ES2281825T3 - Vehiculo acuatico. - Google Patents

Abstract

Un vehículo acuático, especialmente un buque fluvial, con un casco (12) para alojar dispositivos (14) de trabajo, estando previsto en un lado (22) inferior del casco (12) en la zona (18) de proa un respectivo elemento (24) de guiado a babor y a estribor que presenta respectivamente una forma de cuña vertical, que se estrecha hacia delante, estando prevista una zona (28) parcial del casco (12) entre los dos elementos (24) de guiado que está configurada en forma de una cuña (30) horizontal, y con unidades (16) de propulsión que están dispuestas en el casco (12) para facilitar una fuerza de accionamiento, caracterizado porque, a) en la zona (18) de proa está dispuesta en cada caso al menos una unidad (16) de propulsión retraída con respecto al elemento (24) de guiado correspondiente, b) las unidades (16) de propulsión están dispuestas de manera giratoria y c) los elementos (24) de guiado presentan entalladuras (42) en las que están dispuestas las unidades (16) de propulsión.

Description

Vehículo acuático.

La presente invención se refiere a un vehículo acuático, especialmente un buque fluvial según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los vehículos acuáticos de este tipo se conocen, por ejemplo, por el documento DE 37 12 534 A1 y presentan un casco para alojar dispositivos de trabajo así como unidades de propulsión dispuestas en el casco para proporcionar una fuerza de accionamiento. En un lado inferior del casco están previstos además elementos de guiado en la zona de proa que presentan en cada caso una forma de cuña vertical que se estrecha hacia adelante. Finalmente, entre los elementos de guiado está prevista una zona parcial del casco que está configurada en forma de una cuña horizontal.

En los buques fluviales, la corriente alrededor del cuerpo del barco en aguas navegables poco profundas y limitadas lateralmente con velocidad creciente y manga creciente es problemático.

Una proa tradicional desplaza el agua principalmente lateralmente hacia el exterior, de modo que cada vez atraviesa menos agua, o casi ninguna, por debajo del fondo del buque.

Para los efectos, el buque se aspira hacia el fondo de las aguas navegables y la velocidad de la corriente lateral aumenta. Entonces, el agua sale cada vez con más dificultad y el buque comienza por así decirlo a empujar una montaña de agua por delante. Esta montaña sólo puede salir entre el lateral del buque y la orilla, lo que de nuevo provoca una velocidad de corriente lateral cada vez más alta. Junto con el caudal cada vez más reducido que se conduce por debajo del fondo del buque en la dirección de popa, esto perjudica considerablemente, entre otros, al rendimiento de la o de las hélices de accionamiento dispuestas centradas en la popa. Además, detrás del buque se forma una onda transversal intensa que en cierta manera sujeta el buque.

Con referencia a la disponibilidad de agua para el accionamiento del buque, existen condiciones de propulsión en principio óptimas en la proa, que sin embargo no pueden aprovecharse en las formas de proa de buques convencionales. En su lugar, en la popa del buque, mediante conformaciones complicadas y geometrías de propulsión complejas se intenta obtener, no obstante, un beneficio óptimo de las condiciones de afluencia en un principio más adversas. El efecto de los timones de chorro en la proa y los sistemas de bombeo y hélices dispuestos horizontalmente en la proa, tal como se montan actualmente en buques fluviales, obviamente se reduce también claramente por medio de las altas velocidades de corriente o de la afluencia de agua por debajo del buque que ya no existe en caso extremo.

En los documentos DE 29 28 634 B1 y DE 696 12 995 T2 y DE 344 3137 se describen otros vehículos acuáticos con elementos de guiado que se consideran el estado de la técnica más cercano.

El objetivo de la invención es crear un vehículo acuático del tipo indicado al principio en el que la proa desplace solamente una parte del agua hacia los lados y en el que se mejore claramente el rendimiento para el conjunto de accionamiento.

Este objetivo se alcanza mediante el vehículo acuático con las características de la reivindicación 1. El vehículo acuático del tipo indicado al principio se perfecciona según la invención porque las unidades de propulsión en la zona de proa están dispuestas retraídas con respecto a los elementos de guiado y porque las unidades de propulsión se disponen de manera giratoria.

Las configuraciones ventajosas del vehículo acuático según la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Como primera idea básica de la invención puede contemplarse la previsión en la zona de proa del vehículo acuático de una pluralidad de elementos de guiado que presentan una forma de cuña vertical y que se estrechan hacia adelante. Mediante estos elementos de guiado una cantidad parcial considerable del agua desplazada no se desplaza hacia afuera sino hacia dentro.

Otra idea básica consiste en configurar una zona parcial entre los elementos de guiado cuneiformes como cuña horizontal que se estrecha también aguas arriba. Mediante tal zona parcial cuneiforme, las masas de agua desplazadas por los elementos de guiado hacia el interior se dirigen por debajo del casco de buque.

Una tercera idea básica consiste en disponer las unidades de propulsión en la zona de proa retraídas con respecto a los elementos de guiado. Con ello se consigue una clara mejora del rendimiento de las unidades de propulsión.

Una cuarta idea básica puede verse finalmente en que las unidades de propulsión están dispuestas de manera giratoria. De esta manera, por ejemplo, un ángulo de incidencia de las unidades de propulsión puede adaptarse específicamente a la velocidad de marcha. Por ello resultan ventajas considerables con respecto al rendimiento de las unidades de accionamiento.

Como primera ventaja fundamental de la invención puede contemplarse que a diferencia de la situación en la popa el agua se alimenta a las unidades de propulsión hacia delante con la presión dinámica. La presión dinámica se reduce entonces mediante las unidades de propulsión o hélices en la zona de proa, lo que con respecto a la formación de ondas en la zona de proa puede producir un efecto similar al de la proa de bulbo en las formas de buques convencionales.

Otra ventaja de la invención consiste en que con esta nueva forma de proa se produce una formación de ondas claramente más reducida, con lo que la carga en las zonas de las orillas disminuye considerablemente en comparación con los buques fluviales convencionales.

En una configuración preferida de la invención, los elementos de guiado están previstos a estribor y a babor. Por tanto, una cantidad parcial especialmente grande del agua desplazada puede guiarse por debajo del vehículo acuático.

Una maniobrabilidad especialmente buena del vehículo acuático se consigue cuando las unidades de propulsión que pueden configurarse de manera conveniente como hélices de accionamiento están dispuestas de manera que pueden girar alrededor de un eje vertical. También de esta manera se permite un ajuste angular de las hélices de accionamiento en función de la velocidad de marcha.

La zona parcial entre los elementos de guiado puede configurarse de manera que presente sustancialmente la forma de proa de un trineo de mar. Los elementos de guiado cuneiformes pueden estar configurados según la geometría de proa de un catamarán o un semi catamarán. En este caso se trata de formas de casco conocidas, de manera que a este respecto se recurre a tecnologías conocidas y se ahorran costes.

Una mejora de las propiedades de corriente puede conseguirse, cuando al menos uno de los elementos de guiado se estrecha en la forma de cuña vertical hacia atrás. A este respecto se consiguen resultados especialmente buenos, cuando en al menos un elemento de guiado la forma de cuña en la popa está configurada más obtusa que la forma de cuña en la proa.

El rendimiento de las unidades de propulsión puede mejorarse si los elementos de guiado presentan entalladuras en las que están dispuestas las unidades de propulsión. Se consiguen resultados especialmente buenos cuando las unidades de propulsión se disponen en zonas en las que converge un gran número de líneas de corriente, por ejemplo, directamente detrás de un borde en la popa de los elementos de guiado.

Naturalmente, en la zona de la popa del casco también pueden estar previstas unidades de propulsión. Con ello puede conseguirse una maniobrabilidad del vehículo acuático aun mayor.

El paso del agua por debajo del caso del buque puede mejorarse si también en la zona de popa del casco, especialmente a estribor y a babor se presentan elementos de guiado cuneiformes. También estos elementos de guiado pueden estrecharse hacia atrás en la forma de cuña vertical. Dado el caso, los elementos de guiado de este tipo pueden estar previstos también en la zona central del casco o distribuidos por toda la longitud del casco.

El paso de las masas de agua por debajo del caso del buque puede mejorarse además mediante un dispositivo de lubricación con burbujas de aire. Especialmente puede tratarse en este caso de dispositivos del tipo descrito en el documento DE 103 07 795.

De manera preferida, en los elementos de guiado están previstas aberturas, por ejemplo, ranuras de alimentación de agua, para alimentar agua a las unidades de propulsión. Estas ranuras de alimentación de agua pueden disponerse de manera conveniente longitudinalmente con respecto a la dirección de marcha, con lo que además puede impedirse que todo lo que flota en el agua o el hielo pueda penetrar en las unidades de accionamiento.

La geometría de la nueva forma de proa innovadora también es sumamente adecuada para la navegación en hielo, estando el casco, especialmente los elementos de guiado en la proa configurados preferiblemente para romper el hielo.

Los cascos de catamarán cortan la cubierta de hielo mediante presión desde arriba. Solamente aproximadamente la mitad de los témpanos rotos debe desplazarse hacia los lados, la otra mitad se mueve por debajo del caso y se conduce hacia atrás con poca fricción a través del fondo lubricado por ejemplo con burbujas de aire. Una forma de popa especial impide entonces que las hélices posteriores puedan dañarse por los témpanos de hielo. Para proteger las unidades de propulsión en la proa cuando se navegue en hielo están previstos de manera conveniente dispositivos de cubierta para cubrir al menos parcialmente las entalladuras en los elementos de guiado, en los que están dispuestas las unidades de propulsión.

En la navegación en hielo con poco calado, las hélices anteriores se desconectan, y una ranura de túnel externa se cubre en cada caso en cada lado exterior con ayuda de un dispositivo de cubierta guiado por rieles, que puede ser una escotilla de proa, hasta la altura de las hélices, visto desde delante. De esta manera, también en la navegación en hielo con el buque vacío o en lastre, ningún témpano de hielo puede desplazarse al túnel de propulsión anterior.

La idea básica fundamental de la presente invención es entonces el ajuste angular de las unidades de accionamiento en conexión con la geometría de la forma de proa. La fuerza de trabajo del chorro de empuje de la hélice produce un empuje pudiendo evitarse en gran medida una fricción de la estela de la hélice en la borda. El ángulo de incidencia de las unidades de accionamiento anteriores, es decir en la proa puede adaptarse siempre de manera óptima a la velocidad del buque. Pueden conseguirse resultados especialmente buenos si las unidades de accionamiento pueden girar alrededor de un eje vertical y con ello puede ajustarse en función de la velocidad de marcha en cualquier ángulo.

Además, con el vehículo acuático según la invención se crea una forma de proa en la que una cuña del agua de incidencia se dirige de manera muy encauzada no hacia el exterior por los lados sino por debajo del buque y hacia los accionamientos. Solamente una parte del agua de incidencia se desplaza lateralmente hacia el exterior.

A continuación se describen características y ventajas adicionales del vehículo acuático según la invención con referencia a las figuras adjuntas.

En éstas muestran:

La figura 1, una vista en perspectiva de la forma de proa de un vehículo acuático según la invención,

la figura 2, una vista en sección vertical en la dirección del eje longitudinal del buque del vehículo acuático de la figura 1,

la figura 3, una vista en sección horizontal del vehículo acuático de la figura 1,

la figura 4, otra vista en sección horizontal del vehículo acuático de la figura 1.

En las figuras 1 a 4 se muestra un ejemplo de realización de un vehículo 10 acuático según la invención configurado como buque 10 fluvial. Los componentes equivalentes se indican en cada caso con los mismos números de referencia.

En cada caso se muestra una zona 18 de proa del buque 10 fluvial según la invención. Sobre una superficie 50 de cubierta del casco 12 puede situarse cualquier dispositivo 14 de trabajo. En el lado 22 inferior del casco 12 dirigido al agua 20 están previstos elementos 24 de guiado cuneiformes según la invención a babor y a estribor. Los elementos 24 de guiado se estrechan según la invención hacia adelante para dar lugar a formas 26 de cuña en la proa, que en el ejemplo mostrado en este caso terminan con un extremo 48 del casco en la proa y discurren sustancialmente transversales a la superficie 34 del agua. La forma de los elementos 24 de guiado puede considerarse por tanto como forma de cuña vertical.

Tal como puede observarse a partir de la vista en sección horizontal en la figura 3, las superficies laterales de los elementos 24 de guiado cuneiformes dispuestas en el interior delimitan una zona 28 parcial sustancialmente cuadrangular en sección transversal. Según la invención, esta zona parcial, tal como puede observarse especialmente bien en la representación en perspectiva en la figura 1 y la vista en sección vertical en la figura 2, está configurada como cuña 30 horizontal que se estrecha en la dirección del extremo 48 de proa del casco 12, es decir, hacia adelante.

Además, en la figura 3 también pueden observarse aberturas 38 a través de las que se alimenta agua a las unidades 16 de propulsión, tal como se muestra de manera todavía más exacta en la figura 4. Estas aberturas se disponen longitudinales con respecto a la dirección de marcha, con lo que puede evitarse en gran medida la penetración de lo que flota en el agua o hielo en las unidades 16, 32 de accionamiento.

Mediante la acción conjunta de los elementos 24 de guiado cuneiformes dispuestos lateralmente con la zona 28 parcial configurada como cuña horizontal, una parte considerable del agua que choca en la proa con el casco se conduce entre los elementos 24 de guiado y por consiguiente por debajo del casco. Las superficies laterales de los elementos 24 de guiado cuneiformes situadas en el interior dispuestas sustancialmente paralelas provocan en este caso un comportamiento de corriente especialmente tranquilo dado que puede evitarse en gran medida una formación de remolinos.

Para alojar las hélices 32 de accionamiento como unidades 16 de propulsión están previstas entalladuras 42 en los dos elementos 24 de guiado. Las hélices 32 de accionamiento se montan en este lugar de manera que pueden girar alrededor de un eje vertical, es decir un ángulo azimutal. De manera preferida, a este respecto las hélices 32 de accionamiento pueden girarse al menos 180º, pudiendo realizarse en principio también ángulos de giro mayores. De esta manera, especialmente cuando están previstos conjuntos de accionamiento correspondientes en la popa puede conseguirse una maniobrabilidad excelente del buque 10 fluvial según la invención.

Los elementos 24 de guiado se estrechan hacia atrás para dar lugar a formas 36 de cuña en la popa que están configuradas más obtusas 26 en comparación con las formas de cuña en la proa y que también se extienden sustancialmente transversalmente a la superficie 34 del agua, es decir, también representan formas de cuña verticales.

El curso de la corriente especialmente ventajoso que puede conseguirse con la forma de proa según la invención, se ilustra esquemáticamente en la figura 4 con ayuda de una pluralidad de flechas 46. En cooperación con la zona 28 parcial configurada como cuña 30 vertical y las superficies laterales de los elementos 24 de guiado cuneiformes, mediante la configuración de las formas 26, 36 de cuña en la proa y la popa de los elementos 24 de guiado se obtiene un curso de la corriente, en el que convergen especialmente muchas líneas de corriente detrás de las formas 26 de cuña en la popa. Por tanto, las hélices 32 de accionamiento están dispuestas exactamente en el lugar en el que convergen muchas líneas de corriente. Además del comportamiento de corriente especialmente tranquilo y de la reducida formación de ondas se consigue por ello con la invención una clara mejora del rendimiento de las unidades 32 de propulsión.

Según la invención, partiendo de la forma de proa del trineo de mar en conexión con la geometría anterior de un semi-catamarán, la forma de proa mostrada se realiza en conexión con accionamientos propulsores dispuestos en vertical de manera azimutal. También en el caso de agua poco profunda, con la nueva geometría de proa, ésta solamente se desplaza una parte del agua delante del buque hacia los lados y el resto se conduce a través de la proa por debajo del buque o se alimenta a las hélices de accionamiento frontal.

Por tanto, la proa se compone sustancialmente de tres cuñas, una cuña vertical exterior, similar a la geometría de la proa de un catamarán (o semi-catamarán) y una cuña horizontal dispuesta en el centro entre medias, similar a la forma de proa de un trineo de mar.

Las partes de proa externas, es decir, las cuñas de catamarán, desplazan una parte del agua delante del buque hacia fuera, mientras que la forma de cuña horizontal del trineo de mar conduce el agua entre la partes de casco de catamarán por debajo del buque y contra las hélices dispuestas en el exterior en las partes de casco de catamarán, que se realizan en este caso como hélices dispuestas verticalmente de manera
azimutal.

Las hélices están dispuestas en cada caso en un tipo de túnel en los cascos de proa laterales de manera que pueden girarse al menos 180º, es decir, pueden ejercer un empuje hacia los lados y hacia delante, por ejemplo, para frenar el buque.

Claims (13)

1. Un vehículo acuático, especialmente un buque fluvial, con un casco (12) para alojar dispositivos (14) de trabajo, estando previsto en un lado (22) inferior del casco (12) en la zona (18) de proa un respectivo elemento (24) de guiado a babor y a estribor que presenta respectivamente una forma de cuña vertical, que se estrecha hacia delante,

estando prevista una zona (28) parcial del casco (12) entre los dos elementos (24) de guiado que está configurada en forma de una cuña (30) horizontal, y

con unidades (16) de propulsión que están dispuestas en el casco (12) para facilitar una fuerza de accionamiento,

caracterizado porque,

a) en la zona (18) de proa está dispuesta en cada caso al menos una unidad (16) de propulsión retraída con respecto al elemento (24) de guiado correspondiente,

b) las unidades (16) de propulsión están dispuestas de manera giratoria y

c) los elementos (24) de guiado presentan entalladuras (42) en las que están dispuestas las unidades (16) de propulsión.

2. Vehículo acuático según la reivindicación 1, caracterizado porque las unidades (16) de propulsión están dispuestas de manera que pueden girar alrededor de un eje (40) vertical.

3. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las unidades (16) de propulsión están configuradas como hélices (38) de accionamiento.

4. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la zona (28) parcial presenta sustancialmente la forma de proa de un trineo de mar.

5. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos uno de los elementos (24) de guiado se estrecha hacia atrás en forma de una cuña (36) vertical en la
popa.

6. Vehículo acuático según la reivindicación 5, caracterizado porque en al menos un elemento (24) de guiado la forma (36) de cuña en la popa está configurada más obtusa que la forma (26) de cuña en la proa.

7. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en la zona de popa del casco (12) están previstas unidades (16) de propulsión adicionales.

8. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque también en la zona de popa del casco (12), especialmente a babor y a estribor se presentan elementos de guiado con forma de cuña vertical que se estrechan hacia atrás.

9. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque están previstos dispositivos de cubierta para cubrir al menos parcialmente las entalladuras (42).

10. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el casco (12), especialmente los elementos (24) de guiado en la proa están configurados para romper el hielo.

11. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque está previsto un dispositivo para la lubricación con burbujas de aire, especialmente como el descrito en el documento
DE 103 07 795.

12. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque un ángulo de incidencia de las unidades (16) de propulsión puede adaptarse a una velocidad de marcha.

13. Vehículo acuático según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en los elementos (24) de guiado están previstas ranuras (38) de alimentación de agua para las unidades (16) de propulsión, estando dispuestas las ranuras (38) de alimentación de agua longitudinalmente con respecto a la dirección de marcha.