ES2851873B2 - Dispositivo de propulsion en condiciones de navegacion para vehiculos anfibios o con capacidad de vadeo - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DE PROPULSIÓN EN CONDICIONES DE NAVEGACIÓN PARA

VEHÍCULOS ANFIBIOS O CON CAPACIDAD DE VADEO

Ámbito de la técnica

La invención se encuentra encuadrada dentro del campo de dispositivos de propulsión para vehículos anfibios, en especial para aquellos vehículos que tienen capacidad de vadeo pero que no cuentan con capacidad de navegación autónoma, debido bien a su falta de flotabilidad, o bien a la ausencia de elementos propulsores que permitan el impulso en el medio acuático. De este modo, los dispositivos propuestos en el presente documento permiten la adquisición de características anfibias para cualquier vehículo, que cuente con un aislamiento del habitáculo y del compartimento del motor.

Estado de la técnica

Habitualmente, los vehículos anfibios disponen de capacidad para flotar por si mismos, así como de medios para su propulsión de forma similar a los vehículos acuáticos. En la mayoría de los casos se incorporan, en la parte posterior sumergida, hélices u otros dispositivos, como pueden ser turbinas hidrojet, que son movidos, bien por el motor o motores principales del vehículo, bien por un motor o motores auxiliares dedicados a esta tarea.

Del mismo modo, existen vehículos terrestres con la denominada capacidad de vadeo sin preparación (también conocida por sus siglas VSP) que son capaces de atravesar terrenos donde el agua alcanza sólo una determinada profundidad, inferior a la altura del vehículo. En estos casos, el vehículo suele contar con un aislamiento del habitáculo de pasajeros y del compartimento del motor, para evitar la entrada de agua en su interior. Asimismo, en el caso de utilizar un motor de combustión interna, el tubo de escape suele estar orientado de forma vertical, produciéndose la salida de gases por la parte superior del vehículo.

De esta forma, el vehículo puede desplazarse rodando sobre el fondo de un medio acuático poco profundo, de forma similar a como lo haría sobre una superficie seca.

La incorporación de elementos de flotación auxiliares a vehículos terrestres con capacidad de vadeo puede fácilmente solucionar la falta de flotabilidad de algunos de estos vehículos, pero no soluciona el problema de proporcionar un medio de propulsión y de dirección al mismo mientras navega por un medio acuático.

Dado que, en estos casos, nos encontramos con vehículos de ruedas o cadenas que disponen de ejes que hacen girar ruedas en sus laterales, podría pensarse que la incorporación de ruedas con paletas, habituales en algunos tipos de embarcaciones, podría ser posible mediante su anclaje de forma solidaria al movimiento giratorio de estos ejes.

Sin embargo, en la mayoría de los casos, cuando los vehículos anfibios o con capacidad de vadeo se encuentran en condiciones de flotación, las ruedas se encuentran entre las partes del vehículo que se encuentran sumergidas.

Esta circunstancia hace inviable la incorporación de ruedas de palas que giren de forma solidaria a los ejes de las ruedas.

Esto es debido a que, cuando se produce la inmersión completa de la rueda de palas dentro del agua, las palas situadas en la mitad superior empujan agua, en la dirección y sentido de avance del vehículo, obstaculizando el desplazamiento.

En otras palabras, en una rueda de palas completamente sumergida, mientras las palas situadas en la mitad inferior de la rueda mueven el agua en un sentido, facilitando el avance, las palas situadas en la mitad superior mueven el agua en sentido contrario dificultando este mismo avance.

Por este motivo, las embarcaciones que utilizan ruedas de palas mantienen la parte superior de las mismas fuera del agua. Esta fracción de la rueda de palas que se encuentra fuera del agua tiene que ser igual o mayor que la parte que se encuentra sumergida. Esta situación es incompatible con las condiciones de navegacion de la mayoría de los vehículos anfibios o con capacidad de vadeo, que normalmente mantienen la totalidad de sus ruedas dentro del agua.

De este modo el problema que afronta el presente documento podría describirse como la invención de un dispositivo que permita transformar el movimiento circular producido por el giro de los ejes motrices de un vehículo de ruedas o cadenas, en propulsión en un medio acuático, así como proporcionar un mecanismo de dirección durante la navegación.

Se trata, en resumen, de la realización de un kit para la propulsión y dirección, en condiciones de navegación, de un vehículo terrestre, que resulta de fácil instalación y desmontaje, con bajo coste, y que una vez desmontado no condiciona las características de movilidad del vehículo en el medio terrestre.

Descripción de la invención

El dispositivo de la invención busca utilizar el movimiento de rotación de los ejes de las ruedas de un vehículo automóvil, cuando se encuentra en un medio acuático, para producir un desplazamiento efectivo de una masa de agua hacia la parte contraria al sentido de avance. Del mismo modo, se busca modificar el ángulo del desplazamiento del agua, mediante el cambio de dirección de las ruedas directrices que produce el volante de dirección del vehículo.

Para ello, se utiliza un disco soporte accesorio que se ancla a la llanta de la rueda y que gira de manera solidaria a la misma. A este disco soporte se incorporan una serie de superficies móviles que son las que van a permitir el desplazamiento de una masa de agua en sentido contrario al avance. De este modo, tal y como se detalla a continuación, se busca comunicar al agua una cantidad de movimiento en una dirección y sentido determinados, produciendo el desplazamiento del vehículo.

Para realizar la descripción del dispositivo objeto de la invención utilizaremos como referencia de las distancias, el plano vertical de simetría del vehículo, que suele contener el centro de masas del mismo. En este sentido, salvo algunos elementos menores como la ubicación del volante, el tubo de escape, o la colocación de elementos auxiliares como antenas o torretas, la mayoría de los vehículos suelen contar con una simetría alrededor de un plano vertical que contiene al centro de masas y que queda equidistante de los dos laterales.

En este sentido, el disco soporte, que forma parte de la invención, posee una forma optimizada para presentar una menor resistencia hidrodinámica, contando con una mayor distancia al plano vertical de simetría del vehículo, por la zona central del soporte, cerca del eje de la rueda, y una menor distancia a este plano vertical de simetría por la parte del soporte más alejada a este eje.

Este disco soporte cuenta, asimismo, con cavidades en su interior en las cuales se pueden alojar unos elementos basculantes.

Estos elementos basculantes están unidos a mecanismos de articulación, situados al final de las cavidades, en su parte más alejada al eje de la rueda.

Se busca que los elementos basculantes, cuando se encuentran en su posición de apertura, actúen como palas, empujando una masa de agua. Por ello, deben contar con rigidez y firmeza frente a la resistencia hidrodinámica del agua. Por tanto, el eje de giro del mecanismo de articulación no puede ser paralelo al eje de giro de la rueda, ni puede estar contenido en ninguno de los distintos planos que contienen a este eje de giro de la rueda. En caso contrario, la fuerza de resistencia hidrodinámica del agua podría producir un momento de fuerza con respecto al eje de giro del mecanismo de articulación, forzando un desplazamiento del elemento basculante hasta su posición de cierre.

Tal y como se ha mencionado, el dispositivo de propulsión debe funcionar cuando las ruedas se encuentran completamente sumergidas en el agua. Por ello, es necesario que los elementos basculantes que se encuentran en la mitad superior del disco soporte se hallen en su posición cerrada, ocupando el interior de las cavidades, para evitar que arrastren aguan en el sentido de avance del vehículo.

Del mismo modo, se necesita que los elementos basculantes que se encuentran en la mitad inferior del disco soporte mantengan su posición abierta, para desplazar agua hacia la parte trasera del vehículo y posibilitar su avance.

Para conseguir que los elementos basculantes de la parte superior se encuentren en su posición cerrada, y los elementos basculantes de la parte inferior se encuentren en su posición abierta, hay que combinar la disposición de los mecanismos de articulación con el diseño de los elementos basculantes. De este modo, se colocan los elementos de articulación en la parte de las cavidades más alejadas del eje de la rueda y se colocan, asimismo, a una distancia del plano vertical de simetría del vehículo, menor a la distancia entre el centro de masas del elemento basculante y este plano vertical. De esta forma, el punto medio del eje de giro de los mecanismos de articulación se encuentra a una distancia del plano vertical de simetría del vehículo menor que la distancia entre este plano y el centro de masas del elemento basculante en todas sus posibles posiciones de rotación.

Mediante esta disposición, los elementos basculantes se verán sometidos al momento de una fuerza que será igual al producto de la distancia horizontal entre su centro de masas y el punto medio del eje de giro, multiplicado por el peso de este elemento.

Dado que la dirección y sentido del peso de los elementos basculantes lleva una dirección vertical con sentido hacia el suelo, el resultado de estos momentos de las fuerzas aplicadas tenderá siempre a desplazar su centro de masas mediante un giro hacia una posición con menor energía potencial.

De este modo, los elementos basculantes que, debido a la rotación de la rueda, se encuentren situados en su mitad superior, tenderán a mantener una posición vertical, ocupando las cavidades del disco soporte.

Por otro lado, los elementos basculantes que, debido a la rotación de la rueda, se encuentren situados en su mitad inferior, tenderán a mantener una posición cercana al eje horizontal, formando un ángulo abierto con respecto al disco soporte.

Lógicamente, el desplazamiento circular de la rueda motriz, provoca un movimiento solidario del disco soporte y hace que los diferentes elementos basculantes vayan modificando su posición de cierre o apertura al ir pasando de la mitad superior a la mitad inferior, o viceversa.

En todo momento, los elementos basculantes que se encuentran abiertos, al estar situados en la parte inferior, empujan una masa de agua en sentido contrario al de avance del vehículo.

Este desplazamiento de una masa de agua, a la que se le comunica una cantidad de movimiento, en cada instante, será igual al impulso instantáneo en sentido contrario que recibirá el vehículo y que posibilitará su avance en el medio acuático. Este impulso instantáneo, en forma de cantidad de movimiento proporcionada al vehículo, se verá, a su vez, atenuado por la resistencia hidrodinámica y por otros factores, como la presencia de corrientes u oleaje, haciendo necesario mantener la propulsión motora de forma continuada.

El agua desplazada por los elementos basculantes abiertos recibe, en cada instante, un impulso con dirección tangente a la circunferencia de giro. Esto es, recibe un impulso con dirección según el producto vectorial de la velocidad angular con el vector distancia entre el punto de aplicación y el eje de giro. Por tanto, el plano que contiene el vector impulso es perpendicular al eje de giro de la rueda.

Cuando la rueda rota en el sentido de giro de avance de la marcha del vehículo, el agua arrastrada recibe un impulso en sentido contrario a este sentido de avance.

Cuando la rueda rota en el sentido contrario al de avance normal, es decir, la transmisión de marchas del vehículo está en posición de retroceso, el agua arrastrada recibe un impulso hacia el frontal, desplazando el vehículo hacia su parte trasera, en el sentido opuesto al habitual de la marcha.

Tanto en el caso de que las ruedas roten según el sentido de avance, como en el caso de que roten en sentido contrario, en aquelllos elementos basculantes en posición abierta, que no se encuentren alineados con el eje vertical, la velocidad de los puntos de contacto tendrá una componente vertical y otra componente horizontal. La componente horizontal de la velocidad tiene el mismo sentido en todos los elementos basculantes, aunque varía su valor, mientras que la componente vertical de la velocidad en los elementos situados en el cuadrante comprendido entre 90° y 180° con el eje Z tiene sentido contrario a la componente vertical de la velocidad de los elementos situados en el cuadrante comprendido entre 180° y 270° con este mismo eje vertical.

De este modo, las componentes verticales del impulso comunicado al agua por los elementos basculantes en el cuadrante inferior izquierdo de la rueda, de forma acumulada a lo largo de la rotación, son iguales y de sentido contrario a las componentes verticales del impulso comunicado al agua, de forma acumulada a lo largo de la rotación, por los elementos basculantes en el cuadrante inferior derecho.

Las componentes verticales del impulso en ambos cuadrantes inferiores de la rueda se contrarrestan generando únicamente un torque de giro, que a su vez es anulado por la generación de un torque similar producido por el otro eje motriz.

El movimiento total resultante es el del desplazamiento horizontal del vehículo en un medio acuático, pudiendo utilizarse el sentido normal de marcha de las ruedas para avanzar y el sentido de retroceso para moverse en sentido contrario.

Asimismo, se puede utilizar el movimiento de las ruedas directrices para modificar la dirección de avance del vehículo en el agua a modo de timón.

En todos los casos, interesa incrementar la cantidad de movimiento que puede ser comunicada al agua, y por tanto al vehículo. La cantidad de movimiento es función lineal de la velocidad instantánea comunicada al agua y de la masa total del agua desplazada. Este primer factor se pude regular mediante la velocidad de giro de la rueda, que será función de la potencia del motor y del torque máximo aplicable para vencer la resistencia hidrodinámica, mientras que el segundo factor se puede incrementar aumentando la superficie de arrastre de los elementos basculantes, una vez se encuentren desplegados en su posición de apertura.

La superficie máxima de arrastre de cada elemento basculante está limitada por la geometría del mismo.

Por un lado, la longitud del brazo basculante ha de ser menor que la distancia entre el mecanismo de articulación y el eje de giro de la rueda. En caso contrario, si los elementos basculantes tuviesen una longitud superior y, en su posición vertical, un mismo elemento ocupase posiciones a ambos lados del eje de giro de la rueda, esto es, ocupase posiciones que se encontrasen separadas por un ángulo de 180° medido desde el eje de la rueda, entonces este elemento podría interferir con el movimiento de apertura y cierre de los demás elementos basculantes.

Por otro lado, los elementos basculantes en posición de apertura no pueden sobresalir fuera del contorno circular de las ruedas, puesto que, de lo contrario, podrían chocar contra el terreno durante el movimiento de giro de la rueda.

Del mismo modo, la superficie total desplegada por el brazo del elemento basculante en su posición de apertura debe quedar completamente plegada en el interior de la cavidad del disco soporte en su posición de cierre, con el fin de evitar que desplacen agua en el sentido del avance, dificultándolo.

Para conseguir introducir la totalidad de la superficie de arrastre en el interior de la cavidad se pude utilizar un material flexible, tal como una tela, o un conjunto de elementos dispuestos en abanico alrededor del mecanismo de articulación, que se desplieguen y retraigan al abrir o cerrar el brazo del elemento basculante.

Al incorporar una superficie desplegable al elemento basculante, hay que tener en cuenta la restricción de que el centro de masas del mismo se encuentre a una mayor distancia del plano vertical de simetría que la distancia del punto medio del eje de giro del mecanismo de articulación a ese mismo plano. Por tanto, se utilizan materiales ligeros y grosores reducidos, a los que se puede dar consistencia mediante un elemento de refuerzo, como puede ser el anclaje de sus bordes a un hilo reforzado, unido a su vez, al extremo del brazo del elemento basculante.

Por diversos motivos, puede resultar conveniente que se realice el anclaje de los dispositivos auxiliares de propulsión acuática a las llantas cuando el vehículo se encuentra alejado del medio acuático que se pretende sortear. Por ello, puede ser necesario incorporar elementos de protección que mantengan todos los elementos basculantes en posición de cierre, durante la rotación de las ruedas, hasta que se decida su utilización en un medio acuático. De esta forma se evita que el desplazamiento giratorio en posición abierta de los elementos basculantes pueda suponer un peligro para las personas que se encuentren en las cercanías del vehículo.

Finalmente, en caso de que el vehículo carezca de capacidad de flotación, pero disponga de la estanqueidad asociada a la capacidad de vadeo, se pueden utilizar elementos auxiliares con flotabilidad positiva, acoplados a los laterales del vehículo. Estos elementos de flotación pueden ser de carácter inflable o no. En caso de ser de carácter inflable, pueden obtener su condición de flotabilidad positiva mediante la introducción de gas a presión desde el sistema central de inflado de neumáticos (CTIS), o desde un dispositivo independiente o portátil dedicado a tal función.

De este modo, la combinación de un dispositivo de propulsión solidario a los ejes motrices, con elementos accesorios de flotación en caso de necesidad, puede proporcionar capacidad de movilidad anfibia a un gran número de vehículos.

Descripción de los dibujos

En las siguientes figuras se muestra un esquema del dispositivo de propulsión acuática objeto de la invención, así como varios modos de realización de la misma.

La figura 1 muestra una vista frontal de un vehículo todoterreno con capacidad de vadeo sin incorporar los dispositivos objeto de la invención.

La figura 2 muestra una vista lateral de un vehículo todoterreno con capacidad de vadeo sin incorporar los dispositivos objeto de la invención.

La figura 3 muestra una vista frontal de un vehículo todoterreno con capacidad de vadeo incorporando un dispositivo auxiliar de flotación a cada lado y un dispositivo de propulsión acoplado a cada rueda.

La figura 4 muestra una vista lateral de un vehículo todoterreno con capacidad de vadeo incorporando un dispositivo auxiliar de flotación a cada lado y un dispositivo de propulsión acoplado a cada rueda.

La figura 5 muestra una vista externa de una rueda de este vehículo todoterreno incorporando un dispositivo de propulsión acuática que cuenta con elementos basculantes conformados únicamente por brazos rígidos.

La figura 6 muestra una vista externa de una rueda de este vehículo todoterreno, incorporando un dispositivo de propulsión acuática que cuenta con elementos basculantes con segmentos rígidos en abanico.

La figura 7 muestra una vista externa de una rueda de este vehículo todoterreno, incorporando un dispositivo de propulsión acuática que cuenta con elementos basculantes con una superficie de arrastre triangular flexible.

La figura 8 muestra una vista frontal de la rueda. A la derecha del gráfico se incluye una vista de sección del dispositivo de propulsión acuática según el corte del plano ZX que contiene el eje de giro de la rueda y el centro de masas de los elementos basculantes 2 y 6.

La figura 9 muestra una vista lateral de la rueda incluyendo un diagrama con la dirección de avance del vehículo, el sentido de giro de la rueda y las componentes de la velocidad de los elementos basculantes en tres puntos determinados

A continuación, se listan los distintos componentes que aparecen en los dibujos (los ángulos se describen en el plano XZ desde el eje Z positivo siguiendo el sentido de las agujas del reloj):

1 - Vehículo todoterreno con capacidad de vadeo.

2 - Plano vertical de simetría del vehículo.

3 - Tubo de escape vertical para posibilitar la capacidad de vadeo.

4 - Soporte auxiliar lateral de acceso.

5 - Rueda.

6 - Tuerca de sujeción de la llanta y de la placa protectora.

7 - Parte exterior del eje de la rueda.

8 - Placa protectora de la llanta.

9 - Flotador auxiliar.

10 - Elemento basculante 1 en posición abierta (225° con eje Z).

11 - Elemento basculante 2 en posición abierta (180° con eje Z).

12 - Elemento basculante 3 en posición abierta (135° con eje Z).

13 - Elemento basculante 4 en posición abierta (90° con eje Z).

14 - Disco soporte del dispositivo de propulsión.

15 - Elemento basculante 5 en posición cerrada (45° con eje Z).

16 - Elemento basculante 6 en posición cerrada (0° con eje Z).

17 - Elemento basculante 7 en posición cerrada (270° con eje Z).

18 - Elemento basculante 8 en posición cerrada (315° con eje Z).

19 - Orificio para las tuercas en el disco base del dispositivo de propulsión.

20 - Eje de giro de la rueda.

21 - Cavidad radial para el elemento basculante 1

22 - Cavidad radial para el elemento basculante 2

23 - Cavidad radial para el elemento basculante 3

24 - Cavidad radial para el elemento basculante 4

25 - Mecanismo de articulación del elemento basculante 1.

26 - Eje de giro del elemento basculante 2.

27 - Brazo del elemento basculante 1

28 - Brazo del elemento basculante 2

29 - Brazo del elemento basculante 3

30 - Brazo del elemento basculante 4

31 - Volumen con peso añadido en el borde del elemento basculante 4.

32 - Plano YZ perpendicular al eje de giro de la rueda y que contiene los ejes de giro de los mecanismos de articulación.

33 - Vector del plano YZ que une el punto medio del eje de giro del mecanismo de articulación del elemento basculante 2 con el eje de giro de la rueda.

34 - Láminas rígidas en abanico en el elemento basculante 4.

35 - Superficie triangular de tela impermeable en el elemento basculante 4.

36 - Plano ZX que contiene el eje de giro de la rueda y el centro de masas de los elementos basculantes 2 y 6.

37 - Mecanismo articulado del elemento basculante 6.

38 - Unión entre el hilo reforzado de nilon y el elemento basculante 6 en la posición cerrada.

39 - Tramo del hilo reforzado de nilon desde el elemento basculante 6 hasta el elemento basculante 2 frente al agujero del eje.

40 - Centro de masas del elemento basculante 4.

41 - Entrada del hilo reforzado de nilón en el conducto de la tela del elemento basculante 2 en posición abierta, por su zona más cercana al eje de giro.

42 - Zona de unión de la tela triangular de la pala 2 con el fondo de la cavidad radial.

43 - Tela impermeable triangular del elemento basculante 3.

44 - Tela impermeable triangular del elemento basculante 2.

45 - Hilo reforzado de nilon en el interior de la tela del elemento basculante 2.

46 - Costura en la tela triangular del elemento basculante 2 por cuyo interior discurre el hilo reforzado de nilon.

47 - Unión entre el hilo reforzado de nilon y el elemento basculante 2 en la posición abierta.

48 - Dirección y sentido de avance del vehículo.

49 - Sentido de giro de la rueda.

50 - Punto para cálculo de la velocidad en el elemento basculante 1.

51 - Velocidad del elemento basculante 1 en el punto de cálculo.

52 - Proyección sobre el eje Z de la velocidad del elemento basculante 1.

53 - Proyección sobre el eje Y de la velocidad del elemento basculante 1.

54 - Punto para cálculo de la velocidad en el elemento basculante 2.

55 - Velocidad del elemento basculante 2 en el punto de cálculo.

56 - Punto para cálculo de la velocidad en el elemento basculante 3.

57 - Velocidad del elemento basculante 3 en el punto de cálculo.

58 - Proyección sobre el eje Y de la velocidad del elemento basculante 3.

59 - Proyección sobre el eje Z de la velocidad del elemento basculante 3.

60 - Centro de masas del elemento basculante 5 plegado.

61 - Fuerza debida al peso del elemento basculante 5 aplicada sobre su centro de masas.

62 - Velocidad del elemento basculante 6 en uno de sus puntos.

63 - Zona del elemento basculante 7 en contacto con el mecanismo de bloqueo.

64 - Contorno del mecanismo de bloqueo de los elementos basculantes.

Descripción de una realización preferida

En las figuras 1 y 2 se muestra un vehículo todoterreno (1) con capacidad de vadeo, identificable por contar con un tubo de escape vertical (3). También se ha incluido el plano de simetría vertical del vehículo (2), que contiene su centro de masas, con el fin de utilizarlo como plano de referencia en la descripción de las realizaciones preferidas en el presente apartado.

En las figuras 3 y 4 se muestra el vehículo todoterreno anterior, al que se le ha incorporado en cada rueda (5) un dispositivo de propulsión acuático y dispositivos inflables auxiliares de flotación (9) en cada uno de sus laterales.

En las figuras 5, 6 y 7 se muestra una vista exterior girada de una rueda del vehículo todoterreno incorporando tres realizaciones preferidas del dispositivo de propulsión acuático objeto de la invención.

Algunos de los elementos comunes a las tres realizaciones preferidas se pueden observar en las figuras 3 y 4, mientras otros elementos comunes aparecen en las figuras 5, 6, 7, 8 y 9.

En el dispositivo se incorpora un disco soporte circular (14) que tiene la forma del volumen resultante de seccionar, mediante un plano secante, una esfera con radio mayor al radio de la llanta, obteniendo un volumen menor al 50% de esta esfera, y de modo que el radio de la sección circular resultante es menor que el radio de la rueda. Mediante este diseño se consigue una resistencia hidrodinámica reducida mientras se obtiene suficiente volumen para incorporar un conjunto de ocho cavidades radiales (21, 22, 23, 24 p. ej.) en el interior del disco soporte.

El anclaje del disco soporte se realiza desmontando la placa protectora (8) de la llanta, que protege el conducto del sistema central de inflado de neumáticos. En este vehículo, los tornillos roscados fijados al buje cuentan con una longitud suficiente para que, una vez introducidas las tuercas de la llanta (6), quede un segundo segmento roscado por la parte exterior a la tuerca, esto es, por su parte más alejada al plano de simetría del vehículo. Este segmento exterior de los tornillos se utiliza habitualmente para fijar esta placa protectora (8) a la llanta, enroscando tuercas adicionales. De este modo, una vez se ha desmontado la placa protectora, se procede a anclar de modo similar el disco soporte (14), fijándolo al segmento exterior roscado de cada tornillo.

Para ello, el disco soporte cuenta con ocho orificios con un diámetro similar al de estos tornillos roscados. Estos ocho orificios se encuentran alineados con la disposición de estos tornillos y están situados en el fondo de ocho cavidades circulares (19), en el disco soporte, destinadas al anclaje de las tuercas. De este modo, mediante el roscado de estas ocho tuercas adicionales quedan unidos simultáneamente el buje, la llanta y el disco soporte.

Asimismo, en las tres realizaciones preferidas se han situado todos los mecanismos de articulación (25, 37 p. ej.) a una misma distancia del eje de giro de la rueda (20), en los extremos más alejados de las cavidades radiales (21,22, 23, 24 p. ej.) del disco soporte.

Estas cavidades, dispuestas según direcciones radiales, están separadas por ángulos iguales. Cada uno de los elementos basculantes (10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18) tiene simetría con respecto a un plano (36) que contiene al eje de giro de la rueda, estando también separados por ángulos similares.

Todos los ejes de giro (26) de los mecanismos de articulación están contenidos en un mismo plano (32) perpendicular al eje de giro de la rueda y son perpendiculares al vector (33) que une el punto medio de cada eje de la articulación con este eje de giro de la rueda. De este modo, el centro de masas (40, 60 p. ej.) de cada elemento basculante genera, al rotar mediante la acción del mecanismo de articulación, un arco que se halla contenido en un plano (36) que contiene al eje de giro de la rueda. De esta forma, la cantidad de agua desplazada es similar para ambos sentidos de giro de la rueda, y se puede utilizar un mismo diseño de dispositivo de propulsión para las ruedas de ambos lados del vehículo, de forma intercambiable.

Al separar los elementos basculantes con ángulos iguales se busca, también, que las componentes verticales de la velocidad en los dos cuadrantes inferiores queden compensadas y mantengan una resultante nula. De este modo, se busca, de forma general, que cada componente vertical de la velocidad (52) de un elemento situado en el cuadrante inferior izquierdo en un punto (50) quede compensada por cada componente vertical de la velocidad (59) de un elemento situado en el cuadrante inferior derecho en otro punto (56). Debido al movimiento de rotación, los elementos basculantes no siempre están distribuidos de forma simétrica con respecto al eje Z vertical, por lo que puede quedar instantáneamente descompensada la suma de las componentes verticales de las velocidad entre ambos cuadrantes inferiores, compensándose mediante el efecto acumulado de la cantidad de movimiento vertical comunicada al agua en ambos sentidos para cada fracción de rotación similar al ángulo de separación entre los elementos basculantes.

Tal y como se ha mencionado, para conseguir que los elementos basculantes situados en los dos cuadrantes superiores adopten una posición vertical se necesita que el centro de masas de cada elemento basculante esté más alejado del plano de simetría del vehículo que el eje de giro de cada mecanismo de articulación. Para ellos se coloca también un peso al final del brazo del elemento basculante (31). El efecto conseguido es, además, que el centro de masas (60) del elemento basculante esté también más cerca del eje de giro de la rueda, de forma que, cuando se encuentra en la mitad superior, su peso (61) tiende a mantenerlo en posición vertical dentro de la cavidad radial, mientras que cuando se encuentra en la mitad inferior, su peso tiende a mantenerlo abierto. Para la incorporación de este peso se puede recurrir a un material de mayor densidad, como puede ser la utilización de acero inoxidable en un dispositivo de propulsión acuático fabricado en aluminio.

La principal diferencia entre las tres realizaciones preferidas está relacionada con la configuración de la superficie de arrastre de los elementos basculantes. En la figura 5 se muestra un dispositivo de propulsión acuático que cuenta únicamente a modo de palas de arrastre con los brazos rígidos de los elementos basculantes (27, 28, 29, 30).

En la figura 6 se muestra un dispositivo de propulsión que cuenta con láminas rígidas acopladas en abanico (34) con el brazo del elemento basculante (30), girando todos ellos alrededor del eje del mecanismo de articulación.

En la figura 7 se muestra un dispositivo de propulsión que cuenta con una tela flexible e impermeable (35) unida al brazo de cada elemento basculante (30).

En la figura 8 se muestra un corte del dispositivo de esta tercera realización según el plano ZX (36) que contiene el eje de giro de la rueda (20). En este gráfico se observa como la tela impermeable triangular (44) se halla unida al fondo de cada cavidad radial (42) en el disco soporte. Para dar mayor consistencia a la superficie de arrastre frente a la resistencia hidrodinámica se incorpora un hilo reforzado de nilon (45) que discurre por el interior de una doble capa de tela cerrada mediante una costura (46). El hilo de nilon es común para cada par de elementos basculantes que se encuentran formando 180°, estando unido a ambos brazos por cada uno de los extremos (38 y 47) más alejados de los mecanismos de articulación. En este diseño, cada vez que un elemento basculante pasa de la parte superior a la inferior y pasa de la posición de cierre a la posición de apertura se produce, a su vez, el cierre del elemento basculante que se halla situado a 180 °, en la parte superior. Esta acción, es ayudada por la tensión debida a la longitud constante del hilo de nilon que hace que, para cada par de elementos basculantes, el elemento que pasa a posición de apertura genera una tensión debida a su peso que facilita que el otro elemento ocupe su posición vertical.

Puesto que los hilos de nilon atraviesan la parte central (39) del disco soporte, para evitar que choquen entre si los hilos de los distintos elementos basculantes, se sitúan separados una distancia de unos milímetros en la dirección del eje de giro de la rueda.

En los tres casos los elementos basculantes se diseñan para que en su posición cerrada (15, 16, 17, 18 p. ej.) queden completamente a ras de la superficie del disco soporte, sin sobresalir y disminuir así su resistencia hidrodinámica. De este modo, al desplazarse (62), debido a la rotación, los elementos basculantes superiores que se encuentran en posición de cierre no se genera ningún empuje de agua en el mismo sentido que el avance. En otras palabras, en la posición de cierre, todos los puntos de los elementos basculantes (10, 11, 1213, 15, 16, 17, 18) que no están en contacto con los mecanismos de articulación se encuentran a una distancia del plano vertical de simetría del vehículo (2) menor o igual que la distancia a este plano de los puntos de la superficie exterior del soporte situados a una misma distancia del eje de giro de la rueda (20).

Asimismo, en la zona central del disco soporte, por su parte exterior, se puede acoplar un mecanismo de bloqueo opcional con el fin de que los elementos basculantes queden todos en posición de cierre cuando el vehículo circula fuera de un medio acuático, a fin de evitar posibles riesgos para las personas que se encuentren alrededor del vehículo. Esto se consigue encajando un disco (64) con un radio mayor que la distancia entre el eje de giro de la rueda y el borde del elemento basculante (63), de modo que estos elementos basculantes quedan bloqueados en posición vertical.

Por otro lado, para evitar el posible sonido derivado del choque de superficies metálicas al pasar de las posiciones de apertura a las de cierre, se puede recubrir la parte interior de los elementos basculantes destinada a entrar en contacto con las cavidades con un material elástico como goma.

Para finalizar, y en relación a la incorporación de flotadores inflables (9), el vehículo cuenta con orificios para tornillos y tuercas en la carrocería, en la parte inferior a las puertas laterales. Este es el sistema habitual mediante el que se anclan los soportes auxiliares laterales de acceso (4). De esta forma, del mismo modo que se necesita desatornillar las placas protectoras para anclar los discos soporte, es necesario desatornillar los soportes auxiliares laterales para anclar los sistemas auxiliares de flotación.

El inflado de los flotadores se puede realizar mediante su conexión al sistema central de inflado de neumáticos del vehículo, o mediante la utilización de un dispositivo independiente o portátil, con aire u otro gas a presión en su interior.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo, caracterizado por que comprende:

a) un soporte (14) que cuenta con

a1) una superficie interior, destinada a ser anclada a la llanta, y una superficie exterior que no se encuentra en contacto con la llanta;

a2) cavidades (21, 22, 23, 24) en la superficie exterior que no se encuentra en contacto con la llanta;

b) varios mecanismos de articulación (25, 37) de modo que:

b1) los mecanismos de articulación se sitúan en los extremos de las cavidades del soporte en su parte más alejada al eje de giro de la rueda;

b2) cada mecanismo de articulación permite el giro alrededor de un eje (26) que no se encuentra contenido en ninguno de los planos que contienen al eje de giro de la rueda;

c) elementos basculantes (10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18) de modo que:

c1) cada elemento basculante se encuentra unido al soporte (14) mediante un mecanismo de articulación;

c2) la rotación de cada elemento basculante alrededor del eje de giro del mecanismo de articulación permite la introducción de una parte del elemento basculante en una de las cavidades del soporte;

c3) el centro de masas del elemento basculante (40, 60), en todas las posiciones de rotación posibles, se encuentra a una distancia del plano vertical de simetría del vehículo (2) mayor que la distancia entre este plano y el punto medio del eje de giro (26) del mecanismo de articulación.

2. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según la reivindicación 1, caracterizado por que:

la rotación de cada elemento basculante alrededor del eje de giro del mecanismo de articulación permite, en una de sus posiciones, la introducción de la totalidad del cuerpo del elemento basculante, excluida la articulación, en alguna de las cavidades del soporte.

3. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que:

todos los ejes de giro de los mecanismos de articulación están contenidos en un mismo plano (32) perpendicular al eje de giro de la rueda (20).

4. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que:

los brazos (27) de los elementos basculantes (10) y las cavidades (21) tienen una disposición radial con respecto al eje de giro de la rueda.

5. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el elemento basculante comprende:

a) un brazo (27, 28, 29, 30) unido al mecanismo de articulación (25, 37)

b) un conjunto de láminas de modo que:

b1) cada conjunto de láminas (34) se encuentra conectado a uno de los mecanismos de articulación;

b2) cada conjunto de láminas (34) pueden rotar alrededor del eje de giro del mecanismo de articulación;

b3) la rotación de cada conjunto de láminas (34) alrededor del eje de giro del mecanismo de articulación permite, en una de sus posiciones, la introducción parcial del conjunto de láminas (34), en una de las cavidades del soporte.

6. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según las reivindicaciones 1, 2, 3, o 4, caracterizado por que el elemento basculante comprende:

a) un brazo (28) unido al mecanismo de articulación;

b) una superficie flexible (44) de modo que:

b1) uno de los lados de la superficie flexible (44) se encuentra anclada al fondo de una cavidad (42);

b2) otro de los lados de la superficie flexible (44) se encuentra anclado al brazo (28) del elemento basculante;

b3) la rotación del brazo (28) del elemento basculante alrededor del eje de giro (26) del mecanismo de articulación permite, en una de sus posiciones, la introducción parcial de la superficie flexible (44) en una de las cavidades del soporte.

7. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según la reivindicación 5, caracterizado por que:

la rotación de cada conjunto de láminas (34) alrededor del eje de giro del mecanismo de articulación permite, en una de sus posiciones, la introducción completa del conjunto de láminas (34), en una de las cavidades del soporte.

8. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según la reivindicación 6, caracterizado por que:

la rotación del brazo (28) del elemento basculante alrededor del eje de giro (26) del mecanismo de articulación permite, en una de sus posiciones, la introducción completa de la superficie flexible (44) en una de las cavidades del soporte.

9. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que:

el brazo del elemento basculante (30) tiene una zona con un volumen (31) de mayor anchura en su zona más cercana al eje de giro de la rueda (20).

10. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según las reivindicaciones 6 u 8, caracterizado por que:

la superficie flexible (44) tiene forma triangular.

11. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según la reivindicación 10, caracterizado por que:

a) la superficie flexible (44) triangular cuenta con un hilo reforzado (45) que discurre por uno de sus laterales de modo que:

a1) el lateral por el que discurre el hilo reforzado (45) no se encuentra en contacto con la cavidad (42);

a2) el lateral por el que discurre el hilo reforzado (45) no se encuentra en contacto con el brazo (28) del elemento basculante;

b) el hilo reforzado (45) se encuentra unido al extremo del brazo (28) del elemento basculante por su zona (47) más alejada al mecanismo de articulación.

12. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según la reivindicación 11, caracterizado por que:

Cada par de elementos basculantes que se encuentran formando un ángulo de 180° están conectados con un único hilo reforzado (45).

13. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que: a) cuenta con un mecanismo de bloqueo que comprende:

a1) una superficie interior que puede anclarse a la parte central del disco soporte; a2) un disco exterior circular que cuenta con un radio mayor que la distancia entre el eje de giro de la rueda y el borde de un elemento basculante (63) que se encuentra en posición de cierre en el interior de una cavidad.

14. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que:

la superficie de las cavidades incorpora un material elástico.

15. Dispositivo de propulsión acuático para su anclaje a una llanta de rueda de un vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que:

los brazos (28) de los elementos basculantes incorporan un material elástico en su superficie que entra en contacto con el fondo de la cavidad (42).