PT2137404T - Central de energia das ondas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "CENTRAL DE ENERGIA DAS ONDAS" A invenção refere-se a uma central de energia das ondas, compreendendo pelo menos um flutuador ou pontão ou uma pluralidade de flutuadores ou pontões interligados, um eixo vertical substancialmente fixo ao flutuador ou pontão ou ao suporte interligando uma pluralidade de flutuadores ou pontões e um rotador pesado que está montado com rolamentos para rotação em torno do referido eixo vertical para tomada de potência. 0 documento US-4,266,143 divulga uma central de energia das ondas com um objetivo de converter a inclinação lado a lado de um tanque flutuante em movimentos rotativos de duas rodas gravitacionais pesadas rodando em direções opostas. 0 tanque flutuante é simétrico e as rodas gravitacionais são munidas de escalonamento oposto numa tentativa de assegurar que a inclinação apenas ocorre de lado a lado.

Um problema com isto e outras centrais de energia das ondas anteriormente conhecidas é o movimento irregular das ondas e a flutuação da dimensão das ondas. Uma conversão altamente eficaz deste movimento reciproco num movimento rotativo continuo tem sido difícil de obter.

Um objetivo da invenção é fornecer um tipo inovador de central de energia das ondas, na qual os problemas acima sejam resolvidos através da conversão direta do movimento recíproco das ondas num movimento rotativo contínuo.

Este objeto é alcançado pela invenção com base nas características representativas apresentadas na reivindicação 1 anexa. Formas de realização preferidas da invenção são divulgadas nas reivindicações dependentes. 0 principio fundamental da invenção reside no facto do formato e/ou disposição dos flutuadores ou pontões serem usados para fixar um eixo ai associado num movimento giratório, a partir do qual um movimento rotativo continuo é diretamente obtido por intermédio de um rotador ou um eixo angular. A invenção será agora descrita por meio de formas de realização de exemplo com referência aos desenhos anexos, nos quais

Fig. 1 mostra esquematicamente uma central de energia das ondas de acordo com uma forma de realização preferida da invenção.

Figs. 2 e 3 mostram variantes da central de energia das ondas da fig. 1, em que a ação correspondente é atingida por meio de diversos designs de flutuadores ou pontões.

Fig. 4 mostra a utilização de um pontão em arco similar ao mostrado na fig. 3, embora munido de uma disposição alternativa para tomada de potência.

Figs. 5, 6 e 7 mostram formas de realização em que o movimento giratório não é afetado pelo design de um único pontão como nas formas de realização das figs. 1-4, mas sim pela disposição de uma pluralidade de pontões individuais numa trajetória em arco.

Fig. 8 mostra um exemplo, que não faz parte da presente invenção, que utiliza pás ancoradas a um ângulo definido abaixo da superfície da água e que não giram em torno de um qualquer eixo mas sim ondulam, assim definindo um eixo 10, fixado a um suporte 14 comum às pás, num movimento giratório que é utilizado para criar um movimento rotativo.

Fig. 9 mostra uma forma de realização de exemplo para elementos através dos quais um movimento giratório pode ser convertido num movimento rotativo.

Fig. 10 mostra outra forma de realização de exemplo ainda de uma central de energia das ondas da invenção numa vista parcial. O denominador comum às formas de realização das figs. 1-4 é um flutuador ou pontão 1 concebido assimetricamente em relação à direção de progresso das ondas, de tal modo que o flutuador ou pontão 1 se encontre num movimento giratório em resposta à flutuação de uma sucessão de ondas progredindo na direção referida. Nas figs. 1-4, a direção das cristas das ondas é mostrada por linhas duplas. O flutuador ou pontão 1 é ancorado por longos cabos de arame 8 numa posição angular predeterminada (tipicamente longitudinal) relativamente à direção das ondas. A ancoragem é implementada de tal forma que o flutuador ou pontão 1 mantém a sua posição angular apesar da direção variável das ondas. Nos casos das figs. 1, 3 e 4, o flutuador ou pontão 1 é em arco, especificamente sob a forma de uma banana ou um croissant. Na forma de realização preferida da fig. 1, o flutuador ou pontão 1 tem um corte transversal que é circular ou oval pelo menos na sua parte rodeada por água. Como tal, a sua inclinação em torno do seu eixo longitudinal encontra a menor resistência possível. Na forma de realização da fig. 2, o flutuador ou pontão 1 tem a forma de uma elipse ou oval e é ancorado pelo cabo de arame 8 numa posição na qual o eixo principal da elipse ou oval forma um ângulo agudo com a direção de progresso das ondas. 0 que é comum ao design do flutuador ou pontão 1 como representado nas figs. 1-4 é que, à medida que as ondas entram em contacto com um flutuador ou pontão num determinado ângulo, o flutuador ou pontão entra num movimento giratório à medida que os vértices de um triângulo formado pelas suas extremidades e a sua região central sobem e descem numa fase desigual. A elipse da fig. 2 inclui dois desses "triângulos" giratórios de frente um para o outro, em que a direção deve ser selecionada de tal modo que os "triângulos" não permaneçam simétricos em relação à direção das ondas, evitando assim a mera ondulação e transformando o movimento num movimento giratório. Tal é ainda mais potenciado pela ação proporcionada pela massa de um rotador descrito subsequentemente, o qual na sua rotação tenta sempre inclinar a central de energia das ondas numa direção em que uma força contrária (flutuação) fornecida pelos flutuadores ou pontões seja inferior.

As formas de realização das figs. 1-3 apresentam elementos similares 5, 6, 7 para converter um movimento giratório num movimento rotativo para tomada de potência. Um rotador pesado 6 é montado sobre rolamentos de forma rotativa em torno de um eixo giratório 5 fixado ao flutuador ou pontão 1. 0 rotador 6 está ligado ao eixo giratório 5 por intermédio de um braço de momento 7 do comprimento pretendido. 0 braço pode ter o seu comprimento ajustado pneumática ou hidraulicamente, em que a energia produzida pelo rotador durante a sua rotação pode ser regulada de acordo com a dimensão das ondas sucessivas. 0 eixo 5 rodado pelo rotador 6 pode ser adaptado para alimentar um gerador elétrico. Numa forma de realização prática, o rotador 6 juntamente com o seu braço 7 e eixo 5 (que em conjunto formam um rotador) pode ser colocado no interior de um flutuador ou pontão oco fechado. Com a gravidade a atrair a massa do rotador no sentido descendente, o rotador 6 é definido num movimento rotativo por um movimento giratório do eixo 5. 0 eixo 5 possui uma trajetória na forma de um cone cujo corte transversal pode ser diferente de uma forma circular, p. ex. elíptica, uma vez que uma ação de inclinação da central de energia das ondas pode ser desigual em diversas direções.

Fig. 4 ilustra uma implementação alternativa para tomada de potência. No pontão 1 está suspenso um peso 11 por meio de uma haste vertical 9. Ao suporte do pontão 1 está preso um eixo 10 presente como uma extensão da haste 9 com um ligeiro desvio angular a. Este desvio angular α é escolhido para corresponder substancialmente ao desvio angular num movimento giratório do flutuador ou pontão 1. No interior da haste 9 e do eixo 10 está montado sobre rolamentos de modo rotativo um eixo angular cuja secção de eixo angular presente num lado do seu cotovelo se encontra no interior do eixo 10 e cuja secção de eixo angular presente no outro lado do cotovelo é montada sobre rolamentos de modo rotativo no interior da haste 9. Uma vez que a haste 9 e o peso 11 não realizam um movimento giratório, o eixo angular encontra-se num movimento rotativo à medida que o flutuador ou pontão 1 realiza um movimento giratório. Consequentemente, a energia pode ser tomada do eixo angular rotativo.

Nas formas de realização das figs. 5-7 existem pelo menos três flutuadores ou pontões 2 fixados a um suporte comum 3 de tal forma que os flutuadores ou pontões 2 tenham os seus centros de flutuação localizados ao longo de uma trajetória em arco 4. Como tal, diversos pontões 2 sobem e descem numa fase desigual desde que as distâncias entre eles e a posição destes relativamente à direção das ondas sejam adequadas. Tipicamente, um triângulo formado por três pontões é ancorado de tal forma que uma linha reta prolongando-se através de dois pontões coincida com a direção de aproximação de uma onda. 0 suporte 3 é forçado a um movimento giratório, a partir do qual a energia pode ser tomada com um rotador 6 montado sobre rolamentos numa forma similarmente rotativa no eixo giratório 5. Com vista a evitar tensão no eixo 5, é naturalmente possível colocar sob o rotador 6 a pista guia para nela apoiar o rotador 6 por meio de um rolamento. Claro que a tomada de potência pode ser efetuada sem um eixo 5 apenas por intermédio de um peso movido ao longo de uma trajetória em arco. Contudo, a tomada de potência é mais fácil usando um eixo rotativo 5. A Fig. 6 ilustra flutuadores ou pontões alongados 2, que estabelecem um "tapete" ondulante. Os flutuadores ou pontões 2 estão fixos ao suporte 3 por meio de articulações giratórias que são transversais à direção longitudinal deste. Até neste caso os pontos de suporte dos flutuadores ou pontões 2 localizam-se ao longo de uma curva 4.

Na forma de realização da fig. 7, os flutuadores ou pontões 2 apresentam um design dinâmico, aí permitindo assim a fixação de uma embarcação que, quando suportada pelos pontões 2, é forçada a um movimento giratório numa sucessão de ondas. Para assegurar um movimento giratório em diversas direções da embarcação, os pontões 2 são preferencialmente concebidos para serem ajustáveis em termos das suas posições relativas. Um movimento rotativo obtido do movimento giratório funciona como um motor para impulsionar a embarcação ou um gerador elétrico aí acionado pode ser usado para carregar baterias funcionando como uma fonte de alimentação para a embarcação. A Fig. 8 ilustra um exemplo, que não recai na presente invenção, em que pás 13 ancoradas abaixo da superfície da água são ligadas a um suporte comum 14 com tais ângulos de pá que o suporte 14 é definido num movimento giratório em resposta a correntes intra-onda. A ancoragem pode ser implementada p. ex. por meio de uma haste vertical 9, possuindo um peso de fundeamento 12 na sua extremidade inferior. Também neste caso a tomada de potência é proposta para ser implementada com um eixo angular, que é montado sobre rolamentos no interior de um encaixe de eixo 10 associado ao suporte 14 e no interior da haste 9 (ou no exterior da haste 9) , de tal modo que o eixo angular tenha o seu cotovelo entre a haste 9 e o encaixe de eixo 10. Quando o encaixe de eixo 10 gira com um ligeiro desvio angular α (que é igual ao ângulo do cotovelo do eixo angular) entre si próprio e a haste 9, o eixo angular será forçado a um movimento rotativo. Aqui, bem como na forma de realização da fig. 4, o ângulo do cotovelo do eixo angular pode variar em torno de um eixo articulado transversal único, em que o ângulo giratório α entre o encaixe de eixo 10 e a haste 9 pode ter uma dimensão flutuante. A Fig. 9 mostra ainda mais pormenorizadamente uma forma de realização de exemplo para elementos permitindo a conversão de um movimento giratório num movimento rotativo. Num suporte 3 ou 14, equivalente às figs. 4 e 8, um eixo 10 é montado sobre rolamentos de forma rotativa, dentro do qual um segundo eixo 9 é montado sobre rolamentos de forma rotativa com um desvio angular a. Quando o eixo 10 efetua um movimento giratório, o eixo 9 montado sobre rolamentos de forma fixa força igualmente o eixo 10 a girar em torno do seu eixo. No eixo de rotação do eixo 10 está fixado um eixo de tomada de potência 5, que aciona p. ex. um gerador elétrico. A haste 9 pode igualmente ser munida de um eixo giratório 15, que permite desvios angulares para além do ângulo α entre a haste 9 e o eixo 10.

Na forma de realização da fig. 10, um revestimento de rotador tem a forma de um corpo de rotação oco, p. ex. sob a forma de uma esfera, uma esfera achatada ou um cilindro ou uma forma intermédia entre uma esfera e um cilindro. Um flutuador em arco 1 afunilado longitudinalmente prolonga-se do revestimento do rotador 16 em direção às ondas, de tal modo que entre a direção de aproximação das ondas e o flutuador em arco 1 exista um ângulo agudo que aumenta em direção â ponta do flutuador e na proximidade da extremidade do flutuador seja maior do que 30°, preferencialmente dentro do intervalo 30°-70°. Um segundo flutuador em arco 1', que pode ser mais curto que o flutuador 1, prolonga-se do lado oposto do revestimento do rotador 16 na direção de afastamento das ondas, de tal modo que entre o flutuador 1' e a direção de afastamento das ondas exista igualmente um ângulo agudo, que aumenta em direção à ponta do flutuador 1' . O rotador 6 apresenta a sua superfície externa correspondendo ao contorno da superfície interna do revestimento de rotador 16. O rotador 6 está montado num eixo giratório 5 por intermédio de uma coluna, que consiste numa chapa vertical ou várias hastes sobrepostas. Um gerador 18 e uma possível transmissão são igualmente albergados no revestimento do rotador 16. A linha de água do flutuador 1 corresponde aproximadamente ao rebordo da escotilha.

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Uma central de energia das ondas, compreendendo pelo menos um flutuador ou pontão (1) ou uma pluralidade de flutuadores ou pontões interligados (2), um eixo substancialmente vertical (5) fixo ao flutuador ou pontão (1) ou ao suporte (3) interligando uma pluralidade de flutuadores ou pontões (2) e um rotador pesado (6) que é montado sobre rolamentos para rotação em torno do referido eixo vertical (5) para tomada de potência, caracterizada por o flutuador ou pontão (1) ser formado ou os flutuadores ou pontões interligados (2) serem dispostos assimetricamente em relação à direção de progresso das ondas, a forma ou disposição assimétrica sendo disposta para colocar o referido eixo vertical (5) num movimento giratório em resposta à flutuação de uma sucessão de ondas progredindo na referida direção, sendo o movimento giratório do eixo vertical de tal modo que o eixo vertical (5) tenha uma trajetória que tem a forma de um cone cujo corte transversal pode não ter uma forma circular
2. 2. Uma central de energia das ondas como estabelecida na reivindicação 1, caracterizada por o flutuador ou pontão (1) ou o suporte (3) interligando uma pluralidade de flutuadores ou pontões (2) ser ancorado com longos cabos de arame (8) a uma posição angular predeterminada em relação à direção de progresso das ondas, sendo permitido aos cabos de arame (8) que se desloquem em resposta à direção de progresso das ondas com o resultado de tal posição angular ser mantida enquanto a direção das ondas muda.
3. 3. Uma central de energia das ondas como estabelecida na reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o flutuador ou pontão (1) ser em arco, especificamente sob a forma de uma banana ou um croissant.
4. 4. Uma central de energia das ondas como estabelecida na reivindicação 3, caracterizada por o flutuador ou pontão (1) ter corte transversal circular ou oval pelo menos sobre a sua parte rodeada por água.
5. 5. Uma central de energia das ondas como estabelecida na reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o flutuador ou pontão (1) ter a forma de uma elipse ou oval e ancorado numa posição na qual a elipse ou oval tenha o seu eixo principal formando um ângulo agudo com a direção de progresso das ondas.
6. 6. Uma central de energia das ondas como estabelecida na reivindicação 1 ou 2, caracterizada por pelo menos três flutuadores ou pontões (2) estarem presos ao suporte comum (3) de tal forma que os flutuadores ou pontões (2) tenham os seus centros de flutuação localizados ao longo de uma trajetória em arco (4).
7. 7. Uma central de energia das ondas como estabelecida em qualquer uma das reivindicações 1-6, caracterizada por o rotador (6) estar ligado ao eixo vertical (5) por um braço de momento (7 e 17) com o comprimento pretendido, e o rotador estar colocado num revestimento de rotador fechado (16) no exterior do qual existe pelo menos um flutuador em arco (1) ou vários flutuadores dispostos em triângulo (2).
8. 8. Uma central de energia das ondas como estabelecida na reivindicação 6, caracterizada por os pontões (2), que são ajustáveis em termos das suas posições relativas, serem fixos a uma embarcação, a qual, suportada pelos referidos pontões (2), é colocada pela sucessão de ondas num movimento giratório adaptado a ser convertido em energia propulsora de embarcação.