ES2590217B1 - Inhibidor de vibraciones en objetos alargados sometidos a impactos, golpes y cualquier tipo de empuje - Google Patents

Abstract

Inhibidor de vibraciones en objetos alargados sometidos a impactos, golpes y cualquier tipo de empuje.#Consiste en un elemento, denominado redistribuidor de masa interna, basado en un sistema interno de masas distribuidas a lo largo del objeto, mediante el cual es posible desplazar el centro de percusión a lo largo del mismo, haciéndolo coincidir con el nodo de vibración, como consecuencia del cambio del centro de masas.#La invención optimiza los parámetros fisicoquímicos y técnico-estructurales con el fin de reducir los efectos perjudiciales para los usuarios, producidos por la manipulación de instrumentos alargados como consecuencia de los efectos torsionales y vibracionales que tienen lugar.#Los sectores a los que van dirigido son el sector deportivo, así como, el de las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad públicos, Fuerzas Armadas, seguridad privada, policías portuarias, vigilancias aduaneras y otros similares.

Description

INHIBIDOR

DE VIBRACIONES EN OBJETOS ALARGADOS

SOMETIDOS

A IMPACTOS, GOLPES Y CUALQUIER TIPO DE

EMPUJE.

5 SECTOR DE LA TÉCNICA.

La invención optimiza los parámetros fisicoquímicos y técnico-estructurales con el fin de reducir los efectos perjudiciales para los usuarios, producidos por la manipulación de instrumentos alargados como consecuencia de los efectos torsionales y vibracionales que tienen lugar.

lOEn principio, los sectores a los que van dirigido son aquellos donde se emplean instrumentos alargados descritos como el sector deportivo (caso de los bates) así como, el de las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad públicos, Fuerzas Armadas, seguridad privada, policías portuarias, vigilancias aduaneras y otros similares (caso de las defensas).

GENERALIDADES.

En fisica es bien conocido que la energía cinética de un cuerpo en movimiento que colisiona con otro se puede transfonnar en energía cinética de traslación, energía cinética de rotación y energía cinética de vibración de este último. La 20 cuantía en la que se distribuye la energía cinética inicial en las otras tres, depende de varios factores algunos de los cuales se pueden manipular para conseguir resaltar uno de estos tipos de energía en detrimento de los otros dos. Por ejemplo, el material y el diseño de un instrumento de percusión, como una campana, está orientado para resaltar mucho más la energía de vibración y producir los sonidos 25 típicos del tañido. En cambio, el diseño y los materiales de fabricación de un bate de béisbol o de un palo de golf están mucho más orientados a favorecer la energia cinética de traslación que experimenta una pelota tras el golpe. Y, por otro lado, otros aparatos como el punching ball (conocido como la pera de entrenamiento de

boxeadores) experimentan una alta transformación en energía cinética de rotación tras el golpe.

De entre todos los factores que influyen en la transformación de la energía cinética inicial (antes de la colisión) en las distintas formas de energía cinética 5 después de la colisión, son los fisicoquímicos como la naturaleza de los materiales y los técnico-estructurales como las formas geométricas, los más importantes. En base a ello, en la presente invención se expone un novedoso planteamiento basado en la optimización de la posición del centro de percusión en objetos alargados, con el que se reducirán muy eficazmente los efectos negativos de las

10 transformaciones a las energías cinéticas de rotación y vibración, conjuntamente. Es decir, se pretende disminuir hasta casi inhibir los efectos vibro-rotacionales que experimente un usuario en el manejo de instrumentos u objetos alargados por aplicación de cualquier tipo de interacciones o fuerzas.

Realmente la fisica de la transmisión de energía en colisiones no es compleja,

15 pero en algunos casos una completa compresión del proceso que tiene lugar, requiere un tratamiento fisico-matemático que no es nada sencillo (Impact of a baH with aba! or racket, R. Cross, Am. J. Phys. 67(8), 692-702, August 1999). Es más, conocer exactamente el proceso puede llegar a requerir de potentes medios de cálculos, tales como ordenadores. No obstante, consideramos que no será

20 necesario un tratamiento matemático exhaustivo, para describir de fonna clara y evidente el planteamiento en el que subyace la presente invención. Aunque, para una mejor compresión de la presente memoria sí será conveniente definir una serie de conceptos:

-

Objeto o Instrumento alargado. Es el nombre usado en esta memoria para

25 cualquier objeto al que hará referencia la aplicación de la invención. Fundamentalmente, se hará referencia a bates de béisbol y softbol, y defensas policiales de fonna y modelos variados (defensas clásicas. defensas extensibles, tonfas, etc.).

En este sentido, es importante destacar algunas propiedades del instrumento 30 alargado:

-

El eje de giro o de rotación. Es la recta imaginaria que pennanece inmóvil durante el movimiento de rotación del instrumento alargado y que se puede situar dentro o fuera del mismo. En los instrumentos como las defensas policiales. bastones, etc. que se agarran por un extremo, el eje de giro se sitúa en dicho extremo.

-

El centro de masa. Desde el punto de vista dinámico, es la posición aparente relacionada con el instrumento donde parece que se concentra toda su masa y donde se aplica la resultante de las fuerzas externas.

-

Sweet Spol (zona dulce de golpeo o nodo de vibración). Es uno o varios lugares geométricos del instrumento alargado donde al recibir un golpe centrado, teóricamente no se transmitirán vibraciones al mango o zona de agarre. La sensación que se tendrá al golpear es de facilidad. Así en el caso de un bateador de béisbol, éste percibirá haber realizado un golpe de gran potencia sin apenas esfuerzo.

Si se golpea al instrumento alargado en cualquier otro punto la transmisión de vibraciones será efectiva hacia la mano, el brazo y resto del cuerpo. En este caso, se produce una molestia en el usuario conocido como sting por el típico sonido agudo que se suele producir en instrumentos metálicos. Su posición es dificil de determinar y sólo en casos muy sencillos, tales corno las defensas policiaJes clásicas (suponiéndolo como un sólido cilíndrico) son abordables por sencillos cálculos. Para el resto de instrumentos alargados se prefiere la determinación empírica realizada en taller o laboratorios.

-

Centro de percusión. Es el punto en el cual cualquier impacto de fuerza perpendicular al eje longitudinal del instrumento alargado y al eje de rotación no generará reacción en el extremo. Es decir, en el caso de un bate es el punto de pegada en el que nO se produce momento de giro en el extremo del mango, evitando que el bateador realice un sobreesfuerzo compensatorio.

En el caso general, la posición se determina por propiedades fisico-geométricas y con un sencillo cálculo resulta

donde: x = posición de] centro de percusión respecto al eje de giro, 1= momento de inercia sobre el eje de giro, M = masa del instrumento alargado, TCM = distancia del centro de masa del instrumento alargado al eje de giro.

En el caso sencillo de un cilindro regular de radio comparativamente pequeño y de longitud L, cuyo centro de giro sea uno de los extremos (caso idealizado de una defensa policial clásica) se tiene 1 = M ·e/3, TCM =: U2 y consecuentemente, x = 2-U3. De fonna general. la posición del centro de percusión depende de factores geométricos y de propiedades fisicas del objeto, pero no puede optimizarse más que en el momento del diseño salvo que se altere a posteriori el diseño de fabricación.

-

Redistribuidor de masa interna. Con esta nominación se hará referencia a un sistema heterogéneo compuesto de un conjunto de piezas de diferentes masas que se coloca internamente a lo largo del objeto o instrumento alargado, y cuya función es semejante a la de situar una masa equivalente a una posición puntual precalculada

-

Optimización de la posición del centro de percusión. La naturaleza, fonna y dimensiones de cada pieza del Redistribuidor de masa interna pueden variar, aunque lo más sencillo sea que todas formen una estructura regular a lo largo del objeto. Para conseguir esto, se podrá realizar un ahuecado o cavidad a lo largo del objeto, con una sección fija, y cada una de las diferentes piezas con el mismo perfil irán encajando y rellenando de forma sucesiva la cavidad. El hecho de utilizar materiales de diferentes densidades y longitudes, hará que la masa total se redistribuya de tal fonna que el centro de masa y el centro de percusión cambien de posición con respecto al objeto o instrumento original. El fin último será conseguir variar la posición del centro de percusión respecto al centro de masa., para acercarla lo más posible a la del nodo de vibración (y si se puede hacerlos coincidir). Así en el caso del hateador, éste sólo deberá estar atento a la posición de un único punto para conseguir ambos efectos favorables: evitar el sting y la sobrecarga en el brazo o la muñeca para compensar del momento de giro.

ESTADO DE LA TÉCNICA.

El uso de instrumentos alargados, es muy común desde los tiempo ancestrales (palos, varas de pastoreo, bastones, espadas, etc.) y con el paso del tiempo han llegado a convertirse incluso en instrumentos de precisión especiales, tales como los actuales hates de béisbol, y otros instrumentos deportivos, donde mucha ciencia y tecnología se ha invertido en sus diseños. No obstante, se ha de tener en cuenta que la mayoria del desarrollo tecnológico de estos instrumentos se ha orientado a que el usuario logre un aumento de la eficacia de su uso. Así la mayoría de los avances se han concebidos para que sean más resistentes, para conseguir mayor transmisión de energía al golpear, o para adecuar tamaños, fonnas y pesos con el fin conseguir algún efecto especial (es decir, optimizarlo para una fonna de uso). Los documentos encontrados en el estado actual de la técnica, nonnalmente se basan en incluir amortiguadores de vibración, o masas en los extremos con el fin de potenciar el golpe, o recrear con varias piezas diferentes el instrumento. Sin embargo, los desarrollos dirigidos para evitar inconveniencias,

o causas de molestias, son muy raros y en ningún caso se encuentran métodos como el de la presente invención.

Entre los resultados encontrados como antecedentes conviene destacar:

-

Weighted baseball bat -US3116926A. Esta es una patente cuyo objetivo es el diseño de un bate con un aumento de la masa en la parte superior del mismo, mediante la inclusión de sólidos pesados en el interior del cuerpo del bate. El diseño esta orientado a la transfonnación de un bate en un martillo, pero sin alterar la fonna del bate. El objetivo principal eS aumentar la eficacia del bateo reduciendo la carga en las muñecas y los antebrazos. Sin embargo, esta patente está orientada a que sea mayor la energía cinética transferida a la bola a costa de

tener que aumentar la energía cinética del bate (mediante un aumento de la masa y/o del momento de inercia) y por tanto la cantidad de trabajo que debe realizar el bateador es mayor, produciéndole una mayor carga en brazos, hombros y abdomen. A costa de realizar una mayor cantidad de trabajo por parte del 5 bateador, este diseño es el mejor en el caso de estar interesado en comunicar mayor energía en el golpe, pero aun así, tampoco es la fonna más eficaz de transferir energía cinética de traslación con mínima producción de energía cinética de vibración. Además, la adición de masas sin un sistema de fijación seguro en el interior de un tubo podría resultar en un aumento de la generación de vibraciones

lOen el bate, detalle que no está garantizado por el diseño de la patente.

-

Wooden baseball bat -US5165686. Esta patente hace un diseño contrario al anterior. Sobre un bate de béisbol convencional se propone incorporar un reforzamiento interno a lo largo del mango Con el fm de evitar que el bate. o parte de él se separe, y salga despedido por el aire con una posible lesión a los

15 espectadores. Es decir, el fin último del centro metálico del bate es servir de anclaje de seguridad.

-

Baseba!l bat -US7942764. Es una modificación de la patente US 5409214, que consiste en el diseño de un tipo de bate que cOnsta de una parte golpeadora realizada en madera de una pieza o varias, y un mango metálico y/o materiales 20 compuestos. Con estos diseños se pretende aumentar el momento de inercia del bate sin aumentar (o incluso reducir) la masa del bate a la vez que los distintos materiales pueden dan mayor o menor rigidez en distintas partes del mismo. Es una patente que abarca una gran generalidad de construcciones de bate de béisbol

o instrumento de ejercicios deportivos, pero en ningún caso hay un sistema que 25 permita optimizar la relación entre el centro de masas y el centro de percusión.

-

Expandable baton -US6056643. Esta patente y las relacionadas con ella hacen referencias a las típicas defensas extensibles. Estos son instrumentos de defensas cuyo diseño esta optimizado para ser transportables Con comodidad, estando constituidas por un sistema de dos o tres cilindros huecos insertados uno dentro de 30 otro que se extienden de forma telescópica Cada uno de los tubos se asemejan a

instrumentos musicales tipo campanas tubulares haciéndolos muy propensos a generar y transmitir vibraciones. Además al estar constituidos por parte móviles tal efecto se ve potenciado, y por ello deben tener una empuñadura amortiguadora, pero que a pesar de la cual, dichas defensas generan gran carga en los brazos cuando se utilizan al golpear o parar golpes.

-Multi-purpose police baton -US6615622. Esta patente y las relacionadas hacen referencia a las defensas policiales rígidas sin o con empuñadura transversal (toDfa). En el caso de esta patente se hace hincapié en un diseño rígido con un dispositivo interior móvil del cual se desenrolla dos lazos con el fin de actuar como esposas para las muñecas.

-Expansion-collapse control mechanism for police baton -US20140256452. Es una patente que para las defensas extensibles describe un mecanismo interno específico de alargamiento y acortamiento automático, y que incorpora también un sistema bloqueo.

-

Telescopic baton with shock absorbing means -US5320348A. Se trata la patente de una defensa policial con mango lateral (tonfa), extensible con un diseño no cilíndrico para evitar torsiones de los tubos telescópicos y dotado de un sistema amortiguador de impacto constituido una serie anillos internos de elastómero.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

El uso cotidiano de estos instrumentos de características alargadas, llegan a producir enfermedades dolorosas y temporalmente incapacitantes, siendo las más comunes las tendinitis de las muñecas, los codos y los hombros.

Donde más se han investigado tales molestias o inconvenientes son en los utensilios deportivos, como por ejemplo en las raquetas de tenis, (Influence of Racket Properties on Injuries and Performance in Tennis, Ewald M. Hennig, Exercise & Sport Sciences Reviews, 35(2). 62-66, 2007), Y de donde proceden términos de afecciones muy conocidos, tales como el codo del tenista.

Si bien estos tipos de afecciones son muy conocidos entre los deportistas también

es usual en personas que, sin ser profesionales del deporte, en su actividad laboral

pueden verse en la necesidad de usar instrumentos alargados, como son los

cuerpos de policías y seguridad con el uso de defensas policiales. Igualmente, en

S

estos instrumentos se ha investigado sobre sus diseños, pero fundamentalmente en

el sentido de la eficacia de su uso y en la comodidad de su porte.

Consecuentemente en estos sectores de la población son apreciables las afecciones

de tipo tendinitis.

Aunque se conocen bien los efectos lesivos, actualmente hay un debate acerca del

10

origen de estas patologías. Hasta hace poco sólo se había considerado que el

origen era debido fundamentalmente al uso repetitivo del manejo de los

instrumentos alargados, por ejemplo en los movimientos de flexión

(Fisioterapeutas. Servicio Vasco de Salud-OSAKIDETZA. vol lI, Editorial Mad.

2006 y Táctica operativa COn defensas extensibles reglamentarias, J.C. Vera,

15

Febrero 2009, Depósito Legal M-15435-2009). Pero por otro lado, también

aparecen afecciones lesivas del mismo tipo en personas que trabajan con otros

tipos de instrumentos tales como martillos neumáticos, taladros, tractores, etc.,

cuyo origen parece muy vinculado a las vibraciones que se producen en tales

máquinas y que se propagan a las extremidades del cuerpo. Realmente las

20

vibraciones o movimientos vibratorios que se producen y se transmiten entre

cuerpos sólidos por simple contacto, repercuten con una transferencia de energía

hacia el cuerpo del usuario de estas máquinas, como lo pueden hacer los golpes.

De hecho un estudio preliminar del efecto de las vibraciones que se producen en

la raqueta, o en el bate de béisbol, lo equipara a un aumento de 40 gramos en la

25

masa de la pelota en el momento del golpe.

Como efectos de tales vibraciones se producen con frecuencia calambres,

adOlmecimientos, hormigueos, etc., llegando hasta diagnosticar tendinitis (Salud y

Seguridad en el Trabajo, Ryan Chinchilla, Ed. UNED 2002, e Higiene Industrial,

José Bartual Sánchez, 1994).

Por tanto~ debido al propio diseño de los objetos alargados, cuando son usados y sometidos a fuerzas de diferente tipo van a producir una transferencia de energía bien en forma de vibraciones (energía vibracional) o bien en forma de momento de giro (energía rotacional) que el cuerpo del usuario ha de absorber. Como consecuencia, estas transferencias acabarán repercutiendo en el usuario generando efectos adversos en muñecas, codos y hombros.

En cuanto a la transferencia de energía rotacional, conociendo la base fisica del proceso dinámico que tiene lugar, se sabe que para una zona de agarre, X, del objeto alargado existe un punto de impacto Y (centro de percusión) en el que el sujeto no tiene que ejercer apenas fuerza para contrarrestar la reacción.

Por otro lado, en cuanto a la transferencia de energía de vibración, también es conocido que hay otro punto Z (sweet spot o nodo de vibración) donde al aplicarse una fuerza, e! usuario no siente las vibraciones molestas en la zona de agarre, X.

Desgraciadamente, las zonas Y y Z son lugares localizados en posiciones diferentes a 10 largo del objeto. Así el usuario, deberá elegir entre utilizar el objeto aplicando una fuerza bien en Z o en Y. con e! fin de conseguir evitar al menos uno de los efectos.

Aunque Z es un lugar que principalmente depende de la geometría y naturaleza (material) de! objeto, Y es más sensible a la posición de! centro de masa y del momento de inercia.

La solución ideal planteada es hacer coincidir Y con Z, mediante la creación de un elemento que denominaremos redistribuidor de masa interna, de tal forma que el usuario sólo se preocupe de aplicar el objeto alargado en una única zona.

Un redistribuidor de masa se puede construir fácilmente, por ejemplo, realizando un vaciado en tomo al eje principal del objeto alargado que es llenado con una serie de piezas de diferentes materiales, que a modo de retales, encajen perfectamente en el interior del mismo.

Con esta solución se consigue que se cambie la posición del centro de masa y el momento de inercia del nuevo conjunto que constituye el objeto alargado con el redistribuidor de masa interno, respecto a los que tenía el objeto alargado original.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS.

En la Fig. J se muestra en detalle las propiedades geométricas y estructurales en una defensa de uso policial, como ejemplo de un objeto alargado: longitud del objeto (L), masa del cilindro principal (M), masa del redistribuidor interno (m), ubicaciones del centro de masa (XcM). del centro de percusión (Xcp), del centro de masa del redistribuidor (L,), y el eje de rotación giro.

En la Fig. 2 se muestra en detalle las propiedades geométricas y estructurales en una defensa de uso policial, con un redistribuidor de masa interno de dos piezas A y B, de densidades PA y Po, de longitudes LA y Lo, Y la ubicación del centro de masa del redistribuidor (L,).

En la Fig. 3. se muestra el detalle de un redistribuidor interno formado por un conjunto de n masas, cada una con un valor de masa y densidad diferente. También se ilustra para el caso de una defensa de uso policial.

MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN.

El objetivo principal, perseguido con la invención es desplazar el centro de percusión. haciéndolo coincidir con el nodo de vibración o con cualquier posición a lo largo del mismo, como consecuencia del cambio del centro de masas, de un objeto sometido a impactos, golpes y cualquier tipo de empuje.

La forma más sencilla e ilustrativa de presentar el fundamento de la invención consiste en tratar el caso sencillo de un cilindro homogéneo de longitud L y radio comparativamente muy pequei'io. Consideremos que en tomo al eje principal del cilindro se realiza un vaciado convirtiéndolo en un cilindro hueco, pero que es

rellenado con una serie de pequei'ios cilindros de diferentes materiales y que encajan perfectamente. El cilindro interior construido a modo de retales va a poseer una distribución de masa diferente de la del cilindro hueco que lo rodea. Con ello se consigue cambiar la posición del centro de masa y el momento de 5 inercia del nuevo conjunto cilíndrico respecto del centro geométrico que tenía el cilindro homogéneo original. El cilindro compuesto interior es una forma particular de lo que se ha definido como redistribuidor de masa ¡mema en el caso de una sección fija circular. A efectos prácticos, se puede considerar que tal redistribuidor se puede tratar como una masa puntual, m, suponiendo que

10 concentra toda su masa en su centro de masa localizado en la posición LI respecto del eje de giro del cilindro hueco principal de masa M (véase fig. 1). Obviamente con la condición LI < L, la posición del centro de masa del nuevo conjunto cilíndrico~ XCM, cambia a:

L m L

x =-+ (L, --)

CM 2 M +m 2

El momento de inercia respecto del eje de giro situado lo más cerca posible del extremo de este conjunto, con la consideración de que el radio es muy pequeño. es aproximadamente:

L'

1 = M-+m1':

3 20 Al haber cambiado el centro de masa y el momento de inercia, también se ha cambiado el centro de percusión. El cálculo de este último da lugar ahora la siguiente expresión:

L'

M - +mL¡

_ 3

x C/o -L

M- +m-L

2 I

S

Con esta expresión se ha conseguido obtener la posición del centro de percusión en función de la posición donde se ubica el centro de masa del cilindro redistribuidor de masa, L I. De tal forma que si interesa golpear a una distancia x[ respecto del eje de giro, como por ejemplo el lugar donde se encuentra el sweet spot, e interesa que esta posición sea el centro de percusión (Xl = Xcp), lo único que hay que hacer es determinar la distancia desde el eje de giro donde se ubica el centro de masa del cilindro redistribuidor, es decir L1:

L, = XCP(I+ 2

1_ 2M'L(2L-/XCP )] 3m xep (1)

10 15

Es ahora, cuando se conoce la posición del centro de masa del redistribuidor de masa, cuando se debe proceder a su diseño. En el caso que se está ilustrando, simplemente se ha de construir un sistema de cilíndrico de masa m, cuya longitud total sea L y con un centro de masa localizado en el punto L/, para lo cual afortunadamente hay un gran número de opciones. Por ejemplo, un caso sencillo. es el empleo de 2 piezas cilíndricas de densidades diferentes PA y Pe, siendo el componente A un material poco denso como los plásticos o el poliexpan, y el componente B puede ser algún material denso como el plomo. u otro meta1. En este caso hay dos posibilidades muy sencillas:

1.-Caso de materiales:

diseño de un redistribuidor de masa basado en la elección de

20

Si ambas piezas se fabrican con secciones idénticas y una longitud por ejemplo de la mitad del instrumento alargado, U2. entonces la relación de las masas y de densidades de los dos materiales vendrá dado por la expresión,

(2)

Encontrar ahora dos materiales con esta relación de densidades no supone ningún inconveniente con la actual tecnología de polímeros, composites y aleaciones.

2.-Caso de diseí'io de un redistribuidor de masa basado en la determinación de las 5 longitudes de ambas piezas (fig. 2):

En este caso se parte de conocer de los materiales de ambas piezas y se pretende hallar las longitudes de las dos piezas, LA y LB. que hacen que el centro de masa del redistribuidor esté en el punto de interes L[. En tal caso la longitud de la pieza A, LA. puede venir dada por

10 una expresión en función de las masas tnA y ms:

L, = 2L, _mHL= 2L, L

mH

m ms +mA

o, de una forma más útil, en función de las densidades de ambos materiales:

P8 (2L'r,,-L'J] (3 )

p,-p, L;

15 En ambos casos se tiene LB e L -LA

Ejemplo 1: Supongamos una defensa cilíndrica de longitud L = 60 cm. Si fuese totalmente homogénea, el centro de percusión se localizaría aproximadamente a XCP = 2'U3 = 40 cm del eje de giro, Con el tratamiento aqui presentado, ahora se puede cambiar el centro de percusión a una distancia, por ejemplo, de Xcp = 50 cm

20 de dicho eje, Para ello se calcula la posición del centro de masa del redistribuidor, L1 , que según la expresión (1) para un redistribuidor con una masa del 75% de la masa de la cilindro principal (es decir m=O,75'M) resulta LI = 57 cm,

Si se emplea plomo como material B (p = 11340 kg/m3) y poliestireno como material A (p = 10,5 kglm\ determinaremos las longitudes de los materiales A y

25 B que serán las siguientes (véase fig. 2):

11340 (2X60X57-60'))~54,6Cm

(11340 -10.5) 57'

LB ~ 60 -54,6 ~5,4 cm

Ejemplo 2: Con este procedimiento, con el que se emplea dos materiales de igual

5 longitud, las posiciones del centro de masa quedan acotadas entre U4 y 3U4. Si disponemos de la defensa anterior de longitud L = 60 cm, para la cual deseamos cambiar el centro de percusión desde 40 cm a una distancia entorno a XC P = 35 cm, la posición del centro de masa del redistribuidor (con una masa del 75% de la masa de la cilindro principal) será según (1) L[= 27.,8 cm. Así la relación de

10 densidades deberá ser

Con este resultado, hay innumerables posibilidades. Por ejemplo, contando tan solo con los elementos químicos puros de la tabla periódica tenemos las parejas de metales: antimonio-cobre, titanio-vanadio, cerio-erbio, rodio-tantalio o cobre

15 paladio, como posibles candidatos. El primer metal de cada pareja es el considerado material A. Pero además. también se pueden contar con aleaciones y otros tipos de sustancias que amplían enonnemente el espectro de posibilidades de construcción.

20 Por otro lado. cuando interese, se puede plantear redistribuidores de masa de más piezas, o incluso en una sola pieza de composición variable a lo largo de L (fig. 1). En el caso de un sistema de n masas como el de la figura 3. el centro de percusión XCP estaría ubicado según la siguiente expresión:

La forma de calcular los parámetros del sistema sería similar a los casos descritos

anterionnente. Ni que decir tiene, que a mayor cantidad de masas mayor cantidad

5

de soluciones. Evidentemente, se puede proponer que las longitudes de las n

masas sean todas de igual tamaño, si lo que se desea es simplificar el problema, o

distintas para casos más particulares. De la misma forma, en aras de simplificar

los

cálculos, también se puede proponer que el reparto de densidades sea

proporcional a la distancia al eje de giro, la constate de proporcionalidad la puede

10

elegir el fabricante según su criterio y necesidades.

Otras

posibilidades más complejas donde también puede aplicarse este

procedimiento

de inhibición de vibraciones son los casos de estructtrras

compuestas por varios objetos alargados, que pueden abordarse por aplicación de

varios redistribuidores de

masa internas. Es decir, el procedimiento puede ser

1 S

generalizado a sistemas compuestos por varios objetos alargados, pues la base

fisica es la misma. Esto sería de aplicación, por ejemplo, en la fabricación de bates

de béisbol construidos en varias piezas, o en la fabricación de las defensas de uso

policial tipo tonga (con mango o empuñadura transversal), etc.

20

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   l. Inhibidor de vibraciones en objetos alargados sometidos a impactos, golpes y cualquier tipo de empuje. caracterizado por un elemento, denominado redistribuidor de masa interna, basado en un sistema interno de masas distribuidas a lo largo del objeto, que permite desplazar el centro de percusión a lo largo del mismo, haciéndolo coincidir con el nodo de vibración, como consecuencia del cambio de) centro de masas..

2. 2.

   lnhibidor de vibraciones, según reivindicación 1, en el que el redistribuidor de masa interna puede estar constituido por una o más piezas de cualquier fanna geométrica, alojadas a lo largo del objeto alargado que lo incorpora, encajados en un hueco practicado en torno a su eje central o paralelo al mismo.

3. 3.

   lnhibidor de vibraciones, según reivindicación 2, caracterizado porque cuando está formado por una sola pieza, la composición y densidad del material del que está fabricado cambia a lo largo del mismo.

4. 4.

   lnhibidor de vibraciones, según reivindicación 2, caracterizado porque cuando está compuesto por dos piezas de idéntica sección y de la misma longitud, las densidades de los materiales empleados para fabricar cada cilinciro deben cumplir la relación:

   3L1 -L

   74 I

   L _LI

   I

   74 Siendo:

   L: la longitud total del objeto.

   LI: posición del centro de masa del redi stribuidor de masa interna.
5. 5. Inhibidor de vibraciones, según reivindicación 2, caracterizado porque conocidas las densidades de los dos materiales empleados en la fabricación de las dos piezas de idéntica sección que forman el redistribuidor de masa, la longitud de cada pieza debe cumplir la siguiente relación:

   L,~ L,(I-1 p, (2L·L,2-L')),conL8~L_LA

   (p, -p,) 1:,

   Siendo:

   L: la longitud total del objeto.

   LI: posición del centro de masa del redistribuidor de masa interna LA: Longitud de la pieza más cercana al eje de giro. LB: Longitud de la pieza más alejada.

6. 6.

   Uso del inhibidor, según reivindicaciones I a 5, en cua1quier objeto o instrumento alargado que requiera un control sobre la propagación de vibraciones, así como de las repercusiones de tales efectos, mediante el empleo de un redistribuidor de masa que permita posicionar el centro de percusión en un lugar predeterminado en el diseí'i.o.

7. 7.

   Uso del inhibidor, según reivindicaciones 1 a 5 en objetos, instrumentos o utensilios alargados de uso en cualquier ámbito deportivo, especialmente aquellos deportes en los que sea necesario efectuar golpes, entre otros béisbol y softbol, raquetas de tenis, palos de golf.

8. 8.

   Uso del inhibidor, según reivindicaciones 1 a 5 en defensas de uso policia1.

9. 9.

   Uso del inhibidor, según reivindicaciones 1 a 5 en sistemas complejos

   constituidos por objetos, instrumentos o utensilios alargados.

   ,.