SISTEMA MEDIDOR DEL EMPUJE.
Generador de vibraciones que comprende un sistema (11) medidor del empuje y un dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional,
comprendiendo dicho sistema (11) medidor del empuje zapatas (12) de empuje, zapatas (12) de empuje que, durante el uso del sistema medidor del empuje, están en contacto de fluido con un collarín (13) sobre un eje (2) portahélice, y zapatas (12) de empuje que accionan pistones (14) en cilindros (15) conectados hidráulicamente a un manómetro (16),
en el que dicho dispositivo de cilindro y pistón adicional está conectado hidráulicamente al sistema (11) medidor del empuje;
pudiendo moverse el pistón de dicho dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional de tal manera que el pistón de dicho dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional puede hacerse oscilar para variar la presión del fluido en el sistema (11) medidor del empuje de modo que genera una onda sonora en el eje (2) portahélice con el fin de amortiguar las vibraciones en una hélice (1) a la que está acoplado el eje (2) portahélice
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08154808.
Solicitante: BAE SYSTEMS PLC.
Nacionalidad solicitante: Reino Unido.
Dirección: 6 CARLTON GARDENS,LONDON, GREATER LONDON SW1Y 5A.
Inventor/es: PEARSON,JOHN BARRINGTON, EMERY,PHILIP ANTONY.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 24 de Enero de 2003.
Fecha Concesión Europea: 7 de Abril de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F16F15/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL. › F16F RESORTES; AMORTIGUADORES; MEDIOS PARA AMORTIGUAR LAS VIBRACIONES. › F16F 15/00 Supresión de las vibraciones en los sistemas (dispositivos de suspensión de los asientos de vehículos B60N 2/50 ); Medios o dispositivos para evitar o reducir las fuerzas de desequilibrio, p. ej. debidas al movimiento (ensayo estático o equilibrado dinámico de máquinas o estructuras G01M 1/00). › Supresión de las vibraciones en los sistemas no rotativos, p. ej. en sistemas alternativos; Supresión de las vibraciones en los sistemas rotativos mediante la utilización de órganos que no se desplazan con el sistema rotativo (productos estratificados B32B; supresión de vibraciones en los buques B63).
Clasificación PCT:
- B63H21/30 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; especialmente adaptados para submarinos que no sean de propulsión nuclear, B63G; especialmente adaptados para torpedos F42B 19/00). › B63H 21/00 Utilización de plantas o grupos motrices de propulsión a bordo de embarcaciones. › Montaje de plantas o grupos motrices de propulsión, p. ej. con fines de antivibración (refuerzos del casco con este fin B63B 3/70).
- G05D19/02 FISICA. › G05 CONTROL; REGULACION. › G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 19/00 Control de oscilaciones mecánicas, p. ej. de la amplitud, de la frecuencia, de la fase. › caracterizado por la utilización de medios eléctricos.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Sistema medidor del empuje.
La presente invención se refiere a un generador de vibraciones que comprende un sistema medidor del empuje y un dispositivo de cilindro y pistón adicional así como a un método para modificar un sistema medidor del empuje.
Todas las estructuras tienen frecuencias naturales de vibración o resonancia que pueden excitarse a través de fuerzas aplicadas a la estructura. Por el término "estructuras" se incluyen conjuntos de componentes fabricados de materiales sólidos unidos entre si por contacto físico, medios fluidos o influencia magnética, para cumplir un requisito global, por ejemplo, un edificio, un puente, un avión o un barco. Normalmente, una estructura tiene una serie de frecuencias naturales de resonancia de este tipo, correspondiendo cada una a un modo particular de vibración. Por ejemplo, una estructura cilíndrica tendrá frecuencias de resonancia correspondientes a modos de vibración axial, radial y circunferencial, respectivamente, determinándose las frecuencias por los materiales y las dimensiones geométricas del cilindro. En algunas estructuras, en las que las frecuencias naturales se excitan en un estado de funcionamiento o ambiental en que va a usarse la estructura, la resonancia resultante pasa a ser un problema ya que da lugar a ruido, vibración o daño estructural. En la práctica común estos problemas se tratan o bien cambiando la estructura:
Se describe un método novedoso para acabar con estos problemas de vibraciones resonantes en la solicitud de patente británica 2.631.757 de los presentes solicitantes. Éste comprende detectar el comienzo de un modo particular de resonancia de una estructura y aplicar una fuerza a la misma a una frecuencia seleccionada para amortiguar ese modo.
Una característica de los métodos conocidos para amortiguar estructuras resonantes es que, para ser efectivos, la detección de modos y la aplicación de soluciones de amortiguación tienen que aplicarse en o cerca de la posición en la estructura en la que la resonancia está causando amplitudes de vibración máximas. Tener acceso al punto de amplitud máxima para aplicar una fuerza amortiguadora o materiales amortiguadores no siempre es fácil o posible, mientras la aplicación de materiales amortiguadores está limitada por el espacio, el peso y la compatibilidad química. Además, la aplicación de amortiguación a estructuras completas también puede estar limitada por los costes, el tiempo de inoperatividad y la contaminación de las zonas resonantes de la estructura.
Un objeto de la presente invención es proporcionar aparatos y métodos para controlar, desde una parte de una estructura, la amplitud de uno o más modos resonantes de vibraciones de otra parte de la estructura, distante, o de un sistema distante conectado o acoplado a ésta.
El documento US 3.129.417 da a conocer un sistema medidor del empuje que comprende zapatas de empuje que accionan pistones en cilindros.
Según la presente invención, en un aspecto de la misma, se proporciona un sistema medidor del empuje según la reivindicación 1. Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método para modificar un sistema medidor del empuje según la reivindicación 4.
La invención se describirá ahora a modo de ejemplo únicamente y con referencia a los dibujos adjuntos de los que:
la figura 1 es una vista lateral en sección esquemática de un casco, un mecanismo de propulsión y hélices de una embarcación náutica, y
la figura 2 es un diagrama de bloques esquemático de un aparato para controlar las vibraciones de las hélices de la embarcación mostrada en la figura 1.
En referencia en primer lugar a la figura 1, una embarcación (20) marina comprende un casco (4) que aloja una unidad de propulsión (no mostrada) dispuesta para proporcionar potencia para hacer girar un eje (2) portahélice apoyado en uno o más cojinetes lisos que incluyen un cojinete (5) liso aplastado y que transmite el empuje a partir de una hélice (1) que tiene una serie de palas (6) de hélice a través de cojinetes (3) de empuje en un bloque (30) de empuje hacia el casco (4).
La rotación de la hélice (1) y sus palas (6) genera una fuerza de propulsión que se transmite a través del eje (2) portahélice y los cojinetes (3) de empuje y sus bloques (30) de empuje hacia el casco (4) que, de este modo, se mueve a través del agua.
Las fuerzas inestables en las palas (6) de hélice, debido a variaciones en el flujo del agua, hacen vibrar a la hélice (1). Cuando la frecuencia de la vibración equivale a un modo resonante de vibración de las palas (6), aumenta la amplitud de estas vibraciones dando como resultado un aumento del ruido, un refuerzo del flujo de agua inestable y un potencial fallo de las palas debido a la rotura del plástico o por fatiga. El eje (2) portahélice y el casco (4) no son resonantes a la frecuencia de resonancia de las palas (6) de hélice.
La vibración de las palas crea una onda sonora oscilante a su frecuencia de resonancia que viaja a través del eje (2) portahélice no resonante hacia el casco (4) no resonante a través del cojinete (3) de empuje.
En referencia ahora a la figura 2, en la que para mayor comodidad se han dado números de referencia idénticos a los componentes comunes con la figura 1, un aparato de amortiguación selectiva comprende:
Un acelerómetro (7) montado en y para la rotación con el eje (2) portahélice incorporado en el cojinete (5) y que tiene un enlace telemétrico (no mostrado) con un receptor (7') estacionario montado adyacente al eje (2).
El receptor (7') está conectado a una entrada (9) analógica del controlador (8) digital. El controlador (8) tiene un circuito de conversión de señal analógico a digital (A a D) (no mostrado) en su interfaz con la entrada (9) analógica.
Éste tiene un circuito de retardo de desplazamiento de fase digital (no mostrado) o un software conectado para recibir señales digitales desde el circuito A a D y para aplicar un retardo de tiempo apropiado y desplazamiento de fase a esas señales mediante técnicas de procesamiento de señales digitales convencionales, y un circuito de conversión de señal digital a analógico (no mostrado) conectado para recibir las señales digitales retardadas y con desplazamiento de fase y para proporcionar señales de salida analógicas correspondientes en una salida (10) del controlador (8).
La salida (10) del controlador (8) está conectada a un generador (40) de vibraciones que comprende un sistema (11) medidor del empuje modificado. El sistema (11) medidor del empuje es un sistema convencional, normalmente montado dentro de un bloque (3) de empuje del barco, para medir la fuerza de empuje (indicada por la flecha T) sobre el casco generada por la hélice (1). Es un dispositivo hidráulico que incluye zapatas (12) de empuje en contacto de fluido con un collarín (13) sobre el eje (2) que acciona pistones (14) en cilindros (15) conectados hidráulicamente a un manómetro (16) calibrado para indicar el empuje.
La modificación del sistema (11) medidor del empuje para permitirle actuar como un generador de vibraciones, comprende un dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional en el que el pistón se mueve mediante un solenoide (18) que a su vez se conecta para responder a las señales de salida analógicas del controlador (8). El pistón actúa sobre el fluido hidráulico del sistema medidor del empuje mediante una linea (19) hidráulica conectada a las lineas hidráulicas del sistema medidor del empuje mediante una pieza T (20).
En funcionamiento, el acelerómetro (7) detecta la onda sonora oscilante (indicada por las flechas v) que llegan a lo largo del eje (2) portahélice a partir de las palas (6) de hélice resonantes y envía una señal correspondiente a través del enlace telemétrico y el receptor (7') hacia la entrada (9) del controlador (8) electrónico.
El controlador (8) electrónico identifica la resonancia de las palas de hélice a partir de las características de frecuencia, fase y modo de la señal recibida que digitaliza. El...
Reivindicaciones:
1. Generador de vibraciones que comprende un sistema (11) medidor del empuje y un dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional, comprendiendo dicho sistema (11) medidor del empuje zapatas (12) de empuje, zapatas (12) de empuje que, durante el uso del sistema medidor del empuje, están en contacto de fluido con un collarín (13) sobre un eje (2) portahélice, y zapatas (12) de empuje que accionan pistones (14) en cilindros (15) conectados hidráulicamente a un manómetro (16),
en el que dicho dispositivo de cilindro y pistón adicional está conectado hidráulicamente al sistema (11) medidor del empuje;
pudiendo moverse el pistón de dicho dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional de tal manera que el pistón de dicho dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional puede hacerse oscilar para variar la presión del fluido en el sistema (11) medidor del empuje de modo que genera una onda sonora en el eje (2) portahélice con el fin de amortiguar las vibraciones en una hélice (1) a la que está acoplado el eje (2) portahélice.
2. Generador de vibraciones según la reivindicación 1, que además comprende un solenoide (18) que puede funcionar para mover el pistón de dicho dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional, y un controlador (8) que puede funcionar para activar y desactivar el solenoide (18).
3. Generador de vibraciones según la reivindicación 2, en el que el controlador (8) genera una señal de amortiguación para activar y desactivar el solenoide (18), haciendo oscilar de ese modo el pistón de dicho dispositivo (17) de cilindro y pistón adicional a una frecuencia correspondiente a la señal de amortiguación.
4. Método para modificar un sistema medidor del empuje que comprende zapatas (12) de empuje en contacto de fluido con un collarín (13) sobre un eje (2) portahélice, zapatas (12) de empuje que accionan pistones (14) en cilindros (15) conectados hidráulicamente a un manómetro (16); comprendiendo el método:
5. Embarcación (20) náutica que comprende el generador de vibraciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
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