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Title:
PLATFORM TO SUPPORT MARINE ACTIVITIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/235948
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a platform to support marine activities, comprising a set of oscillating water columns (100), at least one energy extraction system (104), support surface(s) for offshore activities (203) and rigid structural fastening elements (201), which can be static or floating and be shaped and dimensioned according to the number, dimensions and distribution of the oscillating water columns (100). Each oscillating water column (100) has water contained in the ducts which communicate with one another in the lower portion, and is formed by two members: one partially submerged member that communicates in the upper portion thereof with an energy extraction system (104) and in the lower portion thereof with the fluid in the ducts, and another entirely submerged member that is closed at the bottom by a base. When the external free surface of the water rises and falls alternately in relation to the oscillating water column (100) under the action of the incident marine swell, the pressure of the water in the opening also rises and falls. This results in a dynamic action that causes the mass of water contained in the ducts, and therefore the internal free surface, to oscillate.

Inventors:
GATO LUÍS MANUEL DE CARVALHO (PT)
PORTILLO JUAN CARLOS CHONG (PT)
HENRIQUES JOÃO CARLOS DE CAMPOS (PT)
SARMENTO ANTÓNIO JOSÉ NUNES DE ALMEIDA (PT)
FALCÃO ANTÓNIO FRANCO DE OLIVEIRA (PT)
Application Number:
PCT/PT2019/050014
Publication Date:
December 12, 2019
Filing Date:
June 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
INST SUPERIOR TECNICO (PT)
WAVEC OFFSHORE RENEWABLES (PT)
International Classes:
F03B13/14
Foreign References:
US20120248776A12012-10-04
PT107703A2015-12-07
GB2522697A2015-08-05
US20050207844A12005-09-22
GB2080437A1982-02-03
PT105171A2011-12-26
Other References:
Y. MASUDAM. E. MCCORMICK: "Utilization of Ocean Waves - Wave to Energy Conversion", 1986, AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS, article "Experiences in pneumatic wave energy conversion in Japan", pages: 1 - 33
Y. WASHIOH. OSAWAY. NAGATAF. FUJIIH. FURUYAMAT. FUJITA: "The offshore floating type wave power device ''Mighty Whale'': open sea tests", PROCEEDINGS OF THE 10TH INTERNATIONAL OFFSHORE JAND POLAR ENGINEERING CONFERENCE, vol. 1, 2000, pages 373 - 380
J. FALNES: "Ocean Waves and Oscillating Systems", 2002, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS
Attorney, Agent or Firm:
LIMA, Patrícia (PT)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. Plataforma para suporte de atividades marinhas caracterizada por apresentar:

a) pelo menos duas colunas de água oscilante (100), as quais apresentam cada uma:

i. pelo menos um corpo oco (101) parcialmente submerso, o qual na sua parte superior comunica com pelo menos um sistema de extração de energia (104) por intermédio duma câmara de ar (112) e apresenta um bordo inferior (106); e pelo menos um corpo oco (102) totalmente submerso, aberto para o mar na sua parte superior; e fechado inferiormente por uma base (105);

ii. elementos de ligação (202) que ligam rigidamente o conjunto formado pelo corpo oco (102) e a base (105) ao corpo oco (101); iii. e por o bordo inferior (106) do corpo oco

(101) estar axialmente afastado da base (105), formando interiormente uma conduta (107) pelo corpo oco (101) que comunica inferiormente com uma conduta (108) de seção especificada pelos corpos ocos (101) e

(102), e esta conduta (108) comunicar superiormente com o mar por uma abertura (109), na qual a pressão da água alternadamente aumenta e diminui promovendo a compressão e expansão do ar na câmara de ar (112) acionando o sistema de extração de energia (104) ;

b) pelo menos uma superfície de apoio (203); e c) por cada coluna de água oscilante (100) estar unida através de elementos de ligação estruturais rigidos (201) às outras colunas de água oscilantes (100) .

2. Plataforma de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por as colunas de água oscilante (100) terem um ou mais planos de simetria verticais ou inclinados em relação à direção vertical, de secção uniforme ou não uniforme ao longo do seu comprimento.

3. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por o sistema de extração de energia (104) ser do tipo de turbina de ar que aciona um gerador elétrico .

4. Plataforma de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada por o sistema de extração de energia (104) compreender, em conjunto com turbinas de ar ou em sua substituição, membranas piezoelétricas, membranas flutuantes ou turbinas de água.

5. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por o corpo oco (101) de cada coluna de água oscilante (100) ser de parede dupla ou simples com massa especifica média menor que a da água do mar e por o corpo oco (102) de cada coluna de água oscilante (100) ser de parede simples ou dupla com massa especifica média inferior à da água.

6. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por o corpo oco (101) de cada coluna de água oscilante (100) apresentar uma estrutura para alojamento de outros equipamentos mecânicos e elétricos, e instrumentação, e/ou outros para o suporte de atividades no mar.

7. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por o corpo oco (102) apresentar sistema de compartimentos e/ou câmaras.

8. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por a base (105) ser de configuração plana, cónica ou outra e por a face superior da base (105) ser carenada (115) e/ou apresentar placas de guiamento .

9. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por o bordo inferior (106) do corpo oco (101) ser carenado.

10. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por ser fixa por um sistema de amarração ou estar assente no fundo do mar ou ligado a uma superfície ou corpo sem movimento relativo ao sistema terrestre.

11. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por os elementos de ligação estruturais rigidos (201) serem de tipo treliça ou não, ou combinação de vários tipos consoante as necessidades especificas .

12. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por apresentar pelo menos dois elementos de ligação estruturais rígidos (201) afastados verticalmente.

13. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por elementos de ligação estruturais rigidos (201) serem septos planos paralelos ao eixo ou ter outra forma.

14. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por a superfície de apoio

(203) apresentar configuração retangular, circular, poligonal ou outra.

15. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por apresentar dois ou mais corpos ocos (102) com paredes unidas formando um único corpo .

16. Plataforma de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por a superfície de apoio

(203) apresentar configuração circular com superfícies dos corpos (102) unidas formando um único corpo e elementos de ligação estruturais rigidos (201) afastados .

Lisboa, 03 de junho de 2019.

Description:
DESCRIÇÃO

"PLATAFORMA PARA SUPORTE DE ATIVIDADES MARINHAS"

O presente invento refere-se a uma plataforma para suporte de atividades marinhas compreendido por um conjunto de colunas de água oscilantes (100), pelo menos um sistema de extração de energia (104), elementos de ligação estruturais rigidos (201) (202) e superfície ( s ) para suporte de atividades offshore (203), podendo ser fixa ou flutuante e ter forma e dimensões consoante o número, dimensões e distribuição das colunas de água oscilantes (100) .

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

A crescente procura de sistemas autossuficientes energeticamente, para apoio de diversas atividades no mar, precisa de soluções inovadoras para potenciar o seu desenvolvimento. As plataformas fixas e flutuantes offshore possuem limitações associadas à geração de energia e à dependência de combustíveis fósseis com elevados custos, o que é mais notável para atividades energeticamente intensivas. Outras limitações associam-se à estabilidade das plataformas flutuantes, à sobrevivência, construção, montagem, acessibilidade, operação e manutenção, e disposição final da plataforma uma vez terminada a sua vida útil. Por outro lado, as atividades offshore possuem limitações associadas à área de uso no mar para o seu desenvolvimento, fato que será mais acentuado na medida que as atividades económicas marítimas continuem a crescer e as quais são suscetíveis de interferência. Estas atividades podem ser nomeadas, a modo representativo e não limitativo como, aquacultura, exploração de minerais, exploração de petróleo e gás, produção de energia elétrica a grande escala, infraestruturas de armazenagem, aeroportos e inclusive cidades flutuantes ou extensões de cidades e povoações na costa, entre outras.

A energia das ondas representa uma fonte de energia inesgotável. Porém, os dispositivos de conversão de energia das ondas são desenhados, geralmente, para trabalharem em ressonância e, assim, absorverem uma maior quantidade da energia das ondas do mar. Esta base concetual do desenho dos sistemas é geralmente incompatível com a ideia de que os conversores de energia das ondas serem parte integrante de plataformas fixas e, sobretudo, flutuantes, com baixas tolerâncias a movimentos para o desenvolvimento de certas atividades económicas.

Nas últimas décadas, têm sido propostos variados sistemas para extrair energia das ondas marítimas que atingiram graus de desenvolvimento e de sucesso diversos. Os sistemas flutuantes localizados offshore, em águas de profundidade maior do que cerca de 30 metros, têm, sobre os sistemas construídos na linha de costa ou assentes no fundo em águas pouco profundas, a vantagem de explorarem um recurso de maior nivel energético e de estarem menos constrangidos pela natureza geomorfológica da costa.

Há uma diversidade de sistemas de conversão de energia das ondas flutuantes offshore, sendo na sua maior parte do tipo point-absorber caracterizado pela dimensão horizontal do dispositivo ser muito menor do que o comprimento de onda caracteristico da agitação maritima. Por efeito da difração das ondas, estes point-absorbers, se apropriadamente dimensionados e controlados, são capazes de absorver um fluxo de energia substancialmente superior ao fluxo de energia transportado pela onda incidente ao longo dum comprimento de cristã igual à dimensão horizontal do próprio dispositivo.

Na maioria dos sistemas de conversão de energia das ondas offshore, há um corpo oscilante (flutuante ou mais raramente totalmente submerso) que reage em relação ao fundo do mar. Isto pode levantar dificuldades práticas se a distância ao fundo for grande, o que é agravado se as oscilações de maré forem substanciais.

Uma alternativa é a conversão de energia resultar do movimento relativo (de rotação ou translação) de dois corpos que oscilam diferentemente por ação das ondas.

Em alguns dispositivos, a estrutura forma uma cavidade aberta para o mar na sua parte submersa, no interior da qual existe uma interface entre a água e o ar contido na parte superior da câmara. Por ação das ondas, o ar é alternadamente comprimido e expandido, e forçado a atravessar uma turbina de ar que aproveita a diferença de pressão, de sinal alternadamente positivo e negativo, entre a câmara e a atmosfera. Tais sistemas são designados por dispositivos de coluna da água oscilante (em lingua inglesa, oscillating-water-column ou OWC) . Para evitar válvulas de retificação do escoamento de ar, a turbina é em geral auto retificadora, ou seja, roda no mesmo sentido independentemente do sentido do escoamento de ar que a atravessa . O sistema de coluna de água oscilante caracteriza- se pela sua simplicidade: o único órgão móvel é o associado ao sistema de conversão de energia, sendo geralmente, o rotor do grupo turbina-gerador .

Os primeiros dispositivos flutuantes de coluna de água oscilante bem-sucedidos na utilização da energia das ondas foram bóias de sinalização de navegação comercializadas no Japão a partir da década de sessenta do século XX (veja-se Y. Masuda, M. E. McCormick, Experiences in pneumatic wave energy conversion in Japan. In: M. E. McCormick, Y. C. Kim, editores, Utilization of Ocean Waves - Wave to Energy Conversion. New York: American Society of Civil Engineers, 1986, pp . 1-33) . Estes dispositivos eram constituídos por um tubo cilíndrico de eixo vertical, aberto para o mar na sua extremidade inferior, e rigidamente ligado a um flutuador no interior do qual se localizava a câmara pneumática e a turbina de ar acionando um gerador elétrico. Foram estes os percursores do que mais tarde se veio a denominar em lingua inglesa por OWC spar-buoy. Na Patente de Invenção Nacional N° 105171, descreve-se uma boia deste tipo, com a caracteristica especial de o tubo ser, não de seção uniforme, mas de seção variável, maior em baixo do que em erma .

Para evitar a grande dimensão vertical da conduta contendo a coluna de água oscilante dos sistemas tipo spar- buoy, foi proposta uma conduta em forma de letra L, com o ramo horizontal mais longo que o ramo vertical. Deste modo procurou-se reduzir o calado do dispositivo e permitir a instalação em águas de menor profundidade. Este sistema, criado na década de oitenta do século XX, foi designado por Backward Bent Duct Buoy ou BBDB (veja-se o artigo de Y. Masuda e M. E. McCormick acima referido) . Este dispositivo tem de notável o facto de que a abertura da conduta em L para o mar estar virada para terra e não para as ondas incidentes (o que levou à designação inglesa por que é conhecido) .

Um outro sistema flutuante de coluna de água oscilante, denominado Mighty Whale, foi construído no Japão e instalado no mar em 1998 (veja-se: Y. Washio, H. Osawa, Y. Nagata, F. Fujii, H. Furuyama, T. Fujita. The offshore floating type wave power device "Mighty Whale": open sea tests. In: Proceedings of the 10th International Offshore and Polar Engineering Conference, Seattle, 2000, vol.l, pp . 373-380) . O "Mighty Whale" era constituído por uma plataforma flutuante retangular (comprimento 50 m, largura 30 m, calado 12 m) equipada com três colunas de água oscilantes, a abertura para o mar de cada uma das quais estava virada para as ondas incidentes.

O presente invento refere-se a uma plataforma para suporte de atividades marinhas composta por um conjunto de colunas de água oscilantes (100), pelo menos um sistema de extração de energia (104), elementos de ligação estruturais rígidos (201) (202) . Apresenta ainda uma(s) superfície ( s ) para suporte de atividades offshore (203) . A presente invenção pode ser fixa ou flutuante e ter forma e dimensões consoante o número, dimensões e distribuição das colunas de água oscilantes (100) . Cada coluna de água oscilante é axissimétrica, com simetria num dos seus eixos, ou assimétrica .

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO Este invento refere-se a uma plataforma de utilização de energia das ondas baseado no principio da coluna de água oscilante para suporte de atividades offshore. A plataforma é composta por uma pluralidade de colunas de água oscilantes (100) com sistemas de extração de energia (104), podendo ser fixa ou flutuante, e ter forma e dimensões consoante o número, dimensões e distribuição das colunas de água oscilantes (100) .

A plataforma, representada na Fig. 1, é constituída por uma pluralidade de colunas de água oscilantes (100), elementos de ligação estruturais rigidos (201), pelo menos um sistema de extração de energia (104) e pelo menos uma superfície de apoio às atividades offshore (203) . Consoante o número, dimensões e distribuição das colunas de água oscilantes (100), a superfície de apoio às atividades offshore (203) pode ter parcialmente qualquer forma, como apresentado na Fig. 3, nomeadamente configuração retangular (A), circular (B) , poligonal (C) ou outras. A configuração da plataforma poderá ter dois ou mais corpos (102) com paredes unidas formando um único corpo. As configurações (D) e (E) da Fig. 3 apresentam de forma esquemática dois exemplos, não limitativos de este tipo de configurações.

Cada coluna de água oscilante (100), as quais no seu conjunto podem ser distintas umas das outras, quer na forma quer no tamanho, são caraterizadas por terem um ou mais planos de simetria verticais ou inclinados em relação à direção vertical ou não terem plano de simetria, de secção uniforme ou não uniforme ao longo do seu comprimento, e terem pelo menos dois corpos ocos (101) (102) : o corpo oco (101) está parcialmente submerso e o corpo oco (102) está totalmente submerso. O corpo oco (101) comunica na sua parte superior, com pelo menos um sistema de extração de energia (104) por intermédio duma câmara de ar (112) . O corpo oco (102) totalmente submerso é fechado inferiormente por uma base (105) de configuração plana, cónica ou outra. O bordo inferior (106) do corpo oco (101) está afastado axialmente da base (105), de tal forma que há comunicação entre a conduta (107) formada interiormente pelo corpo oco (101) e a conduta (108) de seção especificada pelos corpos ocos (101) e (102) . A conduta (108) comunica superiormente com o mar pela abertura (109) ao longo de toda ou parte da periferia. O corpo oco (101) está ligado rigidamente ao corpo oco (102) por elementos de ligação estruturais rigidos (202), representados na Fig. 2. Tais elementos não impedem o escoamento na conduta (108) e poderão ser septos planos paralelos ao eixo ou ter outra forma.

Quando, por ação da agitação maritima incidente, a superficie livre (110) da água exterior alternadamente sobe e desce em relação à coluna de água oscilante (100), a pressão da água na abertura (109) também alternadamente aumenta e diminui. Isto provoca uma ação dinâmica que faz oscilar a massa de água contida nas condutas (107) e (108), e consequentemente a superficie livre interior (111) . A oscilação vertical dessa superficie livre, ao promover a compressão e expansão do ar na câmara de ar (112), aciona o sistema de extração de energia (104), o qual é preferencialmente do tipo turbina de ar auto retificadora que aciona um gerador elétrico, em geral para produção de energia elétrica. Note-se qualquer outro sistema de conversão de energia para o aproveitamento da oscilação da pressão na câmara pneumática pode ser usado em conjunto com uma turbina de ar ou em substituição dela, tal como por exemplo, membranas piezoelétricas, membranas flutuantes ou turbinas de água, entre outros que possam ser inventados no futuro .

Do ponto de vista da eficiência do processo de absorção de energia das ondas, convém que o movimento vertical da coluna de água oscilante (100) flutuante não acompanhe o movimento vertical da superfície livre (110) da água exterior o que favorece a necessidade de estabilidade da plataforma, no caso que esta for flutuante. Para isso, cada coluna de água oscilante (100) está unida através de elementos de ligação estruturais rigidos (201) às outras colunas de água oscilantes (100) como se vê na Fig. 2. Os elementos de ligação estruturais rigidos (201) podem ser de tipo treliça ou não, ou combinação de vários tipos consoante as necessidades especificas. Parte dos elementos de ligação estruturais rigidos (201) podem estar afastados verticalmente para melhorar ainda a estabilidade da plataforma .

O corpo oco (101) de cada coluna de água oscilante (100), além de suportar ou conter o sistema de conversão de energia, poderá ainda suportar uma estrutura para alojamento de outros equipamentos mecânicos e elétricos, e instrumentação, e/ou outros para o suporte de atividades no mar .

Quando a plataforma for flutuante, a fim de evitar que, por ação de ondas, correntes ou ventos, se afaste do local onde é instalado, é amarrada ao fundo por um sistema de amarração. Quando a plataforma for fixa, é assente no fundo do mar ou ligado à uma superfície ou corpo sem movimento relativo ao sistema terrestre.

Uma forma de garantir a estabilidade da plataforma flutuante, é assegurar que o seu centro de gravidade fica suficientemente abaixo do seu centro de impulsão. Para isso, a distribuição e tipo dos elementos de ligação estruturais rígidos (201) entre as colunas de água oscilantes (100) deve ser tal que garanta uma distribuição de massas adequada para a estabilidade da plataforma. Por outro lado, o corpo oco (102) de cada coluna de água oscilante (100) que forma a plataforma, pode ser de parede simples ou dupla, deve ter massa específica média substancialmente inferior à massa específica da água, e ter volume suficientemente grande para assegurar a flutuabilidade da plataforma. Adicionalmente, pode ter sistema de compartimentos e/ou câmaras para ações como: controlar a estabilidade e nível da plataforma, no caso que seja flutuante, ou armazenar materiais ou fluidos.

O processo hidrodinâmico de absorção de energia das ondas está essencialmente ligado à interação entre o campo de ondas circundante e o movimento da água no interior de cada coluna de água oscilante, sendo a interface localizada nas aberturas (109) de cada coluna e das condutas (108) e (107) . É sabido no estado da técnica que a proximidade de colunas de água oscilantes cria uma interferência positiva ou negativa. Um efeito técnico da presente invenção, nas suas diversas configurações, é a criação de interferência hidrodinâmica positiva, devido à modificação local do campo de ondas circundantes. Este efeito técnico traduz-se numa excitação maior da água contida nas condutas (107) e (108) de cada coluna de água oscilante (100) e consequente aumento da absorção da energia. Este incremento de absorção de energia é significativo quando comparado com a energia absorbida por uma conhecida coluna de água oscilante isolada do mesmo tipo. Complementarmente, uma maior absorção de energia da plataforma através da pluralidade de colunas de água oscilantes (100) representa uma dissipação maior da energia do campo de ondas incidente, o que se pode traduzir em efeitos benéficos para a estabilidade da plataforma.

No caso de ondas regulares, a teoria linear mostra que o rendimento hidrodinâmico é máximo em condições de ressonância, isto é, quando a frequência própria de oscilação da água contida nas condutas (107) e (108), de cada coluna de água oscilante (100), é igual à frequência das ondas (veja-se: J. Falnes, Ocean Waves and Oscillating Systems. Cambridge : Cambridge University Press, 2002) . É sabido que a frequência própria duma coluna de água oscilante de seção uniforme é aproximadamente proporcional ao inverso da raiz quadrada do seu comprimento. A obtenção de ressonância em condições de mar real em geral requer comprimentos relativamente grandes. Cada coluna de água oscilante que constitui a plataforma aqui proposta, consegue essa condição com uma geometria compacta: o comprimento da água contida nas condutas (107) e (108) pode considerar-se como o comprimento da linha média dessas condutas, entre a superficie livre interior (111) e a abertura (109) . De notar ainda que a abertura (109) fica próxima da superficie do mar, o que amplifica a força de excitação sobre a água nas condutas produzida pelas ondas incidentes.

No caso de sistemas flutuantes a maximização da conversão de energia obtém-se combinando as condições de ressonância da coluna de água oscilante com as condições de ressonância do corpo flutuante. Esta base concetual do desenho dos sistemas é geralmente incompatível com a ideia de que os conversores de energia das ondas sejam parte integrante de plataformas offshore, e muito menos que as mesmas sejam desenhadas como conjuntos de colunas de água oscilantes, por forma a garantir deslocamentos máximos da estrutura compatíveis com o desenvolvimento das atividades económicas a que se destinam. No presente invento, a plataforma é desenhada por forma a não entrar em ressonância, garantindo assim que a ação das ondas sobre a plataforma produz deslocamentos dentro dos intervalos requeridos. Isto contrasta com o caso de outros tipos de colunas de água oscilantes flutuantes, como a spar-buoy, dispositivo que é desenhado por forma de obter ressonância quer do corpo quer da água contida no tubo vertical.

Na ausência de ondas, na situação de equilíbrio hidrostático, o peso da plataforma deve ser igual ao peso do volume da água deslocada, quando a plataforma for flutuante. Se a plataforma for deslocada verticalmente uma distância Nc , a força hidrostática de restituição à posição de equilíbrio é igual, em módulo, a pgSDc , sendo p a massa especifica da água, g a aceleração da gravidade, e S o somatório das áreas das seções das paredes dos corpos ocos (101) no plano da superfície livre do mar. Se a área S for muito pequena, a plataforma fica numa situação próxima de equilíbrio indiferente, e sujeito a grandes deslocamentos verticais por ação de pequenas perturbações. Isso deve ser evitado no dimensionamento da plataforma. Num projeto criterioso, a área S deverá ser tal que a frequência própria das oscilações verticais da plataforma fique situada fora da gama do espetro de energia das ondas reais onde se concentra a maior parte do seu conteúdo energético. Desta maneira, evita-se que o modo de oscilação da plataforma em arfagem (vertical) seja excitado pelas ondas incidentes. Para isso, o corpo oco (101) de cada coluna de água oscilante poderá ser também de parede dupla ou simples com densidade especifica menor que a da água do mar.

Na situação de equilibrio em mar calmo, a posição da plataforma, quando flutuante, em relação à superficie livre do mar, e portanto, também o comprimento da água contida na conduta (107), variam se for alterada a massa da plataforma. Dado que a área S resultante da somatória das seções das paredes de todos os corpos ocos (101) é relativamente pequena, resulta, pelo Principio de Arquimedes, que pequenas alterações da massa ou do volume submerso da plataforma produzem variações substanciais do calado, e, portanto, a resposta hidrodinâmica das colunas de água oscilantes também varia. Esta caracteristica pode ser utilizada para sintonizar a plataforma para diversos estados de mar com ondas de periodos médios diferentes, mantendo a sua estabilidade e aumentando a energia absorvida. Isto pode ser conseguido substituindo simplesmente água por ar, ou vice-versa, no interior da estrutura localizada na parte superior do corpo (101), e/ou em alguma ou algumas das partes submersas da plataforma. Um efeito equivalente pode ser conseguido por um corpo submerso ligado ao dispositivo, com volume variável por insuflação ou desinsuflação de ar.

No escoamento na zona de comunicação entre as condutas (107) e (108), em cada coluna de água oscilante, é previsivel a ocorrência de separação da camada limite e de turbilhões, com a correspondente dissipação de energia. Este efeito indesejável pode ser atenuado por uma configuração hidrodinamicamente favorável da parede dessa zona de ligação. Isso pode ser efetuado, por exemplo, modificando a face superior da base (105), carenando-a (115) (Fig. 4) e/ou introduzindo placas curvas de guiamento.

A plataforma pode ser usada para o suporte de atividades offshore, nomeadamente para uso como estrutura de suporte para estruturas autossuficientes para a exploração de aquacultura offshore, turbinas eólicas flutuantes e fixas, suporte e de geração de energia elétrica para fornecer sistemas de distribuição em grande escala, suporte e de geração de energia elétrica para exploração de recursos minerais, para exploração de hidrocarbonetos, para exploração de recursos oceânicos e estruturas suporte para a investigação cientifica e monitorização oceanográfica, para estruturas suporte em processos de dessalinização, para a produção de hidrogénio offshore, sendo estes exemplos meramente indicativos e não limitativos. A plataforma pode ainda ser fabricada por módulos padronizados de colunas de água oscilantes (100) o que potência a redução de custos, permitindo reconfigurações, nomeadamente expansões ou diminuições de dispositivos consoante as necessidades operacionais. O desenho dos elementos estruturais de plataformas offshore como dispositivos de aproveitamento de energia das ondas constitui uma novidade tecnológica, que permite satisfazer as necessidades energéticas da atividade a que se destina a plataforma sem impacto significativo no seu custo.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 representa esquematicamente a plataforma em perspetiva, onde se apresenta uma pluralidade de colunas de água oscilantes (100), neste exemplo, distribuídas de forma a compor uma plataforma retangular. A Figura apresenta os sistemas de extração de energia (104) . Nesta representação existe um sistema de extração de energia (104) para cada coluna de água oscilante (100) . Adicionalmente, podem visualizar-se os elementos de ligação estruturais rígidos (201) que compreendem uma variedade de formas e tamanhos, consoante este desenho exemplificativo . Por último, pode observar-se a superfície (203) de apoio às atividades offshore.

A Figura 2 representa esquematicamente dois tipos de colunas de água oscilantes (100) identificadas com as letras (A) e (B) . Em ambas, apresenta-se na parte superior uma vista em perspetiva e na parte inferior uma vista em corte por um plano contendo o seu eixo de simetria. Cada coluna de água oscilante possui as mesmas caraterísticas gerais, onde os corpos ocos (101) e (102) formam as condutas (107) e (108), sendo que o bordo inferior (106) do corpo oco (101) está axialmente afastado da base (105), estabelecendo- se desse modo comunicação entre as condutas (107) e (108) . O corpo oco (101) está parcialmente submerso e forma na sua parte superior, acima da superfície livre interior (111), uma câmara de ar (112) que comunica com o sistema de extração de energia (104) . O corpo oco (102) está totalmente submerso, e é fechado na sua parte inferior por uma base (105) . A conduta (108) comunica com o mar por uma abertura (109), debaixo da linha da superfície livre (110) da água exterior. O conjunto formado pelo corpo oco (102) e a base (105) está rigidamente ligado ao corpo oco (101) através dos elementos de ligação estruturais rígidos (202) . A Figura 3 representa esquematicamente várias configurações da plataforma: com configuração retangular (A) , com configuração circular (B) , poligonal (C) , com configuração circular com superficies dos corpos ocos (102) unidas formando um único corpo (D) , e com configuração circular com superficies dos corpos ocos (102) unidas formando um único corpo e elementos de ligação estruturais rigidos (201) afastado (E) . Os exemplos de configurações apresentados têm os mesmos elementos caraterísticos, pluralidade de colunas de água oscilantes (100), os sistemas de extração de energia (104), os elementos de ligação estruturais rigidos (201) que compreendem uma variedade de formas e tamanhos, consoante os desenhos exemplificativos, e as superficies (203) de apoio às atividades offshore.

A Figura 4 representa esquematicamente uma vista em corte por um plano contendo o seu eixo de simetria de uma coluna de água oscilante (100) . Nesta Figura, apresenta-se a zona de ligação entre as condutas (107) e (108), onde a face superior da base (105) está carenada (115) , o bordo inferior (106) do corpo oco (101) também se apresenta carenado com o fim de reduzir as perdas viscosas por separação da camada limite e formação de turbilhões.

Lisboa, 03 de junho de 2019.