Sistema de hidroplano para barcos de vela monocasco.

Barco de vela monocasco (102), que comprende:

(a) un casco (138) con una dimensión longitudinal (140),

un arco (142), un vástago (144), un lado de babor (146),y un lado de estribor (148);

(b) al menos un mástil (136) para soportar al menos una vela (106), estando el mástil (136) acoplado al casco;(c) un hidroplano de elevación (104) que tiene una posición replegada en la que el hidroplano de elevación (104)está dispuesto hacia el interior del casco y una posición desplegada en la que el hidroplano de elevación (104)está adaptado para extenderse hacia el exterior de un lado de sotavento del casco y en el agua que soporta elbarco; y

(d) un conjunto de accionamiento (128) para mover el hidroplano de elevación (104) entre la posición replegada yla posición desplegada, y

(e) el hidroplano de elevación (104) tiene una relación de aspecto que es mayor de aproximadamente 2:1; y

(f) el hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada tiene un área proyectada adaptadapara proporcionar un momento de adrizamiento que tiende a contrarrestar un momento de escorado aplicado porla vela (106) del barco y una fuerza de elevación para elevar parcialmente, pero no completamente, el barcofuera del agua,

y el barco de vela monocasco (102) se caracteriza porque;

(g) el hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada está orientado en un ángulo deataque de ataque predeterminadocon un plano longitudinal del barco, siendo el ángulo de ataque de ataquepredeterminadode entre aproximadamente 2 y 6 grados;

(h) el hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada está orientado en un ángulo medio deentre aproximadamente 5 y 20 grados respecto a un plano horizontal cuando el barco está en un estado noescorado, de modo que el hidroplano de elevación (104) es sustancialmente paralelo al plano del agua (108)cuando el barco está escorado a un ángulo de escorado óptimo de la vela; y

(i) el hidroplano de elevación (104) tiene un tramo expuesto (112) que es mayor de aproximadamente el 7 % dela altura del mástil más alto (136) del barco, la altura medida desde el plano del agua (108).

Sistema de hidroplano para barcos de vela monocasco Campo técnico de la invención La invención se refiere a barcos de vela monocasco, y se dirige más específicamente a barcos de vela monocasco que tienen un hidroplano de elevación para mejorar el rendimiento del barco de vela monocasco.

Antecedentes de la invención En los barcos de vela monocasco desarrollados anteriormente, las fuerzas de escora desde el plano de la vela se contrarrestan mediante el uso de una quilla fija, el movimiento de la tripulación, el movimiento de agua u otros lastres, o finalmente con la utilización de quillas basculantes en las que la quilla lastrada se gira mecánicamente hacia el lado de barlovento del barco, o cualquier combinación de las características anteriores.

El uso de la quilla lastrada basculante ha proporcionado el mayor beneficio en términos de extracción de más velocidad de los barcos de vela de todos los tamaños, pero ha resultado en un sistema que requiere la entrada de energía significativa de la tripulación o de sistemas de energía acumulada para operar. También tiene el gran inconveniente de que cualquier fallo de los dispositivos mecánicos de control o de la propia quilla puede y ha dado lugar a movimientos totalmente descontrolados de la quilla lastrada y la consiguiente destrucción del área de soporte de la quilla del casco con daños desastrosos y terminales que pueden y han resultado en el hundimiento del barco.

Se conoce en la técnica muchos barcos de vela que adoptan algún tipo de sistema de hidroplano para mejorar la estabilidad y/o el rendimiento del barco de vela. Generalmente, estos hidroplanos se utilizan en diseños de múltiples cascos y en algunos casos, en diseños monocasco, con la intención de soportar completamente el desplazamiento del barco y la elevación del barco completamente fuera del agua solamente mediante fuerzas dinámicas.

Un hidroplano, o más simplemente, un plano, es un cuerpo aerodinámico diseñado para simplificar y proporcionar elevación y es similar a las alas de los aviones. El plano tiene generalmente una curvatura o inclinación diferente en superficies opuestas. El ángulo estático de ataque (AoA) de un plano es el ángulo entre la cuerda, que se define como la línea recta que conecta el borde de ataque y de salida del plano, y la dirección del movimiento del barco. Los planos están diseñados para tener un AoA controlable para lograr las fuerzas de elevación deseadas en varios tipos de agua y en diferentes velocidades del barco, cargas, condiciones de viento, etc. Muchos tipos de mecanismos de ajuste son conocidos para ajustar y controlar el AoA. Sin embargo, estos dispositivos son complicados, propensos a fallos, requieren un ajuste constante, requieren un operador muy eficiente, son costosos, y añaden peso.

Otra manera de controlar la fuerza de elevación producida por el hidroplano es ajustar el área proyectada y/o la separación del hidroplano. Al exponer más del hidroplano al agua que pasa, puede lograrse una mayor elevación. Un ejemplo de un barco de vela monocasco que tiene hidroplanos de ese tipo con extensión controlable se describe en el documento US 5, 404, 830. Sin embargo, como el control del AoA, controlando el área proyectada del hidroplano resulta en un sistema que es complicado, propenso a fallos, requiere un ajuste constante, requiere un operador muy eficiente, es costoso y añade peso.

Además, se ha encontrado que los hidroplanos desarrollados previamente utilizados en los barcos de vela monocasco utilizan hidroplanos que tienen relaciones de aspecto (la relación de la longitud del plano, es decir, la envergadura, en relación a su anchura) que son menores de 2:1. Estos planos con una baja relación de aspecto se han encontrado que son ineficientes en términos relaciones de elevación y arrastre y se ha encontrado que tienen una separación insuficiente para proporcionar un aumento significativo al momento de adrizamiento. De este modo, los efectos beneficiosos totales no han sido suficientes para superar el inherente arrastre adicional y su desarrollo ha sido abandonado. Además, la ubicación de proa a popa de estos planos ha sido tal que aumentaría significativamente el arrastre total del barco y, por lo tanto, no resultan en ningún aumento del rendimiento y de nuevo esto ha desalentado un mayor progreso a lo largo de esta línea.

Por consiguiente, existe una necesidad de un sistema de hidroplano para un barco de vela monocasco que sea menos complicado, fiable, que requiera unos ajustes menos frecuentes, que se pueda operar con poca instrucción, que sea relativamente barato, y que sea de peso ligero.

Objeto de la invención Es un objetivo de la invención proporcionar un barco de vela monocasco que tenga un hidroplano de elevación que solucione algunos de los inconvenientes y limitaciones de la técnica conocida, o al menos proporcione al público una elección útil.

Sumario de la invención Las realizaciones ilustradas de la presente invención describen un sistema de hidroplano para barcos de vela monocasco que proporciona un rendimiento aumentado de fuerzas derivadas de efectos dinámicos para barcos de

vela monocasco de alto rendimiento, de una manera que es inherentemente a prueba de fallos y que de ninguna manera afecta la navegabilidad final del barco. Las realizaciones ilustradas de la invención también puede configurarse para su uso en otros barcos de vela de inferior rendimiento, tales como yates de crucero para reducir los ángulos de escorado de navegación requeridos, aumentar la amortiguación del balanceo, y de este modo mejorar significativamente el nivel de confort de la tripulación y el rendimiento del barco.

En una realización formada de acuerdo con la presente invención, una (s) superficie (s) de elevación de hidroplano se proporciona (n) que tiene (n) una relación de aspecto de media a alta, siendo un ejemplo adecuado un hidroplano que tiene una relación de aspecto de aproximadamente 2:1 o mayor, que se extiende directamente hacia fuera desde un lado de sotavento de un barco de vela en una orientación aproximadamente horizontal (cuando el barco está en un ángulo de escorado contra el viento óptimo) para proporcionar un momento de adrizamiento para contrarrestar el momento de escora causado por las velas y una fuerza de elevación para levantar parcialmente el barco fuera del agua para reducir el arrastre.

Preferiblemente, el hidroplano de elevación es desplazable entre una posición retraída y una posición extendida. Preferiblemente, el hidroplano de elevación está dispuesto de modo que cuando el barco está muerto en el agua y en un estado no escorado, parte, si no todo, del hidroplano de elevación está fuera del agua, pero cuando el barco de vela está bajo navegación y escorado a un ángulo de de escorado de navegación natural, al menos una mayoría, y más preferiblemente, todo el hidroplano de elevación está bajo el agua y en una orientación sustancialmente horizontal.

Se divulga una realización de un barco de vela monocasco formado de acuerdo con la presente invención. El barco incluye un casco con una dimensión longitudinal, un arco, un vástago, un lado de babor, y un lado de estribor. El barco puede incluir al menos un mástil para soportar al menos una vela, estando el mástil acoplado al casco. El barco puede incluir un hidroplano de elevación que tiene una posición replegada en la que el hidroplano de elevación está dispuesto hacia el interior del casco y una posición desplegada en la que el hidroplano de elevación está adaptado para extenderse hacia el exterior de un lado de sotavento del casco y en el agua soportando el barco. El hidroplano de elevación puede tener una relación de aspecto que es mayor de aproximadamente 2, 5:1. El hidroplano de elevación cuando está en la posición desplegada puede estar orientado en un ángulo de ataque predeterminado a un plano delantero y trasero del barco, siendo el ángulo de ataque predeterminado entre aproximadamente 2 y 6 grados. El hidroplano de elevación cuando está en la posición desplegada puede orientarse en un ángulo medio de entre aproximadamente 5 y 20 grados respecto a un plano horizontal cuando el barco está en un estado no inclinado, de modo que el hidroplano de elevación es sustancialmente paralelo al plano del agua cuando el barco está escorado en un ángulo de escorado de navegación óptimo normal. El hidroplano de elevación cuando está en la posición desplegada puede tener un área proyectada adaptada para proporcionar un momento de adrizamiento que tiende a contrarrestar el momento de escorado aplicado por la vela del barco y una fuerza de elevación para elevar parcialmente, pero no completamente, el barco fuera del agua. El hidroplano de elevación puede presentar... [Seguir leyendo]

1. Barco de vela monocasco (102) , que comprende:

(a) un casco (138) con una dimensión longitudinal (140) , un arco (142) , un vástago (144) , un lado de babor (146) , y un lado de estribor (148) ;

(b) al menos un mástil (136) para soportar al menos una vela (106) , estando el mástil (136) acoplado al casco;

(c) un hidroplano de elevación (104) que tiene una posición replegada en la que el hidroplano de elevación (104) está dispuesto hacia el interior del casco y una posición desplegada en la que el hidroplano de elevación (104) está adaptado para extenderse hacia el exterior de un lado de sotavento del casco y en el agua que soporta el barco; y

(d) un conjunto de accionamiento (128) para mover el hidroplano de elevación (104) entre la posición replegada y la posición desplegada, y

(e) el hidroplano de elevación (104) tiene una relación de aspecto que es mayor de aproximadamente 2:1; y

(f) el hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada tiene un área proyectada adaptada para proporcionar un momento de adrizamiento que tiende a contrarrestar un momento de escorado aplicado por la vela (106) del barco y una fuerza de elevación para elevar parcialmente, pero no completamente, el barco fuera del agua, y el barco de vela monocasco (102) se caracteriza porque;

(g) el hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada está orientado en un ángulo de ataque de ataque predeterminadocon un plano longitudinal del barco, siendo el ángulo de ataque de ataque predeterminadode entre aproximadamente 2 y 6 grados;

(h) el hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada está orientado en un ángulo medio de entre aproximadamente 5 y 20 grados respecto a un plano horizontal cuando el barco está en un estado no escorado, de modo que el hidroplano de elevación (104) es sustancialmente paralelo al plano del agua (108) cuando el barco está escorado a un ángulo de escorado óptimo de la vela; y

(i) el hidroplano de elevación (104) tiene un tramo expuesto (112) que es mayor de aproximadamente el 7 % de la altura del mástil más alto (136) del barco, la altura medida desde el plano del agua (108) .

2. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el hidroplano de elevación (104) está acoplado al barco de tal manera que el ángulo de ataque predeterminado del hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada y mientras el barco está en marcha es estático y no está adaptado para un ajuste continuo para controlar selectivamente la fuerza de elevación producida por el hidroplano de elevación (104) .

3. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el hidroplano de elevación (104) está acoplado al barco de tal manera que el ángulo medio del hidroplano de elevación

(104) respecto al plano horizontal cuando está en la posición desplegada y mientras el buque está en marcha es estático y no está adaptado para un ajuste continuo para controlar selectivamente la fuerza de elevación producida por el hidroplano de elevación (104) .

4. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) está acoplado al barco de tal manera que el área proyectada del hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada y mientras el buque está en marcha es estático y no está adaptado para un ajuste continuo para controlar selectivamente la fuerza de elevación producida por el hidroplano de elevación (104) .

5. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) está acoplado al barco de tal manera que el ángulo de ataque, el ángulo medio diseñado y el área proyectada del hidroplano de elevación (104) cuando está en la posición desplegada son estáticos y no están adaptados para un ajuste continuo para controlar selectivamente la fuerza de elevación producida por el hidroplano de elevación (104) mientras el buque está en marcha.

6. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) se coloca a lo largo de la dimensión longitudinal (140) para estar dentro de una distancia predeterminada de un centro de gravedad del barco cuando se ajusta la vela, siendo la distancia predeterminada menor del o igual al 15 % de una longitud total (LOA) del barco.

7. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el casco incluye un canal (328) dispuesto en el lado de estribor (148) del casco que se extiende desde un punto por debajo de la línea de flotación a un punto por encima de la línea de flotación, estando el canal adaptado para recibir el hidroplano de elevación (104) cuando el hidroplano de elevación (104) está en la posición replegada, de tal manera que la superficie inferior del hidroplano de elevación (104) está sustancialmente a nivel con el casco.

8. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tramo expuesto (112) del hidroplano de elevación (104) está entre aproximadamente el 30 % y el 150 % de una manga del buque medida en la línea de flotación.

9. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de accionamiento (128) está adaptado para mover el hidroplano de elevación (104) de babor a estribor desde una posición extendida a estribor en la que un extremo de estribor del hidroplano de elevación (104) está colocado hacia el exterior del casco y un extremo de babor del hidroplano de elevación (104) está colocado hacia el interior del casco y una posición extendida de babor en la que el extremo de babor del hidroplano de elevación (104) se coloca hacia el exterior del casco y el extremo de estribor del hidroplano de elevación (104) se coloca hacia el interior del casco.

10. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) está orientado de manera que cuando el hidroplano de elevación (104) está en la posición desplegada con el barco de vela monocasco (142) en un estado no escorado, un extremo distal del hidroplano de elevación (104) se extiende por encima del plano de agua (108) .

11. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) se mantiene en la posición desplegada mediante un mecanismo de liberación de carga (292) adaptado para liberar el hidroplano de elevación (104) desde la posición desplegada cuando una carga sobre el hidroplano de elevación (104) supera un nivel predeterminado.

12. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) está alojado en una ranura en el casco que se extiende desde el lado de estribor (148) al lado de babor (146) del casco, y en el que el hidroplano de elevación (104) tiene dos extremos, de tal manera que el hidroplano de elevación (104) está adaptado para ser desplegado en el lado de estribor (148) o en el lado de babor (146) del casco moviendo el hidroplano de elevación (104) de babor a estribor en la ranura.

13. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) está escorado en la dirección de babor a estribor, de forma tal que cuando el hidroplano de elevación (104) está en la posición desplegada y el barco en un estado no escorado, un extremo distal del hidroplano de elevación (104) está a una elevación mayor que un extremo proximal del hidroplano de elevación (104) .

14. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el barco incluye al menos un hidroplano de elevación (104) adaptado para extenderse desde el lado de babor

(146) cuando está en la posición desplegada y al menos un hidroplano de elevación (104) adaptado para extenderse desde el lado de estribor (148) del casco en una posición longitudinal diferente del hidroplano de elevación (104) en el lado de estribor (148) , de tal manera que los hidroplanos de elevación de babor y estribor (104) están desplazados entre sí y los hidroplanos de elevación (104) están dispuestos asimétricamente alrededor del barco.

15. El barco de vela monocasco (102) tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidroplano de elevación (104) , cuando está en la posición desplegada, está en una orientación en flecha de tal manera que el hidroplano de elevación (104) está inclinado con relación a un línea orientada perpendicular a una línea central del barco en un ángulo predeterminado, siendo el ángulo predeterminado mayor de aproximadamente 5 grados.