ES2975075T3

ES2975075T3 - Dispositivo de dirección y método para el dispositivo de dirección

Info

Publication number: ES2975075T3
Application number: ES19207096T
Authority: ES
Inventors: Noriyuki Sasaki; Sadatomo Kuribayashi
Original assignee: YAMANAKA SHIPBUILDING CO Ltd; Kay Seven Co Ltd; K Seven Co Ltd; Kamome Propeller Co Ltd
Current assignee: YAMANAKA SHIPBUILDING CO Ltd; Kay Seven Co Ltd; K Seven Co Ltd; Kamome Propeller Co Ltd
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2024-07-03
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: CN111619781B; JPWO2015114916A1; KR102255356B1; EP3626602A1; KR102344753B1; JP5833278B1; FI3626602T3; PL3103715T3; EP3626602B1; DK3103715T3; KR20160117518A; CN105980246A; EP3103715A4; EP3103715B1; CN105980246B; CN111619781A; US20170081010A1; EP3103715A1; US9937992B2; DK3626602T3

Abstract

Un casco de barco (10) que tiene una hélice (20), un eje de tornillo (5) para la hélice (20) y un dispositivo de dirección (1) que tiene: - dos ejes de dirección (40), - un mecanismo de accionamiento (90) para girar los dos ejes de dirección (40), - un mecanismo de potencia para accionar los ejes de dirección (40), - dos placas de timón (30), - mediante el cual una porción superior de cada una de las placas de timón (30) está conectada y suspendida a una de los ejes de dirección (40), - donde los ejes de dirección (40) están dispuestos biaxialmente de forma giratoria para tener un eje de rotación vertical ubicado a ambos lados de dicho eje de tornillo (5), - donde las dos placas de timón (30) están dispuestas de tal manera que están ubicados laterales a dicha hélice (20) en el momento en que el barco se desplaza en línea recta, - en el que cada una de las dos placas de timón (30) está dispuesta de manera que gira alrededor del eje de rotación del correspondiente eje de dirección (40) entre un posición de la hélice lateral correspondiente a la situación cuando el barco navega en línea recta y una posición correspondiente a la situación cuando el barco realiza una maniobra de parada, en el que el dispositivo de dirección (1) está dispuesto de tal manera que las dos placas de timón (30) giran simultáneamente en direcciones mutuamente opuestas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de dirección y método para el dispositivo de dirección

Campo técnico de la invención

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica las prioridades basadas en la solicitud de patente de Japón No. 2014-017401 “DISPOSITIVO DE DIRECCIÓN” presentada el 31 de enero de 2014 y en la solicitud de patente de Japón No. 2014 052040 “DISPOSITIVO DE DIRECCIÓN” presentada el 14 de marzo de 2014.

La presente invención se refiere a un dispositivo de dirección que permite un alto rendimiento propulsor de los vehículos marinos debido al ahorro de consumo de combustible del motor principal durante la navegación de estos vehículos (ver, por ejemplo, la Literatura no patentada 1). Más particularmente, la invención es un mecanismo de dirección que mejora el timón convencional situado detrás de una hélice para mejorar el rendimiento propulsor de la hélice. El mecanismo también usa el timón en el momento de la parada, mejora la capacidad de dirección a baja velocidad de la embarcación y reduce el ruido submarino emitido por la hélice y el timón. La presente invención es adecuada para el tráfico acuático eficaz de buques haciendo uso de la dirección asistida por timón de vehículos marinos por el uso del método descrito en esta solicitud.

Antecedentes de la invención

El timón convencional se coloca en la corriente de deslizamiento de una hélice y, por tanto, se crea un componente resistente adicional. Cuando un timón no se sitúa detrás de una hélice sino que permanece en el mismo plano lateral con la hélice, queda disponer el timón a un lado o delante de la hélice. En vista de la interferencia con un eje propulsor, se debe adoptar la configuración de dos o más timones. Por otro lado, las Literaturas no patentadas 2 y 3 prestan atención a la capacidad de parada y proponen la adopción de una propulsión de eje único con timones gemelos para el manejo del buque. Se afirma en el mismo que, a petición de una parada brusca en caso de emergencia, los dos timones cooperan en ángulo recto con el casco al colocarse detrás de la hélice para bloquear su corriente de deslizamiento y proporcionar al buque una potente capacidad de parada. Esta técnica de dirección y parada no difiere mucho de la técnica anterior, en el sentido de que el timón sigue actuando como componente de resistencia en la corriente de deslizamiento de una hélice. Como invención anterior de timones gemelos, existe la invención divulgada en la Literatura de patentes 1. La misma invención da prioridad a la mejora del rendimiento propulsor debido a tal placa del timón en la que “dos placas del timón están dispuestas delante o a un lado de la hélice, y no se concentra en la capacidad de parada”. Por otra parte, en la Fig. 12 de la Literatura de patentes 1 también se divulga una configuración que tiene dos ejes de dirección, y dado que una placa del timón gira alrededor de un eje de dirección incluido en una cara de la placa del timón, la placa del timón no se puede colocar detrás de la corriente de deslizamiento de la hélice y, por lo tanto, surge un problema en la capacidad de dirección, particularmente, a una velocidad lenta del buque. Esto es problemático para los buques domésticos y los botes patrulleros, que no pueden recibir ayuda de remolcadores. Cuando el número de timones es 2, el uso de una curvatura está a la vista, pero la Literatura de patentes 2 es limitante para usar el efecto de la curvatura en una disposición de un timón gemelo en la corriente de deslizamiento de la hélice. Con un ángulo del timón de 90 grados, es necesario idear también un mecanismo de accionamiento del eje de dirección, y la Literatura de patentes 3 propone un mecanismo de accionamiento de aceite hidráulico que permite un ángulo del timón cercano a 180 grados, usando una aleta giratoria. La Literatura de patentes 4 describe la propuesta de ejercer un efecto de enderezamiento de la corriente de deslizamiento de una hélice en una región situada entre dos timones, y se puede conseguir una gran eficacia propulsora. Sin embargo, en esta última disposición, dado que los timones están dispuestos en la corriente de deslizamiento de una hélice, parece que existe una limitación en la mejora del rendimiento propulsor. Entre otras cosas, en las embarcaciones domésticas, dado que no se espera el apoyo de remolcadores dentro de la bahía, la capacidad de giro a las velocidades lentas del buque se debe mantener por el propio manejo del buque. En el caso del timón dispuesto fuera de la corriente de deslizamiento de la hélice con el único objetivo de una mayor eficiencia propulsora, se debe prestar especial atención al movimiento del timón durante el movimiento de dirección, y también mecanismo y un método de dirección son los mismos. No se ha descubierto una invención que reconozca o sugiera una solución al discriminar en el momento de la navegación a baja velocidad y en el momento de la navegación en lo que se refiere a la dirección en este caso. A este respecto, como método para dirigir dos timones, la Fig. 4 de la Literatura de patentes 5 presenta un “Método para mostrar una dirección de movimiento para un sistema de dos timones”. En esta presentación se muestran la posición del timón y la dirección de movimiento de un buque que tiene dos timones, tal como la disposición del timón de los modos de dirección de (b) indica giro a la derecha hacia delante, y (e) giro a la derecha en el acto. Sin embargo, la presente invención no se sugiere por una relación posicional entre una posición central de giro de dos timones y una hélice en disposición de corriente de deslizamiento de hélice. Adicionalmente, se propone un buque en el que dos timones están dispuestos a ambos lados de una hélice, con el fin de acortar la longitud de la hélice y la de un timón de vástago para la expansión del espacio para un vástago (Literatura de Patentes 4). Sin embargo, de acuerdo con la configuración mostrada en la Fig. 8 de la Literatura de Patentes 4, parece que hay una limitación en un rango de dirección, y es difícil crear una corriente desviada de una corriente de deslizamiento de la hélice. La Literatura de patentes 5 divulga un bote con una unidad de accionamiento montada en el travesaño de popa del bote, el bote tiene un casco que comprende un motor y un eje de hélice. El eje de la hélice se conecta a dos palas del timón mediante esclavos de dirección, una de las palas del timón está fijada a una mecha tubular y la otra pala del timón a una mecha maciza. Una de las palas del timón y la otra pueden girar en sentido contrario al invertir los esclavos. La Literatura de Patentes 6 describe un sistema de timones gemelos para botes pequeños accionados por hélices. El sistema de timón comprende dos ejes, alineados lateralmente con la hélice, en donde una pala del timón se fija a cada uno de los ejes. Dado que los ejes se conectan mediante un conector, cuando uno de los ejes se gira en sentido contrario a las agujas del reloj maniobrando un brazo, el otro eje también gira en sentido contrario a las agujas del reloj y, por consiguiente, las palas del timón giran en la misma dirección.

Literatura sobre el estado de la técnica

Literatura de patentes

Literatura sobre patentes 1 JP-A-2014-73815.

Literatura sobre patentes 2 JP-A-50-55094.

Literatura sobre patentes 3 JP-A-2011-73526.

Literatura sobre patentes 4 JP-A-2010-13087.

Literatura sobre patentes 5 JP-B-6-92240.

Literatura sobre patentes 6 GB 2033324 A.

Literatura sobre patentes 7 US 3,872,817 A1.

Literatura no patentada

Literatura no patentada 1: https://www.mlit.go.ip/report/press/kaiii06 hh 000061.html “Regarding Evaluation of Support for Technology Development for Curtailing CO<2>from Marine Vessels”, material de acompañamiento “Regarding Evaluation of Support for Technology Development for Curtailing CO<2>from Marine Vessels”, del Marine Vessels”, Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism,Marine Bureau,Heisei Año 25 (2013) 29 de marzo.

Literatura no patentada 2: New Conception of New Steering Machine Rudder System-Rotary Vane Steering Machine, Vec Twin Rudder System (2)Journal of the Japan Institute of Marine Engineering,vol. 45, No. 3, P97-104.

Literatura no patentada 3: New Conception of New Steering Machine Rudder System-Rotary Vane Steering Machine, Vec Twin Rudder System (1)Journal of the Japan Institute of Marine Engineering,vol. 45, No. 2, P93-99.

Breve descripción de la invención

Problemas que serán resueltos por la invención

Como se ha mostrado anteriormente, se han hecho muchos intentos para conseguir un artificio que mejore el rendimiento propulsor de los buques que usan la combinación de un eje único y un timón único, pero estos intentos tuvieron un impacto limitado en el rendimiento propulsor bajo la condición limitante de la misma configuración. También existe un artificio para mantener el rendimiento del giro bajo la configuración propulsora de doble eje, pero hay un problema en cuanto al coste de la necesidad de motores adicionales. También existe un artificio para complementar la disminución del rendimiento generada por la modificación de la forma mientras se mantiene el rendimiento del giro por el artificio de una forma de timón, pero existe una limitación en la mejora del rendimiento propulsor de navegación de viajar principalmente en línea recta. Una tobera Kort, que elimina la necesidad de un timón dedicado en el timón, tiene un problema en un punto de rendimiento de la eficiencia propulsora. Por la simple disposición de un timón a ambos lados de la hélice, se obtiene un rendimiento propulsor mayor al anterior, pero es insuficiente para obtener un alto rendimiento del giro. La presente invención es un nuevo sistema de timón y disposición que ofrece un timón universal de una era y un sistema de hélice para buques mercantiles que puede proporcionar una corriente de agua rápida usando un combustible fósil.

Se espera que un nuevo timón ahorre una cantidad de consumo de combustible fósil y una cantidad de generación de CO<2>debido a la mejora del rendimiento propulsor, y mantenga un alto rendimiento del giro y la capacidad de parada en caso de emergencia.

Posteriormente, durante la navegación en línea recta, es preferible que el timón no se coloque en la corriente de deslizamiento de la hélice y, en el momento de una parada de emergencia, es preferible que el timón se coloque en la corriente de deslizamiento de la hélice y se pueda dirigir hasta un ángulo recto con respecto al casco del buque, y es preferible un mecanismo de giro con un ángulo de 90 grados.

Incluso cuando el timón no se coloca en la corriente de deslizamiento de una hélice, es necesario desviar la corriente de deslizamiento de la hélice para mantener la capacidad de giro.

La presente invención se ha realizado en vista de los problemas mencionados anteriormente, y uno de sus objetivos es proporcionar un método para dirigir un dispositivo de dirección de un casco de buque en el que, con el fin de potenciar la eficacia de la propulsión de una hélice en el momento de la navegación en línea recta, el timón no se coloque en la corriente de deslizamiento de la hélice. En el momento de la parada de emergencia, un ángulo del timón de 90 grados con respecto al casco del buque permite que la corriente de deslizamiento de la hélice se desvíe para ayudar a la parada y, posteriormente, vuelva a la posición enderezada para girar y mantener el rendimiento del giro.

Medios para resolver el problema

La presente invención resuelve este problema de la siguiente manera.

Invención descrita en la reivindicación 1

Un método para dirigir un dispositivo de dirección de un casco de buque que tiene una hélice, un eje roscado para la hélice y el dispositivo de dirección, en el que el dispositivo de dirección que tiene:

dos ejes de dirección,

un mecanismo de accionamiento para hacer girar los dos ejes de dirección,

un mecanismo de potencia para accionar los ejes de dirección,

dos placas del timón, en donde una porción superior de cada una de las placas del timón se conecta y se suspende a uno de los ejes de dirección, en donde los ejes de dirección están dispuestos biaxialmente de manera giratoria para tener un eje de rotación vertical ubicado a ambos lados de dicho eje roscado, en donde las dos placas del timón están dispuestas de modo tal que se ubican lateralmente a dicha hélice en el momento en que el buque se desplaza en línea recta, en donde el dispositivo de dirección está dispuesto de modo tal que las dos placas del timón giran simultáneamente en direcciones mutuamente opuestas,

en donde el dispositivo de dirección se configura de modo tal: que las dos placas del timón están dispuestas a través de los ejes de dirección laterales a la hélice cuando el buque se desplaza en línea recta; que las dos placas del timón se giran hacia un lado ubicado 45° de manera ascendente hacia delante como etapa de reducción de velocidad en el momento del movimiento inicial de una maniobra de parada, y que en la maniobra de parada, en una etapa siguiente, las dos placas del timón superan un ángulo de timón de 70°, y las dos placas del timón cooperan para casi bloquear la corriente de deslizamiento de la hélice.

Ventaja operativa de la invención

En la invención descrita en la reivindicación 1, los ejes de dirección están dispuestos biaxialmente para girar alrededor de un eje de rotación vertical ubicado a ambos lados de un eje roscado, los ejes de dirección conectan y suspenden dos placas del timón de la porción superior de las placas del timón, y un mecanismo de potencia tal como un servomotor eléctrico o un cilindro hidráulico hace girar dos timones desde un lado de una hélice de manera descendente a la hélice por la rotación de dos ejes de dirección mediante un mecanismo de accionamiento. En el momento de la navegación directa, dado que dos timones están dispuestos a ambos lados de la hélice paralelos a un eje longitudinal del buque, y no obstaculizan una corriente de deslizamiento de la hélice, se puede proporcionar un mayor rendimiento propulsor en comparación con la disposición de la hélice de la tecnología convencional. Dado que dos timones están dispuestos a ambos lados de la hélice, y el timón más estrecho y más pequeño se puede usar para cada timón en comparación con la configuración convencional de un timón único, y el timón recibe una menor resistencia viscosa del fluido, y por lo tanto, se obtiene una alta eficiencia propulsora. Es preferible que el timón más pequeño en la presente tenga una longitud de aproximadamente la mitad de la del caso de configuración de timón único en términos de longitud del timón. En el momento de dirigir, dado que se usan dos ejes de dirección, se disponen ejes de dirección dedicados para dos placas del timón, y las dos placas del timón se giran desde un lado de la hélice de manera descendente a la hélice por la rotación de dos ejes de dirección. Gracias a esta disposición, el radio de giro se puede reducir, las dos placas del timón y el extremo trasero de la hélice se acercan entre sí y se puede generar una corriente de deslizamiento desviada de la hélice con un ángulo de timón grande para lograr un alto rendimiento del giro. En la presente, es preferiblemente que el radio de giro sea, por ejemplo, tal como la mitad del radio de la hélice.

Un mecanismo de potencia de la invención descrita en la reivindicación 1 puede ser un cilindro hidráulico en el que dos ejes de dirección son girados por un eje del cilindro. Este eje es accionado linealmente por un cilindro hidráulico que es accionado alternativamente por un mecanismo de presión de aceite y manivela que convierte un movimiento lineal alternativo en un movimiento de rotación. Alternativamente, el mecanismo de potencia puede ser un cilindro hidráulico construido por un engranaje cónico que está unido al eje de dirección y puede girar el eje de dirección junto con la rotación, y un mecanismo de engranaje cónico que convierte un plano de rotación de horizontal a vertical. Aquí, el mecanismo de potencia es un servomotor eléctrico o un mecanismo de motor hidráulico, o cuando el mecanismo de servomotor eléctrico o el mecanismo de motor hidráulico es de tipo vertical, el eje de dirección se acciona directamente con el motor hidráulico, y el mecanismo de engranaje se puede omitir.

El mecanismo de potencia de la invención descrito en la reivindicación 1 es un cilindro hidráulico y el mecanismo de accionamiento del mismo comprende un mecanismo accionado por la rotación que hace girar libremente los dos ejes de dirección por un eje del cilindro y un mecanismo de manivela que son accionados por reciprocación por un cilindro hidráulico que es accionado preferiblemente por presión de aceite, y en este caso, dos placas del timón dispuestas a ambos lados de la hélice en el momento del giro de la navegación directa alrededor de la hélice con dos ejes de dirección que son accionados por reciprocación por la cooperación de un eje del cilindro y un mecanismo de manivela. Este mecanismo se acciona linealmente por reciprocación con un cilindro hidráulico que se hace girar por presión de aceite, y cambia el ángulo del timón visto desde el eje del buque. Por la rotación del eje de dirección de este mecanismo de accionamiento, uno de los dos timones se mueve hacia la corriente de deslizamiento de la hélice, por lo mismo, se puede producir una corriente de deslizamiento más desviada, y se obtiene el efecto de proporcionar un alto rendimiento del giro, en comparación con el caso en que la placa del timón gira alrededor de un eje en una placa del timón a ambos lados de la hélice para obtener un ángulo de timón. Se obtiene tal simplicidad que, cuando un movimiento en línea recta se convierte en un movimiento de rotación por un mecanismo de manivela para girar dos ejes de dirección usando un dispositivo hidráulico que normalmente se monta en un buque como fuente de energía, un mecanismo de dispositivo de dirección puede estar en una línea extendida del mecanismo previo, y la propiedad económica es excelente. En una configuración en la que dos ejes de dirección giran conjuntamente por un mecanismo de manivela de enlace, puesto que dos placas del timón giran sincrónicamente alrededor de la hélice, también existe la ventaja de que el mecanismo de control de la dirección puede ser sencillo.

La invención de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el mecanismo de potencia es un servomotor eléctrico o un mecanismo de motor hidráulico, y el mecanismo de accionamiento del mismo es un engranaje cónico que está unido al eje de dirección y puede girar el eje de dirección junto con la rotación, y también es preferible un mecanismo de engranaje cónico que convierte un plano de rotación entre vertical y horizontal, y en este caso, en el momento de navegación en línea recta, cuando se acciona el mecanismo de servomotor eléctrico o el mecanismo de motor hidráulico, se puede cambiar independientemente el ángulo del timón junto con el eje de dirección que es accionado por la rotación con el mecanismo de engranaje cónico, para girar las placas del timón dispuestas a ambos lados de la hélice alrededor de la hélice para mover al menos una placa del timón de ellas de manera descendente a la hélice, y se ejerce un alto rendimiento del giro. Además, cuando ambas placas del timón se mueven hacia un lado de la corriente de deslizamiento alrededor de la hélice hasta un plano que se cruza verticalmente con un eje longitudinal del buque, se puede proporcionar la acción de parada completa. A este respecto, dado que dos timones se controlan independientemente por el mecanismo de servomotor eléctrico o el mecanismo de motor hidráulico, en comparación con el dispositivo de dirección descrito en la primera parte, es posible un control suave, se potencia un grado de libertad en la dirección del buque y se obtiene el efecto de proporcionar una función de giro más fina.

En la presente invención, en la que dos placas del timón están dispuestas a ambos lados de la hélice en la condición de proa del buque, la longitud de dos placas del timón se configuran de modo tal que los bordes principales de los dos timones sobresalen por delante del plano de la hélice en una dirección de proa, y se exhibe la acción preferida de enderezar una corriente de agua de la hélice, y en este caso, dos timones proporcionan la función de enderezar una corriente de agua que fluye hacia la hélice por la interacción de los mismos para potenciar el rendimiento propulsor de la hélice. En un sistema en el que simplemente se coloca el timón hacia delante lejos de la hélice para excluir una fuerza de resistencia de la porción de dirección generada por una corriente de deslizamiento de la hélice, tal acción de enderezamiento no se obtiene. El efecto dado por el timón en relación con la presente invención es diferente en principio del efecto de la función generadora de corriente enderezada por el timón de la disposición de la corriente de deslizamiento de la hélice. De acuerdo con el dispositivo de dirección en este caso, dos placas del timón están dispuestas a ambos lados de la hélice en la condición de proa del buque, y la longitud de dos placas del timón se configuran de modo tal que los bordes principales de dos timones sobresalen por delante del plano de la hélice en una dirección de proa. En tal configuración, se produce el efecto de suprimir la turbulencia de una entrada de agua en la hélice causada por una región situada entre dos placas del timón que sobresalen en dirección de proa, impartiendo el efecto de enderezamiento en una porción de entrada, en una superficie de rotación de la hélice en una región situada entre dos timones, se limita y regula el flujo de agua, y se acelera una tasa de flujo de la corriente de deslizamiento, para potenciar el rendimiento del giro. En un caso de modificación de un barco más lleno que contempla un espacio de carga más grande, el efecto de regulación de flujo de la invención presente se aumenta porque el flujo de manera ascendente a una hélice no se forma por la ampliación de una forma de vástago. En la presente invención, es preferible caracterizar el dispositivo de dirección de acuerdo con la reivindicación 1 de modo tal que dos placas del timón están dispuestas a ambos lados de la hélice en la condición de proa del buque, la longitud de dos placas del timón se configura de modo tal que los bordes principales de dos timones sobresalen por delante del plano de la hélice en una dirección de proa, y se exhibe la acción de enderezar una corriente de deslizamiento de la hélice, y, en este caso, dos placas del timón mejoran la eficacia propulsora por el efecto de regulación del flujo en un flujo de salida de una hélice y el rendimiento del giro por la aceleración del flujo al mismo tiempo, cuando dos placas del timón están dispuestas a ambos lados de la hélice en la condición de proa del buque, la longitud de dos placas del timón se configura de modo tal que la ubicación de los bordes principales de dos timones sobresale por delante del plano de la hélice en una dirección de proa.

De acuerdo con el dispositivo de dirección reivindicado en la presente reivindicación, dos placas del timón pueden girar simultáneamente en el mismo sentido de rotación, y pueden girar simultáneamente en direcciones opuestas entre sí, mientras que ambas se enfrentan a través de la hélice. Cada timón puede girar alrededor de su propio eje de dirección, independientemente uno del otro. En este caso, tal como la invención descrita en la presente reivindicación, no solamente se puede proporcionar un alto rendimiento del giro, tal como un flujo de agua desviado inducido por un impulsor, sino también la máxima capacidad de parada, si ambos se enfrentan con la hélice al mismo tiempo, y giran simultáneamente alrededor de la hélice en la misma dirección, o si ambos pueden constituir un plano que se cruza verticalmente detrás de la hélice en el movimiento de parada. Este movimiento de parada se realiza por un mecanismo de rotación libre alrededor del eje de dirección. Para que esta acción de parada funcione con mayor eficacia, es mejor que las distancias entre las dos placas del timón y el extremo trasero de la hélice sean menores. En el dispositivo de dirección reivindicado en la reivindicación 1, dado que el número de ejes de dirección es 2, y se dispone un eje de dirección dedicado para dos placas del timón, cuando la placa del timón gira alrededor de la hélice, se puede reducir un radio de giro, se acercan las distancias entre dos placas del timón y un extremo trasero de la hélice, y se ejerce el efecto de potenciar la capacidad de parada.

En la presente invención, el dispositivo de dirección se configura de modo tal que en la maniobra de parada, en una etapa siguiente, las dos placas del timón superan un ángulo de timón de 70°, y las dos placas del timón cooperan para casi bloquear la corriente de deslizamiento de la hélice.

Cuando se adopta una estructura en la que la rotación de un mecanismo de servomotor eléctrico o un mecanismo de motor hidráulico se transmite directamente al timón mediante un engranaje cónico o sin un engranaje para que gire libremente, se aumenta el rango móvil y se hace posible aplicar un gran ángulo de timón. Al girar la placa del timón alrededor de la hélice, para aplicar un gran ángulo de timón en un rango de un total de 180 grados o más de cada timón para girar a la izquierda y a la derecha 90 grados, se hace posible usar el timón para parar un buque, y se hace posible mantener un alto rendimiento del giro. De acuerdo con la invención, dado que las dos placas del timón se mueven de modo tal que casi bloquean la corriente de deslizamiento de la hélice justo en la parte trasera de la misma en la parada de emergencia, se ejerce el efecto de maximizar una fuerza de parada. El objetivo de la dirección en este caso es acortar el tiempo en el que la hélice gira libremente con su propia inercia después de que se restablezca el accionamiento de la hélice en el caso de que sea necesaria una parada de emergencia, e imponer la rotación inversa de la hélice a la brevedad.

En una realización preferiblemente las placas del timón son tipo placa, y se forman en un tipo de letra L invertida.

Las placas del timón se suspenden del eje de dirección, y cuando las placas del timón se forman integralmente (monobloque) por soldadura, proceso de prensado, proceso de forjado o similares, su estructura se simplifica y se consigue un efecto ventajoso en cuanto a resistencia y propiedades económicas. El moldeo integral (monobloque) de las placas del timón en un tipo de letra L invertida es la configuración más simple, y el efecto más ventajoso se imparte en un punto de la fuerza y la propiedad económica.

En una realización preferida, las placas del timón forman una curvatura en una superficie opuesta a dos placas del timón para generar un impulso adicional hacia delante.

Como se ha descrito, las placas del timón tienen un perfil de ala para generar un impulso que empuja el casco del buque hacia delante por efecto de la curvatura. Al formar una curvatura dentro de un flujo entre dos placas del timón, se puede generar un impulso que empuja el casco de un buque hacia delante. Al aumentar las curvaturas (una distancia entre la línea media y la línea de cuerda de un perfil de ala), se puede aumentar este impulso, pero como simultáneamente se aumenta una resistencia, existe una curvatura óptima. El dispositivo de dirección se optimiza al aumentar la anchura delantera de las dos placas del timón con respecto a la anchura trasera, y al inclinar las placas del timón 10 grados o menos con respecto a la línea central del buque.

En una realización preferida, las placas del timón tienen forma de placa, y al menos una de las porciones superior o inferior de cada una de las placas del timón se inclina hacia el lado del eje de dirección.

Cuando una parte se inclina hacia un lado del eje de dirección, un momento de inercia de la placa del timón alrededor del eje de dirección puede ser más reducido, un mecanismo de potencia de accionamiento puede ser más pequeño, y el efecto de la realización de ahorro de energía de la operación se imparte, en comparación con el caso de suspensión vertical. Se reduce el hueco excesivo entre la hélice y la curvatura y se mantiene el impulso.

Preferiblemente, las placas del timón tienen un límite de longitud de cuerda que se asigna cuando una placa del timón está dispuesta en una corriente de deslizamiento de la hélice, y un espesor de ala de la placa del timón es más delgado que un espesor de ala asignado cuando una placa del timón está dispuesta en la corriente de deslizamiento de la hélice.

Se disponen dos timones a ambos lados de la hélice en el momento del desplazamiento directo, y cuando un timón de la configuración de timones gemelos tiene un área de timón menor que la que proporciona el mismo rendimiento de timón por un timón, en comparación con la configuración de timón único, y una longitud de cuerda es menor que la del caso de un timón, se aumenta una relación de aspecto de un ala para suprimir una resistencia de fluido, y se obtiene una alta eficiencia propulsora por un timón pequeño y delgado.

En una realización, el mecanismo de accionamiento puede funcionar al cambiar libremente cada modo de dos modos dependientes en los que dos placas del timón se accionan girando independientemente una de otra, y un modo de dos timones en la misma dirección en el que dos placas del timón se accionan girando ambas en la misma dirección.

En esta realización el dispositivo de dirección en el que, cuando opera el mecanismo de accionamiento, el accionamiento se habilita al dividirse en dos modos dependientes en los que dos timones se accionan independientemente el uno del otro de modo tal que se pueda generar una fuerza de dirección suficiente incluso a una velocidad pequeña del buque, y un modo de dos timones en la misma dirección usado principalmente en navegación en la que dos timones se giran en la misma dirección. En el caso de que se reduzca la velocidad de la embarcación, dado que la velocidad de la corriente de agua y la tasa de flujo de descarga producida por la hélice se vuelven pequeñas, y éstas se vuelven insuficientes para la dirección, los presentes inventores se dieron cuenta de que, en una región en la que se reduce la velocidad de la embarcación, la dirección es diferente a la de la navegación. Posteriormente, de acuerdo con el método para dirigir el dispositivo de dirección, se define un marco básico que compensa la disminución de la potencia de dirección a baja velocidad y, al mismo tiempo, mejora el rendimiento de dirección y el rendimiento operativo en la navegación de crucero, como una categoría de dirección, por ejemplo, que con una velocidad predeterminada del buque como límite, a una velocidad del buque en un rango menor a la velocidad del buque anterior, el eje de dirección se puede dirigir en un modo de dos independientes en el que los timones izquierdo y derecho no tienen constricción independientemente el uno del otro.

En el momento de una velocidad baja o en el momento de una velocidad de navegación, al dividir un modo de dirección en un modo de dos modos independientes o un modo de dos mismas direcciones, la mejora del rendimiento operativo de la presente invención, la capacidad de dirección a una velocidad baja del buque, la navegación silenciosa y la capacidad de parada de emergencia en la parada de un buque se usan dependiendo de la situación, y se ejerce el efecto dependiendo de la situación.

Es posible que, en los modos de dos independientes, la placa del timón en un costado opuesto a una dirección de viraje puede girar de lado de la hélice a detrás de la hélice por la rotación del eje de dirección, y simultáneamente con esto, o antes o después de esto, la otra placa del timón en un costado en un lado de dirección de viraje puede girar de lado de la hélice a detrás de la hélice de un ángulo del timón de 90° hasta que un ángulo del timón toma un ángulo del timón de un límite de interferencia con otro mecanismo, por la rotación del eje de dirección.

Se obtiene el efecto de generar un flujo de impulso a un lado de un costado en una dirección de viraje. Es preferible que la dirección de la placa del timón en un costado opuesto a una dirección de viraje permanezca en un ángulo del timón de 45° a 55°, y otra placa del timón puede girar en un ángulo del timón de más de 90° hasta un límite que no interfiera con otro mecanismo tal como la hélice y un eje roscado, por ejemplo, 105°.

Efecto de la invención

De acuerdo con la presente invención, en el momento de navegación en línea recta, se proporciona el efecto de impartir un alto rendimiento propulsor para que el timón no se coloque en la corriente de deslizamiento de la hélice, y en el momento de la parada de emergencia, se obtiene una alta fuerza de parada debido a un ángulo del timón de más de 70 grados en relación con el casco de un buque en la corriente de deslizamiento de la hélice, y además, de acuerdo con el método, se obtiene una corriente de agua de la hélice para girar para mantener el rendimiento del giro, que se desvía libremente y se endereza. De acuerdo con la presente invención, el efecto excelente adicional de proporcionar un método para dirigir un dispositivo de dirección, que todavía mantiene la capacidad de giro debido a la generación de un flujo de impulso, incluso a baja velocidad de navegación, y reduce aún más el ruido de corte del agua del timón.

Breve descripción de los dibujos

[Fig. 1] Vista lateral del timón de un buque al que se aplica una primera realización del presente dispositivo de dirección.

[Fig. 2] Vista en plano del dispositivo de dirección en relación con la primera realización en el momento de la dirección.

[Fig. 3] Vista frontal del mismo dispositivo.

[Fig. 4] Perspectiva del mismo dispositivo.

[Fig. 5] Perspectiva de un mecanismo de accionamiento de engranajes del mismo dispositivo.

[Fig. 6A] Perspectiva de un mecanismo de accionamiento de manivela en relación con otra realización de un mecanismo de accionamiento del mismo dispositivo.

[Fig. 6B] Perspectiva de un mecanismo de accionamiento de manivela en relación con otra realización de un mecanismo de accionamiento del mismo dispositivo.

[Fig. 7] Vista en plano/vista frontal del mismo dispositivo en el momento del desplazamiento directo.

[Fig. 8] Vista en plano/vista frontal del mismo dispositivo en el momento del giro a estribor.

[Fig. 9] Vista en plano/vista frontal del mismo dispositivo en el momento del giro a babor.

[Fig. 10] Vista en plano/vista frontal del mismo dispositivo en el momento de la parada.

[Fig. 11] Vista comparativa entre el giro uniaxial del mismo dispositivo en el momento de la parada.

[Fig. 12] Vista de disposición de una placa del timón y una hélice del mismo dispositivo.

[Fig. 13] Vista frontal que incluye una hélice en una porción de placa del timón de un dispositivo de dirección en relación con una segunda realización (el caso en el que una porción inferior de una placa del timón de tipo letra L invertida incluye una forma de arco).

[Fig. 14] Vista lateral del mismo dispositivo.

[Fig. 15] Perspectiva del mismo dispositivo.

[Fig. 16] Vista esquemática lateral del timón de un buque que usa un dispositivo de dirección en relación con una tercera realización.

[Fig. 17] Vista esquemática frontal de un timón y un eje de dirección del mismo dispositivo.

[Fig. 18] Vista esquemática en perspectiva de un timón y un eje de dirección del mismo dispositivo.

[Fig. 19] Vista esquemática en sección horizontal B-B de un mecanismo de accionamiento del mismo dispositivo.

[Fig. 20] Vista esquemática en plano/vista esquemática frontal del mismo dispositivo en el momento del giro a estribor en un modo de dos timones en la misma dirección.

[Fig. 21] Vista esquemática en planta/vista esquemática frontal del mismo dispositivo en el momento del giro a babor en modo de dos timones independientes.

[Fig. 22] Vista frontal que incluye una hélice de una porción de placa del timón de un dispositivo de dirección en relación con una cuarta realización (caso en el que una placa del timón incluye una porción inclinada).

[Fig. 23] Vista esquemática lateral del timón de un buque que usa un dispositivo de dirección en relación con una cuarta realización.

[Fig. 24] Perspectiva del mismo dispositivo.

[Fig. 25] Vista gráfica para comparar el resultado experimental de una fuerza de dirección de cada uno de los modos de dos timones independientes/dos timones en la misma dirección de un dispositivo de dirección modelo en relación con una realización de la presente invención.

Modo para llevar a cabo la invención

A continuación se ilustra cada una de las realizaciones del presente dispositivo de dirección. La Fig. 1 es una vista lateral del timón de un buque equipado con un dispositivo de dirección de acuerdo con una primera realización (el interior del buque es una vista en sección), la Fig. 2 es una vista vertical del mismo dispositivo de dirección en el momento de la dirección, la Fig. 3 es una vista frontal del mismo dispositivo de dirección, y la Fig. 4 es una perspectiva del mismo dispositivo de dirección.

Un dispositivo de dirección de acuerdo con una primera realización comprende una hélice 20 fijada a un extremo trasero 11a de un tubo del vástago 11 del casco de un buque 10, dos placas del timón 30, y un mecanismo que acciona las placas del timón 30 mediante un eje de dirección 40. Dos placas del timón 30 están dispuestas a ambos lados de la hélice 20. En el interior de dos placas del timón 30 se forma una forma curvada 31. Los extremos delanteros de dos placas del timón se extienden por delante del plano formado por un plano de rotación de la hélice. La longitud de esta saliente se puede extender hacia delante de modo tal que no interfiera con el casco del buque 10, la longitud depende de una ola creada por una forma del casco del buque 10 y una velocidad económica del buque, y también depende del flujo de agua de enderezamiento entre las dos placas del timón 30, un modo de uso tal como un impulso hacia delante generado por la curvatura 31 de las placas del timón 30, y la resistencia viscosa del agua. Se puede optimizar bajo estas condiciones de restricción. Las dos placas del timón 30 pueden ser también placas del timón 30 sin curvatura 31, y en este caso se contempla una baja resistencia al fluido de las placas del timón 30 y el efecto de enderezamiento sobre la generación de vórtices en las proximidades de un vástago.

Las placas del timón 30 tienen forma de placa en forma de L invertida, como se muestra en la vista frontal 3, y se fijan al eje de dirección 40, que está soportado de forma giratoria por la porción inferior del casco del buque 10. En el momento de la dirección, con la rotación del eje de dirección 40, las placas del timón 30 giran alrededor de la hélice, como se muestra en la Fig. 2. Por el giro de las placas del timón 30 alrededor de la hélice, como se muestra en la Fig. 2, en lugar de la rotación alrededor de un eje sobre una superficie de placas. Esto aumenta el flujo desviado de la corriente de deslizamiento de la hélice y mejora el rendimiento del giro.

Las dos placas del timón 30 tienen una forma tal que, por efecto de la curvatura 31, se genera un impulso para empujar el casco del buque 10 hacia delante. Al inclinar las placas del timón 30 a 10 grados o menos con respecto a la línea central del buque, haciendo que el espesor frontal sea mayor que el espesor trasero, las placas del timón están dispuestas de forma que tienen un ángulo de ataque adecuado, tienen una forma de placa del timón óptima que tiene poca resistencia en un flujo en las proximidades del timón del casco del buque 10, al tiempo que aumenta la eficiencia de la hélice, y se puede obtener un mayor impulso hacia adelante en general.

Al girar el eje de dirección 40 por el mecanismo de accionamiento, mostrado en la Fig. 1 y en la Fig. 5, cada eje de accionamiento gira libremente usando un engranaje cónico 120 y un mecanismo de servomotor eléctrico 130. Cuando los dos timones se giran de forma que se cierran simultáneamente desde una dirección vista desde el timón del buque 11 de la Fig. 1 hacia un centro, se pueden colocar como se muestra en la Fig. 2 y en la Fig. 10, y se pueden usar como freno en el momento de una emergencia. Además, el mecanismo servomotor eléctrico 130 ejerce el mismo efecto en el caso de un mecanismo servomotor hidráulico, o un mecanismo de una combinación de un servomotor eléctrico y un servomotor hidráulico.

La Fig. 7 muestra la disposición de las palas del timón 30 durante el desplazamiento en línea recta, la Fig. 8 muestra el estado de giro de las palas del timón 30 al girar a la derecha, la Fig. 9 muestra el estado de giro de las palas del timón 30 al girar a la izquierda y la Fig. 10 muestra el estado de giro de las palas del timón 30 al detenerse. Si los dos ejes pueden ser accionados independientemente por el mecanismo de accionamiento como se muestra en la Fig. 5, las posiciones de giro de la Fig. 7 a la Fig. 10, se obtiene un dispositivo de dirección que proporciona una gran fuerza de parada al impartir un ángulo de timón de 90 grados con respecto al casco del buque 10 por la corriente de la hélice en el momento de la parada de emergencia, mientras que proporciona el efecto de que las placas del timón 30 están situadas a ambos lados de la hélice para impartir una gran eficacia propulsora sin colocarse en la corriente de la hélice cuando se navega en línea recta, y desvía y endereza libremente una corriente de agua de la hélice 20 con el fin de girar un buque, y asegura un buen rendimiento del giro. La Fig. 11 muestra una posible posición de una placa del timón 230 que ha girado alrededor de un eje de dirección 240 en el momento de la parada de emergencia en el caso en que el eje de dirección es uniaxial, y un posible arco de giro 230 de la placa del timón en este caso se muestra adicionalmente en la Fig. 20. En el caso de dos ejes de dirección, dado que el radio de giro de la placa del timón se hace pequeño con cada giro, cuando dos ejes de dirección tienen cada uno un mecanismo de giro, la placa del timón 230 se puede aproximar a una posición más cercana a la hélice en comparación con el caso de un eje de dirección, un ángulo del timón se puede aproximar verticalmente en relación con un eje roscado de la hélice, y el efecto de parada se puede maximizar.

La Fig. 6A y la Fig. 6B muestran otra versión en la que el mecanismo de accionamiento del engranaje de la Fig. 5 es un mecanismo de manivela. Como se muestra en la Fig. 6A, al girar el eje de dirección 40 por un mecanismo de un cilindro hidráulico 100 y un mecanismo de manivela 110, se pueden girar libremente dos placas del timón 30. Ésta es una realización en la que la presión de aceite es una fuente de energía, y ya que un sistema de presión de aceite es frecuentemente usado en un buque, éste puede ser usado para este propósito de modo tal que el dispositivo de dirección con respecto a la invención presente puede ser realizado en un coste más pequeño.

De acuerdo con el dispositivo de dirección mostrado en la Fig. 6B, los mecanismos de manivela que accionan dos ejes de dirección se conectan, y dos ejes de dirección giran por sincronización conjunta. La rotación sincrónica conjunta de dos ejes de dirección por mecanismos de manivela tiene la ventaja de que la dirección resulta fácil y el mecanismo del dispositivo de dirección también puede ser sencillo. En el caso de esta forma de realización, dos placas del timón no cooperativamente hacer un movimiento con el fin de casi bloquear la corriente de deslizamiento de la hélice, y el aumento de una fuerza de parada en el caso de parada repentina no se puede obtener, pero por la disposición de dos placas del timón en ambos lados de la hélice en el momento de navegación directa, dos efectos de capacidad de girar las placas del timón hacia el lado de la corriente de deslizamiento de la hélice en el momento de la rotación de un buque, mientras que la obtención de alto rendimiento propulsor, y la obtención de alto rendimiento del giro se pueden lograr.

La Fig. 13 es una vista frontal que incluye una hélice de una porción de placa del timón de un dispositivo de dirección en relación con una segunda realización, la Fig. 14 muestra una vista lateral de la misma, y la Fig. 15 muestra una perspectiva de la misma. La segunda realización se diferencia de la primera en los siguientes puntos.

La segunda forma de realización es el caso en el que se incluye una forma de arco en una porción inferior de la placa del timón de tipo letra L invertida de la primera forma de realización, y proporciona el efecto de realizar el efecto impartido por la primera forma de realización requiriendo un mecanismo de dirección del dispositivo de dirección más pequeño. La segunda forma de realización se ilustra a continuación.

En la segunda realización, un eje de dirección 40 del que se suspende una placa del timón 30, está dispuesto lateralmente desde un centro de una hélice 20 a una distancia D, y se fija en un fondo de buque 10. En la presente, D es un valor numérico menor que un radio de hélice R. Una porción superior de la placa del timón 30 se construye en forma de letra L invertida, y la placa del timón 30 suspendida del fondo del buque 10 está aislada del centro del eje de dirección por R-D+a. a es un hueco entre un radio de rotación de la hélice y la placa del timón. Una porción central de la placa del timón 30, es decir, una porción inferior a una línea horizontal que pasa por un eje central de la hélice es un arco de 1/4, y se configura para estar ligeramente aislada de, y opuesta a, la placa del timón que se suspende similarmente de un eje de dirección opuesto. En la presente, los parámetros R, D y a se diseñan de forma óptima teniendo en cuenta diversos elementos tales como el rendimiento de la hélice, el rendimiento del timón, el tipo de buque y similares.

Para hacer girar la placa del timón 30 de tipo L invertida alrededor del eje de dirección 40 con una porción horizontal de tipo L que es un brazo, el momento de inercia rotacional se hace mayor en proporción a una longitud de un brazo a girar, en comparación con el caso en que la porción se hace girar alrededor del eje de dirección en una forma de inclusión del eje de dirección en una superficie de la placa del timón en el dispositivo de dirección convencional. Posteriormente, como un dispositivo de potencia que acciona el eje de dirección, un eje más grande que antes se hace necesario, y la desventaja surge con respecto a una combinación con un tipo de buque, y una eficiencia económica, en algunos casos. Incluso en tal caso, si se hace posible reducir el momento de inercia tanto como sea posible para que una fuente de energía de accionamiento más pequeña de un dispositivo puede ser usada, se pueden proporcionar un dispositivo de dirección más preferible excelente en el ahorro de energía y una eficiencia operativa. En la presente, dado que el momento de inercia I de un punto de masa m a una distancia r de un centro de rotación satisface:

I=mr2 ecuación (1)

con respecto a una porción inferior a una línea de eje horizontal de una línea central de hélice de una porción de placa del timón de tipo letra L invertida del dispositivo de dirección en relación con la primera realización mostrada en la Fig. 3, cuando una parte de la placa del timón tiene una forma de 1/4 de arco como en la Fig. 13 que muestra esta realización, la distancia desde el centro de rotación del eje de dirección se reduce y, por lo tanto, el momento de inercia se reduce en proporción al cuadrado de la misma.

Puesto que la fuerza de accionamiento necesaria es proporcional al momento de inercia, y la energía de accionamiento también es proporcional al momento de inercia, en el dispositivo de dirección de acuerdo con la segunda realización mostrada en la Fig. 13, resulta en que un mecanismo de potencia más pequeño es suficiente, y se realiza un ahorro de energía. El ahorro de energía es un objeto de la presente invención, y esto satisface los objetivos de la invención.

En la segunda realización, se forma una curvatura 31 en una superficie opuesta a dos placas del timón, es decir, en el interior de las placas del timón (Fig. 15). La curvatura tiene pretende mejorar el rendimiento propulsor por un impulso generado por la forma del ala. Aunque la curvatura 31 también se forma en la primera realización, en la placa del timón del dispositivo de dirección de acuerdo con la segunda realización, al hacer una porción inferior de la placa del timón de un tipo de letra L inversa una forma de 1/4 de arco, la placa del timón se hace más cerca de la hélice, y ya que una velocidad de flujo de agua en las proximidades de la curvatura se incrementa, el efecto secundario que un impulso se hace mayor, como lo haría con una tobera fija y una mejora en el rendimiento propulsor es mayor se puede esperar.

Posteriormente, se ilustrará una tercera realización del dispositivo de dirección. La Fig. 16 es una vista lateral de un vástago de un buque equipado con el dispositivo de dirección de acuerdo con la tercera realización (el interior de un buque se muestra por una vista en sección), la Fig. 17 es una vista frontal del mismo dispositivo de dirección, y la Fig. 18 es una vista esquemática de una perspectiva de una porción de timón del mismo dispositivo de dirección.

También en la tercera realización, del mismo modo que en la primera realización, los ejes de dirección 40 están dispuestos cada uno a una distancia D menor que un radio R de una hélice 20 desde un centro de eje roscado 5, una superficie de placa del timón de la placa del timón 30 orientada hacia la hélice 20 está dispuesta verticalmente a una distancia mínima positiva a desde un borde exterior de la hélice 20 que tiene un radio R en un plano de rotación de la hélice 20, y la superficie de placa del timón se caracteriza en que un radio de giro se define por una distancia en la que un radio r está representado por la siguiente ecuación:

desde un lado de la hélice 20 hasta un lado de la corriente de la hélice 20 por la rotación de dos ejes de dirección 40, la superficie de la placa del timón se gira en un radio r desde un lado de la hélice hasta estar de manera descendente a la hélice por la rotación del eje de dirección, el timón se coloca a ambos lados de la hélice, dos timones tienen cada uno el eje de dirección, el eje de dirección se fija descentrado dentro de la placa del timón, y cada eje de dirección gira independientemente. Esta configuración define que una cara del timón de la placa del timón forma una cara aislada del eje de dirección, y un eje de rotación por el eje de dirección no está presente en línea con la cara del timón, y aclara el significado de giro y, al mismo tiempo, define que la placa del timón se coloca lateralmente aislada a una distancia a del borde exterior de la superficie de rotación de la hélice. El eje de dirección tiene una configuración más compacta que está dispuesta en un lado interior que un radio de la hélice, y deja clara una diferencia entre la disposición de la placa del timón del dispositivo de dirección convencional de dos timones (ver la Fig. 2 de la Literatura de patentes 1). Es decir, se trata de una realización preferible en un punto que se reduce un radio de giro, un momento de giro de la placa del timón se puede reducir en proporción al cuadrado de un radio de giro r, y se hace posible miniaturizar un mecanismo de accionamiento y un mecanismo de potencia, y en consecuencia, esto lleva a un ahorro de energía que es un objeto de la presente invención.

De este modo, en lo que respecta a la definición entre parámetros, incluso cuando un radio de giro r es más reducido, si una longitud de cuerda de una placa del timón es una longitud suficiente para cubrir un radio de hélice R, es preferible que el radio de giro r sea alrededor de la mitad del radio de hélice R, un tamaño de una placa del timón se define a partir de una relación con un radio de giro de la placa del timón en vista de una longitud de cuerda de la placa del timón que cubre el radio de hélice R, y como resultado, se obtiene una armonización con reducción del momento de giro de la hélice, siendo preferible.

El tamaño de las dos placas del timón que están dispuestas a ambos lados de la hélice es tal que una placa del timón de configuración de timones gemelos se puede reducir en comparación con el área del timón que imparte el mismo rendimiento de un timón único. Cuando la altura del timón es la misma, es decir, conceptualmente, la anchura del timón en la dirección del eje del buque, la longitud de la cuerda en el caso de un ala puede ser menor que la de un timón simple y, en este caso, la relación de aspecto de un ala es mayor. Ya que el ala que tiene una mayor relación de aspecto suprime la reducción de la fuerza de sustentación y el aumento de la resistencia del fluido debido a la envolvente de un extremo del ala, un timón pequeño satisface una especificación requerida, se reduce la anchura del timón, se forma una cara del timón que simplemente experimenta una pequeña resistencia viscosa del fluido y se obtiene una alta eficiencia propulsora en el momento de navegación, en comparación con un timón simple que imparte el mismo rendimiento del timón.

Al girar un eje de dirección 40 por un mecanismo de accionamiento/potencia 90, el eje de dirección 40 es girado directamente por un motor hidráulico rotativo de paletas 140 (ver la Fig. 18). Esto resulta en que las dos placas del timón 30 giran libremente alrededor de la hélice 20. Es decir, como se muestra en una vista seccional de un mecanismo de accionamiento mostrado en la Fig. 19, cuando un aceite hidráulico se suministra a las cámaras hidráulicas 132, 133 que están divididas con una paleta 134 de un motor hidráulico de paletas 140 por un mecanismo de potencia, la fuerza diferencial funciona en la paleta 134 debido a una diferencia de presión entre las cámaras hidráulicas izquierda y derecha 132, 133 divididas por la paleta, y un rotor 130 se opera diferencialmente. Esto resulta en que el eje de dirección 40 conectado directamente al rotor 130 gira libremente la placa del timón 30 conectada al eje de dirección 40. En las cámaras hidráulicas 132, 133, una parte de un espacio semicilíndrico se compartimenta con la paleta 134, y puesto que la paleta que compartimenta esto se puede girar en un rango de aproximadamente 180°, un rango que excede 90°, por ejemplo, un rango amplio del ángulo del timón puede ser apoyado.

De acuerdo con la tercera realización mencionada anteriormente, el mecanismo de potencia del mecanismo de accionamiento es un mecanismo de motor hidráulico de paletas 140, que está unido directamente al eje de dirección 40 como un mecanismo dedicado para cada eje de dirección 40, y cuando las placas del timón 30 se giran hacia un centro desde una dirección vista desde un vástago 11 de la Fig. 16 de modo tal que se cierren simultáneamente, dos timones también pueden ser paradas de emergencia en el momento de emergencia como en la Fig. 10, las placas del timón pueden ser colocadas en un deslizamiento a más de 90° hasta un máximo de 105°, y una potencia de parada puede ser maximizada. Además, el mecanismo de accionamiento 90 puede ser cualquier mecanismo en la medida en que sea un mecanismo de potencia separado y un mecanismo de accionamiento 90 que pueda accionar independientemente dos ejes de dirección 40 libremente, y pueda accionar directamente los ejes de dirección 40 usando un mecanismo de servomotor eléctrico como fuente de potencia, o puede accionar los ejes de dirección 40 usando un mecanismo de reducción de velocidad, y si es necesario, se puede realizar la conversión de plano vertical/horizontal de un plano giratorio dependiendo de la configuración de disposición de cada instrumento.

Cuando se acciona el mecanismo de accionamiento 90, es preferible que el eje de dirección se pueda dirigir al cambiar al menos a dos modos de dirección de un modo de dos timones independientes y un modo de dos timones en la misma dirección. En lo sucesivo, de acuerdo con un modo de dirección, el movimiento de la placa del timón en la tercera realización se ilustrará usando vistas esquemáticas de una vista plana/una vista frontal de la Fig. 7, la Fig. 8, la Fig. 20 y la Fig. 21. Un mecanismo y un método de dirección adecuados a la propiedad de dirección del modo de dirección son los siguientes.

En el momento de virar el timón en el modo de dos timones en la misma dirección, básicamente, los timones se dirigen simétricamente alrededor de la hélice, y en el caso de que un buque esté orientado en la dirección correcta, cuando el timón de un lado derecho se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj delante de la hélice, y el timón de un lado izquierdo se gira de forma similar en sentido contrario a las agujas del reloj detrás de la hélice, se genera una corriente de deslizamiento desviada hacia la derecha (flujo F mostrado con la línea de cadena de dos puntos de la Fig. 20) a partir de una contracorriente (flujo FR mostrado con la línea de cadena de dos puntos de la Fig. 20) y se ejerce el efecto de obtener la propiedad de dirección deseada.

En el modo de dos timones independientes, los timones izquierdo y derecho se dirigen de forma independiente. La dirección en este modo independiente lo determina una persona, por ejemplo, un jefe de navegación o el capitán de un buque. Por ejemplo, dado que cuando se reduce la velocidad del buque, se reducen la velocidad de la corriente y la tasa de flujo de descarga generadas por la hélice, y resultan insuficientes para la dirección, el timón se dirige en el modo independiente de dos, que es un modo de dirección correspondiente al dirección del buque a baja velocidad. Por otra parte, por ejemplo, a una velocidad de navegación en un rango mayor a una velocidad predeterminada del buque, el rendimiento se mantiene por una dirección adecuada para una velocidad de navegación de acuerdo con el modo de dos timones en la misma dirección en el que los timones izquierdo y derecho adoptan un ángulo de timón opuesto entre sí. Incluso en una dirección, se trata de un dispositivo de dirección que permite una dirección diferente según se trate del modo de dirección de dos timones independientes o del modo de dirección de dos timones en la misma dirección.

La Fig. 21 muestra el estado de giro de las placas 32, 33 del timón en el momento de dirigir en dirección estribor en el momento de desatracar, en el que se genera un flujo de impulso lateral por el modo de dos independientes de la invención en relación con la tercera realización. En el modo de dos independientes, una placa del timón 33 en un lado de babor opuesto a una dirección de viraje de estribor se gira desde un lado de la hélice 20 a una de manera descendente a la hélice por la rotación de los ejes de dirección 42 en una primera etapa, y al mismo tiempo, la otra placa del timón 32, ubicada a estribor, se gira desde el lado opuesto a la hélice 20 de manera descendente a la hélice por la rotación del eje de dirección 41, la placa del timón se gira para formar un ángulo de timón de 90° y, en la siguiente etapa, la velocidad de rotación de la hélice aumenta con respecto a la velocidad de desplazamiento en línea recta.

Incluso en el modo independiente de dos timones, en una región de baja velocidad del buque, el número de rotación de la hélice se suprime bajo en la dirección normal, y cuando una corriente de agua de la hélice está a baja velocidad, como solamente se genera un flujo desviado débil, no se obtiene una potencia de giro suficiente. Posteriormente, en el caso de un buque que vira a estribor generando un flujo de impulso en el modo de dos timones independientes, la placa del timón 33 en un lado de babor opuesto a una dirección de viraje se gira, por ejemplo, por 45° desde el lado de la hélice de manera descendente a la hélice por la rotación del eje del timón 42 en una primera etapa y, al mismo tiempo o en una segunda etapa, cuando la otra placa del timón 32 de un lado de estribor se gira desde el costado de la hélice de manera descendente a la hélice por la rotación del eje del timón 41 para tomar un ángulo de timón grande de 90° a 105°, un flujo se concentra desde un puerto hacia un lado central de la hélice por la placa del timón 33 que ha girado 45°, una presión en una porción central se vuelve alta, por otro lado, una corriente de agua de la hélice que se descarga hacia atrás desde una región semicircular derecha de estribor es bloqueada por la placa del timón 32 tomando un ángulo de timón de 90°, un flujo se debe dirigir hacia un lateral, pero es empujado por una presión cerca de una porción central de la hélice 20, y se genera un flujo hacia un lateral de estribor en una dirección de viraje (derecha). Posteriormente, la dirección del buque similar a un propulsor se hace posible por la descarga de un flujo lateral a la justo al lado de una dirección de viraje. En el momento de portar el timonel, la izquierda y la derecha están invertidas.

Mientras tanto, como casi toda la corriente de agua de una hélice fluye lateralmente, incluso cuando se aumenta la velocidad de rotación de la hélice, la velocidad de avance del buque no aumenta mucho. Por otra parte, cuando se aumenta la velocidad de rotación de la hélice, dado que la corriente de agua que fluye lateralmente se vuelve rápida, y también aumenta la tasa de flujo, se potencia drásticamente la fuerza de control del buque en dirección transversal. Es decir, cuando se lleva a cabo la dirección de viraje en un modo de dos timones independientes, como tercera etapa, se obtiene el efecto de potenciar drásticamente la capacidad de dirección al aumentar el número de rotaciones de la hélice 20. En este caso, aunque aumente la velocidad de rotación de la hélice, no aumenta la velocidad del buque, y el timón funciona como propulsor.

En el momento de virar en el modo de dos timones en la misma dirección, la placa del timón en un lado opuesto a una dirección de virado se gira desde un lado de la hélice de manera descendente a la hélice por la rotación del eje del timón, y selectivamente, la otra placa del timón se gira desde un lado de la hélice de manera ascendente a la hélice por la rotación del otro eje del timón. La Fig. 20 muestra el estado de giro de la placa del timón 30 en el momento del modo de dos timones: giro a estribor, y el movimiento se convierte en inversión a izquierda y derecha a este en el momento de babor del timón. En este caso, como se muestra en la Fig. 20, existe la ventaja de que, cuando las dos placas del timón 30 se enfrentan a través de la hélice 20, y se giran alrededor de la hélice 20 en la misma dirección, dos hélices toman el mismo movimiento, haciéndose simple, y la dirección del buque se hace fácil. Cuando el buque se orienta hacia la derecha, el timón del lado derecho se mueve en el sentido contrario a las agujas del reloj delante de la hélice, y el timón del lado izquierdo gira de forma similar en el sentido contrario a las agujas del reloj detrás de la hélice, por lo mismo, se puede generar una corriente de agua desviada en la dirección del ángulo del timón, y el buque gira en la dirección del ángulo del timón por la acción contraria.

En el momento de virar en el modo de dos timones en la misma dirección, la placa del timón de un lado opuesto a una dirección de virado, por ejemplo, en el caso del timón de estribor, el timón del lado de babor se gira desde a un lado de la hélice de manera descendente a la hélice girando el eje del timón de un lado de babor, y en el caso del timón de babor, el timón del lado de estribor se gira desde el costado de la hélice de manera ascendente a la hélice girando el eje del timón de un lado de estribor, desvía una corriente de deslizamiento de la hélice a lo largo de un gran ángulo del timón, proporciona un alto rendimiento del giro por una fuerza del timón debida a una contrafuerza. En este caso, la fuerza del timón contribuye al rendimiento de la dirección al añadir el momento de giro al buque porque el timón se coloca suficientemente aislado de la línea central del buque. Selectivamente, la otra placa del timón se gira de manera ascendente a la hélice desde un lado de la hélice girando el eje del timón, la placa del timón se coloca en una posición suficientemente aislada de la línea central del buque en comparación con un timón convencional, y el giro de una placa del timón delante de la hélice imparte la maniobrabilidad por una fuerza contraria recibida de una corriente de agua a lo largo del buque, y otra placa del timón girando detrás de la hélice cambia una dirección de una corriente de agua de la corriente de deslizamiento de la hélice para contribuir a la capacidad de giro del buque. Dado que el timón se coloca en una posición suficientemente aislada de la línea central del buque, el presente dispositivo de dirección proporciona la fuerza del timón que contribuye al rendimiento de la dirección al añadir el momento de giro al buque.

En la condición de proa del buque con el modo de placa del timón de dos timones en la misma dirección, ambas placas del timón están dispuestas a un lado de la hélice. Dado que el componente de resistencia, que se origina a partir de un timón detrás de una hélice, puede ser eliminado, la eficiencia propulsora de un buque se incrementa, y un mayor rendimiento propulsor puede ser proporcionado en comparación con el buque con un timón ubicado detrás de una hélice. La Fig. 7 muestra el modo de dirección del timón en caso de desplazamiento hacia adelante. Independientemente del modo de dirección, en la condición de proa del buque, la placa del timón está dispuesta como la placa del timón 30 mostrada en la Fig. 7. Una flecha calva hacia arriba muestra la dirección de dirección de un buque, y una flecha fina hacia arriba de una línea de cadena de un punto indica esquemáticamente el flujo de agua. Es decir, en el caso de la dirección del buque manteniendo el curso en línea recta, las dos placas del timón 30 se retienen lateralmente a ambos lados de la hélice 20. En la condición de proa de un buque, se mantienen dos timones a ambos lados de la hélice paralelos al eje del buque. Dado que la corriente de agua de la hélice no está obstruida por los timones, se reduce el arrastre del timón que recibe del flujo en comparación con la disposición existente de dos timones detrás de la hélice, y se puede proporcionar un mayor rendimiento propulsor. En este caso, dado que el timón no se ubica en un flujo de rotación de alta velocidad de la corriente de deslizamiento de la hélice, se puede eliminar el ruido emitido por la hélice y el timón, y además se obtiene el efecto adicional de permitir una navegación tranquila, siendo este efecto adecuado, particularmente, para los botes patrulleros y buques militares.

En la maniobra de parada, cuando se detiene la hélice, en una etapa siguiente, se toma un ángulo de timón mayor a 70 grados en el modo de dos timones independientes, y las dos placas del timón cooperan para casi bloquear la corriente de deslizamiento de la hélice. A continuación, la hélice se puede invertir de forma selectiva. En la presente, es preferible tomar un ángulo de timón mayor a 70 grados para tomar un ángulo de timón de 90°, o un ángulo de timón de hasta 105 grados mayor a éste. En la disposición de la placa del timón mostrada en la Fig. 10, en el momento de la parada de emergencia, dos placas del timón casi bloquean la corriente de desplazamiento de la hélice cerca de la parte trasera de la misma para maximizar la potencia de parada. Un objeto de esta dirección es restablecer el accionamiento de la hélice, y a partir de entonces, acortar el tiempo durante el cual la hélice gira por la inercia para permitir que la hélice gire en sentido inverso antes de tiempo, en el caso de que sea necesaria una parada repentina. Cuando es necesario invertir la rotación de la hélice de esta manera, la rotación inversa de la hélice se puede detener para acelerar la rotación inversa de la hélice. Además, cuando ambas placas del timón se giran 45° hacia delante en dirección de manera ascendente como etapa de reducción de velocidad en el momento del movimiento inicial de la maniobra de parada, ambas placas del timón reciben una corriente de agua a la velocidad del buque, y la velocidad del buque se puede reducir por la fuerza contraria.

Cuando se usa el dispositivo de dirección 1 en relación con la tercera realización mostrada en la Fig. 18, ya que dos ejes cada uno son accionados independientemente por un mecanismo de motor hidráulico 140, y el giro libre de la Fig. 20 a la Fig. 21 se hace posible, esto resulta en que está proporcionado el dispositivo de dirección 1 que, en el momento de navegación en línea recta, las placas del timón 30 se colocan a ambos lados de la hélice 20 sin colocarse en la corriente de deslizamiento de la hélice, se proporciona el efecto de impartir una alta eficiencia propulsora, y al mismo tiempo, en el momento de la parada de emergencia, un rango de ángulo de timón supera los 70 grados, las dos placas del timón cooperan para girar alrededor de la hélice de modo tal que casi bloquean la corriente de deslizamiento de la hélice, un ángulo del timón, por ejemplo, de 90 grados con respecto al casco del buque 10 se imparte en la corriente de deslizamiento de la hélice para obtener una alta potencia de parada, una corriente de agua de la hélice 20 se desvía libremente y se endereza para girar un buque para mantener el rendimiento del giro.

Una cuarta realización del dispositivo de dirección es el caso en el que una porción inferior de la placa del timón de tipo letra L invertida de la tercera realización se dobla hacia un lado de la hélice, y una esquina de letra L también se dobla, y se proporciona el efecto de realizar el efecto impartido por la primera realización por un mecanismo de conducción del dispositivo de dirección más pequeño. Esto se ilustrará a continuación.

La Fig. 22 es una vista frontal incluyendo una hélice de una porción de placa del timón del dispositivo de dirección en relación con la cuarta realización, la Fig. 23 es una vista lateral de la misma, y la Fig. 24 muestra una perspectiva de la misma. La cuarta forma de realización es diferente de la tercera forma de realización en los siguientes puntos.

Cuando una placa del timón 30 de tipo letra L invertida se fija en el interior descentrada del eje del timón 40 con una porción horizontal de tipo letra L que es un brazo, en comparación con el caso de una realización en la que está en el centro del eje del timón en un plano de la placa del timón en el dispositivo de dirección convencional, el momento de inercia de rotación se convierte en proporción al cuadrado de un radio de giro, se requiere un mecanismo de gran potencia para accionar el eje del timón, y se pueden producir desventajas desde el punto de vista de la compatibilidad con una forma de buque, y la economía. Si el momento de inercia se puede reducir en la medida de lo posible para poder usar una pequeña fuente de energía de accionamiento del dispositivo de dirección, se puede proporcionar preferiblemente un dispositivo de dirección excelente en ahorro de energía. Cuando una porción inferior de la placa del timón de tipo letra L invertida del dispositivo de dirección en relación con la primera realización mostrada en la Fig. 4 se pliega hacia un lado de la hélice, y se reduce una distancia de punto de masa desde un centro de rotación del eje del timón por el biselado de una esquina de letra L, se reduce el momento de inercia, una fuerza de accionamiento puede ser un mecanismo de fuerza de accionamiento más pequeño, y se realiza el ahorro de energía que es un objeto de la presente invención. Cuando la placa del timón tiene una forma de placa similar a un tipo de letra L inversa como esta, esta es la configuración más simple entre una forma de la placa del timón en un punto de formación integral, y es la más ventajosa en lo que respecta a la fuerza y la economía. La formación integral se puede realizar por procesos tales como soldadura, prensado, forja y similares, y el ensamblaje tal como atornillado, remachado y similares. En este caso, el plegado tiene el efecto de aumentar la rigidez, disminuir el espesor de una placa y reducir aún más el momento de inercia.

La Fig. 25 muestra una vista gráfica del resultado experimental del esfuerzo de dirección del dispositivo de producto de implementación de modelo de la presente invención en el caso en que se implementa la dirección en el momento del modo de dos timones independientes de un dispositivo de dirección de modelo en relación con la cuarta realización. Basados en las siguientes especificaciones, se obtuvo una relación entre la velocidad del buque y la fuerza del timón por un modelo experimental.

Las especificaciones alrededor del timón del dispositivo de dirección del modelo son, unidad de mm:

Radio de hélice: 2400, altura del timón: 3050, longitud de cuerda: 1500 a una altura de 1950 o más desde el extremo inferior, 1150 en un extremo inferior, una longitud de cuerda linealmente decreciente hacia un extremo inferior, espesor máximo de la placa: 150, posición central del eje de dirección: 600 desde el centro del eje del buque, diámetro del eje de dirección: 340

Resultado

La Fig. 25 muestra una fuerza relativa del timón de un modelo de timón en un eje longitudinal en relación con la velocidad relativa de un modelo de buque en un eje transversal. Se observa que, en el modo de dos timones en la misma dirección, la fuerza del timón aumenta aproximadamente 20 % en comparación con el timón simple convencional, y en el modo de dos timones independientes, la fuerza del timón mejora notablemente en 50 %, particularmente, en una región de baja velocidad. Se confirma la eficacia de la presente invención que cambia un método de dirección del timón en el momento del modo de dos timones en la misma dirección y en el momento del modo de dos timones independientes, y se proporciona con un mecanismo de conducción del timón que soporta este cambio. Cuando la dirección en el modo de dos mismas direcciones también se implementa en una región de baja velocidad, el esfuerzo de dirección es menor en 20 % al modelo convencional, y se puede confirmar la superioridad de un método de dirección de establecer particularmente un método de dirección en el modo de dos independientes usando el dispositivo en relación con la presente invención. Como se ha descrito anteriormente, se han ilustrado realizaciones relacionadas con la presente invención, pero ésta no se limita a tales realizaciones y se puede llevar a la práctica por diversas modificaciones.

Aplicabilidad Industrial

La presente invención se puede aplicar a una porción de dirección de buques de superficie, particularmente, grandes buques, embarcaciones domésticas y botes patrulleros que requieran una dirección rápida del buque incluso a baja velocidad.

Descripción de los números de referencia

1 Dispositivo de dirección.

2 Dispositivo propulsor.

5 Eje roscado.

10 Casco del buque.

11 Tubo del vástago.

12 Vástago.

20 Hélice.

30 Placa del timón.

31 Curvatura.

40 Eje del timón.

90 Mecanismo de accionamiento/potencia.

100 Cilindro hidráulico.

110 Mecanismo de manivela.

120 Engranaje cónico.

130 Mecanismo servomotor eléctrico o mecanismo de motor hidráulico.

140 Mecanismo de motor hidráulico rotativo de paletas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para dirigir un dispositivo de dirección (1) de un casco de buque (10) que tiene una hélice (20), un eje roscado (5) para la hélice (20) y el dispositivo de dirección (1), en donde el dispositivo de dirección (1) tiene:

- dos ejes de dirección (40),

- un mecanismo de accionamiento (90) para hacer girar los dos ejes de dirección (40),

- un mecanismo de potencia para accionar los ejes de dirección (40),

- dos placas del timón (30),

- en donde una porción superior de cada una de las placas del timón (30) se conecta y se suspende a uno de los ejes de dirección (40),

- en donde los ejes de dirección (40) están dispuestos biaxialmente de forma giratoria para tener un eje de rotación vertical ubicado a ambos lados de dicho eje roscado (5),

- en donde las dos placas del timón (30) están dispuestas de modo tal que se ubican lateralmente a dicha hélice (20) en el momento del desplazamiento en línea recta del buque,

- en donde el dispositivo de dirección (1) está dispuesto de modo tal que las dos placas del timón (30) giren simultáneamente en direcciones mutuamente opuestas,

- en donde

el dispositivo de dirección (1) se configura de modo tal:

que las dos placas del timón (30) están dispuestas a través de los ejes de dirección (40) laterales a la hélice cuando el buque se desplaza en línea recta;

que las dos placas del timón (30) se giran hacia un lado situado 45° de manera ascendente hacia delante como etapa de reducción de velocidad en el momento del movimiento inicial de una maniobra de parada, y

que en la maniobra de parada, en una etapa siguiente, las dos placas del timón superan un ángulo de timón de 70°, y las dos placas del timón cooperan para casi bloquear la corriente de deslizamiento de la hélice.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada una de las placas del timón (30) tiene forma de placa y se forma por un tipo de letra L invertida.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las placas del timón (30) se caracterizan porque forman una curvatura (31) en una superficie opuesta a dos placas del timón (30), pueden generar un impulso adicional hacia delante.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las placas del timón (30) tienen forma de placa, y al menos una de las porciones superior o inferior se inclina hacia un lado del eje de dirección (40).

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las placas del timón (30) tienen un límite de longitud de cuerda, que se asigna cuando una placa del timón (30) está dispuesta en la corriente de deslizamiento de la hélice (20), y un espesor de ala de la placa del timón (30) es menor que un espesor de ala asignado cuando una placa del timón está dispuesta en la corriente de deslizamiento de la hélice.