SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACION FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA.

Sistema de medida y actuación frente oleaje mediante corredera.

Comprende un elemento sensor-corredera cuya señal medida contiene, a la vez, información sobre la velocidad de superficie y su variabilidad en una embarcación; y unos medios y subcircuitos de procesado de señal de esa variabilidad para determinar la orientación y amplitud del oleaje; (unos medios de visualización o registro de dicha información) y unos medios de actuación que incorpore esa información sobre el oleaje en el piloto automático; que ayude a la navegación y que se cierre el bucle aumentando seguridad y confort en situaciones de mala mar.

Sistema de medida y actuación frente oleaje mediante corredera.

Sector de la técnica La presente solicitud de Patente de Invención consiste conforme indica su enunciado en un "SISTEMA DEMEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA" cuyas nuevas características de construcción, conformación y diseño, cumplen la misión para la que específicamente ha sido diseñado con una seguridad y eficacia máximas, proporcionando numerosas ventajas tal y como se detallará en la presente memoria.

Estado de la técnica Más concretamente la invención se refiere a un sistema de medida y actuación compuesto por una corredera a la que se le procesa la señal que suministra para detectar, cuantificar y clasificar el oleaje con unas características particulares que permiten al sistema interaccionar con esta señal para mejorar la gobernabilidad de embarcaciones. La finalidad principal de la presente invención es que merced al procesado de la señal proveniente de la corredera se consiga información y actuación sobre el oleaje de forma automatizada.

Con lo que ayude a la navegación y se pueda mejorar la seguridad y el confort de la embarcación en caso de mar gruesa. Con unos costes de fabricación reducidos ya que se aprovecha elementos físicos instalados, la corredera, y se invierte en el procesado de señal que la corredera suministra.

El sistema de procesado y actuación de la señal suministrada por la corredera objeto de la presente invención está destinado a aplicaciones muy diversas donde se utilicen elementos adicionales de ayuda a la navegación, confort y seguridad en la mar.

La señal proveniente de la corredera proporciona control en tiempo real de las condiciones de oleaje como la navegación a la capa, permitiendo avanzar en sistemas de seguridad y confort a bordo.

Las correderas son dispositivos que suministran una señal proporcional a la velocidad del buque. En sus inicios, la velocidad se calculaba a partir del tiempo que empleaba en alcanzar la popa un objeto flotante echado por la proa. Este método rudimentario dio paso a la corredera de barquilla. El principio de medida era parecido y consistía en contar durante un tiempo determinado, la cantidad de cabo que salía de un carrete y sujetaba una barquilla lastrada en un lateral echada por popa. Cada cierta distancia el cabo tenía un nudo (que equivaldría a recorrer una milla en una hora) , de ahí la unidad de medida de velocidad. La corredera de barquilla dio paso a la corredera de patente que consistía en un torpedo de aletas helicoidales echado por la borda y sujetado por una veta. Las vueltas que daba este torpedo eran proporcionales a la velocidad.

Hoy, la corredera habitual en embarcaciones de poco porte es la llamada de hélice fija y es un refinamiento de su antecesora, la corredera de patente. Consiste en una hélice, o rueda de palas, solidaria a una magneto que genera una señal eléctrica pulsada. Alternativamente, para evitar la magneto, las palas se cargan con ferrita y en presencia de un campo magnético y por efecto Hall también genera una señal eléctrica pulsada cuya frecuencia de pulsación es proporcional a la velocidad. Hasta la fecha, la interpretación de estos pulsos ha servido para medir la velocidad media de la embarcación respecto el agua (la velocidad de superficie) .

Otras correderas más sofisticadas son las correderas Doppler que aprovechan el efecto Doppler entre la corriente aparente que “se acerca” por proa y la que “se aleja” por popa o las correderas de presión que miden la diferencia de presión entre un orificio “dinámico” en la obra viva y en dirección de proa a popa respecto a un orificio “estático” en dirección contraria, reservada esta última corredera para buques de porte mayor.

En las últimas décadas, los sistemas electrónicos de presentación de datos, como plotters, tridatas (nombre popular de una pantalla comercial de la empresa Raymarine para visualizar sonda o profundidad, velocidad de superficie y temperatura del agua a la vez) u otras pantallas se han perfeccionado y han aumentado sus prestaciones de forma muy notoria. Sin embargo, los sensores o transductores y elementos que suministran datos a estos elementos de representación e interpretación poco han evolucionado.

Se conocen una gran variedad de plataformas de sensores; una clasificación habitual los divide en sensores pasivos y activos. Su configuración más frecuente se compone de tres partes diferenciadas: un elemento sensor, cuya función es la de medir la variable física, unos medios de acondicionamiento y procesamiento de dicha medida, y un elemento de almacenamiento, transmisor-receptor o presentación, cuya función es la de almacenar, transmitir o presentar la información.

El elemento sensor o transductor es la parte más crítica de un sistema de medida y transforma la variable física de interés, tal como la presión, fuerza, humedad, temperatura, flujo de aire o flujo de agua en el caso de la corredera en una variable generalmente eléctrica reflejo de la variable física. En función de la variable física a medir y de la tecnología de medida de dicha variable escogida, se determina la forma y estructura del sensor.

En el estado actual de la tecnología, las correderas de hélice fija se alimentan, generalmente de una batería de 12 Voltios, tanto para establecer las condiciones necesarias para la correcta medida y aplicación del efecto Hall como para el acondicionamiento y amplificación de la señal pulsada débil que suministra la hélice y que debe transmitirse hasta la pantalla o elemento de almacenaje. Interferencias de otros elementos de la embarcación, como puede ser el motor, y atenuaciones sufridas durante el camino transmitido pueden afectar a la calidad final de la información de velocidad suministrada.

En este sentido, la patente japonesa JP10160746 describe y reivindica un filtrado de la señal de la corredera que elimine las imprecisiones y promedie la medida. Además, la patente de la antigua Unión Soviética SU1626156 propone un método válido para calibrar los errores de una corredera. Así hasta la fecha, estas patentes asociadas o de aplicación de las correderas, persiguen una mayor precisión en la medida de velocidad de superficie con este dispositivo.

Todavía más, otra patente de la antigua Unión Soviética SU1774171 propone la medida de las corrientes interiores y profundas mediante corredera Doppler.

Y más aún, la patente norteamericana US5331558 propone un sistema comparador regenerativo o zona muerta de amplitud variable en función de la mar y de la velocidad de la embarcación actuando sobre el timón, salvando un movimiento errático, a partir de los datos de la corredera o del compás para evitar el desgaste del timón y elementos mecánicos colindantes o del piloto automático debido a los pequeños cambios transitorios de rumbo por ruido en las medidas o pequeño oleaje.

Sin embargo, no existe en el Estado de la Técnica ningún sistema de medida y actuación que en caso de oleaje incorpore la información que suministra la corredera como conocimiento de la ola y la evolución o reacción de la embarcación frente a la misma.

Explicación de la invención La presente invención tiene por objeto diseñar un sistema de medida y procesado de la señal de la corredera que permita evaluar el oleaje (longitud, altitud y dirección de la ola) .

Otra finalidad de la invención es diseñar un sistema, mediante la información de la corredera sobre el oleaje, y actuando sobre la embarcación, ayudar a la navegación, garantizando una navegación máximamente segura y confortable con énfasis en situación que pueden ser comprometidas, precisamente, como en capear o en correr un temporal.

El sistema de medida y actuación frente oleaje mediante corredera comprende los componentes siguientes:

- un elemento sensor o corredera que tiene la funcionalidad de suministrar una señal que puede ser eléctrica cuya frecuencia de pulsación (en correderas de hélice) o cuyo valor medio (en correderas de presión) es función de la velocidad de superficie de la embarcación;

-unos elementos computacionales que pueden basarse en tecnologías diversas como microcontroladores genéricos o procesadores digitales de señal (DSP) , matriz de puertas programable in situ (FPGA) , circuito integrado de aplicación específica (ASIC) o sistema monochip (SoC) para procesar la señal o pulsación proveniente de la corredera;

- unos medios de procesado de señales del sensor, en este caso una corredera, para determinar la variabilidad de la velocidad en su variable física asociada (paso de la hélice, presión, o pulsación Doppler según tipo de corredera)...

1ª - "SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA", caracterizado porque comprende:

- un elemento sensor-corredera formado por el elemento sensor clásico de corredera de hélice fija, de presión, Doppler, susceptible de dar información sobre la velocidad y de la embarcación y su variabilidad;

- unos medios de procesado e interpretación de la información del oleaje que captan la señal temporal de pulsos suministrada por el sensor-corredera, calculan el periodo de la señal midiendo la distancia entre flancos de subida consecutivos, luego calculan el período medio y la desviación típica de los valores obtenidos para el periodo y finalmente calculan el coeficiente de variación (CV) dividiendo la desviación típica por el valor medio del periodo;

- unos medios de visualización; y

- unos medios de actuación sobre un piloto automático.

2ª - "SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA", según la reivindicación primera, caracterizado porque el elemento sensor-corredera es una corredera mecánica de hélice fija solidaria a una magneto y el parámetro característico que se toma para el cálculo del coeficiente de variación es la frecuencia de la señal suministrada por el sensor.

3ª - "SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA", según la reivindicación primera, caracterizado porque el elemento sensor-corredera es una corredera mecánica que actúa por efecto Hall y los parámetros que se toman para el cálculo del coeficiente de variación son la frecuencia de pulsación y la duración de los pulsos de la señal suministrada por el sensor.

4ª - "SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA", según la reivindicación primera, caracterizado porque el elemento sensor-corredera es una corredera de presión y el parámetro que se toma para el cálculo del coeficiente de variación es la raíz cuadrada de la amplitud de la señal suministrada por el sensor.

5ª - "SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA", según la reivindicación primera, caracterizado porque el elemento sensor-corredera es una corredera Doppler y el parámetro que se toma para el cálculo del coeficiente de variación es la frecuencia de desplazamiento Doppler del eco de la señal emitida por el transductor o transductores.

6ª "SISTEMA DE MEDIDA Y ACTUACIÓN FRENTE OLEAJE MEDIANTE CORREDERA" según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, cuando desde un rumbo cercano al de capa se activa la actuación sobre el piloto automático, registra de forma periódica el coeficiente de variación CV en su enésima adquisición CV (n) e indica al piloto un pequeño incremento de rumbo (LR positivo o variación a estribor) ; con un cierto retardo programado se adquiere un nuevo valor CV (n+1) del coeficiente de variación y se compara con el valor anterior CV (n) ; si el CV ha aumentado, se almacena el último CV (n+1) como CV (n) y se ordena de nuevo un pequeño incremento de rumbo, repitiéndose el proceso hasta que la condición de aumento de CV deja de cumplirse; en este último caso, después de otro retardo programado y almacenamiento del último CV (n+1) como CV (n) se ordena al piloto una pequeña disminución de rumbo (LR negativo o variación a babor) ; con un cierto retardo programado, se adquiere un nuevo valor CV (n+1) del coeficiente de variación y se compara con el CV (n) anterior; si el valor CV ha aumentado, se almacena el último CV (n+1) como CV (n) y se ordena de nuevo al piloto una pequeña disminución de rumbo, repitiéndose el proceso hasta que la condición de aumento de CV deja de cumplirse; con el pequeño aumento o pequeña disminución alternativa en un valor LR del rumbo, la nave se mantiene en navegación a la capa aunque las condiciones de oleaje (dirección e intensidad) varíen