ES2972412T3 - Aleta estabilizadora para embarcación - Google Patents

Abstract

Dispositivo estabilizador (10) para una embarcación con casco (2), en el que el dispositivo estabilizador (10) comprende; - una pala de aleta (20) con una base de aleta (11), una punta de aleta (12), un borde de ataque (52) y un borde de salida (53), en donde una dirección de avance de la pala (fb) se define desde la parte trasera borde (53) al borde de ataque (52) en la base de aleta (11), en donde la pala de aleta (20) comprende un primer elemento de conexión de aleta (61) conectado a la base de aleta (11) en un primer punto de conexión (62).) - un elemento de casco (38) dispuesto para fijarse al casco (2) con una dirección de avance del casco (fh) en una dirección de avance del casco (2), y - un medio de desplazamiento de pala de aleta (30) conectado al primer elemento de conexión de aleta (61) y el elemento de casco (38) y dispuesto para desplazar el primer punto de conexión de aleta (62) un primer desplazamiento (3), en paralelo con una superficie inferior de dicho casco (2), y perpendicular a dicho dirección de avance del casco (fh). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aleta estabilizadora para embarcación

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo técnico de la estabilización de una embarcación, principalmente contra balanceo que es desagradable y en ocasiones inseguro para los pasajeros y la tripulación, pero esta invención también tiene capacidades mejoradas para reducir las consecuencias de la deriva lateral y la guiñada en comparación con los tipos tradicionales de sistemas estabilizadores de aletas activos.

Antecedentes de la técnica

Como lo demuestran otras patentes y trabajos de los últimos años, se ha puesto mucho esfuerzo en crear aletas con baja resistencia y sistemas de potencia que sean lo más eficientes posible en costes y energía. La técnica de reducir el desagradable y a veces peligroso movimiento de balanceo de barcos y barcos en las olas ha evolucionado a lo largo de muchos años, y se utilizan muchas tecnologías principales con diferentes beneficios y resultados para diferentes condiciones, tipos de embarcación y, no menos importante, costes de implementación y operación. Estos diferentes sistemas incluyen estabilizadores de aletas, giroestabilizadores y tanques de sentina, por mencionar los más comunes.

Los sistemas de estabilización tradicionales utilizados en navíos de pasajeros, navíos de guerra, etc., fueron generalmente diseñados para su uso en situaciones de navegación y principalmente para barcos que navegan en modo de desplazamiento y, por lo tanto, a velocidades relativamente bajas. Las embarcaciones que tradicionalmente han estado usando estabilizadores, también por su tamaño y forma del casco generalmente han tenido tiempos de balanceo largos, requiriendo por lo tanto un sistema de estabilización de acción relativamente lenta, donde se aplican fuerzas contrarias a las fuerzas de las olas durante períodos de tiempo relativamente largos. En los últimos 15 años, el mercado ha evolucionado hasta exigir la estabilización del balanceo cuando la embarcación está fondeada, es decir, sin ningún movimiento hacia delante, además de que se instalan sistemas de estabilización en barcos mucho más rápidos, incluidos las de planificación.

Estos cambios crean muchos desafíos y problemas nuevos, como se explica a continuación.

Uno de esos problemas conocidos es que la embarcación no avanza a través del agua, por lo que puede hacer uso de las fuerzas en el flujo de agua que pasa por las aletas mediante el movimiento hacia delante del navío para crear una fuerza para contrarrestar las fuerzas de las olas que cuando la embarcación se balance, la única forma en que un estabilizador de aletas puede aplicar una fuerza contraria es agitando o haciendo girar las aletas. Esto significa que tanto la fuerza máxima posible como el tiempo de aplicación de dicha fuerza son limitados. La fuerza es el resultado del tamaño de la aleta y la velocidad con la que se mueve y, por el contrario, cuanto más rápido se mueve la aleta, más corto es el período de tiempo que se puede aplicar la fuerza, ya que hay un movimiento físico limitado de la aleta, y también debe detenerse sin causar demasiada fuerza contraria en la dirección no deseada en ese momento. Matemáticamente, o como término físico, el impulso de fuerza total está determinado principalmente por el tamaño de la aleta.

Un segundo problema es el hecho de que las embarcaciones modernas, más rápidos, tienen una forma de casco y un peso que hace que sus períodos de balanceo natural sean mucho más cortos que los de los navíos tradicionales en donde se han instalado estabilizadores, y también que su necesidad física de fuerza estabilizadora es mayor en comparación con el tamaño de barco en comparación con la embarcación tradicional equipadas con estabilizadores. La principal forma matemática de calcular la fuerza necesaria de un sistema estabilizador para reducir el balanceo en una cantidad deseada se basa principalmente en un factor llamado altura metacéntrica (GM). Este es un factor que se decide por la rigidez de la embarcación en el agua, es decir, cuanto más sigue los ángulos de las olas, más fuerza se requiere del sistema estabilizador para contrarrestar este balanceo, y lo que realmente hace un sistema estabilizador es forzar al barco para que no siga el ángulo de las olas.

Dado que estos navíos modernos requieren más fuerza y al mismo tiempo permiten un período más corto para aplicar esta fuerza, es evidente que estos navíos son mucho más difíciles de estabilizar.

La solución sencilla es instalar aletas muy grandes para poder alcanzar la fuerza de reducción del balanceo deseada.

Sin embargo, una cuestión que evidentemente no se ha considerado lo suficiente, pero que es un beneficio importante en esta invención, es que, al usar aletas tradicionales muy grandes para alcanzar las fuerzas de reducción de balanceo deseadas, esto también tendrá otros impactos en los navíos, cuanto más rápida y cuanto más ligera sea la embarcación, más negativos serán estos impactos. Por ejemplo, para una embarcación que tiene 6 grados de libertad de movimiento en el agua, simplemente aumentar el impulso de fuerza tradicional provocará otros efectos negativos en la embarcación al provocar un aumento de deriva lateral y guiñada, tanto en situaciones de navegación como en situaciones de fondeo. Estos efectos son diferentes de los efectos de balanceo, pero siguen siendo incómodos y con efectos negativos en el barco.

En la actualidad, la opinión general del mercado es que los estabilizadores de aletas, incluso con las limitaciones de las aletas actuales, proporcionan las mejores soluciones como sistema tecnológico único para usar tanto en la estabilización en marcha como en el fondeo, ya que la mayoría de las otras soluciones, como los giroscopios o la estabilización tanques, no funcionan muy bien en situaciones de navegación de navíos más rápidos. Sin embargo, el problema de poder aplicar suficiente fuerza en situación de fondeo, o a alta velocidad con navíos ligeros, sin causar muchas otras implicaciones negativas en la embarcación, en general aún queda por resolver para los estabilizadores de aletas.

Una solución para mejorar esta situación se presenta en la patente US 20070272143 y EP 1577210 que describe aletas estabilizadoras que tienen la capacidad de cambiar su tamaño y forma, para así tener diferente tamaño en situaciones de navegación y fondeo, aumentando la fuerza posible sin causar arrastre adicional cuando no es necesario.

La solicitud de patente europea EP1577210 A1, describe un sistema activo de estabilización de balanceo que comprende aletas con subelementos, donde los subelementos son móviles, es decir, se vinculan con respecto a las aletas.

Uno de los problemas de la tecnología de la técnica anterior es que los estabilizadores de balanceo activos pueden provocar deriva lateral y guiñada en la embarcación debido a las grandes fuerzas aplicadas sobre los estabilizadores y, por lo tanto, crea otro movimiento desagradable para los pasajeros.

La solicitud internacional WO2014/065672 A1 divulga una aleta estabilizadora curva que mejora la eficiencia antibalanceo de la aleta y, por lo tanto, también reduce el impacto negativo que el movimiento de la aleta tiene en el barco.

El documento GB 2530550 A muestra una aleta pivotante que puede estar cargada por resorte.

El documento GB 969 469 A divulga una disposición para estabilizar barcos, donde las aletas que se extienden laterales rotan alrededor de un eje transversal a la dirección de viaje para reducir la fricción de las aletas.

Sin embargo, un problema importante relacionado con la estabilización en fondeo con aletas que rotan alrededor de un eje de rotación que conecta la aleta al casco, es que el movimiento de remo crea una fuerza dirigida hacia delante, tratando de mover el barco en una dirección hacia delante. Cuando el barco está fondeado con una línea de fondeo en la proa, la línea de fondeo evitará que el barco avance y, en cambio, el barco dará la vuelta. Finalmente, la línea de base del barco se volverá paralela al frente de la ola y el movimiento de balanceo aumentará. Por tanto, las ventajas del sistema antibalanceo en realidad se reducen por las fuerzas creadas por el propio sistema antibalanceo.

Breve compendio de la invención

Un objetivo principal de la presente invención es divulgar un sistema antibalanceo que resuelve los problemas descritos anteriormente donde el sistema antibalanceo hace que el barco gire perpendicular a las olas, lo que nuevamente requiere que el sistema antibalanceo trabaje más.

Para resolver este problema, se divulga un dispositivo estabilizador para una embarcación según las reivindicaciones independientes, donde el dispositivo estabilizador comprende;

- una pala de aleta con una base de aleta, una punta de aleta, un borde de ataque y un borde de salida, en donde una dirección de avance de pala se define desde el borde de salida hasta el borde de ataque en la base de aleta, en donde la pala de aleta comprende un primer elemento de conexión de aleta conectado a la base de aleta en un primer punto de conexión,

- un elemento de casco dispuesto para fijarse al casco con una dirección de avance del casco en una dirección de avance del casco, y

- unos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) conectados a dicho primer elemento de conexión de aleta (61) y dicho elemento de casco (38) y dispuesto para desplazar dicho primer punto de conexión de aleta (62), un primer desplazamiento (3), en paralelo con una superficie inferior de dicho casco (2), y perpendicular a dicha dirección de avance de casco (fh), en donde los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprende un primer elemento de enlace (35) que interconecta dicho elemento de casco (38) y dicho primer elemento de conexión de aleta (61), y un accionador de desplazamiento de aleta (36) dispuesto para pivotar reversiblemente dicho elemento de enlace (35) alrededor de un segundo eje (A2) fijado con relación al elemento de casco (38), y en donde el elemento de casco (38) se conecta a la base de aleta (11) únicamente en el primer punto de conexión (62).

El componente de desplazamiento vertical de la pala de aleta, por ejemplo. Los cascos en forma de V garantizan que el vector de fuerza que actúa sobre el casco tendrá una componente vertical relativamente mayor que las componentes longitudinales y laterales en comparación con la técnica anterior. Dado que una mayor parte del vector de fuerza se utiliza para el fin previsto, que es contrarrestar el movimiento de balanceo, la aleta estabilizadora según la invención es más eficaz.

Además, se puede obtener una fuerza mayor con la misma área de aleta en la dirección perpendicular a la dirección longitudinal del barco.

En el estabilizador según la invención el agua se mueve a través de la punta de aleta más lentamente que la técnica anterior. Esto reduce el impulso de fuerza por aleta, pero aumenta la eficiencia ya que toda la superficie de la aleta participa en empujar el agua en la dirección antibalanceo.

Dado que se obtiene la misma eficacia con una amplitud de aleta menor, las aletas estabilizadoras según la invención son más fáciles de montar debajo de barcos con travesaños o lomos que sobresalen de la superficie inferior del casco. Según la invención, los medios de desplazamiento de pala de aleta se disponen además para hacer pivotar dicha base de aleta alrededor de dicho primer punto de conexión. Esto mejorará aún más la eficiencia de la aleta estabilizadora sin causar problemas relacionados con la remada como se ha descrito anteriormente, ya que el pivote o la rotación de la aleta pueden contrarrestar o contribuir a tales efectos de una manera controlada.

Leyendas de figuras

Las Figuras 1 - 5b ilustran algunas realizaciones de la invención reivindicada.

La Fig. 1a ilustra una vista delantera de una sección transversal de un casco (2) de un barco con un par de dispositivos estabilizadores (10).

La Fig. 1b ilustra una geometría típica de una aleta (20) que se utiliza para la definición y descripción de la funcionalidad del dispositivo estabilizador (10).

La Fig. 2a ilustra una realización del dispositivo estabilizador (10) instalado en el casco (2) de un barco. Ilustra además el movimiento lateral de la pala de aleta (20) obtenido mediante esta realización.

La Fig. 2b ilustra la sección A-A de la Fig. 2a, es decir, la pala de aleta vista (20) desde arriba en diferentes posiciones laterales.

La Fig. 3a ilustra una realización del dispositivo estabilizador (10) instalado en el casco (2) de un barco. Ilustra además el movimiento lateral y rotacional de la pala de aleta (20) obtenido mediante esta realización.

La Fig. 3b ilustra la sección A-A de la Fig. 3a, es decir, la pala de aleta vista (20) desde arriba en posiciones laterales extendidas y rotacionales.

La Fig. 3c es similar a la Fig. 3b, excepto que se muestran diferentes posiciones rotacionales de la aleta.

La Fig. 4a ilustra en una vista parcial transparente una realización de la invención.

La Fig. 4b ilustra conceptualmente una variante de la realización de la Fig. 4a rotada 90 grados.

La Fig. 4c ilustra en una vista parcial transparente una realización de la invención.

La Fig. 4d ilustra en una vista en sección la realización de la Fig. 4c rotada 90 grados.

La Fig. 5a ilustra en una vista parcial transparente una realización de la invención.

La Fig. 5b ilustra en una vista en sección la realización de la Fig. 5a rotada 90 grados.

La Fig. 6a ilustra en una vista parcial transparente una realización que no forma parte de la invención reivindicada. La Fig. 6b ilustra en una vista en sección la realización de la Fig. 6a rotada 90 grados.

La Fig. 7a ilustra una vista en sección simplificada de un detalle del elemento de casco (38) y la rueda dentada interior rotatoria (41) según una realización de la invención.

La Fig. 7b es una vista en perspectiva de una realización similar a la realización de la Fig. 7a. Como se verá, algunos de los elementos, como la parte superior del accionador (36) y el armazón de accionador (74), se han eliminado para aumentar la legibilidad de la figura.

Las Figs. 8a y 8b ilustran realizaciones de una realización que no forma parte de la invención reivindicada con uno y dos enlaces de dos enlaces, respectivamente.

La Fig. 9 ilustra un sistema estabilizador de aletas para una embarcación según la invención.

Realizaciones de la invención

A continuación se describirá la invención y se explicarán realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos.

La Fig. 1a ilustra una aplicación típica de la invención, en donde en una vista delantera de la sección transversal de un casco (2) de un barco (1), una pala de aleta (20) para la estabilización del barco (1) se extiende desde cada lado del casco del barco (2). Las palas de aleta (20) según la invención son activas, es decir, su posición con respecto al casco dd barco (2) puede controlarse activamente mediante un sistema de control para manipular el comportamiento del barco.

Para la descripción de la invención y las realizaciones que siguen, la geometría genérica de la pala de aleta (20) del dispositivo de estabilización (10) se define en la vista lateral de la Fig. 1a. Los demás elementos del dispositivo estabilizador se han omitido expresamente. La pala de aleta (20) tiene una base de aleta (20) dispuesta para mirar hacia el casco (2) del barco, una punta de aleta (12) opuesta a la base de aleta (11), un borde de ataque (52) dispuesto en dirección hacia delante del barco y un borde de salida (53) opuesto al borde de ataque (52), de modo que la pala de aleta (20) tiene una dirección de avance de pala de aleta (fb) desde el borde de salida (53) hasta el borde de ataque (52). La dirección de avance de pala de aleta (fb) se define a lo largo de la base de aleta (11), ya que la punta de aleta (12) puede tener diferentes curvaturas.

La pala de aleta (20) también comprende un primer elemento de conexión de aleta (61) conectado a la base de aleta (11) en un primer punto de conexión (62). El primer elemento de conexión de aleta (61) y el primer punto de conexión (62) no son visibles en la Fig. 2, pero la ubicación del primer punto de conexión (62) en el plano mostrado se ha indicado mediante su número de referencia.

Además, la invención comprende un elemento de casco (38) que se dispone para fijarse al casco (2). Tiene una dirección de avance de casco definida (fh) que se dispone en una dirección de avance del casco (2). Así, cuando la pala de aleta (20) se alinea con la dirección longitudinal del barco, la dirección de avance de pala de aleta (fb) y la dirección de avance de casco (fh) son esencialmente paralelas entre sí. En la Fig. 2, tanto la dirección de avance de pala de aleta (fb) como la dirección de avance de casco (fh) apuntarían perpendicularmente afuera del plano mostrado. Por tanto, el elemento de casco (38) debería proporcionar una base estable para el dispositivo estabilizador (10), ya que tiene que soportar grandes fuerzas cuando la pala de aleta (20) actúa sobre el agua circundante.

Común a todas las realizaciones, además de la pala de aleta (20) anterior, el dispositivo de estabilización (10) según la invención comprende unos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) ilustrados por la línea grapada en la Fig. 2.

Los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se conectan al primer elemento de conexión de aleta (61) que se conecta a la base de aleta (11) en el primer punto de conexión (62) en un lado, y al elemento de casco (38) en el otro lado.

Esto significa que la pala de aleta (20) y el elemento de casco (38) se interconectan mecánicamente mediante los medios de desplazamiento de pala de aleta (30). Los movimientos activos de las aletas se definirán en relación con esta definición.

Según la invención, y las definiciones anteriores, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se disponen además para desplazar el primer punto de conexión de aleta (62) un primer desplazamiento (3), en paralelo con una superficie inferior del casco (2), y perpendicular a la dirección de avance de casco (fh).

Este desplazamiento se ilustra en la Fig. 2a. Por simplicidad, y para ilustrar un efecto de la invención, la pala de aleta (20) se muestra en tres posiciones diferentes controladas por los medios de desplazamiento de pala de aleta (30). Como puede verse en las Fig. 2a y Fig. 2b, el punto de conexión de aleta (62) de la pala de aleta (20) se desplaza un primer desplazamiento (3) en la dirección lateral del casco (2), donde la dirección hacia delante del casco se indica mediante la flecha de dirección para la dirección de avance de casco (fh).

La posición media de la pala de aleta (20) se ilustra mediante la línea continua, una posición lateral exterior se ilustra mediante la pala de aleta a la derecha y una posición lateral interior se ilustra mediante la pala de aleta a la izquierda, ambas en líneas discontinuas. Así, la pala de aleta (20), y más específicamente el primer punto de conexión (62) de la base de la aleta (11), se puede mover adentro y afuera con referencia a la línea central del casco (2).

Dependiendo del diseño del casco (2) y de la ubicación del dispositivo de estabilización (10) en la superficie de casco, el desplazamiento (3) normalmente tendrá una componente tanto vertical como horizontal, como se entenderá en las Fig. 1a y Fig. 2. Por lo tanto, el primer desplazamiento (3) pasa a ser función de la astilla muerta, de modo que un casco profundo tendría un desplazamiento vertical mayor que un casco poco profundo, siempre que se hubiera utilizado el mismo dispositivo estabilizador (10).

Según una realización, que se puede combinar con la realización anterior, e ilustrada en la Fig. 3a, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30), además de desplazar el punto de conexión de aleta (62) lateralmente como se ha descrito anteriormente, se dispone además para hacer pivotar la base de aleta (11) alrededor del primer punto de conexión (62). El primer punto de conexión (62) no se ilustra en esta figura, pero como se ha explicado anteriormente, la pala de aleta (20) y los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se interconectan mecánicamente por el primer elemento de conexión de aleta (61) en el primer punto de conexión (62) de la base de aleta.

Este movimiento de pivote, superpuesto al movimiento lateral, se ilustra en la Fig. 3. Por simplicidad, y para ilustrar un efecto de la invención, la pala de aleta (20) se muestra en dos posiciones diferentes controladas por los medios de desplazamiento de pala de aleta (30).

La posición lateral exterior y rotada hacia dentro se ilustra mediante la pala de aleta hacia la derecha y la posición lateral interior y rotada hacia fuera se ilustra mediante la pala de aleta hacia la izquierda. Por lo tanto, la pala de aleta (20), y específicamente la base de aleta (11), se puede pivotar o rotar alrededor del primer punto de conexión (62) además del desplazamiento lateral (3) del primer punto de conexión (62).

Las vistas en sección de las Figuras 3b y 3c ilustran algunos ejemplos de movimientos de las palas de aletas vistos desde arriba. Lo más importante es que muestran un movimiento lateral y rotacional combinado. Dependiendo de la implementación real de los medios de desplazamiento de las aletas (30), la posible rotación de las palas de aleta en una posición lateral determinada puede ser libre o restringida, es decir, cuando la rotación es función de la posición lateral. A continuación, se describirán algunas realizaciones de los medios de desplazamiento de aleta (30).

En una realización, que se puede combinar con la realización anterior que describe el pivote de la pala de aleta, el elemento de casco (38) tiene una superficie inferior (39) que mira hacia la base de la aleta (11), en donde los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se disponen para hacer pivotar la base de aleta (11) alrededor de un primer eje (A1), perpendicular a la superficie inferior (39), y a través del primer punto de conexión (62). Dado que la posición del primer eje (A1) se define con respecto al punto de conexión de aleta (62) del elemento de aleta (20), el primer eje (A1) se moverá con respecto al elemento de casco (38), como se ilustra en la Fig. 3a, donde se muestran dos posiciones laterales.

En una realización que se puede combinar con cualquiera de las realizaciones anteriores, los medios de desplazamiento de palas de aleta (30) comprenden un primer elemento de enlace (35), que interconecta el elemento de casco (38) y el primer elemento de conexión de aleta (61).

El elemento de enlace (35) se dispone para pivotar alrededor de un segundo eje (A2) que se fija con respecto al elemento de casco (38) y además perpendicular a la superficie inferior (39).

En una realización, el elemento de enlace (35) puede ser un brazo de enlace que se fija de manera pivotante al elemento de casco (38) en un extremo y se fija al primer elemento de conexión de aleta (61) en el otro extremo. El punto de pivote donde se fija el brazo de enlace al elemento de casco (38) definirá el segundo eje (A2). El brazo de enlace se puede fijar con un eje a través de un cojinete en el elemento de casco (38), donde el eje además se conecta al accionador de desplazamiento de aleta (36).

En otra realización, el elemento de enlace (35) es una rueda (41) con su eje de rotación coaxial con el segundo eje (A2), en donde el primer elemento de conexión de aleta (61) se fija a una periferia de la rueda (41).

En una realización, el elemento de casco (38) comprende una abertura circular (2h) en la superficie inferior (39), y la rueda (41) se dispone para rotar en la abertura circular (2h). Para reducir la fricción, se puede insertar un cojinete (44) entre el elemento del casco (38) y la rueda (41), como se ilustra en la Fig. 6b. Alternativamente, los componentes rotatorios pueden fabricarse en un material de soporte.

Para hacer pivotar el elemento de enlace (35), p. ej. en forma de brazo de enlace o una rueda (41), los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden en una realización un accionador de desplazamiento de aleta (36) dispuesto para pivotar reversiblemente el elemento de articulación (35). Dado que el elemento de enlace (35) interconecta la pala de aleta (20) y el elemento de casco de aleta (38), la pala de aleta (20) seguirá al elemento de enlace (35) cuando el accionador fuerce al elemento de enlace (35) a pivotar sobre el segundo eje (A2).

Las Fig. 6a y 6b ilustran el uso de una rueda (41), en la realización específica la rueda (41) es una rueda dentada con dientes internos, y un eje dentado del accionador de desplazamiento de aleta (36) engrana con los dientes del rueda. Al hacer funcionar el accionador en una u otra dirección, el primer punto de conexión (62) en la pala de aleta (20) discurrirá a lo largo de un sector de la circunferencia de la rueda.

Las realizaciones hasta esta etapa se denominan realizaciones comunes y se pueden combinar con realizaciones más específicas que se describirán con más detalle a continuación.

En una realización que se puede combinar con cualquiera de las realizaciones comunes anteriores, el primer elemento de conexión de aleta (61) es un eje fijado rotacionalmente a la base de aleta (11) y que se extiende fuera de la base de aleta (11).

Con el primer elemento de conexión de aleta (61) fijado rotacionalmente a la pala de aleta, la rotación de la aleta alrededor del primer eje (A1) se puede controlar forzando la rotación del primer elemento de conexión (61) para lograr el efecto deseado.

Por lo tanto, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) en esta realización se disponen para hacer pivotar el primer elemento de conexión (61) alrededor del primer eje (A1).

Las realizaciones que siguen se pueden clasificar en dos grupos principales; en donde, en el primer grupo, la rotación de la pala de aleta (20) es una función fija del primer desplazamiento lateral (3). En otras palabras; la rotación de la aleta está dada por la posición lateral del primer punto de conexión (62) con respecto al elemento de casco (38).

Si se utiliza una rueda o un brazo articulado, esto corresponde a una función fija de rotación o pivote del brazo articulado o de las ruedas alrededor del segundo eje (A2).

En este primer grupo, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se disponen para hacer pivotar la base de aleta (11) alrededor del primer eje (A1) en un sentido de rotación opuesto a la rotación de la rueda o brazo de enlace alrededor del segundo eje (A2).

En una realización relacionada con este primer grupo, e ilustrada en la Fig. 4a, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden una transmisión mecánica (110) que interconecta el accionador de desplazamiento de aleta (36) y el elemento de conexión de aleta (61).

En las Figs. 4a, 4b, 4c y 4d, la transmisión mecánica tiene un engranaje fijo y comprende una correa (111), una primera polea (112) y una segunda polea (113). La primera polea (112) se fija rotatoriamente al primer elemento de enlace (35) y rota con este, con su centro en el segundo eje (A2).

La segunda polea (113) se fija rotatoriamente a la base de aleta (11) a través del elemento de conexión de aleta (61).

Cuando se acciona el accionador de desplazamiento de aleta (36), en primer lugar rotará el elemento de enlace (35) como se ha descrito anteriormente para desplazar la pala de aleta (20). Tan pronto como se acciona el accionador, también comenzará a actuar sobre el elemento de conexión de aleta (61) para rotar la pala de aleta (20). Así, el desplazamiento y la rotación deseados de la pala de aleta (20) se pueden lograr con un solo accionador.

En la Fig. 4b se muestra una variante de la realización anterior accionada por polea. Aquí las poleas son elípticas, lo que permite que la velocidad de rotación de la aleta dependa de la posición lateral. Dependiendo del tamaño relativo y las características de las poleas, se puede implementar un comportamiento de aleta específico.

Se puede realizar una realización similar reemplazando la correa y las poleas con cadena y ruedas de cadena, o solo ruedas dentadas. En la última configuración, se puede utilizar una tercera rueda dentada intermedia para retener al sentido de rotación deseada de la pala de aleta con respecto a la rotación del elemento de enlace (35).

En la Fig.4a, el accionador de desplazamiento de aleta (36) ilustrado es eléctrico. Sin embargo, puede ser de cualquier tipo adecuado y en las Figs. 4c y 4d el accionador ilustrado es de tipo hidráulico.

Además, la Fig. 4d muestra una sección transversal de una realización con poleas y un accionador hidráulico (36). El accionador de desplazamiento de aleta (36) hace rotar la rueda (41) alrededor del segundo eje (A2), y simultáneamente hace rotar la aleta alrededor del segundo eje (A1). Esta segunda rotación se produce a través de la correa (111) y las poleas (112, 113). La rotación alrededor del primer eje (A1) es opuesta a la rotación alrededor del segundo eje (A2).

Aunque se han propuesto poleas y ruedas de cadena para la implementación de la transmisión mecánica (110), también se pueden usar otros tipos de transmisiones según la invención, incluyendo velocidades de transmisión variables, etc.

Además, en una realización relacionada con las realizaciones comunes anteriores, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden una interrupción que interconecta el accionador de desplazamiento de aleta (36) y el elemento de conexión de aleta (61). La interrupción permite a la aleta (20) rotar con el elemento de enlace (35) un ángulo de rotación predefinido. Por encima del ángulo predefinido, la rotación de las aletas está limitada por el freno. Por lo tanto, el efecto es que el freno fuerza a la pala de aleta (20) a rotar con respecto al elemento de enlace (35) alrededor del primer eje (A1), cuando el elemento de enlace (35) rota más que dicho ángulo predefinido alrededor del segundo eje (A2).

En una realización relacionada, el freno es progresivo, es decir, la fuerza de frenado varía con el ángulo de rotación del elemento de enlace (35) alrededor del segundo eje (A2). Entonces es posible obtener una relación no lineal entre el desplazamiento lateral de la aleta relacionado con la rotación alrededor del segundo eje (A2) y la rotación de la aleta alrededor del primer eje (A1). El elemento de enlace (35) puede ser una rueda o similar como se ha descrito anteriormente, también para esta realización.

En el segundo grupo, la rotación de la pala de aleta (20) se puede controlar independientemente de la rotación de la rueda o brazo de enlace (35). Esto tiene ciertas ventajas y hace que el estabilizador sea más versátil para las diferentes aplicaciones que se pueden prever, como los modos de fondeo, crucero y natación.

En una realización que se puede combinar con cualquiera de las realizaciones generales anteriores, y donde el primer elemento de conexión de aleta (61) es un eje fijado rotacionalmente a la base de aleta (11), los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden un primer accionador de rotación de aleta (136) dispuesto para rotar el primer elemento de conexión de aleta (61). Esto se ilustra en las Fig. 5a y 5b.

Preferiblemente, el eje de salida del accionador de rotación de aleta (136) es coaxial y se conecta directamente al primer elemento de conexión de aletas (61). En el caso en donde se utiliza un elemento de enlace (35), tal como un brazo de enlace o una rueda (41), el accionador de rotación de aleta (136) se dispone en el elemento de enlace (35) para moverse con el primer elemento de conexión de aletas (61).

En las Figs. 5a y 5b, la carcasa del accionador de rotación de aleta (136) se fija a la periferia de la rueda (41). Cuando se opera, el accionador de rotación de aleta (136) establecerá una fuerza que hará rotar la pala de aletas (20) con respecto a la rueda (41).

Por lo tanto, el accionador de rotación de aleta (136) se desplaza con la aleta (20), a lo largo del sector definido por la rotación del elemento de enlace (35), o rueda, alrededor del segundo eje (A2). Al operar el accionador de rotación de aleta (136), la dirección de pala de aleta (fb) se puede controlar independientemente de la posición del elemento de enlace (35), que en la realización de las Fig. 5a y 5b, está controlado por el accionador de desplazamiento de aleta (36).

En una realización que se puede combinar con cualquiera de las realizaciones comunes anteriores, e ilustrada en las Fig. 6a y 6b, el dispositivo estabilizador comprende un segundo elemento de enlace (235) y un segundo elemento de conexión de aleta (261) que se extiende desde la base de aleta (11) y se fija en una dirección lateral con respecto a la base de aleta (11), en donde el segundo elemento de enlace (235) interconecta el elemento de casco (38) y el segundo elemento de conexión de aleta (261) y en donde los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se disponen además para desplazar el segundo elemento de conexión de aleta (261) y la base de aleta (11) lateralmente con respecto a la dirección de avance del casco (f) para rotar la pala de aleta alrededor del primer eje (A1). El segundo elemento de enlace (235) es preferiblemente paralelo a la superficie inferior (39).

En la realización ilustrada en la Fig. 6, los medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden un accionador de rotación de aleta (236) dispuesto para actuar sobre el segundo elemento de enlace (235).

En una realización (no ilustrada) el segundo elemento de enlace (235) puede ser un brazo de enlace que se fija de manera pivotante al elemento de casco (38) en un extremo y fijado al segundo elemento de conexión de aleta (261) en el otro extremo. El punto de pivote donde se fija el brazo de enlace al elemento de casco (38) definirá el tercer eje (A3). El brazo de enlace se puede fijar con un eje a través de un cojinete en el elemento de casco (38), donde el eje además se conecta al accionador de rotación de aleta (236).

En otra realización, el segundo elemento de enlace (235) es una segunda rueda (241) con su eje de rotación (A3) perpendicular a la superficie inferior (39), y fijada con respecto al elemento de casco (38), en donde el segundo elemento de conexión de aleta (261) se fija a una periferia de la segunda rueda (241) y la segunda rueda (241) es impulsada por un accionador de desplazamiento de aleta (236).

La Fig. 6 ilustra el uso de la segunda rueda (241) en esta realización la rueda (241) es una rueda dentada con dientes internos, y un eje dentado del accionador de desplazamiento de aleta (236) engrana con los dientes internos de la rueda. Al hacer funcionar el accionador (236) en una u otra dirección, el segundo elemento de conexión de aleta (261) en la pala de aleta (20) se desplazará a lo largo de un sector de la circunferencia de la rueda y forzará a la pala de aleta a rotar o pivotar alrededor del primer eje (A1).

En una realización relacionada, la pala de aleta (20) tiene una ranura longitudinal (270) en su base de aleta (11), que acomoda el segundo elemento de conexión de aleta (261), y permite que el segundo elemento de conexión de aleta (261) se desplace a lo largo de la longitud de la ranura (262), como se ilustra en la Fig. 6.

Por lo tanto, los elementos de enlace primero y segundo (35, 235) pueden tener una configuración similar a la descrita en la Fig. 6, donde ambos comprenden ruedas dentadas internas (41, 241) operadas por accionadores individuales (36, 236) que engranan con los respectivos ruedas dentadas. Las ruedas dentadas se conectan a la base de aleta (11) en dos ubicaciones diferentes, es decir, el primer punto de conexión (62) y la ranura (262) con los respectivos elementos de conexión de aleta primero y segundo (61, 261). El primer elemento de conexión (61) se dispone de forma rotatoria en la pala de aleta (20) para permitir la rotación de la pala de aleta alrededor del primer eje (A1) independientemente de la posición de la primera rueda (41).

En una realización diferente, el elemento de casco (38) comprende un cursor (no ilustrado), en donde el segundo elemento de enlace (235) se dispone para deslizarse sobre el cursor en la dirección de avance de casco (fh). En esta realización, el segundo elemento de conexión de aleta (261) se dispone fijo en la aleta en la dirección longitudinal, y la distancia variable entre los elementos de enlace primero y segundo (235) es absorbida por el cursor.

En una realización relacionada con las realizaciones comunes anteriores, el primer elemento de enlace (35) es un enlace de dos enlaces como se ilustra conceptualmente en la Fig. 8a, donde la aleta (20) se ilustra desde arriba. El punto de pivote de enlace (35p) está marcado como un círculo abierto, mientras que el segundo eje (A2) fijo con respecto al elemento de casco (30) y el primer elemento de conexión (61) se ilustran con círculos rellenos.

Cuando el accionador (36) rota el enlace alrededor del segundo eje (A2), la aleta (20) será forzada al segundo eje (A2). El requisito es que la aleta (20) esté conectada al elemento de casco (38) en una segunda ubicación con un segundo elemento de enlace (235). El segundo elemento de enlace (235) puede ser de una realización descrita anteriormente, o como en la Fig. 8a, donde es un brazo de enlace o una rueda, como se ilustra mediante la línea de puntos, que rota alrededor del tercer eje (A3). La rotación se ha ilustrado con flechas punteadas.

En una realización alternativa ilustrada en la Fig. 8b, el segundo elemento de enlace (235) es un segundo enlace con un segundo punto de pivote de enlace (235p). En esta realización, se pueden lograr movimientos laterales y rotacionales independientes rotando los enlaces primero y segundo (35, 235) alrededor del segundo y tercer eje (A2, A3) fijados al elemento de casco (38). Esta rotación se puede lograr mediante accionadores primero y segundo como se ha descrito anteriormente.

A continuación se explicará con más detalle una realización del elemento de casco (38). Cabe señalar que el elemento de casco (38) se puede fabricar de muchas maneras diferentes y en diferentes materiales dentro del alcance de la invención.

Un objetivo principal del elemento de casco (38) es proporcionar un punto de referencia fijo en el casco (2) para el dispositivo estabilizador (10). El elemento de casco (2) tiene que soportar grandes fuerzas de la pala de aleta (20) que actúa sobre el agua circundante para estabilizar el barco.

Preferiblemente, el elemento de casco (38) se puede montar en el casco (2) en un proceso separado, después de que se haya fabricado el casco.

En la Figura 7a, se ilustra una vista en sección de una parte del elemento de casco (38). Esta instalación requiere un orificio pasante (2h) en el casco (2). En el orificio (2) la primera rueda (41) puede rotar libremente debido al cojinete circular (44) dispuesto entre las paredes del orificio (2h) y la primera rueda (41). Como se puede observar, la primera rueda (41) tiene un manguito (73) debajo del casco (2), dispuesto para sellar contra el fondo del casco (2), para proteger otros componentes del dispositivo estabilizador del mar. La primera rueda (41) y/o el cojinete (44) pueden, en una realización, dividirse horizontalmente (no se muestra en la figura) para permitir el montaje a través del orificio pasante (2h). Además, el elemento de casco (38) comprende un armazón de montaje superior (72) montado en el casco (2) desde el interior, dispuesto para fijar y estabilizar la primera rueda (41) al casco (2).

Por encima de la primera rueda (41), se muestra un armazón de accionador (74). El armazón de accionador (74) se fija al armazón de montaje (72) y sostiene el accionador de desplazamiento de aleta (36).

La Fig. 7b es una vista en perspectiva de los mismos elementos, pero sin la parte superior del accionador y el armazón de accionador.

Encima de los elementos descritos hay preferiblemente una carcasa (no mostrada) que protege las partes interiores del dispositivo estabilizador (10), además de proporcionar una segunda capa de prevención de fugas.

En una realización, la carcasa comprende medios de enfriamiento para enfriar el accionador de desplazamiento de aleta (36).

Se puede utilizar una implementación similar para la segunda rueda (241) descrita anteriormente.

En una realización, el borde de salida (53) en dicha punta de aleta (12) se dobla alejándose de un plano definido por dicha dirección de avance de pala (fb) y dicho primer eje (A1), para darle al borde de salida (53) un perfil cóncavo en una dirección lateral perpendicular a dicho plano.

Un perfil de pala de aleta de este tipo se define en algunas de las Figuras, por ejemplo, 2a, 3a, 4d, 5b y 6b. La realización tiene el efecto de que la dirección de las fuerzas aplicadas se vuelve más ideal para la tarea prevista, por ejemplo, antibalanceo, las aletas pueden ser más pequeñas, causando menos resistencia, tener la misma fuerza de reducción del balanceo con un consumo de potencia directa considerablemente menor y ser capaz de aplicar más fuerza en la dirección deseada con menos fuerza aplicada en una dirección no deseada, y por lo tanto también provocando menos de otros movimientos no deseados de la embarcación. Por lo tanto, el elemento de casco (38) puede ser más compacto, logrando al mismo tiempo el mismo efecto estabilizador, en comparación con una aleta recta tradicional.

El accionamiento de los elementos de enlace (35, 235) anteriores se puede lograr con diferentes tipos de sistemas de accionamiento según la técnica anterior. Los accionadores serán típicamente hidráulicos o eléctricos con el fin de accionar un estabilizador. En la mayoría de los dibujos se han utilizado accionadores eléctricos a modo de ilustración, mientras que en las Figs. 4c y 4d se ha utilizado un accionador hidráulico a modo de ilustración. Sin embargo, para los fines de la invención, el tipo de accionador utilizado en cada realización específica no es crítico. Se puede utilizar cualquier accionador adecuado, p. ej. hidráulico o eléctrico, actualmente disponible para el experto en la técnica.

El accionador o accionadores anteriores estarán controlados por un sistema de control que calcula en tiempo real la actuación requerida para lograr el efecto deseado. El cálculo real tendrá en cuenta, p. ej. balanceo, cabeceo, deriva lateral y velocidad del barco. Si se conecta a un piloto automático, también puede tener en cuenta la desviación del rumbo deseado, ya que las realizaciones de estabilizador con rotación independiente de los dos elementos de enlace pueden usarse para la propulsión controlada del barco.

En una realización de la invención ilustrada en la Fig. 9, se muestra un sistema estabilizador de aletas activo para una embarcación con un casco (2) con una línea central. El sistema estabilizador de aletas activo comprende dispositivos estabilizadores primero y segundo (10) según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, dispuestos para montarse en el casco (2) en los lados de babor y estribor de la línea central, respectivamente. Además, comprende un sensor de balanceo (60) y un sistema de control (70), en donde el sistema de control se dispone para recibir señales del sensor de indicación de balanceo desde el sensor de balanceo (60), y además se dispone para enviar señales de control a los dispositivos estabilizadores primero y segundo (10) para contrarrestar el balanceo de la embarcación. En la Figura 9, las líneas discontinuas representan conexiones eléctricas, mientras que las líneas continuas representan conexiones hidráulicas.

Los otros componentes ilustrados en la figura son una bomba hidráulica (81), que puede ser una unidad de energía hidráulica accionada eléctricamente o cualquier otra bomba adecuada.

Además, un tanque hidráulico (83), un acumulador hidráulico (82) y unidades de válvulas (84) son componentes comunes de un sistema hidráulico. Puede haber unidades de válvula separadas (84) para cada accionador hidráulico (36, 136, 236) en un dispositivo estabilizador (10).

La ilustración de la Figura 7 es sólo un ejemplo de cómo implementar un sistema estabilizador activo según la invención. En otras implementaciones podría ser p. ej. una bomba para cada aleta estabilizadora, una bomba para cada accionador, etc., accionadores eléctricos, etc.

El sensor de balanceo (60) envía una señal de balanceo al sistema de control (70) que abrirá y cerrará las unidades de válvula (84) dependiendo del balanceo actual.

Se puede usar uno o más paneles de control (71) para configurar los parámetros antibalanceo, p. ej. activar y desactivar el sistema antibalanceo y presentar los parámetros de balanceo al operador.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo estabilizador (10) para una embarcación con casco (2), en donde dicho dispositivo estabilizador (10) comprende;

- una pala de aleta (20) con una base de aleta (11), una punta de aleta (12), un borde de ataque (52) y un borde de salida (53), en donde una dirección de avance de pala (fb) se define a partir de dicho borde de salida de pala (53) a dicho borde de ataque (52) en dicha base de aleta (11), en donde dicha pala de aleta (20) comprende un primer elemento de conexión de aleta (61) conectado a dicha base de aleta (11) en un primer punto de conexión (62)

- un elemento de casco (38) dispuesto para fijarse a dicho casco (2) con una dirección de avance de casco (fh) en una dirección de avance de dicho casco (2), y

- unos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) conectados a dicho primer elemento de conexión de aleta (61) y dicho elemento de casco (38) y dispuestos para desplazar dicho primer punto de conexión de aleta (62) un primer desplazamiento (3), en paralelo con una superficie inferior de dicho casco (2), y perpendicular a dicha dirección de avance de casco (fh), en donde dichos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden un primer elemento de enlace (35) que interconecta dicho elemento de casco (38) y dicho primer elemento de conexión de aletas (61), y un accionador de desplazamiento de aleta (36) dispuesto para pivotar reversiblemente dicho elemento de enlace (35), alrededor de un segundo eje (A2) fijado con respecto al elemento de casco (38), en donde dicho elemento de casco (38) tiene una superficie inferior (39) que mira a dicha base de aleta (11), y en donde dichos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se disponen para hacer pivotar dicha base de aleta (11) alrededor de un primer eje (A1), perpendicular a dicha superficie inferior (39), a través de dicha primer punto de conexión (62).

2. El dispositivo estabilizador (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1, en donde el segundo eje (A2) es perpendicular a dicha superficie inferior (39).

3. El dispositivo estabilizador (10) según la reivindicación 2, en donde dicho elemento de enlace (35) es una rueda (41) con su eje de rotación coaxial con dicho segundo eje (A2), en donde dicho primer elemento de conexión de aleta (61) se conecta a una periferia de dicha rueda (41).

4. El dispositivo estabilizador (10) según la reivindicación 3, en donde dicho elemento de casco (38) comprende una abertura circular (2h) en dicha superficie inferior (39), y dicha rueda (41) se dispone para rotar en dicha abertura circular (2h).

5. El dispositivo estabilizador (10) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde dicho elemento de enlace (35) es una rueda dentada interna (41) que engrana con una rueda dentada de dicho accionador de desplazamiento de aleta (36).

6. El dispositivo estabilizador (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho primer elemento de conexión de aleta (61) es un eje fijado rotacionalmente a dicha base de aleta (11), y que se extiende fuera de dicha base de aleta (11), en donde dichos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se dispone para hacer pivotar dicho primer elemento de conexión de aleta (61) alrededor de dicho primer eje (A1) en un ángulo de rotación (v).

7. El dispositivo estabilizador según la reivindicación 6, en donde dicho ángulo de rotación (v) es una función fija de dicho primer desplazamiento (3), y en donde dicho ángulo de rotación (v) aumenta al aumentar el primer desplazamiento (3).

8. El dispositivo estabilizador según las reivindicaciones 2 a 6, en donde dicho ángulo de rotación (v) es una función fija de dicha rotación del elemento de enlace (35), y en donde dichos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) se disponen para hacer pivotar dicha base de aleta (11) alrededor de dicho primer eje (A1) en un sentido de rotación opuesto a la rotación del elemento de enlace (35) alrededor del segundo eje (A2).

9. El dispositivo estabilizador (10) según la reivindicación 8, en donde dichos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden una transmisión mecánica (110) que interconecta dicho accionador de desplazamiento de aleta (36) y dicho elemento de conexión de aletas (61), en donde dicha transmisión mecánica (110) se dispone para rotar dicho elemento de conexión de aleta (61) con un sentido de rotación opuesto a dicha primera rotación (R1) alrededor de un segundo eje (A2) a través de dicho primer punto de conexión (62) y perpendicular a dicha superficie inferior (39).

10. El dispositivo estabilizador según la reivindicación 6, en donde dichos medios de desplazamiento de pala de aleta (30) comprenden un primer accionador de rotación de aleta (136, 236) dispuesto para rotar dicho primer elemento de conexión de aleta (61).

11. El dispositivo estabilizador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho borde de salida (53) en dicha punta de aleta (12) se dobla alejándose de un plano definido por dicha dirección de avance de pala (fb) y dicho primer eje (A1), para dar el borde de salida (53) tiene un perfil cóncavo en una dirección lateral perpendicular a dicho plano.