ES2272984T3 - Navio con una cavidad de aire en el fondo con un deflector de aire. - Google Patents

Abstract

Navío con una cavidad de aire (1) que comprende un casco (3) con una proa (11), una popa (12) y una hélice (13) cerca de la popa, al menos una cavidad abierta (4, 5, 6) formada en el fondo (2) del casco, la cavidad estando delimitada por una pared de cavidad (32) y unos medios de inyección de aire (7, 10) para la alimentación del aire al interior de la cavidad, donde el navío está provisto con al menos un deflector de aire (15, 16, 17, 33, 33¿), caracterizado por el hecho de que el deflector de aire se extiende entre la cavidad situada lo más atrás posible (21, 22, 34) y la hélice (13), el deflector de aire sobresaliendo hacia el exterior del casco del navío al exterior de la cavidad, más cerca del nivel de agua que la pared de la cavidad.

Description

Navío con una cavidad de aire en el fondo con un deflector de aire.

La invención se refiere a un navío con una cavidad de aire que comprende un casco con una proa, una popa, una hélice cerca de la popa, al menos una cavidad abierta, que se forma en el fondo del casco, y unos medios de inyección de aire para la alimentación del aire al interior de la cavidad.

Tal navío con cavidad de aire es conocido de la patente US-A 3,595,191 en la que el fondo del casco de un navío de navegación oceánica, tal como un petrolero, está provisto de varias cavidades de aire abiertas hacia abajo, en las que se introduce aire comprimido. Aquí la superficie de contacto del agua con el navío es reducida y sus propiedades hidrodinámicas son mejoradas, como por ejemplo la reducción de la resistencia al agua. Durante la navegación, el aire se escapa de las bolsas a medida que el navío cabecea y se balancea. Incluso en aguas tranquilas el aire se escapará de las cavidades de aire. El navío es propulsado por una hélice sumergida, sobre la que influye de manera adversa el aire que llega de las cavidades a la hélice, lo que reduce la elevación de las palas de la hélice, produciendo fluctuaciones de impulso y de torsión, o fallo del impulso (sobrevelocidad de la hélice). Una solución al problema del aire que llega a la hélice consiste en usar hélices ventiladas o un "propulsor de aire en agua" tal como se describe en US-A-5,505,639 (patente a nombre de Burg). Tales hélices ventiladas o "propulsores de aire en agua" son relativamente complejos. Además, cuando un navío ya existente es modernizado con una o más cavidades de aire, que son añadidas al casco, el cambio de hélice es una operación de envergadura y costosa.

Otra descripción de navío con cavidad de aire es conocida del documento NL 9301476, que incluye las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Por lo tanto es un objeto de la invención proveer un navío con una cavidad de aire donde la entrada de aire al interior del área de la hélice sea reducida.

Aquí una cavidad de aire según la presente invención se caracteriza por el hecho de que el navío está provisto con al menos un deflector de aire, que se extiende entre la cavidad situada lo más atrás posible y la hélice.

En el deflector de aire, que puede por ejemplo tener una sección transversal cuneiforme, o estar formado por una superficie curvada, se forma un área de baja presión, a lo largo de la cual las burbujas de aire son transversalmente guiadas desde el fondo del casco, a lo largo de los lados del navío hasta la superficie del agua, sin alcanzar la hélice. Aquí, el propulsor está eficazmente protegido del aire que se escapa de las cavidades de aire. Una hélice sumergida habitual, no ventilada, puede ser empleada en conjunción con las cavidades de aire, usando el deflector de aire de la presente invención, que forma una barrera de aire entre la cavidad de aire situada lo más atrás posible y la hélice. De esta manera, los navíos existentes, como los buques graneleros, pueden ser modernizados con una o más cavidades de aire soldadas en el fondo del casco, sin que sea necesario utilizar un nuevo diseño de hélice.

En una forma de realización, el deflector se extiende en una dirección transversal desde una línea central longitudinal del navío hacia los lados del navío y tiene una superficie de inclinación que se extiende hacia arriba desde el casco cuando se dirige hacia la popa. El aire es guiado a lo largo del lado a baja presión de los deflectores de aire en forma de banda hasta la superficie del agua sin alcanzar la hélice.

En otra forma de realización, dos o más deflectores de aire se extienden en paralelo para un transporte transversal eficaz del aire desde el fondo del casco hasta la superficie. Los deflectores incluyen un ángulo agudo \alpha con el eje horizontal en una dirección posterior. Preferiblemente, el ángulo \alpha del deflector de aire en el fondo del casco es diferente al ángulo del deflector de aire con la dirección longitudinal a lo largo de los lados del navío. Los ángulos \alpha y \beta dependen del escape de aire a la velocidad de proyecto.

En una forma de realización alternativa, el deflector de aire comprende una superficie curvada, que se extiende sustancialmente en una dirección longitudinal del navío. Debido a la aceleración del agua alrededor de la superficie curvada, se forma una zona de baja presión, donde son atrapadas las burbujas de aire que se escapan de la cavidad situada lo más atrás posible. Las burbujas de aire son guiadas desde el deflector de aire hasta la superficie. Mediante la provisión de una pared en forma de "V" de la cavidad situada lo más atrás posible con las paredes de la cavidad inclinándose hacia arriba desde la línea central del navío hacia los lados, se obtiene un transporte de aire mejorado.

Se explicará de manera detallada una forma de realización no limitativa del deflector de aire según la presente invención, por ejemplo, en referencia a los dibujos anexos. En los dibujos:

La Fig. 1 muestra una vista lateral de un buque cisterna o buque granelero comprendiendo cavidades de aire, y un deflector de aire según la presente invención,

La Fig. 2 muestra una vista desde abajo del navío de la Fig.1,

La Fig. 3 muestra una vista en sección transversal del deflector de aire a lo largo de la línea III-III de la Fig. 2,

La Fig. 4 muestra una vista lateral del deflector de aire de superficie curvada, y

La Fig. 5 muestra una vista cercana del navío de la Fig. 4.

En la Fig. 1 se muestra un buque cisterna o buque granelero 1, que puede tener un tonelaje por ejemplo entre 50.000 y 500.000 toneladas. En el fondo 2 del casco 3, el navío comprende varias cavidades de aire 4, 5, 6 que están abiertas en sus superficies frontales dirigidas hacia abajo. Por medio de un compresor 7, el aire comprimido es inyectado al interior de las cavidades 4-6 a través de una serie de conductos 10. Cada cavidad puede tener una longitud de aproximadamente 0,5 - 30 m,
una anchura de aproximadamente 0,5 - 20 m y una profundidad de aproximadamente 0,3 - 5 m. La altura de las cavidades es tal que durante un trimado máximo, las cavidades siguen totalmente llenas de aire, y en general coinciden con la altura de la cresta de una ola estimada en el interior de la cavidad. La anchura de las cavidades es tal que al menos dos filas de cavidades se extienden a lo largo del navío, cuando se visualiza a lo ancho. La longitud Lc de las cavidades de un navío monocasco de aleta no estabilizada en navegación lenta a velocidad de proyecto v del navío puede ser definida por Lc = 0,34 v^{2}.

El aire es suministrado a una presión de 1,5 - 4 bares, y es ligeramente mayor que la presión hidrostática en la cavidad del calado correspondiente del navío. El nivel de alimentación del aire es tal que mantenga cada cavidad lo más seca posible bajo las condiciones presentes (velocidad, estado del mar. etc.), y será atrapado en una situación estable en cada cavidad de aire, donde el aire en exceso escapará de las partes posteriores de cada cavidad.

En la proa 11 el navío 1 comprende una porción bulbosa provista para la reducción de la resistencia al agua, y en la popa 12, una hélice sumergida no ventilada 13 dirige el navío a velocidades comprendidas entre 8 y 30 nudos. Cerca de la popa 13, entre la cavidad de aire situada lo más atrás posible 4 y la hélice 13, tres deflectores de aire paralelos 15, 16, 17 se extienden a lo largo de la superficie exterior del casco, oblicuamente en una dirección posterior en un ángulo \gamma con la dirección horizontal, para guiar el aire que se escapa de las cavidades 4-6, paralelamente a los deflectores, desde el fondo 2 hasta la superficie del agua 18. Esto impide la entrada de aire en el interior del plano de hélice y mantiene el nivel de aire en la hélice 13 inferior por ejemplo al 10% en volumen. De esta manera, no se necesita hacer ninguna modificación especial del diseño de la hélice, lo que supone una ventaja en un navío existente cuando se hace una mo-
dificación retroactiva con las cavidades de aire 4-6.

Como se puede observar en la Fig. 2, varias cavidades de aire 21, 22 se extienden en el fondo del navío, donde las separaciones transversales 23, 24 de las cavidades externas e internas son compensadas en la dirección del eje longitudinal 25 para una configuración con respecto a las olas óptima en las cavidades. Las separaciones transversales 23, 24 pueden tener una sección transversal cuneiforme, la profundidad de cada cavidad disminuyendo gradualmente hacia la parte trasera de cada cavidad.

Entre las cavidades situadas lo más atrás posible 21 y la hélice 13, los tres deflectores de aire cuneiformes 15, 16, 17 se extienden en un ángulo agudo \alpha de por ejemplo 80º - 110º con el eje longitudinal 25, hacia la línea tangente 26, que está formada por el límite de la parte inferior sustancialmente horizontal del casco 1. En la Fig. 2, se muestran la parte inferior 25 y la parte intermedia 27 de los deflectores de aire solamente sobre un lado del navío, mientras que en realidad el deflector de aire dispuesto es simétrico alrededor del eje longitudinal 18. Desde la línea 26, los deflectores de aire 15-17 se extienden con sus partes intermedias 25' en un ángulo \beta con la dirección longitudinal, a lo largo de los lados del casco, por ejemplo hasta el nivel del agua 18. El ángulo \beta depende de la velocidad de diseño del navío y de la velocidad hacia arriba de las burbujas de aire en el agua. Las partes superiores 25'' de los deflectores de aire 15-17 se extienden en un ángulo \gamma con respecto a la dirección vertical, como se puede observar en la Fig. 1. Los ángulos \alpha, \beta y \gamma dependen del diseño del navío, como la velocidad de proyecto y el ángulo de escape del aire a la velocidad de proyecto y están dispuestos para guiar las burbujas de aire hasta la superficie sin aceleración transversal.

Como se puede observar en la Fig. 3, los deflectores de aire 15-17 comprenden una sección transversal cuneiforme, y están formados por una banda inclinada 27 y una banda transversal 28, que están soldadas en la pared 29 del casco 3. La anchura W de cada banda puede ser de 0,3 - 3 m, mientras que la altura h, de la parte situada lo más atrás posible encima de la pared del casco 29, es determinada por la cantidad media del aire que se escapa de la última cavidad y puede ser de 0,1 - 2 m, mientras que la distancia D entre los deflectores puede ser de 0,1 - 10 m y el ángulo \delta con respecto a la pared del casco 29 es de 10º - 90º.

En las extremidades posteriores 30 de los deflectores de aire 15-17 se ha formado una zona de baja presión, donde las burbujas de aire son atrapadas. El aire atrapado es guiado en la zona de baja presión, a lo largo de los deflectores, desde el fondo 2 hacia la superficie del mar 18, de manera tal que se impida la entrada de aire en la zona de la hélice 13.

La Fig. 4 muestra una forma de realización donde el deflector de aire comprende un cuerpo alargado en forma de pontón 33 fijado en el casco del navío. El aire que sigue presente en la cavidad situada lo más atrás posible 34 es guiado a lo largo de la pared posterior 33 de dicha cavidad hacia el deflector de aire 33 y desde ahí se desplaza hacia arriba hasta la superficie del agua. La forma curvada del deflector de aire 33 provoca un aumento de velocidad del agua produciendo una zona de baja presión en la extremidad dirigida hacia abajo del deflector de aire 33 hacia la cual son guiadas las burbujas de aire y a partir de la cual se dirigen hacia arriba, antes de alcanzar la hélice 13. Como se puede observar en la figura 5, la pared situada lo más atrás posible 32 de la cavidad de aire trasera 34 posee partes de pared en forma de "V" 36, 37 que se inclinan hacia arriba desde el centro del navío en dirección hacia los lados. Se muestran las superficies curvadas 33, 33' fijadas directamente en el casco 3 del navío.

Claims (11)

1. Navío con una cavidad de aire (1) que comprende un casco (3) con una proa (11), una popa (12) y una hélice (13) cerca de la popa, al menos una cavidad abierta (4, 5, 6) formada en el fondo (2) del casco, la cavidad estando delimitada por una pared de cavidad (32) y unos medios de inyección de aire (7, 10) para la alimentación del aire al interior de la cavidad, donde el navío está provisto con al menos un deflector de aire (15, 16, 17, 33, 33'), caracterizado por el hecho de que el deflector de aire se extiende entre la cavidad situada lo más atrás posible (21, 22, 34) y la hélice (13), el deflector de aire sobresaliendo hacia el exterior del casco del navío al exterior de la cavidad, más cerca del nivel de agua que la pared de la cavidad.

2. Navío con una cavidad de aire según la reivindicación 1, donde el deflector se extiende en una dirección transversal desde un eje longitudinal (25) del navío hacia los lados del navío y éste tiene una superficie inclinada (27) que se extiende desde el casco (29) hacia arriba cuando se dirige hacia la popa (12).

3. Navío con una cavidad de aire (1) según la reivindicación 2, donde al menos dos deflectores (15, 16, 17) se extienden sustancialmente paralelos a una distancia mutua predeterminada (D).

4. Navío con una cavidad de aire (1) según la reivindicación 2 ó 3, donde el deflector (15,16,17) se extiende en un ángulo agudo (\alpha) hacia la popa.

5. Navío con una cavidad de aire (1) según la reivindicación 4, donde el deflector se extiende en un primer ángulo con el eje longitudinal (25), a lo largo del fondo (2) del casco (3), y en un segundo ángulo (\beta) con la dirección longitudinal, diferente al primer ángulo (\alpha), a lo largo de los lados sustancialmente verticales del casco (3).

6. Navío con una cavidad de aire (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el deflector (15-17) se extiende hasta la línea de flotación (18).

7. Navío con una cavidad de aire (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde al menos una cavidad de aire comprende limites delanteros, posteriores y laterales que han sidos conectados con el fondo del casco.

8. Navío con una cavidad de aire (1) según la reivindicación 7, donde la hélice (13) comprende una hélice no ventilada.

9. Navío con una cavidad de aire (1) según la reivindicación 1, donde el deflector de aire comprende una superficie curvada (33, 33') fijada sobre cada lado del casco.

10. Navío con una cavidad de aire (1) según la reivindicación 9, donde la superficie curvada está formada por un cuerpo cerrado (33, 33') fijado al casco (3).

11. Navío con una cavidad de aire (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la cavidad situada más hacia atrás (34) tiene una pared trasera (32) con dos partes de pared inclinadas hacia arriba (36, 37) yendo desde el eje del navío hacia los lados.