ITMI20101688A1 - Dispositivo per imbarcazioni - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un gruppo di stabilizzazione per un’imbarcazione comprendente un'appendice di stabilizzazione disposta al di sotto della linea di galleggiamento dell’imbarcazione.
Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un gruppo di stabilizzazione per la stabilizzazione dell'assetto di un'imbarcazione, sia da fermo che in movimento, principalmente per la stabilizzazione del'assetto trasversale così da ridurre il fenomeno di rollio, ossia le oscillazioni dell'imbarcazione attorno al suo asse longitudinale. Benché il gruppo di stabilizzazione per imbarcazioni secondo la presente invenzione sia utilizzabile anche per il controllo di appendici portanti dell'imbarcazione quali, ad esempio, i flaps per il controllo dell'assetto longitudinale, per semplicità nel seguito della descrizione ci si riferirà , alle appendici di stabilizzazione (vale a dire pinne stabilizzatrici) dell'assetto trasversale dell’imbarcazione.
È noto che le imbarcazioni sono normalmente sottoposte ad un movimento intorno al proprio asse longitudinale, detto rollio, dovuto alla corrente, al moto ondoso, al vento, o altro, sia quando sono in navigazione, sia quando sono ferme all'ancora.
Sono noti dispositivi, o elementi stabilizzatori, per la regolazione dell'assetto trasversale delle imbarcazioni comprendenti una superficie alare, detta comunemente pinna, generalmente disposta al di sotto della carena in corrispondenza della posizione longitudinale del baricentro di quest'ultima.
La pinna può essere ruotata attorno ad un asse longitudinale perpendicolare alla superficie dello scafo dell'imbarcazione.
La variazione dell'angolo di attacco della pinna rispetto al flusso d'acqua incidente genera così una portanza variabile che contrasta il movimento di rollio e regola quindi l'assetto trasversale dell'imbarcazione.
La pinna à ̈ generalmente collegata, per mezzo di un albero, ad un attuatore collocato all'interno di una losca ricavata nello scafo che, mettendo in rotazione il suddetto albero consente la rotazione della pinna e, conseguentemente la variazione dell'angolo di incidenza e della portanza.
Tale attuatore viene normalmente azionato attraverso un circuito oleodinamico comprendente un serbatoio, una o più pompe, valvole di controllo e una coppia di cilindri oleodinamici.
Questo tipo di dispositivi noti presenta un primo svantaggio legato alle dimensioni del circuito oleodinamico.
Gli inconvenienti dovuti alle dimensioni del circuito oleodinamico sono anche maggiori nel caso di imbarcazioni di grandi dimensioni per la stabilizzazione delle quali à ̈ necessario l'utilizzo di una o più coppie di pinne.
Inoltre, i componenti di questo tipo di dispositivi noti sono costosi, richiedono una complessa messa in servizio e manutenzioni molto frequenti.
Un ulteriore svantaggio di tali dispositivi noti à ̈ il rischio di perdite d'olio dal circuito con conseguente inquinamento dell'ambiente marino.
È noto un secondo tipo di dispositivi per la regolazione dell'assetto trasversale delle imbarcazioni che prevede l'azionamento della pinna tramite un motore elettrico accoppiato ad un riduttore del tipo epicicloidale, con coppia conica per ingresso a 90° oppure mediante un motore elettrico accoppiato ad un riduttore ad assi paralleli.
Tale tipo di dispositivi noti presenta svantaggi legati alla complessità ed ai tempi di risposta del riduttore. Infatti, il funzionamento di tali dispositivi prevede un certo ritardo ed inevitabili giochi nella trasmissione del comando agli attuatori e, conseguentemente, minor precisione nella movimentazione della pinna.
Ulteriormente si evidenzia come questo secondo tipo di dispositivi noti sia scarsamente affidabile sul lungo periodo a causa dell'usura dei denti del riduttore. Infatti, il movimento intermittente della pinna nell'intorno di un angolo di oscillazione limitato permette di lavorare in presa solo ad una parte dei denti del riduttore i quali, perciò, si usurano precocemente.
Il problema alla base della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un dispositivo per il controllo di un'appendice di stabilizzazione per un’imbarcazione leggero, compatto, semplice da installare ed affidabile, nel quale gli organi motori siano sempre facilmente accessibili, per qualsiasi intervento di manutenzione o di sostituzione e non siano soggetti a sollecitazioni tali che ne possano compromettere il buon funzionamento nel tempo, ovviando nel contempo agli inconvenienti di cui si detto con riferimento alla tecnica nota.
Tale problema à ̈ risolto da un gruppo di stabilizzazione per un’imbarcazione in accordo con la rivendicazione 1.
Secondo un ulteriore aspetto tale problema à ̈ risolto da un’imbarcazione in accordo con la rivendicazione 10.
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi del gruppo di stabilizzazione per un’imbarcazione secondo la presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di un suo esempio preferito di realizzazione, data a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista frontale di un gruppo di stabilizzazione per controllare l'assetto trasversale di un'imbarcazione secondo la presente invenzione;
- la figura 2 Ã ̈ una vista dall'alto del gruppo di stabilizzazione di figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una sezione secondo la linea III-III di figura 2;
- la figura 4 Ã ̈ una vista dall'alto di una variante del gruppo di stabilizzazione di figura 1;
- la figura 5 Ã ̈ una vista prospettica di una variante del gruppo di stabilizzazione di figura 1; - la figura 6 Ã ̈ una vista frontale del gruppo di stabilizzazione di figura 5.
Con riferimento alle figure allegate, con 10 à ̈ genericamente individuato un gruppo di stabilizzazione secondo la presente invenzione per regolare l'assetto trasversale di un'imbarcazione. Nei disegni, per semplicità , non viene raffigurata l'imbarcazione di per sé nota, ma solo una losca 25 (cfr. figura 3).
Con particolare riferimento alle figure da 1 a 3, il gruppo di stabilizzazione 10 comprende un assieme di supporto 29 montato all'interno della losca 25, un gruppo motore 11, installato all'interno dell'imbarcazione in corrispondenza della parte superiore dell'assieme di supporto 29, una pinna stabilizzatrice 12 a profilo alare, nella fattispecie in vetroresina, collocata esternamente all'imbarcazione, mezzi attuatori 40, operativamente collegati al gruppo motore 11 e che si estendono dall'interno all'esterno dell'imbarcazione per collegare il gruppo motore 11 alla pinna stabilizzatrice 12, ed un gruppo di bloccaggio 41 collocato adiacente al gruppo motore 11 in posizione opposta alla pinna stabilizzatrice 12.
Nel caso di specie, l'assieme di supporto 29 comprende un elemento anulare 37 provvisto circonferenzialmente di una pluralità di primi fori ed una pluralità di secondi fori, non visibili nelle figure.
I primi fori sono atti a fissare l'elemento anulare 37 al gruppo motore 11 mediante viti 38 mentre i secondi fori sono atti a fissare l'elemento anulare 37 alla losca 25 mediante bulloni 39.
II gruppo motore 11 comprende uno statore 14 ed un rotore 15 installati all'interno di una cassa di contenimento 36, opportunamente conformata per essere montata sull'assieme di supporto 29 per mezzo delle viti 38.
Il motore elettrico à ̈ un motore elettrico di coppia (TORQUE MOTOR) sincrono ad elevato numero di poli di tipo passo-passo comandato ad impulsi e pilotato mediante inverter. L’utilizzo di tale motore elettrico risulta essere particolarmente vantaggioso per lo specifico tipo di applicazione, nella quale non à ̈ richiesto che la pinna stabilizzatrice 12 venga ruotata in modo veloce, bensì in modo lento, ad esempio con una velocità di rotazione non superiore a 70 giri/minuto, preferibilmente non più di 40 giri/minuto. Infatti, in conseguenza del basso numero di giri del motore elettrico sopra considerato, à ̈ possibile evitare la presenza di un riduttore meccanico di giri interposto nella catena cinematica di trasmissione del moto dal rotore 15 del motore elettrico alla pinna stabilizzatrice 12, evitando i problemi di cui si à ̈ detto nella tecnica nota.
Ulteriormente, si evidenzia come il suddetto motore possa essere pilotato eccitando con opportuni impulsi gli avvolgimenti elettrici dello stesso non solo per porre il rotore 15 in rotazione ma anche per trasmettergli una coppia sufficiente a contrastare un moto retrogrado trasmesso al rotore 15 dalla pinna stabilizzatrice 12 per effetto della portanza generata dal flusso d’acqua incidente sulla pinna stabilizzatrice stessa.
I mezzi attuatori 40 comprendono un albero attuatore 13 il quale à ̈ direttamente accoppiato in direzione assiale al rotore 15, dal quale viene posto in rotazione.
Preferibilmente, l’albero attuatore 13 presenta una prima estremità che costituisce, vale a dire che individuare direttamente, il rotore 15 del motore e una seconda estremità accoppiata solidale in rotazione alla pinna stabilizzatrice 12 per porla in rotazione attorno al suddetto asse longitudinale X-X di rotazione, l’albero attuatore 13 risultando esteso parallelamente ed in prolungamento dell’asse longitudinale X-X di rotazione.
In accordo con una differente forma di realizzazione, l’albero attuatore presenta una prima estremità accoppiata solidale in rotazione, ad esempio mediante un collegamento flangiato, al rotore del motore elettrico e una seconda estremità accoppiata solidale in rotazione alla pinna stabilizzatrice per porla in rotazione attorno all’asse longitudinale di rotazione, l’albero attuatore risultando esteso parallelamente ed in prolungamento dell’asse longitudinale X-X di rotazione.
I mezzi attuatori comprendono, inoltre, un cuscinetto 30 ed una boccola 21, disposti coassiali all'albero attuatore 13 nella regione compresa all'interno della losca 25. Il cuscinetto 30 e la boccola 21 assorbono le sollecitazioni dovute ai carichi generati dalla pinna stabilizzatrice 12 e trasferiti dall'albero attuatore 13 agevolandone la rotazione.
Nel caso di specie la boccola 21 à ̈ realizzata in bronzo. Ciò non toglie che essa possa essere realizzata in un altro materiale metallico in grado di resistere alle sollecitazioni sopra menzionate. Secondo una variante, per assorbire le sollecitazioni generate dalla pinna stabilizzatrice 12, vengono utilizzati un primo ed un secondo cuscinetto, rispettivamente montati sulla superficie superiore e sulla superficie inferiore dell'elemento anulare 37. Secondo una variante di realizzazione, tra il rotore 15 e l'albero attuatore 13 o la pinna stabilizzatrice 12 può essere interposto un giunto elastico idoneo a ridurre le sollecitazioni dinamiche trasmesse al motore di coppia ed avere la possibilità di utilizzare una pinna di maggiori dimensioni a parità di potenza del motore installato.
Il gruppo di stabilizzazione secondo l’invenzione comprende mezzi di rilevazione ad encoder associati ai mezzi attuatori 40 per rilevare la posizione angolare della pinna stabilizzatrice 12 rispetto all’asse longitudinale X-X di rotazione, consentendo così di determinarne in modo preciso la corretta posizione.
Per evitare infiltrazioni d'acqua all'interno della losca 25, in grado di danneggiare l'albero attuatore 13, ed infiltrazioni d'acqua all'interno dell'imbarcazione, anche in grado di compromettere il funzionamento del gruppo motore 11, sono previsti, rispettivamente, una coppia di guarnizioni 22 ed un elemento di tenuta 23 del tipo O-ring in corrispondenza della parte inferiore della losca 25, ed un elemento di tenuta 24 del tipo O-ring in corrispondenza della porzione di contatto tra l'elemento anulare 37 e la losca 25.
La pinna stabilizzatrice 12 à ̈ accoppiata alla porzione di estremità inferiore dell'albero attuatore 13 mediante un accoppiamento conico.
Per assicurare l'accoppiamento tra la pinna stabilizzatrice 12 e l'albero attuatore 13 sono previsti mezzi di fissaggio comprendenti un tirante 17, che opera tra il bordo inferiore dell'albero attuatore 13 e la base della pinna stabilizzatrice 12, ed una chiavetta 16, che si estende dalla porzione inferiore dell'albero attuatore 13 alla base della pinna stabilizzatrice 12 a cui à ̈ fissata mediante, una rondella 19, una rondella elastica 18 e un dado autobloccante 20 d'acqua incidente.
Vantaggiosamente l’imbarcazione comprende:
- mezzi sensori atti a fornire un segnale indicativo della posizione angolare dell’imbarcazione, della velocità e dell’accelerazione di rollio e
- un’unità di elaborazione e controllo a microprocessore per elaborare i segnali ricevuti dai suddetti sensori e generare un segnale idoneo a pilotare il motore elettrico al fine di ottenere un posizionamento angolare della pinna stabilizzatrice 12 idoneo a variare la portanza generata dal flusso d’acqua incidente sulla pinna stabilizzatrice 12 così da contrastare il movimento di rollio dell’imbarcazione.
Dunque, nel momento in cui l'imbarcazione necessita di essere stabilizzata, si aziona, attraverso la suddetta di elaborazione e controllo a microprocessore, il gruppo motore 11 che pone in rotazione l'albero attuatore 13. Al riguardo si à ̈ già scritto come il motore elettrico sia pilotato a impulsi mediante inverter.
La rotazione dell'albero attuatore 13 determina il movimento della pinna stabilizzatrice 12, facendo così variare l'angolo tra quest'ultima ed il flusso incidente e, di conseguenza, determinando la generazione di una portanza atta a contrastare il movimento di rollio dell'imbarcazione sia in movimento che ferma.
Il rotore del motore elettrico di coppia à ̈ opportunamente dimensionato per garantire il momento torcente necessario alla rotazione dell'appendice di stabilizzazione.
Poiché il motore di coppia trasferisce direttamente la potenza prodotta ai mezzi attuatori senza l'interposizione di un gruppo di trasmissione, il gruppo di stabilizzazione secondo la presente invenzione consente sia di ottenere tempi di risposta sensibilmente ridotti rispetto a quelli del motoriduttore epicicloidale sia un notevole aumento della precisione nel comando del profilo alare, grazie all'eliminazione di qualsiasi tipo di gioco. Inoltre, rispetto ai dispositivi noti, il gruppo di stabilizzazione secondo la presente invenzione risulta essere leggero, compatto, semplice da installare e meno costoso.
Il gruppo di stabilizzazione secondo la presente invenzione risulta inoltre più affidabile dei dispositivi noti poiché presenta meno componenti soggetti ad usura e rottura.
Non prevedendo la presenza di elementi fluidi inquinanti, quali l’olio dei dispositivi oleodinamici, il gruppo di stabilizzazione secondo l’invenzione non comporta alcun rischio per l'ambiente marino.
Per la sua semplicità di installazione e la sua adattabilità a tutti i più comuni sistemi di controllo, il gruppo di stabilizzazione à ̈ facilmente applicabile sia alle nuove imbarcazioni che a quelle già varate, e risulta in ogni caso facilmente accessibile, per qualsiasi intervento di manutenzione e/o di sostituzione .
Inoltre, anche la messa in servizio della presente invenzione risulta notevolmente semplificata rispetto a quella dei dispositivi noti, non essendo necessaria alcuna operazione di regolazione di flusso o altre operazioni correlate all'utilizzo di componentistica idraulica.
Un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti al gruppo di stabilizzazione sopra descritto, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.
Per esempio, nelle figure 5 e 6 Ã ̈ rappresentata una variante del gruppo di stabilizzazione 10 in cui:
- lo scafo dell’imbarcazione comprende un alloggiamento 101 atto ad accogliere e contenere la pinna stabilizzatrice 12,
- l’appendice di stabilizzazione 12 à ̈ mobile rispetto allo scafo dell’imbarcazione per passare da una posizione operativa avanzata, nella quale l’appendice di stabilizzazione 12 aggetta dalla superficie dello scafo per espletare una funzione di stabilizzazione dell’imbarcazione, ad un posizione arretrata, nella quale la pinna stabilizzatrice 12 à ̈ almeno parzialmente, preferibilmente completamente, arretrata nell’alloggiamento 101 dello scafo dell’imbarcazione;
- l’imbarcazione comprende un gruppo di movimentazione 102 associato alla pinna di stabilizzazione 12 tramite detti mezzi attuatori 40 per movimentare la pinna stabilizzatrice 12 fra la suddetta posizione operativa avanzata e la suddetta posizione arretrata, e viceversa.
Il gruppo di movimentazione 102 comprende un pistone 103 collegato ad un sistema biella-manovella 104 che pone in rotazione l'albero 105 imperniato alla pinna stabilizzatrice 12 in corrispondenza del suddetto asse trasversale.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di stabilizzazione per un’imbarcazione comprendente: - una appendice di stabilizzazione (12) supportata in modo da poter ruotare attorno ad un asse longitudinale (X-X), detta appendice di stabilizzazione (12) presentando almeno una porzione destinata ad essere disposta in modo da aggettare dallo scafo di detta imbarcazione al di sotto della linea di galleggiamento con detto asse longitudinale (X-X) sostanzialmente perpendicolare alla superficie dello scafo dell'imbarcazione, - mezzi attuatori (40) essendo destinati ad essere almeno parzialmente alloggiati all'interno di detta imbarcazione ed essendo collegati a detta appendice di stabilizzazione (12) per porre in rotazione detta appendice di stabilizzazione (12) attorno a detto asse longitudinale (X-X), caratterizzato dal fatto di comprendere un motore elettrico di coppia (TORQUE MOTOR) sincrono ad elevato numero di poli di tipo passo-passo comandabile ad impulsi, detto motore elettrico di coppia comprendendo uno statore (14) e un rotore (15) ed essendo alloggiato all'interno dello scafo di detta imbarcazione, in cui detto rotore (15) à ̈ direttamente ed operativamente collegato a detti mezzi attuatori (40) per azionarli in rotazione e determinare la rotazione di detta appendice di stabilizzazione (12) attorno a detto asse longitudinale (X-X).
- 2. Gruppo di stabilizzazione in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi attuatori (40) comprendono un albero attuatore (13) avente una prima estremità che costituisce il rotore (15) di detto motore e una seconda estremità accoppiata solidale in rotazione all'appendice di stabilizzazione (12) per porla in rotazione attorno a detto asse longitudinale (X-X), in cui detto albero attuatore (13) si estende parallelamente a detto asse longitudinale (X-X).
- 3. Gruppo di stabilizzazione in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi attuatori comprendono un albero attuatore avente una prima estremità accoppiata solidale in rotazione a detto rotore e una seconda estremità accoppiata solidale in rotazione all'appendice di stabilizzazione per porla in rotazione attorno a detto asse longitudinale, in cui detto albero attuatore e detto rotore sono estesi parallelamente a detto asse longitudinale.
- 4. Gruppo di stabilizzazione in accordo con la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto di comprendere un giunto elastico interposto fra il rotore e l'appendice di stabilizzazione.
- 5. Gruppo di stabilizzazione in accordo con la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto albero attuatore (13) si estende in prolungamento di detto asse longitudinale (X-X) di rotazione.
- 6. Gruppo di stabilizzazione in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico à ̈ pilotato mediante inverter.
- 7. Gruppo di stabilizzazione in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo di bloccaggio (41) associato a detti mezzi attuatori (40) per bloccare la rotazione di detti mezzi attuatori (40) in una prefissata posizione.
- 8. Gruppo di stabilizzazione in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilevazione ad encoder associati ai mezzi attuatori (40) per rilevare la posizione angolare di detta appendice di stabilizzazione (12) rispetto all’asse longitudinale (X-X) di rotazione.
- 9. Gruppo di stabilizzazione in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di movimentazione ausiliari collegati a detti mezzi attuatori (40) per la movimentazione manuale di detta appendice di stabilizzazione (12) in caso di avaria di detto motore elettrico.
- 10. Imbarcazione caratterizzata dal fatto di comprendere un gruppo di stabilizzazione in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 9 avente detta appendice di stabilizzazione (12) aggettante dallo scafo e detto motore elettrico alloggiato all'interno dello scafo di detta imbarcazione.
- 11. Imbarcazione in accordo con la rivendicazione 10, in cui: - lo scafo dell’imbarcazione comprende un alloggiamento (101) atto ad accogliere detta appendice di stabilizzazione (12), - detta appendice di stabilizzazione (12) à ̈ mobile rispetto a detto scafo per passare da una posizione operativa avanzata, nella quale detta appendice di stabilizzazione (12) aggetta dalla superficie dello scafo per espletare una funzione di stabilizzazione dell’imbarcazione, ad un posizione arretrata, nella quale detta appendice di stabilizzazione (12) à ̈ almeno parzialmente, preferibilmente completamente, arretrata in detto alloggiamento (101) dello scafo dell’imbarcazione; - detta imbarcazione comprende un gruppo di movimentazione (102) associato a detta appendice di stabilizzazione (12) tramite detti mezzi attuatori (40) per movimentare detta appendice di stabilizzazione (12) fra detta posizione operativa avanzata e detta posizione arretrata, e viceversa.
- 12. Imbarcazione in accordo con la rivendicazione 10 o 11, in cui detta appendice di stabilizzazione (12) Ã ̈ almeno in parte ricavata su un elemento stabilizzatore per il controllo dell'assetto trasversale e/o longitudinale dello scafo dell'imbarcazione.
- 13. Imbarcazione in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 10 a 12, caratterizzata dal fatto di comprendere: - mezzi sensori atti a fornire un segnale indicativo della posizione angolare dell’imbarcazione, della velocità e dell’accelerazione di rollio e - un’unità di elaborazione e controllo a microprocessore per elaborare i segnali ricevuti da detti sensori e generare un segnale idoneo a pilotare detto motore elettrico al fine di ottenere un posizionamento angolare di detta appendice di stabilizzazione (12) idoneo a variare la portanza generata dal flusso d’acqua incidente su detta appendice di stabilizzazione (12) così da contrastare il movimento di rollio dell’imbarcazione.
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2011
- 2011-09-19 EP EP11181881A patent/EP2452870A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1401941B1 (it) | 2013-08-28 |
| EP2452870A1 (en) | 2012-05-16 |
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