Hélice carenada para barcos.

Hélice carenada (100) para vehículos acuáticos, en particular para vehículos offshore,

remolcadores y barcosfluviales, compuesto de un sistema de apéndices, una tobera fija (10) y una hélice (12), estando la hélice (12)dispuesta dentro de la tobera (10), comprendiendo el sistema de apéndices una o más aletas de guía (14, 17, 18,19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) dispuestas en el sentido del flujo delante de la hélice (12), caracterizada 5 porque lasaletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) están dispuestas de manera que en el lado ascendente dehélice (28) de la hélice carenada (100) se encuentran dispuestas más aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24,25, 26, 27) que en el lado descendente de hélice (29) de la hélice carenada (100) y/o en la cual las aletas de guía(14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) están dispuestas de manera que las mismas formen un sistema deapéndices asimétrico.

Hélice carenada para barcos

La invención se refiere a una hélice carenada para barcos, en particular para vehículos offshore, remolcadores y barcos fluviales o barcos en los que según el estado actual de la técnica tiene sentido una tobera que encierre una hélice, con un sistema de apéndices y una tobera fija no giratoria. Las hélices carenadas de este tipo presentan, además, una hélice fija envuelta por la tobera, en idioma coloquial denominada también "hélice naval".

Se denominan hélices carenadas las unidades de propulsión de vehículos acuáticos, en particular de barcos que tienen una hélice envuelta o revestida por una tobera configurada como anillo de tobera. Los anillos de tobera de este tipo también se denominan "toberas de Kort". En este caso, la hélice dispuesta en el interior de la tobera está configurada fija. Según el estado actual de la técnica existen, básicamente, hélices carenadas en las que la tobera envolvente de la hélice está configurada fija. En las hélices carenadas de este tipo con tobera fija debe haber dispuesto para el comando del barco una disposición de maniobra adicional, en particular un timón dispuesto en el flujo efluente de hélice detrás de la hélice carenada, es decir, visto en el sentido de avante del barco. Además de ello, en el estado actual de la técnica también se conocen hélices carenadas en las cuales la tobera es giratoria alrededor de la hélice fija dispuesta en el interior. Las hélices carenadas de este tipo pueden usarse para el comando del vehículo acuático, de modo que puede prescindirse, eventualmente, de instalaciones de maniobra adicionales, por ejemplo timones.

La presente invención se refiere exclusivamente a hélices carenadas con tobera fija y no a las que tienen tobera giratoria.

La tobera o bien el anillo de tobera tienen la función de aumentar el empuje de la propulsión. En tal sentido, las hélices carenadas de este tipo se usan, frecuentemente, en remolcadores, barcos de abastecimiento y similares, que en cada caso deben producir un empuje elevado. En este caso, la tobera configurada como anillo de tobera es, generalmente, un tubo acabado cónicamente que forma la pared de la tobera. Mediante el estrechamiento del tubo hacia la popa del barco, las hélices carenadas pueden transferir al vehículo acuático un empuje adicional, sin que sea necesario aumentar la potencia. De este modo, además de las características que mejoran la propulsión, disminuyen los cabeceos con oleaje, con lo cual con mar pesada se pueden reducir las pérdidas de velocidad y aumentar la estabilidad del rumbo. Debido a que la resistencia propia de la hélice carenada o de una tobera de Kort crece de manera más o menos cuadrática con el aumento de la velocidad del barco, sus ventajas se vuelven efectivas particularmente en barcos lentos que deben producir un gran empuje de hélice (remolcadores, pesqueros, etc.) .

Por el documento US 2.139.594 se conoce una hélice carenada para barcos. Dicho sistema está provisto de una llamada tobera de Kort. No obstante, contrariamente a la tobera carenada de clase genérica, la tobera de Kort no es fija, sino giratoria mediante una mecha de timón alrededor de una hélice. Para el refuerzo del efecto de timón se encuentran dispuestas aletas orientadas en forma horizontal y vertical detrás de la hélice, visto en el sentido del flujo principal de la tobera de Kort. Para aumentar el efecto de timón de la tobera de Kort giratoria y/o pivotante también en marcha atrás, se han dispuesto delante de la hélice dos aletas fijadas a la tobera y proyectadas hacia el espacio interior de la tobera, opuestas y, en cada caso, vistas en sección transversal, sobre un eje central vertical de la hélice carenada.

Por el documento DD 267 383 A3 se conoce un dispositivo de guía para influir sobre el flujo afluente en barcos fluviales de una o múltiples hélices. Se muestra una disposición compuesta de un apéndice de prevórtice o aleta de guía relativamente grande, dispuesta debajo del árbol de hélice y orientada de forma vertical, y dos brazos de arbotante de árbol existentes. Se describe un ángulo de inclinación de un borde de entrada de la superficie de guía de al menos 20º respecto del plano de sujeción. La única superficie de guía genera en el flujo afluente, en sectores sustanciales de la superficie circular de hélice, como prevórtice delante de la hélice, una componente circunferencial contraria a su sentido de rotación, por lo cual la hélice trabaja de manera energéticamente más provechosa y durante su rotación es cargada de manera más uniforme.

El documento FR 1 364 903 A se considera como el estado más actualizado de la técnica y da a conocer el preámbulo de la reivindicación 1.

Por el documento FR 1 364 903 A se conoce un revestimiento cilíndrico que envuelve la hélice y está fijada al tubo de codaste por medio de brazos de sujeción radiales.

Para el aumento de la potencia de la hélice se propone en el documento WO 2009/031339 A1 un sistema de apéndices que presenta más apéndices del lado ascendente de hélice que del lado descendente de la hélice. Para ello, los apéndices están conformados más cortos que las palas de la hélice.

La invención tiene el objetivo de crear una hélice carenada del tipo mencionado al comienzo que, respecto de las hélices carenadas conocidas, permita velocidades incrementadas o mayores tiros de cable con la misma potencia de máquina. Además, se pretende conseguir que de manera más favorable al flujo sea dirigido más agua sobre toda la hélice, por lo cual se ahorra combustible a igual potencia de la máquina.

Dicho objetivo es conseguido porque el sistema de apéndices comprende una o más aletas de guía (de prevórtice) que en el sentido del flujo de hélice están dispuestas delante de la hélice de tal manera que en el lado ascendente de hélice de la hélice carenada están dispuestas más aletas de guía que en el lado descendente de hélice de la hélice carenada.

La hélice se basa en la conclusión de que un sistema de apéndices (de prevórtice) para hélices carenadas, en particular para toberas de Kort, es especialmente ventajoso para aumentar el tiro de cable, en concreto en la disposición de las aletas de guía mencionada anteriormente. A base de dicha disposición de las aletas de guía del sistema de apéndices se consigue un aumento de un 10 % en el tiro de cable o un ahorro de potencia de hasta un 10 %.

Con el concepto "lado ascendente de la hélice carenada" se entiende el lado de la hélice carenada en el que, en una vista de sección transversal, la hélice rota en la marcha avante de abajo hacia arriba. Correspondientemente, en el lado descendente de la hélice la hélice rota de arriba hacia abajo. En este caso, los lados ascendentes y descendentes de la hélice están separados por medio de una línea central imaginaria interior, vertical en una vista de sección transversal. En la presente relación, las aletas de guía que forman el sistema de apéndices son superficies de guía de flujo en el sentido de estatores, que se encuentran dispuestos en la hélice carenada e influyen sobre el flujo afluente de la hélice. Generalmente, las aletas de guía están dispuestas fijas en la hélice carenada. La disposición de una aleta de guía sobre el lado ascendente de hélice debe entenderse en el sentido de que, en una vista en sección transversal, la aleta de guía o al menos un sector parcial sustancial de la aleta de guía está dispuesto en el lado ascendente de hélice de la hélice carenada. Del mismo modo se comporta, conforme al sentido, el lado descendente de hélice.

Mediante el forro del barco es interferida la afluencia a la hélice. Correspondientemente, mediante las aletas de guía dispuestas delante de la hélice se produce un vórtice orientado de manera tal que detrás de la hélice se produzca en el sector de flujo efluente de hélice una torsión de flujo menor en comparación con una hélice sin aletas de guía antepuestas. Sorprendentemente, ha quedado demostrado que la torsión en el sector descendente de hélice es particularmente reducida cuando en el lado ascendente de hélice de la hélice carenada se encuentra dispuesta al menos una aleta de guía más que sobre el lado descendente de hélice. Debido a que el sistema de apéndices según la presente invención comprende una o más aletas de guía, una disposición mínima del sistema de apéndices según la presente invención consistiría en que se encuentre dispuesta una aleta de guía en el lado ascendente... [Seguir leyendo]

1. Hélice carenada (100) para vehículos acuáticos, en particular para vehículos offshore, remolcadores y barcos fluviales, compuesto de un sistema de apéndices, una tobera fija (10) y una hélice (12) , estando la hélice (12) dispuesta dentro de la tobera (10) , comprendiendo el sistema de apéndices una o más aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) dispuestas en el sentido del flujo delante de la hélice (12) , caracterizada porque las aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) están dispuestas de manera que en el lado ascendente de hélice (28) de la hélice carenada (100) se encuentran dispuestas más aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) que en el lado descendente de hélice (29) de la hélice carenada (100) y/o en la cual las aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) están dispuestas de manera que las mismas formen un sistema de apéndices asimétrico.

2. Hélice carenada según la reivindicación 1, caracterizada porque cada aleta de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) forma un estator que en uno de sus extremos está fijado a una superficie de pared interior de la tobera

(10) y con su otro extremo a una chumacera de árbol (13) , en particular un tubo de codaste, conformado para el apoyo de un árbol de hélice (11) de la hélice (12) .

3. Hélice carenada según la reivindicación 2 caracterizada porque las aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) están dispuestas completamente en un espacio interior de la tobera (10) .

4. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la hélice carenada (100) presenta al menos tres, preferentemente tres a siete aletas de guía (17, 18, 19) .

5. Hélice carenada según la reivindicación 4, caracterizada porque en el lado ascendente de hélice (28) están dispuestas dos a cuatro y en el lado descendente de hélice (29) una a tres aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) .

6. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el sistema de apéndices comprende un número impar de aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) .

7. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la hélice (100) presenta tres aletas de guía (17, 18, 19) , estando una primera y una segunda aleta de guía (17, 18) dispuestas, una con la otra, en un ángulo de 50º a 110º, preferentemente 60º a 100º, particularmente preferente 70º a 90º y presentando la primera y la segunda aleta de guía (17, 18) , en cada caso, una distancia angular de 125º a 155º, preferentemente 130º a 150º, particularmente preferente 135º - 145º respecto de una tercera aleta de guía (19) .

8. Hélice carenada según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la hélice carenada (100) presenta cuatro aletas de guía (21, 22, 23, 24) dispuestas todas en un intervalo angular de más o menos 180º, en particular todas en el lado ascendente de hélice (28) de la hélice carenada (100) .

9. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada aleta de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) presenta un lado de succión (30) abovedado hacia fuera, en particular en forma de arco de círculo, y un lado de impulsión (31) , esencialmente plano.

10. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) presentan diferentes formas de sección transversal.

11. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las aletas de guía (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) están dispuestas en forma radial en diferentes ángulos de ataque (Q) respecto del eje de hélice.

12. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por una realización como sistema de hélices múltiples.

13. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la tobera (10) está realizada como tobera de Kort.

14. Hélice carenada según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque están previstos uno o más brazos de arbotante de árbol (26, 27) , de los cuales, en cada caso, al menos un sector parcial está configurado como aleta de guía.

15. Vehículo acuático, en particular vehículo offshore, remolcador o barco fluvial, con uno o más hélices carenadas según una de las reivindicaciones precedentes.