ES2820274T3 - Dispositivo de captación de energía que convierte el movimiento traslacional y rotacional multiaxial en movimiento rotacional unidireccional - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de captación de energía para captar energía de una ola, de tal modo que el movimiento de la ola resulta en un movimiento de cabeceo, ronza, guiñada, arrastre, balanceo y arfada, comprendiendo el dispositivo de captación de energía: un conjunto de alojamiento; un árbol de entrada (S1), acoplado operativamente a una primera rueda de engranaje cónica a través de un primer cojinete unidireccional que transmite fuerza de rotación en un primer sentido, de tal manera que el árbol de entrada está acoplado operativamente a una segunda rueda de engranaje cónica a través de un segundo cojinete unidireccional que transmite fuerza de rotación en un segundo sentido, siendo el segundo sentido opuesto al primer sentido, estando configurado el árbol de entrada para moverse en respuesta al movimiento de la ola; un árbol de arfada y cabeceo (S2), acoplado de forma rotativa al conjunto de alojamiento, de tal manera que el árbol de arfada y cabeceo que soporta libremente una tercera rueda de engranaje cónica que engrana operativamente con la primera rueda de engranaje cónica y la segunda rueda de engranaje cónica, de tal modo que el árbol de arfada y cabeceo soporta libremente una cuarta rueda de engranaje cónica que engrana operativamente con la primera rueda de engranaje cónica y la segunda rueda de engranaje cónica, de manera que el árbol de arfada y cabeceo soporta libremente una quinta rueda de engranaje cónica, acoplada fijamente con la cuarta rueda de engranaje cónica para rotar con ella, estando el árbol de arfada y cabeceo acoplado operativamente a una sexta rueda de engranaje cónica mediante un tercer cojinete unidireccional; un árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre (S3), acoplado de manera rotativa al conjunto de alojamiento, de tal manera que el árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre tiene una séptima rueda de engranaje cónica y una primera rueda de engranaje recta acoplada fijamente con la misma, de modo que la séptima rueda de engranaje cónica está engranada operativamente con la quinta rueda de engranaje cónica y con la sexta rueda de engranaje cónica y hace rotar el árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre y la primera rueda de engranaje recta en respuesta a ello; un árbol de ronza y guiñada (S4), acoplado de forma fija al conjunto de alojamiento; y un árbol de salida (S5), dispuesto coaxialmente alrededor del árbol de ronza y guiñada, teniendo el árbol de salida una segunda rueda de engranaje recta acoplada fijamente al mismo, que engrana operativamente con la primera rueda de engranaje recta del árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre (S3), de tal manera que el árbol de salida está acoplado operativamente al árbol de ronza y guiñada para su movimiento de rotación unidireccional en respuesta a la entrada en múltiples direcciones procedente del árbol de ronza y guiñada, en el que el movimiento de traslación y rotación multiaxial del árbol de entrada y del conjunto de alojamiento se convierte en un movimiento de rotación unidireccional del árbol de salida.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de captación de energía que convierte el movimiento traslacional y rotacional multiaxial en movimiento rotacional unidireccional

Campo

La presente invención se refiere a dispositivos de captación de energía y, más particularmente, se refiere a un dispositivo de captación de energía que convierte el movimiento de traslación y rotación multiaxial en un movimiento de rotación unidireccional.

Antecedentes y compendio

Esta sección proporciona información de antecedentes relacionada con la presente invención que no es necesariamente técnica anterior. Esta sección también proporciona un compendio general de la invención, y no es una divulgación exhaustiva de su alcance completo ni de todas sus características.

El calentamiento global es una frase común hoy en día y no requiere ninguna explicación o discusión adicional. Las naciones están dispuestas a gastar miles de millones para detener el calentamiento global en los niveles actuales y no empeorar la situación. Un importante enfoque es el desarrollo de fuentes de energía renovables o no convencionales. Sin lugar a dudas, las tecnologías de energía solar y eólica han progresado significativamente y se ha puesto un gran énfasis en la explotación de estas fuentes. La energía undimotriz y mareomotriz se encuentra todavía en las etapas iniciales de desarrollo y son solo unos pocos países de Europa y EE.UU. los que están dedicando recursos para explotarlas.

La energía solar está disponible solo durante el día y la falta de dispositivos de almacenamiento de energía representa una desventaja significativa. La energía solar está en su intensidad más baja durante el amanecer, alcanza su máximo al mediodía y disminuye a magnitudes bajas al atardecer. Durante el día, el suministro de energía solar promedio aumenta hasta un pico, luego disminuye y no permanece constante. Cuando la energía solar disminuye a magnitudes bajas durante el día o cuando cae a cero durante la noche, deben estar disponibles fuentes de energía alternativas para seguir satisfaciendo la demanda. Aprovechar la energía solar requiere un capital sustancial y, por añadidura a este, se necesita una inversión adicional para mantener y establecer fuentes alternativas para satisfacer la demanda cuando el sol se retira. Además, los países más alejados del ecuador no se cuentan entre los posibles candidatos.

Asimismo, la energía eólica es estacional. Incluso durante las temporadas de viento, el viento no permanece constante y varía periódicamente. Al igual que la energía solar, los sistemas de energía eólica también requieren inversión en fuentes de reserva para seguir satisfaciendo la demanda cuando los vientos disminuyen o caen hasta magnitudes insignificantes.

Por otro lado, la energía de las olas, en comparación con las otras dos, es más fiable. Se puede esperar un suministro de energía de las olas razonablemente incesante durante un periodo de tiempo más largo. Sin embargo, las variaciones de energía no son tan significativas como en la energía solar y eólica. Pero en intervalos de tiempo más cortos (en minutos y segundos), la energía de las olas fluctúa momentáneamente. Esto requiere un sistema de absorción y conversión de la energía de las olas que pueda almacenar la potencia de pico momentáneamente y liberarla para su aporte durante períodos momentáneos de baja potencia. La industria de la energía de las olas almacena hoy en día este exceso momentáneo de energía en una batería como energía eléctrica o en un recipiente a presión como energía de presión. La energía almacenada se utiliza en periodos cortos de tiempo (minutos o segundos) y no necesita almacenamiento a largo plazo (en horas o días). Los actuales dispositivos de conversión de la energía de las olas bien hacen funcionar directamente un generador eléctrico que almacena energía eléctrica en bancos de baterías, o bien hacen funcionar un motor hidráulico que almacena energía de presión en recipientes a presión. La presión almacenada es entonces libera a una velocidad constante para hacer funcionar una turbina hidráulica/motor acoplados a un generador eléctrico.

Un problema al que se enfrenta la industria de la energía undimotriz son los golpes repentinos de olas de mayor intensidad. Durante un período de tiempo dado, las fuerzas cinéticas asociadas con cada onda son predominantemente constantes. Sin embargo, no es raro observar una ola rompiendo con mucha menos fuerza o, por el contrario, una con una magnitud de fuerza mucho mayor. Esto requiere que el sistema de absorción y conversión de energía de las olas esté diseñado adecuadamente para olas de la mayor magnitud, a fin de evitar fallos estructurales.

En los sistemas o aparatos convencionales que absorben y convierten la energía de las olas, solo uno o dos de los movimientos del océano (cabeceo, abatimiento o ronza, guiñada, traslación longitudinal o arrastre, balanceo y arfada) se absorben o convierten (véanse las Figuras 1B y 1C). Las fuerzas asociadas con los demás movimientos restantes no se absorben y, por lo tanto, se requiere que el aparato resista estructuralmente estas fuerzas. Como estas fuerzas no absorbidas golpean desde diferentes direcciones, el aparato requiere un refuerzo considerable en todas las dimensiones para soportar las tensiones resultantes. Mejorar la selección de los materiales de resistencia y mayores límites de elasticidad ayudarán hasta cierto punto. Más allá de lo cual se requerirá un aumento del tamaño. Un mayor tamaño expondrá más área superficial al movimiento del océano, lo que resulta en fuerzas más altas y, por lo tanto, el diseñador se enfrenta a un círculo vicioso. En última instancia, se requiere una estructura voluminosa, pesada, difícil de manejar y cara para absorber y convertir una potencia relativamente baja.

Un ejemplo de un dispositivo de energía de las olas para captar olas en múltiples direcciones se muestra en el documento US 2016/123439.

En realidad, un dispositivo de flotación libre hecho de material elástico dejado en la superficie del agua del océano de manera que no esté atado, fijo o amarrado flotará, cabeceará, ronzará, experimentará un movimiento de guiñada, arrastre, balanceo y arfada con las olas. Las tensiones que experimenta este dispositivo no son significativas y se deben principalmente a su propio peso y geometría. Asegúrese este dispositivo flotante a un miembro estructural (una viga, un árbol, un brazo, etc.) para accionar un dispositivo (generador eléctrico o bomba de presión) con el fin de absorber o convertir la energía transferida al dispositivo flotante por las olas. Si al miembro se le permite libertad de movimiento solo en la dirección "Y" para absorber el movimiento de arfada, entonces, cuando otros movimientos como el abatimiento o ronza, el cabeceo, el arrastre, etc., acompañan el movimiento de arfada, este miembro tiene que realizar dos funciones: una para transmitir el movimiento de arfada al dispositivo para la absorción y conversión de las fuerzas de arfada, y otra para mantener el dispositivo flotante en su lugar, al resistir las fuerzas no utilizadas causadas por movimientos asociados con la ronza, el cabeceo, el arrastre, etc. Esto da como resultado otras fuerzas complejas como la flexión, el cizallamiento, la torsión, etc. que este miembro tiene que soportar.

Esta desventaja es eliminada o reducida significativamente por el sistema de las presentes enseñanzas, que es capaz de absorber fuerzas asociadas con todos los movimientos del océano, incluyendo el cabeceo, el abatimiento o ronza, la guiñada, el arrastre, el balanceo y la arfada. Las fuerzas generadas en el sistema serán iguales a la resistencia ofrecida por la bomba hidráulica o el generador eléctrico.

Además, todas estas fuerzas multidireccionales se absorben y se concentran en un único movimiento de rotación unidireccional. Esto elimina el requisito de diseñar la estructura para todos los tipos de fuerzas multidireccionales. La estructura experimentará fuerzas iguales a la resistencia ofrecida por la bomba hidráulica o el generador eléctrico. El componente principal de este sistema será la caja de engranajes, que se diseñará para absorber todos los tipos de fuerzas asociadas con todos los movimientos del océano. Las fuerzas máximas aplicadas sobre la caja de engranajes tan solo igualarán la resistencia ofrecida por la bomba hidráulica o por el generador eléctrico. La función principal de la estructura es únicamente soportar la caja de engranajes.

La caja de engranajes se puede aumentar o reducir en escala basándose en las necesidades de potencia dictadas por las especificaciones del generador eléctrico o motor hidráulico seleccionado. El tamaño y la resistencia de la estructura se diseñarán simplemente para soportar la caja de engranajes.

Otras áreas de aplicabilidad resultarán evidentes a partir de la descripción que se proporciona en esta memoria. La descripción y los ejemplos específicos de este compendio están destinados únicamente a fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la presente invención.

Dibujos

Los dibujos que se describen en la presente memoria son solo para fines de ilustración de las realizaciones seleccionadas, y no todas las implementaciones posibles, y no pretenden limitar el alcance de la presente invención.

La Figura 1A representa una clasificación rotacional y direccional de acuerdo con la presente invención.

La Figura 1B ilustra los movimientos de traslación de las olas.

La Figura 1C ilustra los movimientos de rotación de las olas.

La Figura 2 ilustra una vista frontal de un dispositivo captador de energía de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 3 ilustra una vista en planta del dispositivo de captación de energía de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 4 ilustra una vista lateral del dispositivo captador de energía de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 5 ilustra una primera vista en perspectiva del dispositivo de captación de energía de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 6 ilustra una segunda vista en perspectiva del dispositivo captador de energía de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 7 ilustra una vista despiezada de los árboles S0 y S1 de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 8 ilustra los árboles S0, S1, S2a, S2b, S2c de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 9 ilustra una primera vista en perspectiva de los árboles S0, S1, S2a, S2b, S2c; las ruedas de engranaje cónicas BG1, BG2, BG3, BG4, BG5, BG6, BG7; y la rueda de engranaje recta SG1 de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 10 ilustra una segunda vista en perspectiva de los árboles S0, S1, S2a, S2b, S2c; las ruedas de engranaje cónicas BG1, BG2, BG3, BG4, BG5, BG6, BG7; y la rueda de engranaje recta SG1 de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 11 ilustra una vista en perspectiva desde debajo de los árboles S0, S1, S2a, S2b, S2c; las ruedas de engranaje cónicas BG1, BG2, BG3, BG4, BG5, BG6, BG7; y la rueda de engranaje recta SG1 de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 12 ilustra una vista en perspectiva de un conjunto superior de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 13 ilustra una vista en corte transversal del conjunto superior de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 14 ilustra una primera vista en perspectiva de un conjunto inferior de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 15 ilustra una segunda vista en perspectiva del conjunto inferior de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 16 ilustra una vista en corte transversal del conjunto inferior de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 17 ilustra una vista en perspectiva del dispositivo de captación de energía, con un volante y una polea de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 18 ilustra el dispositivo de captación de energía, incorporado en un sistema de despliegue de dos flotadores de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 19 ilustra el dispositivo de captación de energía, incorporado en una configuración de despliegue con el conjunto de engranajes boca abajo sobre la plataforma, de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 20 ilustra el dispositivo de captación de energía, incorporado en una configuración de despliegue con el conjunto de engranajes en vertical sobre la plataforma, de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

La Figura 21 ilustra el dispositivo de captación de energía, incorporado en una configuración de despliegue en vehículos y barcos de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

Los números de referencia correspondientes indican partes correspondientes a lo largo de todas las diversas vistas de los dibujos.

Descripción detallada

A continuación, se describirán más exhaustivamente realizaciones proporcionadas a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos.

Se proporcionan ejemplos de realizaciones para que esta descripción sea completa y transmita completamente el alcance a las personas expertas en la técnica. Se establecen numerosos detalles específicos, tales como ejemplos de componentes, dispositivos y métodos específicos, a fin de proporcionar una comprensión completa de las realizaciones de la presente invención. Resultará evidente para los expertos de la técnica que no es necesario emplear detalles específicos, que las realizaciones proporcionadas a modo de ejemplo pueden materializarse de muchas formas diferentes, y que ninguna de ellas debe interpretarse como limitativa del alcance de la invención. En algunas realizaciones proporcionadas a modo de ejemplo, no se describen en detalle procesos bien conocidos, estructuras de dispositivos bien conocidas y tecnologías bien conocidas.

La terminología utilizada en esta memoria tiene únicamente el propósito de describir realizaciones particulares proporcionadas a modo de ejemplo y no pretende ser limitante. Tal como se usan en esta memoria, las formas singulares "un", "un" y "el" pueden estar destinadas a incluir las formas plurales también, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Los términos y expresiones "comprende", "que comprende", "que incluye" y "que tiene" son inclusivos y, por lo tanto, especifican la presencia de las características, partes integrantes, etapas, operaciones, elementos y/o componentes referidos, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, partes integrantes, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos. Las etapas de método, procedimientos y operaciones descritos en este documento no deben interpretarse como que requieran necesariamente su ejecución en el orden particular explicado o ilustrado, a menos que se identifique específicamente como un orden de ejecución. También debe entenderse que se pueden emplear etapas adicionales o alternativas.

Cuando se hace referencia a un elemento o capa como "sobre", "unido a", "conectado a" o "acoplado a" otro elemento o capa, puede estar directamente sobre, unido, conectado o acoplado al otro elemento o capa, o bien pueden estar presentes elementos o capas intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a un elemento como "directamente sobre", "directamente unido a", "directamente conectado a" o "directamente acoplado a" otro elemento o capa, puede no haber presentes elementos o capas intermedios. Otras palabras utilizadas para describir la relación entre elementos deben interpretarse de manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.). Tal como se usa en la presente memoria, la expresión "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

Si bien pueden utilizarse en la presente memoria los términos primero, segundo, tercero, etc. para describir diversos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deberán estar limitados por estos términos. Estos términos solo se pueden usar para distinguir un determinado elemento, componente, región, capa o sección de otra región, capa o sección. Términos tales como "primero", "segundo" y otros términos numéricos no implican, cuando se usan en la presente memoria, una secuencia u orden, a menos que el contexto lo indique claramente. Por tanto, un primer elemento, componente, región, capa o sección explicado más adelante podría denominarse segundo elemento, componente, región, capa o sección sin apartarse de las enseñanzas de los ejemplos de realización.

Construcción

De acuerdo con el principio de las presentes enseñanzas, como se ilustra en las Figuras 2-17, se proporciona un dispositivo para captar la energía de las olas en el que las fuerzas multidireccionales se absorben y se concentran en un único movimiento de rotación unidireccional. Para fines descriptivos, (Figura 1A) el eje X se considera horizontal (paralelo a los bordes superior e inferior de esta página), el eje Y es vertical (paralelo a los bordes izquierdo y derecho de esta página) y el eje Z es normal al plano XY. La rotación de componentes con ejes paralelos al eje X se considerará en sentido horario o antihorario según se observa de izquierda a derecha. Para componentes con ejes paralelos al eje Y, la dirección de rotación en el sentido horario, o de giro de las agujas del reloj, o en el sentido antihorario se determinará según se observa de arriba abajo. Asimismo, para componentes con ejes que cortan el plano XY, el sentido de rotación se determinará según se mira hacia el plano XY a lo largo del eje respectivo.

Términos y expresiones espacialmente relativos, como "interior", "exterior", "por debajo", "debajo", "inferior", "arriba", "superior" y similares, se pueden utilizar aquí para facilitar la descripción con el fin de describir la relación de un elemento o característica con otro(s) elemento(s) o característica(s) como se ilustra en las figuras. Se puede pretender que los términos espacialmente relativos abarquen diferentes orientaciones del dispositivo en uso o funcionamiento, además de la orientación representada en las figuras. Por ejemplo, si al dispositivo de las figuras se le diera la vuelta, los elementos descritos como "debajo" o "por debajo" de otros elementos o características quedarían orientados "por encima" de los otros elementos o características. Por tanto, el término empleado a modo de ejemplo "debajo" puede abarcar tanto una orientación por encima como por debajo. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (rotado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relativos usados aquí se interpretan en consecuencia.

Con referencia a las Figuras 2-21B, en algunas realizaciones, las placas de alojamiento M2a y M2c son paralelas entre sí y perpendiculares al plano XZ. Las placas de alojamiento M2b1 y M2d son paralelas al plano XZ. El alojamiento M2b1 está unido a la cara inferior de las placas de alojamiento M2a y M2c. Las placas de alojamiento M2b1 y M2d siempre se encuentran en el plano horizontal XZ. Las placas de alojamiento M2a y M2c siempre son perpendiculares al plano XZ. Las placas de alojamiento M2a, M2b1 y M2c, juntas como una sola unidad, pueden rotar alrededor del eje Y. El orificio circular central a través de la placa M2b1 y M2d tiene un eje que pasa por el punto de origen O y es paralelo al eje Y.

El punto central y el punto de origen O es el punto de intersección del eje del árbol S1 y el del árbol S2b. Los árboles S2a, S2b y S2c están unidos entre sí, con el S2b en el centro, el S2a a la izquierda y el S2c a la derecha. Comparten el mismo eje y son paralelos al plano XZ. El extremo libre del árbol S2a está soportado por el buje BU1 situado en el alojamiento M2a. El extremo libre del árbol S2c está soportado por el buje BU2 situado en el alojamiento M2c. Los alojamientos M2a y M2c soportan los árboles S2a, S2b y S2c. Los árboles S2a, S2b y el eje S2c rotan al unísono al estar asegurados entre sí.

En el árbol S2a, entre el alojamiento M2a y el árbol S2b, está montado un engranaje cónico BG3 de tal modo que los dientes de BG3 miran hacia el lado izquierdo del árbol S2b. Se proporciona un buje BU3 en la superficie de ID de la rueda de engranaje cónica BG3 para reducir el rozamiento rotacional. La rueda de engranaje cónica BG3 puede rotar independientemente en el árbol S2a. Las caras de los cubos de las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 están aseguradas entre sí de manera que rotan al unísono. El conjunto de las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 está montado en el árbol S2c de tal manera que los dientes de la rueda de engranaje cónica BG4 miran hacia el lado derecho del árbol S2b. Se ha proporcionado un buje BU4 en la superficie de ID de las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 para reducir el rozamiento rotacional. Las ruedas de engranajes cónicas BG4 y BG5 pueden rotar juntas e independientemente en el árbol S2c.

Un cojinete normal RB1 se ha colocado dentro de la abertura cilíndrica central del árbol S2b. El árbol de entrada S1 pasa a través del cojinete normal RB1 existente en la abertura cilíndrica central del árbol S2b, y puede rotar independientemente alrededor de su propio eje. El árbol de entrada S1 se extiende a lo largo del eje z en la posición neutra para la ilustración; sin embargo, puede moverse en torno a diferentes direcciones. El eje del árbol S1 pasa por el punto de origen O. Un extremo del árbol que es el extremo de accionamiento es el más alejado del dispositivo. El extremo de accionamiento del árbol de entrada S1 puede ser movido hacia arriba y hacia abajo (a lo largo del eje y), ser movido hacia los lados (a lo largo del eje x), ser movido oblicuamente (combinación de los ejes x e y) y hacerse rotar sobre su eje. Cuando se mueve el extremo de accionamiento, el eje del árbol de entrada puede adoptar cualquier posición que corte el plano xy a través del punto de origen O.

Un cojinete unidireccional OWB1 está montado en el árbol de entrada S1, mirando hacia el lado anterior del árbol S2b. La rueda de engranaje cónica BG1 está montada en el cojinete unidireccional OWB1 de manera que se acopla con las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4 situadas en el lado anterior del árbol S2b. La orientación de OWB1 es tal, que, cuando el árbol S1 se hace rotar en sentido antihorario, imparte una rotación en sentido antihorario a la rueda de engranaje cónica BG1. Durante la rotación en el sentido de las agujas del reloj del árbol S1, no se imparte rotación a BG1. La rueda de engranaje cónica BG1, cuando se hace rotar en sentido antihorario, no puede impartir rotación al árbol S1, pero cuando se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, puede impartir rotación al árbol S1 en el sentido de las agujas del reloj. De manera similar, se ha montado otro cojinete unidireccional OWB2 en el árbol de entrada S1, mirando hacia el lado posterior del árbol S2b. La rueda de engranaje cónica BG2 está montada en el cojinete unidireccional OWB2 de manera que se acopla con las ruedas de engranaje cónica BG3 y BG4 situadas en la parte posterior del árbol S2b. La orientación de OWB2 es tal, que, cuando el árbol S1 se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, imparte una rotación en el sentido de las agujas del reloj a la rueda de engranaje cónica BG2. Durante la rotación en sentido antihorario del árbol S1 no se imparte rotación a BG2. La rueda de engranaje cónica BG2, cuando, se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, no puede impartir ninguna rotación al árbol S1, pero cuando se hace rotar en el sentido contrario a las agujas del reloj, puede impartir rotación al árbol S1 en el sentido contrario a las agujas del reloj. El eje de las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 y el eje de las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4 son perpendiculares entre sí y se cortan en sus puntos centrales, que también es el punto de origen O. Las cuatro ruedas de engranaje cónicas BG1, BG2, BG3 y BG4 están engranadas entre sí y rotan al unísono. BG1 y BG2 rotan a lo largo de su eje y también giran alrededor de los ejes de las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4. Cuando el extremo de accionamiento del árbol de entrada S1 es movido hacia arriba y hacia abajo a lo largo del eje y, las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 realizan un movimiento planetario alrededor de las ruedas de engranaje BG3 y BG4. De manera similar, cuando el árbol de entrada S1 es movido hacia la izquierda y hacia la derecha, los árboles S2a, S2b y S2c también giran alrededor del eje Y, conjuntamente con las placas de alojamiento M2a, M2b1 y M2c.

El árbol de entrada S1 tiene una acanaladura helicoidal M3 mecanizada en su superficie, en el extremo de accionamiento. Un árbol impulsor hueco S0 tiene una chaveta M1 que sobresale de su superficie de ID. El árbol S1 se inserta en el árbol accionador hueco S0 de manera que la chaveta M1 se desliza dentro de la acanaladura helicoidal M3 mecanizada en la superficie exterior del árbol S1. Cuando el árbol impulsor hueco S0 se hace rotar debido al movimiento de balanceo de las olas alrededor del eje de los árboles S0 y S1, la chaveta M1 impartirá un movimiento de rotación a la acanaladura helicoidal M3, haciendo girar así el árbol de entrada S1. Cuando el árbol impulsor hueco S0 es movido alternativamente o en movimiento de vaivén debido a los movimientos de las olas a lo largo del eje del árbol S1, la chaveta M1 se deslizará a través de la acanaladura M3 impartiendo un movimiento de rotación a la acanaladura helicoidal M3, haciendo girar así el árbol de entrada S1. El movimiento del árbol impulsor hueco S0 hacia o en alejamiento de las ruedas de engranaje cónicas impartirá una rotación en sentido horario o antihorario, respectivamente, al árbol S1.

El cojinete unidireccional OWB3 está montado en el árbol S2c, entre los dientes de la rueda de engranaje cónica BG5 y la placa de alojamiento M2c. La rueda de engranaje cónica BG6 está montada en el cojinete unidireccional OWB3 de tal manera que los dientes de BG6 se enfrentan a los dientes de BG5. La orientación del cojinete unidireccional OWB3 es tal, que, cuando el árbol S2c rota en el sentido de las agujas del reloj, imparte una rotación en el sentido de las agujas del reloj a la rueda de engranaje cónica BG6. Cuando el árbol S2c gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, no se imparte ningún par a la rueda de engranaje cónica BG6. La rueda de engranaje cónica BG6, cuando se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, no puede impartir ninguna rotación al árbol S2c, pero cuando se hace rotar en el sentido contrario a las agujas del reloj, puede impartir rotación al árbol S2c en el sentido contrario a las agujas del reloj. Las ruedas de engranaje cónicas BG5 y BG6 se enfrentan entre sí. Un árbol hueco S3 está ensamblado en la placa de alojamiento M2b1 de tal manera que es perpendicular a la placa M2b1 y también perpendicular al eje del árbol S2c. Además, el árbol S3 existe por encima y por debajo de la placa de alojamiento M2b1 y también está por debajo del árbol S2c. El eje del árbol S3, si se prolonga hacia arriba, se corta con el eje del árbol S2c en ángulo recto. El eje del árbol S3 es equidistante de las caras de las ruedas de engranaje cónicas BG5 y BG6. Por encima de la placa M2b1 y rodeando el árbol S3 se ha proporcionado un alojamiento cilíndrico M2b2. El alojamiento cilíndrico M2b2 está fijado/atornillado a la placa M2b1. Se ha proporcionado un buje BU4 en la superficie de ID del alojamiento M2b2 para permitir la rotación libre del árbol S3. El árbol S3 puede rotar libremente dentro del alojamiento M2b2. En el extremo superior del árbol S3, la rueda de engranaje cónica BG7 está enchavetada de tal manera que BG7 engrana con las ruedas de engranaje cónicas BG5 y BG6. En el extremo inferior del árbol S3 se encuentra enchavetada la rueda de engranaje recta SG1. La rueda de engranaje cónica BG7, el árbol S3 y la rueda de engranaje recta SG1 rotan al unísono. Entre la rueda de engranaje cónica BG7 y el alojamiento M2b2 se ha proporcionado un cojinete de empuje TB1. Se ha proporcionado un tope ST1 en el extremo inferior del árbol S3 para mantener la rueda de engranaje recta SG1 en posición. El árbol S3 tiene un hombro en el extremo superior para impedir que se deslice hacia abajo a través de la rueda de engranaje cónica BG7.

El extremo superior del árbol de ronza y guiñada S4 está atornillado en los orificios cilíndricos centrales de la placa de alojamiento M2b1. El extremo inferior del eje S6 se inserta en el tope inferior ST2, que está atornillado a la cara inferior de la placa de alojamiento M2d. El hombro existente en el extremo inferior del árbol S6 se encuentra dentro del tope ST2. Dentro del tope ST2, los cojinetes normales RB2 y RB3 están situados por encima y por debajo del hombro existente en el extremo inferior del árbol S6. El tope ST2, junto con los cojinetes normales RB2 y RB3, la placa M2d y el hombro del árbol S6, garantizan que el eje S6 se mantenga en posición y rote libremente. Esta disposición permite que el árbol S6 rote alrededor de su propio eje (eje Y) cuando el conjunto de alojamiento superior formado por M2a, M2b1 y M2d se hace rotar como una unidad completa alrededor del eje Y.

El árbol de salida final, unidireccional, escalonado y hueco S5 se desliza sobre el extremo superior del árbol S4 de modo que la sección con el diámetro más pequeño está por encima de la sección con el diámetro más grande. Entre el árbol S4 y la sección de menor diámetro del árbol S5, se ha proporcionado el cojinete unidireccional OWB4. Las superficies interior y exterior de OWB4 están enchavetadas a los árboles S4 y S5, respectivamente. La orientación del cojinete unidireccional OWB4 es tal, que, cuando el árbol S4 se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, se imparte una rotación en el sentido de las agujas del reloj al árbol S5. Cuando el eje S4 se hace rotar en sentido antihorario, no se imparte rotación al árbol S5. De manera similar, cuando el árbol S5 se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, no se imparte rotación al árbol S4, mientras que cuando el árbol S5 se hace rotar en el sentido contrario a las agujas del reloj, se imparte una rotación en sentido antihorario al árbol S4. La rueda de engranaje recta SG2 está enchavetada en el extremo superior del árbol S5 de tal manera que se engrana con la rueda de engranaje recta SG1.

En la parte inferior del árbol S4, a través de la sección de mayor diámetro del árbol S5, se ha proporcionado el cojinete unidireccional OWB5. En el cojinete unidireccional OWB5, se ha montado la rueda de engranaje recta SG3. Las superficies interior y exterior de OWB5 están enchavetadas al árbol S4 y a la rueda de engranaje recta SG3, respectivamente. La orientación del cojinete unidireccional OWB5 es tal, que, cuando el árbol S4 rota en el sentido contrario a las agujas del reloj, imparte una rotación en sentido antihorario a la rueda de engranaje recta SG3. Cuando el árbol S4 gira en el sentido de las agujas del reloj, no se imparte ningún par a la rueda de engranaje recta SG3. La rueda de engranaje recta SG3, cuando se hace rotar en sentido antihorario, no puede impartir ninguna rotación al árbol S4, pero cuando se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, puede impartir rotación en sentido horario al árbol S4. Las orientaciones de los cojinetes unidireccionales OWB4 y OWB5 son opuestas entre sí.

En el extremo inferior del árbol S5, en la sección de mayor diámetro, se ha proporcionado una rueda de engranaje recta interna SG5. La rueda de engranaje recta SG5 está enchavetada a la superficie de ID del árbol S5. Un árbol vertical estacionario intermedio S6 está ensamblado en la placa de alojamiento inferior M2d de manera que es paralelo al árbol S4. La rueda de engranaje recta libre SG4 está montada en el árbol S6 de manera que se engrana con la rueda de engranaje recta SG3 y con la rueda de engranaje recta interna SG5. La rueda de engranaje recta libre SG4 es accionada por la rueda de engranaje recta SG3, y la SG4 no imparte ninguna rotación al árbol S6. La sección de pequeño diámetro del árbol S5 lleva el volante M4 y la polea de salida M5.

El árbol impulsor hueco S0 y el árbol de entrada S1 se encuentran a lo largo del eje z para ilustración; sin embargo, pueden moverse en torno a diferentes direcciones. El eje del árbol S1 siempre pasa por el punto de origen O. Un extremo del árbol S1, que es el extremo de accionamiento, es el extremo más alejado del dispositivo. El árbol impulsor hueco está acoplado con el extremo de accionamiento del árbol S1. La acanaladura helicoidal M3 situada en el extremo de accionamiento del árbol S1 se acopla con la chaveta M1 del árbol impulsor S0.

Movimiento de balanceo

El árbol impulsor S0 está asegurado a un dispositivo flotante (véanse las Figuras 18-20). Cuando el flotador se balancea, el árbol S0 se hace rotar alrededor de su eje y la chaveta M1 del árbol S0 hace rotar la acanaladura helicoidal M3, impartiendo así rotación al árbol S1. Basándose en el sentido del movimiento de balanceo del flotador, el árbol S1 girará en el mismo sentido.

Movimiento de arrastre

El movimiento de arrastre ocurre cuando el flotador se mueve hacia o en alejamiento del dispositivo. Cuando el flotador se mueve hacia el dispositivo, el árbol impulsor S0 se desliza sobre el árbol S1 hacia el punto de origen O. Este movimiento deslizante hará que la chaveta M1 del árbol S0 se deslice dentro de la acanaladura helicoidal M3 practicada en el árbol S1. Como el árbol impulsor S0 no rota con respecto al árbol S1 y solo se desliza, la chaveta M1 transmitirá par a la acanaladura helicoidal M3 y, por lo tanto, hará rotar el árbol S1. Cuando el árbol impulsor S0 se desliza sobre el árbol S1 hacia el punto de origen, el árbol S1 girará en sentido horario. Cuando el árbol impulsor S0 se desliza sobre el árbol S1 alejándose del punto de origen, el árbol S1 girará en sentido antihorario.

Movimientos de arfada y cabeceo

Cuando el flotador se mueve hacia arriba y hacia abajo, el árbol impulsor S0 también se mueve hacia arriba y hacia abajo. Esto da como resultado que el árbol S1 gire alrededor del eje de los árboles S2a, S2b y S2c. Los ejes de los árboles S1 y S2b son siempre perpendiculares entre sí. Como el árbol S1 pasa a través del árbol S2b, el movimiento de revolución se convierte en la rotación de los árboles S2a, S2b y S2c como una unidad alrededor de su propio eje.

Movimientos de ronza y guiñada

Cuando el flotador se mueve hacia los lados, el árbol impulsor S0 también se mueve hacia los lados. Esto da como resultado que el árbol S1 gire alrededor del eje Y. Como el árbol S1 pasa a través del árbol S2b, el movimiento lateral se convierte en revolución de los árboles S2a, S2b y S2c como una unidad alrededor del eje Y. Cuando los árboles S2a, S2b y S2c giran alrededor del eje Y, imparten rotación al conjunto de alojamiento M2a, M2b1 y M2c. Esto dará como resultado que el árbol S6 gire alrededor de su eje (eje Y).

Captación de movimiento - Captación de los movimientos de balanceo y de arrastre

Cuando el árbol impulsor S0 es, bien hecho rotar por el movimiento de balanceo de las olas, o bien sometido a un movimiento de vaivén sobre el árbol S1 por el movimiento de arrastre de las olas, el resultado es siempre la rotación del árbol S1 en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj, dependiendo de la dirección del balanceo o del arrastre.

Cuando el árbol S1 se hace rotar en sentido antihorario, pone la rueda de engranaje cónica BG1 en rotación en sentido antihorario y no imparte ningún par a la rueda de engranaje cónica BG2 debido a la orientación de los cojinetes unidireccionales OWB1 y OWB2. La rueda de engranaje cónica BG1, a su vez, imparte rotación en sentido horario a la rueda de engranaje cónica BG3 y rotación en sentido antihorario a la rueda de engranaje cónica BG4. Las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4, a su vez, imparten rotación en sentido horario a la rueda de engranaje cónica BG2. Finalmente, debido a la orientación de OWB2, BG2 rota sin obstrucciones sobre el árbol S1 en el sentido de las agujas del reloj, mientras que el árbol S1 y la rueda de engranaje cónica BG1 rotan en sentido contrario a las agujas del reloj.

Por otro lado, cuando el árbol S1 se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj, pone en rotación la rueda de engranaje cónica BG2 en el sentido de las agujas del reloj y no imparte ningún par a la rueda de engranaje cónica BG1, debido a la orientación de los cojinetes unidireccionales OWB1 y OWB2. La rueda de engranaje cónica BG1, a su vez, imparte rotación en el sentido horario a la rueda de engranaje cónica BG3 y rotación en el sentido antihorario a la rueda de engranaje cónica BG4. Las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4, a su vez, imparten rotación en el sentido antihorario a la rueda engranaje cónica BG1. Finalmente, debido a la orientación de OWB1, BG1 rota libremente sobre el árbol S1 en sentido antihorario, mientras que el árbol S1 y la rueda de engranaje cónica BG2 rotan en sentido horario.

Por lo tanto, sin importar en qué dirección se haga rotar el árbol S1, las cuatro ruedas de engranaje cónicas BG1, BG2, BG3 y BG4 rotan en sentido antihorario, horario, horario y antihorario, respectivamente. Cuando el árbol S1 rota en sentido antihorario, BG1, que también rota en el sentido antihorario, se convierte en la rueda de engranaje impulsora, y BG2, que rota en el sentido horario, pasa a ser la rueda de engranaje impulsada. Por otro lado, cuando el árbol S2 rota en el sentido de las agujas del reloj, BG2, que también rota en el sentido de las agujas del reloj, se convierte en la rueda de engranaje impulsora, y BG1, que rota en el sentido contrario a las agujas del reloj, pasa a ser la rueda de engranaje impulsada.

El movimiento de balanceo en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj, o el movimiento de arrastre hacia delante o hacia atrás de las olas harán mover la rueda de engranaje cónica BG4 en el sentido contrario a las agujas del reloj. Como las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 están aseguradas entre sí, la rotación en sentido antihorario de BG4 también resultará en la rotación en sentido antihorario de BG5. Las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 rotarán libremente sobre el árbol S2c, ya que están separadas de este por el buje de reducción de rozamiento BU4. La rueda de engranaje cónica BG5, a su vez, hará rotar la rueda de engranaje cónica BG7 en sentido antihorario. Entonces, la rueda de engranaje cónica BG7 hará rotar, a su vez, la rueda de engranaje cónica BG6 en el sentido de las agujas del reloj.

Por lo tanto, los movimientos de balanceo o arrastre en cualquier dirección harán moverse la rueda de engranaje cónica BG7 en el sentido contrario a las agujas del reloj. Como la rueda de engranaje cónica BG7 y la rueda de engranaje recta SG1 están enchavetadas al eje S3, la rotación en sentido antihorario de BG7 también resultará en la rotación en sentido antihorario de la rueda de engranaje recta SG1. La rotación en sentido antihorario de la rueda de engranaje recta SG1 impartirá una rotación en sentido horario a su rueda de engranaje recta SG2 engranada. Como la rueda de engranaje recta SG2 está enchavetada al árbol de salida final, unidireccional, escalonado y hueco S5, la rotación en sentido horario de SG2 también resultará en la rotación en sentido horario del árbol de salida final S5.

Finalmente, el movimiento de balanceo y de arrastre en cualquier dirección solo dará como resultado que el árbol de salida final S5 rote en el sentido de las agujas del reloj.

Captación de movimiento - Captación de los movimientos de arfada y de cabeceo

Cuando se produce la arfada y cabeceo, el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia arriba o hacia abajo a lo largo del eje y por el árbol impulsor S0. Cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia arriba o hacia abajo, las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2, al estar montadas en el árbol S1, giran juntas alrededor del eje de los árboles S2a, S2b y S2c en un movimiento planetario alrededor de sus ruedas de engranaje cónicas acopladas BG3 y BG4.

Cuando el árbol S1 es movido hacia arriba, las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 realizan un movimiento planetario en sentido antihorario alrededor de las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4. Debido a la orientación de los cojinetes unidireccionales OWB1 y OWB2, las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 rotan en sentido antihorario y en el sentido de las agujas del reloj, respectivamente, y hacen rotar las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4, a ellas engranadas, en sentido horario y antihorario, respectivamente. Como las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 están aseguradas entre sí, la rotación en sentido antihorario de BG4 también resultará en la rotación en sentido antihorario de BG5. Las ruedas de engranaje cónicas BG4 y BG5 rotarán libremente sobre el eje S2c, ya que están separadas de este por el buje de reducción de rozamiento BU4. La rueda de engranaje cónica BG5, a su vez, hará rotar la rueda de engranaje cónica BG7 en sentido antihorario. Entonces, la rueda de engranaje cónica BG7 hará rotar, a su vez, la rueda de engranaje cónica BG6 en el sentido de las agujas del reloj.

Cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia abajo, las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 realizan un movimiento planetario en el sentido de las agujas del reloj alrededor de las ruedas de engranaje cónicas BG3 y BG4. Debido a la orientación de los cojinetes unidireccionales OWB1 y OWB2, los dientes de las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 corren sobre los dientes de sus ruedas de engranaje cónicas engranadas BG3 y BG4 en el sentido de las agujas del reloj, sin impartir rotación a BG3 y BG4. Sin embargo, los árboles S2a, S2b y S2c son puestos en rotación en sentido horario por el árbol S1, ya que este pasa a través del árbol S2b. El árbol S2a y el árbol S2c no imparten ninguna rotación a las ruedas de engranaje cónicas BG3, BG4 y BG5, ya que el árbol S2a y el árbol S2c rotan libremente en los bujes BU3 y BU4, respectivamente. Debido a la orientación del cojinete unidireccional OWB3, la rotación en sentido horario del árbol S2c imparte una rotación en sentido horario a la rueda de engranaje cónica BG6. La rueda de engranaje cónica BG6, a su vez, hará rotar la rueda de engranaje cónica BG7 en sentido antihorario. La rueda de engranaje cónica BG7, a su vez, hará rotar entonces la rueda de engranaje cónica BG5 en sentido antihorario. Como las ruedas de engranaje cónicas BG5 y BG4 están aseguradas entre sí, BG4 también rota en sentido antihorario. La rueda de engranaje cónica BG4, a su vez, pondrá en rotación las ruedas de engranaje cónicas BG1 y BG2 de manera que roten en el sentido antihorario y en el sentido horario, respectivamente. Finalmente, BG1 y BG2 harán rotar la rueda de engranaje cónica BG3 en el sentido de las agujas del reloj.

Por lo tanto, en los dos casos en los que el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia arriba o hacia abajo, todas las ruedas de engranaje engranadas BG1, BG2, BG3, BG4, BG5, BG6 y BG7 giran en sentido antihorario, en sentido horario, en sentido horario, en sentido antihorario, en sentido antihorario, horario y antihorario, respectivamente. La única diferencia es la dirección de transmisión de la potencia. Cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia abajo, la rueda de engranaje cónica BG6 se convierte en la rueda de engranaje de accionamiento y termina haciendo rotar BG3 a través del tren de engranajes engranados. Por otro lado, cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia arriba, BG6 pasa a ser la rueda de engranaje accionada final.

El movimiento de arfada y cabeceo en cualquier dirección impulsará la rueda de engranaje cónica BG7 en el sentido contrario a las agujas del reloj. Como la rueda de engranaje cónica BG7 y la rueda de engranaje recta SG1 están enchavetadas al árbol S3, la rotación en sentido antihorario de BG7 también resultará en la rotación en sentido antihorario de la rueda de engranaje recta SG1. La rotación en sentido antihorario de la rueda de engranaje recta SG1 impartirá una rotación en sentido horario a su rueda de engranaje recta SG2 engranada. Como la rueda de engranaje recta SG2 está enchavetada al árbol de salida final, unidireccional, escalonado y hueco S5, la rotación en sentido horario de SG2 también resultará en la rotación en sentido horario del árbol de salida final S5.

Finalmente, el movimiento de arfada y cabeceo en cualquier dirección solo dará como resultado que el árbol de salida final S5 rote en el sentido de las agujas del reloj.

Captación de movimiento - Captación de los movimientos de ronza y de guiñada

Cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido lateralmente de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, todo el conjunto superior formado por los árboles S1, S2a, S2b, S2c, S3 y S4, las ruedas de engranaje cónicas BG1, BG2, BG3, BG4, BG5, BG6 y Bg 7, la rueda de engranaje recta SG1, y los alojamientos M2a, M2b1, M2b2 y M2c rotan como una sola unidad. Como el alojamiento M2b1 está atornillado al árbol S4, el árbol S4 rotará soportado por la placa de alojamiento inferior M2d y el tope ST2.

Cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia la izquierda, el árbol S4 se hace rotar en el sentido de las agujas del reloj. Debido a la orientación del cojinete unidireccional OWB4 y dado que está enchavetado tanto en el árbol S4 como en el árbol S5, el árbol S4 hará rotar directamente el árbol de salida final S5 en el sentido de las agujas del reloj.

Cuando el extremo de accionamiento del árbol S1 es movido hacia la derecha, el árbol S4 rota en sentido antihorario. Debido a la orientación del cojinete unidireccional OWB5, la rueda de engranaje recta SG3 rotará en sentido antihorario. La rotación en sentido antihorario de la SG3 impartirá a esta una rotación en el sentido de las agujas del reloj al engranar con la rueda de engranaje recta libre SG4. La rotación en el sentido de las agujas del reloj de la rueda de engranaje recta libre SG4 le impartirá una rotación en el sentido de las agujas del reloj en su engrane con la rueda de engranaje recta interno SG5. Finalmente, la rueda de engranaje recta interna SG5 impartirá una rotación en sentido horario al árbol de salida final S5.

Cuando el árbol S4 rota en el sentido de las agujas del reloj, la orientación del cojinete unidireccional OWB5 no impartirá rotación a la rueda de engranaje recta SG3 y, de manera similar, cuando el árbol S4 rota en el sentido contrario a las agujas del reloj, la orientación del cojinete unidireccional OWB4 no impartirá rotación al árbol S5.

Finalmente, el movimiento de ronza y de guiñada en cualquier dirección solo dará como resultado que el árbol de salida final S5 rote en el sentido de las agujas del reloj.

Captación de movimiento - Captación de la aplicación simultánea de los movimientos de balanceo, arrastre, arfada, cabeceo, ronza y guiñada.

Cuando el flotador se balancea, el eje impulsor hueco S0 se hace rotar alrededor de su propio eje y la chaveta M1 del árbol S0 imparte par y rotación a la acanaladura helicoidal M3 del árbol de entrada S1. De manera similar, cuando el flotador se desplaza o arrastra hacia delante o hacia atrás, el árbol impulsor hueco S0 se desliza sobre el árbol de entrada S1. Durante este movimiento de deslizamiento, cuando la chaveta M1 del árbol S0 corre/se desliza por el interior de la acanaladura helicoidal M3 del árbol S1, se imparte par y rotación a la acanaladura helicoidal M3 y al árbol S1. Cuando ambos movimientos de balanceo y arrastre se producen simultáneamente, la chaveta M1 imparte entonces par a la ranura helicoidal M3 debido tanto al movimiento de rotación como al movimiento deslizante de la chaveta M1 dentro de la acanaladura helicoidal M3. Los pares aplicados por la chaveta M1 a la acanaladura helicoidal M3 por el balanceo y el arrastre son aditivos y finalmente se transfieren al árbol de entrada S1. Esto da como resultado la rotación en sentido contrario a las agujas del reloj de la rueda de engranaje cónica BG5, como se explica en "Captación de los movimientos de balanceo y de arrastre".

La rueda de engranaje cónica BG5 se hará rotar en el sentido contrario a las agujas del reloj cuando se apliquen los movimientos de balanceo y de arrastre y los movimientos de arfada y de cabeceo hacia arriba al extremo de accionamiento del árbol S1, como se explica en "Captación de los movimientos de balanceo y de arrastre" y "Captación de los movimientos de arfada y de cabeceo". De manera similar, la rueda de engranaje cónica BG6 se hará rotar en el sentido de las agujas del reloj cuando se apliquen los movimientos de arfada y cabeceo hacia abajo al extremo de accionamiento del árbol S1, tal como se explica en "Captación de los movimientos de arfada y de cabeceo". En cualquier caso, la rotación en sentido antihorario y en el sentido de las agujas del reloj de las ruedas de engranaje cónicas BG5 y BG6, respectivamente, hará rotar la rueda de engranaje cónica BG7 y la rueda de engranaje recta SG1 en sentido antihorario. Cuando estos movimientos se producen simultáneamente, el par proporcionado por cada movimiento a la rueda de engranaje cónica BG7 será aditivo. El par aditivo sobre la rueda de engranaje recta SG1 hará rotar las ruedas de engranaje rectas SG2 en el sentido de las agujas del reloj, lo que, a su vez, hará rotar el árbol de salida final S5 en el sentido de las agujas del reloj.

Cuando el flotador ronza y guiña hacia la izquierda o hacia la derecha, el extremo de accionamiento del árbol de entrada S1 se mueve lateralmente. Como se ha explicado en "Captación de los movimientos de ronza y de guiñada", esto hará rotar el árbol S4 en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj, dependiendo de la dirección de los movimientos de ronza y de guiñada. Cuando el árbol S4 gira en el sentido de las agujas del reloj, imparte un par al árbol de salida final S5 en el sentido de las agujas del reloj, ya que están acoplados directamente a través del cojinete unidireccional OWB4. Este par es aditivo al par recibido por el árbol S5 desde la rueda de engranaje recta SG2/SG1 por los movimientos de balanceo y arrastre, y/o de arfada y cabeceo. Cuando el árbol S4 gira en sentido contrario a las agujas del reloj, la rueda de engranaje recta SG3 hará rotar la rueda de engranaje recta libre SG4 en el sentido de las agujas del reloj, lo que impartirá un par a la rueda de engranaje recta libre SG5 en el sentido de las agujas del reloj, haciendo rotar así el árbol de salida final S5 también en el sentido de las agujas del reloj. Este par también es aditivo al par recibido por el árbol S5 desde la rueda de engranaje recta SG2/SG1 por los movimientos de balanceo y arrastre y/o de arfada y cabeceo.

Los movimientos de ronza y de guiñada en cualquier dirección impartirán par al árbol de salida final S5 únicamente en el sentido de las agujas del reloj. El par transmitido por el balanceo y el arrastre y/o por la arfada y el cabeceo también hará rotar el árbol de salida final en el sentido de las agujas del reloj a través de las ruedas de engranaje BG7, SG1 y SG2. Ambos pares pueden ser simultáneos y son aditivos en el árbol de salida final S5.

Etapa final

El movimiento de balanceo en cualquier dirección, el movimiento de arrastre en cualquier dirección, el movimiento de arfada y cabeceo en cualquier dirección, y el movimiento de ronza y guiñada en cualquier dirección únicamente darán como resultado que el árbol de salida final S5 rote en el sentido de las agujas del reloj. Como el volante M4 y la polea de salida M5 están acoplados al árbol de salida final S5, también se ponen en rotación en sentido horario.

Aplicaciones

Una de las aplicaciones de este sistema es convertir la energía de las olas en energía eléctrica. Esta caja de engranajes será capaz de aprovechar TODAS las fuerzas proporcionadas por las olas en TODAS las direcciones. En un sistema de aguas profundas, la caja de engranajes se puede montar en un dispositivo flotante. Véase la Figura 18. El árbol impulsor hueco S0 se puede unir a un segundo dispositivo flotante. La acción de las olas proporcionará un movimiento relativo entre los dos dispositivos flotantes en todas las direcciones. La caja de engranajes unificará todos estos movimientos en un árbol exterior de rotación en un solo sentido que puede accionar una bomba hidráulica o un generador eléctrico.

Las diversas fuerzas y pares que se aplican en el árbol impulsor hueco S0 y en el árbol de entrada S1 serán iguales a la resistencia ofrecida por el generador eléctrico o el motor hidráulico conectado al árbol de salida de la caja de engranajes. Cuanto mayor sea la potencia nominal del motor eléctrico o de la bomba hidráulica, mayores serán las fuerzas ejercidas sobre el árbol de entrada y la caja de engranajes. Esta característica es exclusiva de este sistema, ya que puede absorber fuerzas que provienen de todas las direcciones. Para cualquier sistema que no sea capaz de absorber fuerzas de una dirección dada, si las fuerzas se aplican desde esa dirección, entonces el sistema necesita resistir estructuralmente esa fuerza inútil. Esto requiere un diseño más fuerte y una geometría más grande que realmente no agregan valor y aumentan el costo.

La energía de las olas también se puede aprovechar utilizando diferentes estrategias según la profundidad del agua. En aguas poco profundas, la caja de engranajes se puede montar en una estructura fija por encima del nivel del agua. Véanse las Figuras 19 y 20. En algunos casos, la caja de engranajes también se puede montar en un bastidor que está sumergido en el agua. El árbol impulsor hueco S0 se puede asegurar a un dispositivo flotante. La acción de las olas hará que el dispositivo flotante se mueva en múltiples direcciones. La caja de engranajes unificará todos estos movimientos sobre un árbol exterior rotativo en un único sentido, que puede impulsar una bomba hidráulica o un generador eléctrico. El flotador también puede estar provisto de paletas, de tal modo que el agua que fluye inducida por las olas a través de las paletas pueda hacer que el flotador rote alrededor del eje del árbol S1, lo que también puede ser absorbido por la caja de engranajes.

Automóvil en movimiento - La caja de engranajes se puede fijar al automóvil y se puede suspender un peso en el extremo de accionamiento del árbol S1. Los movimientos experimentados por el automóvil harán oscilar el péndulo y pondrán en movimiento la caja de engranajes. La caja de engranajes también se puede montar en ejes de ruedas y el extremo de accionamiento del árbol S1 se puede unir a la carrocería del automóvil. El movimiento relativo (generalmente absorbido por los amortiguadores) entre las ruedas y la carrocería puede ser absorbido por la caja de engranajes y convertido en movimiento rotatorio unidireccional.

Trenes ferroviarios - La caja de engranajes se puede montar en un vagón y el extremo de accionamiento del árbol S1 se puede unir al vagón adyacente. El movimiento relativo entre los dos vagones mientras se desplazan sobre las vías puede ser absorbido por la caja de engranajes y convertirse en un movimiento rotatorio unidireccional.

Vibraciones de vías férreas - La disposición de engranajes se puede utilizar para recoger vibraciones en vías férreas y convertirlas en rotación unidireccional. La disposición de engranajes se puede montar en el suelo y el árbol de entrada se puede asegurar a la vía del tren.

Captación de energía de pérdidas - La energía de pérdidas general en forma de energía de vibración durante una marcha bacheada de un automóvil, en un carruaje tirado por animales sobre una carretera irregular, o en una embarcación sacudida puede ser absorbida. En estos casos, la disposición de engranajes se puede fijar en una posición invertida en un bastidor del vehículo o embarcación, con el árbol de entrada S1/S0 colgando verticalmente hacia abajo. Véanse las Figuras 21A y 21B. Se puede asegurar un peso en el extremo de accionamiento de S0/S1. Durante una marcha con baches, el peso oscilará como un péndulo en todas las direcciones. Estas oscilaciones son convertidas en rotación unidireccional para alimentar un generador.

Otras aplicaciones pueden ser en cualquier sistema de transmisión de potencia de automóviles en el que la orientación del árbol de salida del sistema de accionamiento y el árbol de entrada de un sistema accionado no están alineadas o su alineación cambia durante el funcionamiento. Por ejemplo, para adaptarse a la orientación cambiante entre el árbol de salida de un motor de automóvil y el árbol de las ruedas del automóvil cuando el terreno de conducción tiene ondulaciones.

La descripción anterior de las realizaciones se ha proporcionado con fines ilustrativos y descriptivos. No pretende ser exhaustiva ni limitar la invención. Los elementos o características individuales de una realización particular generalmente no están limitados por esa realización particular, sino que, cuando es aplicable, son intercambiables y se pueden usar en una realización que se elija, incluso si no se muestran o describen específicamente. Los mismos también se pueden variar de muchas formas. Tales variaciones no deben considerarse como una desviación de la invención, y se pretende que todas estas modificaciones estén incluidas dentro del alcance de la invención.

NOMENCLATURA GENÉRICA: Los nombres abreviados de los diversos componentes se dan a continuación:

Punto de origen O

Árboles S

Ruedas de engranaje cónicas BG

Ruedas de engranaje rectas SG

Cojinetes de rodamientos unidireccionales OWB

Cojinetes normales RB

Cojinetes de empuje TB

Buje BU

Varios (manguito, alojamiento, chavetas, polea, etc.) M

NOMENCLATURA ESPECÍFICA: Componentes específicos; a continuación, se proporciona su nombre abreviado con un identificador numérico:

Árbol impulsor hueco S0

Árbol de entrada S1

Árbol de arfada y cabeceo izquierdo S2a

Árbol de arfada y cabeceo central S2b

Árbol de arfada y cabeceo derecho S2c

Árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre S3

Árbol de ronza y guiñada S4

Árbol de salida final, unidireccional, escalonado y hueco S5

Árbol intermedio para rueda de engranaje libre SG4 S6

Rueda de engranaje cónica de balanceo/ronza delantera BG1

Rueda de engranaje cónica de balanceo/ronza trasera BG2

Rueda de engranaje cónica de arfada y cabeceo izquierda BG3

Rueda de engranaje cónica de arfada y cabeceo derecha BG4

Rueda de engranaje cónica accionada por balanceo, arrastre, arfada y cabeceo BG5

Rueda de engranaje cónica accionada por arfada y cabeceo BG6

Rueda de engranaje cónica colectora de balanceo, arrastre, arfada y cabeceo BG7

Rueda de engranaje recta colectora de balanceo, arrastre, arfada y cabeceo SG1

Rueda de engranaje recta accionada por balanceo, arrastre, arfada y cabeceo SG2

Rueda de engranaje intermedia recta de ronza y guiñada en sentido antihorario SG3

Rueda de engranaje recta libre de ronza y guiñada en sentido antihorario SG4

Rueda de engranaje recta interna accionada por ronza y guiñada en sentido antihorario SG5

Chaveta en el árbol S1 M1

Alojamiento superior M2a, M2b1, M2c Alojamiento Inferior M2d Acanaladura helicoidal en el árbol S0 M3 Volante M4 Polea de salida M5 Cojinete unidireccional en ruedas de engranaje cónicas de balanceo/arrastre delanteras OWB1 BG1

Cojinete unidireccional en ruedas de engranaje cónicas de balanceo/arrastre traseras BG2 OWB2 Cojinete unidireccional en rueda de engranaje cónica BG6 OWB3 Cojinete unidireccional en el árbol S4/S5 OWB4 Cojinete unidireccional en el árbol S4/rueda de engranaje recta SG3 OWB5 Buje en el alojamiento M2a BU1 Buje en el alojamiento M2c BU2 Buje en la rueda de engranaje cónica BG3 BU3 Buje en las ruedas de engranaje cónicas BG4, BG5 BU4 Tope para el árbol S3 ST1 Tope para el árbol S4 ST2

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de captación de energía para captar energía de una ola, de tal modo que el movimiento de la ola resulta en un movimiento de cabeceo, ronza, guiñada, arrastre, balanceo y arfada, comprendiendo el dispositivo de captación de energía:

un conjunto de alojamiento;

un árbol de entrada (S1), acoplado operativamente a una primera rueda de engranaje cónica a través de un primer cojinete unidireccional que transmite fuerza de rotación en un primer sentido, de tal manera que el árbol de entrada está acoplado operativamente a una segunda rueda de engranaje cónica a través de un segundo cojinete unidireccional que transmite fuerza de rotación en un segundo sentido, siendo el segundo sentido opuesto al primer sentido, estando configurado el árbol de entrada para moverse en respuesta al movimiento de la ola;

un árbol de arfada y cabeceo (S2), acoplado de forma rotativa al conjunto de alojamiento, de tal manera que el árbol de arfada y cabeceo que soporta libremente una tercera rueda de engranaje cónica que engrana operativamente con la primera rueda de engranaje cónica y la segunda rueda de engranaje cónica, de tal modo que el árbol de arfada y cabeceo soporta libremente una cuarta rueda de engranaje cónica que engrana operativamente con la primera rueda de engranaje cónica y la segunda rueda de engranaje cónica, de manera que el árbol de arfada y cabeceo soporta libremente una quinta rueda de engranaje cónica, acoplada fijamente con la cuarta rueda de engranaje cónica para rotar con ella, estando el árbol de arfada y cabeceo acoplado operativamente a una sexta rueda de engranaje cónica mediante un tercer cojinete unidireccional;

un árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre (S3), acoplado de manera rotativa al conjunto de alojamiento, de tal manera que el árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre tiene una séptima rueda de engranaje cónica y una primera rueda de engranaje recta acoplada fijamente con la misma, de modo que la séptima rueda de engranaje cónica está engranada operativamente con la quinta rueda de engranaje cónica y con la sexta rueda de engranaje cónica y hace rotar el árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre y la primera rueda de engranaje recta en respuesta a ello;

un árbol de ronza y guiñada (S4), acoplado de forma fija al conjunto de alojamiento; y

un árbol de salida (S5), dispuesto coaxialmente alrededor del árbol de ronza y guiñada, teniendo el árbol de salida una segunda rueda de engranaje recta acoplada fijamente al mismo, que engrana operativamente con la primera rueda de engranaje recta del árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre (S3), de tal manera que el árbol de salida está acoplado operativamente al árbol de ronza y guiñada para su movimiento de rotación unidireccional en respuesta a la entrada en múltiples direcciones procedente del árbol de ronza y guiñada,

en el que el movimiento de traslación y rotación multiaxial del árbol de entrada y del conjunto de alojamiento se convierte en un movimiento de rotación unidireccional del árbol de salida.

2. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de alojamiento comprende un par de placas paralelas unidas entre sí mediante una placa ortogonal;

en el que el árbol de arfada y cabeceo (S2) está, preferiblemente, acoplado de forma rotativa entre el par de placas paralelas del conjunto de alojamiento;

en el que el árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre (S3) está acoplado preferiblemente de manera rotativa a través de la placa ortogonal del conjunto de alojamiento;

en el que el árbol de ronza y guiñada (S4) está acoplado preferiblemente de forma fija a la placa ortogonal del conjunto de alojamiento.

3. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un eje del árbol de arfada y cabeceo (S2) es ortogonal a, e interseca con, un eje del árbol de entrada en un punto de origen;

de tal manera que, preferiblemente, un eje del árbol de ronza y guiñada se corta con el punto de origen.

4. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un eje del árbol de arfada y cabeceo (S2) es ortogonal a, e interseca con, un eje del árbol intermedio de arfada, cabeceo, balanceo y arrastre.

5. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las primera, segunda, tercera y cuarta ruedas de engranaje cónicas rotan al unísono.

6. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el árbol de salida está acoplado operativamente al árbol de ronza y guiñada a través de un cuarto cojinete unidireccional, estando el árbol de salida, además, acoplado operativamente al árbol de ronza y guiñada a través de una tercera rueda de engranaje recta, una cuarta rueda de engranaje recta, una quinta rueda de engranaje recta y un quinto cojinete unidireccional, de tal manera que la tercera rueda de engranaje recta está acoplada operativamente al árbol de ronza y guiñada a través del quinto cojinete unidireccional, el quinto cojinete unidireccional es opuesto al cuarto cojinete unidireccional, la cuarta rueda de engranaje recta está fija en posición entre la tercera rueda de engranaje recto y la quinta rueda de engranaje recta, y la quinta rueda de engranaje recta está acoplada fijamente al árbol de salida.

7. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el quinto cojinete unidireccional está acoplado operativamente entre el árbol de ronza y guiñada y la tercera rueda de engranaje recta, de tal manera que la quinta rueda de engranaje recta está acoplada operativamente a un diámetro interior del árbol de salida, estando la cuarta rueda de engranaje recta operativamente acoplada entre la tercera rueda de engranaje recta y la quinta rueda de engranaje recta.

8. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además:

una acanaladura helicoidal, formada en el árbol de entrada; y

un árbol impulsor, dispuesto coaxialmente alrededor del árbol de entrada, teniendo el árbol impulsor una chaveta que se extiende desde el mismo, de tal modo que la chaveta se acopla de manera deslizante a la acanaladura helicoidal del árbol de entrada para impartir rotación al árbol de entrada en respuesta al movimiento de balanceo de la ola.

9. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el árbol de entrada comprende un dispositivo flotante, de tal manera que el dispositivo de captación de energía está configurado, preferiblemente, para flotar sobre el agua.

10. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el árbol de entrada comprende un péndulo.

11. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de alojamiento está configurado para montarse en un fondo marino.

12. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de alojamiento está configurado para montarse en un vehículo terrestre.

13. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de alojamiento está configurado para montarse en un vehículo marítimo.

14. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 1,

en el cual:

el conjunto de alojamiento tiene un par de placas paralelas unidas entre sí mediante una placa ortogonal;

el árbol de arfada y cabeceo (S2) está acoplado de forma rotativa entre el par de placas paralelas del conjunto de alojamiento, de manera que las primera, segunda, tercera y cuarta ruedas de engranaje cónicas rotan al unísono, un eje del árbol de arfada y cabeceo se interseca ortogonalmente con un eje del árbol de entrada en un punto de origen; y

el árbol de salida (S5) está acoplado operativamente al árbol de ronza y guiñada a través de un cuarto cojinete unidireccional, estando el árbol de salida, además, acoplado operativamente al árbol de ronza y guiñada a través de una tercera rueda de engranaje recta, una cuarta rueda de engranaje recta, una quinta rueda de engranaje recta, y un quinto cojinete unidireccional, de tal modo que la tercera rueda de engranaje recta está acoplada operativamente al árbol de ronza y guiñada a través del quinto cojinete unidireccional, siendo el quinto cojinete unidireccional opuesto al cuarto cojinete unidireccional, estando la cuarta rueda de engranaje recta fija en posición entre la tercera rueda de engranaje recta y la quinta rueda de engranaje recta, estando la quinta rueda de engranaje recta acoplada fijamente al árbol de salida.

15. El dispositivo de captación de energía de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende, además:

una acanaladura helicoidal, formada en el árbol de entrada; y

un árbol impulsor, dispuesto coaxialmente alrededor del árbol de entrada, de tal manera que el árbol impulsor tiene una chaveta que se extiende desde el mismo, de modo que la chaveta se acopla de manera deslizante en la acanaladura helicoidal del árbol de entrada para impartir rotación al árbol de entrada en respuesta al movimiento de balanceo de la ola.