WO2020104706A1 - Disposición de proa y/o popa para disminuir la resistencia al avance de una embarcación durante su navegación - Google Patents

Disposición de proa y/o popa para disminuir la resistencia al avance de una embarcación durante su navegación

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WO2020104706A1
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boat
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vessel
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PCT/ES2018/070744
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Inventor
Carlos Eduardo Arcusin
Original Assignee
GANZABAL LIBERATI, Alejandro Roman
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Definitions

  • the present invention refers to a bow and / or stern arrangement to decrease the resistance to advance of a boat during its navigation.
  • the resistance to advance is decreased, constituted by resistance by friction or viscous, and by resistance by pressure, also called residual or by wave formation, achieving either the decrease in the consumption of the boat, or the increase of the speed of advance of the boat to a constant consumption.
  • US2009 / 0266288A1 discloses a method of reducing the friction resistance between the body of a boat and the water by emitting gases into the water, by supplying a plurality of gas outlets arranged at predetermined positions below a water level in the front or bow of a boat hull, pushing the hull upwards and thus decrease the average density of the water in surface contact with the hull.
  • JP2001 -1 14185 discloses a method of reducing the pressure in the hull of a ship by means of very fine slits formed along the direction of the flow of seawater on the surface of the external plating of a ship, which is subjected to an anti-boarding treatment, which reduces the resistance of the hull and prevents the adhesion of marine organisms.
  • JP4959667 discloses a device to reduce friction resistance in a ship hull capable of emitting even jets of air that generate bubbles from a plurality of holes formed in the lower part of the ship in which an air chamber is provided .
  • EP0926060A3 discloses a method of reducing the friction resistance of a ship with respect to water by generating bubbles by injecting gas into the water from selected locations that are separated along the longitudinal direction by specific distances.
  • Document JP2009-24861 1 discloses a device for reducing the friction resistance of a ship with respect to water, capable of adequately changing the place of bubble production and the amount thereof according to the navigation state of the ship or the state of it, effectively reducing friction resistance by precisely blowing bubbles even when there is turbulence.
  • JP2010-280342 discloses a fine bubble generating apparatus in a hull to reduce the friction resistance of the fluid by forming thick layers of water that include the fine bubbles in the submerged surface of the hull. It uses a pump capable of mixing a large amount of air into the sucked water.
  • JP60-139586 discloses a bubble generator to reduce friction resistance, interconnected to a hood installed in the front hull of the bottom plating of a ship.
  • JP62-268793 discloses a device for reducing friction resistance by arranging air blowing means arranged in three layers respectively on both sides of the bow bulb where the dynamic pressure becomes negative.
  • US2764954 discloses a ship propulsion apparatus utilizing a jet stream of air intermixed with water to produce a reactive pulling force to propel the ship, substantially reducing drag resistance.
  • Document US3875885 discloses a gas injection system for marine vehicles in which a primary gas injector creates an axial gas flow below the ship's hull, a primary aerator is arranged below the ship's hull to generate a aerated water flow and a second aerator, to further refine the aerated flow, which includes a sloping surface to supply the main drive effect.
  • US6186085B1 discloses a method of reducing the friction resistance of a ship's hull by injecting microbubbles of predetermined diameter into the water from a position adjacent to the starting point of the water stream line and from the position where the static pressure is low, and the microbubbles are distributed in at least a part of the circumferential area of the submerged portion of the hull, thus reducing its resistance to friction while sailing.
  • said rotating body of revolution is preferably a cylinder and in the case of two or more bodies of revolution they are preferably of identical geometry and identical dimensions.
  • any technician of the mid-level trade will be in a position to adapt the shape and dimensions of said rotating body of revolution to the needs that any other type of execution requires.
  • the longitudinal axis of rotation of said at least one cylinder is linked to the vessel by means of support and draft regulation.
  • Said support means may be, for example, forks, pivoting arms or the like.
  • Said at least one cylinder is given a rotary impulse by means of actuation such as motors, which are linked to said longitudinal axis of said at least one cylinder by transmission means such as belts, belts, chains, or the similar.
  • actuation such as motors
  • transmission means such as belts, belts, chains, or the similar.
  • said setting regulation means are provided, which may be pistons or the like.
  • a first variant of embodiment of the above is to have a single rotating cylinder that meets the above characteristics, arranged in the bow and / or stern of the boat.
  • a second variant embodiment is to have two or more rotating cylinders mounted on support means arranged in the bow and / or stern of a boat, where the rotating cylinder closest to the hull of said boat is separated from said hull of said boat by a distance of approximately 5% or less of its diameter, said two or more rotating cylinders having a synchronized rotation with the forward speed of said vessel, being separated from each other by a distance of approximately 5% or less of their diameter, penetrating in the order of 30% of its diameter, and being linked to driving means.
  • the longitudinal axes of rotation of said rotating cylinders are arranged perpendicular to the forward direction of the vessel.
  • Said driving means may be a single motor linked to said two or more rotating cylinders, or individual motors for each of the cylinders, the motor (s) being linked to said longitudinal axes of said rotating cylinders also by transmission means such as for example , straps, tapes, chains or the like.
  • the float level of said rotating cylinders must be kept constant with a draft of the order of 30% of their diameter, for which draft regulation means linked to said support means are provided.
  • Said draft regulation means may be pistons or the like.
  • the Applicant has verified that the optimal distance between two or more cylinders is obtained when the bodies approach approximately 5% or less of their diameter, causing a highly significant interaction hydrodynamic effect, an effect that disappears when rotate bodies away.
  • PUSHING THE FRONT CYLINDER OF A STRUCTURE OF TWO OR MORE CYLINDERS AT THE BOW With the optimum clearance of around 5% or less and an optimal draft of the order of 30% of the diameter of the rotating cylinders, the Applicant has verified that the front cylinder in A structure with two or more cylinders in the bow not only contributes to the decrease in the resistance to advance of a boat, but also provides energy to the system, which is understood as thrust.
  • This phenomenon is achieved by the effect of an overpressure in said rotating cylinder and the speed increase of the water flow by the submerged profile of the cylinder.
  • the submerged section encounters a pressure offered by a medium approximately 1000 times denser than the air in contact with the section out of the water. Said pressure difference gives the rototranslator movement a coincident thrust with the direction of advance of the assembly.
  • the Applicant has evaluated different percentages of rotation speed in relation to the advance speed of the assembly, observing a continuous decrease in resistance when generating an overdraft in said cylinders, as can be seen in the figure detailed below.
  • the rotating cylinders do not have any type of wings or blades, their surface being as smooth as possible.
  • fluvial and maritime transport costs include both fuel consumption and all those costs related to transport time, such as daily rent and crew, for which reason the present provision seeks to either reduce the consumption of the boat, or increasing the boat's forward speed to a constant consumption. This results in less polluting and cheaper boats, or with shorter cycle times with their respective logistical savings.
  • the object of the present invention is then an arrangement to decrease the resistance to advance of a boat during its navigation, characterized in that it comprises at least one rotating body of rotational rotation synchronized with the forward speed of said boat, said at least a rotating body of revolution linked to said vessel by means of support and draft regulation associated with its longitudinal axis of rotation which is arranged perpendicular to the direction of advance of said vessel, and associated with actuation means, being said by at least one rotating body of revolution arranged in the bow and / or stern of said vessel, wherein the rotating body of revolution closest to the hull of said boat is separated from said hull of said boat by a distance of approximately 5% or less than its maximum diameter.
  • An arrangement is also claimed to decrease the resistance to advance of a vessel during its navigation, characterized in that it comprises: a rotating body of rotational revolution synchronized with the forward speed of said vessel, said rotating body of revolution being linked to said vessel by support and draft regulation means associated with its longitudinal axis of rotation which is arranged perpendicular to the forward direction of said vessel, and associated with actuation means, said body of rotational revolution being arranged on the bow and / or aft of said vessel and separated from the hull of said vessel for a distance of approximately 5% or less of its maximum diameter.
  • Another object of the present invention is an arrangement to decrease the resistance to advance of a boat during its navigation, characterized in that it comprises: two or more rotating bodies of rotation that are synchronized with the forward speed of a boat mounted through their axes longitudinal rotation to support means arranged at the bow and / or at the stern of said boat, where the body of rotational revolution closest to the hull of said boat is separated from said hull of said boat by a distance of approximately 5 % or less of its maximum diameter, said two or more rotating bodies of revolution being separated from each other by a distance of about 5% of their maximum diameters, their longitudinal axes of rotation being arranged perpendicular to the direction of advance of the vessel and associated with actuation means, and said support means being linked to ac regulation means side.
  • Figure 1 illustrates a side view of a first preferred embodiment, namely a rotating cylinder of rotation synchronized with the forward speed of a submerged vessel in the order of 30% of its diameter, and without submerging.
  • Figure 2 illustrates a side view of a second preferred embodiment, namely a plurality of rotary cylinders with synchronized rotation with the forward speed of a submerged vessel in the order of 30% of its diameter.
  • Figure 1 in its left part illustrates a rotating cylinder 1 arranged in the bow of a boat 2, although it could also be arranged in the stern, with rotation synchronized with the forward speed of said boat 2.
  • Said rotating cylinder 1 is linked to said vessel 2 by means of support and draft regulation 4 associated with its longitudinal axis of rotation 3, which is arranged perpendicular to the direction of advance of said vessel 2 and associated with drive means (not illustrated).
  • Said rotating cylinder 1 can be arranged in the bow and / or stern of said boat 2, and is separated from the hull of said boat 2 by a distance of approximately 5% or less of its diameter.
  • said support means may be forks.
  • Said draft regulation means regulate the float level of said rotating cylinder 1 by means of, for example, pistons or the like, so that said rotating cylinder 1 is submerged in the order of 30% of its diameter.
  • said rotating cylinder 1 is illustrated without being submerged or raised by means of said support and draft regulation means 4.
  • Said rotary cylinder 1 is given a rotary impulse by said actuation means (not illustrated), such as motors, said drive means being linked to said longitudinal axis of rotation 3 of said rotating cylinder 1 by transmission means (not illustrated), such as belts, belts, chains or the like .
  • said actuation means such as motors
  • said drive means being linked to said longitudinal axis of rotation 3 of said rotating cylinder 1 by transmission means (not illustrated), such as belts, belts, chains or the like .
  • transmission means such as belts, belts, chains or the like .
  • Figure 2 illustrates two or more rotating cylinders 8 mounted on support means 1 1 through their longitudinal axes of rotation 10, said support means 1 1 being arranged at the bow of a boat 9, although they could also be at the stern , wherein the rotating cylinder closest to the hull of said boat 9 is separated from said hull of said boat 9 by a distance of approximately 5% or less of its diameter.
  • Said longitudinal axes of rotation 10 are arranged perpendicular to the forward direction of the vessel 9, and said support means 1 1 are associated with draft regulation means 13 that regulate the level of buoyancy of said two or more rotating cylinders 8 so that they are submerged in the order of 30% of their diameter.
  • Said two or more rotating cylinders 8 are given a rotary impulse by means of driving means (not illustrated), such as a motor, or individual motors for each of the rotating cylinders 8, said driving means being linked to said longitudinal axes of rotation 10 of said rotating cylinders 8 by means of transmission (not illustrated), such as belts, belts, chains or the like.
  • driving means such as a motor, or individual motors for each of the rotating cylinders 8
  • said driving means being linked to said longitudinal axes of rotation 10 of said rotating cylinders 8 by means of transmission (not illustrated), such as belts, belts, chains or the like.
  • Said support means 1 1 can be, for example, forks, and said draft regulation means 13 can be, for example, pistons. Again the surfaces of said rotating cylinders 8 are smooth.
  • said one rotating cylinder 1 or said two or more rotating cylinders 8 can carry cargo therein.

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Abstract

Una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación (2) durante su navegación que comprende: por lo menos un cuerpo de revolución giratorio (1) de giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación (2), dicho por lo menos un cuerpo de revolución giratorio (1) vinculado a dicha embarcación (2) mediante medios de soporte y regulación de calado (4) asociados a su eje longitudinal de rotación (3) el cual está dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de dicha embarcación (2), y está asociado a medios de accionamiento, estando dicho por lo menos un cuerpo de revolución giratorio (1) dispuesto en la proa y/o popa de dicha embarcación (2), en donde el cuerpo de revolución giratorio (1) más próximo al casco de dicha embarcación (2) está separado de dicho casco de dicha embarcación (2) por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo.

Description

DISPOSICIÓN DE PROA Y/O POPA PARA DISMINUIR LA RESISTENCIA AL AVANCE DE UNA EMBARCACIÓN DURANTE SU NAVEGACIÓN
DESCRIPCIÓN
La presente invención se refiere a una disposición de proa y/o popa para disminuir la resistencia al avance de una embarcación durante su navegación.
Mediante la presente disposición se disminuye la resistencia al avance, constituida por la resistencia por fricción o viscosa, y por la resistencia por presión, también llamada residual o por formación de ola, logrando ya sea la disminución del consumo de la embarcación, o el aumento de la velocidad de avance de la embarcación a un consumo constante.
ARTE PREVIO
El documento US2009/0266288A1 divulga un método para reducir la resistencia a la fricción entre el cuerpo de una embarcación y el agua mediante la emisión de gases en el agua, mediante el suministro de una pluralidad de salidas de gas dispuestas en posiciones predeterminadas debajo de un nivel de agua en la parte delantera o proa de un casco de barco, empujando el casco hacia arriba y así disminuir la densidad promedio del agua en contacto superficial con el casco.
El documento JP2001 -1 14185 divulga un método para reducir la presión en el casco de un barco mediante hendiduras muy finas formadas a lo largo de la dirección del flujo del agua de mar en la superficie del enchapado externo de un barco, el cual está sometido a un tratamiento anti-abordaje, por lo cual disminuye la resistencia del casco y previene la adhesión de organismos marinos.
El documento JP4959667 divulga un dispositivo para reducir la resistencia a la fricción en un casco de barco capaz de emitir chorros de aire parejos que generen burbujas desde una pluralidad de orificios formados en la parte inferior del barco en la cual se dispone de una cámara de aire.
El documento EP0926060A3 divulga un método para reducir la resistencia a la fricción de un barco con respecto al agua mediante la generación de burbujas inyectando gas al agua a partir de ubicaciones seleccionadas que están separadas a lo largo de la dirección longitudinal mediante distancias específicas.
El documento JP2009-24861 1 divulga un dispositivo para la reducción de resistencia a la fricción de un barco con respecto al agua capaz de cambiar adecuadamente el lugar de la producción de burbujas y la cantidad de las mismas de acuerdo al estado de navegación del barco o el estado del mismo, reduciendo efectivamente la resistencia a la fricción mediante el soplado preciso de burbujas aun cuando existe turbulencia.
El documento JP2010-280342 divulga un aparato generador de burbujas finas en un casco para reducir la resistencia a la fricción del fluido formando capas gruesas de agua que incluyan las burbujas finas en la superficie sumergida del casco. Utiliza una bomba capaz de mezclar una gran cantidad de aire en el agua succionada.
El documento JP60-139586 divulga un generador de burbujas para reducir la resistencia a la fricción, interconectado a un cofre instalado en el casco frontal del enchapado inferior de un barco.
El documento JP62-268793 divulga un dispositivo para reducir la resistencia a la fricción mediante la disposición de medios de soplado de aire dispuestos en tres capas respectivamente a ambos lados del bulbo de proa en donde la presión dinámica se hace negativa.
El documento US2764954 divulga un aparato para la propulsión de barcos mediante la utilización de una corriente a chorros de aire entremezclado con agua para producir una fuerza de tracción reactiva para propulsar el barco, reduciendo sustancialmente la resistencia a la fricción.
El documento US5575232 divulga un método y un dispositivo para reducir la resistencia a la fricción en un barco mediante la generación de micro burbujas.
El documento US3875885 divulga un sistema de inyección a gas para vehículos marinos en el cual un inyector de gas primario crea un flujo de gas axial por debajo del casco de la nave, un aireador primario se dispone por debajo del casco de la nave para generar un flujo aireado de agua y un segundo aireador, para refinar adicionalmente el flujo aireado, el cual incluye una superficie inclinada para suministrar el efecto de propulsión principal.
El documento US6789491 B2 divulga un método para reducir la resistencia a la fricción de un barco entre el enchapado externo del casco y el agua mediante la inyección de aire y generar, así, microburbujas sobre la superficie de dicho enchapado, debajo de la línea de flotación en el bulbo de proa.
El documento US6186085B1 divulga un método para reducir la resistencia a la fricción de un casco de un barco mediante la inyección de microburbujas de diámetro predeterminado en el agua desde una posición adyacente al punto de inicio de la línea de corriente del agua y desde la posición donde la presión estática sea baja, y las microburbujas son distribuidas por lo menos en una parte del área circunferencial de la porción sumergida del casco, reduciendo así la resistencia a la fricción del mismo mientras navega.
Finalmente, el documento EP0265382A1 del mismo Solicitante, divulga ruedas de flotación que permite el desplazamiento de vehículos acuáticos o lo similar, teniendo las ruedas una conformación esférica con múltiples aspas que se fijan con rotación libre a un eje conectado al casco de un barco, facilitando así el movimiento del mismo.
Todos los objetos del arte previo arriba expuestos poseen muchas desventajas entre las cuales se pueden citar que no son eficientes y requieren de mucha energía para llegar a reducir la resistencia por fricción de una embarcación mientras navega. Incluso, en muchos de los casos, la disminución de la resistencia por fricción es mínima considerando la energía consumida a tal efecto, sin mencionar la complejidad de los dispositivos para provocar dicho efecto.
Esto ha llevado al Solicitante a desarrollar una innovadora disposición de por lo menos un cuerpo de revolución giratorio dispuesto en la proa y/o popa de una embarcación, con giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación, estando su eje longitudinal de rotación dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de la embarcación. Para la presente solicitud, dicho cuerpo de revolución giratorio es preferentemente un cilindro y en caso de tratarse de dos o más cuerpos de revolución los mismos son preferentemente de idéntica geometría e idénticas dimensiones. No obstante cualquier técnico del oficio de nivel medio estará en condiciones de adaptar la forma y las dimensiones de dicho cuerpo de revolución giratorio a las necesidades que requiera cualquier otro tipo de realización. El eje longitudinal de rotación de dicho por lo menos un cilindro está vinculado a la embarcación mediante medios de soporte y regulación de calado. Dichos medios de soporte pueden ser, por ejemplo, horquillas, brazos pivotantes o lo similar. A dicho por lo menos un cilindro se le otorga un impulso giratorio mediante medios de accionamiento como por ejemplo motores, que están vinculados a dicho eje longitudinal de dicho por lo menos un cilindro mediante medios de transmisión como por ejemplo correas, cintas, cadenas, o lo similar. Para lograr un efecto óptimo en cuanto a la reducción de la resistencia durante el avance de la embarcación, el Solicitante ha descubierto que el calado de dicho por lo menos un cilindro debe ser del orden del 30% de su diámetro. Para lograr que se mantenga dicho calado se disponen dichos medios de regulación de calado que pueden ser pistones o lo similar. Además, se ha encontrado que el cilindro giratorio más próximo al casco de dicha embarcación, para lograr una óptima reducción de la resistencia opuesta por el agua, debe estar separado de dicho casco de dicha embarcación por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro.
Una primera variante de realización de lo arriba expuesto es tener un único cilindro giratorio que cumpla con las características arriba expuestas, dispuesto en la proa y/o popa de la embarcación.
Una segunda variante de realización es tener dos o más cilindros giratorios montados en medios de soporte dispuestos en la proa y/o popa de una embarcación, en donde el cilindro giratorio más próximo al casco de dicha embarcación está separado de dicho casco de dicha embarcación por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro, teniendo dichos dos o más cilindros giratorios un giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación, estando separados entre ellos por una distancia de aproximadamente el 5% o menos de su diámetro, calando en el orden del 30% de su diámetro, y estando vinculados a medios de accionamiento. Los ejes longitudinales de rotación de dichos cilindros giratorios están dispuestos de manera perpendicular a la dirección de avance de la embarcación. Dichos medios de accionamiento pueden ser un único motor vinculado a dichos dos o más cilindros giratorios, o motores individuales para cada uno de los cilindros, estando el o los motores vinculados a dichos ejes longitudinales de dichos cilindros giratorios también mediante medios de transmisión como por ejemplo, correas, cintas, cadenas o lo similar.
Al igual que en el caso de un único cilindro, para lograr un resultado óptimo de reducción de resistencia al avance, se debe mantener constante el nivel de flotación de dichos cilindros giratorios con un calado del orden del 30% de su diámetro, para lo cual se disponen medios de regulación de calado vinculados a dichos medios de soporte. Dichos medios de regulación de calado pueden ser pistones o lo similar. CALADO
Durante la etapa de investigación, tras numerosos ensayos simulados por el sistema CFD con OpenFoam, el Solicitante ha comprobado, como se mencionó previamente, que el calado ideal de un cilindro es del orden del 30% de su diámetro, ya que dicho cilindro girando a velocidad de giro sincronizada con la velocidad de avance del conjunto comparado con el mismo cuerpo sin girar, con dicho calado, puede obtener una reducción de la resistencia al avance de hasta el 50% de la resistencia total, y siendo esta reducción de sólo un 5% cuando el calado es del 50% del diámetro.
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SEPARACIÓN ENTRE DOS O MÁS CILINDROS
Como se ha mencionado previamente, el Solicitante ha comprobado que la distancia óptima entre dos o más cilindros se obtiene cuando los cuerpos se acercan a aproximadamente un 5% o menos de su diámetro provocando un efecto hidrodinámico de interacción muy significativo, efecto que desaparece cuando se alejan los cuerpos giratorios. EMPUJE DEL CILINDRO DELANTERO DE UNA ESTRUCTURA DE DOS O MÁS CILINDROS EN PROA Con la separación óptima de alrededor del 5% o menos y un calado óptimo del orden del 30% del diámetro de los cilindros giratorios, el Solicitante ha comprobado que el cilindro delantero en una estructura de dos o más cilindros en proa, no solo contribuye a la disminución de la resistencia al avance de una embarcación, sino que aporta energía al sistema, lo que se entiende como empuje. Este fenómeno se logra por efecto de una sobrepresión en dicho cilindro giratorio y el aumento de velocidad del flujo de agua por el perfil sumergido del cilindro. Al estar el cilindro sólo parcialmente sumergido y ya en movimiento rototraslatorio, la sección sumergida encuentra una presión ofrecida por un medio aproximadamente 1000 veces más denso que el aire en contacto con la sección fuera del agua. Dicha diferencia de presiones aporta al movimiento rototraslatorio un empuje coincidente con el sentido de avance del conjunto.
Según los resultados obtenidos del ensayo realizado, un cilindro de 6m de diámetro o eslora, con un calado de 2m de profundidad y 12m de longitud o manga, a la velocidad sincronizada de 3,162m/s (tanto de giro como de avance) aporta un empuje al sistema equivalente a 73,14 HP.
GIRO SINCRONIZADO DE TRES CILINDROS, Y SOBREGIRO DESDE EL CILINDRO DELANTERO HACIA EL TRASERO EN UNA ESTRUCTURA MONTADA EN PROA
El Solicitante ha evaluado distintos porcentajes de velocidad de giro en relación a la velocidad de avance del conjunto, observándose una disminución continua de la resistencia al generar un sobregiro en dichos cilindros, como se puede observar en la figura que se detalla a continuación.
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Al analizar un conjunto de 3 cilindros giratorios con giro sincronizado también se analizó la variación de velocidad de giro o sobregiro en forma incremental desde el cilindro delantero hacia el trasero, obteniéndose los siguientes resultados:
A) Tres cilindros, giro sincronizado a la velocidad de 1 m/s, la reducción obtenida fue 43% de la resistencia total al avance del conjunto;
B) Tres cilindros, cilindro delantero sincronizado, cilindro intermedio sincronizado y cilindro trasero girando a 2 veces la velocidad sincronizada, la reducción obtenida fue 52% de la resistencia total al avance del conjunto;
C) Tres cilindros, cilindro delantero sincronizado, cilindro intermedio girando a 1 ,5 veces la velocidad sincronizada y cilindro trasero girando a 2 veces la velocidad sincronizada, la reducción obtenida fue del 56% de la resistencia total al avance del conjunto.
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Como se puede apreciar, el sobregiro tiene un impacto importante en la reducción de la resistencia total. Si bien desde el punto de vista del balance energético la elección óptima es la de giro sincronizado a la misma velocidad de avance de la embarcación, desde el punto de vista de la necesidad de conseguir un aumento de velocidad de la embarcación, las demás opciones son muy válidas.
Se ensayaron distintas configuraciones: A) Todos los cilindros girando de manera sincronizada;
B) Solo girando sincronizado el cilindro delantero;
C) Solo girando sincronizado el cilindro trasero; y
D) Todos los cilindros sin girar. Se ha observado que siempre la mayor disminución, e inclusive el empuje en todos los casos, lo aporta el cilindro delantero.
Sin embargo, cuando se analizó girando únicamente el cilindro trasero e inclusive en el caso de sobregiro, dicho cilindro trasero aporta una reducción de la resistencia total del conjunto del orden del 5%.
Es por ello que el Solicitante entiende que una de las aplicaciones que más beneficios aportará a la industria naval en general es la colocación, en los transportes navales existentes y los que se construyan en un futuro, estructuras montadas en la proa que incluyan uno o más cilindros.
Como es de esperar, el beneficio de la rotación es progresivo con la escala utilizada. Por eso cada embarcación que aplique este método de reducción de resistencia en su proa y/o popa, deberá ensayar la mejor opción de escala para cada configuración. Otra característica de la invención es que tanto en el caso de un único cilindro giratorio como de dos o más cilindros giratorios, los mismos pueden hacer las veces de tanques que permitan cargar fluidos o granos, logrando entonces un aprovechamiento del volumen y mejorando la relación costo/tonelada transportada.
Los cilindros giratorios no tienen ningún tipo de alas o paletas, siendo su superficie lo más lisa posible.
El efecto de disminución de resistencia al avance es mucho mayor que la resistencia generada por los cilindros en el agua, puesto que se modifica la resistencia por presión, también llamada residual o por formación de ola. La resistencia por presión explica alrededor del 90% de la resistencia total de una embarcación y aumenta de forma exponencial en función de la velocidad.
Más aún, los costos del transporte fluvial y marítimo incluyen tanto el consumo de combustible como todos aquellos costos relacionados al tiempo de transporte, como por ejemplo alquiler diario y tripulación, por lo que con la presente disposición se busca ya sea la disminución del consumo de la embarcación, o el aumento de la velocidad de avance de la embarcación a un consumo constante. Esto deriva en embarcaciones menos contaminantes y más económicas, o bien con menores tiempos de ciclo con su respectivo ahorro de carácter logístico.
Se genera así una relación sumamente eficiente de energía consumida por tonelada de carga transportada y, además, un diseño sumamente estable.
Es entonces objeto de la presente invención una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación durante su navegación, caracterizada porque comprende por lo menos un cuerpo de revolución giratorio de giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación, estando dicho por lo menos un cuerpo de revolución giratorio vinculado a dicha embarcación mediante medios de soporte y regulación de calado asociados a su eje longitudinal de rotación el cual está dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de dicha embarcación, y asociado a medios de accionamiento, estando dicho por lo menos un cuerpo de revolución giratorio dispuesto en la proa y/o popa de dicha embarcación, en donde el cuerpo de revolución giratorio más próximo al casco de dicha embarcación está separado de dicho casco de dicha embarcación por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo.
Se reivindica también una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación durante su navegación, caracterizada porque comprende: un cuerpo de revolución giratorio de giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación, estando dicho cuerpo de revolución giratorio vinculado a dicha embarcación mediante medios de soporte y regulación de calado asociados a su eje longitudinal de rotación el cual está dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de dicha embarcación, y asociado a medios de accionamiento, estando dicho cuerpo de revolución giratorio dispuesto en la proa y/o popa de dicha embarcación y separado del casco de dicha embarcación por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo. Otro objeto de la presente invención es una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación durante su navegación, caracterizada porque comprende: dos o más cuerpos de revolución giratorios de giro sincronizado con la velocidad de avance de una embarcación montados a través de sus ejes longitudinales de rotación a medios de soporte dispuesto en la proa y/o en la popa de dicha embarcación, en donde el cuerpo de revolución giratorio más próximo al casco de dicha embarcación está separado de dicho casco de dicha embarcación por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo, estando dichos dos o más cuerpos de revolución giratorios separados entre sí por una distancia de alrededor del 5% de sus diámetros máximos, estando sus ejes longitudinales de rotación dispuestos de manera perpendicular a la dirección de avance de la embarcación y asociados a medios de accionamiento, y estando dichos medios de soporte vinculados a medios de regulación de calado. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 ilustra una vista lateral de un primer ejemplo preferido de realización, a saber un cilindro giratorio de giro sincronizado con la velocidad de avance de una embarcación sumergido en el orden del 30% de su diámetro, y sin sumergir.
La Figura 2 ilustra una vista lateral de un segundo ejemplo preferido de realización, a saber una pluralidad de cilindros giratorios de giro sincronizado con la velocidad de avance de una embarcación sumergidos en el orden del 30% de su diámetro. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La Figura 1 en su parte izquierda ilustra un cilindro giratorio 1 dispuesto en la proa de una embarcación 2, aunque también podría estar dispuesta en la popa, con giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación 2. Dicho cilindro giratorio 1 está vinculado a dicha embarcación 2 mediante medios de soporte y regulación de calado 4 asociados a su eje longitudinal de rotación 3, el cual está dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de dicha embarcación 2 y asociado a medios de accionamiento (no ilustrados). Dicho cilindro giratorio 1 puede estar dispuesto en la proa y/o popa de dicha embarcación 2, y está separado del casco de dicha embarcación 2 por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro.
Asimismo dichos medios de soporte pueden ser horquillas. Dichos medios de regulación de calado regulan el nivel de flotación de dicho cilindro giratorio 1 mediante, por ejemplo, pistones o lo similar, para que dicho cilindro giratorio 1 esté sumergido en el orden de un 30% de su diámetro. A su vez, en la parte derecha de la Figura 1 se ilustra a dicho cilindro giratorio 1 sin sumergir o elevado mediante dichos medios de soporte y regulación de calado 4.
A dicho cilindro giratorio 1 se le otorga un impulso giratorio mediante dichos medios de accionamiento (no ¡lustrados), como por ejemplo motores, estando dichos medios de accionamiento vinculados a dicho eje longitudinal de rotación 3 de dicho cilindro giratorio 1 mediante medios de transmisión (no ¡lustrados), como por ejemplo correas, cintas, cadenas o lo similar. De esta manera se logra el giro sincronizado de dicho cilindro giratorio 1 con la velocidad de avance de dicha embarcación 2. La superficie de dicho cilindro giratorio 1 es lisa. Dicho cilindro giratorio 1 posee, además, capacidad de sobregiro provista por dichos medios de accionamiento (no ¡lustrados).
La Figura 2 ilustra dos o más cilindros giratorios 8 montados en medios de soporte 1 1 a través de sus ejes longitudinales de rotación 10, estando dichos medios de soporte 1 1 dispuestos en la proa de una embarcación 9, aunque también podrían estar en la popa, en donde el cilindro giratorio más próximo al casco de dicha embarcación 9 está separado de dicho casco de dicha embarcación 9 por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro. Dichos ejes longitudinales de rotación 10 están dispuestos de manera perpendicular a la dirección de avance de la embarcación 9, y dichos medios de soporte 1 1 están asociados a medios de regulación de calado 13 que regulan el nivel de flotación de dichos dos o más cilindros giratorios 8 para que los mismos están sumergidos en el orden del 30% de su diámetro. A dichos dos o más cilindros giratorios 8 se le otorga un impulso giratorio mediante medios de accionamiento (no ¡lustrados), como por ejemplo un motor, o motores individuales para cada uno de los cilindros giratorios 8, dichos medios de accionamiento están vinculados a dichos ejes longitudinales de rotación 10 de dichos cilindros giratorios 8 mediante medios de transmisión (no ¡lustrados), como por ejemplo correas, cintas, cadenas o lo similar.
Dicho medios de soporte 1 1 pueden ser, por ejemplo, horquillas, y dichos medios de regulación de calado 13 pueden ser, por ejemplo, pistones. Nuevamente las superficies de dichos cilindros giratorios 8 son lisas.
Asimismo, dicho un cilindro giratorio 1 o dichos dos o más cilindros giratorios 8, pueden portar carga en su interior.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación (2) durante su navegación, caracterizada por que comprende: por lo menos un cuerpo de revolución giratorio (1 ) de giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación (2), dicho por lo menos un cuerpo de revolución giratorio (1 ) vinculado a dicha embarcación (2) mediante medios de soporte y regulación de calado (4) asociados a su eje longitudinal de rotación (3) el cual está dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de dicha embarcación (2), y está asociado a medios de accionamiento, estando dicho por lo menos un cuerpo de revolución giratorio (1 ) dispuesto en la proa y/o popa de dicha embarcación (2), en donde el cuerpo de revolución giratorio (1 ) más próximo al casco de dicha embarcación (2) está separado de dicho casco de dicha embarcación (2) por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo.
2. Una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación (2) durante su navegación, caracterizada por que comprende: un cuerpo de revolución giratorio (1 ) de giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación (2), dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) vinculado a dicha embarcación (2) mediante medios de soporte y regulación de calado (4) asociados a su eje longitudinal de rotación (3) el cual está dispuesto de manera perpendicular a la dirección de avance de dicha embarcación (2), y asociado a medios de accionamiento, estando dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) dispuesto en la proa y/o popa de dicha embarcación (2), y separado del casco de dicha embarcación (2) por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo.
3. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que dichos medios de soporte y regulación de calado (4) son horquillas asociadas a pistones y mantienen a dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) sumergido en el orden de un 30% de su diámetro máximo durante la navegación.
4. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que dichos medios de accionamiento impulsan de manera giratoria a dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ), siendo dichos medios de accionamiento motores, y estando vinculados a dicho eje longitudinal de rotación (3) de dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) mediante medios de transmisión.
5. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada por que dichos medios de transmisión son correas, cintas, cadenas, engranajes o lo similar.
6. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que la superficie de dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) es lisa y su interior es hueco a fin de tener la capacidad de portar carga.
7. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) tiene capacidad de sobregiro suministrada por dichos medios de accionamiento. 8. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que dicho cuerpo de revolución giratorio (1 ) es un cilindro.
9. Una disposición para disminuir la resistencia al avance de una embarcación (9) durante su navegación, caracterizada por que comprende: dos o más cuerpos de revolución giratorios (8) de giro sincronizado con la velocidad de avance de dicha embarcación (9), montados a través de sus ejes longitudinales de rotación (10) a medios de soporte (1 1 ) dispuestos en la proa y/o en la popa de dicha embarcación (9), en donde el cuerpo de revolución giratorio
(8) más próximo al casco de dicha embarcación (9) está separado de dicho casco de dicha embarcación
(9) por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de su diámetro máximo, estando dichos dos o más cuerpos de revolución giratorios (8) separados entre sí por una distancia de aproximadamente un 5% o menos de sus diámetros máximos, estando sus ejes longitudinales de rotación (10) dispuestos de manera perpendicular a la dirección de avance de la embarcación (9) y asociados a medios de accionamiento, y estando dichos medios de soporte (1 1 ) vinculados a medios de regulación de calado (13).
10. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que dichos medios de soporte (1 1 ) son horquillas.
1 1 . La disposición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que dichos medios de regulación de calado (13) son pistones y mantienen a dichos dos o más cuerpos de revolución giratorios (8) sumergidos en el orden de un 30% de su diámetro máximo durante la navegación.
12. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que dichos medios de accionamiento impulsan de manera giratoria a dichos dos o más cuerpos de revolución giratorios (8) mediante medios de transmisión, siendo dichos medios de accionamiento preferiblemente un motor o una pluralidad de motores, estando dichos medios de accionamiento vinculados, cada uno, a cada uno de dichos dos o más cuerpo de revolución giratorios (8).
13. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada por que dichos medios de transmisión son correas, cintas, cadenas, engranajes o lo similar.
14. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que las superficies de dichos cuerpos de revolución giratorios (8) son lisas y sus interiores son huecos a fin de tener la capacidad de portar carga.
15. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que cada uno de dichos dos o más cuerpos de revolución giratorios (8) tiene la capacidad de sobregiro provista por dichos medios de accionamiento.
16. La disposición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dichos cuerpos de revolución giratorios (8) son cilindros.
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