APARATO PARA CONVERTIR LA ENERGÍA DE LAS CORRIENTES MARINAS, MAREALES O FLUVIALES EN ENERGÍA ELÉCTRICA.

Aparato para convertir la energía de las corrientes marinas, mareales o fluviales en energía eléctrica.

El aparato comprende un flotador de superficie (1), una estructura sumergida (2) suspendida de dicho flotador de superficie (1), una hélice (3) instalada giratoriamente en dicha estructura sumergida (2) para ser impelida por masas de agua en movimiento de corrientes marinas, mareales o fluviales, y un generador eléctrico (4) conectado operativamente para ser accionado por dicha hélice (3). El flotador de superficie (1) y/o la estructura sumergida (2) están amarrados a un dispositivo de amarre (5). El generador eléctrico (4) está instalado en el flotador de superficie (1) y una transmisión mecánica está dispuesta para transmitir el movimiento de giro de un árbol de·accionamiento (3a) acoplado dicha hélice (3) a un árbol de entrada (4a) de dicho generador eléctrico (4).

de la turbina y el generador debido a la conexión rígi-

Aparato para convertir la energía de las corrientes marinas, mareales o fluviales en energía eléctrica. Campo de la técnica

La presente invención concierne a un aparato para convertir la energía de las corrientes marinas, mareales o fluviales en energía eléctrica, y es útil en el campo de la producción de energías renovables. Antecedentes de la invención

En los mares y océanos existen corrientes marinas consistentes en un movimiento de traslación, continuado y permanente de una masa de agua dentro de la masa general de agua que forma el mar u océano. Estas corrientes están causadas, principalmente, por el movimiento de rotación terrestre, que tiene un efecto distinto e incluso opuesto en el fondo del océano y en la superficie, y por los vientos constantes o planetarios, en conjunción con la configuración de las costas y la ubicación de los continentes. Otro fenómeno natural bien conocido es el de las mareas, consistente en un cambio periódico del nivel del mar producido principalmente por las fuerzas gravitacionales que ejercen la Luna y el Sol, aunque también influyen en gran medida las variaciones en la presión atmosférica. Las mareas en conjunción con la configuración de las costas producen corrientes locales y periódicas de flujo y reflujo de masas de agua que pueden llegar a tener una gran intensidad. También los ríos y otros cursos de agua proporcionan corrientes continuadas de agua producidas por el desnivel topográfico.

Así, la energía cinética de las masas de agua en movimiento de las corrientes marinas, mareales o fluviales son una inmensa fuente de energía limpia y renovable. En el estado de la técnica se conocen numerosos aparatos y dispositivos previstos para generar energía eléctrica a partir de la energía de las corrientes marinas, mareales o fluviales. Algunos de tales aparatos están enfocados al aprovechamiento de corrientes oceánicas profundas, mientras que otros están enfocados al aprovechamiento de corrientes marinas, mareales o fluviales relativamente superficiales.

La patente JP-A-56146075 describe uno de dichos aparatos destinados al aprovechamiento de corrientes relativamente superficiales, el cual comprende una embarcación de doble casco, o catamarán, flotando en la superficie, y una estructura sumergida fijada a la embarcación por debajo del fondo de la misma. La mencionada estructura soporta una tobera convergente-divergente, en el área más estrecha de la cual está instalada una hélice de una turbina conectada a un árbol de accionamiento acoplado coaxialmente con el árbol de entrada de un generador eléctrico. La tobera acelera la corriente de agua antes de que ésta incida sobre la hélice de la turbina.

Un inconveniente de este aparato es que el generador, al igual que la turbina, está dispuesto en la estructura sumergida, y esto obliga a proveer una carcasa herméticamente cerrada para el mismo. En la citada patente JP-A-56146075, la turbina y el generador eléctrico están alojados en una carcasa hermética parcialmente rodeada por la tobera convergente-divergente, lo cual requiere una tecnología relativamente sofisticada y es económicamente costoso. Otro inconveniente es que el catamarán que del cual pende la estructura sumergida es de un tipo convencional y en caso de fuerte oleaje puede verse sometido a un fuerte cabeceo, lo cual puede transmitir movimientos indeda entre la estructura sumergida y el catamarán.

Exposición de la invención

La presente invención contribuye a solventar los anteriores y otros inconvenientes aportando un aparato para convertir la energía de las corrientes marinas, mareales o fluviales en energía eléctrica, el cual comprende un flotador de superficie y una estructura sumergida suspendida de dicho flotador de superficie. El flotador de superficie, o la estructura sumergida, o ambos, están amarrados mediante un dispositivo de amarre. En dicha estructura sumergida está instalada giratoriamente una hélice dispuesta para ser impelida por las corrientes marinas, mareales o fluviales, es decir, por masas de agua en movimiento dentro de la masa general del mar u océano, o masas de agua en movimiento de un río o canal. La mencionada hélice está conectada a un árbol de accionamiento soportado en la estructura sumergida, y en el flotador de superficie está instalado un generador eléctrico que tiene árbol de entrada. La hélice está conectada operativamente para accionar dicho generador eléctrico por medio de una transmisión mecánica dispuesta para transmitir el movimiento de giro de dicho árbol de accionamiento a dicho árbol de entrada del generador eléctrico.

Con esta construcción, el generador eléctrico está alojado en una cámara del flotador de superficie, el cual comprende una cubierta con una tapa amovible que cierra herméticamente dicha cámara. Dado que la tapa no está sumergida, el cierre hermético de la misma sólo debe resistir presiones muy próximas a la presión atmosférica. Así, el cierre hermético de la tapa puede comprender, por ejemplo, unas grapas rápidas convencionales y un simple burlete perimetral de un material elástico fácilmente asequibles a un bajo coste.

En una realización, la mencionada transmisión mecánica desde el árbol de accionamiento de la hélice al árbol de entrada del generador eléctrico comprende un cable de transmisión flexible a torsión, preferiblemente un cable trenzado protegido por una funda flexible, el cual puede atravesar el casco del flotador de superficie por ejemplo a través de una junta hermética. Este tipo de transmisión es simple y económica, y en virtud de su flexibilidad se adapta aceptablemente bien a la acción de las corrientes y el oleaje.

En una realización alternativa (no mostrada) , la transmisión mecánica comprende uno o más árboles giratorios rígidos auxiliares conectados al árbol de accionamiento de la hélice y al árbol de entrada del generador eléctrico, y si es el caso el uno al otro, mediante unos reenvíos angulares de engranajes o unas juntas universales de cruceta de tipo cardán. Los mencionados reenvíos angulares de engranajes pueden ser multiplicadores para aumentar la velocidad de giro de los sucesivos árboles. Al menos uno de dichos árboles auxiliares atraviesa el casco del flotador de superficie mediante una junta hermética con un retén o similar.

La estructura sumergida comprende una plancha perforada horizontal fijada a unos miembros estructurales rígidos que se proyectan hacia abajo desde el flotador de superficie. Desde un borde delantero de dicha plancha perforada se extiende hacia delante una aleta móvil, la cual está montada de manera que puede pivotar respecto a un eje horizontal para formar un ángulo variable con la plancha perforada. Esta aleta móvil está conectada mediante unos cables a unas boyas que flotan en la superficie. Los mencionados cables pueden estar guiados respecto a la estructura sumergida, por ejemplo, mediante unas anillas fijadas los miembros estructurales.

Cuando el flotador de superficie cabecea a consecuencia del oleaje, las mencionadas boyan tiran de los cables o los aflojan y con ello varían el ángulo de la aleta móvil respecto a la plancha perforada. A su vez, la variación del ángulo de la aleta móvil respecto a la plancha perforada produce un movimiento ascendente o descendente del borde delantero de la plancha perforada que contrarresta el cabeceo del flotador de superficie. Así, la aleta móvil, los cables y las boyas, los cuales son de construcción sumamente simple y económica, proporcionan un efecto estabilizador de gran eficacia para el conjunto de flotador de superficie y estructura sumergida.

En la parte delantera de la estructura sumergida están dispuestos además unos deflectores fijos substancialmente verticales situados en lados opuestos de la hélice y en posiciones más adelantadas que la hélice. Estos deflectores fijos tienen unas superficies inclinadas que convergen hacia la hélice de adelante hacia atrás, de manera que dirigen la corriente de agua hacia la hélice. Además, la corriente de agua, cuando incide sobre la superficie inclinada de uno de los deflectores fijos, tiende a mover lateralmente la estructura sumergida, y esta tendencia se equilibra con una tendencia opuesta creada por la corriente de agua incidiendo sobre la superficie inclinada del otro deflector fijo. El resultado es que, en virtud de los deflectores fijos, la estructura sumergida “busca” continuamente la corriente y se auto-posiciona allí donde la corriente es...

1. Aparato para convertir la energía de las corrientes marinas, mareales o fluviales en energía eléctrica, comprendiendo:

un flotador de superficie (1) ;

una estructura sumergida (2) suspendida de dicho flotador de superficie (1) ;

una hélice (3) instalada giratoriamente en dicha estructura sumergida (2) para ser impelida por masas de agua en movimiento de corrientes marinas, mareales o fluviales; y

un generador eléctrico (4) conectado operativamente para ser accionado por dicha hélice (3) ,

donde el flotador de superficie (1) y/o la estructura sumergida (2) está amarrado a un dispositivo de amarre (5) ,

caracterizado porque dicho generador eléctrico

(4) está instalado en el flotador de superficie (1) y una transmisión mecánica está dispuesta para transmitir el movimiento de giro de un árbol de accionamiento (3a) acoplado dicha hélice (3) a un árbol de entrada (4a) de dicho generador eléctrico (4) .

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha transmisión mecánica comprende un cable de transmisión flexible (6) a torsión.

3. Aparato según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha transmisión mecánica comprende un multiplicador (7) instalado en el flotador de superficie (1) entre dicho cable de transmisión flexible (6) y dicho árbol de entrada (4a) del generador eléctrico

(4) para aumentar la velocidad de giro de la hélice (3) hasta una velocidad dentro de un rango de velocidades de giro requerido por el generador eléctrico (4) .

4. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha transmisión mecánica comprende al menos un árbol giratorio rígido auxiliar conectado al árbol de accionamiento de la hélice y/o al árbol de entrada del generador eléctrico mediante unos reenvíos angulares de engranajes o unas juntas universales de cruceta de tipo cardán.

5. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha estructura sumergida (2) comprende una plancha perforada (8) horizontal fijada a unos miembros estructurales (9) que se proyectan hacia abajo desde el flotador de superficie (1) y una aleta móvil (10) que se extiende hacia delante desde un borde delantero de dicha plancha perforada (8) y que está montada de manera que puede ser pivotada respecto a un eje horizontal (10a) para formar un ángulo variable con la plancha perforada (8) .

6. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha aleta móvil (10) está conectada mediante unos cables (11) guiados respecto a la estructura sumergida (2) a unas boyas (12) que flotan en la superficie y que tiran de dichos cables (11) o los aflojan a consecuencia del cabeceo del flotador de superficie

(1) producido por el oleaje y con ello varían el ángulo de la aleta móvil (10) respecto a la plancha perforada (8) .

7. Aparato según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la estructura sumergida (2) comprende unos deflectores fijos (13) substancialmente verticales situados en una parte delantera de la estructura sumergida (2) en lados opuestos de la hélice (3) y en posiciones más adelantadas que la hélice (3) , definiendo dichos deflectores fijos (13) unas superficies convergentes hacia la hélice (3) de adelante hacia atrás.

8. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el flotador de superficie (1) tiene una cubierta (14) y lleva lastre suficiente para quedar parcialmente sumergido con la línea de flotación cerca de la dicha cubierta (14) .

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho lastre es aguar alojada en al menos un compartimiento estanco (15) dispuesto en el flotador de superficie (1) .

10. Aparato según la reivindicación8ó9, caracterizado porque el flotador de superficie comprende una cámara (16) donde está alojado el generador eléctrico (4) , estando dicha cámara (16) cerrada herméticamente por una tapa amovible (17) .

11. Aparato según la reivindicación 8, 9 ó 10, caracterizado porque el flotador de superficie (1) tiene al menos un elemento de amarre de flotador (18) en una región de proa y un timón fijo (19) en una región de popa.

12. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho dispositivo de amarre (5) comprende un cuerpo de anclaje (20) fijado al lecho marino o fluvial, una primera línea de amarre (21) conectada por un extremo a un elemento de amarre de anclaje (22) fijado a dicho cuerpo de anclaje (20) y por el otro extremo a un elemento de amarre intermedio (23) , una segunda línea de amarre (24) conectada por un extremo a dicho elemento de amarre intermedio (23) y por el otro extremo a dicho elemento de amarre de flotador (18) , y una tercera línea de amarre (25) conectada por un extremo al elemento de amarre intermedio (23) y por el otro extremo a un elemento de amarre de estructura

(26) fijado a la estructura sumergida (2) .

13. Aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque al menos una de dichas segunda y tercera líneas de amarre (24, 25) está conectada al elemento de amarre intermedio (23) a través de un miembro elástico (27) .

14. Aparato según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque la corriente eléctrica generada por el generador eléctrico (4) es transportada hasta un punto de destino a través de una línea de conducción eléctrica (28) que se dispone a través de una región de proa del flotador de superficie (1) y que está soportada en las primera y segunda líneas de amarre (21, 24) y en un pie derecho (29) fijado en el cuerpo de anclaje (20) .

15. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho árbol de accionamiento (3a) acoplado a la hélice (3) está soportado mediante un caballete (30) fijado a la plancha perforada (8) .

16. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho árbol de accionamiento (3a) acoplado a la hélice (3) está soportado mediante un soporte (31) suspendido del flotador de superficie (1) .

17. Aparato según la reivindicación 7, caracterizado porque en un borde delantero de la aleta móvil

(10) y de cada uno de los deflectores fijos (13) están dispuestas una pluralidad de cuentas (32) ensartadas de manera que pueden girar en unas respectivas varillas (33) para facilitar el desenganche de cualquier plástico, alga u otro cuerpo que flotando en el agua se pudiera enredar en la aleta móvil (10) y/o en los deflectores fijos (13) .