WO2010139818A1 - Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua - Google Patents

Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua Download PDF

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Definitions

  • Submersible device for coupling turbines or hydraulic wheels for energy use of a water stream.
  • the present invention relates to a device for coupling turbines or hydraulic wheels for the purpose of obtaining energy from a variable water flow of depth and direction of flow. Its installation is carried out by means of a pivot mechanism in a direct way or by means of a ballast to a sea or river bed.
  • the device is particularly hydrodynamic in order to contribute to the direction and stabilization of this in the direction and sin of the current and is provided with a series of devices with the purpose of directing it, towards the most favorable angle of attack of the Current flow to the turbine.
  • the invention is applicable to any type of water stream but is especially suitable for location in a sea bottom stream.
  • one of the objects of the invention is a device for coupling different types of turbines or hydraulic wheels, in order to keep them oriented within a variable water flow of depth and direction of flow.
  • the main use is derived from obtaining energy, preferably electric, which can be obtained by combining the turbine installed with a generator.
  • the invention is in the field of ecological and renewable energy systems.
  • One of the main processes of capturing this energy is based on kinetic energy converters similar to wind turbines.
  • one of the techniques for capturing surface currents which is usually where water speeds are highest, consists in the use of wind turbines similar to wind, but in this case underwater installation.
  • the rotor of the turbine is mounted in a structure on the seabed previously conditioned or suspended in a floating system with suitable moorings, which are installed both in shallow and in deeper waters.
  • two types of rotors are mainly used for marine currents: horizontal axis-type helix-type rotors and vertical-axis cross-flow rotors.
  • the removable power per unit swept area is proportional to the fluid density and speed. Taking into account that the density of water is 850 times higher than that of air and that the velocity of the fluid is smaller than in the case of air, it turns out that the power per unit of swept area is much greater than what would be obtained with an air turbine
  • axial turbines are used, and although in some it is allowed to adjust the position or orientation of the same, none is done taking advantage of hydrodynamics.
  • a transverse flow turbine is preferably used in the proposed solution.
  • the claimed invention is susceptible to large-scale implementation, because the design of the shape of the device is easily scalable, while the previous devices do not have that possibility. , because they generally use axial flow turbines and although their size can be considerable it is always limited due to their construction.
  • the technical problem arises when the sea current is at a considerable depth, being able to have a variable flow direction, in addition to varying in height with respect to the bottom and even being able to be ascending or descending.
  • the difficulty lies in the orientation of a hydraulic turbine in the circumstance of such a current, to obtain an appropriate performance.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a device specially indicated for performing this action.
  • the invention object of the present specification is a new submersible device for coupling of hydraulic turbines in order to obtain energy from a variable water flow of depth and direction of flow.
  • a pivot mechanism in a direct way or by means of a ballast or overweight, it has a particular hydrodynamic form with the purpose of contributing to the direction and stabilization of this in the direction and sin of the current. It has a series of devices to measure the intensity of the current distributed strategically and a system to control and direct the said device for coupling turbines towards the most favorable angle of attack of the current towards the turbine.
  • the mentioned device is essentially formed by a body of multifunctional structure and shape, of symmetry with respect to a hypothetical central plane, in which each of the different parts and forms contribute to different objectives and perform different actions.
  • the different parts of this contribute to the following objectives: - provide an area for connection in the installation,
  • the different forms of the device contribute to causing different actions in the mentioned current, which in turn affect these devices.
  • the different forms are as follows:
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) its profile view (see Fig. 2) and in the form of an aircraft in its plan view (see Fig. 3) contributes to addressing and stabilization;
  • the shape of the zone (6) that precedes the area where the turbine is located helps to optimize its performance, acting as an injector by directing the water towards the rotor;
  • the shape of the area after the turbine (8) in the direction of the flow of the current contributes to minorizing the effects of the turbulence caused by the movement of the turbine;
  • the shape of the area (7) above where the turbine is located contributes to the reinforcement of the area and at the same time acts as a nozzle for the turbine.
  • the mentioned multifunctional structure and shape body has:
  • This mechanism may carry out a double movement of simultaneous realization, which consists of a preferably partial rotation movement oriented vertically with respect to the place where the turbine coupling device is fixed and, in turn, preferably horizontally partial rotation on its fixation.
  • the embodiment and materials of the structure of the turbine coupling device may be in one piece or by means of several pieces that can be assembled, preferably of rigid constitution although the possibility of articulation is not ruled out.
  • the possibility of realization in a single material or alloy, of solid constitution or with cavities occupied by any type of liquid or gaseous fluid, is also contemplated.
  • the density of the total volume of this would be of lower value than the density of the water, in order to contribute to the suspension of the whole of the device for coupling turbines in the flow of the water stream.
  • the devices and parts of the structure that contribute to the shape of the turbine coupling device in order to be oriented in a certain way in the direction of the flow of the current, the shape and surfaces of these must meet the requirement that The area of the part of this that we intend to be positioned in front of the flow of the current must have a smaller surface area than the area of the part of the current that is positioned in the direction of the flow of the mentioned one.
  • Said structure is shaped like a boomerang (see Fig.
  • hydrodynamic form contributes to the previously described purpose of being oriented in a certain way in the direction of the flow of the current.
  • it has a structure of particular hydrodynamic shape, which has three parts or specific areas, one intended for clamping (1) or connection to a mechanism (25), another where a series of waterproof departments (4) are located. and another intermediate (2) for the location of the hydraulic turbine preferably of the type of transverse flow.
  • connection to a mechanism (25) or similar will proceed.
  • This consists of a cylindrical bore of appropriate size and size to fit in it the rod (9) of the mechanism (25) called pivot.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the objective of the watertight departments (4) is to keep the turbine coupling device suspended and at a certain inclination with respect to the bed or bottom. To achieve this action they must be totally or partially occupied with a gaseous fluid, preferably air.
  • the occupable volume of these must be sufficient to guarantee the suspension of the assembly, including the turbine and the mechanism for use or transformation of the movement of this. Therefore, the total density of the assembly must be lower than the density of the fluid where the described assembly is submerged.
  • the push action of vertical direction and towards the surface, which will experience this volume of lower density caused by being inside a fluid of higher density has to be of sufficient value to counteract the pushing action that the assembly will experience caused by the current of water being connected to the bottom by a point and the rest suspended in the current described.
  • the inclination variation can be adjusted by changing the density of the set. This action can be carried out by two methods: by adding and subtracting or by exchanging fluids in a liquid state in these departments. In the method of addition and subtraction it is a question of introducing or extracting a fluid in a liquid state in the mentioned departments without evacuating the gas from its interior, for this the gas that is inside has to be able to be pressurized.
  • the fluid exchange method is about evacuating all or part of the occupying fluid from the mentioned departments and replacing it with another one of greater or lesser density depending on the demand. Both methods are valid to achieve the objective. We will analyze each one of them:
  • the watertight departments would be occupied by a gas preferably at atmospheric pressure and preferably air, an appropriate system located in a place external to the turbine coupling device, by means of a pipe installation could be the one in charge of supplying the liquid fluid under pressure, preferably water. Through a series of valves, the flow supplied to the departments could be controlled. Once this action was done, the air inside would pressurize. While this action could be done simply
  • the realization of extracting the added fluid could be carried out by means of a submersible pump type device of electrical supply, installed in the lower part of said watertight departments to evacuate this directly to the current, or by means of return pipes to the previously mentioned external place where it was available. If the current were ejected, it should be taken into account that the required power of expulsion depends on the depth where they are at the time of realization. It is advisable to use a tandem of submersible pumps arranged in several enclaves in the lower part of the departments, as well as some spare equipment in case of failure, in order to minimize the frequency of maintenance
  • the sealed departments are occupied by a gas, preferably air, at a pressure equal to that existing outside the said department, caused by the water in relation to the depth of this location .
  • a boiler is required for the storage of pressurized gas, a connection installation between it and the watertight departments and a system of devices for control and lifting of pressurization.
  • the process of evacuation of the fluid in a gaseous state is carried out by raising its pressurization and introducing it into the mentioned boiler; then the process of substitution by liquid fluid of higher density is done by opening a series of valves arranged in the waterproof department which are in contact
  • Another alternative, preferably recommended for its simplicity of installation and maintenance of said turbine coupling device, is the realization of the fluid exchange method by means of a storage and pressurization service station located in an area outside the installation, provided with devices of control and elevation of pressurization for the exchange of the gaseous fluid present in the watertight departments. From this installation by means of their corresponding pressurization control and lifting devices, and through a service pipeline, the supply to the watertight departments would be controlled. These departments would have conduits in contact with the current in a lower part. On this occasion it is not necessary to place opening and closing valves on them.
  • the process of evacuation of the fluid in a gaseous state would be carried out by the appropriate devices arranged in the mentioned station by returning to it by the service pipe, and the process of substitution by liquid fluid of higher density by means of the conduits arranged in the lower part of the watertight departments since the water charge of the stream is done automatically, as it does not have any type of valve in its passage.
  • the process of evacuation of the liquid fluid is produced by supplying pressurized air from the described station and by means of the service pipe to the watertight departments at the pressure necessary to cause the evacuation of the water occupied in the watertight departments by means of the ducts that these have in its lower part.
  • the location of these may be strategically at various points of the turbine coupling device, in order to make current flow intensity measurements at different heights with respect to the fund, in order to analyze the data obtained and act on the appropriate devices according to the method used, to obtain the best positioning of the turbine coupling device, with the purpose already specified.
  • These devices may simply consist of barometers.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the inside of the turbine rotor. If you need a speed multiplication system, it would preferably be double-acting or symmetrical to maintain the symmetry of the device and therefore its point of gravity with respect to a hypothetical axis.
  • the resulting force vector will be taken into account as a result of its weight, the force vector as a result of the effect of the flow of the current on itself and the whole, and the force vector as a consequence of the action caused by the watertight departments of the turbine coupling device when they are fully or partially occupied by a gas, depending on the volume of these, and must be the first (the weight) of greater value than the sum of the following .
  • the device in order for the device to function correctly, it must have a support that ensures that the pivoting mechanism (25) in it is, in a horizontal position with respect to the surface, so it is convenient to choose a appropriate place where the bed meets this requirement.
  • said ballast or overweight it can have extensible legs (16) preferably fixed at the bottom with some type of controlled mechanism that performs this function. In this way the mentioned ballast can be fixed in the appropriate position.
  • the device (24) be housed in a ballast, and by means of it in the bed.
  • a preferred way of performing said action is by means of an inflation system of a series of extendable buoys, or a series of controlled sealed departments preferably occupied with water. If this is the case, it is advisable that the necessary volume be achieved by carrying out a tandem (21) of several units connected to each other. In this way the realization of these units could be in the form of cylinders with the closing sides in the form of a hemisphere in order to offer better resistance to the pressure subjected. These units would be located at one or more specific points at some point in the ballast.
  • the inflation of the extensible buoys could be done by releasing a gas that could be contained in a pressure vessel.
  • the evacuation of the water they contain could be carried out by supplying pressurized air from an upper point of these, the evacuation being from a lower point.
  • the release of this gas could be controlled by means of a system that receives this instruction through a communication cable, although it is more convenient for its radio control system or the like.
  • Another way of carrying out the supply of the pressurized gas could be through an installation that would service it to perform this action.
  • a support device or control of surface elevation of the assembly when, by means of water draining and filling of pressurized gas from the watertight compartments arranged in the ballast, it is intended to raise the entire assembly to the surface, due to the depth of its location and being in a stream, it is advisable to install in the ballast of a device that provided with a reel (19) of cable, chain or similar attached to an inflatable balloon type material (28) or similar.
  • a reel (19) of cable, chain or similar attached to an inflatable balloon type material (28) or similar thus, once gas under pressure is injected into the balloon-like material, this pulls the cable, chain or similar to the surface.
  • the ascent of the assembly can be controlled by means of a collection or securing system.
  • Fig. 1. Represents a front view according to the direction of current flow of the turbine coupling device, provided with a transverse flow turbine.
  • Fig. 2. Represents a profile view of the turbine coupling device, provided with a transverse flow turbine. In this view you can see the similarity with the profile view of a boomerang.
  • Fig. 3. Represents a plan view of the turbine coupling device, provided with a transverse flow turbine. In this view you can see the similarity with the plan view of an aircraft.
  • Fig. 4, Fig. 5, and Fig. 6. They represent a series of perspective mode views of the turbine coupling device, provided with a transverse flow turbine.
  • Fig. 7.- Represents a perspective of the turbine coupling device, in which a cut has been made, for the observation of the location and shape of one of the watertight compartments.
  • Fig. 8.- Represents a perspective of a turbine of transverse flow, of rotor composed of two parallel discs to which the curved blades are connected in the form of a circular sector.
  • Fig. 9. and Fig. 10 - They represent a profile view of the device for coupling turbines in two positions, one with an elevated position of the area where the watertight departments are located, and another with a position of lower elevation, in the that the effect of the flow of the current is simulated by means of arrows.
  • Fig. 11.- Represents a partial cut made in figure 10, in order to observe the influence on the flow of the current of the shape of the part (6), and thus see
  • Fig. 12.- Represents a view of the upper part of the turbine coupling device, taking as reference the surface towards the bottom, which corresponds to the plant of figure 2, without the turbine and without the shape (7) of the device, in which the lines of a flow are simulated on the different parts and zones of this.
  • Fig. 13, Fig. 14, and Fig. 15.- They represent the front, profile and plan views of another embodiment of the turbine coupling device, in which the installation of these in another location of the device is observed, as well Like another type of turbine.
  • Fig. 16.- Represents a perspective of a mechanism by which the turbine coupling device can be connected, for its accommodation in a seabed or seabed or riverbed.
  • Fig. 17, - Represents a perspective view of the bottom of a type of ballast, where the distribution of the legs (16) is observed for support thereof and an interior area (17) for the housing of airtight departments.
  • Fig. 18.- Represents a perspective of a type of ballast or overweight.
  • Fig. 19.- Represents a perspective view of a possible distribution and placement of tandem of waterproof departments (21), for installation in the area (17) of the ballast.
  • Fig. 20.- Represents a perspective view of an assembly formed by a turbine coupling device in which a turbine has been installed, connected to a ballast by means of a mechanism (25), in which the balloon ( 28) deployment of the lifting aid and control device.
  • a preferred embodiment among the different possible alternatives consists in the installation of the device for coupling turbines in a bed of regular and appropriate firm, in order to obtain electrical energy from a seafloor current, variable depth and direction of flow, which runs at considerable depth.
  • the following elements are available:
  • the ballast is provided with an area (23) for the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) location of the pivot mechanism (25). It is also provided with a hitch point (18) or similar, which will be used for the anchoring action of the assembly on the seabed.
  • the ballast has a series of legs (16) in order to optimize its fixation to the bed.
  • Located in a hollow (17) the lower part of the ballast is a series of watertight departments (21), preferably occupied with water, connected to each other and provided with a series of valves controlled by remote control that allows the action of air injection through a superior part of these with the purpose of being able to evacuate the water of its interior.
  • the watertight departments (21) are cylindrical and with the side seals hemispherical in order to offer better resistance to the pressure subjected to water at depth.
  • the watertight departments (21) are connected by a series of pipes to a pressurized air supply system, of sufficient volume so that the pressurized air injecting action, with the consequent emptying of water from its interior can raise the installed assembly to surface.
  • the ballast (26) is provided with a support or lifting control device for maintenance tasks consisting of a reel (19) where a tape of highly tensile material is wound at the end of which has an inflatable device (28) with the appearance of a balloon with the purpose of once injected into it the pressurized air pull the tape to the surface, where it can be collected and used to control the ascent.
  • the mechanism can be done using screws.
  • This set is attached to a new rod (12) that acts as a vertical axis, which is again supported by a similar mechanism (13) that houses a series of bearings (14) oriented 90 degrees with respect to those described above.
  • the fixing of this mechanism (25) to the ballast (26) will be done by screws (15). Thanks to the mechanism (25) that allows the device (24) to present 2 independent degrees of freedom in its movement.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) hydrodynamics in its profile view similar to that of a boomerang (see Fig. 2) and in its plan view in the form of an aircraft (see Fig. 3).
  • the device (24) has a clamping or connection point (1) and flow intensity measurement devices located at different points of the device (24) for coupling turbines, connected to a system to analyze the data obtained.
  • the device (24) has a series of holes and fastening points (2), as required, for the accommodation of a hydraulic turbine (8), preferably of transverse flow, of a rotor composed of two parallel discs to which they are attached the curved blades in the form of a circular sector, to favor the possible design of this to the integration of the hydrodynamics of the whole.
  • the device (24) has a series of watertight departments (4) occupied by a gas, preferably pressurized air, a series of opening and closing valves, provided with mechanisms for remote control of this action and a series of supply and return pipes of pressurized air, which start from a top of the waterproof departments and run the device (24) for coupling turbines to a position in the ballast in order to be connected to an installation outside this location, using the appropriate devices.
  • a gas preferably pressurized air
  • a series of opening and closing valves provided with mechanisms for remote control of this action and a series of supply and return pipes of pressurized air, which start from a top of the waterproof departments and run the device (24) for coupling turbines to a position in the ballast in order to be connected to an installation outside this location, using the appropriate devices.
  • a transverse flow hydraulic turbine (8) with a rotor consisting of two parallel discs to which the curved blades are connected in the form of a circular sector, favoring the integration of the latter to the hydrodynamics of the assembly, and to the mode of operation of the device (24) for coupling turbines in a stream of water, housed at point (2) and on a system that allows it to rotate.
  • An electric generator suitable for operation submerged in water connected to the turbine, preferably of a type that is incorporated into the rotor of the latter, for maintaining the balanced system and hydrodynamics of the device.
  • An electric generator suitable for operation submerged in water, connected to the turbine, preferably of a type that is incorporated into the rotor of the latter, for maintaining the balanced system and hydrodynamics of the device.
  • There will also be a protected installation that connected to the generator will run the device for the coupling of turbines to the ballast in order to be connected to an underwater electrical installation, using the appropriate devices.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) devices for the supply and control of pressurized air to the parts of the assembly described above.
  • a submarine power line connected to the generator's electrical installation in order to transport the generator's electrical supply.
  • the installation procedure of the turbine coupling device is as follows.
  • the pivot mechanism (25) described above must be installed in the ballast, in the part (23) specified for this purpose.
  • the device (24) for turbine coupling is connected to this mechanism and by means of the rod (9) that you play as an axis.
  • the turbine is installed which incorporates inside the electric generator, the pipes for the service, supply and return of pressurized air and the power line for supplying the generator to their respective connection points arranged in the ballast. To facilitate the anchoring process of these facilities, they may be joined by some support or by some channeling.
  • the installation preparation is completed, it is immersed until it takes place in the determined seabed, of a firm and appropriate firm for the location of the assembly.
  • the water occupation of the different waterproof departments can be controlled, with the purpose of conducting a directed dive that offers less resistance due to the weight of the whole.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) tensile, cable or chain resistance, the end of which is provided with a system mechanism for hitching and release by remote control, and which will be connected to the ballast by means of the hitching mechanism (18).
  • seawater will be filled from the middle of the watertight departments (21) located in the lower part (17) of the ballast in order to guarantee Your immobility
  • a pivoting mechanism (25) is suitably installed on the platform (23) of said ballast, which is in a horizontal position.
  • the profile (see Fig. 2) of the turbine coupling device (24) has a greater surface area than the elevation (see Fig. 1) thereof; consequently this will suffer a greater thrust by the flow of the current, an action that will cause the said device to be positioned facing the current in an elevation view (see Fig. 1).
  • the shape (3) of the area of the body of the device more delayed with respect to the direction of the flow of the current, similar to the wings of an aircraft will be the one that offers the greatest opposition to direction of current flow, action that will cause the inclination of said device to
  • the turbine is oriented and positioned in the flow of the current. Then, the force transmitted by it on the rotor composed of two parallel discs to which the curved blades in the form of a circular sector are attached will cause a rotational movement in the turbine.
  • the flow intensity measurement devices located at different points of the surface of the device (24) for turbine coupling will be read, which will be connected to a system to analyze the data obtained, where it will be possible to observe and analyze the data they provide in order to determine the best inclination angle of the turbine coupling device with respect to the intensity of flow of the current to the turbine.
  • the angle of inclination with respect to the bed of the turbine coupling device can be adjusted by performing a fluid exchange method in the sealed departments (4), as described above.
  • the quantity required of the liquid fluid contained in the watertight departments (4) of the device will be replaced.
  • pressurized air will be supplied at the required pressure, by means of the pressurized air service pipe connected between the upper part of the watertight departments and the exterior installation described above, by means of the appropriate devices available to the latter.
  • the liquid fluid of higher density would be simultaneously poured into the sea through the conduits arranged in the lower part of the watertight departments, as there is no valve in its path.
  • the aid and elevation control device will be activated.
  • sufficiently pressurized air will be supplied to the inflatable device (28) similar to a balloon which is folded in a compartment (20) of the ballast (26), with the purpose that it rises to the surface, dragging with it a tape of material sufficiently resistant to traction which is wrapped in a reel (19) located in a compartment (22) of the ballast. Once on the surface the tape can be collected and used to control the ascent.
  • the pressurized air at sufficient pressure in the watertight departments (21) will be supplied by means of the available connection and located in the ballast, from an area superior of these, with the objective of causing the evacuation of the water contained in these, by means of a series
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of pipes intended for this purpose.
  • the ascension speed can be controlled by regulating the supply and availability of pressurized air from the waterproof departments (21), from the referred outdoor installation.

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Abstract

Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua. Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas con la finalidad de obtener energía de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo, de instalación en un lecho marino o fluvial mediante un mecanismo de pivotaje, provisto de una serie de dispositivos con la finalidad de controlar la inclinación del dispositivo para acoplamiento de turbinas, y posicionarlo en el ángulo más favorable de ataque de la corriente a la turbina. Cuenta con unos puntos para alojar la turbina a distancia suficiente de la zona de sujeción, unos dispositivos de medición de intensidad del flujo conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos, unos departamentos estancos y unos dispositivos capaces de provocar un cambio de densidad en dichos departamentos. Tiene una particular forma hidrodinámica que contribuye a su direccionamiento y estabilización en el sentido y seno de la corriente consistente en una forma similar a la de un boomerang en su vista de perfil y a la de una aeronave en su vista en planta.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas con la finalidad de obtener energía de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo. Su instalación se realiza mediante un mecanismo de pivotaje de un modo directo o mediante un lastre a un lecho marino o fluvial. El dispositivo es de particular forma hidrodinámica con el objeto de contribuir al direccionamiento y estabilización de este en el sentido y seno de la corriente y está provisto de una serie de dispositivos con la finalidad de dirigir a este, hacia el ángulo más favorable de ataque del flujo de la corriente hacia la turbina.
La invención es aplicable a cualquier tipo de corriente de agua pero resulta especialmente idónea para la ubicación en una corriente de fondo marina.
Así pues uno de los objetos de la invención es un dispositivo para el acoplamiento de diferentes tipos de turbinas o ruedas hidráulicas, con la finalidad de mantener a estas orientadas en el seno de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo. Como consecuencia de esto, el uso principal se deriva a la obtención de energía, preferentemente eléctrica, la cual se puede obtener mediante la combinación de la turbina instalada con un generador.
La invención se sitúa en el ámbito de los sistemas ecológicos y renovables de energía.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Antecedentes de la invención
Un recurso energético importante de los océanos reside en la energía cinética contenida en las corrientes marinas. Su origen está ligado entre otras causas a diferencias de temperatura o de salinidad, a las que se añade la influencia de las mareas.
Los efectos se amplifican cuando la corriente atraviesa zonas estrechas limitadas por masas de terreno, incrementándose la velocidad.
Uno de los principales procesos de captación de esta energía se basa en convertidores de energía cinética similares a los aerogeneradores. De entre la gran variedad existente, una de las técnicas de captación de corrientes de superficie, que normalmente es donde las velocidades de agua son más altas, consiste en el empleo de turbinas similares a las eólicas, pero en este caso de instalación submarina. El rotor de la turbina va montado en una estructura sobre el lecho marino previamente acondicionado o suspendida en un sistema flotante con los convenientes amarres, que se instalan tanto en aguas poco profundas como en las más profundas. Al igual que en el aprovechamiento de la energía del viento, para las corrientes marinas se utilizan principalmente dos tipos de rotores: rotores axiales tipo hélice de eje horizontal y rotores de flujo cruzado de eje vertical. La potencia extraíble por unidad de área barrida es proporcional a la densidad del fluido y a la velocidad. Teniendo en cuenta que la densidad del agua es 850 veces superior a la del aire y que la velocidad del fluido es más pequeña que en el caso del aire resulta que la potencia por unidad de área barrida es mucho mayor respecto a la que se obtendría con una aeroturbina.
Estas corrientes de gran potencial energético suelen ser de fácil predicción en cuanto a su disponibilidad y su factor de capacidad es del 40 al 60% superior frente otras fuentes renovables intermitentes. Además son de bajo impacto medioambiental, pues no producen contaminación visual, polución o ruido y tienen una mínima afección a la vida marina debido a la velocidad lenta de rotación de sus rotores. En cuanto a sistemas instalados a una determinada profundidad, un factor importante es el bajo impacto de inclemencias temporales.
Existen numerosos dispositivos en el estado de la técnica que aprovechan la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) energía de las corrientes marinas. Podemos citar a modo de ejemplo las patentes siguientes: US20020158472, US6109863, WO2008091172, WO2009004308, GB2441821, WO2009026620, US6472768, US4748808 y GB2434410.
En la mayoría de estas patentes se utilizan turbinas axiales, y aunque en algunas se permite ajustar la posición u orientación de las mismas en ninguna se realiza aprovechando la hidrodinámica. En la solución propuesta se utiliza preferentemente una turbina de flujo transversal.
Además la mayoría están diseñadas con sistemas de alojamiento en poca profundidad, mientras que el dispositivo reivindicado puede trabajar a grandes profundidades.
Otra de las ventajas que se puede apreciar respecto del estado de la técnica es que la invención reivindicada es susceptible de realización a gran tamaño, debido a que el diseño de la forma del dispositivo es fácilmente escalable, mientras que los dispositivos anteriores no tienen esa posibilidad, debido a que generalmente utilizan turbinas de flujo axial y aunque su tamaño puede ser considerable siempre es limitado debido a su construcción.
La mayoría de los sistemas existentes en el estado de la técnica constan de múltiples mecanismos e incluso con movimiento relativo entre ellos, haciendo preciso el mantenimiento de estos con relativa frecuencia. Además cuando se realiza a gran profundidad, el coste de dicho mantenimiento suele ser elevado. El dispositivo propuesto no dispone de complicados mecanismos lo que garantiza una menor frecuencia de mantenimientos.
La instalación de la mayoría de los mecanismos existentes suele ser mediante una instalación previa en el lecho; nuestro dispositivo se puede instalar desde la superficie sin previa instalación, debido a que contempla un sistema de inmersión y elevación controlada.
El problema técnico se plantea cuando la corriente marina se encuentra a una considerable profundidad, pudiendo tener un sentido de flujo variable, además de variar en altura respecto del fondo e incluso pudiendo ser ascendente o descendente. La dificultad radica en la orientación de una turbina hidráulica en la circunstancia de una corriente de este tipo, para obtener un rendimiento apropiado.
Aquí se plantea una forma de resolver este problema, mediante la utilización de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) un dispositivo especialmente indicado para la realización de esta acción.
Descripción detallada de la invención
El invento objeto de la presente memoria es un nuevo dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas hidráulicas con el objeto de obtener energía de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo. De instalación en un lecho marino o fluvial mediante un mecanismo de pivotaje, de un modo directo o mediante un lastre o sobrepeso, tiene una particular forma hidrodinámica con la finalidad de contribuir al direccionamiento y estabilización de este en el sentido y seno de la corriente. Dispone de una serie de dispositivos para medir la intensidad de la corriente distribuidos estratégicamente y de un sistema para controlar y dirigir al mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas hacia el ángulo más favorable de ataque de la corriente hacia la turbina. El mencionado dispositivo está formado esencialmente por un cuerpo de estructura y forma multifuncional, de simetría respecto a un plano central hipotético, en el cual cada una de las diferentes partes y formas contribuyen a diferentes objetivos y realizan diferentes acciones. Las diferentes partes de este contribuyen a los siguientes objetivos: - proporcionar una zona para conexión en la instalación,
- proporcionar una zona para la instalación de unos dispositivos de medición de intensidad de flujo,
- proporcionar una zona para la instalación de una turbina hidráulica a una distancia suficiente de la zona de conexión que permita a esta una cierta movilidad con la finalidad de alcanzar el flujo de corriente,
- proporcionar una zona para la ubicación de un sistema que permita a este un estado de inclinación en suspensión en la corriente de agua.
Las diferentes formas del dispositivo contribuyen a provocar en la mencionada corriente diferentes acciones, repercutiendo estas a su vez sobre dicho dispositivo. Las diferentes formas son las siguientes:
La forma hidrodinámica del conjunto similar a la de un boomerang en
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) su vista de perfil (ver Fig. 2) y en forma de aeronave en su vista de planta (ver Fig. 3) contribuye al direccionamiento y estabilización; La forma de la zona (6) que precede a la zona donde se ubica la turbina contribuye a optimizar el rendimiento de esta, actuando a modo de inyector dirigiendo el agua hacia el rotor;
La forma de la zona posterior a la turbina (8) en el sentido del flujo de la corriente contribuye en minorizar los efectos de las turbulencias que provocara el movimiento de la turbina;
La forma (3) de la parte más retrasada respecto del sentido del flujo de la corriente, semejante a unas alas de una aeronave (ver Fig. 3) contribuye especialmente en la estabilización;
La forma de la zona (7) superior a donde se ubica la turbina contribuye al refuerzo de la zona y a la vez actúa como tobera para la turbina.
El mencionado cuerpo de estructura y forma multifuncional dispone de:
- Un punto de sujeción o conexión (1) a un mecanismo, el cual ira instalado en el lecho o en un lastre fondeado en el mismo. Este mecanismo podrá realizar un doble movimiento de realización simultanea, que consiste en un movimiento preferentemente parcial de giro orientado verticalmente respecto al lugar donde se encuentre fijado el dispositivo para acoplamiento de turbinas y a su vez de giro preferentemente parcial horizontal sobre su fijación.
- Una serie de dispositivos de medición de intensidad de flujo conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos.
- Una serie de puntos para el alojamiento de una turbina hidráulica, preferentemente de flujo transversal, de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los alabes curvados en forma de sector circular, por favorecer dicho diseño a la integración de la hidrodinámica del conjunto
- Una serie de departamentos estancos ocupados por un gas, preferentemente aire.
- Una serie de dispositivos, que mediante un método determinado provocaran un cambio de densidad en los departamentos' estancos anteriormente mencionados con la finalidad de controlar la inclinación del dispositivo para acoplamientos de turbinas y posicionar este en el ángulo más favorable de ataque de la corriente a la turbina.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) La realización y materiales de la estructura del dispositivo para acople de turbinas podrá ser de una sola pieza o bien mediante varias piezas que puedan ser ensambladas, preferentemente de constitución rígida aunque no se descarta la posibilidad de articulada. Realizada preferentemente por un estructural de algún material metálico con o sin aleación que podría ser recubierto por algún material plástico adecuado para servir de protección contra agentes de erosión del medio. De este modo en la realización de grandes dimensiones se consigue una gran consistencia. También se contempla la posibilidad de la realización en un solo material o aleación, de constitución maciza o con cavidades ocupadas por cualquier tipo de fluido líquido o gaseoso.
Sería interesante que la densidad del volumen total de esta, resultara de menor valor que la densidad del agua, con la finalidad de contribuir a la suspensión del conjunto del dispositivo para acoplamiento de turbinas en el flujo de la corriente de agua. Veamos los dispositivos y partes de la estructura que contribuyen a la forma del dispositivo para acoplamiento de turbinas: con la finalidad de orientarse de un modo determinado en el sentido del flujo de la corriente, la forma y superficies de estas deben cumplir el requisito de que el área de la parte de esta que pretendemos se posicione de frente del flujo de la corriente debe tener menor superficie que el área de la parte de esta que se posicione en dirección al flujo de la mencionada. Dicha estructura tiene forma de boomerang (ver Fig. 2) en su vista de perfil al flujo de la corriente y tiene forma de aeronave (ver Fig. 3) en una vista desde la parte superior de esta. Dicha forma hidrodinámica contribuye con la finalidad anteriormente descrita de orientarse de un modo determinado en el sentido del flujo de la corriente. Con este objetivo, presenta una estructura de particular forma hidrodinámica, la cual dispone tres partes o zonas determinadas, una destinada para la sujeción (1) o conexión a un mecanismo (25), otra donde se ubican una serie de departamentos estancos (4) y otra intermedia (2) para la ubicación de la turbina hidráulica preferentemente del tipo de flujo transversal.
Por medio del punto de sujeción (1) o conexión se procederá a la conexión a un mecanismo (25) o similar. Este consiste en un orificio cilindrico de tamaño y medida apropiado para encastrar en él el vastago (9) del mecanismo (25) denominado de pivotaje.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El objetivo de los departamentos estancos (4) es mantener en suspensión el dispositivo para acople de turbinas y en una determinada inclinación respecto el lecho o fondo. Para conseguir esta acción deberán estar total o parcialmente ocupados de un fluido gaseoso, preferentemente aire. El volumen ocupable de estos tiene que ser suficiente para garantizar la suspensión del conjunto, incluido la turbina y el mecanismo para aprovechamiento o transformación del movimiento de esta. Por consiguiente la densidad total del conjunto deberá ser inferior a la densidad del fluido donde este sumergido el conjunto descrito. La acción de empuje de dirección vertical y hacia la superficie, que experimentará este volumen de menor densidad provocada por estar dentro de un fluido de mayor densidad tiene que ser de suficiente valor para contrarrestar la acción de empuje que experimentara el conjunto provocada por la corriente de agua al encontrarse este conectado al fondo por un punto y el resto suspendido en la corriente descrita. La variación de inclinación se puede regular cambiando la densidad del conjunto. Esta acción se puede realizar mediante dos métodos: mediante adición y sustracción ó mediante intercambio de fluidos en estado líquido en estos departamentos. En el método de adición y sustracción se trata de introducir o extraer un fluido en estado líquido en los mencionados departamentos sin evacuar el gas de su interior, para ello el gas que se encuentre en el interior tiene que se susceptible de poder presurizarse.
En el método de intercambio de fluidos se trata de evacuar la totalidad o parte del fluido ocupante de los mencionados departamentos y sustituirlo por otro de mayor o menor densidad dependiendo de la demanda. Los dos métodos son válidos para conseguir el objetivo. Analizaremos cada uno de ellos:
1. Método de adición y extracción: los departamentos estancos estarían ocupados por un gas preferentemente a presión atmosférica y preferentemente aire, un sistema apropiado ubicado en un lugar externo al dispositivo para acople de turbinas, por medio de una instalación de tuberías podría ser el encargado de suministrar el fluido líquido a presión, preferentemente agua. Mediante una serie de válvulas se podría controlar el caudal suministrado a los departamentos. Una vez realizada esta acción el aire de su interior presurizaría. Si bien esta acción podría realizarse simplemente
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) mediante una serie de válvulas dispuestas en los mencionados departamentos estancos y mediante un sistema de apertura o cierre de estas controlado, el suministro de agua se realizara preferentemente de la propia corriente y de este modo dispondríamos de la propia presión que esta proporcionaría dependiendo de la profundidad de la instalación.
En cualquiera de los modos determinados, la realización de extracción de fluido adicionado se podría realizar mediante un dispositivo tipo bomba sumergible de suministro eléctrico, instalado en la parte más inferior de los mencionados departamentos estancos para evacuar esta directamente a la corriente, o bien por medio de unas tuberías de retorno al lugar externo anteriormente mencionado de donde se dispuso. Si se procediera a la expulsión a la corriente habría que tener en cuenta que la potencia requerida de expulsión depende de la profundidad donde se encuentren en el momento de la realización. Es recomendable el uso de un tándem de bombas de tipo sumergible dispuestos en varios enclaves en la parte inferior de los departamentos, así como unos equipos de repuesto en caso de avería, con el objeto de minimizar la frecuencia de mantenimientos
En este modo de realización, debido a las continuas presurizaciones y despresurizaciones es posible que provoque la perdida de volumen de gas inicial por lo que sería conveniente la instalación de un calderín con aire presurizado en una zona determinada del mencionado departamento, con el fin de poder restablecer el volumen del gas perdido.
2.- Método de intercambio de fluidos: en esta realización los departamentos estancos están ocupados por un gas, preferentemente aire, a una presión igual a la existente en el exterior del mencionado departamento, provocada por el agua en relación a la profundidad de esta ubicación. Se precisa de un calderín para almacenaje de gas presurizado, de una instalación de conexión entre este y los departamentos estancos y de un sistema de dispositivos para control y elevación de presurización. El proceso de evacuación del fluido en estado gaseoso se realiza mediante elevación de su presurización e introducción en el calderín mencionado; a continuación el proceso de sustitución por fluido liquido de mayor densidad se hace mediante la apertura de una serie de válvulas dispuestas en el departamento estanco las cuales están en contacto
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) con el agua de la corriente, por lo que automáticamente se produce el suministro de esta. El proceso contrario se realiza utilizando el sistema de dispositivos para control y elevación de presurización, en esta ocasión es desde el calderín hacia los departamentos estancos, por lo que se produciría la expulsión del fluido liquido a la corriente de agua. Esta opción puede requerir de un servicio de mantenimiento mas regular dependiendo de la capacidad del calderín destinado al almacenaje de gas a presión, debido a que este por las sucesivas cargas y descargas se va despresurizando. Otra alternativa, preferentemente recomendada por su simplicidad de instalación y mantenimiento del mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas, es la realización del método de intercambio de fluidos mediante una estación de almacenaje y servicio de presurización ubicada en una zona exterior a la instalación, provista de dispositivos de control y elevación de presurización para el intercambio del fluido gaseoso presente en los departamentos estancos. Desde esta instalación por medio de sus correspondientes dispositivos de control y elevación de presurización, y mediante una tubería de servicio se controlaría el suministro a los departamentos estancos. Dichos departamentos dispondrían en una parte inferior de unas conducciones en contacto con la corriente. En esta ocasión no resulta preciso la colocación de válvulas de apertura y cierre en estas. El proceso de evacuación del fluido en estado gaseoso se realizaría por los dispositivos adecuados dispuestos en la estación mencionada realizando el retorno a esta por la tubería de servicio, y el proceso de sustitución por fluido liquido de mayor densidad por medio de los conductos dispuestos en la parte inferior de los departamentos estancos ya que la carga de agua de la corriente se hace automáticamente, al no tener ningún tipo de válvula en su paso. El proceso de evacuación del fluido líquido se produce mediante el suministro de aire presurizado desde la estación descrita y por medio de la tubería de servicio a los departamentos estancos a la presión necesaria para provocar la evacuación del agua ocupada en los departamentos estancos por medio de los conductos que estos disponen en su parte inferior.
Existen factores a considerar para la realización y materiales a emplear en los departamentos estancos: dependiendo de la profundidad de instalación del dispositivo para acoplamiento de turbinas, un factor a tener en cuenta es la presión exterior provocada por el agua así como dependiendo del método empleado para cambiar la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) densidad del conjunto anteriormente descritos, la presión interior que van a soportar. En la realización de los departamentos estancos en una sola cavidad sería conveniente la utilización de un estructural interior de refuerzo de las paredes que forman la mencionada cavidad. El material de fabricación de estos podría ser de acero inoxidable o algún otro con suficientes garantías en cuanto a la oxidación y resistencia a la presión a que se van a someter. En cuanto al objeto de conseguir un gran volumen en los mencionados departamentos estancos es aconsejable que este se consiga por la realización de un tándem de varias unidades conectadas entre si. En este modo de realización, estas unidades podrían tener forma de cilindros con los laterales de cierre con forma de semiesfera con la finalidad de ofrecer mejor resistencia a la presión. En relación al empleo de estos cuando se utiliza el método de adición y extracción anteriormente descrito, es conveniente que el material empleado para la fabricación y cierre de los departamentos estancos, esté totalmente en contacto con el agua, pues la acción de elevación de la presión en el interior en las paredes de las mencionadas cavidades será contrarrestada por la acción de la presión exterior del agua debida a la profundidad donde se encuentre. Sería interesante que en la conducción de entrada de agua marina dispusiera de un filtro para impedir la entrada a estos de especies marinas y material inorgánico.
En cuanto a los dispositivos de medición de intensidad del flujo de la corriente, la ubicación de estos podrá ser de manera estratégica en varios puntos del dispositivo para acoplamiento de turbinas, con la finalidad de realizar mediciones de intensidad de flujo de la corriente a diferentes alturas respecto el fondo, con el objeto de analizar los datos obtenidos y actuar sobre los dispositivos adecuados según el método empleado, para obtener el mejor posicionamiento del dispositivo para acoplamiento de turbinas, con la finalidad ya especificada. Estos dispositivos pueden consistir simplemente en unos barómetros.
Respecto a la transformación de la energía obtenida en forma de movimiento mecánico del rotor de una turbina, es evidente sus diferentes formas de aprovechamiento y cualquier experto en el sector puede aconsejar un método recomendable. En relación a generación de energía eléctrica y en cuanto a la ubicación del generador eléctrico este puede ir sobre o dentro de la estructura del dispositivo y en el caso particular de turbinas de flujo transversal, es recomendable que se ubiquen en
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) el interior del rotor de la turbina. Si precisara de un sistema de multiplicación de velocidad se realizaría preferentemente de doble acción o simétrico para mantener la simetría del dispositivo y por tanto su punto de gravedad respecto a un eje hipotético.
En relación a la instalación del dispositivo cuando se realice por medio de un lastre o sobrepeso, solución que es recomendable cuando se pretenda ubicar a una gran profundidad, es conveniente que este reúna los siguientes requisitos para garantizar la inmovilidad del conjunto enganchado o conectado en este, además de garantizar un buen apoyo:
Para realizar el cálculo del peso requerido de este, se tendrá en cuenta el vector fuerza resultante como consecuencia de su peso, el vector fuerza como consecuencia de la afección del flujo de la corriente sobre sí mismo y la totalidad del conjunto, y el vector fuerza como consecuencia de la acción provocada por los departamentos estancos del dispositivo para acoplamiento de turbinas cuando estos estén ocupados total o parcialmente de un gas, dependiendo del volumen de estos, debiendo ser el primero (el peso) de mayor valor que la suma de los siguientes.
En cuanto al modo de apoyo, para que el dispositivo pueda funcionar correctamente, este debe de tener un apoyo que garantice que el mecanismo (25) de pivotaje en él quede, en posición horizontal respecto a la superficie, por lo que es conveniente elegir un lugar apropiado donde el lecho reúna este requisito. Cuando por determinadas circunstancias, sea imprescindible la ubicación en un lecho el cual tiene forma indeterminada, el mencionado lastre o sobrepeso, puede llevar unas patas (16) extensibles fijadas preferentemente en la parte inferior con algún tipo de mecanismo controlado que realice esta función. De este modo se podrá fijar el mencionado lastre en la posición adecuada. Para la realización de tareas de mantenimiento, cuando la instalación del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas mediante el mecanismo (25) de pivotaje sea directamente sobre un lecho marino o fluvial (previamente preparado) la extracción de este a superficie sería desacoplando el dispositivo para acoplamiento de turbinas del mecanismo (25). Esta acción no debe generar problemas técnicos hasta una cierta profundidad.
En cambio cuando se pretenda instalar a una gran profundidad, es conveniente que el dispositivo (24) sea alojado en un lastre, y por medio de este en el lecho.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Entonces la tarea de extracción se podría realizar mediante un cable, cadena o similar enganchado a una parte del lastre, que estuviera colocado de tal modo que no interceptara la acción de movimiento del dispositivo para acoplamiento de turbinas. Dicho cable o similar podría ir unido a una boya hasta la superficie y mediante la extracción de este izar el conjunto a superficie.
No obstante a esta u otras posibilidades, un modo preferente de realizar dicha acción es por medio de un sistema de inflado de una serie de boyas extensibles, o una serie de departamentos estancos controlados ocupados preferentemente de agua. Si fuera de este último modo, es aconsejable que el volumen necesario se consiga por la realización de un tándem (21) de varias unidades conectados entre si. De este modo la realización de estas unidades podrían tener forma de cilindros con los laterales de cierre con forma de semiesfera con la finalidad de ofrecer mejor resistencia a la presión sometida. Estas unidades estarían ubicadas en uno o varios puntos determinados en algún punto del lastre. El inflado de las boyas extensibles se podría realizar mediante la liberación de un gas que podría estar contenido en un recipiente a presión. En el caso de departamentos estancos, la evacuación del agua que contuvieran se podría realizar mediante el suministro de aire presurizado desde un punto superior de estos, siendo la evacuación por un punto inferior. La liberación de este gas podría estar controlada por medio de un sistema que recibiera esta instrucción a través de un cable de comunicación, aunque resulta más conveniente por su sistema de radio control o similar. Otro modo de realizar el suministrado del gas a presión podría ser por medio de una instalación que diera servicio a este para realizar esta acción.
Se puede instalar un dispositivo de ayuda ó control de elevación a superficie del conjunto: cuando por medio del vaciado de agua y llenado de gas a presión de los compartimentos estancos dispuestos en el lastre se pretenda elevar a superficie la totalidad del conjunto, debido a la profundidad de su ubicación y a encontrarse en una corriente, es recomendable la instalación en el lastre de un dispositivo que provisto de un carrete (19) de cable, cadena o similar unido a un material tipo globo hinchable (28) o similar. Así, de una vez inyectado gas a presión en el material tipo globo, este tira de el cable, cadena o similar hasta la superficie. Una vez allí desde una embarcación, plataforma o similar puede controlarse la ascensión del conjunto por medio de un sistema de recogida o sujeción de este.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Descripción de los dibujos:
Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Fig. 1.- Representa una vista frontal según el sentido de flujo de la corriente del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal.
Fig. 2.- Representa una vista de perfil del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal. En esta vista se puede observar la similitud con la vista de perfil de un boomerang.
Fig. 3.- Representa una vista en planta del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal. En esta vista se puede observar la similitud con la vista en planta de una aeronave.
Fig. 4, Fig. 5, y Fig. 6.- Representan una serie de vistas en modo de perspectivas del dispositivo para acoplamiento de turbinas, provisto de una turbina de flujo transversal. Fig. 7.- Representa una perspectiva del dispositivo para acoplamiento de turbinas, en la que se ha realizado un corte, para la observación de la ubicación y forma de uno de los compartimentos estancos.
Fig. 8.- Representa una perspectiva de una turbina de flujo transversal, de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los alabes curvados en forma de sector circular.
Fig. 9. y Fig. 10 - Representan una vista de perfil del dispositivo para acoplamiento de turbinas en dos posiciones, una con una posición elevada de la zona donde se ubican los departamentos estancos, y otra con una posición de menor elevación, en la que por medio de flechas se simula la afección del flujo de la corriente.
Fig. 11.- Representa un corte parcial realizado en la figura 10, con el fin de observar la influencia sobre el flujo de la corriente de la forma de la parte (6), y así ver
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) el modo de afección de esta a la turbina.
Fig. 12.- Representa una vista de la parte superior del dispositivo para acople de turbinas, tomando como referencia la superficie hacia el fondo, la cual se corresponde a la planta de la figura 2, sin la turbina y sin la forma (7) del dispositivo, en la cual se simulan las líneas de un flujo sobre las diferentes partes y zonas de este.
Fig. 13, Fig. 14, y Fig. 15.- Representan las vistas frontal, de perfil y en planta de otra realización del dispositivo para acoplamiento de turbinas, en la que se observa la instalación de estas en otra ubicación del dispositivo, así como otro tipo de turbina.
Fig. 16.- Representa una perspectiva de un mecanismo mediante el cual puede ir conectado el dispositivo para acoplamiento de turbinas, para su alojamiento en un lecho o fondo marino o fluvial.
Fig. 17,- Representa una vista en perspectiva de la parte inferior de un tipo de lastre, donde se observa la distribución de las patas (16) para apoyo del mismo y una zona interior (17) para el alojamiento de unos departamentos estancos. Fig. 18.- Representa una perspectiva de un tipo de lastre o sobrepeso.
Fig. 19.- Representa una vista en perspectiva de una posible distribución y colocación de tándem de departamentos estancos (21), para su instalación en la zona (17) del lastre.
Fig. 20.- Representa una vista de perspectiva de un conjunto formado por un dispositivo para acoplamiento de turbinas en el cual se ha instalado una turbina, conectado a un lastre mediante un mecanismo (25), en el que se puede observar el globo (28) desplegado del dispositivo de ayuda y control de la elevación.
Realización preferente de la invención:
Una realización preferente de entre las distintas alternativas posibles consiste en la instalación del dispositivo para acoplamiento de turbinas en un lecho de firme regular y apropiado, con el objeto de obtención de energía eléctrica de una corriente de fondo marina, variable de profundidad y de sentido de flujo, la cual discurre a profundidad considerable. Para esta realización se dispone de los siguientes elementos:
1. Un lastre o sobrepeso (26), de forma y peso apropiado para garantizar su inmovilidad en el lecho marino. El lastre está provisto de una zona (23) para la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) ubicación del mecanismo (25) de pivotaje. También está provisto de un punto de enganche (18) o similar, que se usara para la acción de fondeo del conjunto en el lecho marino. El lastre cuenta con una serie de patas (16) con la finalidad de optimizar su fijación al lecho. Ubicados en un hueco (17) la parte inferior del lastre se encuentran una serie de departamentos estancos (21), ocupados preferentemente de agua, conectados entre si y provistos de una serie de válvulas controladas por control remoto que permita la acción de inyección de aire a través de una parte superior de estos con la finalidad de poder evacuar el agua de su interior. Los departamentos estancos (21) son de forma cilindrica y con los cierres laterales de forma semiesférica con la finalidad de ofrecer mejor resistencia a la presión sometida por el agua en la profundidad. Los departamentos estancos (21) están conectados por una serie de tuberías a un sistema de suministro de aire presurizado, de volumen suficiente para que la acción de inyectado de aire presurizado, con el consiguiente vaciado de agua de su interior puede elevar el conjunto instalado a superficie. El lastre (26) está provisto de un dispositivo de ayuda ó control de elevación para tareas de mantenimiento que consiste en un carrete (19) donde va enrollada una cinta de material altamente resistente a la tracción en cuyo extremo tiene un dispositivo hinchable (28) con apariencia de globo con la finalidad de una vez inyectado en él el aire presurizado tire de la cinta hasta la superficie, donde esta se podrá recoger y utilizar para controlar la ascensión.
2. Un mecanismo (25) de pivotaje, provisto de un vastago (9) horizontal apropiado para hacer las veces de eje, el cual está sustentado por un mecanismo (10) que alberga una serie de rodamientos (11), la fijación del vastago al mecanismo se puede hacer mediante tornillos. Este conjunto se encuentra unido a un nuevo vastago (12) que hace las veces de eje vertical, el cual está nuevamente sustentado por un mecanismo similar (13) que alberga una serie de rodamientos (14) orientados 90 grados respecto a los descritos anteriormente. La fijación de este mecanismo (25) al lastre (26) se realizara mediante tornillos (15). Gracias al mecanismo (25) que permite que el dispositivo (24) presente 2 grados independientes de libertad en su movimiento.
3. Un dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas de particular forma
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) hidrodinámica en su vista de perfil similar a la de un boomerang (ver Fig. 2) y en su vista de planta en forma de aeronave (ver Fig. 3). El dispositivo (24) dispone de un punto de sujeción o conexión (1) y de unos dispositivos de medición de intensidad de flujo ubicados en diferentes puntos del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas, conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos. El dispositivo (24) tiene una serie de orificios y puntos de sujeción (2), según se precise, para el alojamiento de una turbina hidráulica (8), preferentemente de flujo transversal, de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los alabes curvados en forma de sector circular, por favorecer el posible diseño de esta a la integración de la hidrodinámica del conjunto. El dispositivo (24) tiene una serie de departamentos estancos (4) ocupados por un gas, preferentemente aire presurizado, una serie de válvulas de apertura y cierre, provistas de mecanismos para control remoto de esta acción y una serie tuberías de suministro y retorno de aire presurizado, que parten de una parte superior de los departamentos estancos y recorren el dispositivo (24) para acople de turbinas hasta una posición en el lastre con la finalidad de ser conectadas a una instalación exterior a esta ubicación, mediante los dispositivos adecuados.
4. Una turbina hidráulica de flujo transversal (8), de rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los alabes curvados en forma de sector circular por favorecer la integración de esta a la hidrodinámica del conjunto, y al modo de actuación del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas en una corriente de agua, alojada en el punto (2) y sobre un sistema que le permita un movimiento de rotación.
5. Un generador eléctrico apto para el funcionamiento sumergido en el agua, conectado a la turbina, preferentemente de un tipo que sea incorporado en el interior del rotor de esta, por mantener el sistema equilibrado y la hidrodinámica del dispositivo. También se contará con una instalación protegida que conectada al generador recorrerá el dispositivo para el acople de turbinas hasta el lastre con la finalidad de ser conectada a una instalación de tendido eléctrico submarino, mediante los dispositivos adecuados.
6. Una instalación exterior al conjunto especificado compuesta por una serie
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) dispositivos para el suministro y control de aire presurizado a las partes del conjunto anteriormente descritas.
7. Un tendido eléctrico submarino, conectado a la instalación eléctrica del generador con la finalidad de transportar el suministro eléctrico del generador.
El procedimiento de instalación del dispositivo para acoplamiento de turbinas es el siguiente.
Preparación del conjunto para la inmersión.
Para proceder a fondear el conjunto se deben conectar los diferentes dispositivos; el mecanismo (25) de pivotaje descrito anteriormente debe ir instalado en el lastre, en la parte (23) especificada para este fin. A este mecanismo y por medio del vastago (9) que haces las veces de eje, se conecta el dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas. En dicho dispositivo (24) se instala la turbina la cual lleva incorporada en su interior el generador eléctrico, las tuberías para el servicio, suministro y retorno de aire presurizado y el de tendido eléctrico para el suministro del generador a sus respectivos puntos de conexión dispuestos en el lastre. Para facilitar el proceso de fondeo de estas instalaciones podrán ir unidas mediante alguna sujeción o bien mediante alguna canalización.
Inmersión del conjunto.
Una vez completada la preparación de la instalación, se procede a la inmersión de este hasta tomar lugar en el lecho marino determinado, de firme regular y apropiado para la ubicación del conjunto. Para facilitar esta acción se puede controlar la ocupación de agua de los diferentes departamentos estancos, con la finalidad de realizar una inmersión dirigida y que ofrezca menor resistencia debida al peso del conjunto.
Para ello procedemos desde una embarcación, plataforma o similar, provista de una grúa o sistema para maniobrar y sustentar el conjunto, mediante una cinta de gran
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) resistencia a la tracción, cable o cadena, disponiendo el extremo de esta de un mecanismo de sistema para enganche y de liberación por control remoto, y que estará conectado al lastre por medio del mecanismo de enganche (18).
Una vez fondeado el dispositivo y liberado el cable, cadena o similar del enganche del lastre, se procederá al llenado de agua marina procedente del medio de los departamentos estancos (21) ubicados en la parte (17) inferior del lastre con la finalidad de garantizar su inmovilidad.
A continuación el conjunto descrito y el mencionado dispositivo para acoplamiento de turbinas, actuará en base a las siguientes circunstancias que se reúnen en el momento de tomar fondo:
Primero, disponemos de un lastre de peso, con forma necesaria y apoyo que garantice su inmovilidad.
Segundo, en la plataforma (23) de dicho lastre, que se encuentra en posición horizontal, está instalado adecuadamente un mecanismo (25) de pivotaje.
Tercero, a este mecanismo (25) está conectado por medio del vastago (9) el dispositivo
(24) para acople de turbinas. Cuarto, el dispositivo (24) junto con la turbina y el generador se encuentran en suspensión.
Modo de afección de la corriente de agua sobre estas circunstancias:
El perfil (ver Fig. 2) del dispositivo (24) para acople de turbinas tiene mayor superficie que el alzado (ver Fig. 1) de este; por consiguiente este sufrirá un mayor empuje por el flujo de la corriente, acción que provocará que el mencionado dispositivo se posicione de frente a la corriente en una vista de alzado (ver Fig. 1). Una vez orientado en esta posición (ver Fig. 9), la forma (3) de la zona del cuerpo del dispositivo más retrasada respecto del sentido del flujo de la corriente, semejante a las alas de una aeronave será la que ofrezca mayor oposición al sentido del flujo de la corriente, acción que provocará la inclinación del mencionado dispositivo para
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) acoplamiento de turbinas hacia el lecho (ver Fig. 10).
En este momento la turbina se encuentra orientada y posicionada en el flujo de la corriente. Entonces, la fuerza trasmitida por este sobre el rotor compuesto por dos discos paralelos a los cuales van unidos los alabes curvados en forma de sector circular provocará en la turbina un movimiento de rotación.
Debido a esta acción y por estar está conectada a un generador de producción eléctrica se procederá al suministro de esta, el cual por medio de su correspondiente instalación a tierra se podrá utilizar convenientemente. El movimiento de rotación de la turbina, provocará una oscilación de fuerzas que serán transmitidas en todo el cuerpo del dispositivo (24). Para de minimizar esta acción el mencionado dispositivo en la parte más retrasada del mismo cuenta con una forma (3) anteriormente mencionada, semejante a las alas de una aeronave que al encontrarse en el flujo de una corriente de agua contribuye en la estabilización de estas fuerzas (ver Fig. 12). A continuación se procederá a realizar la lectura de los dispositivos medición de intensidad de flujo ubicados en diferentes puntos de la superficie del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas, los cuales estarán conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos, donde se podrá observar y analizar los datos que estos proporcionen con el objeto de determinar el mejor ángulo de inclinación del dispositivo para acople de turbinas respecto a la intensidad de flujo de la corriente hacia la turbina.
Entonces si fuera preciso se puede regular el ángulo de inclinación respecto del lecho que presente el dispositivo para acople de turbinas realizando un método de intercambio de fluidos en los departamentos estancos (4), tal como se ha descrito anteriormente.
Para ello dependiendo del tipo de operación que pretendamos realizar se procederá del siguiente modo:
Para realizar una maniobra para disminuir el ángulo de inclinación que presente el dispositivo (24) para acople de turbinas respecto al lecho marino, se procederá a la sustitución de la cantidad que se precise del aire presurizado que contengan los departamentos estancos (4) del mencionado dispositivo. Esta acción se realizaría mediante la tubería de aire presurizado de servicio conectada entre la parte superior de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) los departamentos estancos y la instalación exterior anteriormente descrita, mediante los dispositivos adecuados que esta última disponga. El proceso de sustitución por fluido líquido de mayor densidad, que sería agua marina, se produciría simultáneamente por medio de los conductos dispuestos en la parte inferior de los departamentos estancos, al no tener ningún tipo de válvula en su paso.
Para realizar una maniobra de elevación del ángulo que presente el dispositivo para acople de turbinas respecto al lecho marino, se procederá a sustituir la cantidad que se precise del fluido líquido que contengan los departamentos estancos (4) del dispositivo. Para esta acción se procederá al suministro de aire presurizado a la presión requerida, mediante la tubería de servicio de aire presurizado conectada entre la parte superior de los departamentos estancos y la instalación exterior anteriormente descrita, mediante los dispositivos adecuados que esta última disponga. El fluido líquido de mayor densidad se vertería simultáneamente al mar por medio de los conductos dispuestos en la parte inferior de los departamentos estancos, al no tener ningún tipo de válvula en su paso.
Elevación del conjunto para realización de tareas de mantenimiento.
Con el objeto de realizar una ascensión controlada del conjunto, se procederá a activar el dispositivo de ayuda y control de elevación. Para esta acción, desde la instalación exterior donde se ubican los dispositivos necesarios, se suministrará aire suficientemente presurizado al dispositivo (28) hinchable similar a un globo el cual se encuentra plegado en un compartimento (20) del lastre (26), con la finalidad de que este se eleve hasta la superficie, arrastrando con el una cinta de material suficientemente resistente a la tracción la cual se encuentra enrollada en un carrete (19) situado en un compartimento (22) del lastre. Una vez en superficie la cinta se podrá recoger y utilizar para controlar la ascensión.
A continuación desde la instalación exterior donde se ubican los dispositivos necesarios para el suministro y control de aire presurizado, se procederá a suministrar mediante la conexión disponible y ubicada en el lastre aire presurizado a suficiente presión en los departamentos estancos (21), desde una zona superior de estos, con el objetivo de provocar la evacuación del agua contenida en estos, por medio de una serie
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) de tuberías destinadas a tal fin. Cuando el volumen del conjunto adquiera menor densidad que el agua marina, comenzara su ascensión hacia la superficie. La velocidad de ascensión se puede controlar regulando el suministro y la disponibilidad de aire presurizado de los departamentos estancos (21), desde la instalación exterior referida.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

Claims

REINVIDICACIONES
1. Dispositivo (24) sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas con la finalidad de obtener energía de una corriente de agua variable de profundidad y de sentido de flujo, de instalación en un lecho marino o fluvial mediante un mecanismo (25) de pivotaje, provisto de una serie de dispositivos con la finalidad de controlar la inclinación del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas, y posicionarlo en el ángulo más favorable de ataque de la corriente a la turbina que consta de:
- un punto de sujeción o conexión (1) a un mecanismo (25), - una serie de puntos (2) para el alojamiento de una turbina hidráulica a una distancia suficiente de la zona de conexión (1) que permita a esta una cierta movilidad con la finalidad de alcanzar el flujo de corriente,
- una serie de dispositivos de medición de intensidad de flujo conectados a un sistema para analizar los datos obtenidos, - una serie de departamentos estancos (4) ocupados por un gas,
- una serie de dispositivos capaces de provocar un cambio de densidad en los departamentos estancos, caracterizado por
- tener una particular forma hidrodinámica que contribuye a su direccionamiento y estabilización en el sentido y seno de la corriente consistente en una forma similar a la de un boomerang en su vista de perfil y a la de una aeronave en su vista en planta y
- por tener un cuerpo de estructura y forma multifuncional, de simetría respecto a un plano central hipotético, en el cual cada una de las diferentes partes y formas contribuyen a diferentes objetivos y realizan diferentes acciones.
2. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque las diferentes zonas contribuyen a las siguientes acciones:
- la forma de la zona (6) que precede a la zona donde se ubica la turbina contribuye a optimizar el rendimiento de esta, actuando a modo de inyector dirigiendo el agua hacia el rotor,
- la forma de la zona (5) posterior a la turbina (8) en el sentido del flujo de la corriente contribuye en minorizar los efectos de las turbulencias que provocará el movimiento de la turbina,
- la forma de la parte (3) más retrasada respecto del sentido del flujo de la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) corriente, semejante a unas alas de una aeronave, contribuye especialmente en la estabilización,
- la forma de la zona (7) superior a donde se ubica la turbina contribuye al refuerzo de la zona (5) y a la vez actúa como tobera para la turbina.
3. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque el mecanismo (25) de pivotaje está provisto por dos vastagos (9 y 12) perpendiculares entre si que permiten que el dispositivo (24) presente 2 grados independientes de libertad en su movimiento.
4. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque el gas que ocupa los departamentos estancos es aire.
5. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los departamentos estancos se realizan en una sola cavidad, teniendo sus paredes un estructural interior de refuerzo.
6. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los departamentos estancos se realizan mediante un tándem de varias unidades conectadas entre si.
7. Dispositivo según la reivindicación 6 caracterizado porque las unidades tienen forma de cilindros con los laterales de cierre en forma de semiesfera.
8. Dispositivo según la reivindicación 6 caracterizado porque para la carga y descarga de agua de los departamentos estancos no se requiere ninguna válvula.
9. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque en la conducción de entrada de agua marina se dispone un filtro para impedir la entrada a los departamentos estancos de especies marinas y material orgánico.
10. Dispositivo según reivindicaciones anteriores caracterizado por la presencia de otros compartimentos estancos dispuestos en otra parte de la estructura con el fin de aligerar peso o de actuar en la estabilización del dispositivo.
11. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los dispositivos que provocarán un cambio de densidad en los departamentos estancos utilizarán un método de intercambio de fluidos.
12. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los dispositivos que provocarán un cambio de densidad en los departamentos estancos utilizarán un método de adición y sustracción de fluidos.
13. Dispositivo según la reivindicación 12 caracterizado porque la estación de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) almacenaje y servicio de presurización provista de dispositivos de control y elevación de presión está ubicada en una zona exterior a la instalación.
14. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque los dispositivos de medición de intensidad de flujo son barómetros.
15. Dispositivo según la reivindicación primera y segunda caracterizado porque la turbina es de flujo transversal.
16. Dispositivo según la reivindicación primera y segunda caracterizado porque la turbina es de flujo axial.
17. Dispositivo según la reivindicación 15 y 16 caracterizado por la presencia de dos o más turbinas dispuestas en serie en la zona (2).
18. Dispositivo según la reivindicación 15 y 16 caracterizado por la presencia de dos o más turbinas dispuestas en paralelo en la zona (2).
19. Dispositivo según la reivindicación 15 y 16 caracterizado por la presencia de dos o más turbinas dispuestas en paralelo situadas en la zona (3).
20. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado por ser apto para ser instalado a gran profundidad.
21. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque se realiza utilizando un estructural de material metálico que podría ser recubierto por algún material plástico adecuado para servir de protección contra agentes de erosión del medio.
22. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque su instalación se realiza directamente en un lecho marino o fluvial.
23. Dispositivo según la reivindicación primera caracterizado porque su instalación en un lecho marino o fluvial se realiza mediante un lastre.
24. Dispositivo según la reivindicación 23 caracterizado porque el lastre (26) está provisto de:
- una zona para la ubicación del mecanismo (25) de pivotaje,
- una serie de patas (16)
- un punto de enganche (18) de uso en la acción de fondeo del conjunto - unos departamentos estancos
- un dispositivo de ayuda y control de la elevación.
25. Dispositivo según reivindicación 24 caracterizado porque las patas (16) son
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) extensibles con el objetivo de fijar el lastre en la posición adecuada.
26 Dispositivo según reivindicación 24 caracterizado porque los departamentos estancos están ocupados por agua y en su parte superior están conectados a un sistema de suministro de aire presurizado con la finalidad de poder evacuar dicha agua y elevar el conjunto a superficie.
27 Dispositivo según la reivindicación 24 caracterizado porque el dispositivo de ayuda y control de la elevación consiste en un carrete (19) donde va enrollada una cinta, cable o cadena de material altamente resistente a la tracción en cuyo extremo tiene un dispositivo hinchable (28). 28. Método de generación de energía eléctrica que utiliza el dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas según reivindicaciones anteriores, consistente en poner en movimiento un generador eléctrico utilizando el trabajo desarrollado por la turbina a través de una serie de mecanismos de transmisión. 29. Procedimiento de fondeo del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas según reivindicaciones anteriores caracterizado porque se realiza desde una embarcación, plataforma o similar, provista de una grúa o sistema para maniobrar y sustentar el conjunto, con la ayuda de una cinta de gran resistencia a la tracción, cable o cadena y mediante la ocupación controlada de agua de los diferentes departamentos estancos se procede a la inmersión. 30. Procedimiento de ascensión a superficie del dispositivo (24) para acoplamiento de turbinas según reivindicaciones anteriores caracterizado porque se utiliza un sistema de ayuda y control de la elevación que una vez en superficie se podrá recoger y utilizar para controlar la ascensión y porque mediante el suministro de aire presurizado a los distintos departamentos estancos se provoca la evacuación del agua contenida en estos y la elevación del conjunto a superficie.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
PCT/ES2010/000242 2009-06-05 2010-06-01 Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidráulicas para aprovechamiento energético de una corriente de agua WO2010139818A1 (es)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010800324956A CN102459867A (zh) 2009-06-05 2010-06-01 用于附接水轮或涡轮以从流动的水中获得能量的可潜式装置
MX2011012855A MX2011012855A (es) 2009-06-05 2010-06-01 Dispositivo sumergible para acoplamiento de turbinas o ruedas hidraulicas para aprovechamiento energetico de una corriente de agua.
CA2766893A CA2766893A1 (en) 2009-06-05 2010-06-01 Submersible device for the coupling of water wheels or turbines in order to harness energy from flowing water
RU2011154044/06A RU2011154044A (ru) 2009-06-05 2010-06-01 Погружной аппарат для присоединения водяных колес или гидротурбин для получения энергии потока воды
JP2012513643A JP2012528978A (ja) 2009-06-05 2010-06-01 流水からエネルギーを得るために、水車またはタービンが取り付けられるように設計された水没型装置
EP10783000.2A EP2439402A4 (en) 2009-06-05 2010-06-01 SUBMERSIBLE DEVICE FOR THE COUPLING OF TURBINES OR HYDRAULIC WHEELS FOR THE ENERGY EXPLOITATION OF A WATER CURRENT
AU2010255644A AU2010255644A1 (en) 2009-06-05 2010-06-01 Submersible device for the coupling of water wheels or turbines in order to harness energy from flowing water
BRPI1010179A BRPI1010179A2 (pt) 2009-06-05 2010-06-01 Dispositivo submersível para acoplamento de turbinas ou rodas hidráulicas, métodos de geração de energia elétrica que utiliza o dispositivo para acoplamento de turbinas, procedimento de fundamento do dispositivo para acoplamento de turbinas, e procedimento de ascensão à surpefície do dispositivo para acoplamento de turbinas
MA34510A MA33490B1 (fr) 2009-06-05 2010-06-01 Dispositif submersible pour l'accouplement de turbines ou de roues hydrauliques en vue de l'exploitation énergétique d'un courant d'eau
ZA2012/00049A ZA201200049B (en) 2009-06-05 2012-01-04 Submersible device for the coupling of water wheels or turbines in order to harness energy from flowing water

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3002786A1 (fr) * 2013-03-01 2014-09-05 Edie Ecocinetic Dispositif de transformation d'energie hydrocinetique ou aerocinetique
MX2016000064A (es) 2013-07-12 2016-03-01 Minesto Ab Configuracion de ala y turbina para planta de potencia.
AU2020236379B2 (en) 2019-03-08 2023-08-17 Big Moon Power, Inc. Systems and methods for hydro-based electric power generation

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748808A (en) 1986-06-27 1988-06-07 Hill Edward D Fluid powered motor-generator apparatus
GB2283285A (en) * 1993-10-26 1995-05-03 Parker Limited Water powered generating apparatus
US6109863A (en) 1998-11-16 2000-08-29 Milliken; Larry D. Submersible appartus for generating electricity and associated method
GB2348249A (en) * 1999-03-01 2000-09-27 John Richard Carew Armstrong Submersible water flow turbine with buoyancy chamber
US6472768B1 (en) 2000-09-26 2002-10-29 Darwin Aldis Salls Hydrokinetic generator
US20020158472A1 (en) 2001-02-22 2002-10-31 Robson John H. Submersible electrical power generating plant
GB2434410A (en) 2006-01-18 2007-07-25 Michael Torr Todman Underwater turbine mounting
WO2008009130A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Edf Energies Nouvelles S.A. Semi-submersible hydroelectric power plant
GB2441821A (en) 2006-09-13 2008-03-19 Michael Torr Todman Self-aligning submerged buoyant tidal turbine
WO2008091172A2 (en) 2007-01-22 2008-07-31 Nenad Paunovic Mobile underwater platform for using energy of the water current and river flux flow rate
WO2009004308A2 (en) 2007-06-30 2009-01-08 John Richard Carew Armstrong Improvements in water turbines
WO2009026620A1 (en) 2007-08-24 2009-03-05 Fourivers Power Engineering Pty Ltd Marine power generation apparatus using ocean currents

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2501696A (en) * 1946-01-12 1950-03-28 Wolfgang Kmentt Stream turbine
CN101344063B (zh) * 2008-08-20 2010-11-17 山东鱼台电力制造业有限公司 一种悬浮式潮涌发电站

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748808A (en) 1986-06-27 1988-06-07 Hill Edward D Fluid powered motor-generator apparatus
GB2283285A (en) * 1993-10-26 1995-05-03 Parker Limited Water powered generating apparatus
US6109863A (en) 1998-11-16 2000-08-29 Milliken; Larry D. Submersible appartus for generating electricity and associated method
GB2348249A (en) * 1999-03-01 2000-09-27 John Richard Carew Armstrong Submersible water flow turbine with buoyancy chamber
US6472768B1 (en) 2000-09-26 2002-10-29 Darwin Aldis Salls Hydrokinetic generator
US20020158472A1 (en) 2001-02-22 2002-10-31 Robson John H. Submersible electrical power generating plant
GB2434410A (en) 2006-01-18 2007-07-25 Michael Torr Todman Underwater turbine mounting
WO2008009130A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Edf Energies Nouvelles S.A. Semi-submersible hydroelectric power plant
GB2441821A (en) 2006-09-13 2008-03-19 Michael Torr Todman Self-aligning submerged buoyant tidal turbine
WO2008091172A2 (en) 2007-01-22 2008-07-31 Nenad Paunovic Mobile underwater platform for using energy of the water current and river flux flow rate
WO2009004308A2 (en) 2007-06-30 2009-01-08 John Richard Carew Armstrong Improvements in water turbines
WO2009026620A1 (en) 2007-08-24 2009-03-05 Fourivers Power Engineering Pty Ltd Marine power generation apparatus using ocean currents

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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