WO2024094910A1 - Dispositivo de propulsión para vehículos acuáticos - Google Patents

Dispositivo de propulsión para vehículos acuáticos Download PDF

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WO2024094910A1
WO2024094910A1 PCT/ES2023/070644 ES2023070644W WO2024094910A1 WO 2024094910 A1 WO2024094910 A1 WO 2024094910A1 ES 2023070644 W ES2023070644 W ES 2023070644W WO 2024094910 A1 WO2024094910 A1 WO 2024094910A1
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shaft
fin
vehicle
guides
fixed
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PCT/ES2023/070644
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ramón FERNÁNDEZ FERIA
Enrique SANMIGUEL ROJAS
Pablo ESTEBAN LOPEZ-TELLO
Original Assignee
Universidad De Malaga
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type

Definitions

  • This invention belongs to the technical field of devices for aquatic propulsion.
  • the present invention presents a different alternative for aquatic propulsion that is more efficient than current devices, and that of course overcomes the main drawbacks of propellers mentioned above.
  • the present invention provides an alternative solution to the problem of propulsion in maritime means of transport according to claim 1.
  • Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
  • the invention refers to an aquatic propulsion device suitable for propelling a vehicle, the device being characterized in that it comprises a sealed compartment that houses inside an electric motor connected to an axle, the electric motor being configured to cause an angular oscillatory movement in the shaft, so that a first end of the shaft protrudes from the passenger compartment through a first hole and a second end of the shaft protrudes from the cabin through a second hole, a first fin coupled to the first end of the shaft, of so that the first end of the shaft is configured to cause an angular oscillatory movement in the first fin; a second fin coupled to the second end of the shaft, such that the second end of the shaft is configured to cause an angular oscillatory movement in the second fin; guides configured to be fixed to the vehicle; guide elements fixed to the passenger compartment and arranged to be introduced and guided by the guides; and a longitudinal spring with a first end configured to be attached to the vehicle and a second end arranged integrally with the passenger compartment.
  • the flapping movement causes the engine compartment and fins assembly to be subjected to a thrust force in a horizontal direction and another lifting force in a vertical direction.
  • the thrust force transmitted by the horizontal reaction carried out by the guides would provide the propulsion of the vehicle, while the vertical lift force would produce a vertical movement of the electric motor compartment, which is driven thanks to the guide elements.
  • This propulsion device allows the generation of the thrust necessary to move the vehicle, but at a movement frequency much lower than that used by the propeller, so that the cavitation phenomenon is avoided and the plant's performance can be increased. propellant. Furthermore, due to the presence of the longitudinal spring, resonance phenomena can be taken advantage of to further increase the efficiency of the propulsion plant.
  • the motor would generate an angular oscillatory movement on its axis of variable frequency and amplitude. In this way, an angular oscillatory movement is achieved in the fins, which allows the vehicle to propel efficiently.
  • each end of the shaft is coupled to the corresponding fin by means of a bearing, so that free rotation of each fin with respect to the end of the corresponding shaft is allowed.
  • the device additionally comprises a torsional spring associated with each fin, so that each torsional spring comprises a first end fixed to the fin and a second end fixed to the end of the corresponding shaft.
  • connection between fins and shaft would be made by means of a torsional spring, which allows the fins to rotate with a phase shift with respect to the motor shaft using a bearing.
  • each torsional spring comprises a pair of rollers attached to each fin and a plate attached to each end of the shaft, so that the plate is inserted between the rollers.
  • the guide elements are cylindrical projections, wheels or rollers.
  • the geometry of the fins is obtained from a NACA series aerodynamic profile.
  • the device additionally comprises a pneumatic or hydraulic mechanism configured to vary the stiffness of the longitudinal spring.
  • the rigidity of the longitudinal spring can be adapted, which allows better optimization of its operation.
  • the span of the fin is between 1 and 5 times the chord of the NACA profile.
  • the fins are made of steel or a composite material, such as a carbon-reinforced plastic or glass-reinforced plastic.
  • the device additionally comprises a plunger arranged integrally with the passenger compartment, the plunger being configured to guide the relative movement between the passenger compartment and the vehicle, so that the second end of the longitudinal spring is attached to the plunger.
  • the present invention relates to a vehicle comprising a hull with a bow and a stern; a propulsion device according to any of the preceding claims, wherein the guides and the longitudinal spring are fixed to the stern of the vehicle; and a power cable configured to be submerged in water, which links a power source to the electric motor of the propulsion device.
  • the guides are fixed to the stern of the water vehicle through rivets or screws. In this way, these guides are prevented from being dragged.
  • the vehicle additionally comprises a control unit configured to adjust the stiffness of the longitudinal spring based on the frequency of movement of the flaps.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a propulsion device according to the invention.
  • Figure 2 shows a construction detail of the torsional spring installed between the fin and the motor shaft.
  • Figure 3 shows a detail of the relationship between the wheels and the guides of a device according to the invention.
  • FIG. 1 A first embodiment of a propulsion device according to the invention is shown in Figure 1.
  • This device is designed to be fully or partially submerged in water and propel an aquatic vehicle.
  • the device comprises an electric motor inside the passenger compartment 1. Said motor would produce an angular oscillatory movement of its axis 2. The amplitude and frequency of the movement of the axis 2 can be adjusted through a control unit (not shown) located in the vehicle. .
  • the electric motor would be powered from inside the vehicle through a cable (not shown) suitable for submersion in water and allowing relative vertical movement between the cabin 1 and the stern of the boat.
  • a first end protrudes from axle 2 on one side of the passenger compartment and a second end protrudes from the other side of the passenger compartment.
  • Each of these ends is attached to a torsional spring 3 of fixed and known stiffness ke.
  • Said torsional spring 3 transmits the torque of the motor of axis 2 to each fin 4. The details of this torsional spring 3 will be seen in Figure 2.
  • Each of the fins 4 is manufactured from the geometry of a profile 7 of the NACA brand.
  • the chord 8 and the span 9 of the fin 4 would be selected from the nominal propulsion speed of the water vehicle and the power required.
  • the oscillatory or flapping movement of the fins 4, produced by the movement of the axis 2, causes a force in the device that has a vertical component of lift and a horizontal component of thrust, both of a harmonic or oscillatory nature.
  • the set of fins 4 and engine compartment 1 is suspended vertically from a vertical piston or piston 13.
  • the piston 13 would be connected at its other end to a longitudinal spring of variable stiffness k z , which would be fixed inside the compartment. watertight 14.
  • the longitudinal spring of variable stiffness could be achieved through one of the numerous engineering solutions that exist based on pneumatic or hydraulic systems.
  • the base 15 of the compartment 14 would be attached to the stern of the water vehicle by means of rivets or screws.
  • the flapping fins 4 would be made of steel or carbon fiber depending on the propulsion power.
  • Figure 2 shows a construction detail of the torsional spring 3 installed between fin 4 and shaft 2 of the motor.
  • the torsional spring comprises a pair of rollers 5 that are attached to each fin 4, and a plate 12 attached to each end of the shaft, which is inserted between the rollers 5.
  • the shaft rotates, it does not It is not the shaft itself that transmits the rotation moment to the fin, but rather it is the plate 12, inserted between the rollers, that exerts the rotation moment on the rollers.
  • the torsion of the platelet with respect to the shaft acts as a torsional spring, since the platelet will always tend to its rest position.
  • axis 2 would generate an oscillatory movement in fin 4 that is out of phase with the oscillatory movement of axis 2 of the motor.
  • control unit will modify the rigidity constant of the longitudinal spring to adjust it to at least the minimum marked by the previous expression.
  • Figure 3 shows a detail of the relationship between the wheels and the guides of a device according to the invention.
  • the vertical component of the force generated by the flapping movement is absorbed thanks to the fact that the cabin 1 comprises wheels or bearings 10, which are mounted to slide inside vertical guides or rails 11. To prevent the bearings from dragging The guides 11 in their horizontal force, the guides are firmly attached to the stern of the water vehicle through rivets or screws. The horizontal thrust of the propeller would be transmitted to the stern of the water vehicle by the horizontal reaction force between the bearings 10 and guides 11.
  • CD is the coefficient of friction
  • p is the density of water
  • A is the wet surface
  • U is the speed of the vehicle to be obtained. Therefore, once installed in the vehicle, it will be advantageous to know the speed at which said vehicle will want to move in order to calculate the necessary power that must be supplied to the engine through the power supply. Furthermore, the motor torque required to move the vanes at the resonance frequency mentioned above will be
  • K K L ⁇ 1/2 pc 13/4 bf 5/4 U 3/4
  • K is a dimensionless constant whose value, at the frequencies of interest, is around unity, and which depends on the geometric characteristics of the profile
  • L ⁇ is the Lighthill number, defined according to the following expression:
  • the electric motor is capable of providing the power and torque characteristics demanded by the driving conditions of the vehicle in which it is to be installed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Dispositivo de propulsión para vehículos acuáticos que comprende un habitáculo (1) estanco que aloja en su interior un motor eléctrico conectado a un eje (2), dicho motor provocando un movimiento oscilatorio angular en el eje (2), de modo que un primer extremo del eje sobresale del habitáculo (1) por un primer orificio y un segundo extremo del eje sobresale del habitáculo (1) por un segundo orificio; unas aletas (4) acopladas a cada extremo del eje (1) mediante sendos resortes torsionales, así como unas guías (11) configuradas para ser fijadas al vehículo; unos elementos de guía (10) fijados al habitáculo y dispuestos para ser introducidos y guiados por las guías; y un resorte longitudinal de rigidez variable y modificada por una unidad de control, con un primer extremo configurado para ser unido al vehículo y un segundo extremo dispuesto de manera solidaria con el habitáculo (1).

Description

DISPOSITIVO DE PROPULSIÓN PARA VEHÍCULOS ACUÁTICOS
CAMPO TÉCNICO
Esta invención pertenece al campo técnico de los dispositivos para la propulsión acuática.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Más del 90% del comercio mundial se transporta mediante barcos. Los propulsores acuáticos más ampliamente utilizados son los basados en turbopropulsores de hélices. Sin embargo, uno de los mayores problemas que tienen este tipo de propulsores es la aparición de cavitación. Este fenómeno produce la generación de burbujas de vapor que, tras implosionar cerca de la superficie de la hélice generan ruido, vibraciones y, con el tiempo, pueden llegar a destruir la hélice. A mayor número de revoluciones de la hélice, mayor generación de cavitación. Además, la cavitación produce una disminución en la eficiencia de las hélices. Esto conlleva un mayor consumo y contaminación para una velocidad de avance dada. Para disminuir la cavitación y, por lo tanto, la generación de ruido, en algunos diseños de hélices en submarinos se bajan las revoluciones a costa de incluir un mayor número de álabes para mantener el empuje. Esto provoca una disminución muy notable del rendimiento del propulsor.
La mayor parte del CO2 que genera el ser humano se produce en el transporte de mercancías por el mar. Un pequeño aumento en la eficiencia de la propulsión acuática tendría un efecto enorme en mitigar los efectos del cambio climático, para lo cual es imprescindible desarrollar nuevos propulsores que puedan ser más eficientes que las hélices convencionales.
La presente invención presenta una alternativa diferente para una propulsión acuática más eficiente que los dispositivos actuales, y que por supuesto supera los principales inconvenientes de las hélices antes mencionados.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN
Tal y como se ha indicado, la presente invención proporciona una solución alternativa al problema de la propulsión en medios de transporte marítimos según la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.
A menos que se defina lo contrario, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) utilizados en el presente documento deben interpretarse como es habitual en la técnica. Se entenderá además que los términos de uso común también deben interpretarse como es habitual en la técnica correspondiente y no en un sentido idealizado o excesivamente formal, a menos que se definan expresamente en el presente documento.
En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (como "comprendiendo", etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente; es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo descrito y definido pueda incluir otros elementos, pasos, etc.
En un primer aspecto inventivo, la invención se refiere a un dispositivo de propulsión acuática adecuado para propulsar un vehículo, estando el dispositivo caracterizado por que comprende un habitáculo estanco que aloja en su interior un motor eléctrico conectado a un eje, estando configurado el motor eléctrico para provocar un movimiento oscilatorio angular en el eje, de modo que un primer extremo del eje sobresale del habitáculo por un primer orificio y un segundo extremo del eje sobresale del habitáculo por un segundo orificio, una primera aleta acoplada al primer extremo del eje, de modo que el primer extremo del eje está configurado para provocar un movimiento oscilatorio angular en la primera aleta; una segunda aleta acoplada al segundo extremo del eje, de modo que el segundo extremo del eje está configurado para provocar un movimiento oscilatorio angular en la segunda aleta; unas guías configuradas para ser fijadas al vehículo; unos elementos de guía fijados al habitáculo y dispuestos para ser introducidos y guiados por las guías; y un resorte longitudinal con un primer extremo configurado para ser unido al vehículo y un segundo extremo dispuesto de manera solidaria con el habitáculo.
El movimiento de aleteo hace que el conjunto habitáculo del motor y aletas esté sometido a una fuerza de empuje en dirección horizontal y otra fuerza de sustentación en dirección vertical. La fuerza de empuje transmitida por la reacción horizontal efectuada por las guías proporcionaría la propulsión del vehículo, mientras que la fuerza de sustentación vertical produciría un movimiento vertical del habitáculo del motor eléctrico, que es conducido gracias a los elementos de guía.
Este dispositivo de propulsión permite la generación del empuje necesario para el desplazamiento del vehículo, pero a una frecuencia de movimiento mucho más baja que la utilizada por la hélice, de modo que se evita el fenómeno de cavitación y se puede aumentar el rendimiento de la planta propulsora. Además, debido a la presencia del resorte longitudinal, se pueden aprovechar fenómenos de resonancia para aumentar más todavía la eficiencia de la planta propulsora.
El motor generaría un movimiento oscilatorio angular en su eje de frecuencia y amplitud variables. De este modo, se consigue en las aletas un movimiento oscilatorio angular, que permite el impulso del vehículo de manera eficiente.
En realizaciones particulares, cada extremo del eje está acoplado a la aleta correspondiente por medio de un rodamiento, de modo que se permite el giro libre de cada aleta con respecto al extremo del eje correspondiente.
En realizaciones particulares, el dispositivo comprende adicionalmente un resorte torsional asociado a cada aleta, de modo que cada resorte torsional comprende un primer extremo fijado a la aleta y un segundo extremo fijado al extremo del eje correspondiente.
La conexión entre aletas y eje se haría mediante un resorte torsional, que posibilita que las aletas roten con un desfase respecto a eje del motor mediante un rodamiento.
En realizaciones particulares, cada resorte torsional comprende un par de rodillos unidos a cada aleta y una plaqueta unida a cada extremo del eje, de modo que la plaqueta está introducida entre los rodillos.
De este modo se consigue la rotación de las aletas con una resistencia mínima en el resorte torsional.
En realizaciones particulares, los elementos de guía son salientes cilindricos, ruedas o rodillos.
De este modo, se asegura también un bajo rozamiento en el movimiento con respecto a la guía, regido por el resorte longitudinal.
En realizaciones particulares, la geometría de las aletas se obtiene a partir de un perfil aerodinámico de la serie NACA.
Estos perfiles garantizan una gran eficiencia hidrodinámica. En realizaciones particulares, el dispositivo comprende adicionalmente un mecanismo neumático o hidráulico configurado para variar la rigidez del resorte longitudinal.
Gracias a este mecanismo, se puede adaptar la rigidez del resorte longitudinal, lo cual permite una mejor optimización de su funcionamiento.
En realizaciones particulares, la envergadura de la aleta está comprendida entre 1 y 5 veces la cuerda del perfil NACA.
De este modo se consigue una buena eficiencia del sistema propulsor.
En realizaciones particulares, las aletas están hechas de acero o de un material compuesto, como por ejemplo un plástico reforzado con carbono o plástico reforzado con vidrio.
En realizaciones particulares, el dispositivo comprende adicionalmente un émbolo dispuesto solidariamente con el habitáculo, estando el émbolo configurado para guiar el movimiento relativo entre el habitáculo y el vehículo, de modo que el segundo extremo del resorte longitudinal está unido al émbolo.
En un segundo aspecto inventivo, la presente invención se refiere a un vehículo que comprende un casco con una proa y una popa; un dispositivo de propulsión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las guías y el resorte longitudinal están fijadas a la popa del vehículo; y un cable de alimentación configurado para ser sumergido en el agua, que une una fuente de alimentación con el motor eléctrico del dispositivo de propulsión.
En algunas realizaciones particulares, las guías están fijadas a la popa del vehículo acuático a través de unos remaches o tornillos. De este modo, se impide que dichas guías sean arrastradas.
En realizaciones particulares, el vehículo comprende adicionalmente una unidad de control configurada para ajustar la rigidez del resorte longitudinal en función de la frecuencia de movimiento de las aletas.
RESUMEN DE LAS FIGURAS Para completar la descripción, y con el fin de proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman parte integrante de la descripción e ¡lustran una realización de la invención, lo cual no debe interpretarse como una restricción del alcance de la invención, sino sólo como un ejemplo de cómo puede llevarse a cabo la invención. Los dibujos comprenden las siguientes figuras:
La Figura 1 muestra una primera realización de un dispositivo de propulsión de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra un detalle constructivo del resorte torsional instalado entre la aleta y el eje del motor.
La Figura 3 muestra un detalle de la relación entre las ruedas y las guías de un dispositivo de acuerdo con la invención.
En estas figuras se han utilizado las siguientes referencias numéricas:
1 Habitáculo
2 Eje
3 Resorte torsional
4 Aleta
5 Rodillos
6 Rodamientos de la aleta
7 Perfil de la aleta
8 Cuerda del perfil de la aleta
9 Envergadura de la aleta
10 Ruedas
11 Guías verticales
12 Plaqueta
13 Pistón vertical
14 Compartimento del pistón
15 Base del pistón
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UN EJEMPLO PARTICULAR DE REALIZACIÓN
Las realizaciones de ejemplo se describen con suficiente detalle como para que el experto en la materia pueda incorporar y poner en práctica los sistemas y procesos aquí descritos. Es importante entender que las realizaciones pueden proporcionarse en muchas formas alternativas y no deben interpretarse como limitadas a los ejemplos aquí expuestos.
Por consiguiente, aunque las realizaciones pueden modificarse de diversas maneras y adoptar varias formas alternativas, en los dibujos se muestran realizaciones específicas y se describen en detalle a continuación como ejemplos. No hay intención de limitarse a las formas particulares divulgadas. Por el contrario, deben incluirse todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que entren en el ámbito de las reivindicaciones adjuntas. Los elementos de las realizaciones de ejemplo se denotan sistemáticamente con los mismos números de referencia a lo largo de los dibujos y de la descripción detallada, cuando proceda.
En la figura 1 se muestra una primera realización de un dispositivo de propulsión de acuerdo con la invención.
Este dispositivo está diseñado para sumergirse total o parcialmente en agua y propulsar un vehículo acuático.
El dispositivo comprende un motor eléctrico dentro del habitáculo 1. Dicho motor produciría un movimiento oscilatorio angular de su eje 2. La amplitud y frecuencia del movimiento del eje 2 se puede ajustar a través de una unidad de control (no mostrada) situada en el vehículo.
El motor eléctrico se alimentaría desde el interior del vehículo a través de un cable (no mostrado) adecuado para sumergirse en agua y permitir el movimiento vertical relativo entre el habitáculo 1 y la popa del barco.
Del eje 2 sobresale un primer extremo por un lado del habitáculo y un segundo extremo por el otro lado del habitáculo. Cada uno de esos extremos está unido a un resorte torsional 3 de rigidez fija y conocida ke. Dicho resorte torsional 3 transmite el par del motor del eje 2 a cada aleta 4. Los detalles de este resorte torsional 3 se verán en la Figura 2.
Cada una de las aletas 4 se fabrica a partir de la geometría de un perfil 7 de la señe NACA. La cuerda 8 y la envergadura 9 de la aleta 4 se seleccionarían a partir de la velocidad nominal de propulsión del vehículo acuático y la potencia necesaria.
El movimiento oscilatorio o de aleteo de las aletas 4, producido por el movimiento del eje 2, provoca en el dispositivo una fuerza que tiene una componente vertical de sustentación y una componente horizontal de empuje, ambas de naturaleza armónica u oscilatoria. El conjunto aletas 4 y habitáculo 1 del motor está suspendido verticalmente de un pistón o émbolo vertical 13. A su vez, el pistón 13 estaría conectado por su otro extremo a un resorte longitudinal de rigidez variable kz, el cual estaría fijado dentro del compartimento estanco 14. El resorte longitudinal de rigidez variable se podría conseguir mediante alguna de las numerosas soluciones ingeníenles que existen basados en sistemas neumáticos o hidráulicos.
La base 15 del compartimento 14 estaría unido a la popa del vehículo acuático mediante remaches o tornillos.
Las aletas batientes 4 se fabricarían de acero o fibra de carbono dependiendo de la potencia de propulsión.
La figura 2 muestra un detalle constructivo del resorte torsional 3 instalado entre aleta 4 y eje 2 del motor.
En esta figura se observa cómo cada extremo del eje se introduce en la aleta y puede girar libremente con respecto a la misma, gracias a un rodamiento que permite dicho giro. Por otro lado, el resorte torsional comprende un par de rodillos 5 que están unidos a cada aleta 4, y una plaqueta 12 unida a cada extremo del eje, que se introduce entre los rodillos 5. De este modo, cuando el eje gira, no es el eje mismo el que transmite el momento de rotación a la aleta, sino que es la plaqueta 12, introducida entre los rodillos, la que ejerce el momento de giro a los rodillos. Mientras gira, como la plaqueta está empotrada en el eje, la torsión de la plaqueta con respecto del eje hace las veces de resorte torsional, ya que la plaqueta siempre tenderá a su posición de reposo. De esta forma, el eje 2 generaría un movimiento oscilatorio en la aleta 4 que está desfasado del movimiento oscilatorio del eje 2 del motor.
Fijadas la cuerda 8 de las aletas en un valor c y su envergadura en un valor b (suma de las envergaduras 9 de las dos aletas en la Figura 1 ) y conocida la constante de rigidez torsional ke del resorte torsional 3, si el espesor de la aleta es pequeño comparado con su cuerda, su eje de giro 2 está próximo a su borde de ataque, y si se desprecian los amortiguamientos originados por los rodamientos, la frecuencia (en Hz) de resonancia que proporciona la máxima eficiencia de propulsión es
Figure imgf000009_0001
donde p es la densidad del agua. Teniendo en cuenta que esta frecuencia de resonancia que se busca en la operación del dispositivo, esta frecuencia se consigue cuando la constante de rigidez del resorte longitudinal verifica la siguiente expresión kz > 10 • n3pc2bf2
Donde las variables que intervienen en esta relación ya se han definido anteriormente.
De este modo, la unidad de control modificará la constante de rigidez del resorte longitudinal para ajustarla al menos al mínimo marcado por la expresión anterior.
Si se intenta ajustar la constante de rigidez del resorte torsional para que la frecuencia se aproxime a la frecuencia de resonancia, se aumentará la eficiencia del dispositivo de propulsión.
La Figura 3 muestra un detalle de la relación entre las ruedas y las guías de un dispositivo de acuerdo con la invención.
La componente vertical de la fuerza generada por el movimiento de aleteo se absorbe gracias a que el habitáculo 1 comprende unas ruedas o rodamientos 10, que están montados para deslizar por el interior de unas guías o raíles verticales 11. Para evitar que los rodamientos puedan arrastrar las guías 11 en su fuerza horizontal, las guías están firmemente unidas a la popa del vehículo acuático a través de remaches o tornillos. El empuje horizontal del propulsor se transmitiría a la popa del vehículo acuático mediante la fuerza de reacción horizontal entre los rodamientos 10 y guías 11.
Una vez que el motor está instalado en un vehículo y alimentado por una fuente de alimentación, la potencia nominal necesaria para mover el vehículo vendrá dada por la expresión genérica
Figure imgf000010_0001
Siendo CD el coeficiente de rozamiento, p la densidad del agua, A la superficie mojada y U la velocidad del vehículo que se quiere obtener. Por lo tanto, una vez instalado en el vehículo, será ventajoso conocer la velocidad a la que se va a querer desplazar dicho vehículo para poder calcular la potencia necesaria que hay que suministrar al motor por la fuente de alimentación. Además, el par motor necesario para mover las aletas a la frecuencia de resonancia mencionada anteriormente será
M = K LÍ 1/2 p c13/4 b f5/4 U3/4 Donde K es una constante adimensional cuyo valor, en las frecuencias de interés, está alrededor de la unidad, y que depende de las características geométricas del perfil y L¡ es el número de Lighthill, definido según la siguiente expresión:
Figure imgf000011_0001
Y las restantes variables han sido definidas anteriormente.
Por lo tanto, se entenderá que el motor eléctrico es capaz de proporcionar las características de potencia y par motor demandadas por las condiciones de circulación del vehículo en el que se vaya a instalar.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo de propulsión acuática adecuado para propulsar un vehículo, estando el dispositivo caracterizado por que comprende un habitáculo (1 ) estanco que aloja en su interior un motor eléctrico conectado a un eje (2), estando configurado el motor eléctrico para provocar un movimiento oscilatorio angular en el eje (2), de modo que un primer extremo del eje sobresale del habitáculo (1 ) por un primer orificio y un segundo extremo del eje sobresale del habitáculo (1 ) por un segundo orificio, una primera aleta (4) acoplada al primer extremo del eje (1 ), de modo que el primer extremo del eje está configurado para provocar un movimiento oscilatorio angular en la primera aleta; una segunda aleta (4) acoplada al segundo extremo del eje (1 ), de modo que el segundo extremo del eje está configurado para provocar un movimiento oscilatorio angular en la segunda aleta; unas guías (11 ) configuradas para ser fijadas al vehículo; unos elementos de guía (10) fijados al habitáculo y dispuestos para ser introducidos y guiados por las guías; y un resorte longitudinal con un primer extremo configurado para ser unido al vehículo y un segundo extremo dispuesto de manera solidaria con el habitáculo (1 ).
2.- Dispositivo según la reivindicación 1 , donde cada extremo del eje (2) está acoplado a la aleta (4) correspondiente por medio de un rodamiento (6), de modo que se permite el giro libre de cada aleta (2) con respecto al extremo del eje correspondiente.
3.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un resorte torsional (3) asociado a cada aleta (4), de modo que cada resorte torsional (3) comprende un primer extremo fijado a la aleta y un segundo extremo fijado al extremo del eje (2) correspondiente, y en el que cada resorte torsional comprende un par de rodillos (5) unidos a cada aleta y una plaqueta (12) unida a cada extremo del eje, de modo que la plaqueta (12) está introducida entre los rodillos (5).
4.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de guía (10) son salientes cilindricos, ruedas o rodillos.
5.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la geometría de las aletas (4) se obtiene a partir de un perfil aerodinámico (7) de la serie NACA.
6.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un mecanismo neumático o hidráulico configurado para variar la rigidez del resorte longitudinal.
7.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la envergadura (9) de la aleta está comprendida entre 1 y 5 veces la cuerda (8) del perfil NACA (7).
8.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las aletas (4) están hechas de acero o de un material compuesto, como por ejemplo un plástico reforzado con carbono o plástico reforzado con vidrio.
9.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un émbolo (13) dispuesto solidariamente con el habitáculo, estando el émbolo configurado para guiar el movimiento relativo entre el habitáculo y el vehículo, de modo que el segundo extremo del resorte longitudinal está unido al émbolo (13).
10.- Vehículo que comprende un casco con una proa y una popa; un dispositivo de propulsión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las guías y el resorte longitudinal están fijadas a la popa del vehículo; y un cable de alimentación configurado para ser sumergido en el agua, que une una fuente de alimentación con el motor eléctrico del dispositivo de propulsión.
11.- Vehículo según la reivindicación 10, que comprende adicionalmente una unidad de control configurada para ajustar la rigidez del resorte longitudinal en función de la frecuencia de movimiento de las aletas.
12.- Vehículo según cualquiera de las reivindicaciones 10 o 11 , donde las guías están fijadas a la popa del vehículo acuático a través de unos remaches o tornillos.
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WO (1) WO2024094910A1 (es)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6250585B1 (en) * 1997-09-05 2001-06-26 Nekton Technologies, Inc. Impellers with bladelike elements and compliant tuned transmission shafts and vehicles including same
US20040087223A1 (en) * 2002-05-22 2004-05-06 Mullings Lester Earl Vibrational water mover (V.W.M.)
FR2898580A1 (fr) * 2006-03-14 2007-09-21 Alain Pyre Propulsion de vehicules evoluant sur l'eau et/ou dans l'eau, au moyen d'une ou plusieurs ailes immergees, animees de mouvements transversaux par rapport a la trajectoire du vehicule.
US20100151751A1 (en) * 2007-04-04 2010-06-17 Thomas Jemt Propulsion Device For Propelling A Floating Watercraft, A Conversion Kit For Replacing A Propeller Where The Kit Comprises Such A Propulsion Device, A Watercraft Comprising Such A Propulsion Device And A Method For Increasing The Efficiency By Using Such A Conversion Kit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6250585B1 (en) * 1997-09-05 2001-06-26 Nekton Technologies, Inc. Impellers with bladelike elements and compliant tuned transmission shafts and vehicles including same
US20040087223A1 (en) * 2002-05-22 2004-05-06 Mullings Lester Earl Vibrational water mover (V.W.M.)
FR2898580A1 (fr) * 2006-03-14 2007-09-21 Alain Pyre Propulsion de vehicules evoluant sur l'eau et/ou dans l'eau, au moyen d'une ou plusieurs ailes immergees, animees de mouvements transversaux par rapport a la trajectoire du vehicule.
US20100151751A1 (en) * 2007-04-04 2010-06-17 Thomas Jemt Propulsion Device For Propelling A Floating Watercraft, A Conversion Kit For Replacing A Propeller Where The Kit Comprises Such A Propulsion Device, A Watercraft Comprising Such A Propulsion Device And A Method For Increasing The Efficiency By Using Such A Conversion Kit

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