ES1058096U - Embarcacion propulsada por rotor tipo magnus. - Google Patents

Abstract

1. Embarcación propulsada por rotor tipo magnus, del tipo que comprende un elemento de impulsión montado en la parte central de la embarcación, equilibrando estática y dinámicamente la masa global de la misma, caracterizada porque el elemento de impulsión consiste en un grupo constituido por un rotor vertical (8) accionado en rotación por un motor primario lateral (7) y un inversor (11 a 25) del sentido de giro del rotor (26).

Description

Embarcación propulsada por rotor tipo magnus.

Embarcación propulsada por rotor tipo magnus, del tipo que comprende un elemento de impulsión montado en la parte central de la embarcación, equilibrando estática y dinámicamente la masa global de la misma, que se caracteriza porque el elemento de impulsión consiste en un grupo constituido por un rotor vertical accionado en rotación por un motor primario lateral y un inversor del sentido de giro del rotor.

Antecedentes de la invención

Se conocen diversos tipos de catamaranes (embarcaciones formadas por dos cuerpos o cascos acoplados en paralelo y notables por su estabilidad de navegación, aún en aguas muy movidas), los cuales son impulsados normalmente a vela, aunque a menudo provistos de un motor auxiliar para casos de necesidad.

La estabilidad inherente a esta clase de naves se ve contrapuesta por los problemas derivados de la carencia y/o variabilidad del viento, que dificultan la difusión práctica de tales embarcaciones.

Así, se conoce la Patente Europea n° 0474363, de D. Kenneth John England, del año 1991, que se refiere a un sistema de propulsión por viento primariamente para barcos, que comprende un rotor sustancialmente cilíndrico que gira alrededor de su eje longitudinal central y, que gira conjuntamente con el rotor para formar una extensión axial del mismo, una turbina de viento que incluye una pluralidad de palas alargadas, cada una de forma curva en su sección transversal, el diámetro de la cubierta periférica de las palas es menor que el diámetro del rotor en uso y con el eje longitudinal central del sistema extendiéndose transversalmente en la dirección del viento, la turbina gira con el viento a velocidad periférica w_{t}, el diámetro aumentado del rotor dará como resultado que el mismo gira a una velocidad periférica proporcionalmente aumentada w_{r} donde se establece una fuerza propulsora l_{r} de acuerdo con el efecto de magnus.

También se encuentra en el estado de la técnica la Patente Española n° 523139, del año 1983, de D. José BAR BOO y la firma TECNOLOXIA AXEITADA IBERO-AMERICANA, S.A., referidos a unos perfeccionamientos en dispositivos de timón-estabilizador de un móvil, que consiste en un sistema de control para un timón-estabilizador de un móvil. Comprende un timón o estabilizador formado al menos por un perfil rotatorio impulsado por un motor y constituido por una forma cilíndrica o derivada de la cilíndrica, que origina en el fluido en el que está inmerso una circulación independiente de la corriente de este, por rotación del propio perfil o, mediante un generador de circulación acoplado a su periferia en tanto que el perfil permanece inmóvil, produciendo una fuerza normal a la trayectoria en virtud del efecto magnus.

De los mismos titulares es la Patente Española n° 522680, del año 1983, que protege una maquina de propulsión hidrodinámica. Comprende al menos un perfil inmóvil, con relación al vehículo o a la maquina de fluido de que forma parte, sobre cuya superficie se genera una circulación autónoma con respecto a la corriente del fluido en el que se mueve, es decir, con independencia de la vena de corriente que actúa sobre él, el cual esta dotado de una fuente de energía que induce una circulación controlable alrededor de dicho perfil, lo que determina según el efecto magnus un empuje hidrodinámico regulable sobre este.

Breve descripción de la invención

Esta invención contempla el diseño y la construcción de una embarcación, caracterizada porque su propulsión, aunque se basa esencialmente en la fuerza del viento, no se produce con el empleo de una o más velas, sino como resultado de una fuerza aplicada subsidiariamente a la embarcación en cuestión y que se basa en el llamado efecto Magnus.

Por los tratados de Física se conoce este efecto como la generación de una fuerza en un cilindro giratorio en torno a su eje y sumergido en un campo de fuerzas paralelas y perpendiculares a dicho eje. La fuerza obtenida es también perpendicular al eje y a las fuerzas paralelas, y su sentido es el resultado de un giro de 90 grados, en sentido contrario al de rotación del cilindro, del vector velocidad del campo de fuerzas.

En el presente caso, el campo de fuerzas es el viento y el cilindro giratorio (rotor) es un cuerpo que forma parte de un dispositivo de propulsión montado en el cuerpo de la embarcación, equilibrando a la misma estática y dinámicamente.

Es un objeto de la presente invención una embarcación propulsada por rotor tipo magnus, del tipo que comprende un elemento de impulsión montado en la parte central de la embarcación, equilibrando estática y dinámicamente la masa global de la misma, que se caracteriza porque el elemento de impulsión consiste en un grupo constituido por un rotor vertical accionado en rotación por un motor primario lateral y un inversor del sentido de giro del rotor.

Para facilitar la explicación, se acompaña la presente descripción de unos dibujos en los que se ha representado, a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, un caso de realización de un catamarán, según los principios de las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista lateral, la figura 2 una vista en planta y la figura 3 una vista de frente de la embarcación.

La figura 4 es una vista parcial y ampliada del dispositivo de inversión que forma parte del grupo impulsor montado a bordo de la embarcación, y la figura 5 representa la parte del rotor asociada al dispositivo anterior.

Descripción detallada de la invención

Los elementos designados con números en los dibujos corresponden a las partes indicadas a continuación. En esta realización se ha concretado en un catamarán, aunque puede ser extensible a cualquier otra embarcación.

Los cuerpos o cascos 1 y 2 (figuras 1 a 3), unidos convencionalmente en paralelo por travesaños estructurales 3, 4 y 5, comportan un bastidor reforzado 6 para soporte de un grupo propulsor 7, cuyo componente básico es el rotor 8 y que lleva asociado un motor lateral de accionamiento 9, que puede ser de explosión, de combustión interna o bien eléctrico.

El motor 9, en el caso de ser eléctrico, podrá alimentarse de la energía fotovoltaica obtenida de un panel de células solares montado en la embarcación.

Esta última comprenderá convencionalmente los dispositivos habituales de dirección 10 (timón), orientación, comunicaciones y complementarios.

En los dos casos mencionados, el motor 9 comportará un dispositivo regulador de velocidad para gobernar el giro del rotor 8, en cada momento, a tenor de la velocidad el viento. De esta manera se podrá comunicar al rotor las características de movimiento acordes con las condiciones de navegación deseadas, con independencia, dentro de lo posible, de la velocidad y dirección del viento: un sistema de control automático permitirá gobernar el rotor y, por lo tanto, el avance del catamarán de la manera más conveniente.

Para un determinado empuje aplicado al doble cuerpo de la embarcación que se describe, aumentando la velocidad del rotor se compensa la posible reducción de la velocidad del viento. El rendimiento global resultante es elevado, aun con vientos de reducida magnitud.

Cuando el movimiento del rotor se obtiene a base de la energía solar, captada por paneles fotovoltaicos montados con las inclinaciones y orientaciones apropiadas en la/s cubierta/s del catamarán y almacenada en una batería de acumuladores, se dispone convencionalmente de un regulador electrónico entre los generadores y los acumuladores y de otro entre éstos y el motor eléctrico (en previsión de sobrecargas y otros efectos). Asimismo se dispondrá un inversor de marcha y un regulador reostático de la velocidad y sentido de giro del rotor, según las características de la navegación.

Cuando el movimiento del rotor se obtiene a base de un motor de explosión, un dispositivo de embrague y un inversor mecánico de la rotación son necesarios para poder adecuar el rumbo y el sentido de giro del rotor a la dirección del viento, de manera similar al sistema de navegación a vela.

Dado que el impulso resultante del efecto Magnus mencionado más arriba es función de la velocidad de las fuerzas del campo (viento), de la velocidad del cilindro giratorio (rotor) y especialmente de la superficie de este último sobre la que actúan aquellas fuerzas, se deduce que, para un valor determinado del empuje resultante sobre el cuerpo del catamarán a una velocidad dada, las magnitudes sobre las que se puede actuar son la superficie y la velocidad del rotor.

La magnitud más fácilmente regulable es la velocidad de giro del rotor, cuyo diámetro se escoge de acuerdo con la gama de velocidades deseable y la velocidad típica, con lo cual resultan diámetros del rotor relativamente pequeños y adecuados al tamaño de las embarcaciones. El diseño del nuevo catamarán y sus dispositivos mecánicos de propulsión permiten obtener resultados muy favorables (por ejemplo, valores del empuje comparables al obtenido con una vela de superficie hasta cien veces superior a la del rotor).

El dispositivo impulsor del nuevo catamarán permite optimizar dos magnitudes características de este tipo de embarcaciones. Una de ellas es la llamada velocidad típica o específica V_{t}, definida como la relación entre la velocidad del contorno del rotor V_{r} y la velocidad no perturbada del viento circunstante V_{v}.

Otra magnitud interesante en el diseño del nuevo propulsor de catamarán es la relación de aspecto, definida como el cociente entre la altura h del rotor y el diámetro d del mismo. Un valor elevado de esa relación asegura que la influencia del flujo cruzado y tridimensional del aire por los extremos sea mínima; Para valores superiores a 10 se obtienen mejoras de hasta el 30%.

Con un sistema de propulsión basado en el efecto Magnus como el descrito, la dirección del viento más favorable es la transversal a la dimensión longitudinal de la embarcación, en cuyo caso la fuerza de impulsión resultante es aproximadamente normal a la dirección del viento. Cuando éste sopla por amura, el buque puede avanzar aún en casos en que ello no sería posible en navegación a vela.

El grupo de propulsión consiste en un inversor 7 del sentido de giro del rotor, accionado por un motor primario lateral 9 (de explosión, eléctrico o diesel) y se representa con detalle en la figura 4. A través del embrague centrífugo 8, se transmite el movimiento de rotación del motor lateral 9, mediante el palier 11, al piñón 12 y éste a la rueda 13, solidaria del eje 14.

El eje 14, mediante el piñón cónico 15 que lleva enchavetado, produce la rotación de las ruedas 16 y 17, en sentidos contrarios, las cuales giran continuamente en el exterior del eje hueco de salida 18. Este eje gira en uno u otro sentido según que la corredera 19, deslizante a lo largo de las estrías formadas en el exterior del eje, esté engranada en una u otra de las ruedas cónicas 16 ó 17.

El deslizamiento de la corredera se obtiene por empuje de la leva 22 sobre el collarín 23 provocado por el giro del eje concéntrico 24 mediante la maneta de gobierno 25.

Cuando la corredera 19 se halla en el punto medio de su trayectoria, no engrana con ninguna de las ruedas cónicas 16 y 17, por lo que el movimiento de rotación no se transmite al eje hueco de salida 18 (el cual a su vez mueve el rotor 26, que es el elemento principal del grupo propulsor de la embarcación).

La figura 5 representa el dispositivo del rotor. El giro procedente del inversor se obtiene, tras introducir el eje 26 en el eje hueco 18, mediante la chaveta 29 que es solidaria del disco de embrague 29 y por medio del disco de fricción 30. Así, por rozamiento, transmite el movimiento de giro a la junta cardán 28 que une el eje 27 con el eje 31 del rotor.

El eje 31, en su tramo central es de sección cuadrada y está rodeado por una pluralidad de discos 32 de un material elástico, tal como la espuma de caucho o de plástico, -que conforman el cuerpo del rotor 8- siempre de baja densidad, los cuales se prensan entre sí por medio del disco fijo 33 y el disco 34 desplazable axialmente, empujado por la tuerca 35.

El cuerpo del rotor puede estar formado también, por tramos de tubo de material plástico, de poco espesor y peso, con sus bases horadadas con la forma y dimensiones del eje 31 del que reciben el movimiento de rotación.

Para mantener el rotor 26 en posición vertical, se arriostra con tres vientos 36, 37 y 38 (figuras 1 y 2), dispuestos según las aristas de una pirámide respecto a los extremos de la embarcación. Cada uno de tales riostras comporta un catavientos para conocer en cada momento la dirección del viento dominante y así disponer de información útil para el gobierno de la embarcación.

El montaje del inversor y del rotor en el cuerpo del nuevo catamarán se efectúa convencionalmente con ayuda de elementos clásicos (rodamientos, casquillos, retenes, etc.) representados en las figuras 4 y 5 y no reivindicados.

El presente modelo de utilidad describe una nueva embarcación propulsada por rotor tipo magnus de reducidas dimensiones, poco peso, desmontable y fácilmente transportable. Los ejemplos aquí mencionados no son limitativos de la presente invención, por ello podrá tener distintas aplicaciones y/o adaptaciones, todas ellas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

1. Embarcación propulsada por rotor tipo magnus, del tipo que comprende un elemento de impulsión montado en la parte central de la embarcación, equilibrando estática y dinámicamente la masa global de la misma, caracterizada porque el elemento de impulsión consiste en un grupo constituido por un rotor vertical (8) accionado en rotación por un motor primario lateral (7) y un inversor (11 a 25) del sentido de giro del rotor (26).

2. Embarcación, según la reivindicación 1, caracterizada porque el inversor del giro del rotor comprende, después de un embrague centrífugo (8) de enlace con el motor lateral (7), un piñón (12) engranado con una rueda (13) solidaria de un eje (14) destinado, mediante un piñón (15), a transmitir su rotación a un par de ruedas cónicas (16, 17) giratorias en sentidos opuestos y continuadamente en el exterior de un eje hueco de salida (18) estriado exteriormente.

3. Embarcación, según la reivindicación 2, caracterizada porque el sentido de giro del eje hueco (18) es función de la posición de una corredera (19) deslizante longitudinalmente a lo largo de las estrías exteriores de dicho eje (18) respecto a una u otra de las ruedas cónicas (16, 17).

4. Embarcación, según la reivindicación 3, caracterizada porque el desplazamiento de la corredera (19) depende del empuje de una leva (22) sobre un collarín (23) provocado por el giro de un eje concéntrico (24) mediante una maneta de gobierno (25).

5. Embarcación, según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque la posición intermedia de la corredera (19) en su carrera corresponde a la posición fuera de engrane de las ruedas cónicas (16, 17) con el eje hueco (18) y, en consecuencia, a la no impulsión del rotor (26), interior y solidario de dicho eje (18).

6. Embarcación, según unas de las reivindicaciones de la 1 a 5, caracterizada porque comprende, para el acoplamiento de rotor (26) al impulsor (11, 25), un eje (27) destinado a introducirse en el interior del eje hueco (18) mediante una chaveta solidaria del disco de embrague (29) y un disco de embrague (30).

7. Embarcación, según la reivindicación 6, caracterizada porque el eje (27) es de sección transversal cuadrada en su parte central, en la que figura una pluralidad de discos (32) de un material elástico comprimidos entre un disco (33) fijo sobre el eje (27) y un disco (34) deslizable sobre el propio eje por empuje de una tuerca ajustable (35) o, tramos de tubo de material plástico, de poco espesor y peso, con sus bases horadadas con la forma y dimensiones del eje 31 del que reciben el movimiento de rotación.

8. Embarcación, según una de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado por la provisión de tres vientos (36, 37, 38) dispuestos según las aristas de una pirámide respecto a los extremos de la embarcación y provistos de sendos catavientos.

9. Embarcación, según una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque es un catamarán.