HELICE REDUCTORA DE PERDIDAS.

1. Hélice reductora de pérdidas del tipo de las que comprende al menos una pala

(1) asociada a un eje (2) que facilita su movimiento, y que se encuentra caracterizada porque incorpora un compresor (3) asociado al eje (2) y dispuesto en una carcasa o cubo (4) de la hélice; y donde dicho compresor (3) expide aire a través de unos conductos (5) hacia una pluralidad de toberas (6), dispuestas en la superficie de la pala (1).

2. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde incorpora unos dispositivos medidores (7) situados en la pala (1).

3. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las toberas (6) son de carácter individual (6a).

4. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las toberas (6) son de carácter continuo (6b).

5. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las toberas (6) están localizadas en la parte media delantera del extradós (102).

6. Hélice de acuerdo con la reivindicación 3 en donde las toberas individuales (6a) incorporan una superficie aerodinámicamente compatible.

7. Hélice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 y 6 en donde las toberas individuales (6a) incorporan unos difusores.

8. Hélice de acuerdo con la reivindicación 4 en donde las toberas continuas (6b) se extienden de forma continuada o por segmentos desde la base de la pala (1) hasta su punta.

9. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el compresor (3) se encuentra asociado a un eje (3a).

10. Hélice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 en donde incorpora medios de control del flujo del aire (8).

11. Hélice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 y 10 en donde el conjunto se encuentra asociado a un sistema de control (9) compuesto por al menos un medio lógico de control (9a) y al menos un medio de adquisición y/o envío de datos (9b).

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201530271.

Solicitante: CENTRE INTERNACIONAL DE METODES NUMERICS EN L'ENGINYERIA (CIMNE).

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ZARATE ARAIZA,Jose Francisco.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón... > B64C11/00 (Hélices, p. ej. carenadas; Características comunes a hélices y rotores para giroaviones (rotores especialmente adaptados para giroaviones B64C 27/32))
google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Hélice reductora de pérdidas.

Objeto de la invención

El presente modelo de utilidad tiene como objeto una hélice reductora de pérdidas, del tipo de las empleadas tanto en ventiladores como en dispositivos aero-sustentadores (como por ejemplo, aviones de despegue y/o aterrizaje vertical), que por sus características específicas las hélices posean un paso elevado respecto de su diámetro y por tanto, entren en pérdida cuando giren a altas revoluciones.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, una hélice se define como un dispositivo mecánico formado por un conjunto de elementos denominados palas o álabes, montados de forma concéntrica y solidaria sobre un eje, que al girar, trazan un movimiento rotativo en un plano. Dichas palas suelen tener una sección transversal en forma de perfil aerodinámico, el cual, forma un ángulo sobre el plano de giro, lo que genera una diferencia de presiones entre ambas caras de la pala o álabe, y por lo tanto, una fuerza perpendicular al plano de rotación, lo que se conoce como fuerza propulsora.

Uno de los problemas a los que se tienen que enfrentar las hélices (al igual que en el caso de las alas de un avión), es la entrada en pérdida, debido a un ángulo de ataque excesivo en relación a la velocidad del flujo de aire sobre éstas. En el caso de las hélices, es más significativo, puesto que dicha problemática también sucede cuando el paso de la hélice (o ángulo de ataque de sus palas es muy grande). Esto provoca, que al exceder ciertas revoluciones por minuto, la hélice pierda su eficiencia y su empuje se reduzca en más de un cincuenta por ciento, lo que se conoce como "hélice en pérdida" o "trust stall" en inglés.

Una hélice suele entrar en pérdida, cuando sus revoluciones son altas y no existe un flujo de aire incidente sobre ésta. Al estar acoplada a un vehículo, el movimiento de éste proporciona el flujo incidente necesario y provoca que desaparezca el fenómeno de pérdida, recuperando la hélice su eficiencia.

Otro mecanismo para evitar que la hélice entre en pérdida, consiste en orientar las palas

respecto del plano de giro, lo que se denomina "hélices de paso variable". A mayor paso, mayor empuje, pero menores revoluciones por minuto de la hélice, de manera que no es posible aprovechar eficientemente la potencia del motor.

De esta manera, se ha conseguido controlar adecuadamente el comportamiento de las hélices en pérdida, sin embargo, existe un campo donde este problema no está resuelto de forma adecuada y se trata de las "hélices estáticas", es decir, hélices que no están afectadas por un flujo de aire en dirección contraria a su eje de giro. Éste tipo de hélices, se pueden encontrar en vehículos de despegue o aterrizaje vertical, como por ejemplo, helicópteros, drones, o sistemas de aire forzado como ventiladores o extractores

El solicitante conoce de la existencia del modelo de utilidad ES 1 058 948U que describe una hélice, que comprende un núcleo central del que parten radialmente una serie de palas, caracterizada porque comprende una serie de conductos internos que parten de la superficie frontal del núcleo y desembocan cerca del extremo libre de cada pala. Dicha invención, no resuelve la problemática anteriormente descrita, ya que emplea un flujo de aire para asistir la potencia de giro del motor y no para controlar el comportamiento de las hélices en pérdida.

Descripción de la invención

El problema técnico que resuelve la presente invención es conseguir una hélice que solucione los problemas de pérdidas cuando giran a altas revoluciones. Para ello, la hélice reductora de pérdidas, objeto del presente modelo de utilidad, está caracterizada porque comprende al menos una pala asociada a un eje que facilita su movimiento, y donde dicha hélice se encuentra caracterizada porque incorpora un compresor asociado al eje y dispuesto en una carcasa o cubo de la hélice; y donde dicho compresor expide aire a través de unos conductos hacia una pluralidad de toberas, dispuestas en la superficie de la pala.

La hélice aquí presentada, por tanto, consiste esencialmente en hacer un uso combinado de un compresor axial y un sistema de control del flujo laminar sobre el perfil aerodinámico de las palas mediante el aporte de aire (proporcionado por el compresor), evitando así el desprendimiento de la capa límite sobre el extradós de la pala, y reduciendo la aparición del fenómeno de pérdida sobre la hélice.

Gracias a su diseño, la hélice aquí preconizada, podrá ser empleada como parte de aviones (tanto civiles como militares), helicópteros, aviones de despegue y/o aterrizaje vertical,

sistemas de ventilación y/o extracción de aire, etc.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

Breve descripción de las figuras

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

FIG 1. Muestra una vista de una hélice de las conocidas y/o empleadas en el estado de la técnica, en donde la FIG. 1A muestra una vista en perfil de una hélice, y donde la FIG. 1B muestra una vista en planta de la misma hélice.

FIG 2. Muestra una vista esquemática en planta de la hélice reductora de pérdidas, objeto del presente modelo de utilidad.

FIG 3. Muestra una vista esquemática en sección de la hélice reductora de pérdidas, objeto del presente modelo de utilidad.

FIG 4. Muestra una vista esquemática del sistema de control (9) de la hélice aquí preconizada.

Realización preferente de la invención

En las figuras adjuntas se muestra una realización preferida de la invención. La figura 1B muestra un ejemplo no limitativo de la forma conocida de una hélice del tipo de las empleadas en el estado de la técnica, donde dicha hélice esencialmente está compuesta por una pluralidad de palas (1) articuladas alrededor de un eje (2), definiendo un sentido de giro, en este caso concreto, un sentido horario.

En la figura 1A, se muestra un detalle de una vista de perfil de una hélice como la definida en la figura 1B, donde se muestra una pala (1), donde se muestra las distintas partes esenciales de dicha pala, así, el intradós (101) define la superficie inferior de su perfil, mientras que el extradós (102) muestra la superficie superior de dicho perfil.

Así pues, en dicha pala (1), el borde de ataque (104) se corresponderá con la parte frontal del perfil de la pala (1), mientras que el borde de salida (103) quedará definido por la intersección del intradós (101) y el extradós (102).

Más concretamente, la hélice reductora de pérdidas, objeto del presente modelo de utilidad, mostrada en la figura 2, está caracterizada porque comprende al menos una pala (1) asociada a un eje (2) que facilita su movimiento, y que se encuentra caracterizado porque la hélice incorpora un compresor (3) cuyo eje de giro coincide con el eje de la hélice (2) y dispuesto en una carcasa o cubo (4) de la hélice; y donde dicho compresor (3) expide aire a través de unos conductos (5) hacia una pluralidad...

 


Reivindicaciones:

1. Hélice reductora de pérdidas del tipo de las que comprende al menos una pala (1) asociada a un eje (2) que facilita su movimiento, y que se encuentra caracterizada porque incorpora un compresor (3) asociado al eje (2) y dispuesto en una carcasa o cubo (4) de la hélice; y donde dicho compresor (3) expide aire a través de unos conductos (5) hacia una pluralidad de toberas (6), dispuestas en la superficie de la pala (1).

2. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde incorpora unos dispositivos medidores (7) situados en la pala (1).

3. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las toberas (6) son de carácter individual (6a).

4. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las toberas (6) son de carácter continuo (6b).

5. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las toberas (6) están localizadas en la parte media delantera del extradós (102).

6. Hélice de acuerdo con la reivindicación 3 en donde las toberas individuales (6a) incorporan una superficie aerodinámicamente compatible.

7. Hélice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 y 6 en donde las toberas individuales (6a) incorporan unos difusores.

8. Hélice de acuerdo con la reivindicación 4 en donde las toberas continuas (6b) se extienden de forma continuada o por segmentos desde la base de la pala (1) hasta su punta.

9. Hélice de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el compresor (3) se encuentra asociado a un eje (3a).

10. Hélice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 en donde incorpora medios de control del flujo del aire (8).

11. Hélice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 y 10 en donde el conjunto se encuentra asociado a un sistema de control (9) compuesto por al menos un medio lógico de control (9a) y al menos un medio de adquisición y/o envío de datos (9b).