BRPI0614487A2 - conversor de energia de movimento de ondas - Google Patents

Abstract

CONVERSOR DE ENERGIA DE MOVIMENTO DE ONDAS A presente invenção refere-se a um dispositivo de conversão de energia de ondas, a saber, um sistema compreendendo essencialmente um aparelho de admissão (201) ou Admissão, e um tubo flexível desprovido de obstruções acoplado à Admissão (202), que flutua sobre a superfície do oceano adaptando-se às formas das ondas, adequadamente fundeado/ancorado na superfície do oceano, disposto geralmente orientado de face para as ondas em chegada, em que a admissão consiste em um tubo vazado inflexível (400)acoplado a um ou mais tanques de flutuação (401, 702) com meios para variação da flutuabílídade e do momento de cabecelo ("pitchíng moment") da Admissão (501), em que a extremidade dianteira do tubo inflexível (402) se projeta adiante dos tanques de flutuação e a parte traseira é acoplada ao pescoço do tubo flexível (403) , em que a admissão ingere "tragos" dosados de água e aralternadamente e em sincronização com as ondas e encaminha esses volumes de água e ar para o tubo flexivel, em que os "tragos" ficam aprisionados em segmentos distintos (302, 303) nas cristas e cavas ao longo da extensão do tubo flexível, e são empurrados pelo avanço da onda, sendo dessa forma criada uma condição de fluxo e pressão contínua, que pode ser adequadamente convertida em outras formas de energia tal como eletricidade - através de dispositivos convencionais e baseados em terra firme que consistem em turbinas/geradores (014, 016) ou em que a água pode ser bombeada para reservatórios, sendo que uma pluralidade de Admissões e tubos Flexíveis formam uma "fazenda" ("farm") de ondas.

Description

CONVERSOR DE ENERGIA DE MOVIMENTO DE ONDAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a energia obtida dosoceanos e mais particularmente a conversores de energia apartir de ondas ("Wave Energy Converters" - WECs). Como emoposto ao restante dos sistemas WEC do estado da arte, osquais capturam principalmente a energia proveniente dasondulações das ondas ou crescimentos súbitos de volume e/oualtura ("surge"), quase todos ocorrendo na orientação doeixo vertical, de acordo com a presente invenção, a energiaé extraída da propagação da onda no plano horizontal.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

Os conversores de energia a partir de ondas ("WaveEnergy Converters" - WECs) são conhecidos há muitos anos, esomente durante os últimos quinze anos, aproximadamente,foram iniciados esforços no sentido de explorá-loscomercialmente. Diversos dispositivos de conversão deenergia de ondas têm sido entretanto desenvolvidos, porémapenas alguns destes dispositivos alcançaram um estágio deamadurecimento chegando a um ponto de testes em amplaescala, porém nenhum dos mesmos foi até agora plenamenteimplementado em escala comercial.

Alguns dos principais desafios enfrentados nodesenvolvimento destes sistemas têm consistido nacomplexidade e custo elevado dos mesmos, que são agravadospela imprevisibilidade e agressividade das condiçõesapresentadas pelos oceanos.

Faz-se igualmente referência a materiais publicadoscitados pelo PCT e pela IPO, quanto à técnica associada oudivulgações de patentes que empregam "tubos flexíveis" ouaparelhos similares para conversão do movimento de ondasoceânicas em energia. Poderá ser observado que em todos oscasos citados os aparelhos consistem essencialmente em"válvulas sem retorno", ou "válvulas de retenção", ou"válvulas", ou pluralidades das mesmas, membranas, oupluralidades de dispositivos de descarga e admissão,diafragmas, foles, ou combinações dos referidoscomponentes, etc., no interior do tubo flexível, que sãoconsiderados como meios para prevenção de fluxo reversoe/ou para desenvolvimento de pressão. Os componentes tendema causar um atrito adicional imposto ao fluxo dos fluidos,dessa forma reduzindo a eficiência do sistema.

Por exemplo, no documento n0 GB 2024957A sãocitadas uma pluralidade de aberturas ou "meios de admissão"e "meios de descarga" de ar e água igualmente providos aolongo da extensão do tubo flexível, em que são empregadossofisticados métodos de automação computadorizada paracontrole do ingresso e egresso de ar e água.

Adicionalmente, em determinados casos similares,são igualmente acoplados "flutuadores" ao tubo flexívelpara proporcionar flutuabilidade ao mesmo.

Ainda adicionalmente, em determinados casos, oaparelho consiste em um tubo flexível apresentando-se naforma de um tubo semelhante a um fole (dispositivoextensível), com válvulas sem retorno no interior do mesmoprovidas como meios para desenvolvimento de pressão contraa ação das ondas. A pressão é gerada mediante bombeamentoda água por meio de extensão e contração do tubo emresposta à ação das ondas. São dispostas no interior dotubo válvulas do tipo sem retorno. Este dispositivo nãoapresenta similaridade relativamente à presente invençãocom exceção da presença de tubos flexíveis flutuando sobreas ondas. Este dispositivo emprega um princípio de operaçãototalmente diferente em comparação com a presente invenção.

Adicionalmente, praticamente todos os dispositivoscitados situam-se na categoria de "bomba de deslocamentopositivo".

Adicionalmente, e constituindo um fato maisrelevante, aparentemente o caráter· significativo dasfunções de Admissão não foi apreciado nos casos aquiconsiderados. Para dispositivos baseados em um conceitosimilar seria essencial uma ingestão distinta e graduada desegmentos de água e ar em fase com as ondas; uma funçãopreferencialmente realizada pela Admissão.

Ainda adicionalmente, apesar de terem sido feitasalgumas menções a uma variação de flutuabilidade daadmissão, os meios e métodos para realização de talvariação não foram divulgados.

Poderá ser igualmente apreciado que todos osmétodos mencionados acima estarão igualmente sujeitos asofrerem as mesmas desvantagens dos outros dispositivos WECda técnica anterior.

Desta forma, existe desde há muito a percepção deuma necessidade de desenvolvimento de um conversor deenergia de ondas que supere desvantagens da técnicaanterior e permita obter energia de forma mais econômica,utilizando um método e um aparelho mais simples.

A presente invenção é bastante diferente dosrestantes sistemas da técnica anterior. Sua singularidadesitua-se principalmente na simplicidade de seu principio deoperação, construção, adicionalmente aos meios e métodosempregados.

Adicionalmente, e constituindo um ponto muitorelevante, a presente invenção não possui componentes comações de contato e partes móveis, com exceção do(s)xtubo(s) flexível(eis)' propriamente dito(s), podendoentretanto converter energia de ondas com maior eficiênciae menores custos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção consiste essencialmente em umaparelho de "Admissão" integralmente acoplado a uma partede bocal de um "Tubo Flexível" oco, sem quaisquerobstruções no interior do mesmo, que flutua sobre asuperfície do oceano, adaptando-se às formas das ondas,ficando geralmente disposto de face para o movimento dechegada das ondas e sendo adequadamente ancorado. O Tuboacompanha a forma da onda. A "Admissão" ingere "tragos"("slugs") / segmentos de ar e água para o interior do tuboflexível, de forma sincronizada com as ondas. A água écolhida nas cavas inferiores e o ar é capturado nas cristassuperiores, em "segmentos" distintos, doravante aquidesignados como "Tragos", em toda a extensão do tubo. Àmedida que as ondas se propagam ao longo da extensão dotubo, todos os "Tragos" acompanham o movimento das ondas,com cada Trago movendo-se juntamente com a ondacorrespondente. Em conseqüência, é criado um fluxo contínuode água e ar.

É possível agrupar vários desses Tubos formando umconjunto, em série e / ou em paralelo, para formação de umcampo de captação ou "fazenda" ("farm") de energia deondas. A pressão e o fluxo podem ser diretamenteconvertidos em outras formas de energia, tal comoeletricidade, através de conjuntos convencionais deturbinas-geradores ou bombeamento de água do oceano parareservatórios, etc.

Com o resto das condições permanecendo constantes,um aumento do número de Tubos e da extensão dos mesmosaumentaria o volume de fluxo e a pressão, respectivamente.

A pressão total em um Tubo é uma função da pressãodiferencial cumulativa de todos os segmentos de água nesseTubo, porém limitada à energia de onda passível de serextraída que atua sobre o Tubo, menos perdas devidas aatrito e ineficiência do sistema.

Se for aplicada alguma resistência no ponto dedescarga, a água presente nas cavas será empurrada nosentido ascendente para as vertentes das cristasanteriores, conseqüentemente aumentando a pressão no tubo.

A pressão tem seu valor mais elevado no ponto dedescarga, reduzindo-se progressivamente ao longo do Tubo,até se tornar negativa na proximidade do ponto de descarga,e dessa forma ocorre uma sucção de água/ar para o interiordo tubo com o avanço das ondas. Desta forma, o 'tuboflexível' fica compreendido na mesma classificação que."bombas de deslocamento não-positivo".

Ainda adicionalmente, o dispositivo FFWEC podetambém ser categorizado como um dispositivo de "AbsorçãoLinear" em oposição a um tipo de WEC's de "AbsorçãoPontual".

Quando o dispositivo FFWEC se encontra em um estadoocioso, isto é,· sem nenhuma carga aplicada no ponto dedescarga, os tragos de água permanecem na parte de cava dasondas enquanto as mesmas avançam. Desta forma, sob carga deoperação os tragos de água são empurrados sobre a crista daonda precedente ao longo de toda a extensão do TuboFlexível. Este aspecto foi ilustrado na Fig. 1 (a) e (b) ,respectivamente.

A FIG. 1 dos desenhos em anexo ilustra ocomportamento do segmento de ar e água em uma disposição detubo flexível. Para facilidade de compreensão, consideramosas ondas como constituindo curvas regulares, tais comotubos tipo "U" / manômetros ligados em série 101. Suponha-se que, inicialmente, a água preenche uniformemente todosos segmentos de cava do tubo 102, com o ar ficandoaprisionado nos segmentos de crista 103. Poderá serobservado que, na medida em que todos os segmentos seencontram ligados em série, qualquer força aplicada emqualquer ponto do tubo será transmitida através de toda aextensão do tubo. Desta forma, se for aplicada uma pressãopneumática em uma extremidade do tubo 104, a mesma irá'empurrar' todos os segmentos de água no sentido ascendenteao longo da vertente de crista da onda em avanço 105. Emoutras palavras, será criada uma pressão estática, que seráigual ao somatório total de todos os deslocamentos dealtura dos segmentos de água.

Alternativamente, se considerados uma seqüência deondas, irá ocorrer o oposto; isto é, será gerada pressão eos segmentos de água / ar começarão a deslocar-se no tubojuntamente com a seqüência de ondas. A presente invençãoexplora esta característica do movimento das ondas.

Por exemplo, se existirem 3 ondas com 1 metro dealtura (H) cada uma (deslocamento de água em cadasegmento), a pressão estática cumulativa será = 3 metros(máximo) 006 (que pode teoricamente ser aumentado até oinfinito, muito embora apenas teoricamente).

0 "Tubo Flexível" não somente absorve energia dacrista de uma onda mas pode igualmente capturá-la de umponto abaixo da mesma e também na proximidade da mesma.

Isto deve-se ao fato de que, à medida que a energia éprogressivamente extraída pelo "Tubo Flexível" de umacrista de onda em avanço, a energia da onda que se encontrana parte inferior da mesma e de cada um dos lados da cristairá fluir em entrada para restaurar a energia que estásendo extraída até quase toda sua energia ser convertida.

A energia que pode ser gerada por um tubo pode sercalculada como: P/I = 0,55 Hc2 χ Ts por unidade de extensãode crista, com Hc designando a altura de onda significativae Ts designando o período da onda. Esta é a energia totalpor extensão da onda e quando esta energia está sendoextraída a partir da superfície, a energia situada na parteinferior da onda irá ascender para substituir a mesma, atépraticamente toda a energia existente acima e abaixo daonda ser extraída. Desta forma, a energia máxima que o"tubo flexível" pode extrair ocorrerá ao longo de toda asua extensão - quantitativamente muito superior àquelaextraída por um dispositivo do tipo de "absorção de ponto".

A massa de água na superfície do oceano não sedesloca juntamente com as ondas, sendo que tal deslocamentosomente ocorre com a forma da onda. Adicionalmente, asondas oceânicas possuem dois tipos de energia - cinética epotencial. A primeira é devida ao avanço horizontal daforma da onda, e a última é devida ao movimento de ascensãoe descida ou diferença de altura entre a crista da onda e acava da onda - altura da onda. Na medida em que a água nointerior do tubo flexível flui na velocidade da onda, e emfase com as ondas, no momento de partida inicial a Admissãodeverá ingerir e acelerar tragos de água a partir davelocidade relativa inicial "zero" para a velocidade dasondas, tanto no momento exato quanto dentro de um períodode tempo muito curto (menos de meio período de onda). Istoé obtido mediante utilização de qualquer um ou ambos ostipos de energia de onda mencionados acima.

A energia somente pode ser extraída de formaotimizada quando os Tragos de ar e água são distribuídos deforma otimizada nas cavas das cristas ao longo da extensãodo tubo flexível. Para alcançar este objetivo a Admissão deacordo com a presente invenção será essencial. Não serápossível ocorrer desenvolvimento de pressão nem fluxo notubo Flexível, se não forem formados Tragos distintos de Are Água.

A Admissão, de acordo com a presente invenção,consiste em um aparelho flutuante, essencialmentecompreendendo um "Tubo Inflexível" acoplado de formaflexível ao pescoço do "Tubo Flexível", em que o aparelho émantido em flutuação por meio de uma pluralidade de tanquesde flutuação, que são inflexíveis ou flexíveis, e com ousem meios para controle da flutuabilidade dos mesmos, sejaindividualmente ou coletivamente, para provisão daflutuabilidade desejada e até mesmo para interrupção daoperação mediante um afundamento ou flutuação total doaparelho, possuindo meios para controle de volumes etemporização de ingestão de Ar e Água de forma a manter arespectiva ingestão adequadamente em fase com as ondasincidentes e na velocidade das mesmas, através de métodostais como variação do espaço de intervalo entre o bocal dotubo inflexível e o Nivel de Água Parada e/ou medianteinclinação do Tubo Inflexível em torno de seu eixogeométrico lateral, utilizando meios tais como variação daflutuabilidade do referido tanque ou pluralidade dosmesmos, seja individualmente ou coletivamente, e/oumediante criação de um acoplamento alternado em torno doeixo geométrico lateral correspondendo ao movimento de cadaonda por meio de um lastro suspenso sob o dispositivo, queatuaria igualmente como meio de amortecimento quandolocalizado em uma posição recuada relativamente a seucentro de flutuação. Enquanto a Admissão realiza ummovimento ascendente da cava para a crista de uma onda, oamortecedor continuará deslocando-se contra a água paradadessa forma causando um efeito de arrasto e o acoplamentodo mesmo causando a inclinação do bocal da Admissão nosentido ascendente, com o efeito oposto ocorrendo quando aAdmissão se desloca da crista para a cava, com o aparelhopossuindo opcionalmente um lastro ou meio de amortecimentosuspenso sob o dispositivo, que atuará igualmente comoamortecedor quando localizado em uma posição recuadarelativamente a seu centro de flutuação. , Enquanto aAdmissão se desloca no sentido ascendente da cava para acrista de uma onda, o meio de amortecimento continuarádeslocando-se contra a água parada, dessa forma causando umefeito de arrasto cujo acoplamento causará a inclinação dobocal da Admissão no sentido ascendente, com o efeitooposto ocorrendo quando a Admissão se desloca da cristapara a cava.Condições de Operação

(a) Quando as ondas passam, a forma da onda e aenergia da onda deslocam-se rapidamente em avanço,mas a água não se desloca.

(b) As ondas ocorrem de forma aleatória, tantoem termos de altura quanto de freqüência.

(c) Na aproximação da costa, a altura das ondasaumenta e a extensão da mesma reduz-se.

(d) Na proximidade da costa, as ondas sãorefletidas.

Funções da Admissão

(a) Ingestão de tragos graduados de ar e águanas cristas e cavas do Tubo Flexível, em sincroniacom as ondas e nas temporizações adequadas.

(b) No momento da ingestão, a velocidade de ondadas ondas incidentes deverá ser retida pelostragos.

(c) Em um caso de ambiente de ondas muitoinclemente, deverá ser ingerida somente água paraafundar o(s) tubo(s) flexível(eis) causando dessaforma uma interrupção do fluxo.

(d) Sempre que tal for necessário, deverá seringerido somente ar para causar flutuação total dotubo, causando dessa forma uma interrupção do fluxoControle de Flutuação. A flutuabilidade daAdmissão é variável. A Admissão é mantida emflutuação por meio de um número variável de. um oumais dos tanques de flutuação localizados nointerior do aparelho de Admissão. Para alcançareste objetivo é controlado o nível de água nostanques de flutuação, com meios da variação dapressão pneumática nos tanques, com cada tanquepossuindo preferencialmente meios de controle efornecimento pneumático individuais, tais comoválvulas, servos, etc., que podem ser controladosatravés de pressão de água fornecida da câmarapneumática, que fica geralmente localizada emterra firme. A pressão pneumática é acoplada aostanques de flutuação através de meios defornecimento, tais como mangueiras pneumáticas,tubos e similares, que são geralmente acopladosexternamente sobre a superfície do tubo flexível.Descarga. A "Descarga" é um Tubo rígido ou umaconexão, localizada na extremidade do Tubo, quepode ser adicionalmente acoplada a um geradorconvencional de energia hidráulica ou umreservatório, geralmente através de uma "Câmarade Pressão". Em localizações próximas da costa,onde são previstas ondas de tipo reflexivo, emque a energia não pode ser extraída por estemétodo, o tubo flexível realiza uma transiçãopara tubo rígido para encaminhar o fluxo defluido para o gerador-turbina ou reservatório.Crescimentos Súbitos de Volume e/ou Altura("Surge") / Imobilização ("Stall"). Entretanto,se a pressão de retorno (pressão estática)exceder a pressão total que está sendodesenvolvida pelo Tubo Flexível em qualquerdeterminado momento, o sistema apresenta umefeito de crescimento súbito de volume e/oualtura ("surge") ou de imobilização ("stall").Neste caso, o fluxo contínuo de água interrompe-se e os tragos alternativamente começam a oscilarentre cada onda em passagem. Um fluxo reversopode igualmente seguir-se na medida em queexistirá uma súbita queda de pressão na descarga.Desta forma, deverá ser assegurado que o sistemapermaneça dentro dos limites seguros de operação.Se o sistema sofrer uma imobilização ("stall"),ele terá que ser reativado.

Válvulas Sem retorno. Deverá ser observado que asválvulas sem retorno no tubo flexível nãoprevinem a ocorrência de efeitos de crescimentosúbito de volume e/ou altura ("surge") ou deimobilização ("stall"), e portanto não foramprovidas na invenção. Muito pelo contrário, osdispositivos irão prejudicar o intercâmbio defluidos entre tragos adjacentes de ar / água, quepodem normalmente ocorrer devido à variação decaracterísticas da onda ao longo da extensão dotubo.

Variação de Pressão estática. A pressão deretorno pode variar entre o limite de pressão de"imobilização ("stalling") / crescimento súbitode volume e/ou altura ("surge")" e "zero".Bloqueio de Admissão / Descarga. 0 fluxo nãodeverá ser fisicamente interrompido porinterrupção do fluxo de ingresso nem do fluxo deegresso, já que isto poderá danificar os TubosFlexíveis.

Partida a "Zero". Anteriormente ao início daoperação (fluxo), o Tubo flexível e o conjunto de"Admissão" devem ser mantidos vazios (sem água nointerior do Tubo Flexível); caso contrário ainércia da água já colhida no interior do TuboFlexível irá impedir uma partida com velocidadezero. Deverá ser relembrado que o sistema teráque ser reativado após ter entrado em umacondição de "imobilização" ("stall"), sendo entãonecessário restaurar a flutuação do mesmo apartir de uma condição submersa.

Capacidade de Sobrevivência. 0 FFWEC poderátalvez ser o único WEC que possui uma capacidadeinerente de sobrevivência. Durante episódiosclimáticos de grande intensidade de ondas, os"Tubos Flexíveis" poderão ser simplesmentesubmergidos, mediante ingestão de somente água(sem ar). Na medida em que os Tubos serãoessencialmente constituídos com uma gravidadeespecífica ("Specific Gravity" - SG) mais elevadaque um valor "unitário" da água, eles irãoafundar quando forem preenchidos substancialmentecom água. Para içá-los novamente, a pressãopneumática que se encontrará geralmentedisponível na "câmara de pressão" será utilizadapara purgar a água retirando a mesma dos Tubos.Quando os Tubos retornam a superfície, o sistemairá encontrar-se em um "estado de partida a zero"(sem água nos Tubos).

Ausência de Componentes em Contato. Não éessencialmente necessário que o aparelho possuaquaisquer componentes móveis ou com funções decontato. Os dispositivos de controle necessáriospoderão ser localizados em terra firme.

É importante observar que no interior do tuboflexível não existem componentes com ações de contato,apêndices, válvulas sem retorno ou válvulas de retenção,cavidades, aberturas, orifícios, diafragmas e similaresconforme existem em tipos similares de conversores deenergia de ondas. Contrariamente àquilo que é acreditado,as referidas válvulas sem retorno dispostas no tuboflexível não previnem a ocorrência de efeitos decrescimento súbito de volume e/ou altura ("surge") ou deimobilização ("stall"), e portanto não foram providas napresente invenção. Muito pelo contrário, a presença dasreferidas válvulas sem retorno irá prejudicar o intercâmbiode fluidos entre tragos adjacentes de ar / água, que podemnormalmente ocorrer devido à variação de características daonda ao longo da extensão do tubo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As vantagens acima, bem como outras vantagens dapresente invenção, irão tornar-se prontamente aparentespara aqueles que são versados na técnica a partir dadescrição detalhada que se encontra . a seguir de umaconfiguração preferencial da mesma à luz dos desenhos emanexo, nos quais:

A FIG. 1 ilustra os princípios da presenteinvenção.

A FIG. 2 é uma representação artística de umconversor de energia de ondas do tipo de flutuação livre eA FIG. 2 (b) ilustra uma configuração preferencial

A FIG. 3 ilustra tragos de ar e água em um tuboflexível durante condições de inatividade e de fluxo epressão

A FIG. 4 ilustra um meio de admissão típico

A FIG. 5 ilustra um meio de admissão com controlede flutuabilidade

A FIG. 6 ilustra um meio de admissão com um tanquede flutuação inflável e um meio de controleA FIG. 7 ilustra igualmente um meio de admissão comum tanque de flutuação inflável e um meio de controle

A FIG. 8 ilustra o tipo de meio de amortecimento daadmissão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES PREFERENCIAIS

As configurações da presente invenção serãodescritas abaixo especificamente com referência aosdesenhos que se encontram em anexo.

A Fig. 2 é uma representação artística do FFWECdescrevendo a disposição 201 ilustrando as Ondasdeslocando-se na direção da costa 202, ondas refletidas naproximidade da costa (área de 'turbulência') 203, umapluralidade de '"Admissões" de xAr-Agua' de 'Tubo Flexível'204 - 205, respectivamente, adicionalmente acopladas ao'coletor' 206, adicionalmente ao 'tubo rígido' na área de'turbulência' 207, terminando na 'Câmara de Pressão de Ar-Água' 208, com "Tubulação" de 'Ar' e 'Água' 209 acopladaaos geradores 210 e ilustrando as amarrações ou ancoragens211, 'suportes de tubo rígido' 212, tubo de drenagem (213)e fonte de alimentação de energia de rede 214.

A Fig. 2 (b) é uma vista ampliada da configuraçãopreferencial compreendendo essencialmente o "TuboFlexível", Admissão 204-205 e Descarga 215, em que adescarga pode ser adicionalmente acoplada aos outroscomponentes.

A FIG. 3 da presente invenção ilustra um tuboflexível flutuando sobre ondas 301, com tragos de água e arem fluxo sustentado 302 & 303. Um reservatório/tanque deágua fica localizado em uma elevação na proximidade do ladode descarga do fluxo representando a extensão de pressãoestática no fluxo 304, com a direção do movimento da ondaocorrendo da esquerda para a direita 305. Na ausência depressão de retorno (nenhuma água no tanque) os tragos deágua permanecem nas cavas 302 e quando existe presença deágua no tanque, os tragos são empurrados no sentidoascendente nas cristas de onda precedentes 306 & 307.

É preferencial que os tragos de ar e água sejamingeridos de forma adequada para as condições de operação.

Como tal, em cada fase da onda, normalmente sãoalternadamente ingeridos água e ar da cava para a crista evice-versa, respectivamente. Isto não apresenta nenhumproblema se a carga for alternativamente desativada ouvariada durante a operação.

Alternativamente, a flutuabilidade dos tanquesindividuais pode ser feita variar de tal forma que oaparelho se incline para a frente / para trás, dessa formapermitindo ajustar a temporização de ingestão de água / are até mesmo impedir totalmente a ingestão de água pelobocal do Tubo Inflexível. Conseqüentemente, o fluxo seráinterrompido após a saída do fluxo de todos os tragos deágua.

Determinados princípios de construção para obtençãodos resultados desejados são discutidos nos parágrafos aseguir.A configuração básica da Fig. 4 ilustra a cavidadeconsistindo em um único Tubo Inflexível 400 disposto emprotuberância adiante do tanque de flutuação 401 quenormalmente flutua sobre a superfície da água, através dobocal 400 do qual ingressam tanto ar quanto água, e com aparte de descarga 403 do mesmo encontrando-se ligada aotubo flexível 404. Adicionalmente, o aparelho consisteopcionalmente em uma haste de suspensão 405 com lastro 406,incluindo um meio de acoplamento de fundeio ouancoragem/anel de fundeio ou ancoragem 407 e cabo defundeio ou ancoragem 408, todos estes elementosencontrando-se suspensos verticalmente abaixo do mesmo paraprovisão e aperfeiçoamento de estabilidade para o conjunto,particularmente no eixo geométrico vertical, para minimizaro movimento de cabeceio ("pitch") do conjunto em torno deseu eixo geométrico lateral. Adicionalmente, para minimizaro torque que seria criado pelo braço de momento formado emfunção da distância entre o C de P 409 e o C de G 410,ambos sendo mantidos geralmente concêntricos ou próximos detal. O Tubo Flexível, que fica disposto na seqüênciatraseira do aparelho, proporciona a estabilidadedirecional. Como tal, ele permanece aproximadamente naposição ereta e alinhado em linha reta enquanto flutua emmovimento ascendente e descendente nas ondas.

A Admissão fica geralmente orientada de face paraas ondas em chegada (410). O Tubo inflexível projeta-seadiante do conjunto principal (tal como um canhão seprojeta da torre de um tanque militar) e é fabricado deforma a flutuar a uma altura apropriada acima do nível deágua parada, mediante ajuste de flutuabilidade. Destaforma, ele ingressa na proximidade da cava 411 e existe nacrista 412 das ondas quando as mesmas passam (paraexplicação da seqüência, a onda representada no desenho éilustrada como sendo estacionária ao passo que a ADMISSÃO éilustrada em três posições, deslocando-se da direita para aesquerda). Quando uma onda atinge o bocal do TuboInflexível a água que ingressa no mesmo é separada do corpode água principal, enquanto continua a se mover através domesmo com a mesma velocidade de onda. A fase de água teminício no fundo de uma onda em chegada 413 e mantém-se atéseu topo e a fase de ar sobre a mesma até sua base 414.Desta forma, a admissão alternada de tragos de ar e água éadequadamente sincronizada com as ondas.

O aparelho acima não possui dispositivos decontrole, porém pode ainda assim funcionar em condiçõesclimáticas de ondas normais, com uma eficiência econfiabilidade médias.

Em uma outra configuração, é adicionada ao conjuntomencionado acima a provisão de controle e regulagem deflutuabilidade, sendo dessa forma possível controlar atécerto ponto o volume e a temporização de ingestão de ar eágua, além de ser tornado possível afundar o aparelho /sistema em condições de mau tempo ou interromper operaçõesmediante interrupção da admissão de água e colocação dostubos flexíveis em condição de total flutuação. Amodificação é descrita em detalhe mais abaixo.

A Fig. 5 ilustra a configuração acima compreendendoum aparelho de admissão 501, o tanque de flutuação 502,possuindo um duto pneumático 506, acoplado através de umamangueira 505 à câmara de pressão com dispositivo decontrole para variação da pressão pneumática no tanque deflutuação, que empurra a água para dentro e para fora domesmo através de um tubo de respiro de água 507, e cujaextremidade de topo é acoplada de forma fixa ao fundo dotanque de flutuação com sua extremidade inferior abrindo-separa o mar situado abaixo, conseqüentemente variando aflutuabilidade da Admissão, e dessa forma controlando ovolume e a temporização de admissão de ar e água - com orestante da disposição sendo similar àquela descrita noparágrafo acima.

Em uma outra configuração ainda, que se encontrailustrada na Fig. β, o tanque de flutuação 602 e édiretamente ligado à mangueira pneumática 605 conformedescrito acima, porém sem o duto de ar e o tubo de respirode água (a parte restante das disposições sendo similares àconfiguração anterior descrita no parágrafo precedente).

Conforme poderá ser apreciado, a flutuabilidade pode serfeita variar mediante inflação - deflação do tanque deflutuação inflável.

Em uma outra configuração ainda, que se encontrailustrada na Fig. 7, existem dois ou mais tanques 702 deflutuabilidade variável, em que os tanques são infláveis ourígidos, e são ligados individualmente, em grupos ouconjuntamente através de respectivas mangueiras 705 e dutospneumáticos 706, à "câmara de pressão" que é normalmentebaseada em terra firme, com os dispositivos de comutação econtroles de pressão pneumática sendo geralmente instaladosna câmara de pressão, e em que os tanques de flutuabilidadevariável são adequadamente dispostos no aparelho deAdmissão sendo que dessa forma é possível controlar oângulo de rotação em torno do eixo geométrico lateral doaparelho de Admissão e sua flutuabilidade. Na primeiraconstrução das duas opções de construção da configuraçãoacima, são utilizados tanques de flutuação rígidos cujaconstrução é similar àquela explicada na Fig. 5 acima. Ostanques infláveis de flutuabilidade variável podem ter umformato de rosquinha, conforme se encontra ilustrado nodiagrama, podem ser esféricos ou podem ter qualquer outroformato adequado tal como o da Fig. 6, e seu princípio de operação é igualmente similar ao mesmo.

Na presente invenção, o ponto de entrada na fase deingestão de "água" 411 e de "ar" 412 é controlado mediantealteração da altura da Admissão com relação ao Nível deÁgua Parada e / ou mediante inclinação da Admissão "paracima" / "para baixo" em torno de seu eixo geométricolateral. A altura e / ou "basculação " / inclinação podemser variadas com relação ao Nível de Água Parada mediantevariação da flutuabilidade dos referidos tanques oumediante localização do Amortecedor/Lastro na direçãotraseira relativamente ao Centro de Rotação do aparelho deAdmissão.

A flutuabilidade dos tanques de flutuação éaumentada ou reduzida mediante preenchimento dos mesmosalternativamente com a quantidade requerida de água ou ar,respectivamente, conforme foi aqui descrito mais acima.Isto também permite que o sistema seja totalmente afundadoou colocado em flutuação total acima das ondas, conforme equando as condições assim o exigirem.

A pressão de água ou pneumática para o tanque deflutuação, ou para um grupo de tais tanques, é fornecidaatravés de mangueiras, tubos e similares, que ligam osreferidos tanques à "câmara de pressão de ar-água".

A flutuabilidade é controlada e atuada através demeios tais como válvulas, servo-controles, etc., e podemser operados pneumaticamente, hidraulicamente, através dapressão pneumática e da pressão de água disponível na"câmara de pressão de ar-água", bem como por meioseletromagnéticos ou eletrônicos, conforme for adequado.

Os referidos meios de fornecimento de controle sãogeralmente acoplados externamente sobre a superfície daAdmissão e do tubo flexível.

Claims (7)

1. Dispositivo conversor de energia de ondas,compreendendo essencialmente um aparelho de "Admissão"(201) e um tubo flexível (202), a referida "Admissão"consistir principalmente em um tubo vazado e inflexível(400), com sua extremidade dianteira sendo aberta etipicamente projetando-se suficientemente para diante (402)e com sua extremidade traseira integralmente eflexivelmente acoplada ao pescoço do referido tubo flexível(203), caracterizado por o tubo inflexível ser acoplado deforma fixa a um tanque de flutuação ou a uma pluralidade detanques de flutuação (401), em que o(s) referido(s)tanque(s) é/são disposto(s) no plano vertical ou em tandemou de cada lado ou em qualquer combinação dos mesmos (702),em que o(s) referido (s) tanque (s) são ou não providos demeios para controle de flutuabilidade e inclinação do tuboflexível, em que o referido tubo flexível, ou pluralidadede tubos flexíveis, é/são simples, vazado (s) edesprovido (s) de obstruções internas, possuindo dimensõesadequadas de comprimento, diâmetro, e volume invariável oupraticamente invariável, sendo feito (s) de material comgravidade específica superior ao dígito um, com capacidadede adaptação para acompanhamento da forma da onda, podendoflutuar desde aproximadamente acima até abaixo dasuperfície das ondas, com uma "Admissão" singularintegralmente acoplada a seu pescoço e com sua extremidadetraseira terminando em um meio de descarga singular, e coma totalidade do aparelho de Admissão e tubo flexível sendoadequadamente fundeada/ancorada, geralmente orientada deface para as ondas em chegada.

2. Dispositivo conversor de energia de ondas, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreenderadicionalmente um tubo de respiro de água (507), em que aextremidade de topo do referido tubo de respiro de água éacoplado de forma fixa ao fundo do referido tanque deflutuação (502) e a extremidade inferior do mesmo se abrepara o mar abaixo do mesmo e em que, a partir da parte maissuperior do referido tanque de flutuação, um dutopneumático (506) é ligado a uma mangueira pneumática (505),com a referida mangueira pneumática sendo adicionalmenteacoplada a dispositivos de controle.

3. Dispositivo conversor de energia de ondas, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreenderadicionalmente uma pluralidade de tanques de flutuação,dutos pneumáticos e dutos de mangueiras dos mesmos, com asmangueiras sendo adicionalmente acopladas aos respectivosdispositivos de controle.

4. Dispositivo conversor de energia de ondas, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tanque deflutuação ser inflável (602) e ser ligado diretamente a umamangueira pneumática (605), com a referida mangueira sendoadicionalmente acoplada aos referidos dispositivos decontrole.

5. Dispositivo conversor de energia de ondas, deacordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreenderadicionalmente uma pluralidade de tanques de flutuação(702) e mangueiras (705), e dutos (706) respectivos, com asmangueiras sendo adicionalmente acopladas à câmara depressão, com os respectivos dispositivos de controle.

6. Dispositivo conversor de energia de ondas, deacordo com as reivindicações 1 até 5, caracterizado por,abaixo do aparelho de "Admissão", um Lastro (406) comqualquer formato ser acoplado verticalmente sob o referidoaparelho a uma Haste de Suspensão (405), em que aextremidade de topo da haste é acoplada sob o Aparelho deAdmissão, em que um anel de fundeio/ancoragem 407 ou umaprovisão para acoplamento de um cabo de fundeio/ancoragem éacoplada de forma fixa à extremidade inferior da referidahaste, em que o conjunto inteiro possui uma flutuabilidadeadequada para manter o Tubo Inflexível normalmente emflutuação com todos os componentes do aparelho citadopossuindo dimensões apropriadas e sendo feito^s de materiaisadequados.

7. Dispositivo conversor de energia de ondas, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por possuirmeios adequados, tais como tubos, mangueiras e similares,para condução da pressão e fluxo de "tragos" de água e arque emanam da saída de descarga de um tubo flexível (302,-303), para operação de geradores convencionais ou parabombeamento de água para reservatórios, com os referidosgeradores sendo localizados preferencialmente em terrafirme, em que câmaras de pressão pneumática adicionais(014) e dispositivos de controle são igualmente localizadosem terra firme, e em que as referidas câmaras de pressãopneumáticas e dispositivos de controle possuem por sua vezmangueiras pneumáticas que ligam os tanques de controle deflutuação de "Admissão" e dispositivos deativação/desativação para bombeamento de ar para o interiordo tubo flexível quando isso é necessário.