Barco de reducida resistencia de rozamiento, y método para dirigirlo.
Un barco de reducción de resistencia de rozamiento,
dicho barco equipado con generadores de microburbujas (10),
dichos generadores de microburbujas (10) montados en la superficie lateral del casco de barco (1), desde la línea de flotación del barco hasta la parte inferior del barco (2);
un primer conjunto de generadores de microburbujas (10) montado en una región designada (R1) debajo de la línea de flotación del barco (L.W.L.) y la parte superior de dicho casco hacia abajo de dicha línea de flotación, teniendo dicho primer conjunto de generadores de microburbujas (10) un espacio de mezcla de aire-líquido (12) para mezclar agua del mar y aire, una primera línea de carga de aire (3) prevista para dicho primer conjunto de generadores de microburbujas (10) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando conectado dicho primer extremo al espacio de mezcla de aire-líquido (12), un segundo conjunto de generadores de microburbujas (10) montado en una segunda región (R2) hacia abajo más allá de dicho primer conjunto de generadores de microburbujas a una parte inferior cerca de la parte inferior de dicho casco (2), teniendo dicho segundo conjunto de generadores de microburbujas (10) un espacio de mezcla de aire-líquido (12) para mezclar agua del mar y aire, una segunda línea de carga de aire (5) prevista para dicho segundo conjunto de generadores de microburbujas (10 en R2) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando conectado dicho primer extremo al espacio de mezcla de aire-líquido (12) en dicho segundo conjunto de generadores de microburbujas (10 en R2), y estando conectado dicho segundo extremo de dicha línea de carga de aire a un compresor auxiliar (4);
caracterizado porque cada uno de los generadores de microburbujas (10) está equipado con un ala (13) para la generación de presión negativa durante la navegación de barcos;
porque el espacio de mezcla de aire-líquido (12) de cada uno del primer conjunto de generadores de microburbujas (10) se dispone en una sección enfrente del ala (13);
porque dicho segundo extremo de dicha primera línea de carga de aire (3) está expuesto a la atmósfera abierta; y
porque el espacio de mezcla de aire-líquido (12) de cada uno del segundo conjunto de generadores de microburbujas (10) está dispuesto en la sección que está enfrente del ala (13).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2009/001532.
Solicitante: TAKAHASHI, YOSHIAKI.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 2-31-1-705 Sakurashinmachi Setagaya-ku, Tokyo 154-0014 JAPON.
Inventor/es: TAKAHASHI, YOSHIAKI.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B63B1/38 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B63 BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS. › B63B BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; EQUIPAMIENTO PARA EMBARCACIONES (disposiciones relativas a la ventilación, calefacción, refrigeración o acondicionamiento de aire en los buques B63J 2/00; subestructuras flotantes como soportes de las dragas o máquinas par el movimiento de tierras E02F 9/06). › B63B 1/00 Características hidrodinámicas o hidrostáticas de cascos o aletas portantes (cascos para submarinos B63B 3/13; quillas B63B 3/38). › utilizando burbujas de aire o colchones de aire.
PDF original: ES-2538380_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Barco de reducida resistencia de rozamiento, y método para dirigirlo.
Campo técnico 5
La invención se refiere a un barco de reducción de resistencia de rozamiento que suministra burbujas ultrafinas (microburbujas) a la superficie de fuera del casco, y se refiere a reducir la resistencia de rozamiento entre el casco y el agua, y a su método de operación.
Antecedentes de la invención
Es conocido en la técnica que las resistencias de rozamiento del casco de un barco en el agua disminuirán suministrando burbujas de aire a la superficie del casco en movimiento.
Hay dos tipos de medios de enviar aire al generador de burbujas preparado en la parte inferior del casco de un barco (superficie lateral) ; un tipo es un tipo cerrado que baja las interfaces aire-líquido en una línea de carga de aire a una región de génesis de burbujas de aire por medio de un compresor; y un segundo tipo es un sistema de tipo abierto que baja la interfaz aire-líquido en una línea de carga de aire a una región de generador de burbujas de aire por presión negativa. 20
JP2008-120246A y JP2008-143345A describen el sistema de tipo cerrado. JP2008-120246A describe una estructura que monta una placa plana de modo que cubra un agujero de aire, y JP2008-143345A describe la estructura que introduce aire al agua en un estado uniforme, montando una chapa deflectora que cubre chorros de gas a presión. 25
Aquí, la placa plana descrita en JP2008-120246A y la chapa deflectora descrita en JP2008-143345A no generan presión negativa como se describe en los documentos en cuestión.
El tipo cerrado expulsa aire a la fuerza y, como resultado, las burbujas de aire serán inevitablemente grandes. Con 30 el fin de reducir efectivamente la resistencia de rozamiento, las burbujas de aire deben permanecer en la superficie del casco durante un tiempo largo. Por esta razón es preciso que el diámetro de burbuja sea lo más pequeño posible. JP2002-2582A describe que dichas microburbujas son generadas según el fenómeno de inestabilidad de Kelvin-Helmholtz.
A saber, en JP2002-2582A, en los paneles de la parte inferior del barco (superficie sumergida) se instala un rebaje. Este rebaje está conectado conjuntamente con un tubo de entrada de gas para suministrar aire al rebaje y tiene una parte de formación de presión negativa en forma de cuña montada en el lado de flujo superior del rebaje, que hace que el fenómeno de inestabilidad de Kelvin-Helmholtz forme microburbujas en el rebaje. Además, en JP4070385, la tecnología de emplear un ala se describe como un medio que produce microburbujas en lugar de la parte de 40 formación de presión negativa en forma de cuña de JP2002-2582A.
EP0926060, en la que se basa la porción precaracterizante de la reivindicación 1, describe un barco de reducción de rozamiento y un método para reducir el rozamiento superficial.
Descripción de la invención
Problema que resuelve la invención
Si el tamaño de partícula de la burbuja de aire es pequeño, aunque la burbuja se genere en el lado del casco, tarda 50 tiempo hasta llegar a la popa del barco porque la flotabilidad de la burbuja es baja; también entonces las burbujas de aire permanecerán en el lado del casco. Sin embargo, la tecnología descrita en JP2008-120246A y JP2008-143345A describe que se expulsa aire a la fuerza y solamente se puede generar burbujas de aire de gran tamaño; dado que el tamaño de partícula de cada burbuja es grande, los efectos de reducción del rozamiento son pequeños. Además, si se expulsa una cantidad excesiva de aire, la masa de aire es enviada a la hélice y se producirá corrosión 55 por aire o será la causa de balanceo o cabeceo.
Por otra parte, dado que se usa presión negativa según la tecnología descrita en JP2002-2582A y JP4070385, es posible generar microburbujas que sean capaces de permanecer en lado del casco. Sin embargo, la tecnología descrita en JP2002-2582A y JP4070385 requiere que el casco propiamente dicho sea de una forma concreta. 60 Además, en el estado de una baja velocidad de crucero, no se puede generar burbujas de aire porque la interfaz aire-líquido en una línea de carga de aire no se puede bajar a los generadores de microburbujas con presión negativa.
Además, aunque se describe un ventilador en JP4070385, este ventilador no baja la interfaz aire-líquido en una 65 línea de carga de aire. En una condición donde la interfaz aire-líquido ya ha bajado al generador de microburbujas, este ventilador tiene la finalidad de enviar una cantidad de aire.
Medios para resolver el problema
La presente invención proporciona un barco de reducción de resistencia de rozamiento según la reivindicación 1. 5
Aquí, el nivel de la línea de flotación cambiará según el estado de carga o el estado de crucero (tal como el estado de giro) , etc. La línea de flotación indicada en la reivindicación 1 se refiere a la línea de flotación donde la carga del barco es una carga normal y supone el caso del estado de navegación ordinario. Además, microburbujas se refiere a burbujas de aire de un diámetro de partícula de varios milímetros preferiblemente de 1 mm o menos. 10
Además, si un barco empieza a navegar, el ala generará presión negativa. La interfaz aire-líquido se baja con dicha presión negativa. Con el fin de generar microburbujas, es suficiente que solamente haya presión de aire que baje la columna de agua desde la interfaz que se baja a un generador de microburbujas. Por esta razón, no se requiere un compresor de gran capacidad como compresor auxiliar. Por ejemplo, cuando la potencia del motor principal de un 15 barco es 10000 kw, es suficiente un compresor que tenga una capacidad de 10~20kw.
Además, se puede conectar un asistente compresor auxiliar directamente a cada generador de microburbujas montado en una región inferior, pero mediante la conexión a través de los tubos de bifurcación equipados con reguladores de presión; si el generador de microburbujas situado debajo constituye la estructura a la que se 20 suministra aire a alta presión, se generarán microburbujas a partir de cada generador de microburbujas simultáneamente.
Se exponen características opcionales en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención también proporciona un método de operación de un barco de reducción de resistencia de rozamiento, siendo el método el definido en la reivindicación 5.
Efecto de la invención
Según el barco de reducción de resistencia de rozamiento con relación a esta invención, dado que se utiliza la presión negativa generada con la navegación, es fácil usar el mecanismo del fenómeno de inestabilidad de Kelvin-Helmholtz para generar microburbujas, y, además, el compresor auxiliar puede ser movido con mínima potencia necesaria. Por lo tanto, el costo de energía es pequeño y contribuye en gran medida a la reducción del consumo de combustible. 35
Breve explicación de los dibujos
La figura 1 representa la vista lateral del barco de reducción de resistencia de la presente invención.
La figura 2 representa una vista ampliada de parte sustancial de la figura 1.
La figura 3 representa una vista de la dirección A de la figura 2
La figura 4 representa una vista ampliada de parte sustancial de la figura 3. 45
La figura 5 ilustra la vista en sección de la dirección de B-B de la figura 4.
La figura 6 representa una vista de la dirección C de la figura 4.
La figura 7 representa una vista ampliada idéntica a la figura 4 que explica el mecanismo de generación de microburbujas.
La figura 8 ilustra la vista en sección de dirección idéntica a la figura 5 que explica el mecanismo de generación de microburbujas. 55
La figura 9 representa otra realización idéntica a la figura 3.
La figura 10 representa otra realización idéntica a la figura 3.
Las figuras 11 (a) - (d) describen el procedimiento de montaje de los generadores de microburbujas con relación a otra realización.
Realizaciones preferidas de la invención
Se explica una realización de la ejecución de esta invención con referencia a los dibujos acompañantes: la figura 1 representa la vista lateral del barco de reducción de resistencia de la presente invención. La figura 2 representa una vista ampliada de parte sustancial de la figura 1. La figura 3 representa una vista de la dirección A de la figura 2. La 5 figura 4 representa una vista ampliada de parte sustancial de la figura 3. La figura 5 ilustra la vista en sección de la dirección de B-B de la figura 4. La figura 6 representa una vista de la dirección C de la figura 4. La figura 7 representa una vista ampliada... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un barco de reducción de resistencia de rozamiento,
dicho barco equipado con generadores de microburbujas (10) , 5
dichos generadores de microburbujas (10) montados en la superficie lateral del casco de barco (1) , desde la línea de flotación del barco hasta la parte inferior del barco (2) ;
un primer conjunto de generadores de microburbujas (10) montado en una región designada (R1) debajo de la línea 10 de flotación del barco (L.W.L.) y la parte superior de dicho casco hacia abajo de dicha línea de flotación, teniendo dicho primer conjunto de generadores de microburbujas (10) un espacio de mezcla de aire-líquido (12) para mezclar agua del mar y aire,
una primera línea de carga de aire (3) prevista para dicho primer conjunto de generadores de microburbujas (10) 15 que tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando conectado dicho primer extremo al espacio de mezcla de aire-líquido (12) ,
un segundo conjunto de generadores de microburbujas (10) montado en una segunda región (R2) hacia abajo más allá de dicho primer conjunto de generadores de microburbujas a una parte inferior cerca de la parte inferior de dicho 20 casco (2) , teniendo dicho segundo conjunto de generadores de microburbujas (10) un espacio de mezcla de aire-líquido (12) para mezclar agua del mar y aire, una segunda línea de carga de aire (5) prevista para dicho segundo conjunto de generadores de microburbujas (10 en R2) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando conectado dicho primer extremo al espacio de mezcla de aire-líquido (12) en dicho segundo conjunto de generadores de microburbujas (10 en R2) , y estando conectado dicho segundo extremo de dicha línea de carga de 25 aire a un compresor auxiliar (4) ;
caracterizado porque cada uno de los generadores de microburbujas (10) está equipado con un ala (13) para la generación de presión negativa durante la navegación de barcos;
porque el espacio de mezcla de aire-líquido (12) de cada uno del primer conjunto de generadores de microburbujas (10) se dispone en una sección enfrente del ala (13) ;
porque dicho segundo extremo de dicha primera línea de carga de aire (3) está expuesto a la atmósfera abierta; y 35
porque el espacio de mezcla de aire-líquido (12) de cada uno del segundo conjunto de generadores de microburbujas (10) está dispuesto en la sección que está enfrente del ala (13) .
2. Un barco de reducción de resistencia de rozamiento según la reivindicación 1, donde dicho primer conjunto de generadores de microburbujas (10) está expuesto a la atmósfera o conectado con los compresores auxiliares (4) por 40 las válvulas de conmutación (16) .
3. Un barco de reducción de resistencia de rozamiento según la reivindicación 1,
donde la región designada (R1) es una primera región (R1) ; y 45
donde dicho barco está equipado con un tercer conjunto de generadores de microburbujas (10) montado en una tercera región (R3) entre dicha primera región (R1) y dicha segunda región (R2) , teniendo dicho tercer conjunto de generadores de microburbujas (10) un espacio de mezcla de aire-líquido (12) para mezclar agua del mar y aire, estando dicho espacio de mezcla de aire-líquido (12) en una sección que está enfrente del ala (13) , una línea de 50 carga de aire (5) prevista para dicho tercer conjunto de generadores de microburbujas (10 en R3) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando conectado dicho primer extremo al espacio de mezcla de aire-líquido (12) en dicho tercer conjunto de generadores de microburbujas (10 en R3) , y dicho segundo extremo de dicha línea de carga de aire está expuesto a la atmósfera o conectado con los compresores auxiliares (4) por las válvulas de conmutación (16) . 55
4. Un barco de reducción de resistencia de rozamiento según las reivindicaciones 1-3, donde el aire presurizado procedente de dichos compresores auxiliares es suministrado a cada generador de microburbujas a través de tubos de bifurcación, estando equipado cada tubo de bifurcación indicado con un regulador de presión, de modo que se suministre aire a presión más alta a los generadores de microburbujas inferiores. 60
5. Un método de operación de un barco de reducción de resistencia de rozamiento según la reivindicación 1-4, donde regulando la posición de los generadores de microburbujas montados en la primera región (R1) o la tercera región (R3) o regulando el ángulo de las alas de los generadores de microburbujas, cuando la velocidad de navegación de un barco es inferior a la velocidad de crucero, se generan burbujas de aire solamente desde los generadores de microburbujas conectados al compresor auxiliar, y a las velocidades de crucero, se generan 5 burbujas de aire por todos los generadores de microburbujas.
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