ES2270809T3 - Cascos para embarcaciones planeadoras y semiplaneadoras. - Google Patents
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Abstract
Un casco (4) para embarcaciones planeadoras o semiplaneadoras, teniendo el casco una superficie inferior (14) y una porción de borde posterior inclinado hacia abajo bruscamente (18); caracterizado porque la superficie inferior (14) se funde con la porción de borde posterior inclinado hacia abajo (18) en un punto (15) en el que la porción de borde posterior se proyecta hacia abajo desde el casco (4).
Description
Cascos para embarcaciones planeadoras y
semiplaneadoras.
La presente invención se refiere a cascos de
embarcaciones y, más específicamente, a secciones longitudinales de
cascos y al diseño de las mismas. Las secciones longitudinales de
cascos para embarcaciones planeadoras de la técnica existente
ofrecen coeficientes de elevación relativamente bajos así como
proporciones de elevación/resistencia aerodinámica moderadas. La
presente invención describe secciones longitudinales alternativas
que tienen coeficientes de elevación mayores dando también
proporciones de elevación/resistencia aerodinámica
significativamente mayores.
Se apreciará que la expresión "sección
longitudinal" como se ha usado anteriormente y a continuación en
este documento en relación con un casco se entiende bien en la
técnica y se refiere a la sección del casco alineada con el eje
longitudinal del casco y que contiene el perfil de la parte inferior
del casco.
En la Fig. 1 se muestra la distribución de
presión a lo largo de una sección longitudinal de casco típica de
la técnica conocida. El coeficiente de presión PC alcanza la unidad
en el punto de estancamiento 1 del borde anterior, descendiendo
abruptamente de forma rápida y aproximándose asintóticamente a cero
en el borde posterior 2. El centro de elevación está en un punto a
aproximadamente el 30% a lo largo de la cuerda (es decir, la
longitud mojada) del casco. En la práctica, el coeficiente de
presión Pc para secciones longitudinales típicas de cascos de la
técnica conocida desciende abruptamente más rápidamente de lo
mostrado. (Este fenómeno mueve también el centro de elevación hacia
delante.) Esto se debe a la proporción de aspecto bajo y a la forma
de entrada en V de los cascos planeadores de embarcaciones de la
técnica anterior conocidas.
Se conocen también embarcaciones que incorporan
uno o más alerones o "aletas compensadoras" en el borde
posterior de la sección longitudinal del casco. Tales alerones se
inclinan generalmente en un ángulo con la horizontal relativamente
pequeño, como se muestra en los documentos US 5.806.455, US
5.215.029 y EP-A-0 071 763, por
ejemplo. La distribución de presión de una sección longitudinal de
casco típica que incorpora tal alerón en el borde posterior se
muestra en la Fig.2. En este caso se establece un segundo pico de
presión por delante del borde posterior en 3. Esto tiene el efecto
de aumentar la presión a lo largo de casi toda la sección,
aumentando sustancialmente la elevación y moviendo el centro de
elevación hacia atrás a aproximadamente el 48% de la cuerda del
casco. Sin embargo, los alerones de este tipo tienen normalmente una
cuerda apreciable (es decir, la longitud de la porción mojada del
alerón) y como la presión actúa normalmente en la superficie del
alerón (aparte de un pequeño elemento de fricción que actúa a lo
largo de la superficie del alerón), el aumento en la elevación se
consigue a expensas de un considerable aumento en la resistencia
aerodinámica si el ángulo del alerón (es decir, el ángulo del
alerón en relación con la horizontal) es apreciable. Además, la
mayoría de los alerones de borde posterior de este tipo no se
extienden sobre la anchura total del casco y esto produce pérdidas
de inclinación muy altas y distribución de presión desigual sobre el
casco. Por lo tanto, el uso de tales alerones es un paliativo muy
caro para corregir el comportamiento y el funcionamiento de
embarcaciones que de lo contrario estarían muy mal equilibradas.
Un problema adicional experimentado
frecuentemente en cascos planeadores de la técnica conocida es
inestabilidad longitudinal a alta velocidad, una razón por la cual
ocurre el efecto de que la proa sea aparentemente "succionada"
por una ola que se aproxima. Este último efecto causa una
considerable resistencia aerodinámica ya que la proa puede elevarse
sólo una vez que se ha generado una elevación de desplazamiento
suficiente o cuando la ola ha pasado. Por lo tanto, la Fig. 3
muestra una sección de casco planeador de la técnica conocida en el
que la sección delantera está redondeada debido a la inmersión en
exceso del valor de diseño. La distribución de presión
correspondiente (coeficiente de presión, Pc frente a la cuerda) a lo
largo de la sección se muestra en la Fig. 4. Después de alcanzar un
valor de unidad en el punto de estancamiento 1, el coeficiente de
presión Pc desciende rápidamente, haciéndose negativo al 10% de la
cuerda y sólo haciéndose positivo de nuevo al 35% a lo largo de la
cuerda. La situación empeora con el aumento de la curvatura de forma
que el momento de cabeceo puede hacerse negativo produciendo una
elevación dinámica negativa al levantarse la popa. Debido a la
elevación negativa sobre la sección curvada, la proporción
elevación/resistencia aerodinámica de la sección mostrada es sólo
aproximadamente 1/5 del valor para la misma sección a su altura de
diseño mostrada en la Fig. 1.
Un objetivo de la presente invención es evitar o
minimizar una o más de las desventajas precedentes.
El documento WO 99/55577, que constituye la
técnica anterior vigente sólo según el Art 54(3) EPC,
describe un casco que tiene una superficie inferior que se funde
hacia arriba con la popa del casco y un alerón montado sobre la
popa.
El documento WO 92/20106 describe un casco para
embarcaciones planeadoras o semiplaneadoras, teniendo el casco una
superficie inferior y una porción posterior inclinada hacia abajo
bruscamente.
De acuerdo con la presente invención, tal casco
se caracteriza porque la superficie inferior se funde con una
porción de borde posterior inclinado hacia abajo en un punto en el
que la porción de borde posterior se proyecta hacia abajo desde el
casco.
La porción de borde posterior puede formar parte
integral del casco. Preferiblemente, sin embargo, la porción de
borde posterior se proporciona en forma de un alerón que se proyecta
en general hacia abajo desde el casco. Preferiblemente, el alerón
tiene un ángulo como poco de 45 grados con la normal al plano de
agua de diseño, y puede ser sustancialmente normal al plano de agua
de diseño. El alerón se extiende preferiblemente a través de la
anchura completa de la cuaderna de popa del casco. El ángulo del
alerón es preferiblemente fijo pero como alternativa puede formarse
y disponerse para que sea variable.
El alerón se proyecta preferiblemente más allá
del nivel de una porción de la parte inferior del casco
inmediatamente adyacente al alerón, en una longitud o "cuerda"
que es una pequeña fracción de la longitud del casco, típicamente
en menos del 1% de la longitud total del casco. La cuerda del alerón
puede variarse ventajosamente deslizando el alerón hacia arriba o
hacia abajo a lo largo de un eje inclinado sobre el que se puede
montar el alerón de forma que se pueda deslizar. Se puede
proporcionar un medio mecánico, eléctrico y/o hidráulico para
controlar este movimiento del alerón.
El casco puede tener una porción de proa que
comprende una superficie delantera que se extiende hacia atrás y
hacia abajo desde la proa del casco hacia la porción de borde
posterior, cuya superficie delantera está ligeramente arqueada de
forma que, en la sección longitudinal del casco, el ángulo de dicha
superficie delantera en relación al plano de agua, en uso del
casco, se reduce progresivamente a lo lardo de la longitud de dicha
porción de proa. La porción de proa ligeramente arqueada se funde
preferiblemente de forma suave con una porción posterior de la
parte inferior del casco que normalmente está sumergida cuando la
embarcación se está moviendo a su velocidad de funcionamiento
diseñada. Esta porción posterior de la parte inferior de la porción
de borde posterior también se arquea preferiblemente de forma que
el ángulo de incidencia de dicha parte inferior en relación con el
plano de agua de diseño, en el punto en el que la parte inferior se
encuentra con la superficie delantera de la porción de proa (en el
plano de agua de diseño), en sección longitudinal del casco, es muy
pequeño, preferiblemente menor de dos grados, y puede ser un grado o
menor.
La superficie arqueada de la parte inferior
normalmente sumergida puede fundirse de forma suave con una porción
posterior de la parte inferior generalmente inclinada hacia arriba.
Esta porción posterior de la parte inferior inclinada hacia arriba
puede inclinarse con el plano de agua de diseño, en uso del casco,
en un ángulo positivo o negativo, dependiendo del tipo de
embarcación en el que se incorpora el casco, y la velocidad de
diseño y condiciones de carga del casco.
Se apreciará que la expresión "plano de
agua" como se usa en este documento se refiere a la intersección
planar de la superficie del agua no alterada con el casco. El plano
de agua estático es la posición del plano de agua en relación con
el casco cuando el casco está en reposo. El plano de agua de planeo
es la porción del plano de agua en relación con el casco en
despegue. El "plano de agua de diseño" es la posición del plano
de agua en relación con el casco en las condiciones de diseño (es
decir, cuando el casco funciona a su velocidad de diseño).
Se apreciará además que "despegue" se
refiere al punto en el tiempo en el que la embarcación que incorpora
el casco alcanza su velocidad de planeo mínima.
La porción posterior inclinada hacia arriba de
la parte inferior sumergida del casco preferiblemente está
inmediatamente por delante de la porción del casco de borde
posterior inclinado hacia abajo bruscamente.
En la sección longitudinal del casco, la
longitud o "cuerda" de la sección sumergida de la longitud del
casco, en uso del casco en las condiciones de diseño, es
preferiblemente menor de un décimo de la longitud total del
casco.
Como ya se ha descrito, las secciones de planeo
convencionales requieren que la embarcación presente un ángulo de
ataque positivo para generar elevación. Una ventaja de los cascos de
acuerdo con la invención es que pueden funcionar con un ángulo de
ataque cero a la velocidad de diseño y pueden disponerse para que
muestren pocos o ningún cambio de actitud durante todo el intervalo
de velocidad de la embarcación.
Además, los cascos de la invención ofrecen
coeficientes de elevación mejorados y proporciones de
elevación/resistencia aerodinámica bidimensionales. El coeficiente
de elevación aumentado produce un área superficial reducida en
contacto con el agua que, para cascos de igual manga, se traduce en
una reducción de la media de la cuerda de la superficie de
elevación y, por consiguiente, en un aumento en el número de Froude
(Vs/\surd(g x L), en el que Vs es la velocidad del barco
por el agua, L es la cuerda local, y g es la aceleración debida a la
gravedad. Esto reduce tanto la resistencia aerodinámica por la
espuma como la resistencia aerodinámica provocada por las olas. Por
lo tanto, los cascos de acuerdo con la presente invención ofrecen
considerables ahorros de energía comparados con cascos
convencionales de peso y tamaño idénticos, mientras que tanto la
estela como la espuma se reducen también considerablemente. La
reducción en la generación de espuma de los cascos de esta
invención hace que sea innecesario equiparlos con barras de espuma y
otros dispositivos diseñados para aumentar la elevación desviando
la lámina de espuma hacia abajo.
Un beneficio adicional ofrecido por el aumento
del coeficiente de elevación es que la embarcación es capaz de
planear a velocidades sustancialmente reducidas mientras que la
proporción de elevación/resistencia aerodinámica más alta reduce
además la energía requerida para lograr la velocidad de planeo. Para
embarcaciones impulsadas por hélices, el aumento de velocidad bajo
el casco debido a la bajada en el propulsor genera un considerable
aumento en la elevación. Este efecto es mucho más marcado que en
cascos convencionales debido a la cuerda muy reducida y a la
distribución de presión aumentada sobre las secciones traseras.
Además, debido al coeficiente de elevación más alto y a velocidades
de planeo correspondientemente inferiores, la bajada del propulsor
es mayor. Esto aumenta la velocidad local en relación con la
embarcación de forma que la presión dinámica también aumenta. La
elevación adicional generada puede reducir la energía requerida para
lograr la velocidad de planeo en el 30% o más.
Se describirán ahora las realizaciones
preferidas de la invención a modo de ejemplo solamente y con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es un gráfico del coeficiente de
presión Pc frente al % de cuerda para una sección longitudinal
típica del casco de la técnica anterior;
La Fig. 2 es un gráfico del coeficiente de
presión Pc frente al % de cuerda para una sección longitudinal
típica del casco de la técnica anterior en la que se une un alerón
de borde posterior al casco;
La Fig. 3 es un gráfico de la inmersión del
casco frente al % de cuerda para una sección longitudinal del casco
planeador de la técnica anterior en la predicción de su
comportamiento;
La Fig. 4 es un gráfico del coeficiente de
presión Pc frente al % de cuerda para el mismo casco que la Fig.
3;
La Fig. 5 es una sección longitudinal de un
casco de acuerdo con una realización de la invención;
La Fig. 6 es una vista ampliada de una porción
de popa de la sección del casco de la Fig. 5;
La Fig. 7 es una vista en perspectiva posterior
de un casco de acuerdo con otra realización de la invención;
La Fig. 8 es un gráfico del coeficiente de
presión Pc frente al % de cuerda para una sección longitudinal de
un casco de acuerdo con la invención que se ha optimizado para
condiciones de navegación, y
La Fig. 9 es un gráfico del coeficiente de
presión Pc frente al % de cuerda para una sección longitudinal de
un casco de acuerdo con la invención que se ha optimizado para
condiciones de despegue.
En la Fig. 5 se muestra una sección longitudinal
típica de un casco 4 de acuerdo con la presente invención. Debe
observarse que ésta no está a escala, de hecho el eje vertical de la
Fig. 5 se ha aumentado por cuestiones de claridad. La sección
longitudinal del casco 4 tiene una superficie delantera 5 que se
extiende hacia abajo desde la proa de la sección longitudinal,
hacia el borde posterior de la sección longitudinal. Esta superficie
en general está ligeramente arqueada de modo que tenga un pequeño
ángulo de incidencia \alpha_{1} en el punto 9 en el que corta
el plano de agua estático 6. Adicionalmente, una superficie10
ligeramente arqueada en general, que es tangente continua con la
superficie 5, corta en el punto 9 el plano de agua 7 en el que el
casco alcanza su velocidad de planeo mantenida en el punto 11. El
ángulo \alpha_{2} tangente de la superficie 10 en relación con
el plano de agua de planeo 7 es de manera preferente tan pequeño
como sea posible, coherente con las otras restricciones.
En la Fig. 6 se muestra una vista ampliada de la
parte de popa de la sección longitudinal del casco 4. Una
superficie 12 ligeramente arqueada en general que es
tangente-continua con la superficie 10 en el punto
11 se encuentra con el plano de agua de diseño en el punto 13. El
ángulo de incidencia \alpha_{3} en el punto 13 se dispone de
manera preferente para que sea muy pequeño y puede ser 1 grado o
menor. A la velocidad de diseño la embarcación surca la superficie
14 que es tangente-continua a la superficie 12 en el
punto 13. Esta superficie está de manera preferente ligeramente
arqueada y se termina de manera preferente en un borde posterior
inclinado hacia arriba en el punto 15. El ángulo tangente
\alpha_{TE} de la porción inclinada hacia arriba de la
superficie 14 con el plano de agua de diseño 8 puede variar desde
ser ligeramente negativo (inclinado hacia abajo) hasta ser 10
grados o más positivo (inclinado hacia arriba), dependiendo del tipo
de embarcación, velocidad de diseño y condiciones de carga.
Normalmente, el valor de \alpha_{TE} estará en el intervalo de
-1 grado a +1 grado.
En el borde posterior inclinado hacia arriba 15,
el casco se termina en un alerón 18 inclinado hacia abajo
bruscamente, que finaliza abruptamente en 16. La cuerda C_{F} del
alerón 18 (es decir, la longitud mojada del alerón, siendo ésta la
longitud del alerón que se proyecta más allá del borde posterior
inclinado hacia arriba 15) es un pequeño porcentaje de la longitud
L de la sección 4 del casco. Para la mayoría de las embarcaciones
de alta velocidad, este porcentaje será menor del 1%, pero puede ser
más alto en el caso especial de embarcaciones más pesadas
planeadoras o semiplaneadoras descritas en este documento a
continuación. El alerón 18 es variable de manera preferente de
forma que ajustando la posición del alerón positiva o negativamente
en la dirección de la flecha A, la cuerda C_{F} varía. Se aplica
una pequeña mezcla en el punto 15 entre la superficie 14 y el
alerón 18. El ángulo \beta del alerón en relación con la normal al
plano de agua de diseño 8 puede ser positivo o negativo y será de
manera preferente menor de 45º.
La longitud, o cuerda, de la sección sumergida
de la sección longitudinal (es decir, la longitud mojada) mientras
está estática, se muestra como C_{1}. La cuerda a la velocidad a
la que la embarcación comienza a planear (es decir, en el
despegue), se muestra como C_{2}. La proporción de la cuerda
C_{2} a la longitud de la embarcación L está muy reducida
comparada con cascos de la técnica conocida debido al aumento del
coeficiente de elevación, el efecto del cual es reducir la
resistencia aerodinámica por la fricción, la espuma y las olas.
Para embarcaciones de alta velocidad la cuerda C_{3} de diseño (es
decir, la cuerda a la velocidad de diseño) será muy baja y
normalmente menor del 10% de la longitud de la embarcación L. El
significado de un valor bajo de C_{3} es elevar el Número de
Froude como se ha descrito en este documento anteriormente.
En la Fig. 7 se muestra una variante adecuada
para embarcaciones planeadoras o semiplaneadoras más pesadas, que
muestra una sección longitudinal del casco 4 en la que
\alpha_{TE} es un ángulo positivo mucho más grande que el
mostrado en las Figuras 3 y 4, de forma que el punto 15 está por
encima del plano de agua de diseño 8. En este caso la cuerda
C_{F} del alerón será también mayor. Se aplicarán de manera
beneficiosa faldones 20 a los laterales 21 de la sección 4 del
casco para reducir las pérdidas de presión. Las secciones de este
tipo pueden diseñarse con un coeficiente de elevación en exceso de
0,4 y una proporción elevación/resistencia aerodinámica en exceso
de 40.
En referencia a las Figuras 3, 4 y 5, se
muestran los planos de agua 6, 7 y 8 como líneas rectas por
conveniencia y se refieren a los planos de agua no alterados a
alguna distancia de la embarcación.
La expresión "ligeramente arqueada" usada
anteriormente en este documento pretende suponer que, siendo
arqueada a lo largo sustancialmente de la sección entera, la
curvatura en cualquier punto se minimiza de forma que el
coeficiente de presión Pc no se hace negativo en ninguna condición
normal. El valor bajo de la proporción de la cuerda C_{3} de
diseño y la longitud L quiere decir que adoptando un valor de
curvatura bajo expresado como \delta\alpha/\deltaC, donde
\alpha es el valor del ángulo tangente al plano de agua en
cualquier punto a lo largo de cualquiera de las superficies 5, 10,
12, 14 y C es la cuerda correspondiente, en referencia a la Fig. 1,
se logran de forma adecuada valores altos de la altura de la proa H
y del ángulo de la proa \alpha_{n}.
Se apreciará que las expresiones "coeficiente
de presión", "coeficiente de elevación" y "coeficiente de
resistencia aerodinámica" son expresiones comúnmente usadas y
bien entendidas en la técnica que tienen las siguientes
definiciones convencionales en ingeniería universal:
La presión generada en la superficie del casco
actúa de forma normal a la superficie local del casco. El
coeficiente de presión Pc es igual a la presión que actúa sobre una
superficie de área unitaria, dividida por la presión dinámica,
donde: presión dinámica = [densidad del agua x (Va^{2}/2)], donde
Va es la velocidad del agua local en relación con la
embarcación;
El coeficiente de elevación es la elevación
vertical generada por una superficie, dividida por (el área planar
de la superficie proyectada sobre el plano de agua x la presión
dinámica) y es igual a la integral de [(coeficiente de presión x
coseno del ángulo local del casco con la horizontal) - (coeficiente
de fricción x seno del ángulo local del casco con la horizontal)]
sobre el área superficial; y
El coeficiente de resistencia aerodinámica es la
resistencia aerodinámica horizontal generada por una superficie,
dividida por (el área de la superficie x la cabeza dinámica) y es
igual a la integral de [(coeficiente de presión x seno del ángulo
local del casco con la horizontal) - (coeficiente de fricción x
coseno del ángulo local del casco con la horizontal)], sobre el
área superficial,
donde el ángulo local del casco con la
horizontal es positivo si la tangente de la superficie del casco
apunta hacia abajo en la dirección de la popa, y
donde el coeficiente de fricción es la fuerza de
la resistencia aerodinámica debida a la fricción de superficie
creada por una superficie de área unitaria dividida por la presión
dinámica.
La proporción elevación/resistencia aerodinámica
se define como la proporción de: coeficiente de
elevación/coeficiente de resistencia aerodinámica.
El funcionamiento del casco que tiene la sección
longitudinal mejorada descrita anteriormente quedará claro en
referencia al coeficiente de distribución de la presión mostrado en
la Fig. 8 y en la Fig. 9, en las que la Fig. 8 muestra los
resultados de una sección longitudinal del casco de acuerdo con la
presente invención que se ha optimizado para condiciones de
navegación, dando un coeficiente de elevación de 0,15 y una
proporción de elevación/resistencia aerodinámica de 25:1. La cuerda
C_{F} del alerón para este caso es el 0,5% de la cuerda C_{3}
de diseño. Como para secciones de la técnica conocida, el
coeficiente de presión consigue un valor de unidad en el punto de
estancamiento delantero 1. Estando la superficie en este punto 13 a
una inclinación reducida en comparación con una sección de la
técnica conocida mostrada en la Fig. 1, el componente que actúa
verticalmente (o elevación) aumenta ligeramente mientras que el
componente que actúa hacia atrás (resistencia aerodinámica) se
reduce. Inmediatamente hacia la popa del punto de estancamiento 1,
el coeficiente de presión Pc disminuye ligeramente más rápidamente
que para la sección de la técnica conocida debido a la inflexión
hacia arriba de la superficie 14 de forma que la elevación generada
por esta sección se reduce ligeramente. Sin embargo, reduciendo la
pendiente negativa de esta sección se reduce además el componente de
la resistencia aerodinámica. Progresando a lo largo de la cuerda,
el coeficiente de presión Pc comienza a aumentar debido a la
influencia en aumento del alerón de borde posterior 18 que se
extiende hacia abajo mientras que el coeficiente de presión para la
sección de la técnica conocida continúa descendiendo abruptamente.
Al mismo tiempo, la superficie del casco se nivela y de manera
preferente comienza a elevarse de forma que la presión que actúa
sobre la superficie no sólo genera una elevación considerable en
relación con la sección de la técnica conocida, sino que genera
también un componente de fuerza que realmente empuja a la
embarcación hacia delante. En el punto de inflexión 23 el
coeficiente de presión se aproxima de nuevo a la unidad (el valor
preciso depende de la brusquedad de la desviación). Será evidente
que esta superficie crea una considerable carga aerodinámica porque
la casi totalidad de la presión (alta) generada forma un componente
de resistencia aerodinámica debido a la extensión verticalmente
hacia abajo de la superficie. Esta fuerza de resistencia
aerodinámica tiene que equilibrarse frente a la elevación aumentada
generada y el componente de fuerza hacia delante generado por la
parte trasera de la superficie 14. Será evidente comparando las
áreas bajo la curva de la Fig. 8 con la de la Fig. 1 que el área
bajo la curva, correspondiente a la elevación generada, ha aumentado
aproximadamente tres veces. La proporción de elevación/resistencia
aerodinámica se ha doblado aproximadamente.
La Fig. 9 muestra los resultados para una
sección longitudinal del casco de acuerdo con la presente invención
que se ha optimizado para condiciones de despegue, dando un
coeficiente de elevación de 0,25 y una proporción de
elevación/resistencia aerodinámica de 15:1. La cuerda C_{F} del
alerón para este caso aumenta al 2,0% de la cuerda C_{2} de
planeo. La cuerda del alerón aumentada como un porcentaje de la
cuerda de la sección amplía el pico 23 en el coeficiente de presión
cerca del borde posterior del casco y eleva en general el valor del
coeficiente de presión sobre la cuerda total del casco. Será
evidente, comparando las áreas bajo la curva de la Fig. 9 con las
de la Fig. 2 que el área bajo la curva, correspondiente a la
elevación generada, ha aumentado aproximadamente tres veces. La
proporción de elevación/resistencia aerodinámica se ha mantenido
prudentemente igual. Mientras que en el caso de la sección de la
técnica anterior con alerones el centro de elevación se mueve hacia
atrás en aproximadamente el 16% de la cuerda con la aplicación de
los alerones, el centro de presión de la nueva sección se mueve
hacia delante en el 7% de la cuerda. Este cambio reducido es de
considerable beneficio para mantener el equilibrio de la
embarcación.
Los coeficientes de elevación y las proporciones
de elevación/resistencia aerodinámica citados anteriormente en este
documento se refieren a datos de secciones bidimensionales (para la
sección longitudinal de los cascos). El aumento en tres veces del
coeficiente de elevación de la sección supone que la cuerda C_{3}
de diseño se reducirá en el mismo factor para un casco del mismo
peso y manga. El número de Froude aumentará en \surd(3).
La disminución en las pérdidas de inclinación producidas por el
aumento de la proporción anchura/cuerda de la superficie de planeo
junto con la reducción en las pérdidas por formación de espuma y
olas debido al aumento en el número de Froude tienen repercusiones
de forma que en la práctica, las nuevas secciones mejoradas muestran
un aumento en el coeficiente de elevación y un aumento en la
proporción elevación/resistencia aerodinámica en un factor de
aproximadamente cinco cuando se aplica a una forma de casco
tridimensional. El efecto de la lámina de espuma que se opone hacia
delante, en el que el ángulo de incidencia \alpha_{3} pequeño
unido con la alta proporción anchura/cuerda de la superficie de
elevación supone que la mayoría de la lámina de espuma en el arco
se proyecta hacia delante en lugar de desviarse lateralmente como en
el caso de cascos de la técnica conocida. Este efecto causa que el
casco "surque" sobre la lámina de espuma generada que retiene
burbujas de aire, reduciendo además la fricción superficial.
Será evidente que, para conseguir la máxima
ventaja, los cascos que usan las nuevas secciones de casco deben
equiparse de forma óptima con un alerón variable. A velocidades de
sub-planeo lo ideal sería que el alerón estuviera
retraído para minimizar la resistencia aerodinámica, mientras que
para elevar la embarcación sobre el plano el alerón debe extenderse
para proporcionar elevación alta. A velocidad de navegación el
alerón debe retraerse parcialmente para proporcionar una
resistencia aerodinámica mínima y a velocidades por encima del
punto de diseño los alerones deben retraerse más para mantener la
cuerda sumergida cercana a su valor de diseño.
Será evidente para los especialistas en la
técnica de flujo de velocidad alta con efectos de superficie libre
que la elevación precisa y las características de la resistencia
aerodinámica pueden calcularse y optimizarse de forma precisa y que
se pueden hacer cambios minoritarios a las formas de la sección para
optimizar el flujo alrededor de los cascos tridimensionales reales,
sin alejarse del alcance de la invención como se define en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Un casco (4) para embarcaciones
planeadoras o semiplaneadoras, teniendo el casco una superficie
inferior (14) y una porción de borde posterior inclinado hacia abajo
bruscamente (18); caracterizado porque la superficie
inferior (14) se funde con la porción de borde posterior inclinado
hacia abajo (18) en un punto (15) en el que la porción de borde
posterior se proyecta hacia abajo desde el casco (4).
2. Un casco de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que dicha porción de borde posterior (18)
forma parte integral del casco.
3. Un casco de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que dicha porción de borde posterior se
proporciona en forma de un alerón (18) que se proyecta hacia abajo
desde el casco (4).
4. Un casco de acuerdo con la
reivindicación 3, en el que dicho alerón (18) está en un ángulo
menor de 45 grados con la normal al plano de agua de diseño
(8).
5. Un casco de acuerdo con la
reivindicación 3, en el que dicho alerón está sustancialmente normal
al plano de agua de diseño.
6. Un casco de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 5, en el que el alerón (18) se extiende a
través de la anchura completa de una cuaderna de la popa del
casco.
7. Un casco de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 6, en el que el ángulo (\beta) del
alerón (18) es fijo.
8. Un casco de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 6, en el que el ángulo (\beta) del
alerón (18) es variable.
9. Un casco de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 8, en el que el alerón (18) se proyecta
más allá del nivel de una porción (15) de la parte inferior del
casco inmediatamente adyacente al alerón, por una cuerda (C_{F})
que es menor del 1% de la longitud total (L) del casco (4).
10. Un casco de acuerdo con la
reivindicación 9, en el que la cuerda (C_{F}) del alerón (18)
puede variarse deslizando el alerón hacia arriba o hacia abajo a lo
largo de un eje inclinado sobre el que se monta el alerón de forma
que se pueda deslizar.
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