WO2011089277A1 - Pala de perfil y forma variables - Google Patents

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WO2011089277A1
WO2011089277A1 PCT/ES2010/070027 ES2010070027W WO2011089277A1 WO 2011089277 A1 WO2011089277 A1 WO 2011089277A1 ES 2010070027 W ES2010070027 W ES 2010070027W WO 2011089277 A1 WO2011089277 A1 WO 2011089277A1
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blade
bars
wing
bar
shovel
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PCT/ES2010/070027
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Antonio Vela Vico
Fernando GANDIA AGÜERA
Angel Rodriguez Sevillano
Miguel A. Barcala Montejano
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Soluciones Energeticas, S.A.
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64C3/44—Varying camber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • F05B2240/311—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape flexible or elastic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the blades traditionally used in the propellers, wings, semi-wings or ailerons are of fixed section and derived, to a large extent, from the profiles designed by the NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) in their career towards the preparation of wing profiles that allowed, to aircraft, reach the speed of sound and even higher Mach numbers.
  • NACA National Advisory Committee for Aeronautics
  • the blade presented in this invention aims at the efficient and simple solution of classic aerodynamics and propulsion problems by providing the following novelties:
  • a wing is obtained whose profile and shape can vary in a complex way, allowing maneuvers and stunts hitherto unsuspected and saving fuel through optimal configuration in each phase of the flight.
  • this blade can be coupled as a component of the propellers of the wind turbines, motors, rotors, or other devices, by means of a simple mechanism that converts it into a variable pitch blade that allows to maintain the constant speed of rotation in wind turbines regardless of the greater or lesser pressure exerted by the prevailing wind, until reaching a position in flag, circumstance, the latter that allows to stop the wind turbine, without the need for the use of additional braking mechanisms, in case of very strong winds or hurricanes or, if used in engines, rotors or other propellant devices, allows, keeping constant the revolutions of these, vary the thrust force, by varying the pitch of the propeller.
  • Aerodynamic elements with a deformable outer liner in cross section along the direction of the stream are known, which have been described in the documents: US-3179357, US-3716209, US-3987984 and US-4349169.
  • an aerodynamic element such as a landing flap, a wing, a deep rudder or a rudder, with a deformable outer sheath in cross section along the direction of the current that, in its basic construction, resembles a known wing with a fixed outer shape, but in this case, the reinforcement struts do not result in a complete reinforcement of each rib but allow a deformation of the outer belt of the ribs, which consciously is flexible, connecting the ribs in this case firmly with the outer coating, so that the outer coating follows all changes of the curve of the ribs in their entire length.
  • the section change in the blade occurs uniformly in a longitudinal direction, since it is to enlarge or narrow its section following a longitudinal plane defined by a concrete reinforcement, which tilts or lengthens to change the width and curvature of the blade throughout its length, so its sole purpose is to incorporate flaps and slats into the blade itself.
  • No specific deformations can be achieved, for example that only affect the end of the blade, nor warped or mixed deformations, that is to say that having integrated flaps and slats also tilts the end of the blade.
  • This invention consists of a new profile blade, made of flexible composite plastic material by a procedure called pulltrusion. Any other material and manufacturing process that satisfy the required flexibility and robustness requirements can be used.
  • the profile of this blade has at least two parallel holes, of equal section to bars or tubes with which it is possible to modify the shape of the blade. These gaps cover the entire length of the blade and serve to accommodate said bars; they can go, or not, sheathed, in turn, with a hollow tube that serves as reinforcement and guide for the bars or tubes generate, by torsion applied to them, the variations in the shape of the blade or aerodynamic surface.
  • the bars used can be solid, or tubes of any section.
  • the respective holes that run the length of the blade and serve to accommodate these bars or tubes, must be in line with the sections to be used.
  • the two, or more, bars will be joined jointly to their respective housings although only one of them, the one corresponding to the trailing edge, will be applied torsion.
  • the two, or more, bars will be joined jointly to their respective housings, although only one of them, the one corresponding to the leading edge, will be applied torsion.
  • Coating tube can be used, fixedly fixed to the housing closest to the vanishing edge on the blade or not.
  • the rod introduced in this tube will be rigidly attached to the blade only at its end so that the torque applied is transmitted only to said end. If a cover tube is not used, the bar will also be fixed only at its end - Modification by diagonal flexion towards the intrados or extrados, of the most extreme part of the blade corresponding to the leading edge of the blade caused by the application of a torsional force to the bar located closer to said leading edge.
  • Coating tube can be used, fixedly fixed to the housing closest to the leading edge of the blade or not.
  • the rod introduced in this tube will be rigidly attached to the blade only at its end so that the torque applied is transmitted only to said end. If a cover tube is not used, the bar will also be fixed only at its end
  • Wind turbines they can replace existing classic blades, improving their behavior or intervening as components in the design of new more advanced models.
  • Aeronautics It allows the preparation of new designs of aircraft capable of maneuvers and stunts hitherto impossible to perform, by controlling the lift and optimization of the aerodynamic drag produced, in any flight condition.
  • This invention may have among others the following uses:
  • Wings or semiwings that integrally incorporates the features of flaps and slats for use in gliders, single engine, multiengine, manned and unmanned (UAV 's) or any other airfoil of an aircraft, such as winglets, Wingtips, etc.
  • FIG. 1 Perspective of the blade in which you can see the torsion bars and the tubing (which may or may not exist) of the housings.
  • FIG. 12 Perspective of the blade in which concentric torsion bars can be seen on the same housing, which affect different areas along the blade.
  • the blade in its variable pitch propeller configuration can move around a rotating element located in the bar adjacent to the trailing edge, when subjected to forces.
  • the blade (1) of the invention is manufactured from a flexible plastic material by the procedure called pulltrusion.
  • This material has been chosen for the manufacture of the prototypes, but it can be any other, that meets the conditions of hardness, flexibility and resistance that this invention requires. Also, the manufacturing process, pulltrusion, can be different depending on the material chosen for the construction of the blade.
  • the body that forms the blade (1) is formed by a continuous profile (1 1), which provides an aerodynamic shape close to the conventional one, as long as it is not modified by virtue of the mechanisms implemented in the present invention.
  • a continuous profile (1 1) which provides an aerodynamic shape close to the conventional one, as long as it is not modified by virtue of the mechanisms implemented in the present invention.
  • Inside this profile (1 1) defines a hole (12) and a series of structural partitions that define at least two parallel ducts or housings (13) that run all along the blade.
  • Two bars (2) of circular section or any other type of suitable section are located in its interior along the entire length of the blade and located in the two housings (13) arranged , for this purpose, for them, during the manufacturing process.
  • These housings can, in turn, be sheathed with a hollow tube (4) or not, to serve as guides to the bars and which, in turn, can be subjected to torsional forces.
  • the two bars (2) are placed inside their housings (13) located along the entire length of the blade (1) and joined together with them by any of the systems indicated above. If a torsional force is applied to the bar (2b) located on the side closest to the trailing edge (1 b), a rotation of the area of the blade closest to it is produced, so that this area acts as a of flaps, which can be opened at different angles in a continuous way (see Figs. 3 and 4).
  • the bar (2a) closest to the leading edge (1 a) is placed in its housing (13) and fixed rigidly.
  • the other bar (2b), the one corresponding to the trailing edge (1 b), is inserted into its housing, previously sheathed with a hollow tube and rigidly attached to the end of the blade.
  • the blade end flexes in one direction or another, producing a warping motion (see Fig. 7 and 8).
  • the bar (2b) corresponding to the trailing edge is placed in its rigidly fixed housing, and the bar (2a) located in the housing closest to the leading edge (1 a) is sheathed with a hollow tube or such so that it can rotate in its housing (13), except at the end of the blade, where it is rigidly attached to it, it is achieved that the end of the blade flexes in one direction or another, producing a warping of the end of the leading edge of the the blade, as seen in figures 9 and 10.
  • Figure 1 1 shows a blade in which the bars (2a-2b) are piped into the elements (4a-4b) respectively, located in the housings (13), so that a The bars can be applied together torsional forces to the tubes (4) with which the housings are coated and to the bars (2) that run inside and that join the blade only by one of its ends.
  • the bars (2) are several concentric, which rotate with each other and therefore each independently of the others; in addition, they are joined at different points along the blade (1), for example the bar (2c) is attached to the end of the blade, the bar (2a) in an intermediate zone, close to its end, and the tubing (4a) to the anterior zone, so that according to which bar or bars it is rotated and according to the direction of rotation of each one, different aerodynamic shapes can be achieved, which allow hitherto unsuspected acrobatics.
  • Variable pitch propellers there are two ways to achieve this functionality: a) Fixing the two bars to their respective housings permanently and placing each blade on the propeller so that the end of one of the two bars remains attached inside of a bearing (3), bushing or similar anchored to the rotating plate of the propeller, by applying a force to the other bar, the desired pitch angle is achieved. b) Fixing the two bars to their respective housings permanently and placing each blade on the propeller so that both bars are placed on the propeller plate. Applying a torsion force to one of the two bars modifies its profile so that the blade has a variable incidence against the wind, according to the needs.

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Abstract

Pala de perfil y forma variables, que presenta un perfil (11) realizado en un material flexible, provisto interiormente de dos huecos paralelos (13) que recorren toda la longitud de la pala (1), en los que se fijan unas barras (2), que al torsionarse provocan la variación de la forma de la pala (1) y en consecuencia sus características aerodinámicas. Esta pala puede funcionar como pala de paso variable para hélices, con la posibilidad de situarse en bandera; ala, semiala o alerón, cuyo perfil y forma pueden variar, forzando una flexión de la zona más cercana a su borde de fuga y/o de ataque hacia el intradós o el extradós de la pala, o mediante flexión en diagonal de su parte más extrema o intermedia, hacia el intradós y/o el extradós; o mediante variación múltiple y combinada de varias barras conseguir diversos movimientos de alabeo de las palas.

Description

DESCRIPCION
Pala de perfil y forma variables. Objeto de la invención
La palas tradicionalmente empleadas en las hélices, alas, semialas o alerones son de sección fija y derivadas, en gran medida, de los perfiles diseñados por el NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) en su carrera hacia la confección de perfiles alares que permitieron, a las aeronaves, alcanzar la velocidad del sonido e incluso números de Mach superiores.
La pala que se presenta en esta invención tiene por objeto la solución eficaz y simple de problemas clásicos de la aerodinámica y propulsión aportando las siguientes novedades:
- Como ala, semiala o alerón de perfil y forma variable por modificación de la zona más cercana a su borde de fuga o de ataque, su comportamiento equivale a un ala convencional con la ventaja de tener integrados flaps y slats, lo que permite controlar la sustentación y minimizar la resistencia aerodinámica en cualquier condición de vuelo.
- En modo de variación de la forma de la extremidad de la pala, y/o de una zona intermedia, mediante flexión de esta zona, se obtiene un ala que gracias a esta flexión, permite movimientos de alabeo.
- Si se combinan estas dos últimas posibilidades se obtiene un ala cuyo perfil y forma pueden variar de forma compleja, permitiendo maniobras y acrobacias hasta ahora insospechadas y economizar combustible mediante configuración óptima en cada fase del vuelo.
- Instalada en modo pala de hélice con paso variable esta pala puede ser acoplada como componente de las hélices de los aerogeneradores, motores, rotores, u otros dispositivos, mediante un sencillo mecanismo que la convierte en una pala de paso variable que permite mantener la velocidad de giro constante en aerogeneradores independientemente de la mayor o menor presión ejercida por el viento reinante, hasta llegar a una posición en bandera, circunstancia, esta ultima que permite detener el aerogenerador, sin necesidad del empleo de mecanismos de frenado adicionales, en caso de vientos muy fuertes o huracanados o, si se emplea en motores, rotores u otros dispositivos propulsores, permite, manteniendo constantes las revoluciones de éstos, variar la fuerza de empuje, por variación del paso de la hélice.
Antecedentes de la invención
Se conocen elementos aerodinámicos con un revestimiento exterior deformable en sección transversal a lo largo de la dirección de la corriente, que han sido descritos en los documentos: US-3179357, US-3716209, US- 3987984 y US-4349169. En el documento EP-0860355 describe a su vez un elemento aerodinámico, como por ejemplo, un flap de aterrizaje, un ala, un timón de profundidad o un timón de dirección, con un revestimiento exterior deformable en sección transversal a lo largo de la dirección de la corriente que, en su construcción básica, se parece a un ala conocida con una forma exterior fija, pero que en este caso, los puntales de refuerzo no tienen como resultado un refuerzo completo de cada nervadura sino que permiten una deformación del cinturón exterior de las nervaduras, que conscientemente es flexible, conectándose en este caso las nervaduras de manera firme con el revestimiento exterior, para que el revestimiento exterior siga todos los cambios de la curva de las nervaduras en toda su extensión.
Descripción de la invención
En los documentos citados anteriormente, el cambio de sección en la pala se produce de forma uniforme en sentido longitudinal, ya que se trata de ampliar o estrechar su sección siguiendo un plano longitudinal definido por un refuerzo concreto, el cual se inclina o se alarga para cambiar así la anchura y la curvatura de la pala en toda la longitud del mismo, por lo que su única finalidad es incorporar los flaps y slats en la propia pala. No se pueden conseguir deformaciones puntuales, por ejemplo que afecten únicamente al extremo de la pala, ni tampoco deformaciones alabeadas o mixtas, es decir que teniendo integrados flaps y slats también se incline el extremo de la pala.
Esta invención consiste en una pala de nuevo perfil, fabricada con material plástico compuesto flexible por un procedimiento denominado pulltrusión, Puede ser empleado cualquier otro material y proceso de fabricación que satisfagan los requerimientos de flexibilidad y robustez requeridos.
El perfil de esta pala presenta al menos dos huecos paralelos, de sección igual a unas barras o tubos con los que se consigue modificar la forma de la pala. Estos huecos recorren toda la longitud de la pala y sirven de alojamiento dichas barras; pueden ir, o no, enfundados, a su vez, con un tubo hueco que sirva de refuerzo y guía para las barras o tubos generan, mediante torsión aplicada a ellos, las variaciones en la forma de la pala o superficie aerodinámica.
Las barras empleadas pueden ser macizas, o tubos de cualquier sección. Los respectivos huecos que recorren la longitud de la pala y sirven para el alojamiento de estas barras o tubos, deben estar en consonancia con las secciones a utilizar.
La sujeción de estas barras a sus respectivos alojamientos y/o tubos de recubrimiento del interior de la pala, se puede realizar mediante el empleo de adhesivos industriales, mediante estriados efectuados en las barras y sus respectivos alojamientos o por cualquier otro sistema de machihembrado o unión mecánica que pueda ser conveniente usar en esta invención. Aplicando pares de torsión, mediante cualquier mecanismo, a una, a las dos y/o a los tubos de recubrimiento, se consigue producir las variaciones en la geometría de la pala y su perfil necesarias para modificar sus características aerodinámicas. Las distintas variaciones en la forma de la pala y su perfil son las siguientes:
Modificación por flexión hacia el intradós o el extradós, de la zona más cercana al borde de fuga de la pala y a lo largo de toda su longitud, o una zona intermedia, provocado por la aplicación de una fuerza de torsión a la barra situada más cerca de dicho borde de fuga. Las dos, o más, barras se unirán solidariamente a sus alojamientos respectivos aunque solo a una de ellas, la correspondiente al borde de fuga, se aplicará la torsión. - Modificación por flexión hacia el intradós o el extradós, de la zona más cercana al borde de ataque de la pala y a lo largo de toda su longitud, o una zona intermedia, provocado por la aplicación de una fuerza de torsión a la barra situada más cerca de dicho borde de ataque. Las dos, o más, barras se unirán solidariamente a sus alojamientos respectivos aunque solo a una de ellas, la correspondiente al borde de ataque, se aplicará la torsión.
Modificación por flexión diagonal hacia el intradós o el extradós, de la parte más extrema de la pala correspondiente al borde de fuga de la pala provocado por la aplicación de una fuerza de torsión a la barra situada más cerca de dicho borde de fuga. Se puede usar tubo de recubrimiento, solidariamente fijado al alojamiento más cercano al borde de fuga en la pala o no. La barra introducida en este tubo, se unirá rígidamente a la pala solo en su extremo final para que la fuerza de torsión aplicada se transmita únicamente a dicho extremo. Si no se emplea tubo de cubrimiento, la barra se fijará igualmente solo en el su extremo final - Modificación por flexión diagonal hacia el intradós o el extradós, de la parte más extrema de la pala correspondiente al borde de ataque de la pala provocado por la aplicación de una fuerza de torsión a la barra situada más cerca de dicho borde de ataque. Se puede usar tubo de recubrimiento, solidariamente fijado al alojamiento más cercano al borde de ataque en la pala o no. La barra introducida en este tubo, se unirá rígidamente a la pala solo en su extremo final para que la fuerza de torsión aplicada se transmita únicamente a dicho extremo. Si no se emplea tubo de cubrimiento, la barra se fijará igualmente solo en el su extremo final
- Modificación combinada mediante flexiones hacia el intradós o el extradós, de las zonas más cercanas a los bordes de fuga y de ataque de la pala y a lo largo de toda su longitud, provocadas por la aplicación de sendas fuerzas de torsión a las dos barras, la situada más cerca al borde de ataque y la de mayor proximidad al de fuga.
- Modificación combinada mediante flexiones hacia el intradós o el extradós, de las zonas más cercanas a los bordes de fuga y de ataque de la pala y la a lo largo de toda su longitud, o una zona intermedia, provocadas por la aplicación de sendas fuerzas de torsión a las dos, o más, barras, la situada más cerca al borde de ataque y la de mayor proximidad al de fuga. - Variación de la geometría de la pala y su perfil mediante cualquier combinación de las anteriores flexiones, aplicando torsiones tanto a las barras como a los tubos de recubrimiento de sus respectivos alojamientos Aplicaciones de la invención
Las aplicaciones de esta pala pueden ser múltiples; a saber: Aerogeneradores: pueden sustituir a las palas clásicas existentes, mejorando el comportamiento de los mismos o intervenir como componentes en el diseño de nuevos modelos más avanzados.
Aeronáutica: Permite la confección de nuevos diseños de aeronaves capaces de maniobras y acrobacias hasta ahora imposibles de realizar, mediante el control de la sustentación y optimización de la resistencia aerodinámica producida, en cualquier condición de vuelo. Esta invención puede tener entre otros los siguientes usos:
a) Pala para la confección de hélices de paso fijo o variable en elementos propulsores.
b) Alas o semialas que, en una sola pieza, incorpora las funcionalidades de flaps y slats para uso en planeadores, monomotores, polimotores, tripulados y no tripulados (UAV's) o cualquier otra superficie aerodinámica de un vehículo aéreo, como Winglets, Wingtips, etc.
c) Superficies hipersustentadoras de borde ataque o de salida (flaps, slats...), o de frenado (spoilers / frenos aerodinámicos). d) Superficies de control (timones de dirección y de profundidad y alerones, etc.).
e) En sistemas de regulación de la refrigeración por aire de los motores (Cowl flaps).
f) En helicópteros, como integrantes del rotor principal y de cola (mando cíclico y colectivo).
Industria naval: Como elementos de control hidrodinámico en submarinos, conjuntos sustentadores en hidrofoils, sistemas de dirección en Hovercrafts, etc.
Automovilismo: Pueden montarse como alerones, compensadores de aerodinámica etc. • Bombeo mecánico eólico para extracción de agua en pozos. Como constituyentes del elemento motriz eólico.
• Ventiladores industriales con control de flujo incorporado en las misma palas
• Túneles de viento.
Descripción de las figuras
Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria un juego de dibujos en los que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: - Figura 1 : Perspectiva de la pala con las barras de control situadas en sus respectivos alojamientos.
- Figura 2: Perfil de la pala en su estado normal sin estar sometida a esfuerzos.
- Figuras 3 y 4: Vistas de las modificaciones que sufre el área más cercana al borde de fuga de la pala, a lo largo de toda su longitud, cuando se comporta coma ala, semiala o alerón y la barra correspondiente es sometida a fuerzas de torsión a izquierdas o a derechas.
- Figuras 5 y 6: Vistas de las modificaciones que sufre el área más cercana al borde de ataque de la pala, a lo largo de toda su longitud, cuando se comporta coma ala, semiala o alerón y la barra correspondiente es sometida a fuerzas de torsión a izquierdas o a derechas.
- Figuras 7 y 8: Vistas de la flexión experimentada por el extremo de la pala correspondiente al borde de fuga, al ser sometida la barra correspondiente a fuerzas de torsión a derechas e izquierdas. - Figuras 9 y 10: Vistas de la flexión experimentada por el extremo de la pala correspondiente al borde de ataque, al ser sometida la barra correspondiente a fuerzas de torsión a derechas e izquierdas.
- Figura 1 1 : Perspectiva de la pala en la que puede apreciarse las barras de torsión y los entubamientos (que pueden existir o no) de los alojamientos.
- Figura 12: Perspectiva de la pala en la que se aprecian las barras de torsión concéntricas sobre un mismo alojamiento, que inciden en distintas zonas a lo largo de la pala.
- Figura 13: Animación estática que representa el movimiento de la pala cuando se instala como pala de hélice con paso variable.
- Figura 14: La pala en su configuración de hélice de paso variable, pudiendo moverse alrededor de un elemento de rotación situado la barra cercana al borde de ataque, al ser sometida a fuerzas.
- Figura 15: La pala en su configuración de hélice de paso variable puede moverse alrededor de un elemento de rotación situado en la barra contigua al borde de fuga, al ser sometida a fuerzas.
Realización preferente de la invención
La pala (1 ) de la invención se fabrica a partir de un material plástico flexible por el procedimiento denominado pulltrusión. Este material ha sido escogido para la fabricación de los prototipos, pero puede ser cualquier otro, que reúna las condiciones de dureza, flexibilidad y resistencia que requiere esta invención. Así mismo, el proceso de fabricación, pulltrusión, puede ser diferente según el material que se escoja para la construcción de la pala.
El cuerpo que conforma la pala (1 ) lo conforma un perfil (1 1 ) continuo, que le proporciona una forma aerodinámica próxima a la convencional, mientras ésta no se modifique en virtud de los mecanismos implementados en la presente invención. Interiormente este perfil (1 1 ) define un hueco (12) y una serie de tabiques estructurales que definen al menos dos conductos o alojamientos (13) paralelos que discurren todo a lo largo de la pala. Dos barras (2) de sección circular o cualquier otro tipo de sección adecuada (puede ser cuadrada, hexagonal, etc.) se sitúan en su interior a lo largo de toda la longitud de la pala y situadas en los dos alojamientos (13) dispuestos, a tal efecto, para ellas, durante el proceso de fabricación. Estos alojamientos pueden, a su vez estar enfundados con un tubo hueco (4) o no, para servir de guías a las barras y que pueden, a su vez ser sometidos a fuerzas de torsión.
La sujeción de estas barras (2) a sus respectivos alojamientos y/o tubos de recubrimiento del interior de la pala, se puede realizar mediante el empleo de adhesivos industriales, mediante estriados efectuados en las barras y sus respectivos alojamientos o por cualquier otro sistema de machihembrado o unión mecánica que pueda ser conveniente usar en esta invención.
Según la funcionalidad que, de la pala, se desee conseguir, la sujeción de las barras en el interior de sus respectivos alojamientos o tubos de recubrimiento, se realiza de la siguiente manera: 1 .- Pala para uso como ala, semiala o alerón.
1 .1 Ala o semiala con funciones de flaps y slats integradas en un solo cuerpo.
Para que la pala se comporte de esta manera, las dos barras (2) se colocan en el interior de sus alojamientos (13) situados a lo largo de toda la longitud de la pala (1 ) y unidas solidariamente con ellos mediante cualquiera de los sistemas indicados anteriormente. Si se aplica una fuerza de torsión a la barra (2b) situada en el lado más próximo al borde de fuga (1 b), se produce un giro de la zona de la pala más próxima a éste por lo que esta zona actúa a modo de flaps, que pueden ser calados en diferentes ángulos de una manera continua (ver Fig. 3 y 4). Si la fuerza de torsión es aplicada a la otra barra (2a), es decir a la situada más próxima al borde de ataque (1 a) se produce un giro de la zona de la pala más próxima a éste por lo que esta zona actúa a modo de slats, que pueden ser calados en diferentes ángulos de una manera continua (ver Fig. 5 y 6).
1 .2Ala o semiala con facultad de alabeo mediante la modificación de la geometría de su parte extrema.
Para producir este comportamiento la barra (2a) más cercana al borde de ataque (1 a) se coloca en su alojamiento (13) y se fija él rígidamente. La otra barra (2b), la correspondiente al borde de fuga (1 b) se introduce en su alojamiento, previamente enfundado con un tubo hueco y se une rígidamente al extremo de la pala. Mediante la aplicación de una fuerza de torsión a esta última barra se consigue que extremo de la pala flexe en un sentido u otro, produciendo un movimiento de alabeo (ver Fig. 7 y 8).
Si la barra (2b) correspondiente al borde de fuga se coloca en su alojamiento fijada en él rígidamente, y la barra (2a) situada en el alojamiento más próximo al borde de ataque (1 a) se enfunda con un tubo hueco o de tal forma que pueda girar en su alojamiento (13), salvo en el extremo del pala, donde se une rígidamente al mismo, se consigue que el extremo de la pala flexe en un sentido u otro, produciendo un alabeo del extremo del borde de ataque de la pala, tal y como se observa en las figuras 9 y 10.
Pala con modificaciones combinadas de su geometría.
Se pueden conseguir modificaciones múltiples de la geometría del perfil y de la forma de la pala, para cualquier otro uso de, combinando todas las flexiones anteriormente mencionadas. En la figura 1 1 se observa una pala en la que las barras (2a-2b) están entubadas en los elementos (4a- 4b) respectivamente, situados en los alojamientos (13), de forma que a las barras se pueden aplicar conjuntamente fuerzas de torsión a los tubos (4) con los que se recubren los alojamientos y a las barras (2) que recorren su interior y que se unen a la pala solo por uno de sus extremos.
En la figura 12 se observa una realización en la cual, además de estar entubadas, las barras (2) son varias concéntricas, que giran entre sí y por tanto cada una de forma independiente a las demás; además, están unidas en distintos puntos a lo largo de la pala (1 ), por ejemplo la barra (2c) está unida al extremo de la pala, la barra (2a) en una zona intermedia, próxima a su extremo, y el entubamiento (4a) a la zona anterior, de forma que según qué barra o barras se gire y según el sentido de giro de cada una, se puede conseguir formas aerodinámicas diversas, que permitan acrobacias hasta ahora insospechadas.
- Pala para la confección de hélices:
3.1 Hélices de paso fijo: las dos barras se fijan a sus respectivos alojamientos de manera permanente. Cada pala se sitúa en la hélice en número conveniente (tres, cuatro etc.) con un ángulo de paso fijo.
3.2 Hélices de paso variable: hay dos formas de conseguir esta funcionalidad: a) Fijando las dos barras a sus respectivos alojamientos de manera permanente y colocando cada pala en la hélice de manera que el extremo de una de las dos barras permanezca acoplada en el interior de un rodamiento (3), casquillo o similar anclado al plato de giro de la hélice, mediante la aplicación de una fuerza a la otra barra, se consigue el ángulo de paso deseado. b) Fijando las dos barras a sus respectivos alojamientos de manera permanente y colocando cada pala en la hélice de tal suerte que, ambas barras queden colocadas en el plato de la hélice. Aplicando una fuerza de torsión a una de las dos barras se modifica su perfil de manera que la pala presente una incidencia variable frente al viento, según las necesidades. En todos los casos se obtiene un control sobre las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la pala, que permite reducir el nivel de esfuerzos estructurales, minimizando vibraciones y por tanto los clásicos problemas de fatiga estructural. También permite reducir el nivel de emisiones acústicas, de origen aerodinámico, resultando así un nuevo elemento de menor impacto medioambiental energético y acústico

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Pala de perfil y forma variables, caracterizada porque presenta un perfil (1 1 ) realizado en un material flexible, provisto interiormente de una serie de tabiques estructurales que definen al menos dos huecos paralelos (13) que recorren toda la longitud de la pala (1 ), de sección acorde a unas barras o tubos (2), que se fijan en al menos una zona concreta, o a lo largo de toda la pala, mediante un medio de unión mecánico, para que al aplicar un movimiento de torsión sobre al menos una de dichas barras longitudinales (2) conseguir modificar la forma de la pala (1 ) y en consecuencia sus características aerodinámicas.
2. - Pala, según la reivindicación 1 , caracterizada porque el perfil (1 1 ) de la misma se fabrican en un material plástico, empleando un procedimiento de pulltrusión, para conseguir un compuesto flexible que satisfaga los requerimientos de flexibilidad y robustez requeridos.
3. - Pala, según la reivindicación 1 , caracterizada porque las barras (2) están unidas solidariamente a todo lo largo del alojamiento respectivo (13), para que al torsionar, a izquierdas o a derechas, la barra (2b) situada más cercana al borde de fuga (1 b), o la barra (2a) más próxima al borde de ataque (1 a) de la pala (1 ), cuando ésta trabaja como un ala, semiala o alerón, se comporte como un ala que incorpora los flaps y slats en la propia pala.
4. - Pala, según la reivindicación 1 , caracterizada porque las barras (2) están entubadas o pueden girar a lo largo del alojamiento respectivo (13), estando únicamente unidas a la pala en la zona del extremo de la misma, para que al torsionar, a izquierdas o a derechas, la barra (2b) situada más cercana al borde de fuga (1 b), o la barra (2a) más próxima al borde de ataque (1 a) de la pala (1 ), cuando ésta se comporta como un ala, semiala o alerón, provoque la flexión del extremo de la pala y el alabeo del conjunto de la misma.
5. - Pala, según la reivindicación 1 , caracterizada porque en cada alojamiento (13) se colocan varias barras (2), tanto en el alojamiento que discurre más cercano al borde de fuga (1 b), como en el que está más próximo al borde de ataque (1 a) de la pala (1 ), que están unidas solidariamente a dicho alojamiento en diferentes zonas de la pala, fijándose preferentemente una de ellas a lo largo de la pala y la otra del mismo conducto (13) en el extremo de la pala, para que al torsionar, a izquierdas o a derechas la barra correspondiente, cuando se comporta como un ala, semiala o alerón, provoque un alabeo con una variación de la geometría de la pala irregular a lo largo de la misma, pudiendo adoptar múltiples posiciones aerodinámicas.
6. - Pala, según la reivindicación 1 , caracterizada porque las dos barras (2) se fijan a sus respectivos alojamientos (13) de manera permanente y cada pala se coloca en la hélice de manera que el extremo de una de las dos barras permanezca acoplada en el interior de un rodamiento (3), casquillo o elemento similar anclado al plato de giro de la hélice, mediante la aplicación de una fuerza a la otra barra, se consigue variar el ángulo de paso de la pala cuando funciona como hélice.
7. - Pala, según la reivindicación 1 , caracterizada porque las dos barras (2) se fijan a sus respectivos alojamientos (13) de manera permanente y cada pala se coloca formando una hélice, de tal suerte que ambas barras (2) queden situadas en el plato de la hélice, de forma que aplicando una fuerza de torsión a una de las dos barras, se modifica su perfil para que la pala presente una incidencia variable frente al viento.
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