BR112016011805B1

BR112016011805B1 - Embarcação de fundo plano e método para controlar o comprimento de pelo menos uma cavidade de ar

Info

Publication number: BR112016011805B1
Application number: BR112016011805-7A
Authority: BR
Inventors: Jerry Westerweel; Thomas Jan Cornelis Van Terwisga; Oleksandr Zverkhovskyi
Original assignee: Technische Universiteit Delft
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2023-02-28
Also published as: AR098529A1; BR112016011805A2; PL3074304T3; CN105916764B; EP3074304A1; RU2664137C1; JP2016538184A; CA2931873C; US9849935B2; RS58722B1; CA2931873A1; PT3074304T; TW201529416A; TR201906321T4; PH12016500994A1; CL2016001269A1; DK3074304T3; TWI647147B; HRP20190796T1; NL2011841C2

Abstract

EMBARCAÇÃO DE FUNDO PLANO E MÉTODO PARA CONTROLAR O COMPRIMENTO DE PELO MENOS UMA CAVIDADE DE AR. A presente invenção refere-se a uma embarcação de fundo plano (1) para o transporte de pessoas ou de bens, a embarcação compreendendo um sistema de redução de atrito hidrodinâmico fixado ao fundo (2) da embarcação. O sistema de redução de atrito hidrodinâmico compreende: dois ou mais membros de turbulência (3) que se estendem perpendicular à direção longitudinal da embarcação para gerar uma área com fluxo turbulento à jusante aos membros de turbulência (3) no fundo (2) da embarcação durante o movimento da mesma, e para cada membro de turbulência um injetor de ar (6) adaptado para injetar um fluxo de ar em ou próximo aos membros de turbulência (3). O sistema de redução de atrito hidrodinâmico ainda compreende uma quilha (4) adjacente a ambos os lados dos membros de turbulência (3). O fundo (2) da embarcação é plano sem cavidades e os membros de turbulência (3) são nervuras fixadas em modo de vedação ao fundo (2) da embarcação entre as quilhas, e os membros de turbulência (3) se estendem 2,5 mm - 25 mm a partir do fundo (2) da embarcação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma embarcação de fundo plano, em particular redução de atrito hidrodinâmico para uma embarcação de fundo plano.

[002] A presente invenção também refere-se a um método para controlar o comprimento de pelo menos uma cavidade de ar no fundo de uma embarcação de fundo plano.

ANTECEDENTES

[003] Uma embarcação de fundo plano é uma embarcação de fundo plano, construída, por exemplo, para o transporte de bens pesados ou pessoas em rios e canais. Algumas embarcações não são de autopropulsão e precisam ser rebocadas ou empurradas por rebocadores. Em virtude do grande comprimento das referidas embarcações há uma grande superfície de contato entre o fundo da referida embarcação e a água na qual a embarcação é disposta e grande superfície gera uma série de atrito hidrodinâmico durante o movimento da embarcação na água.

[004] É conhecido se proporcionar a referida embarcação de fundo plano com um sistema de redução de atrito hidrodinâmico, por exemplo, usando bolhas de ar, de modo que o atrito hidrodinâmico pode ser reduzido.

[005] O aprimoramento da referida embarcação de fundo plano é uma necessidade crescente percebida por aqueles versados na técnica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção proporciona uma embarcação de fundo plano aprimorada para o transporte de pessoas ou de bens.

[007] De acordo com um aspecto da presente invenção, uma embarcação de fundo plano para o transporte pessoas ou bens é proposta, a embarcação compreendendo um sistema de redução de atrito hidrodinâmico fixado ao fundo da embarcação. O sistema de redução de atrito hidrodinâmico compreende dois ou mais membros de turbulência que se estendem perpendiculares à direção longitudinal da embarcação para gerar uma área com fluxo turbulento à jusante aos membros de turbulência no fundo da embarcação durante o movimento da mesma, e para cada membro de turbulência um injetor de ar adaptado para injetar um fluxo de ar em ou próximo aos membros de turbulência. O sistema de redução de atrito hidrodinâmico adicionalmente compreende uma quilha adjacente a ambos os lados dos membros de turbulência. O fundo da embarcação é plano sem cavidades. Os membros de turbulência são nervuras fixadas em modo de vedação ao fundo da embarcação entre as quilhas, e os membros de turbulência se estendem 2.5-25 mm a partir do fundo da embarcação.

[008] Ao se proporcionar uma embarcação de acordo com a presente invenção, a eficiência da embarcação é aprimorada com apenas alterações limitadas para a embarcação. Para a embarcação de fundo plano apenas quilhas e nervuras têm que ser fixadas em modo de vedação e também um fornecimento de ar próximo às nervuras deve ser proporcionado. Fixadas em modo de vedação tem que ser entendido como não havendo espaço presente entre as nervuras e o fundo da embarcação. O ar fornecido cria uma bolha de ar sob o fundo plano, em que a bolha de ar tem a nervura e duas quilhas como os limites. Os referidos limites são fáceis de criar no fundo plano e em custo limitado.

[009] Daqui em diante, exemplos de modalidades da presente invenção serão descritos em detalhes adicionais. Deve ser observado, entretanto, que as referidas modalidades podem não ser construídas como limitantes do âmbito de proteção da presente invenção.

[0010] Em uma modalidade três ou mais quilhas longitudinais estão dividindo o fundo da embarcação em uma primeira seção e uma segunda seção e possivelmente em seções adicionais. A estabilidade da embarcação pode ser aprimorada por dividir o fundo da embarcação em a primeira e a segunda seção. Em virtude das diferentes seções a cavidade de ar ou cavidades de ar se estende(s) sobre uma parte menor da largura do fundo, desse modo reduzindo o risco do ar ser subitamente movido a partir de um lado do fundo para o outro lado do fundo.

[0011] Em uma modalidade cada um dos membros de turbulência se estende sobre a largura da embarcação de fundo plano e ambas as extremidades de um membro de turbulência terminam contra uma quilha. Uma vantagem da referida modalidade é que as cavidades de ar são geradas igualmente sobre a largura da embarcação o que aumenta a sua estabilidade.

[0012] Em uma modalidade os membros de turbulência dispostos na primeira seção, na segunda seção e possivelmente em seções adicionais são substancialmente em linha uma com relação a outra. É vantajoso se posicionar os membros de turbulência na referida relação um com relação ao outro, de modo que as cavidades de ar na primeira seção são substancialmente iguais às cavidades de ar na segunda seção.

[0013] É observado que, quando múltiplas cavidades de ar são geradas na primeira seção, múltiplas cavidades de ar são geradas na segunda seção que tem substancialmente o mesmo comprimento e/ou posição que as cavidades de ar na primeira seção. A estabilidade da embarcação, portanto não é ou pelo menos minimamente influenciada pelas cavidades de ar geradas.

[0014] Em uma modalidade, os membros de turbulência têm uma largura na direção longitudinal da embarcação na faixa de 0,5 mm - 5 mm. É vantajoso que os membros de turbulência podem ser realizados por elementos que são realmente pequenos com relação à embarcação.

[0015] Em uma modalidade, a embarcação tem mais do que dois membros de turbulência que são proporcionados em cada uma de a primeira seção, a segunda seção ou seções adicionais no fundo da barcaça, cujos membros de turbulência são espaçados em distâncias iguais um com relação ao outro na direção longitudinal da embarcação.

[0016] Em outra modalidade, as distâncias podem ser variáveis na direção longitudinal da embarcação.

[0017] Em uma modalidade os injetores de ar são formados por aberturas no fundo da embarcação e/ou em pelo menos uma das quilhas, cujos injetores de ar são conectados ou capazes de serem conectados a um dispositivo de bombeamento de ar para bombear ar aos injetores de ar. É vantajoso se proporcionar injetores de ar em pelo menos uma das quilhas, de modo que nenhum orifício adicional tem que ser realizado no casco da embarcação, o que torna o sistema de redução de atrito hidrodinâmico mais fácil de fixar e/ou de desmontar com relação à embarcação.

[0018] É observado que condutos entre as aberturas e o dispositivo de bombeamento de ar podem ser inseridos nas quilhas também. Ademais, é observado que apenas uma abertura por membro de turbulência é suficiente para proporcionar suficiente ar no membro de turbulência para gerar uma cavidade de ar sobre substancialmente todo o comprimento do membro de turbulência.

[0019] Em uma modalidade, uma saída de ar é proporcionada à montante próxima a um membro de turbulência, preferivelmente em que uma saída de ar é proporcionada à montante próxima a cada um dos membros de turbulência. É uma vantagem da presente modalidade que o comprimento das cavidades de ar formadas atrás de cada membro de turbulência pode ser controlado por deixar o ar sair pela saída de ar. É, portanto, realizado que a cavidade de ar em cada membro de turbulência pode se desenvolver e não é perturbada por uma cavidade de ar realizada no membro de turbulência acima mencionado. A eficiência do sistema de redução de atrito hidrodinâmico aumenta quando mais cavidades de ar são realizadas no fundo da embarcação, ou quando uma maior superfície do fundo da embarcação é coberta por cavidades de ar.

[0020] Em uma modalidade a(s) saída(s) de ar é/são operáveis para seletivamente deixar o ar sair. Quando a embarcação tem uma determinada velocidade pode ocorrer que uma cavidade de ar gerada em um primeiro membro de turbulência se estende a alguma distância adiante de um membro de turbulência subsequente. Quando a cavidade de ar apenas se estende adiante do membro de turbulência subsequente, o membro de turbulência subsequente não cria uma cavidade de ar de modo que atrás do membro de turbulência subsequente não toda a distância entre os membros de turbulência é coberta por uma cavidade de ar. Quando nessa situação as saídas de ar são abertas, o comprimento das cavidades de ar é controlado, de modo que as cavidades de ar não mais se estendem adiante dos membros de turbulência subsequentes.

[0021] Quando a embarcação se move com uma velocidade consideravelmente mais alta do que a descrita acima, a cavidade de ar gerada em um membro de turbulência que se estende adiante do membro de turbulência subsequente, deve se estender para o próximo membro de turbulência e uma cavidade de ar é formada sobre a distância entre dois membros de turbulência. A eficiência do sistema de redução de atrito hidrodinâmico pode aumentar pelo referido controle do comprimento das cavidades de ar.

[0022] Em uma modalidade um sensor é proporcionado à montante de pelo menos um dos membros de turbulência, cujo sensor é adaptado para medir pelo menos a presença de uma cavidade de ar. Desse modo, é vantajoso quando um elemento de controle é proporcionado para controlar os injetores de ar e/ou a(s) saída(s) de ar com base em uma medição realizada pelo sensor. Na referida modalidade é possível se abrir ou fechar os injetores de ar e/ou as saídas com base em se é determinado que uma cavidade de ar é presente à montante a um membro de turbulência.

[0023] É, por exemplo, possível que à montante a cada membro de turbulência um sensor seja proporcionado para medir a presença de uma cavidade de ar. Uma cavidade de ar é gerada em um primeiro membro de turbulência, de modo que a presença da cavidade de ar pode ser medida à montante ao segundo membro de turbulência. Entretanto, quando à montante ao terceiro membro de turbulência nenhuma presença de uma cavidade de ar é medida, o que pode ser causado pela cavidade de ar gerada por um primeiro membro de turbulência perturbando a geração de uma cavidade de ar por o segundo membro de turbulência, uma saída de ar à montante próxima ao segundo membro de turbulência pode ser aberta para deixar o ar sair. Posteriormente, o sensor antes do terceiro membro de turbulência pode medir a presença de uma cavidade de ar gerada pelo segundo membro de turbulência. A eficiência do sistema de redução de atrito hidrodinâmico pode aumentar ao se controlar os comprimentos das cavidades de ar e pode levar a uma redução do atrito hidrodinâmico de em cerca de 10%.

[0024] Em uma modalidade as quilhas se estendem a partir do fundo da embarcação por substancialmente a mesma altura, a altura deve ser na faixa de 0,05 a 0,30 m.

[0025] Em outro aspecto a presente invenção se refere a um método para controlar o comprimento de pelo menos uma cavidade de ar no fundo de uma embarcação de fundo plano de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, o método compreendendo as etapas de:

[0026] mover a embarcação a uma determinada velocidade;

[0027] injetar ar em ou próximo pelo menos de um dos membros de turbulência,

[0028] determinar a velocidade da embarcação e profundidade abaixo do fundo da embarcação,

[0029] em que, quando a embarcação tem uma velocidade dentro de uma primeira faixa, ar é injetado em ou próximo de cada um dos membros de turbulência e ar é deixado sair à montante próximo de cada um dos membros de turbulência excluindo o membro de turbulência mais dianteiro em que a embarcação tem uma velocidade dentro de uma segunda faixa que é mais alta do que a primeira faixa, ar é deixado sair à montante em ou próximo de membros de turbulência não adjacentes.

[0030] Uma vez que o ar não é injetado em cada injeção de ar, menos ar é necessário de modo a gerar as cavidades de ar. É vantajoso que menos ar seja necessário, uma vez que isso leva a benefícios de economia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] Aspectos da presente invenção serão explicados em maiores detalhes com referência aos exemplos de modalidades da presente invenção mostradas nos desenhos, em que:

[0032] a figura 1 mostra uma vista de fundo de uma modalidade da embarcação em uso de acordo com a presente invenção;

[0033] a figura 2 mostra uma seção transversal da embarcação da figura 1 de acordo com a linha II-II;

[0034] a figura 3 mostra uma seção transversal da embarcação da 1. gura 1 de acordo com a linha III-III;

[0035] as figuras 4a-b mostram o detalhe IV na figura 3 em uma escala ampliada em diferentes velocidades;

[0036] as figuras 5a-b mostram o detalhe IV na figura 3 em uma escala ampliada movendo em direções opostas;

[0037] as figuras 6a-d mostram um desenvolvimento de uma cavidade de ar no fundo da embarcação;

[0038] as figuras 7a-d mostram a embarcação como na figura 1 em diferentes velocidades;

[0039] a figura 8 mostra uma modalidade alternativa do detalhe IV na figura 3;

[0040] a figura 9 mostra uma modalidade alternativa da figura 8;

[0041] as figuras 10a-c mostram modalidades do membro de turbulência;

[0042] as figuras 11a-d mostram modalidades da quilha; e

[0043] a figura 12 mostra duas embarcações adjacentes em uso de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0044] Embarcações, tais como as barcaças, são principalmente usadas para o transporte bens, em particular bens pesados, sobre a água. Barcaças são principalmente usadas para o transporte por meio de rios e/ou canais. Durante o movimento da referida embarcação através da água, forças estão atuando no casco externo da embarcação na direção de velocidade de fluxo relativa. Isso é chamado de atrito hidrodinâmico. Uma cavidade de ar pode ser proporcionada entre o casco do fundo da embarcação e a água, de modo a reduzir o atrito hidrodinâmico. Reduzindo o atrito hidrodinâmico se leva a, por exemplo, economia de combustível ou uma possível mais alta velocidade da embarcação.

[0045] Portanto, as figuras 1, 2 e 3 mostram o fundo 2 da embarcação 1 de acordo com a presente invenção. Múltiplos membros de turbulência 3 são montados ao fundo 2 da embarcação 1. Os membros de turbulência 3 são espaçados um com relação ao outro em direção longitudinal da embarcação 1. Portanto, há suficiente espaço disponível após cada um dos membros de turbulência para o desenvolvimento de uma cavidade de ar 5. Como pode ser visto nas figuras 1 e 3 nas quais a seta F indica a direção de fluxo da água, uma série de cavidades de ar é gerada, cujo número de cavidades de ar não têm que corresponder ao número de membros de turbulência 3 (vide a figura 4). O número de membros de turbulência 3 pode ser mais alto do que o número de cavidades de ar, como será explicado posteriormente mais adiante. Ademais, os membros de turbulência 3 substancialmente se estendem sobre metade da largura da embarcação e terminam em cada lado contra uma quilha 4, como mostrado na figura 1.

[0046] Uma parte do fundo onde nenhuma cavidade de ar é gerada pode entrar em contato com a água. A referida parte é chamada de ‘área molhada’ e é indicada na figura 1 e 3 com número de referência 9. Quanto menor a quantidade de ‘área molhada’ no fundo 2 da embarcação 1, mais o atrito hidrodinâmico é reduzido.

[0047] Ademais, as quilhas 4 são proporcionadas no fundo 2 da embarcação 1. Duas quilhas 4 são proporcionadas nos lados do fundo 2 e a terceira quilha 4 é proporcionada entre as referidas duas quilhas 4. As quilhas 4 dividem o fundo 2 da embarcação 1 em duas seções, desse modo aumentando a estabilidade da embarcação 1, como pode ser visto na figura 2.

[0048] Em cada das duas seções, os membros de turbulência 3 são proporcionados e os membros de turbulência 3 dispostos na primeira seção são substancialmente paralelos aos membros de turbulência 3 dispostos na segunda seção. Isso é vantajoso para a estabilidade da embarcação 1.

[0049] Elementos injetores de ar (não mostrados) são proporcionados à jusante aos membros de turbulência 3 para injetar ar na direção de fluxo F imediatamente atrás dos membros de turbulência 3, de modo que uma cavidade de ar 5 pode se desenvolver como explicado posteriormente, vide a figura 6.

[0050] A figura 4a mostra o detalhe IV na figura 3 em uma escala ampliada e em uma primeira velocidade e/ou com a primeira profundidade de água. Um dispositivo de injeção de ar 6 injeta ar na direção de fluxo F atrás de um membro de turbulência 3. A cavidade de ar 5 se desenvolve a partir do membro de turbulência 3 e sob influência de velocidade V3 e a profundidade da água se estende adiante do membro de turbulência subsequente 3 como pode ser visto na figura 4a. Uma vez que a cavidade de ar 5 se estende adiante do membro de turbulência subsequente 3, não é necessário se injetar ar naquele membro de turbulência 3. Entretanto, ar pode ser injetado no membro de turbulência subsequente 3 de modo a garantir que suficiente ar esteja presente na cavidade de ar gerada 5 e/ou que a cavidade de ar 5 possa se estender ainda mais adiante.

[0051] É descrito e mostrado que uma cavidade de ar 5 gerada em um membro de turbulência 3 se estende adiante de um membro de turbulência subsequente 3. Entretanto, a cavidade de ar 5 pode se estender adicionalmente adiante de mais do que um membro de turbulência subsequente 3, e a sua extensão depende da velocidade V3 e menos da quantidade de ar injetado.

[0052] A figura 4b mostra o detalhe IV na figura 3 em uma escala ampliada e na velocidade V1 e a profundidade da água. A velocidade V1 é abaixo da velocidade V3. Como pode ser visto na figura, uma cavidade de ar 5 é gerada à jusante a cada membro de turbulência 3. Em virtude de velocidade V1, as cavidades de ar se estendem sobre uma distância mais curta em comparação com a figura 4a e, portanto, termina antes do membro de turbulência subsequente 3. Assim, mais cavidades de ar são geradas na velocidade V1 em comparação com o número de cavidades de ar geradas na velocidade V3. Em ambas as velocidades, uma grande parte da superfície do fundo 2 da embarcação 1 é coberto com cavidades de ar 5, desse modo reduzindo o atrito hidrodinâmico.

[0053] A figura 5a e 5b mostra que o sistema de redução de atrito hidrodinâmico pode ser usado em uma primeira direção de fluxo F, mas também em uma segunda direção de fluxo oposta. Em virtude do formato do membro de turbulência 3, como será explicado posteriormente adiante, o sistema de redução de atrito hidrodinâmico pode reduzir o atrito hidrodinâmico em ambas as direções de movimento.

[0054] De modo a ser capaz de usar o sistema de redução de atrito hidrodinâmico em duas diferentes direções de movimento, deve ser necessário se proporcionar a possibilidade de injetar ar em qualquer lado de cada membro de turbulência.

[0055] As figuras 6a-d mostram um desenvolvimento de uma cavidade de ar 5 no fundo 2 da embarcação 1. A figura 6a pode, por exemplo, ocorrer quando a embarcação 1 começa a se mover ou quando nenhum ar foi ainda injetado. Em virtude do fluxo da água encontrar o membro de turbulência 3, uma área 10 com fluxo turbulento é gerada à jusante do membro de turbulência 3 sobre todo o comprimento do membro de turbulência 3 terminando nas quilhas 4 em ambos os lados do membro de turbulência 3. Isso é causado pelo formato e dimensões do membro de turbulência 3, como será descrito em relação à figura 10.

[0056] A etapa subsequente como mostrado na figura 6b compreendendo a etapa de injetar ar na área 10 com fluxo turbulento, que é imediatamente atrás do membro de turbulência 3. Em virtude do fluxo turbulento, o ar injetado é distribuído através substancialmente de toda a área 10 com fluxo turbulento.

[0057] Em virtude do movimento da embarcação 1 e das forças aplicadas no ar pela água, o ar se move à jusante, como indicado na figura 6c. Após uma determinação extensão de tempo, dependendo, isto é, da velocidade da embarcação, o que quer dizer a velocidade de fluxo da água, a velocidade de injeção de ar e a profundidade abaixo do fundo da embarcação, a cavidade de ar 5 é completamente desenvolvida e igual a metade do comprimento de onda de gravidade como pode ser visto na figura 6d.

[0058] As figuras 7a-d mostram o desenvolvimento de cavidades de ar no fundo 2 da embarcação 1 e o efeito de diferentes velocidades da embarcação 1. A figura 7a se refere à situação como explicada em relação à figura 4b e a figura 7d se refere à situação como explicada em relação à figura 4a.

[0059] Na velocidade V2, que é entre V3 e V1, a situação como indicado na figura 7b pode ocorrer. Em virtude da velocidade, a cavidade de ar 5 gerada em um membro de turbulência 3 logo se estende adiante do membro de turbulência subsequente 3, como indicado pela parte 11 da cavidade de ar 5. Como um resultado, a geração da cavidade de ar no membro de turbulência subsequente 3 é perturbada pela cavidade de ar 5 anterior e, portanto, nenhuma cavidade de ar é gerada no membro de turbulência subsequente 3 e pelo menos uma grande superfície molhada 9 ocorre. Quando essa situação ocorre, a eficiência do sistema de redução de atrito hidrodinâmico é reduzida.

[0060] Essa situação pode ser superada se deixando o ar sair como indicado na figura 7c. Uma saída de ar (não mostrada) é proporcionada à montante próximo de cada um dos membros de turbulência 3 para deixar o ar sair da cavidade de ar 5 gerada pelo membro de turbulência anterior 3. A cavidade de ar 5 é impedida de se estender adiante do membro de turbulência subsequente 3, levando a que essa cavidade de ar 5 é gerada à jusante a cada membro de turbulência. Portanto, a eficiência do sistema de redução de atrito hidrodinâmico aumenta e as superfícies molhadas 9 são mínimas.

[0061] Um operador da embarcação 1 pode ser capaz de controlar a saída de ar à montante de cada um dos membros de turbulência 3. É, por exemplo, possível que o ar seja deixado sair quando a embarcação está se movendo a uma velocidade dentro de uma primeira faixa de velocidade. A primeira faixa de velocidade pode compreender as velocidades que levam à situação indicada nas figuras 7a-c, quando a embarcação 1 está se movendo a uma velocidade dentro da segunda faixa de velocidade, o ar não é mais deixado sair e a situação como indicado na figura 7d pode ocorrer.

[0062] Assim, a eficiência do sistema de redução de atrito hidrodinâmico pode ser aprimorada por controlar o comprimento das cavidades de ar 5. O máximo possível da superfície do fundo 2 da embarcação 1 é coberta com as cavidades de ar 5 em virtude de se controlar o comprimento das cavidades de ar.

[0063] A figura 8 mostra uma modalidade alternativa do detalhe IV na figura 3. Na referida modalidade, uma saída de ar 12 é proporcionada para deixar o ar sair como descrito em relação à figura 7. A saída de ar 12 pode ser adaptada para deixar sair o ar diretamente ao ambiente circunvizinho, ou para deixar sair o ar para o elemento injetor de ar 6, de modo que o ar pode ser reutilizado.

[0064] É observado que a saída de ar 12 pode ser formada pela abertura em uma das quilhas 4 ou no fundo 2 da embarcação 1. A saída de ar 12 pode ser capaz de ser fechada ou a saída de ar pode ser controlada por meio do elemento injetor de ar 6. Uma entrada de ar pode também ser formada por uma abertura em uma das quilhas 4 ou no fundo 2 da embarcação 1.

[0065] A figura 9 mostra uma modalidade alternativa da figura 8. Na referida modalidade um sensor 7 é proporcionado à montante próximo a um membro de turbulência 3 e/ou à montante da saída de ar 12. O sensor 7 mede a presença de uma cavidade de ar na posição do primeiro sensor 7’ ou do segundo sensor 7’’. No caso de que o primeiro sensor 7’ mede uma cavidade de ar 5 e o segundo sensor 7’’ mede nenhuma presença de uma cavidade de ar 5, isso pode ser uma indicação de que o máximo possível da superfície do fundo 2 é coberta pelas cavidades de ar 5.

[0066] Quando um primeiro sensor 7’ e o segundo sensor 7’’ medem nenhuma presença de uma cavidade de ar 5, a situação como descrita em relação à figura 7b pode ser aplicável. A(s) medição(s) pode ser usada para controlar a(s) saída(s) de ar 12 para deixar sair o ar ou para fechar a(s) saída(s) de ar 12. A(s) medição(s) pode ser usada também para controlar o elemento injetor de ar 6 por meio de um elemento de controle (não mostrados), de modo a ajustar a quantidade de ar injetado, de modo a realizar a situação como descrito em relação a uma das figuras 7a, 7c e 7d.

[0067] É observado que os sensores 7’ e 7’’ podem, por exemplo, ser um sensor ótico, um sensor de ultrassom, um sensor capacitivo, etc.

[0068] As figuras 10a-c mostram diferentes possíveis modalidades do membro de turbulência 3. Com referência à figura 10a, o membro de turbulência 3 compreende uma parte de seção transversal triangular, cuja parte triangular é na forma de um triângulo isósceles. Com referência à figura 10b, o membro de turbulência 3 compreende uma parte de seção transversal triangular, cuja parte triangular é na forma de um triângulo retângulo. Com referência à figura 10c, um lado do membro de turbulência voltado em afastamento a partir do fundo da embarcação é substancialmente plano. Para algumas modalidades, se aplica que B é menor do que 5 mm, H é na faixa de 2,5 - 25 mm, e a1 e a2 proporcionam uma borda de separação com um ângulo abaixo de 90 graus.

[0069] É observado que em algumas modalidades a largura de um membro de turbulência pode ser menor do que a altura de um membro de turbulência. Em outras modalidades a proporção entre a largura de um membro de turbulência e a altura de um membro de turbulência pode ser 1:1. Em ainda outras modalidades, a largura de um membro de turbulência pode se estender a 30 mm, ou possivelmente a 20 mm.

[0070] Nas modalidades descritas é indicado que os membros de turbulência 3 terminam contra as quilhas 4. Em outras modalidades deve haver um espaço entre as extremidades do membro de turbulência 3 e a quilha 4, esse espaço deve ser menor do que 0,2 m ou possivelmente menor do que 0,1 m.

[0071] As figuras 11a-d mostram possíveis modalidades de quilhas 4. A figura 11a mostra uma simples placa usada como uma quilha. Como indicado pelas setas na figura 11a, a saída de ar e a entrada podem ser proporcionadas no fundo 2 da embarcação 1. As figuras 11b-d) mostram que diferentes tipos de construções ocas podem ser usados como quilha 4. Uma ou mais saídas de ar podem ser proporcionadas nas quilhas de modo a controlar o comprimento da cavidade de ar 5 como descrito acima. O mesmo se aplica aos injetores de ar.

[0072] Nas modalidades mostradas as quilhas 4 se estendem a uma distância a partir do fundo 2. A referida distância deve ser na faixa de 0,05 a 0,30 ou 0.40 m.

[0073] A figura 12 mostra duas barcaças 1, que são empurradas por um rebocador 8. No fundo de cada uma das barcaças 1 um número de membros de turbulência 3 é proporcionado, em que um injetor de ar é proporcionado à jusante a cada membro de turbulência 3. Ademais, quilhas 4 são proporcionadas sendo conectadas aos lados dos membros de turbulência 3, de modo que a cavidade de ar gerada é encerrada por um membro de turbulência 3 e duas quilhas 4.

[0074] É observado que os desenhos são esquemáticos, não necessariamente em escala e que os detalhes que não são necessários para subtender a presente invenção podem ter sido omitidos. Os termos "para cima", "para baixo", "abaixo", "acima", e semelhante se referem às modalidades como orientadas nos desenhos, a não ser que de outro modo especificado. Ademais, elementos que são pelo menos substancialmente idênticos ou que realizam uma função pelo menos substancialmente idêntica são denotados pelo mesmo numeral.

[0075] A presente invenção não é restrita às modalidades acima descritas, que podem ser variadas em um número de modos dentro do âmbito das reivindicações. É, por exemplo, possível que os injetores de ar injetem o ar em cada cavidade em uma diferente pressão. Por exemplo, quando a embarcação se move com um ângulo de passo, a pressão na primeira cavidade é diferente do que última (a mesma com a quilha). Durante a operação diferentes combinações de injetores de ar ativos podem ser dispostos. Por exemplo, quando todas as cavidades são desenvolvidas o sistema pode injetar ar apenas à montante ao primeiro membro de turbulência.

[0076] É adicionalmente observado que a embarcação pode ser uma barcaça de autoimpulsão ou uma barcaça que precisa ser empurrada por um rebocador. É também possível que a embarcação seja um navio de cruzeiro.

[0077] Ademais, é observado que os membros de turbulência e/ou as quilhas podem ser fixados a uma folha flexível. A folha deve ser fixada ou capaz de ser fixada a outro casco da embarcação. É também possível que os membros de turbulência que são localizados próximos da proa devem ser espaçados em diferentes distâncias, por exemplo, grandes distâncias, comparadas aos membros de turbulência a seguir, em virtude das mudanças locais no fluxo próximo da proa.

[0078] Com relação ao membro de turbulência, o membro de turbulência pode estar em qualquer objeto que cria uma separação do fluxo. Na prática, pode ser um perfil angular soldado ao fundo. Um membro de turbulência pode também ser formado por uma solda fixada ao fundo da embarcação ou que se origina a partir da soldagem junta de diferentes componentes da embarcação. No caso de um membro de turbulência ser formado por uma solda, um lado à jusante da solda pode ser cortado, de modo que um degrau seja formado no lado à jusante da solda. É também possível, que uma ranhura seja cortada na solda de modo que um degrau seja formado.

Claims

1. Embarcação de fundo plano (1) para o transporte de pessoas ou de bens, a embarcação compreendendo um sistema de redução de atrito hidrodinâmico fixado ao fundo (2) da embarcação, em que o sistema de redução de atrito hidrodinâmico compreende: pelo menos dois membros de turbulência (3) que se estendem perpendiculares à direção longitudinal da embarcação para gerar uma área com fluxo turbulento à jusante aos membros de turbulência (3) no fundo (2) da embarcação durante o movimento da mesma, para cada membro de turbulência, um injetor de ar (6) adaptado para injetar um fluxo de ar em ou próximo aos membros de turbulência (3), e uma quilha (4) adjacente a ambos os lados dos membros de turbulência (3), em que o fundo (2) da embarcação é plano sem cavidades e os membros de turbulência (3) são nervuras fixadas em modo de vedação ao fundo (2) da embarcação entre as quilhas (4), e em que os membros de turbulência (3) se estendem 2,5 mm a 25 mm a partir do fundo (2) da embarcação, caracterizada pelo fato de que as quilhas (4) se estendem a partir do fundo da embarcação até uma altura substancialmente igual, na faixa de 0,05 m a 0,30 m.

2. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o fundo (2) da embarcação compreende três ou mais quilhas longitudinais que dividem o fundo (2) da embarcação em pelo menos uma primeira seção e uma segunda seção.

3. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que dois ou mais membros de turbulência (3) se estendem sobre a largura da embarcação de fundo plano (1) e ambas as extremidades dos membros de turbulência (3) terminam contra uma quilha (4).

4. Embarcação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os membros de turbulência (3) dispostos na primeira seção, na segunda seção estão substancialmente em linha um com o outro.

5. Embarcação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os membros de turbulência (3) possuem uma largura na direção longitudinal da embarcação na faixa de 0,5 mm a 5 mm.

6. Embarcação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que mais do que dois membros de turbulência (3) são proporcionados em cada uma da primeira seção, da segunda seção ou de seções adicionais no fundo (2) da embarcação, cujos membros de turbulência (3) são espaçados em distâncias iguais um em relação ao outro na direção longitudinal da embarcação.

7. Embarcação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que os injetores de ar são proporcionados à jusante a cada um dos membros de turbulência (3).

8. Embarcação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os injetores de ar são formados por aberturas no fundo (2) da embarcação, cujos injetores de ar são conectados ou conectáveis a um dispositivo de bombeamento de ar para bombear ar aos injetores de ar.

9. Embarcação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma saída de ar é proporcionada à montante próximo a um membro de turbulência.

10. Embarcação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a(s) saída(s) de ar são operáveis para seletivamente deixar o ar sair.

11. Embarcação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma saída de ar proporcionada à montante de cada dos membros de turbulência (3) excluindo o membro de turbulência mais dianteiro

12. Método para controlar o comprimento de pelo menos uma cavidade de ar em um fundo (2) de uma embarcação de fundo plano (1), como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores, a embarcação compreendendo um sistema de redução de atrito hidrodinâmico fixado ao fundo (2) da embarcação, em que o dito sistema de redução de atrito hidrodinâmico ainda compreende pelo menos dois membros de turbulência (3) que se estendem perpendiculares à direção longitudinal da embarcação para gerar uma área com fluxo turbulento à jusante aos membros de turbulência (3) no fundo (2) da embarcação durante o movimento da mesma, para cada membro de turbulência, um injetor de ar (6) adaptado para injetar um fluxo de ar em ou próximo aos membros de turbulência (3), e uma quilha (4) adjacente a ambos os lados dos membros de turbulência (3), em que o fundo (2) da embarcação é plano sem cavidades e os membros de turbulência (3) são nervuras fixadas em modo de vedação ao fundo (2) da embarcação entre as quilhas (4), os membros de turbulência (3) se estendem 2,5 mm a 25 mm a partir do fundo (2) da embarcação, o método compreendendo as etapas de: mover a embarcação a uma determinada velocidade; injetar ar em ou próximo de pelo menos um dos membros de turbulência (3), determinar a velocidade da embarcação e profundidade abaixo do fundo (2) da embarcação, em que, quando a embarcação possui uma velocidade dentro de uma primeira faixa, ar é injetado em ou próximo de cada um dos membros de turbulência (3) e o ar é deixado sair à montante próximo de cada um dos membros de turbulência (3) excluindo o membro de turbulência mais dianteiro, caracterizado pelo fato de que quando a embarcação possui uma velocidade dentro de uma segunda faixa que é mais alta do que a primeira faixa, o ar é deixado sair à montante em ou próximo dos membros de turbulência (3) não adjacentes.