Simulador de caída libre de túnel de viento.

Un simulador de caída libre de túnel de viento vertical, que comprende:

una cámara impelente de flujo de aire de recirculación que tiene una configuración generalmenterectangular;

una cámara de vuelo vertical (10, 1503, 1701, 2202) capaz de hacer flotar al menos un humano alojadodentro de un primer miembro lateral vertical de la configuración generalmente rectangular de la cámaraimpelente de flujo de aire;

un conjunto de ventiladores (3);

caracterizado

porque el conjunto de ventiladores (3) comprende una pluralidad de ventiladores (40, 41) en unadisposición de lado a lado, montados horizontalmente en un miembro superior de la cámara impelente deflujo de aire;

porque la cámara de vuelo (10, 1503, 1701, 2202) está situada en el lado de entrada del conjunto deventiladores (3);

en el que un conducto de retorno (30) de miembro superior, del primer miembro lateral vertical, y unconducto de retorno (5) del segundo miembro lateral vertical de la cámara impelente de flujo de aire tienencada uno un segmento de pared divergente para expandir un flujo de aire de recirculación mientras semantiene un flujo de aire generalmente laminar.

Simulador de caída libre de túnel de viento

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de los túneles de viento verticales y, más particularmente, a túneles de viento verticales de flujo de retorno a temperatura controlada, utilizados como simuladores de caída libre o paracaidismo acrobático y dispositivos de entretenimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los túneles de viento son bien conocidos en la técnica. Están disponibles túneles de viento en muchos tipos y estilos, dependiendo de las necesidades del usuario. Estos incluyen túneles de viento subsónicos con o sin flujo de retorno, túneles de viento transónicos con y sin flujo de retorno, túneles de viento subsónicos verticales con y sin flujo de retorno, túneles de viento supersónicos e hipersónicos con y sin flujo de retorno, y túneles de viento de flujo compresible.

La mayoría de los túneles de viento se usan para fines de investigación y de ensayo. Estos incluyen ensayo de aviación convencional, helicópteros, paracaídas y otros dispositivos aerodinámicos, superficies de ala, superficies de control, submarinos, cohetes y otros vehículos de lanzamiento, vehículos terrestres, edificaciones y otras investigaciones de flujo básicas.

Los túneles de viento horizontales (aquellos en los cuales el aire en la sección de plena velocidad del túnel fluye en general horizontalmente) se usan para investigación aerodinámica y ensayo y son generalmente propiedad de instituciones orientadas principalmente a la defensa, del gobierno Federal o e instituciones de enseñanza y universidades. Algunos de estos han sido convertidos o adaptados para funcionamiento vertical (en los cuales el aire en la sección de plena velocidad del túnel fluye en general verticalmente) , pero la mayoría o la totalidad se comportan defectuosamente en el citado rol.

Las limitaciones de diseño que se aplican a túneles de viento verticales usados para simulaciones de caída libre difieren de las de los túneles de ensayo horizontales. En un túnel de viento vertical/simulador de caída libre es importante que los objetos en la sección de plena velocidad del túnel de viento (en este caso los seres humanos en vuelo) sean capaces de moverse aproximadamente dentro de esa sección para experimentar o practicar el vuelo del cuerpo humano. En un túnel de ensayo horizontal, los objetos situados en el túnel son usualmente objetos estáticos observados o medidos por otros. Por esta razón, esta parte más rápida de un túnel de viento horizontal se denomina “sección de ensayo”. En un túnel de viento vertical, se hace referencia, por el contrario, a esta misma zona como “cámara de vuelo”.

En un túnel de viento vertical es importante que se permita a la gente de vuela dentro del túnel girar dentro y fuera de la cámara de vuelo sin detener el flujo de aire. En contraposición, hay poca necesidad de mover los objetos estáticos en la sección de ensayo de un túnel de viento horizontal durante su funcionamiento. Además, puesto que las personas en vuelo en un túnel de viento vertical tienen libertad de moverse aproximadamente dentro de la cámara de vuelo, es necesario limitar su movimiento a partes apropiadas del sistema.

Aunque es posible poner una red de seguridad en ambos extremos de aguas arriba y de aguas abajo de la cámara de vuelo, esto produce una enorme cantidad de resistencia aerodinámica que crea ruido y aumenta la potencia requerida para alcanzar cualquier velocidad dada. De hecho, un tal par de redes pueden consumir tanto como del 30% al 50% de la potencia total requerida para hacer funcionar dicho túnel de viento.

También es útil disponer de un enrejado tejido de cables en el extremo inferior o de aguas arriba de la cámara de vuelo para usar como una plataforma estable cuando los ocupantes no están volando. Este “suelo de cables” proporciona una plataforma de trabajo cómoda para los oficiales de seguridad o instructores de la cámara de vuelo.

Por lo tanto, por las razones anteriores de seguridad y de uso, es deseable disponer de un suelo de cables / red de seguridad hecha de cables con las magnitudes más bajas posible de resistencia aerodinámica para una resistencia mecánica y diámetro dados. Además de en túneles de viento, existen cualquier número de aplicaciones que utilizan cables en los cuales un simple y barato cable de resistencia aerodinámica reducida puede proporcionar beneficios notables.

Son conocidos en la técnica cables de baja resistencia aerodinámica con secciones transversales planas o aerodinámicas y se utilizan con frecuencia en la industria de aviación. Sin embargo, estos no son útiles en un suelo da cables tejidos para un túnel de viento vertical debido a que es difícil mantener tales cables orientados apropiadamente en relación con el flujo de aire. Además, el extremo de aguas abajo del citado cable de tipo plano o aerodinámico es puntiagudo. Puesto que es el extremo de aguas abajo sobre el que aterriza una persona que cae sobre el suelo de cables / red de seguridad, este tipo de cable no es seguro para este tipo de aplicación. El tipo de cables aerodinámicos de la técnica anterior no se pueden usar en algunos otros tipos de aplicaciones en las que podrían ser deseables cables de pequeña resistencia aerodinámica, por razones similares de orientación, estabilidad, coste o potenciales daños.

Es también importante evitar que los ocupantes vuelen lateralmente fuera de la columna de aire y caigan sin soporte al suelo inferior. Por esta razón, los túneles de viento verticales más avanzados son diseñados de tal manera que la columna de aire se extiende completamente desde una pared de la cámara de vuelo a la otra. Esto no es necesario en túneles de viento horizontales.

Los túneles de viento verticales utilizados para simulación de caída libre tienen que operar frecuentemente en entornos sensibles al ruido, tales como parques de ocio y centros comerciales. Los túneles de ensayo horizontales pueden estar situados fuera de la muchedumbre, donde tienen libertad de hacer tanto ruido como sea necesario.

Como dispositivos de diversión, los simuladores de caída libre deben completarse con otras diversiones sobre la base del precio y pueden ser hechos funcionar con frecuencia sobre una base próxima a la continuidad. Estos dos factores hacen crítica la eficacia de la energía para funcionamiento comercial con éxito de un simulador de caída libre. La eficacia de la energía es mucho menos importante para los túneles de ensayo horizontales, en los que con frecuencia se tardan horas o días en establecer un experimento y después el túnel sólo funciona durante unos pocos minutos para recoger los datos necesarios.

La altura es una limitación importante en simuladores de caída libre que están verticales y co frecuencia deben estar situados en jurisdicciones de entretenimiento de alta densidad que tienen severas limitaciones de altura. Esto no sucede e túneles de ensayo horizontales que se asientan en su costado y pueden estar situados satisfactoriamente lejos de cualquier muchedumbre.

Finalmente, no existe técnica anterior conocida dirigida a diseñar estos sistemas para hacer óptima la visibilidad a los espectadores públicos en un centro de entretenimiento de alta densidad.

Para hacer comercialmente viable un túnel de viento vertical para simulación de caída libre o paracaidismo, (1) se debe mover aire suficiente y hacerlo lo suficiente suavemente para simular adecuadamente la caída libre para una o más personas dentro de la cámara de vuelo; (2) con un dispositivo que sea suficiente corto y suficiente tranquilo para situarse donde tienda a haber un gran número de consumidores potenciales; y (3) a niveles de consumo de potencia suficientemente bajos para hacer aceptable por el público el precio de la experiencia.

El reto del invento de satisfacer estos requisitos de competencia es cumplido por el presente dispositivo. Se requieren elevadas velocidades del aire en la cámara de vuelo para que floten uno o más seres humanos. Sin embargo, el movimiento del aire a través del tubo a elevadas velocidades crea una enorme cantidad de sonido y calor y requiere una enorme cantidad de potencia. En consecuencia, los más modernos túneles de viento expanden y ralentizan el aire justamente aguas abajo de la cámara de vuelo para disminuir el consumo de potencia, la creación de ruido y la generación de calor. Al hacer esto, se reduce el consumo de potencia en más del 60%, y sólo al hacerlo así los túneles de viento verticales resultan comercialmente viables como dispositivos de entretenimiento o simuladores de caída libre.

Sin embargo, si se expande el flujo de... [Seguir leyendo]

1. Un simulador de caída libre de túnel de viento vertical, que comprende:

una cámara impelente de flujo de aire de recirculación que tiene una configuración generalmente rectangular;

una cámara de vuelo vertical (10, 1503, 1701, 2202) capaz de hacer flotar al menos un humano alojado dentro de un primer miembro lateral vertical de la configuración generalmente rectangular de la cámara impelente de flujo de aire;

un conjunto de ventiladores (3) ;

caracterizado porque el conjunto de ventiladores (3) comprende una pluralidad de ventiladores (40, 41) en una disposición de lado a lado, montados horizontalmente en un miembro superior de la cámara impelente de flujo de aire;

porque la cámara de vuelo (10, 1503, 1701, 2202) está situada en el lado de entrada del conjunto de ventiladores (3) ;

en el que un conducto de retorno (30) de miembro superior, del primer miembro lateral vertical, y un conducto de retorno (5) del segundo miembro lateral vertical de la cámara impelente de flujo de aire tienen cada uno un segmento de pared divergente para expandir un flujo de aire de recirculación mientras se mantiene un flujo de aire generalmente laminar.

2. El simulador de la reivindicación 1, en el que los ventiladores (40, 41) de un conjunto de ventiladores (3) están dispuestos de una manera no paralela a un ventilador adyacente y que se aleja de una línea central entre ellos.

3. El simulador de la reivindicación 2, en el que la alineación no paralela de los ventiladores (40, 41) del conjunto de ventiladores (3) es debida a que los planos (P41, P42) de ventilador de los ventiladores (40, 41) están inclinados aguas abajo formando un ángulo agudo (P43) .

4. El simulador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que cada ventilador (40, 41) del conjunto de ventiladores (3) está dispuesto en una carcasa (1300) de ventilador que actúa como un difusor y preferiblemente dimensionada de tal manera que, después de tener en cuenta la zona del centro del ventilador, oscurecida por un cono del morro, cuerpo central del ventilador y cono de cola, el área de flujo neta a través del ventilador aumenta tanto como sea posible sin crear separación de flujo.

5. El simulador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los ventiladores están dispuestos de una amanera escalonada para reducir la distancia entre las columnas de aire desde los ventiladores.

6. El simulador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que hay más de un ventilador por cada conducto de aire de retorno.

7. El simulador de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un miembro inferior o de fondo (7) de la cámara impelente de flujo de aire tiene paredes divergentes.