Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide que comprende un sistema motriz (100) del tipo transformador mecánico hipocicloide y realiza dos funciones básicas:

generar los movimientos rotatorios oscilantes de los dos ejes concéntricos (15, 16) para mover las palas propulsoras y girar en conjunto sobre su propio eje geométrico, lo que permite variar de forma progresiva la amplitud del ángulo de barrido de las liras (17, 17'') entre un límite superior y un limite inferior, tanto si el sistema de propulsión está en marcha como si está parado; también cuenta con un sistema de conexión multidireccional que puede cambiar la orientación de la fuerza de propulsión de las palas y, por tanto, la dirección de desplazamiento del buque y comprende un embrague en cada eje concéntrico con dos discos. También cuenta con una parte sumergida, formada por una propulsión tipo "cola de pez"

Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide.

Sector técnico de la invención

Esta invención se engloba dentro del campo de la construcción naval, más concretamente, dentro de los sistemas de propulsión y dirección de embarcaciones, en especial, buques a motor.

Antecedentes de la invención

Son conocidas y descritas en el documento ES 2319149 A1 del mismo solicitante, las claras ventajas que presenta el sistema de propulsión multidireccional sobre los actuales medios de propulsión y maniobra de buques. Concretamente, la invención descrita en el documento ES 2319149 A1 se caracteriza por perseguir dos objetivos principales como son: el aumento del rendimiento de propulsión y la mejora en la maniobrabilidad de los buques.

De forma general, para aumentar el rendimiento de la propulsión, en dicho documento se presenta un mecanismo formado por un sistema motriz tipo cigüeñal-biela que mueve un eje principal oscilante; solidario a dicho eje se encuentran, la lira (estructura que soporta las palas) y las palas. Cuando el eje (que se encuentra perpendicular a la superficie del agua en reposo) gira, arrastra las palas que son las encargadas de ejercer la fuerza de propulsión que mueve el buque.

En cuanto a la mejora de la maniobrabilidad del buque se describe un mecanismo de conexión multidireccional, que consta de un disco deslizante y otro motriz y un mecanismo auxiliar el cual se encarga de separar ambos discos, girar el eje en la dirección deseada y volver a juntar los dos discos. De esta manera se pueden orientar las palas en la dirección que se desee, desde 0º hasta 360º.

Esta invención avanza sustancialmente en el desarrollo anterior, tanto en la forma de generar la fuerza de propulsión como en la orientación de esta con respecto al buque, gracias a la introducción de una serie de elementos esenciales que se describen más adelante.

Existen otros documentos como el US272949 (Augustus M. Freeman, 1883), en el cual se muestra un sistema de propulsión oscilante a base de un doble juego de aletas pivotantes montadas en "liras" que giran alternativamente, en movimiento oscilatorio o de vaivén, sobre un mismo eje vertical para producir la fuerza de empuje. Sin embargo, esta embarcación es un tipo de embarcación de propulsión manual que, por cuestiones constructivas, no tiene la posibilidad de adaptar ningún tipo de propulsión mecánica ni mecanismo de conexión multidireccional.

En cuanto al sistema de propulsión, sin tener ya la estructura de liras y patas de la invención, el documento US6193466 describe un sistema propulsor a base de unas palas que giran en direcciones opuestas solidariamente a sendos árboles verticales coaxiales movidos por una transmisión de engranajes. En este caso el movimiento que realizan los ejes no es alternante como el de la invención presentada, con un ángulo de barrido mínimo y uno máximo, sí no que es circular (360º), de manera que no se puede regular la velocidad regulando la amplitud del ángulo de barrido de las palas. Además, en este documento el mecanismo de orientación del empuje o mecanismo de gobierno, es accionado mediante una caña de timón.

En cuanto al mecanismo de conexión multidireccional, en el documento US2573382 se representa un mecanismo de inversión de la marcha, es decir, cambia su orientación pero solo en dos posiciones 0º o 180º. Este mecanismo tiene el inconveniente de que no permite maniobrar, por ejemplo, en un muelle.

El documento WO2005/047100 muestra una forma de variar la dirección de la embarcación pero utilizando un sistema distinto al de la invención y que no podría adaptarse al tipo de propulsión de nuestro buque, ya que en este caso lo que se varía es el ángulo de ataque de cada una de las palas, las cuales van montadas sobre una cadena sin fin.

El documento US975972 propone un conjunto de tres propulsores (uno central y dos laterales) que utiliza dos ejes concéntricos pero de rotaciones completas (no oscilantes) y propone un sistema motriz diferente al de la invención aquí reivindicada (no es hipocicloide) con una multidirección que no es aplicable a una linea de propulsión única.

El documento US4568290 propone el uso de dos ejes oscilantes, no concéntricos, para la propulsión. La multidirección no es tal al no poder asumir giros de 360º sobre el plano horizontal.

Así pues, en ninguno de los documentos localizados por el solicitante se divulga un sistema para buques a motor que cuente con un equipo de propulsión y al mismo tiempo de giro, que solvente de forma conjunta los problemas encontrados en los desarrollos hasta ahora conocidos y con una eficiencia comprobada mucho mayor que la de los sistemas existentes en la actualidad.

Descripción de la invención

En la presente invención se cuenta, para cada linea de propulsión, con una parte sumergida en el agua, de forma similar a otras existentes en el estado de la técnica y que está formada por dos ejes concéntricos rotatorios y oscilantes en sentido opuesto uno de otro (recorridos encontrados). Estos ejes trasmiten un movimiento oscilante, del tipo "cola de pez", con un ángulo de barrido entre dos límites (límite superior y límite inferior) a dos liras, formadas cada una por un cuerpo de lira unido a unos brazos en los que se montan las palas, que serán las que generen la fuerza de propulsión para mover el buque. Esta transmisión de las oscilaciones de los ejes a sus liras correspondientes, se realiza a través de un medio elástico intercalado entre cada eje y su cuerpo de lira correspondiente, con el fin de dar elasticidad a la línea de propulsión y evitar así las vibraciones.

Para generar la fuerza de propulsión necesaria para mover el buque se cuenta con el motor de propulsión del buque el cual, a través de un sistema motriz del tipo transformador mecánico hipocicloide, transmite su movimiento a los ejes concéntricos.

Para entender el funcionamiento del sistema motriz conviene recordar que una hipocicloide es la curva que describe la trayectoria de un punto situado sobre una circunferencia generatriz que rueda, sin deslizar, por el interior de otra circunferencia directriz y que, cuando el diámetro de la circunferencia que rueda es la mitad del de la circunferencia directriz, la hipocicloide engendrada es una recta de la misma longitud que el diámetro de la circunferencia directriz.

Así pues, se ha diseñado el transformador mecánico hipocicloide de la invención, para que esas rectas que se generan se correspondan con los caminos recorridos por los bulones de dos bielas, que conectadas a sendos discos motrices muevan los dos ejes concéntricos y estos a su vez a las palas propulsoras.

El uso de dos ejes rotatorios y oscilantes (roto-oscilantes) concéntricos y de recorridos en sentidos opuestos en lugar de un eje roto-oscilante único, se justifica en la necesidad de anular las componentes laterales generadas por las palas cuando trabajan, cosa que sería imposible de lograr con un eje único.

El eje exterior es siempre tubular y el interior tubular o macizo. Su posición de trabajo es perpendicular a la superficie del agua en reposo, siendo admisible una cierta inclinación hacia popa sobre el plano longitudinal de simetría del buque o sobre dos planos paralelos a éste, sí el buque lleva dos líneas de propulsión, tomando como vértice del ángulo de esta inclinación, el extremo inferior del eje interno correspondiente.

El uso del transformador mecánico hipocicloide como sistema motriz permite variar de forma progresiva el valor del ángulo de barrido de las liras entre sus dos límites (límite superior para el ángulo de barrido mayor posible y límite inferior para el ángulo de barrido menor posible). Esta variación progresiva entre ambos límites se puede realizar tanto con la línea de propulsión funcionando, activa, como cuando está inactiva.

Es importante señalar que con la línea de propulsión en acción, las variaciones aplicadas al ángulo de barrido de las liras, conllevan respuestas distintas en la propulsión generada, que pueden ir progresivamente desde barridos de amplitud pequeña (limite inferior) a barridos de amplitud grande (límite superior).

Esta variación de la amplitud del ángulo de barrido de las liras es posible gracias a que el transformador hipocicloide (sistema motriz) tiene permitido el giro de todo él en su conjunto sobre su propio eje geométrico, lo cual permite cambiar la...

1. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide de los que cuentan, para cada línea de propulsión, con un sistema motriz (100), un sistema de conexión multidireccional (200) y la parte sumergida (300), formada esta última por una propulsión tipo "cola de pez" que comprende dos ejes concéntricos (15, 15), a cada uno de los cuales se une una lira (17, 17') formada por un cuerpo (18) y unos brazos (19) que tienen instalados unas palas giratorias (21) con sus correspondientes ejes (22) y topes (20) y que serán las que se encarguen de crear la fuerza de empuje del buque; el movimiento de las liras (17, 17') es de tipo oscilante y gracias al sistema de conexión multidireccional (200), puede cambiarse la orientación de la fuerza de propulsión de las palas (21) y por tanto, la dirección y el sentido de la fuerza de propulsión del buque; el sistema de multidirección comprende un embrague en cada eje concéntrico (15, 16) y cada embrague comprende dos discos (12, 13), donde el sistema de propulsión multidireccional está caracterizado porque el sistema motriz (100) es del tipo transformador mecánico hipocicloide y realiza dos funciones básicas:

- genera los movimientos rotatorios oscilantes de los dos ejes concéntricos (15, 16) no realizando dichos ejes (15, 16) nunca revoluciones completas sobre su eje geométrico,

- y gira todo él en su conjunto sobre su propio eje geométrico, variando de forma progresiva la amplitud del ángulo de barrido (β) de las liras (17, 17') entre un límite superior y un límite inferior, tanto si el sistema de propulsión está en marcha como si está parado.

2. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema motriz (100) del tipo transformador mecánico hipocicloide está conectado a través de la cadena motriz (2) al eje motriz (1) movido éste por el motor propulsor del buque y esta cadena motriz (2) transmite los giros a través de su eje (7) a los dos engranajes satélites (3) que ruedan por el interior de sus respectivas coronas directrices dentadas (6); siendo los dos engranajes satélites (3) solidarios de sus respectivos discos de bulón (8) y cada disco de bulón (8) lleva fijado sobre él un bulón (5); describiendo cada bulón (5) un recorrido de vaivén en linea recta de longitud constante e igual al diámetro primitivo de la corona dentada directriz (6) y el vaivén de los bulones (5) se transmite a través de las dos bielas (4) a los respectivos discos motrices (13) del sistema de multidirección (200) y en consecuencia a los ejes concéntricos (15,16) por medio de los discos deslizantes (12).

3. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 2 caracterizado porque los bulones (5) se montan situados a 180º uno del otro.

4. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 3 caracterizado porque las dos bielas (4) trabajan en el mismo lado de la línea de propulsión.

5. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 4 caracterizado porque las dos bielas (4) son elásticas.

6. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 4, caracterizado porque cada uno de los dos ejes concéntricos (15, 16) que mueven las liras (17, 17'), tiene asociado un disco motriz (13) que le transmite el movimiento de manera que ambos ejes (15, 16) realizan sus movimientos giratorio-oscilantes sincronizados y en sentidos opuestos (recorridos encontrados).

7. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 6, caracterizado porque cada uno de los dos ejes concéntricos (15, 16) transmite sus oscilaciones a sus liras (17, 17') respectivas a través de una conexión elástica (36) intercalada entre ambos.

8. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 1 caracterizado porque el sistema de conexión multidireccional (200) orienta la fuerza de propulsión de las palas (21) en cualquier dirección y sentido horizontales entre 0º y 360º y comprende:

- dos embragues, uno sobre cada eje (15, 16) y cada embrague comprende dos discos, un disco motriz (13) que gira libremente sobre el eje externo (15) y está conectado por una biela (4) al sistema motriz (100) y otro disco deslizante (12) que sólo puede deslizarse sobre su eje correspondiente (15 ó 16), llevando ambos discos (12, 13) un mecanismo de unión que permite transmitir, cuando los discos (12, 13) están juntos (embragados), los vaivenes de las bielas (4) a sus ejes correspondientes (15 y 16), para hacerlos roto-oscilar;

- un mecanismo auxiliar (24) de desconexión de los ejes concéntricos (15, 16) del sistema motriz (100);

- un mecanismo de sincronización (25) que une temporalmente ambos ejes concéntricos (15,16) para poder girarlos de forma conjunta;

- un mecanismo de giro (26) que posibilita el giro de los ejes (15, 16) sincronizados.

9. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 8 caracterizado porque el mecanismo auxiliar comprende dos barras (37), paralelas y opuestas diametralmente (una a cada lado de la multidirección) y que pueden subir o bajar simultáneamente para mover los dos discos deslizantes (12), por medio de los cuatro rodamientos (27) alojados por parejas en las respectivas ranuras anulares practicadas en el cuerpo de ambos discos deslizantes (12) y con holgura suficiente para que no dificulten las rotoscilaciones de estos discos (12) durante el funcionamiento de la línea de propulsión.

10. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 8 caracterizado porque el mecanismo de sincronización comprende un disco sincronizador (28) que puede deslizarse, pero no girar, sobre el extremo superior del eje externo (15) y que va alojado en el cuerpo del disco deslizante superior (12) y en su cara superior lleva una corona con orificios; y un disco soporte (29), fijo sobre el eje interno (16), con ocho punzones (30), lastrados con muelles y desfasados angularmente entre si.

11. Sistema de propulsión multidireccional para buques con transformador mecánico hipocicloide según reivindicación 8 caracterizado porque el mecanismo de giro comprende un eje de giro (32) con la cabeza inferior estriada, fijo en altura y que puede ser girado sobre su eje geométrico por medio de un volante (38) fijado en el extremo superior de dicho eje (32) y un anillo con estriado interno (31). que cuando sube acompañando al disco deslizante superior (12) se inserta en el estriado del eje (32) creando así una conexión temporal entre los dos ejes (16, 32).