Convertidor de energía de olas de tubo distensible.

Aparato para convertir la energía de las olas superficiales del mar en energía útil,

el aparato comprende:

- un tubo distensible largo (1), que contiene agua u otro líquido de densidad similar, sumergido o parcialmente sumergido en el mar, dicho tubo tiene unos extremos opuestos;

- unos medios (7) para orientar el tubo (1) de tal manera que en uso, con el tubo sumergido o parcialmentesumergido, el tubo se extiende generalmente en la dirección de propagación de la ola superficial; y

- unos medios (5) de extracción de energía en uno o ambos extremos del tubo;

caracterizado porque el tubo (1) tiene unas paredes elásticas o parcialmente elásticas (10), la elasticidad de lasparedes es tal que el tubo distensible responde a los cambios de la presión interna con un cambio proporcional desu área en sección transversal desde su valor sin perturbación, se elige la capacidad de distensión elástica de lasparedes del tubo y la longitud del tubo es tal que, en uso, una onda de presión longitudinal, asociada con dichocambio de área en sección transversal, se puede propagar a lo largo de la longitud del tubo como una onda de abultamiento en dicho agua u otro líquido contenido en el tubo, la velocidad de propagación de dichas ondas depresión a lo largo del tubo tiene como resultado que dichas ondas superficiales son generalmente iguales o cercanasde la velocidad de propagación de dichas ondas superficiales de modo que la energía de dichas ondas superficialespuede ser transferida a dicha onda de abultamiento de la que se puede extraer energía útil mediante los medios deextracción de energía (5).

Convertidor de energía de olas de tubo distensible.

CAMPO TÉCNICO La invención está relacionada con un aparato para extraer energía útil de las olas del mar tal como se define en el preámbulo de la reivindicación 1. Tal aparato se conocido por ejemplo del documento US-A-4 145 882.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA James Lighthill en la referencia [1] muestra cómo las ondas de presión pueden propagarse a lo largo de un tubo distensible. La presión hace que el tubo se dilate localmente y esto reduce la velocidad de propagación. Cuanto más distensible es el tubo, más lenta es la velocidad de la onda. Es conveniente referirse a estas ondas en el tubo como "ondas de abultamiento". Lighthill aplica su análisis al flujo sanguíneo en las arterias. Esta invención, a una escala mucho mayor, aplica el mismo principio para extraer energía de las olas del océano. Un tubo distensible largo lleno de agua se orienta en la dirección de propagación de las olas y la velocidad de las ondas de abultamiento dentro del tubo es más o menos igual a la velocidad de las olas del océano fuera. En este caso la energía se transfiere desde el océano a LA onda de abultamiento que crece a lo largo de la longitud del tubo. En el extremo del tubo se utiliza un pistón u otros medios para capturar la energía de la onda de abultamiento y generar energía útil.

Muchas de las invenciones anteriores de energía de LAS olas usan membranas flexibles y/o tubos orientados en la dirección de desplazamiento de las olas, pero ninguna parece depender de la capacidad de distensión de un tubo hecho (o hecho en parte) de un material elástico, como una forma de almacenar energía de las olas antes de la conversión. La novedad de esta invención es el uso de un tubo con paredes elásticas que lleva ondas de abultamiento coincidentes con la velocidad de las olas del océano.

Un ejemplo de un dispositivo anterior de energía de las olas antes que utiliza un tubo orientado en la dirección del desplazamiento de las olas se describe en el documento de patente US 4.145.882. Este documento describe un generador de energía de las olas que tiene una bolsa hecha de un material flexible, impermeable y no elástico que está parcialmente relleno con agua para ocupar por lo menos la mitad, pero menos que la plena capacidad de la bolsa. Unos huecos de aire por encima del agua permiten que se generen olas dentro de la bolsa por el peso de las olas de la superficie del mar que pasan por encima de la bolsa y esto impulsa el flujo de agua a través de un generador eléctrico.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Definiciones Elástico: Una sustancia, material u objeto es elástico si que puede ser deformado por una fuerza aplicada y volver a su forma original cuando se quita la fuerza. Un objeto elástico obedece a la ley de Hooke, en la que la tensión producida es sustancialmente proporcional a la tensión aplicada. Los materiales sólidos son más o menos elásticos hasta alguna tensión límite. Por ejemplo, la tensión límite para el acero es aproximadamente del 0, 1%, mientras que la tensión límite para el caucho puede ser aproximadamente de un 50%. Por sumamente elástico se entiende una sustancia, material u objeto para el que la tensión límite es superior al 5%. La elasticidad de un objeto depende de su forma, así como del material del que está hecho. De este modo, un resorte helicoidal hecho de acero puede ser sumamente elástico en la dirección de su eje principal, aunque el mismo acero no lo sea.

Distensible: Un tubo es distensible si responde a los cambios de presión interna con un cambio proporcional de su área en sección transversal desde su valor sin perturbación. Los tubos distensibles tienen paredes sumamente elásticas, ya sea porque están hechas de material elástico o porque están en cierta manera plegados o corrugados. Para un tubo de área en sección transversal S con presión interna p, la capacidad de distensión se define como Para esta invención es importante distinguir entre capacidad de distensión y flexibilidad: algunos ejemplos pueden aclarar esto. Un neumático de un coche a motor es flexible pero no distensible: cuando se infla, es elástico para pequeñas deformaciones. La cámara interior del neumático de coche a motor es distensible. Un bote inflable es flexible pero no distensible: su tamaño no varía con la presión de inflado. Esto es porque los botes inflables están hechos de hojas elastoméricas reforzadas que son flexibles pero no sumamente elásticas.

Onda de abultamiento: Tal como describe Lighthill en la referencia [1], en un tubo distensible una onda de presión longitudinal, asociada a un cambio de la sección transversal y la velocidad longitudinal del fluido, se puede propagar a lo largo del tubo. Esta onda se denomina una onda de abultamiento. La velocidad de propagación de la onda de abultamiento es c, donde c2 = I/ (ρD) , ρ es la densidad del fluido en el interior y D la capacidad de distensión tal como se ha definido anteriormente en la ecuación (1) .

Proa y popa: Para un objeto largo en el mar orientado generalmente en la dirección de la propagación de la onda, el extremo que mira a las olas tendrá la referencia como la proa: el otro extremo que mira en la dirección de propagación tendrá la referencia como la popa.

Según la invención, se proporciona un aparato para convertir la energía de las olas superficiales del mar en energía útil, el aparato comprende:

-un tubo distensible largo, que contiene agua u otro líquido de densidad similar, sumergido o parcialmente sumergido en el mar, dicho tubo tiene unos extremos opuestos; -unos medios para orientar el tubo de tal manera que en uso, con el tubo sumergido o parcialmente sumergido, el tubo se extiende generalmente en la dirección de propagación de la ola superficial; y -unos medios de extracción de energía en uno o ambos extremos del tubo;

caracterizado porque el tubo tiene unas paredes elásticas o parcialmente elásticas, la elasticidad de las paredes es tal que el tubo distensible responde a los cambios de la presión interna con un cambio proporcional de su área en sección transversal desde su valor sin perturbación, se elige la capacidad de distensión elástica de las paredes del tubo y la longitud del tubo es tal que, en uso, una onda de presión longitudinal, asociada con dicho cambio de área en sección transversal, se puede propagar a lo largo de la longitud del tubo como una onda de abultamiento en dicho agua u otro líquido contenido en el tubo, la velocidad de propagación de dichas ondas de presión a lo largo del tubo tiene como resultado que dichas ondas superficiales son generalmente iguales o cercanas de la velocidad de propagación de dichas ondas superficiales de modo que la energía de dichas ondas superficiales puede ser transferida a dicha onda de abultamiento de la que se puede extraer energía útil mediante los medios de extracción de energía.

También según la invención, se proporciona un método para convertir la energía de las olas superficiales del mar en energía útil, utilizando un aparato según se define anteriormente, el tubo de dicho aparato contienen agua u otro líquido de densidad similar, el método comprende las etapas de:

- sumergir o sumergir parcialmente el tubo en el mar; -orientar el tubo dentro del mar, de tal manera que el tubo se extiende generalmente en la dirección las olas superficiales del mar; y -utilizar los medios de extracción de energía para extraer energía útil de las ondas de abultamiento.

Según esta invención en su primera característica, el convertidor de energía de las olas comprende un tubo distensible largo, generalmente horizontal, sumergido o parcialmente sumergido en el mar y orientado generalmente en la dirección de la propagación de las olas, dicho tubo es abierto o cerrado en la proa e incorpora unos medios de extracción de energía en uno o ambos extremos, la capacidad de distensión del tubo se elige de modo que la velocidad de la onda de abultamiento a lo largo del tubo es generalmente igual o cercana a la velocidad de las olas en el mar que lo rodea.

El tubo se llena con agua u otro líquido de densidad similar que con ventaja pueda estar a una presión superior a la del mar que lo rodea.

Según la invención la sección transversal del tubo distensible puede tener cualquier forma y la elasticidad de las paredes puede variar alrededor de la circunferencia, en algunas realizaciones parte de la circunferencia es substancialmente no elástica. Por otra parte, la forma, el tamaño y la elasticidad de la sección transversal y, en consecuencia, la capacidad de distensión, puede con ventaja variar a lo largo de la longitud del tubo.

Según la invención, en su segunda característica... [Seguir leyendo]

1. Aparato para convertir la energía de las olas superficiales del mar en energía útil, el aparato comprende:

-un tubo distensible largo (1) , que contiene agua u otro líquido de densidad similar, sumergido o parcialmente sumergido en el mar, dicho tubo tiene unos extremos opuestos; -unos medios (7) para orientar el tubo (1) de tal manera que en uso, con el tubo sumergido o parcialmente sumergido, el tubo se extiende generalmente en la dirección de propagación de la ola superficial; y -unos medios (5) de extracción de energía en uno o ambos extremos del tubo;

caracterizado porque el tubo (1) tiene unas paredes elásticas o parcialmente elásticas (10) , la elasticidad de las paredes es tal que el tubo distensible responde a los cambios de la presión interna con un cambio proporcional de su área en sección transversal desde su valor sin perturbación, se elige la capacidad de distensión elástica de las paredes del tubo y la longitud del tubo es tal que, en uso, una onda de presión longitudinal, asociada con dicho cambio de área en sección transversal, se puede propagar a lo largo de la longitud del tubo como una onda de abultamiento en dicho agua u otro líquido contenido en el tubo, la velocidad de propagación de dichas ondas de presión a lo largo del tubo tiene como resultado que dichas ondas superficiales son generalmente iguales o cercanas de la velocidad de propagación de dichas ondas superficiales de modo que la energía de dichas ondas superficiales puede ser transferida a dicha onda de abultamiento de la que se puede extraer energía útil mediante los medios de extracción de energía (5) .

2. Aparato según la reivindicación 1, en donde el tubo (1) tiene una o más paredes que se extienden alrededor de una circunferencia del tubo, dicha (s) pared (es) es elástica en una parte de la circunferencia, (10) y en otra parte de la circunferencia es flexible pero no elástica (12) .

3. Aparato según la reivindicación 2, en donde la pared del tubo (1) comprende unas bandas longitudinales paralelas de caucho (86) intercaladas con unas bandas longitudinales paralelas de material flexible no elástico (87) .

4. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el tubo (1) tiene unas paredes corrugadas (13) o elípticas.

5. Aparato según la reivindicación 1, en donde el tubo (1) tiene unas paredes (10) , dichas paredes comprenden una estructura reticular (14) de material flexible o elástico que rodea unos espacios que están inflados con aire comprimido o cualquier otro fluido.

6. Aparato según la reivindicación 1, en donde el tubo (1) tiene unas paredes, dichas paredes comprenden unos espacios internos que pueden ser inflados con aire u otro fluido con el efecto de que se puede ajustar la capacidad de distensión del tubo.

7. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde la capacidad de distensión del tubo (1) varía a lo largo de la longitud del tubo.

8. Aparato según la reivindicación 7, en donde la forma en sección transversal o tamaño en sección transversal del tubo (1) , y, en consecuencia, la capacidad de distensión del tubo, varían a lo largo de la longitud del tubo.

9. Aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende además unos medios de flotación (4) de tal manera que el tubo (1) flotará cerca de la superficie del mar (3) .

10. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde los medios (5) de extracción de energía comprenden un pistón (21, 31) que se mueve en un cilindro (20, 30) .

11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde los medios (5) de extracción de energía comprenden una o más válvulas unidireccionales (38, 61) en el tronco del tubo (1) y una turbina de agua conectada al tubo en la proa o popa que impulsa directa o indirectamente un generador eléctrico.

12. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde los medios de extracción de energía comprenden dos o más válvulas unidireccionales (82, 83) en la popa del tubo (1) que se comunican con dos o más acumuladores distensibles (80, 81) con una turbina de agua (84) entre los acumuladores que impulsa directa o indirectamente un generador eléctrico (85) .

13. Un método para convertir la energía de las olas superficiales del mar en energía útil, utilizar un aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el tubo de dicho aparato contiene agua u otro líquido de densidad similar, el método comprende las etapas de:

-sumergir o sumergir parcialmente el tubo (1) en el mar; -orientar (7) el tubo dentro del mar, de tal manera que el tubo se extiende generalmente en la dirección las olas superficiales del mar; y -utilizar los medios (5) de extracción de energía para extraer energía útil de las ondas de abultamiento.

14. Un método según la reivindicación 13, en donde el tubo (1) está completamente lleno con dicho agua u otro líquido.

Figura 3