 16 are connected in rotation with a relative shaft 26 which is mounted on a float 12 so as to be able to rotate around its own axis. In this way, an oscillation of an end of an arm 16 with respect to the relative float 12 entails a corresponding rotation of the relative transverse shaft 26.
Inoltre, ogni albero 26 Ã ̈ sopportato da un montante 28 che si estende verso l'alto dalla superficie superiore del relativo galleggiante 12, per mantenerlo ad una distanza prefissata rispetto alla sua linea di galleggiamento, e quindi distanziato dalla superficie marina, almeno in assenza di moto ondoso. Furthermore, each mast 26 is supported by a post 28 which extends upwards from the upper surface of the relative float 12, to keep it at a predetermined distance with respect to its waterline, and therefore spaced from the sea surface, at least in the absence of wave motion.
A seguito della variazione della posizione relativa dei galleggianti 12, ovvero in conseguenza dei movimenti di risalita e di discesa che ciascun galleggiante 12 subisce rispetto ai galleggianti 12 adiacenti per l'azione del moto ondoso, le estremità opposte dei bracci 16 oscillano rispetto alla loro posizione di riposo in assenza di moto ondoso, provocando una rotazione degli alberi 26 e quindi l'esecuzione di un lavoro che può essere utilizzato per la produzione di energia. Following the variation of the relative position of the floats 12, or as a consequence of the up and down movements that each float 12 undergoes with respect to the adjacent floats 12 due to the action of the wave motion, the opposite ends of the arms 16 oscillate with respect to their position of rest in the absence of wave motion, causing a rotation of the shafts 26 and therefore the execution of a work that can be used for the production of energy.
Ciascun braccio 16 può essere realizzato mediante una sola asta 24 (figure 1 a 4) oppure per mezzo di una pluralità di aste, ad esempio una coppia d'aste 30, fra loro parallele (figure 5 a 7), in quest'ultimo caso al fine di rendere il sistema più stabile e meglio bilanciato. Secondo una forma d'attuazione non illustrata, quando un braccio 16 à ̈ costituito da una pluralità di aste parallele 30, esse possono essere connesse in modo da formare una struttura “a traliccio†. Each arm 16 can be made by means of a single rod 24 (figures 1 to 4) or by means of a plurality of rods, for example a pair of rods 30, parallel to each other (figures 5 to 7), in the latter case in order to make the system more stable and better balanced. According to an embodiment not shown, when an arm 16 is made up of a plurality of parallel rods 30, they can be connected in such a way as to form a "lattice" structure.
I bracci articolati 16, indipendentemente dal fatto che essi siano costituiti da una o più aste, possono avere lunghezza fissa (come rappresentato con riferimento alle aste 24 nelle figure 2 a 4), oppure presentare una struttura deformabile con lunghezza variabile (figure 5 a 7 e 12, 13). Come illustrato nella figura 12, ogni asta 30 può essere realizzata mediante due elementi coassiali 30a e 30b, montati in modo da scorrere telescopicamente uno rispetto all'altro lungo la direzione assiale. The articulated arms 16, regardless of whether they consist of one or more rods, can have a fixed length (as shown with reference to the rods 24 in figures 2 to 4), or have a deformable structure with variable length (figures 5 to 7). and 12, 13). As illustrated in Figure 12, each rod 30 can be made by means of two coaxial elements 30a and 30b, mounted in such a way as to slide telescopically with respect to each other along the axial direction.
Nel caso di bracci 16 con lunghezza fissa, i galleggianti 12 adiacenti della struttura a reticolo, a seguito del passaggio di un'onda, sono soggetti ad uno spostamento relativo nella direzione verticale. Poiché, come detto sopra, i vari galleggianti 12 subiscono uno spostamento nella direzione verticale rispetto alla loro posizione in stato di quiete, i bracci 16 oscillano e compiono un movimento angolare rispetto ai loro punti di articolazione coincidenti con le loro estremità . A seguito della lunghezza fissa dei bracci 16, allo spostamento verticale corrisponde anche uno spostamento trasversale dei galleggianti 12 per effetto del movimento dei bracci 16 intorno ad una delle loro estremità (vedere figura 4) che comporta una riduzione della distanza dei loro assi verticali, rispetto alla posizione del braccio perpendicolare a tali assi. A causa di ciò, la struttura a reticolo à ̈ soggetta a movimenti di contrazione ed espansione, principalmente nella direzione di propagazione del treno d'onde che investe la struttura del dispositivo 10. Queste contrazioni della struttura del dispositivo 10, e le conseguenti espansioni, possono dissipare una parte dell'energia prelevata dal moto ondoso, che sarebbe conveniente evitare. In the case of arms 16 with a fixed length, the adjacent floats 12 of the lattice structure, following the passage of a wave, are subjected to a relative displacement in the vertical direction. Since, as mentioned above, the various floats 12 undergo a vertical movement with respect to their position in a state of rest, the arms 16 oscillate and perform an angular movement with respect to their articulation points coinciding with their ends. As a result of the fixed length of the arms 16, the vertical displacement also corresponds to a transverse displacement of the floats 12 due to the movement of the arms 16 around one of their ends (see figure 4) which involves a reduction in the distance of their vertical axes, with respect to to the position of the arm perpendicular to these axes. Due to this, the lattice structure is subject to contraction and expansion movements, mainly in the direction of propagation of the wave train that invests the structure of the device 10. These contractions of the structure of the device 10, and the consequent expansions, they can dissipate a part of the energy taken from the wave motion, which it would be convenient to avoid.
Se i bracci articolati 16 sono costituiti da aste 30 con struttura telescopica, la loro lunghezza può variare allo scopo di evitare, o almeno ridurre considerevolmente, i movimenti di contrazione e di estensione della struttura a reticolo del dispositivo 10, per la qual cosa questa struttura risulta preferita. Sotto l'azione di un moto ondoso, ogni singolo galleggiante risulta in una posizione di sostanziale equilibrio laterale, per cui l'energia delle onde non à ̈ in grado di determinare oscillazioni laterali di ciascun galleggiante 12 della struttura del dispositivo 10. If the articulated arms 16 are constituted by rods 30 with a telescopic structure, their length can vary in order to avoid, or at least considerably reduce, the contraction and extension movements of the lattice structure of the device 10, for which reason this structure is preferred. Under the action of a wave motion, each individual float is in a position of substantial lateral equilibrium, so that the energy of the waves is unable to determine lateral oscillations of each float 12 of the structure of the device 10.
Grazie al fatto che i vari bracci 16 che convergono su ogni galleggiante 12 sono costituiti da più aste parallele 30, gli assi verticali dei vari galleggianti 12 dell'intera struttura del dispositivo 10 rimangono fra loro paralleli. Thanks to the fact that the various arms 16 which converge on each float 12 are made up of several parallel rods 30, the vertical axes of the various floats 12 of the entire structure of the device 10 remain parallel to each other.
In particolare, l'inclinazione dell'asse di un galleggiante 12 rispetto alla verticale potrebbe comportare un disassamento delle aste 30 che compongono ciascun braccio 16, ed una conseguente torsione degli stessi bracci 16 rispetto al proprio asse generale. In particular, the inclination of the axis of a float 12 with respect to the vertical could lead to a misalignment of the rods 30 which make up each arm 16, and a consequent torsion of the arms 16 themselves with respect to their own general axis.
Pertanto, la struttura dei vari bracci (sia nel caso in cui essi siano costituiti da una sola asta, sia quando essi sono costituiti da più aste parallele), à ̈ realizzata per opporsi ad una torsione intorno all'asse generale del relativo braccio, così da permettere che il galleggiante 12 mantenga inalterata la sua condizione di equilibrio in cui il suo asse à ̈ orientato secondo la direzione sostanzialmente verticale. Therefore, the structure of the various arms (both in the case in which they consist of a single rod, and when they consist of several parallel rods), is made to oppose a torsion around the general axis of the relative arm, so ¬ to allow the float 12 to maintain its equilibrium condition in which its axis is oriented according to the substantially vertical direction.
Più sono i bracci 16 che convergono su di uno stesso galleggiante 12, maggiori sono i vincoli che tendono a mantenere verticale l'asse del relativo galleggiante 12, in modo tale che il suo asse non potrà inclinarsi rispetto alla verticale, se non di angoli molto piccoli e generalmente trascurabili ai fini dell'equilibrio complessivo della struttura galleggiante. The more the arms 16 converge on the same float 12, the greater the constraints that tend to keep the axis of the relative float 12 vertical, so that its axis will not be able to tilt with respect to the vertical, if not by very angles. small and generally negligible for the overall balance of the floating structure.
Nel caso delle aste 30 estensibili telescopicamente, esse comprendono un elemento tubolare 30a ed un elemento allungato 30b, una cui parte à ̈ montata coassialmente scorrevole all'interno dell'elemento tubolare 30a. Sebbene gli elementi 30a e 30b possano essere accoppiati in modo da poter ruotare liberamente intorno all'asse del relativo braccio 30, secondo una soluzione preferita essi sono provvisti di un dispositivo d'accoppiamento anti-rotazione, ad esempio costituito da un accoppiamento scanalato, allo scopo di permettere la variazione della lunghezza dell'asta 30 impedendo o limitando nel contempo la rotazione relativa dei due elementi 30a e 30b intorno all’asse dell'asta 30. In the case of the telescopically extendable rods 30, they comprise a tubular element 30a and an elongated element 30b, a part of which is mounted coaxially sliding inside the tubular element 30a. Although the elements 30a and 30b can be coupled so as to be able to rotate freely around the axis of the relative arm 30, according to a preferred solution they are provided with an anti-rotation coupling device, for example constituted by a grooved coupling, at the purpose of allowing the variation of the length of the rod 30 while preventing or limiting the relative rotation of the two elements 30a and 30b around the axis of the rod 30.
Preferibilmente, quando i bracci 16 comprendono una o più aste 30 estensibili telescopicamente, essi sono provvisti di mezzi di fine-corsa di sicurezza che costituiscono un limite per l'allungamento e per la contrazione delle aste 30. Tali mezzi di fine-corsa possono essere realizzati, per ciascuna asta 30, mediante un primo organo ammortizzante 40a, associato internamente alla cavità dell'elemento 30a in modo da costituire una battuta frontale ammortizzata per lo scorrimento dell'elemento 30b, così da limitare la contrazione della relativa asta 30, e di un secondo organo ammortizzante 40b interposto fra la parete dell'elemento 30a e la parte dell'elemento 30b montata scorrevole all'interno dell'elemento 30a, per realizzare una battuta ammortizzata per lo scorrimento dell'elemento allungato 30b dalla parte opposta al primo organo ammortizzante 40a, allo scopo di limitare l'estensione della relativa asta 30. Preferably, when the arms 16 comprise one or more telescopically extensible rods 30, they are provided with safety limit switch means which constitute a limit for the elongation and contraction of the rods 30. These limit switch means can be made, for each rod 30, by means of a first shock-absorbing member 40a, associated internally with the cavity of the element 30a so as to constitute a shock-absorbed front stop for the sliding of the element 30b, so as to limit the contraction of the relative rod 30, and of a second shock-absorbing member 40b interposed between the wall of the element 30a and the part of the element 30b slidably mounted inside the element 30a, to provide a cushioned stop for the sliding of the elongated element 30b from the side opposite the first element cushioning 40a, in order to limit the extension of the relative rod 30.
Possono essere previsti mezzi di regolazione (non illustrati) per regolare la massima estensione o contrazione dei bracci 30. Adjustment means (not shown) may be provided to adjust the maximum extension or contraction of the arms 30.
Per proteggere nei confronti dell'ambiente esterno la zona delle aste 30 soggetta a variazione della lunghezza, vengono preferibilmente utilizzati manicotti flessibili 44, tipicamente con forma "a soffietto", una cui estremità à ̈ connessa a tenuta sull'elemento tubolare 30a, mentre l'estremità opposta à ̈ calzata su di un rilievo anulare 42 formato sull'elemento 30b, così da chiudere a tenuta la zona d'innesto telescopico di tali elementi. To protect against the external environment the area of the rods 30 subject to variation in length, flexible sleeves 44 are preferably used, typically with a "bellows" shape, one end of which is connected in a sealed manner on the tubular element 30a, while the The opposite end is fitted onto an annular relief 42 formed on the element 30b, so as to seal the telescopic coupling area of these elements.
Inoltre, allo scopo di ottimizzare lo sfruttamento dei movimenti relativi fra i galleggianti 12 al fine della produzione di energia, ciascun braccio 30 può comprendere internamente un generatore lineare di energia (indicato schematicamente con 45 nella figura 12), atto a produrre energia elettrica, idraulica o pneumatica (ad esempio del tipo pistone e cilindro o altri sistemi per sé noti), o meccanica (ad esempio del tipo pignone/cremagliera) in conseguenza dei movimenti di allungamento/contrazione delle aste 30 dei bracci 16. A questo scopo, può essere utilizzato un generatore lineare elettromagnetico per sé noto, ad esempio del tipo impiegato in ammortizzatori noti nel commercio con il nome "Power Generating Shock Adsorber" (descritti in WO-2012/015488 o in US–2011/024699). In alternativa, può essere impiegato un generatore lineare elettromagnetico ad esempio del tipo noto dal brevetto US-6 952 060. Un altro tipo di generatore di corrente elettrica lineare utilizzabile internamente alle aste 30, consiste nella cosiddetta "Torcia di Faraday" o "Torcia Shake" che comprende un magnete scorrevole all’interno di un solenoide per generare una tensione elettrica alle estremità del solenoide per induzione elettromagnetica. Furthermore, in order to optimize the exploitation of the relative movements between the floats 12 for the purpose of energy production, each arm 30 can internally comprise a linear energy generator (indicated schematically with 45 in Figure 12), suitable for producing electrical, hydraulic energy. or pneumatic (for example of the piston and cylinder type or other systems known per se), or mechanical (for example of the pinion / rack type) as a consequence of the elongation / contraction movements of the rods 30 of the arms 16. For this purpose, it can an electromagnetic linear generator known per se can be used, for example of the type used in shock absorbers known on the market with the name "Power Generating Shock Adsorber" (described in WO-2012/015488 or in US 2011/024699). Alternatively, an electromagnetic linear generator can be used, for example of the type known from US-6 952 060. Another type of linear electric current generator that can be used inside the rods 30 consists of the so-called "Faraday's Torch" or "Shake Torch. "which includes a sliding magnet inside a solenoid to generate an electrical voltage at the ends of the solenoid by electromagnetic induction.
Per trasformare in energia il movimento di rotazione degli alberi 26, ciascun galleggiante 12 porta a bordo dispositivi e meccanismi dedicati alla produzione di tale energia a partire dall'oscillazione dei bracci 16. To transform the rotation movement of the shafts 26 into energy, each float 12 carries on board devices and mechanisms dedicated to the production of this energy starting from the oscillation of the arms 16.
In particolare, le estremità delle aste 24 o 30 di ogni braccio articolato 16 sono collegate in rotazione con il relativo albero 26 per mezzo di un manicotto 27 internamente scanalato, nelle cui scanalature s'impegnano scanalature corrispondenti formate sulla superficie esterna del relativo albero 26. In alternativa, possono essere impiegati altri mezzi di collegamento per sé noti, atti a garantire un collegamento rigido in rotazione delle estremità opposte delle aste 24 o 30, o di loro manicotti d'estremità , con i relativi alberi 26, così da permettere la trasmissione del moto d'oscillazione delle relative aste dei bracci 16 agli alberi 26. In particular, the ends of the rods 24 or 30 of each articulated arm 16 are connected in rotation with the relative shaft 26 by means of an internally splined sleeve 27, in whose grooves corresponding grooves formed on the external surface of the relative shaft 26 engage. Alternatively, other connection means known per se can be used, suitable for ensuring a rigid connection in rotation of the opposite ends of the rods 24 or 30, or of their end sleeves, with the relative shafts 26, so as to allow the transmission of the oscillation motion of the relative rods of the arms 16 to the shafts 26.
Preferibilmente, i bracci 16 sono provvisti di un semi-giunto d'articolazione, indicato con 32 nelle figure 8 a 14, realizzato tramite una porzione a forcella di ciascun elemento 30a e/o 30b, internamente alla quale à ̈ disposto un perno che attraversa una boccola cilindrica 30d fissata al manicotto 27 di collegamento dell'albero 26, montata in modo da poter ruotare liberamente rispetto a tale perno. L'asse del perno del semi-giunto d'articolazione 32 (e della relativa boccola 30d) à ̈ perpendicolare all'asse dell'albero 26. Convenientemente, inoltre, gli assi dei perni e delle relative boccole 30d dei semi-giunti d'articolazione 32, posizionati alle estremità delle aste 30, sono disposti su di uno stesso piano. In questo modo, le aste 30 possono subire almeno una ridotta oscillazione rispetto a un piano passante per l'asse del relativo albero 26, come indicato dalla freccia A della figura 9, per consentire ridotti disassamenti angolari a seguito di piccoli spostamenti laterali di aggiustamento dei vari galleggianti 12. Preferably, the arms 16 are provided with an articulation half-joint, indicated with 32 in figures 8 to 14, made by means of a fork portion of each element 30a and / or 30b, inside which a pin is arranged which crosses a cylindrical bushing 30d fixed to the sleeve 27 connecting the shaft 26, mounted in such a way as to be able to rotate freely with respect to said pin. The axis of the pin of the articulation half-joint 32 (and of the relative bushing 30d) is perpendicular to the axis of the shaft 26. Conveniently, moreover, the axes of the pins and of the relative bushings 30d of the half-joints articulation 32, positioned at the ends of the rods 30, are arranged on the same plane. In this way, the rods 30 can undergo at least a reduced oscillation with respect to a plane passing through the axis of the relative shaft 26, as indicated by the arrow A of Figure 9, to allow reduced angular misalignments following small lateral adjustment displacements of the various floats 12.
Quando un braccio 16 à ̈ realizzato mediante una sola asta 24, in corrispondenza delle sue estremità à ̈ convenientemente presente, in una posizione intermedia fra il semi-giunto 32 e il relativo albero 26, un giunto torsionale elastico 30e (figura 14) di tipo per sé noto, che comprende un elemento elastico anulare, tipicamente realizzato mediante una molla elicoidale ad anello, interposto operativamente fra due parti adiacenti della porzione di un'asta 24 e disposto in una posizione prossima ad una sua estremità , per consentire una piccola rotazione torsionale di ciascuna asta 24 rispetto al proprio asse, e per annullare elasticamente tale piccola rotazione torsionale a seguito del richiamo elastico delle parti dell'asta 24 verso una condizione di riposo indeformata del giunto torsionale. Il giunto torsionale 30e (schematicamente illustrato nella figura 11) può quindi consentire piccoli movimenti d'oscillazione (indicati dalla freccia B di tale figura) degli assi verticali dei galleggianti 12 rispetto all'asse dell'asta 24. When an arm 16 is made by means of a single rod 24, at its ends there is conveniently present, in an intermediate position between the half-joint 32 and the relative shaft 26, an elastic torsional joint 30e (figure 14) of the type known per se, which comprises an annular elastic element, typically made by means of a helical ring spring, operatively interposed between two adjacent parts of the portion of a rod 24 and arranged in a position close to one of its ends, to allow a small rotation torsional of each rod 24 with respect to its own axis, and to elastically cancel this small torsional rotation following the elastic return of the parts of the rod 24 towards an undeformed rest condition of the torsional joint. The torsional joint 30e (schematically illustrated in Figure 11) can therefore allow small oscillation movements (indicated by the arrow B of this figure) of the vertical axes of the floats 12 with respect to the axis of the rod 24.
Nel caso di bracci 16 formati da una o più aste, ogni asta 30, in una posizione prossima al manicotto 27 di collegamento con l'albero 26, presenta una coppia di flange trasversali accoppiate frontalmente mediante bulloni, che costituiscono insieme un giunto 34. Questo giunto 34 permette di rendere agevole e pratico il montaggio e l'installazione dei bracci articolati 16, e di facilitare le operazioni di manutenzione della struttura a reticolo galleggiante e l'eventuale variazione della sua configurazione, nonché di garantire un collegamento rigido e centrato assialmente delle due porzioni delle aste 30 che esso collega. In the case of arms 16 formed by one or more rods, each rod 30, in a position close to the sleeve 27 connecting the shaft 26, has a pair of transverse flanges coupled frontally by means of bolts, which together form a joint 34. joint 34 makes it easy and practical to assemble and install the articulated arms 16, and to facilitate maintenance operations of the floating lattice structure and any variation of its configuration, as well as to ensure a rigid and axially centered connection of the two portions of the rods 30 which it connects.
Convenientemente, ogni estremità di ciascun braccio articolato 16 à ̈ avvolta da un rispettivo involucro di protezione 46 (figure 12 a 14) che racchiude un semi-giunto 32, e un giunto torsionale 30e oltre alle flange d'accoppiamento frontale che costituiscono il giunto 34. Conveniently, each end of each articulated arm 16 is wrapped in a respective protective casing 46 (figures 12 to 14) which encloses a half-joint 32, and a torsional joint 30e in addition to the front coupling flanges that make up the joint 34 .
Ogni albero trasversale 26 associato ad un galleggiante 12, à ̈ collegato con un dispositivo di produzione di energia di tipo convenzionale, ad esempio del tipo meccanico, elettromeccanico, elettrico, idraulico o pneumatico (non illustrato nelle figure). Fra ogni albero 26 ed il relativo dispositivo di produzione d'energia à ̈ interposto, ad esempio, un gruppo di trasmissione 29 che riceve in ingresso il movimento dell'albero 26, determinato dalle oscillazioni del relativo braccio articolato 16 e, tramite una catena cinematica, eroga una coppia motrice per mezzo di almeno un albero d'uscita 64. Each transverse shaft 26 associated with a float 12 is connected to a conventional energy production device, for example of the mechanical, electromechanical, electrical, hydraulic or pneumatic type (not shown in the figures). Between each shaft 26 and the relative energy production device there is interposed, for example, a transmission unit 29 which receives the movement of shaft 26 at its input, determined by the oscillations of the relative articulated arm 16 and, by means of a kinematic chain , delivers a driving torque by means of at least one output shaft 64.
Preferibilmente, il gruppo di trasmissione 29 comprende un settore dentato 50 (figure 15 e 16) calettato sullo stesso albero 26, il cui movimento d'oscillazione provoca la rotazione di una serie d'ingranaggi costituiti da una coppia di treni di ruote dentate disposti in parallelo e collegati ciascuno con un relativo albero d'uscita 64, in modo da realizzare una serie di salti cinematici per ottenere una moltiplicazione desiderata della velocità in ingresso all'albero 26, in funzione della velocità d'uscita richiesta per l'impiego. Preferably, the transmission assembly 29 comprises a toothed sector 50 (Figures 15 and 16) keyed on the same shaft 26, whose oscillation movement causes the rotation of a series of gears consisting of a pair of trains of toothed wheels arranged in parallel and each connected to a relative output shaft 64, so as to realize a series of kinematic jumps to obtain a desired multiplication of the input speed to shaft 26, as a function of the output speed required for use.
E' infatti noto che gli alternatori facilmente reperibili sul mercato, che potrebbero convenientemente equipaggiare ciascun galleggiante 12 per permettere l'ottenimento di energia elettrica, richiedono solitamente una velocità di rotazione in ingresso abbastanza elevata, ad esempio dell'ordine dei 200 rpm. Pertanto, il gruppo di trasmissione 29 ha la funzione di convertire un movimento alternato e solitamente lento del settore dentato 50, in un movimento di rotazione continuo e veloce dell'albero o degli alberi d'uscita 64. It is in fact known that the alternators readily available on the market, which could conveniently equip each float 12 to allow obtaining electrical energy, usually require a fairly high input rotation speed, for example of the order of 200 rpm. Therefore, the transmission unit 29 has the function of converting an alternating and usually slow movement of the toothed sector 50 into a continuous and fast rotating movement of the output shaft or shafts 64.
Nell'esempio rappresentato nelle figure 15 e 16 che include quattro salti cinematici, ciascun treno di ruote dentate comprende un primo pignone 52 ingranante con la dentatura del settore 50 e solidale in rotazione con una prima ruota dentata 54 calettata su di uno stesso albero. La dentatura della ruota 54 ingrana con un secondo pignone 56 calettato su di un albero che porta una seconda ruota dentata 58 in modo da essere solidale in rotazione con essa. La dentatura della ruota 58 ingrana, a sua volta, con un terzo pignone 60 calettato su di uno stesso albero con una terza ruota dentata 62 e quindi solidale in rotazione con essa. Infine, la dentatura della ruota 62 ingrana con una dentatura corrispondente del relativo albero d'uscita 64. Almeno un gruppo pignone/ruota dentata 52-54, 56-58, 60-62 Ã ̈ associato ad un dispositivo a ruota libera o giunto di sopravanzo, in modo tale da trasformare il movimento lento ed alternato dell'albero 26 in un moto con direzione di rotazione predeterminata per ottenere, a valle del dispositivo di trasmissione, due movimenti d'uscita controrotanti degli alberi 64. In the example shown in Figures 15 and 16 which includes four kinematic jumps, each train of toothed wheels comprises a first pinion 52 meshing with the toothing of the sector 50 and integral in rotation with a first toothed wheel 54 keyed on the same shaft. The toothing of the wheel 54 meshes with a second pinion 56 keyed on a shaft which carries a second toothed wheel 58 so as to be integral in rotation with it. The toothing of the wheel 58 meshes, in turn, with a third pinion 60 keyed on the same shaft with a third toothed wheel 62 and therefore integral in rotation with it. Finally, the toothing of the wheel 62 meshes with a corresponding toothing of the relative output shaft 64. At least one pinion / toothed wheel assembly 52-54, 56-58, 60-62 is associated with a free wheel device or coupling surplus, in such a way as to transform the slow and alternating movement of the shaft 26 into a motion with a predetermined direction of rotation to obtain, downstream of the transmission device, two counter-rotating output movements of the shafts 64.
Convenientemente, il dispositivo a ruota libera o giunto di sopravanzo di ciascun treno di ruote 52-62 à ̈ associato all'ultima coppia pignone/ruota dentata 60-62 poiché questa coppia presenta la maggiore velocità di rotazione e quindi la minore coppia motrice, per cui può essere utilizzato un dispositivo a ruota libera o giunto di sopravanzo di piccole dimensioni e di minore peso. Conveniently, the freewheel device or overrun joint of each set of wheels 52-62 is associated with the last pinion / toothed wheel pair 60-62 since this pair has the highest rotation speed and therefore the lowest driving torque, therefore a freewheel device or a small and lighter weight overrun joint can be used.
La struttura del dispositivo 10 può assumere una forma lineare, indicata con 10a nella figura 17, ovvero con una serie di un qualsiasi numero di galleggianti 12 allineati e collegati da bracci articolati 16 in modo che su ciascun galleggiante 12 convergono una coppia di bracci 16 diametralmente opposti. La forma lineare della struttura del dispositivo 10 consente una facilità d'accesso ai vari galleggianti 12 nel caso d'interventi di manutenzione. The structure of the device 10 can assume a linear shape, indicated with 10a in figure 17, or with a series of any number of floats 12 aligned and connected by articulated arms 16 so that on each float 12 converge a pair of arms 16 diametrically opposites. The linear shape of the structure of the device 10 allows easy access to the various floats 12 in the case of maintenance interventions.
In alternativa, la struttura del dispositivo 10 può assumere una configurazione a reticolo nella quale, in conseguenza della conformazione delle varie maglie del reticolo, su ciascun galleggiante 12 possono convergere uno o più bracci articolati 16. Se la struttura à ̈ del tipo reticolare, le maglie 18 del dispositivo 10 avranno una forma poligonale con tre o più lati. In particolare, possono essere realizzati moduli elementari di reticolo che possono essere replicati e combinati fra loro nei modi più vari per ottenere la forma della struttura 10 più adatta alle varie esigenze, ad esempio per adattarsi ad una forma particolare della costa oppure ad ostacoli presenti in mare. Alternatively, the structure of the device 10 can assume a lattice configuration in which, as a consequence of the conformation of the various lattice meshes, one or more articulated arms 16 can converge on each float 12. If the structure is of the lattice type, the links 18 of the device 10 will have a polygonal shape with three or more sides. In particular, elementary lattice modules can be made which can be replicated and combined with each other in the most varied ways to obtain the shape of the structure 10 most suited to the various needs, for example to adapt to a particular shape of the coast or to obstacles present in sea.
Nel caso più generale, la struttura 10 sarà realizzata in modo da presentare un numero relativamente minore di moduli o di galleggianti 12 nella direzione parallela a quella del moto ondoso prevalente, e un numero relativamente maggiore di moduli o di galleggianti 12 nella direzione trasversale o perpendicolare a quella del moto ondoso prevalente. In the more general case, the structure 10 will be made in such a way as to have a relatively smaller number of modules or floats 12 in the direction parallel to that of the prevailing wave motion, and a relatively greater number of modules or floats 12 in the transverse or perpendicular direction. to that of the prevailing wave motion.
Nel caso di una disposizione a reticolo 10 con maglie 18 quadrate o rettangolari (figura 1), su ciascun galleggiante 12 convergono normalmente quattro bracci articolati 16 fra loro perpendicolari, tranne che sui galleggianti 12 perimetrali, o di contorno del reticolo, sui quali convergono solo tre bracci articolati, oppure sui galleggianti ai vertici del reticolo, sui quali convergono solo due bracci 16. In the case of a lattice arrangement 10 with square or rectangular meshes 18 (Figure 1), four articulated arms 16 perpendicular to each other normally converge on each float 12, except on the perimeter or contour floats 12 of the lattice, on which they converge only three articulated arms, or on the floats at the vertices of the lattice, on which only two arms converge 16.
Naturalmente, le maglie 18 del reticolo 10 possono assumere una forma a parallogramma un po' differente da quella rettangolare o quadrata, ad esempio romboidale ovvero "schiacciata" lungo una direzione parallela a una diagonale delle maglie 18, nel qual caso i bracci 12 formeranno angoli ottusi e acuti. Naturally, the meshes 18 of the grating 10 can assume a parallogram shape somewhat different from the rectangular or square one, for example rhomboid or "flattened" along a direction parallel to a diagonal of the meshes 18, in which case the arms 12 will form angles dull and sharp.
In una disposizione reticolare con maglie 18 di forma esagonale regolare, indicata con 10b nella figura 18, su ogni galleggiante 12 convergono normalmente tre bracci articolati 16, ad eccezione dei galleggianti 12 perimetrali o di contorno del reticolo, sui quali convergono solo due bracci articolati 16. In a reticular arrangement with regular hexagonal links 18, indicated by 10b in Figure 18, three articulated arms 16 normally converge on each float 12, with the exception of the perimeter or contour floats 12 of the reticle, on which only two articulated arms 16 converge .
Nel caso di maglie 18 di forma triangolare (figure 19 a 21), i galleggianti 12 possono essere disposti secondo una varietà di configurazioni facilmente adattabili a una qualunque forma desiderata. Possono essere utilizzate maglie 18 di forma triangolare equilatera, come nella disposizione 10c della figura 19, o isoscele, come nella configurazione 10d della figura 20, o qualunque combinazione di tipo regolare o irregolare, come quella indicata con 10e nella figura 21, ottenuta collegando una serie di moduli 10d rispettivamente, ad esempio richiedente l'impiego di serie di bracci articolati 16 di lunghezza diversa. In the case of triangular-shaped links 18 (figures 19 to 21), the floats 12 can be arranged according to a variety of configurations which can be easily adapted to any desired shape. Equilateral triangular-shaped meshes 18 can be used, as in the arrangement 10c of Figure 19, or isosceles, as in the configuration 10d of Figure 20, or any combination of regular or irregular type, such as that indicated with 10e in Figure 21, obtained by connecting a series of modules 10d respectively, for example requiring the use of series of articulated arms 16 of different lengths.
La configurazione 10e, può essere a sua volta utilizzata come modulo-base per ottenere una serie di configurazioni complesse, ad esempio allo scopo di realizzare barriere frangiflutti per consentire, oltre che l'ottenimento di energia dalle onde, di proteggere infrastrutture costiere, natanti e/o varie strutture galleggianti, e di evitare o limitare l’erosione delle spiagge. The 10e configuration, in turn, can be used as a basic module to obtain a series of complex configurations, for example in order to create breakwater barriers to allow, in addition to obtaining energy from the waves, to protect coastal infrastructures, boats and / or various floating structures, and to avoid or limit the erosion of the beaches.
Per aumentare l’efficienza globale del dispositivo e permettere un migliore sfruttamento del moto ondoso e delle sue caratteristiche dinamiche, à ̈ inoltre possibile realizzare la struttura del dispositivo dell'invenzione in modo da comprendere galleggianti 12 con forme e/o dimensioni e/o massa differenti, a seconda del fatto che essi siano posti da una parte della struttura destinata ad essere investita per prima o per ultima da una perturbazione ondosa che la investe. Una tale disposizione a reticolo, indicata con 10f nella figura 22, à ̈ adatta a dispositivi secondo l'invenzione orientati in modo da ricevere un moto ondoso proveniente prevalentemente da una stessa direzione W, come nel caso di strutture destinate ad essere disposte in prossimità di un tratto costiero dove il moto ondoso ha generalmente una direzione perpendicolare alla costa. In questo caso, à ̈ conveniente disporre galleggianti 12 di massa e dimensioni maggiori lungo un lato della struttura a reticolo esterno rispetto alla costa, mentre gli altri galleggianti 12 avranno massa e dimensioni minori man mano che sono destinati ad essere sottoposti ad un effetto dinamico decrescente delle onde, ovvero man mano che essi sono disposti più vicini alla costa. To increase the overall efficiency of the device and allow a better exploitation of the wave motion and its dynamic characteristics, it is also possible to realize the structure of the device of the invention in such a way as to include floats 12 with shapes and / or dimensions and / or different masses, depending on whether they are placed on a part of the structure destined to be hit first or last by a wave perturbation that hits it. Such a lattice arrangement, indicated by 10f in Figure 22, is suitable for devices according to the invention oriented so as to receive a wave motion coming mainly from the same direction W, as in the case of structures intended to be arranged in proximity to a coastal stretch where the wave motion generally has a direction perpendicular to the coast. In this case, it is convenient to arrange floats 12 of greater mass and dimensions along one side of the external lattice structure with respect to the coast, while the other floats 12 will have smaller mass and dimensions as they are destined to be subjected to a decreasing dynamic effect. of the waves, or as they are arranged closer to the coast.
Per sfruttare al meglio le perturbazioni ondose, possono anche essere previsti galleggianti 12 che, oltre ad avere dimensioni e/o massa differenti, possono presentare forma e profili differenziati sia nella loro parte emersa che nella loro parte immersa. To make the most of wave perturbations, floats 12 can also be provided which, in addition to having different dimensions and / or mass, can have different shapes and profiles both in their emerged part and in their submerged part.
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