ES2340655A1 - Dispositivo para generador undimotriz. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para generador undimotriz. El dispositivo comprende un generador (11) conectado a través de un accionamiento (12) y una línea de accionamiento primario (2) a una boya (3) flotante sobre una superficie de agua (6). El accionamiento (12) comprende unos primer y segundo árboles de accionamiento (121a, 121b) dotados de respectivas ruedas libres (122a, 122b) y respectivos rodillos de accionamiento (123a, 123b). La línea de accionamiento primario (2) está acoplada a los rodillos de accionamiento (123a, l23b) con direcciones de entrada opuestas, de manera que el movimiento lineal de la línea de accionamiento primario (2) hace girar los primer y segundo árboles de accionamiento (121a, 121b) en direcciones opuestas. Las ruedas libres (122a, 122b) están interconectadas por unos medios de transmisión (124) que determinan movimientos rotativos idénticos, y una de las ruedas libres (122a) hace girar el árbol de accionamiento (111) del generador a través de unos medios de transmisión (126, 127, 128).
Description
Dispositivo para generador undimotriz.
La invención se refiere a un dispositivo de
accionamiento para transformar un movimiento lineal inducido por el
movimiento de las olas sobre una superficie de agua en un movimiento
de giro unidireccional, más particularmente un dispositivo para
transmisión de los movimientos de unas boyas sobre una superficie de
agua en un movimiento giratorio de un generador de energía.
En la siguiente descripción los términos
"generador undimotriz" y "generador" se usan en parte para
dispositivos que están dispuestos para producir energía eléctrica.
Está dentro del alcance de la invención que el "generador
undimotriz" y el "generador" también puedan producir otras
formas de energía, tales como la de una bomba suministrando líquido
a presión. Por lo tanto, los términos "generador undimotriz" y
"generador" deben entenderse en un sentido más amplio que el
que estos términos tienen coloquialmente, es decir, relacionado con
la energía eléctrica.
Se conocen muchos sistemas diferentes para
aprovechar la potencia de las olas y mareas para la producción de
energía, por ejemplo, energía eléctrica. Los problemas dentro de
este campo han sido que los equipos técnicos no han podido soportar
las grandes cargas que las olas infligen sobre una estación
undimotriz, y la eficacia ha sido demasiado baja. Para evitar una
avería, se ha intentado mover la estación undimotriz a zonas de mar
y condiciones meteorológicas más "calmadas". Como es natural,
esto ha llevado a una peor utilización de la potencia de las olas y
a una eficacia más baja.
La invención tiene como objetivo remediar o
reducir al menos uno de los inconvenientes de la técnica
anterior.
El objetivo se consigue a través de las
características especificadas en la descripción de más abajo y en
las reivindicaciones que la siguen.
Para conseguir una máxima utilización de una
estación undimotriz o mareomotriz es necesario colocar los equipos
en zonas expuestas a tormentas y olas poderosas. Un objetivo de la
invención es obtener un generador undimotriz en el que sólo uno de
sus elementos principales, una disposición de boya, esté ubicado en
la zona de influencia de las olas, mientras que el resto de la
estación undimotriz, un módulo principal que comprende entre otras
cosas un dispositivo de accionamiento y un generador, está colocado
sumergido debajo de la superficie del mar y a una profundidad en la
que las olas sustancialmente no se propagan, o posiblemente en
tierra, estando la boya y el módulo principal conectados bajo
tensión por una línea de accionamiento, preferentemente por una
cadena o al menos una combinación de cadena y cable y/o barra para
transmitir el movimiento de las olas desde la boya al módulo
principal.
La invención se refiere en particular a un
dispositivo para una transferencia, tan directa y eficaz como sea
posible, de la potencia creada por el movimiento de las olas sobre
la superficie del mar al módulo principal, accionamiento y
generador. Esto se consigue teniendo una carga, como un peso de
carga, conectada a través de la línea de accionamiento en tensión a
la primera boya, ya que esta carga hará que la línea de
accionamiento se mantenga tensa y sea tirada hacia atrás cuando la
boya se mueve hacia abajo de una cresta de ola. La línea de
accionamiento es dirigida a través de un primer y segundo árbol de
accionamiento en el módulo principal, y donde la línea de
accionamiento, al menos aquella parte en contacto con unos rodillos
de accionamiento provistos en los árboles de accionamiento, se
compone de una cadena engranada con unas pistas de cadena en las
circunferencias de los rodillos de accionamiento. Los rodillos de
accionamiento son en forma de ruedas de cadena con una dimensión de
pista adaptada la cadena. La utilización de cadenas y ruedas de
cadena ofrece un área de contacto entre los medios conducidos y los
medios conductores que es insensible a la suciedad o depósitos,
proporcionando así que no se produzca un deslizamiento en las ruedas
de la cadena cuando la tensión de línea de accionamiento tira
giratoriamente de los árboles de accionamiento. Alternativamente se
puede utilizar una forma de cadena para piñón, tal como una cadena
de rodillos y correspondientes ruedas para
cadena.
cadena.
Los dos árboles de accionamiento tienen unas
ruedas libres dispuestas de tal manera que se agarran en la misma
dirección. Debido a que la línea de accionamiento envuelve un
rodillo de accionamiento en la dirección opuesta a la dirección de
envolvimiento sobre el otro rodillo de accionamiento, el movimiento
lineal de la línea de accionamiento dará como resultado que los
árboles de accionamiento giren en direcciones opuestas. Además, las
ruedas Ubres están conectadas entre sí de tal manera que la rueda
libre conductora hace girar a otra la rueda libre en la misma
dirección. La cooperación de las direcciones de giro mutuamente
opuestas de los árboles de accionamiento y la interconexión de las
ruedas libres da como resultado que un árbol de accionamiento
transmite movimiento de rotación al generador cuando la primera boya
es elevada por una ola, mientras que el otro árbol de accionamiento
transmite el movimiento de rotación al generador cuando la primera
boya se mueve hacia abajo al interior de un seno de ola. Las dos
ruedas libres están conectadas a un generador provisto en el módulo
principal, a través de unos medios de transmisión.
La invención también se refiere a una segunda
boya, la cual está conectada a dicha línea de accionamiento a través
de una línea de accionamiento de secundaria, y a unos medios para
cambio de dirección para la línea de accionamiento secundario con la
menor fricción posible. La segunda boya está a una distancia de la
primera boya adaptada a la longitud de ola y la frecuencia de ola de
tal manera que cuando la primera boya se encuentra en una cresta de
ola la segunda boya está en un seno de ola. Así, las dos boyas serán
capaces de cooperar para la mejor transmisión de fuerza posible al
generador. El dispositivo incluye medios para registrar la longitud
de ola y la frecuencia de ola, procesar los datos registrados y
controlar automáticamente la distancia entre las dos boyas para
lograr el deseado movimiento de las boyas en cooperación.
En un primer aspecto la invención se refiere más
particularmente a un dispositivo para una estación undimotriz que
comprende un módulo principal provisto de al menos un generador, el
cual está conectado a través de una accionamiento y una línea de
accionamiento primario a una primera boya dispuesta flotando sobre
una superficie de agua, caracterizado porque el accionamiento
comprende: un primer árbol de accionamiento dotado de una primera
rueda libre y un primer rodillo de accionamiento; un segundo árbol
de accionamiento dotado de una segunda rueda libre y un segundo
rodillo de accionamiento; una parte de la línea de accionamiento
primario en acoplamiento con ambos rodillos de accionamiento; siendo
la dirección de entrada de la línea de accionamiento primario en el
primer rodillo de accionamiento opuesta a la dirección de entrada en
el segundo rodillo de accionamiento, efectuando con ello que un
movimiento lineal de la línea de accionamiento en una cierta
dirección haga que el primer árbol de accionamiento gire en una
primera dirección y el segundo árbol de accionamiento gire en una
segunda dirección opuesta a la primera dirección; y la primera rueda
libre y la segunda rueda libre están interconectadas por medio de
unos medios de transmisión haciendo que el movimiento giratorio
resultante de las ruedas libres sea igual; y una de las ruedas
libres está dispuesta para ser capaz de hacer girar el árbol de
accionamiento del generador.
Preferiblemente, los primer y segundo rodillos
de accionamiento son ruedas de cadena, y la parte de la línea de
accionamiento primario en acoplamiento con cada uno de los rodillos
de accionamiento es una cadena.
Ventajosamente, a la línea de accionamiento
primario está conectado un lastre previsto para mantener tensión en
la línea de accionamiento primario sobre los rodillos de
accionamiento y en el movimiento hacia debajo de la primera boya
para hacer girar el accionamiento.
Ventajosamente el módulo principal está
sumergido en el agua y posicionado preferiblemente sobre un lecho
marino puesto que está provisto de elemento de flotación y de medios
de anclaje sujetados al lecho marino.
Alternativamente, el módulo principal está
posicionado en tierra.
En un segundo aspecto de la invención una
segunda boya dispuesta flotando sobre una superficie marina está
conectada a la línea de accionamiento primario a través de una línea
de accionamiento secundario y posicionada a una distancia de la
primera boya.
La distancia entre la primera y la segunda boya
corresponde sustancialmente de manera preferente a la frecuencia de
las olas y a la longitud de las olas, de modo que cuando la primera
boya está sobre la cresta de una ola, la segunda boya está sobre el
seno de una ola.
Un dispositivo para el control automático de la
distancia entre la primera y la segunda boya comprende
ventajosamente unas guías de posicionamiento para las líneas de
accionamiento primario y secundario, unos medios para registrar la
velocidad y dirección del movimiento de la línea de accionamiento
primario, unos medios para calcular una distancia deseada entre las
primera y la segunda boyas, y un dispositivo dispuesto para
controlar la distancia entre las guías de posicionamiento.
A continuación se describe un ejemplo no
limitativo de una realización preferida ilustrada en los dibujos
adjuntos, en los que:
la Fig. 1 muestra un dibujo de principio de una
estación undimotriz de la invención;
las Figs. 2a y 2b muestran unas vistas laterales
de los rodillos de accionamiento y las ruedas libres
respectivamente, con unos medios de transmisión conectados para
transferir el movimiento de rotación a un árbol de entrada de un
generador; y
la Fig. 3 muestra una estación undimotriz en la
que el módulo principal está posicionado en tierra.
Haciendo primero referencia a la Fig. 1, una
estación undimotriz está enteramente posicionada en el agua, donde
un módulo principal 1 que comprende un generador 11, un
accionamiento 12 y unos elementos de boya 13 está fijado a un lecho
marino 7 por unos medios de anclaje 14. Los elementos de boya 13 y
los medios de anclaje 14 mantienen el módulo principal en un estado
sumergido a una distancia de una superficie de agua 6.
Un primera boya 3 está conectada a una línea de
accionamiento 2 dirigida sobre dos rodillos de accionamiento 123a,
123b que proporcionan una parte del accionamiento 12.
La línea de accionamiento primario 2 está fijada
en una parte inferior a un lastre 4 en forma de un peso posicionado
a una distancia del lecho marino 7.
La estación undimotriz también comprende irnos
medios en sí conocidos (no mostrados) para control de velocidad del
generador 11 y unos medios (no mostrados) para transferir potencia
desde el generador 11 a un consumidor a través de una red de
distribución de energía eléctrica en el caso de que el generador 11
sea un generador eléctrico.
La estación undimotriz de acuerdo con la
invención está adaptada para funcionar en la configuración descrita
más arriba, pero dotando a la estación undimotriz de un segunda boya
8 con una línea de accionamiento secundario 9 accesoria, un
movimiento coordinado de las boyas 3, 8 inducido por las olas
proporciona una utilización mejorada de la potencia de las olas.
La segunda boya 8 está conectada a una primera
parte final de la línea de accionamiento secundario 9, la cual a
través de unas poleas 10 ancladas en el fondo marino es conducida
hacia el lastre 4 donde la línea de accionamiento secundario 9 se
conecta con la línea de accionamiento primario 2. Un dispositivo 15
para controlar la distancia entre la primera y la segunda boya 3, 8
comprende una primera guía de posicionamiento 151 en la forma de una
polea fijada en la proximidad inmediata de la entrada de la línea de
accionamiento primario 2 a un rodillo de accionamiento 123b, más una
segunda guía de posicionamiento 152 posicionada de manera movible
horizontalmente a una distancia desde el módulo principal 1. El
dispositivo 15 comprende unos elementos de boya 156 y unos medios de
anclaje 157, los cuales ayudan a que la segunda guía de
posicionamiento 152 se mantenga flotando sumergida a aproximadamente
la misma profundidad que la primera guía de posicionamiento 151. La
segunda guía de posicionamiento 152 está conectada al módulo
principal 1 a través de un actuador 154 conectado a un tirante
posicionado esencialmente vertical. El actuador 154 está conectado a
un sensor 153 previsto para registrar la dirección y velocidad del
movimiento de la línea de accionamiento primario 2. El actuador 154
está equipado con una unidad de control (no mostrada), la cual sobre
la base de señales procedentes del sensor 153, está dispuesta para
controlar el movimiento del actuador 154 respecto al tirante 155 por
el acoplamiento del actuador 154 con el tirante 155.
Con referencia a las Figs. 2a y 2b se muestran
en mayor detalle partes del accionamiento.
La línea de accionamiento primario 2 está
acoplada a unos primer y segundo rodillos de accionamiento 123a,
123b dispuestos en una primera parte extrema de unos árboles de
accionamiento 121a, 121b, respectivamente. Cada segunda parte
extrema de los árboles de accionamiento 121a, 121b está equipada con
una meda libre 122a, 122b, las cuales están interconectadas con una
cadena de accionamiento 124 en acoplamiento con una correspondiente
circunferencia dentada sobre las ruedas libres 122a, 122b. La
primera rueda libre 122a está dispuesta para estar en acoplamiento
de accionamiento con una dirección de giro R_{1}, mientras que la
otra rueda libre 122b está dispuesta para estar en acoplamiento de
accionamiento con otra dirección de giro R_{2}, igual que la
dirección de giro R_{1}. La primera rueda libre 122a también está
equipada con una parte circunferencial dentada 126 acoplada en
accionamiento a una primera rueda dentada 127 para transferir el
movimiento de giro de la primera rueda libre 122a al árbol de
accionamiento 111 del generador 11 a través de una segunda rueda
dentada 128 fijada al árbol de accionamiento 111 del
generador
11.
11.
La Fig. 3 muestra un ejemplo de realización en
el que el módulo principal 1 está situado en tierra 17, donde la
línea de accionamiento 2 a través de unas poleas 10,10a y de los
rodillos de accionamiento 123a, 123b del módulo principal 1 es
conducida al lastre 4, el cual está posicionado aquí colgando de una
torre 16. Este ejemplo de realización en otros aspectos comprende
una disposición tal como se ha descrito más arriba para los
elementos correspondientes.
Cuando un movimiento de las olas en la
superficie de agua 6 pone la primera boya 3 en movimiento hacia una
cresta de ola, esto lleva a un movimiento lineal vertical hacia
arriba de la línea de accionamiento 2. Esto proporciona a los
árboles de accionamiento 121a, 121b un movimiento de rotación
mientras que el primer árbol de accionamiento 121a, debido a las
diferentes direcciones de desarrollo de la línea de accionamiento 2
sobre los dos rodillos de accionamiento 123a, 123b, es hecho girar
en la dirección R_{1}, mientras que el otro árbol de accionamiento
121b es hecho girar en la dirección R_{2}, la cual es opuesta a
R_{1}. Dependiendo de la dirección de trabajo elegida en el diseño
para el árbol de accionamiento 111 del generador 11 y de la
configuración del accionamiento 12, se elige una cierta dirección de
rotación de accionamiento para las ruedas libres 122a, 122b. Una de
las dos ruedas libres transferirá, en el movimiento hacia arriba de
la línea de accionamiento, el movimiento de rotación del respectivo
árbol de accionamiento 121aó 121b, directamente o a través de la
cadena de accionamiento 124, a las ruedas dentadas 127, 128 y al
generador
11.
11.
Cuando la primera boya 3 se mueve desde una
cresta de ola hacia un seno de ola, el movimiento lineal hacia
debajo de la línea de accionamiento 2 cambiará la dirección de
rotación de los árboles de accionamiento 121a ó 121b. La dirección
de rotación cambiada lleva a la transferencia del movimiento
giratorio a la otra de las dos ruedas libres 122a, 122b, la cual
transfiere el movimiento de rotación a través de la cadena de
accionamiento 124 o directamente a las ruedas dentadas 127, 128 y al
generador 11.
En el movimiento hacia abajo de la primera boya
3 desde la cresta de ola, el lastre 4 proporciona una tensión en la
línea de accionamiento 2 de una magnitud suficiente para hacer girar
el generador 11.
Utilizando la configuración con una segunda boya
8 atada a la línea de accionamiento primario, el dispositivo 15 para
controlar la distancia entre las primera y segunda boyas conducirá,
registrando la velocidad y dirección del movimiento de la línea de
accionamiento primario 2 y calculando la frecuencia de las olas, a
que la distancia entre las primera y segunda boyas 3, 8 sea ajustada
para posicionar la segunda boya en una fase de onda opuesta a la
fase de onda en la que se encuentra la primera boya. Así, la segunda
boya 8 coopera con la primera boya 3 para mantener una tensión de la
línea más uniforme en la línea de accionamiento primario 2 de manera
que se aumenta la producción de energía en el generador.
Disponiendo el módulo principal 1 según se
muestra en la Fig. 3 se reducen o limitan algunos problemas de
diseño y funcionamiento causados por el agua, especialmente agua de
mar.
Para una persona experta en la técnica será
obvio combinar una estación undimotriz que tenga boyas 3, 8 en
anti-fase con un módulo principal 1 colocado en
tierra 17.
Claims (5)
1. Dispositivo para un generador undimotriz el
cual comprende un módulo principal (1) provisto de al menos un
generador (11) el cual está conectado a través de un accionamiento
(12) y una línea de accionamiento primario (2) a una primera boya
(3) dispuesta flotado en una superficie de agua (6), donde el
accionamiento (12) comprende: un primer árbol de accionamiento
(121a) dotado de una primera rueda libre (122a) y un primer rodillo
de accionamiento (123a); un segundo árbol de accionamiento (121b)
dotado de una segunda rueda libre (122b) y un segundo rodillo de
accionamiento (123b); una parte de la línea de accionamiento
primario (2) en acoplamiento con cada uno de los rodillos de
accionamiento (123a, 123b); siendo la dirección de entrada de la
línea de accionamiento primario (2) en el primer rodillo de
accionamiento (123a) opuesta a la dirección de entrada en el segundo
rodillo de accionamiento (123b), efectuando con ello que un
movimiento lineal de la línea de accionamiento (2) en una cierta
dirección haga que el primer árbol de accionamiento (121a) gire en
una primera dirección (R_{1}) y el segundo árbol de accionamiento
(121b) gire en una segunda dirección (R_{2}); y la primera rueda
libre (122a) y la segunda rueda libre (122b) están interconectadas
por medio de unos medios de transmisión (124) haciendo que el
movimiento giratorio resultante de las ruedas libres (122a, 122b)
sea idéntico; y una de las ruedas libres (122a) está dispuesta para
ser capaz de hacer girar el árbol de accionamiento (111) del
generador (11) a través de unos medios de transmisión adicionales
(126, 127, 128), en donde los primer y segundo rodillos de
accionamiento (123a, 123b) son ruedas de cadena y la parte de la
línea de accionamiento primario (2) en acoplamiento con cada una de
los rodillos de accionamiento es una cadena o son ruedas dentadas
para cadena y la parte de la línea de accionamiento primario (2) en
acoplamiento con cada uno de los rodillos de accionamiento es una
cadena de rodillos, caracterizado porque cuando el módulo
principal 81) está flotando sobre el lecho marino (7), la línea de
accionamiento primario (2) está unida a un lastre (4) dispuesto para
mantener una tensión en la línea de accionamiento primario (2) sobre
los rodillos de accionamiento (123a, 123b) y para que el movimiento
hacia abajo de la primera boya (3) haga girar el accionamiento (12),
y el módulo principal (1) está dotado de elementos de flotabilidad
(13) y medios de anclaje(14) fijados al lecho marino (7).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el generador (11) es un generador
eléctrico o una bomba.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque una segunda boya (8) dispuesta de manera
flotante sobre la superficie de agua (6) está conectada a la línea
de accionamiento primario (2) a través de una línea de accionamiento
secundario (9) y está situada a una distancia de la primera boya
(3).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque un dispositivo (15) para ajustar la
distancia entre la primera y la segunda boya (3, 8) comprende unas
guías de posicionamiento (151, 152) para las líneas de accionamiento
primario y secundario (2, 9), medios (153) para registrar la
velocidad y dirección del movimiento de la línea de accionamiento
primario (2), medios para calcular una distancia deseada entre las
primera y la segunda boyas (3, 8) y un dispositivo (154, 155)
dispuesto para controlar la distancia entre las guías de
posicionamiento (151,152).
5. Dispositivo según la reivindicación 1, 3 ó 4,
caracterizado porque la distancia entre la primera y la
segunda boya (3, 8) corresponde sustancialmente a la frecuencia de
las olas y la longitud de las olas, de modo que cuando la primera
boya (3) está sobre la cresta de una ola, la segunda boya (8) está
sobre el seno de una ola.
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