MX2011013936A - Aparato propulsor para vehiculos terrestres y/o maritimos basado en el efecto magnus. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una estructura (1) de encofrado de escalera prefabricado para la realización de un tramo de escaleras que comprende: un primer espacio (A) para contener un vertido de hormigón definido por dos elementos (11, 12) de vigueta longitudinales, dispuestos paralelos entre sí, y dos elementos (13, 14) de vigueta transversales dispuestos también paralelos entre sí, y cada uno acoplado con dichos ambos elementos (II, 12) longitudinales mencionadas en sus respectivos extremos; una pluralidad de elementos (15) perfilados, cada uno de los cuales define un segundo espacio (S) de contención para un vertido de hormigón de las etapas correspondientes, estando dichos elementos (15) perfilados fijos en sucesión encima de dichos al menos dos elementos (11, 12) de vigueta longitudinales; un elemento (16) de cierre de la parte inferior de la estructura (1) de encofrado, fijo a dichos elementos de vigueta longitudinales y/o transversales en lados opuestos con respecto a dichos elementos (15) perfilados; y una estructura (C) de refuerzo del hormigón alojado en dicho espacio (A) de contención. La invención también se refiere a una estructura de encofrado prefabricado para realizar un descansillo, que comprende: dos elementos de vigueta longitudinales y dos elementos de vigueta transversales acoplados con dichos elementos longitudinales de vigueta definiendo un espacio de contención para un vertido de hormigón; un elemento de cierre de la parte inferior de la estructura de encofrado, fijado a dichos elementos de vigueta longitudinales y/o transversales; y una estructura de refuerzo para el hormigón alojado en dicho espacio de contención.

Description

APARATO PROPULSOR PARA VEHÍCULOS TERRESTRES Y/O MARÍTIMOS BASADO EN EL EFECTO MAGNUS Campo técnico de la invención La presente invención recae en el área mecánica, principalmente se refiere a un aparato que tiene por objeto propulsar o mover vehículos, terrestres y/o marítimos, aprovechando la fuerza de empuje que se produce mediante el efecto agnus.

Antecedentes de la invención El efecto Magnus se ha utilizado para mover barcos mediante la rotación de uno o varios cilindros giratorios verticales en combinación con el flujo rectilíneo producido por el viento natural o atmosférico. El primer diseño de este tipo fue realizado por el Ingeniero alemán Antón Flettner en el año de 1922. Aun y cuando los barcos de Flettner cruzaron con éxito el Océano Atlántico, no fueron eficientes principalmente debido a la necesidad de la existencia del viento atmosférico para que se produzca dicha fuerza.

Mayor información al respecto se puede encontrar en el artículo "Aplicación Marítima de Aparatos con Efecto Magnus" del autor Kenneth C. Morisseau publicado en la Revista de Ingenieros Navales, de enero de 1985 o en la patente US2009/0311924 Al de título "Barco" del inventor Aloys Wobben, publicada el 17 de diciembre del 2009, el cual consiste de un barco con cuatro cilindros giratorios verticales colocados sobre la cubierta y que sustituye a la propela.

El efecto Magnus también ha sido empleado en barcos como propela, como se describe en la patente patente US4576581 de título "Propela Reversible Magnus" del inventor John L. Borg, publicada el 18 de marzo de 1986. Esta propela consiste de un eje que hace girar un conjunto de tres cilindros giratorios colocados radialmente. La limitante que presenta este desarrollo de propela es que genera una gran resistencia al avance, además de tener un mecanismo complejo y pesado, para lo cual se requiere de una gran potencia para su operación.

En el campo de los vehículos terrestres existen diseños que aprovechan la fuerza que genera el efecto Magnus como un sistema adicional que requiere obligatoriamente de un sistema principal que mueva el cilindro giratorio a través del aire como el encontrado en la patente ES2285289 de título "Instalación de Propulsión Auxiliar Mediante la Desviación de la Corriente de Fluido" del inventor Wolfgang Jobmann, publicada el 16 de noviembre del 2007. Este invento cuenta en México con la solicitud PA/a/2006/009726 presentada el 24 de agosto del 2006 con el título "Sistema de Propulsión Adicional Mediante el Desvío del Flujo de un Fluido". Estos documentos describen un sistema que consiste de un cilindro giratorio horizontal o vertical colocado en el interior de un canal que a su vez es instalado en un vehículo. Este sistema funciona dirigiendo el flujo que genera el movimiento del vehículo hacia el cilindro giratorio para generar una fuerza propulsiva adicional por efecto Magnus. La diferencia entre este desarrollo y la presente invención radica en que nuestro desarrollo la propulsión es principal y no adicional.

También existe el diseño de un automóvil con la capacidad de volar, el cual genera la fuerza de empuje y de sustentación mediante dos conjuntos de cilindros giratorios cuya patente es la RU 2344946 C2 cuyo título es "Automóvil Volador" de los inventores Mukhamestshin Kharis Nuraikhmetovich y Mukhamestshin II Dar Kharisovich, publicada el 27 de enero del 2009. Este documento describe un sistema que es aplicado a un móvil terrestre y le da la capacidad de volar, mediante el empleo de dos conjuntos de cilindros giratorios y a su vez cada cilindro de los conjuntos gira de manera simultánea. La diferencia entre este desarrollo y la presente invención, radica en que nuestro desarrollo es más simple y no está diseñado para hacer volar al vehículo. Con relación a esto, se considera que el diseño de la patente rusa es improbable que pueda levantar al automóvil, debido al peso del sistema.

Como se puede observar, existen diferentes desarrollos que recaen dentro del campo de aplicación de la presente invención, sin embargo presentan limitantes en su diseño, construcción y/o funcionamiento, por lo que surge la necesidad de proponer un nuevo sistema que permita solventar dichas limitantes, mismas que se resuelven con la presente invención. .

Breve descripción de los dibujos Figura 1.- Muestra de forma esquemática en qué consiste el efecto Magnus, las variables físicas que intervienen y las fuerzas que se generan.

Figura 2.- Vista frontal del aparato completo en la que se pueden ver todos los componentes del mismo.

Figura 3.- Vista ampliada del mecanismo de sujeción del eje del motor eléctrico que hace girar a la hélice con el núcleo de la hélice.

Figura 4.- Vista ampliada del mecanismo de sujeción de la tapa derecha del cilindro circular con el eje del motor eléctrico que hace girar al cilindro circular.

Figura 5.- Vista ampliada del mecanismo de sujeción de la tapa izquierda del cilindro circular con el eje y el balero del cilindro circular.

Figura 6.- Vista en perspectiva del aparato en su conjunto.

Descripción detallada de la invención El aparato que se describe en la presente invención, tiene por objeto dar una alternativa en la propulsión de vehículos, para lo cual se ha desarrollado el aparato propulsor que se muestra en la figura (2) y que está conformado por los siguientes elementos: Un chasis (5) constituido de un perfil del tipo canal es el encargado de contener y soportar a los diferentes elementos; dos postes verticales, los cuales se denominan poste izquierdo (15) y poste derecho (14),cada uno de los postes es perpendicular al chasis y están unidos a éste mediante elementos de unión (1). Sobre el chasis (5), en su parte media se encuentra un motor primario (1 1) sujeto por elementos de unión (16) al chasis (5). A este motor (1 1) se le coloca una hélice (9) con un acoplamiento (8), el cual es asegurado con una pieza fuselada con rosca (12), este detalle se muestra en la figura 3; este conjunto de piezas hace las veces de un ventilador.

En la parte superior del poste derecho (14) se acopla un segundo motor secundario (20) unido por un elemento de unión (17). El eje del motor secundario (20), es fijado a una tapa circular derecha (18) mediante un elemento de sujeción (7), en la figura 4 se muestra el detalle del mismo. La tapa circular derecha (18) está unida a la parte interna de un cilindro circular (6).

A la izquierda, en el interior del cilindro circular (6), se fija una segunda tapa circular (19) sobre la cual se monta un rodamiento (2) , como por ejemplo uno de bolas, el cual se inserta por uno de los extremos a un eje (13) y el otro extremo, el cual tiene rosca, se une al poste izquierdo (15) con un elemento de unión (22), ver detalle en la figura 5.

Las ruedas del vehículo (21 ) están sujetas a una base (3) y ésta a su vez se encuentra atornillada al chasis en la parte media inferior del mismo, en una modalidad puede hacer uso de tres ruedas, aunque no es limitativo de hacer empleo de mas ruedas.

En la figura 6 se muestra el isométrico del aparato para una mejor comprensión del mismo.

Realización preferente de la invención A manera de ejemplo demostrativo, más no limitativo de la propia invención, se describe una modalidad de construcción y aplicación de la presente invención, cualquier variación que se realice forma parte del alcance de nuestra propuesta.

A la vista de las figuras comentadas, puede observarse que los elementos básicos del aparato son el cilindro circular (6) y el ventilador que se conforma por la hélice (9) y por el motor primario (1 1 ). Con el fin de demostrar el funcionamiento del aparato se construyó un modelo a escala, donde el cilindro circular (6) se elaboró con un tubo de PVC aunque se pueden usar otros materiales ligeros, como el aluminio. Como ventilador se utiliza una hélice (9) de dos palas, aunque también se pueden utilizar ventiladores convencionales con el requisito de que sean ligeros y produzcan una velocidad de flujo alta; los motores empleados son eléctricos, en una modalidad se pueden utilizar motores de combustión interna, procurando que sean bastante revolucionados y ligeros. En el aparato construido se emplearon dos motores (primario 1 1 y secundario 20), en una modalidad se puede utilizar un solo motor si se incorpora al aparato una transmisión mecánica que permita accionar al cilindro circular (6) y a la hélice (9) simultáneamente.

En cuanto a la rotación del cilindro circular (6), este gira a una sola velocidad y en un solo sentido, un una modalidad se puede modificar el circuito eléctrico del sistema de control del aparato con el fin de que la velocidad de rotación sea variable e invertir el sentido de rotación con un inversor de rotación, con lo cual se lograría diferentes magnitudes de la fuerza de empuje y por lo tanto diferentes velocidades de translación del vehículo así como cambiar el sentido de la fuerza de empuje, generando la posibilidad de un movimiento en reversa del vehículo. En este ejemplo, las ruedas (21) para el desplazamiento del vehículo son de tren a escala por lo que se requiere de un riel para la operación más eficiente del aparato, ya que ayuda a contrarrestar el giro provocado por el par del motor primario (1 1) del ventilador. En una modalidad se puede prescindir de las ruedas si lo que se desea es propulsar un barco.

Con relación a la figura 2, sobre el chasis (5) y a un costado del motor primario (1 1) de la hélice se ubica una fuente de alimentación (4), en una modalidad se puede hacer empleo de un banco de baterías recargables, dicha fuente de alimentación (4) es la encargada de alimentar a los dos motores eléctricos (1 1 y 20); en la parte inferior del poste derecho se ubica un interruptor (10) el cual sirve para encender o apagar a los motores del sistema.

El funcionamiento del aparato es el siguiente: Al energizar los motores (1 1 y 20), el cilindro circular y la hélice empiezan a girar. La hélice genera un flujo de aire vertical que baña al cilindro circular en toda su longitud. La velocidad del flujo rectilíneo alrededor de la sección transversal circular del cilindro circular se modifica por la curvatura de la misma. Si se considera que el cilindro circular no gira, esta velocidad va de un valor cero en la parte inferior del cilindro circular hasta una velocidad máxima en las regiones izquierda (a) y derecha (b) del mismo, ver figura 1. En la región superior del cilindro circular la velocidad disminuye considerablemente. Por su parte, si consideramos que no existe flujo de aire vertical, la rotación del cilindro circular induce un flujo circulatorio al aire, siendo la velocidad tangencial constante en la periferia del cilindro circular y proporcional al radio (R) y a la velocidad de giro del cilindro circular (?). Al combinarse los dos flujos de aire, la velocidad relativa del aire respecto a la superficie del cilindro circular se modifica ya que ambas velocidades se suman vectorialmente en cada punto de la superficie del cilindro circular. Considerando la figura 1, en el punto a del cilindro circular la velocidad se incrementará ya que la velocidad inducida por el flujo vertical tiene el mismo sentido que la velocidad tangencial del cilindro circular en dicho punto mientras que en el punto (b) la velocidad disminuye dado que ambos flujos tienen sentidos opuestos.

La variación de velocidad en la periferia del cilindro circular hace que la presión estática en cada punto del cilindro circular también cambie, siendo menor en la región izquierda y mayor en la región derecha, por lo tanto se crea una fuerza horizontal (E) hacia la izquierda. Adicionalmente a la fuerza de empuje se genera una fuerza vertical (D) debido a la mayor presión en la parte inferior del cilindro circular que en la parte superior. Las fuerzas que se generan mediante el efecto Magnus dependen de la relación que existe entre la velocidad tangencial en la periferia del cilindro circular y la velocidad del flujo vertical. Adicionalmente depende de la relación del diámetro del cilindro circular y del diámetro de la hélice y también de la distancia de separación entre el plano de rotación de la hélice y del eje de rotación del cilindro circular. En el diseño del aparato propuesto las relaciones y variables antes mencionadas han sido optimizadas para generar la mayor fuerza de empuje posible.

La fuerza horizontal es la que se emplea para propulsar vehículos, siendo el aparato más eficiente si se cubre con un carenado a la acción del flujo de aire horizontal que se genera al moverse el vehículo ya que se evita la generación de una fuerza de resistencia al avance sobre el cilindro circular. Este aparato se considera que no es eficiente para generar sustentación en una aeronave ya que el sistema sería demasiado pesado.

Claims (1)

1. REINVIDICACIÓNES Un aparato propulsor para vehículos terrestres y/o marítimos basado en el efecto Magnus, el cual se compone de un chasis que contiene y soporta a los diferentes componentes del aparato; dos postes verticales, denominados poste izquierdo y poste derecho, que se unen al chasis; en la parte media del chasis se encuentra un motor primario sujeto por elementos de unión al chasis; a dicho motor primario se le coloca una hélice con un acoplamiento que es asegurado con una pieza fuselada con rosca, este conjunto de piezas hace las veces de un ventilador; en la parte superior del poste derecho se fija un motor secundario con elementos de unión; el eje del motor secundario es fijado a una tapa circular derecha mediante elementos de sujeción, donde dicha tapa circular está unida a la parte interna de un cilindro circular; en la parte izquierda, en el interior del cilindro circular, se fija una segunda tapa circular sobre la cual se monta un rodamiento que se inserta por uno de los extremos a un eje y el otro extremo que tiene rosca se une al poste izquierdo por medio de un elemento de unión; al menos tres ruedas del vehículo están sujetas a una base y ésta a su vez se fija al chasis en la parte media inferior del mismo; finalmente se cuenta con un sistema de control y una fuente de alimentación. El aparato de la reivindicación 1 , caracterizado porque el conjunto de la hélice y el motor primario generan un ventilador; en una modalidad se puede hacer empleo de ventiladores convencionales procurando que sean ligeros y generen una velocidad de flujo alta. El aparato de la reivindicación 1 , caracterizado porque se puede hacer empleo de motores de combustión interna, procurando que sean lo suficientemente revolucionados y ligeros para lograr el empuje del aparato y no restarle velocidad debido al peso. El aparato de la reivindicación 1 , caracterizado porque se puede hacer empleo de un solo motor de empuje si se incorpora al aparato una transmisión mecánica que permita accionar al cilindro circular y a la hélice de forma simultánea. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de control puede ser acondicionado para manejar una velocidad variable de rotación logrando diferentes magnitudes de fuerza de empuje. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque de se puede contar con un inversor de rotación de los motores, con lo que se logra el cambio del sentido de giro de la hélice a fin de que el aparato cuente con un doble sentido de movimiento. El aparato de la reivindicación 1 , caracterizado porque la fuente de alimentación puede ser un banco de baterías recargables. El aparato de la reivindicación 1 , caracterizado porque se puede prescindir de las ruedas cuando se emplea para propulsar un barco.