SISTEMA DE IMPULSION ONDULANTE.

Sistema de impulsión ondulante, accionado mediante sistemas biela - manivela o bien mediante excéntricas,

que aprovecha el efecto de reacción o empuje longitudinal provocado en un fluido al ser desplazado el mismo, también longitudinalmente, debido al avance de un frente de ondas perpendiculares a una membrana situada en el mismo.

Con respecto a impulsores ondulantes accionados mediante ejes de levas, logra una mejora del rendimiento energético, puesto que elimina las pérdidas por rozamiento inherentes a este último tipo de transmisión. Asimismo evitaría el desgaste mecánico de las piezas.

Con respecto a impulsores ondulantes accionados magnéticamente, logra una mejora del control de la superficie impulsora, puesto que la posición de cada varilla articuladora de dicha superficie va a ser estrictamente función del ángulo de giro del eje motriz.

Aplicaciones industriales de este invento: las mismas que las de otros sistemas de impulsión ondulante accionados mediante ejes de levas obien magnéticamente

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200500384.

Solicitante: UNIVERSIDADE DA CORUA.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: A CORUÑA.

Inventor/es: GONZALEZ LOPEZ,PRIMITIVO, RODRIGUEZ GARCIA,JUAN DE DIOS.

Fecha de Solicitud: 21 de Febrero de 2005.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 26 de Febrero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B63H1/36 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B63 BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS.B63H PROPULSION O GOBIERNO MARINO (propulsión de vehículos de colchón de aire B60V 1/14; para submarinos que no sean de propulsión nuclear, B63G; en particular para torpedos F42B 19/00). › B63H 1/00 Elementos de propulsión que actúan directamente sobre el agua (propulsión por reacción B63H 11/00; fijación de las hélices a los ejes B63H 23/34). › Aletas con movimiento oscilante, p. ej. del tipo cola de pez.

Clasificación PCT:

  • B63H1/37 B63H 1/00 […] › Propulsores con movimiento ondulante, es decir, que comprenden medios de propulsión formados por una estructura flexible ondulante.

Fragmento de la descripción:

Sistema de impulsión ondulante.

Objeto de la invención

El objeto de la invención es provocar el desplazamiento tangencial o longitudinal de un fluido mediante la generación de un tren de ondas perpendicularmente a una superficie situada en el seno del mismo y aprovechar el desplazamiento de dicho fluido para la impulsión de un cuerpo o sistema, empleando para ello un método eficiente de conversión del movimiento rotatorio motriz en ondulatorio de la superficie propulsora.

Antecedentes de la invención

Los mecanismos utilizados para la propulsión de embarcaciones, aparte de los basados en el aprovechamiento de la energía eólica, han sido, y siguen siendo, el remo, la rueda de paletas, la hélice (en sus diversas variantes), la propulsión por chorro de agua y de aire y los propulsores cicloidales de palas verticales tipo Voith-Schneider. Más recientemente han sido propuestos mecanismos en los cuales la propulsión se logra por medio de ondas generadas perpendicularmente a una superficie, constituida por un material deformable, situada en el seno de un fluido y accionada ésta por medios de transmisión que emplean ejes de levas o bien magnéticamente.

La ejecución práctica de mecanismos basados en la rotación ha sido más fácil de abordar dado el estado de la técnica en su tiempo, y ello ha motivado que no haya tenido más interés el profundizar, para su aplicación a la impulsión y propulsión en medios fluidos, en el desarrollo de mecanismos ondulatorios que son la mayoría de los que se observan en la naturaleza, paralelos a los que existen a nivel electromagnético, que se utilizan, en parte, para transmisión de energía y para comunicaciones, y que presentan las propiedades de algunas partículas.

Descripción de la invención

Consiste en un sistema de impulsión y propulsión consistente en una superficie ondulatoria - articulada mediante una serie de varillas, accionadas éstas a su vez mediante un eje, bien sea de manivelas y bielas o bien de excéntricas - aplicable a cuerpos y sistemas situados en un medio fluido, basado en la forma elegida para provocar su desplazamiento por los primeros organismos vivos, que lo fueron habitando un medio fluido, primero como seres unicelulares y después formando organizaciones pluricelulares más complejas, que hoy, pese a la evolución registrada a lo largo del tiempo, sigue perpetuándose en prácticamente todos los peces y muchos otros organismos, en muchos casos de forma ondulatoria casi pura.

Fundamento físico-matemático de las prestaciones del propulsor

En el Dibujo 1 se contempla el fenómeno físico del movimiento ondulatorio transversal generado en una superficie soportada físicamente en una membrana situada en el seno de un fluido y se observa la posición de la superficie en dos fases, desplazadas una de otra un cuarto de período.

No sólo se llega a la conclusión de que el movimiento transversal de la superficie produce el desplazamiento longitudinal del fluido comprendido entre las dos posiciones citadas de la misma, sino que, además, el análisis físico matemático del movimiento permite su estudio riguroso y, a través del cálculo de las cantidades de movimiento puestas en juego, se deduce el empuje axial originado, la energía transmitida y el rendimiento energético.

Sean las magnitudes de una onda transversal soportada en una superficie que se mueve en un fluido ligada a un cuerpo que se desplaza en el seno del mismo (Ver Dibujo 1): Amplitud de la onda = a (+ a, - a) Longitud de la onda = ? Período = T Frecuencia = v = 1/T Velocidad a la cual el cuerpo se desplaza en el seno del fluido = - Vb Densidad del fluido = ?

Se deduce:

Velocidad de avance de la onda respecto al cuerpo al que va ligada la superficie Vo = ?/T = ?v Velocidad relativa de salida del fluido respecto a dicho cuerpo = Vo Velocidad absoluta de salida del fluido = Vo - Vb Velocidad absoluta de entrada del fluido = 0 Para una onda de frente de avance, o sección transversal, rectangular (soportada en una superficie de ancho b), la superficie de dicha sección transversal es 2ab, con lo que: Caudal de fluido impulsado por la superficie ondulante Q = 2ab?v Fuerza ejercida sobre el cuerpo que se desplaza F = - ? Q(Vo - Vb) Potencia ejercida sobre el cuerpo que se desplaza F(- Vb = ? Q (Vo - Vb) Vb Energía cinética del fluido que abandona la superficie por unidad de tiempo = 1/2? Q (Vo-Vb)2 Potencia consumida = ? Q (Vo - Vb) Vb + 1/2? Q (Vo - Vb)2 Rendimiento = ? Q (Vo - Vb) Vb / (? Q (Vo - Vb) Vb + 1/2? Q (Vo - Vb)2) = 2 Vb / (Vo+ Vb) Para una superficie ondulante cuya sección transversal (o frente de avance) de la onda es un sector de círculo de radio R y de amplitud angular = 2varphi0 (+ varphi0, -varphi0), las expresiones anteriores son igualmente válidas excepto para el caudal de fluido impulsado por la superficie ondulante, para el que se ha de utilizar la siguiente expresión: Q = varphi0?vR2. Ventajas con respecto a las técnicas actuales

Mejora del rendimiento energético al disminuir la energía perdida en torbellinos del fluido saliente, originados por sistemas de propulsión que tienen como fundamento un elemento rotativo como la hélice u otros.

Mejora del rendimiento energético con respecto a sistemas de propulsión ondulatorios que emplean mecanismos de transmisión por medio de levas, debido a la eliminación de los importantes rozamientos inherentes a este último tipo de transmisión. Asimismo se evitaría el desgaste mecánico de las diversas piezas.

Mejora del control de la superficie ondulante con respecto a sistemas de propulsión ondulatorios por accionamiento electromagnético, debido a que en estos últimos la posición de cada varilla articuladora de la membrana ondulatoria no es estrictamente función del ángulo de giro del eje motriz.

Aplicaciones industriales

Sistema motriz para la propulsión, gobierno y estabilización de embarcaciones de superficie y sumergidas y de otros móviles en el seno de fluidos, así como para la impulsión y elevación de fluidos, separación de fluidos no miscibles para aplicaciones de protección medioambiental como la separación de hidrocarburos del agua en derrames desde buques o desde tierra, separación de productos pulverulentos de distinta densidad y/o tamaño secado y espesamiento de fangos, transporte y elevación de peces vivos y muertos, transporte y elevación de productos en partículas, aplicaciones médicas y fisioterapéuticas, aplicaciones en aeronáutica, aplicaciones en el sector de defensa, aplicaciones deportivas y de ocio.

Además, trabajando de forma reversible, es decir recibiendo la energía de un fluido que se desplaza paralelo a la dirección de avance de la onda, el sistema actúa como generador de energía, en lugar de consumidor, a fin de ser utilizado para el aprovechamiento de energía contenida en dicho fluido.

Breve descripción de los dibujos

En el Dibujo 1, que explica el fundamento físico matemático de la invención, se representa la sección de una superficie en la que se genera una onda, de longitud ? y amplitud a, en dos posiciones separadas una de otra 1/4 de período. Si esta superficie está constituida por una membrana situada en el seno de un fluido, la parte de fluido sombreada es desplazada hacia la derecha y así sucesivamente, impulsando por lo tanto a un móvil unido a la membrana hacia la izquierda.

En el Dibujo 2 se expone una membrana ondulatoria cuyas varillas articuladoras son actuadas por medio de un eje de excéntricas.

En el Dibujo 3 se expone el fundamento del funcionamiento de la invención correspondiente al método de transmisión por medio sistema biela - manivela.

En el Dibujo 4 se expone el fundamento del funcionamiento de la invención correspondiente al sistema de transmisión por medio de excéntricas.

Forma de realización de la invención

A través de un sistema motriz accionado por una máquina, u otra forma de accionamiento físico, capaces de generar una onda superficial que avance de la forma indicada en el Dibujo 1.

En el caso particular en el que el frente de avance de...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de impulsión ondulante, caracterizado porque el empuje es provocado en el seno de un fluido por medio de las ondas generadas en superficies accionadas mediante mecanismos constituidos por ejes motrices con manivelas, movidos por medios motorizados o por accionamiento manual, que, a través de bielas, actúan sobre varillas que sirven de soporte a dichas superficies a fin de provocar el movimiento ondulatorio de las mismas que se aprovecha para provocar el empuje deseado al actuar sobre el fluido.

2. Sistema de impulsión ondulante según la reivindicación 1ª caracterizado porque para conseguir su ondulación, el accionamiento de las superficies ondulantes se logra por medio de excéntricas.

3. Sistema de impulsión ondulante según la reivindicación 1ª o 2ª caracterizado porque, trabajando en forma reversible, es decir, de forma que, recibiendo la energía de un fluido que se desplaza paralelo a la dirección de avance de la onda, el sistema actúa como generador de energía en lugar de consumidor a fin de ser utilizado para la captación de energía de dicho fluido.


 

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