Sistema de dirección para una embarcación marina.

Un sistema de dirección manual (100) para una embarcación marina que incluye:

uno o más dispositivos de dirección (103, 103a) que se pueden operar para girar una embarcación marina;

un dispositivo de entrada de dirección manual (101) que un usuario puede operar manualmente, estando el dispositivo de entrada de dirección manual dispuesto para ordenar un rumbo avante para la embarcación y para ordenar un giro para desviarse de un rumbo avante, estando el dispositivo de entrada de dirección manual dispuesto para generar una señal de velocidad de giro deseada (109);

un sensor de velocidad (107) dispuesto para generar una señal de velocidad de giro (112) indicativa de una velocidad de giro de la embarcación; y

un sistema de control (102) configurado para recibir las señales de velocidad de giro de la embarcación y la deseada y controlar el dispositivo o los dispositivos de dirección para girar la embarcación marina a fin de minimizar cualquier diferencia entre las señales (109, 112) al menos cuando el dispositivo de entrada de dirección manual (101) ordena un giro para desviarse de un rumbo avante, en donde el sistema de control (102) está configurado para minimizar cualquier diferencia entre las señales (109, 112) independientemente de si la embarcación se está desplazando a alta velocidad o está maniobrando a baja velocidad, y en donde el sistema de control (102) está dispuesto para supervisar la velocidad de giro de la embarcación y controlar el dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) para evitar que la embarcación marina derrape durante un giro a alta velocidad.

detaiiada de ias reaiizaciones preferidas

Haciendo referencia a la figura adjunta, el sistema de dirección de la forma preferida 100 para una embarcación de chorro de agua incluye un dispositivo de entrada de dirección 101, un sistema de control 102 y un dispositivo de dirección 103. El dispositivo de entrada de dirección 101 puede ser, por ejemplo, una rueda de timón 104 y/o una palanca de mando de dirección 105, que se puede operar por el piloto o timonel para girar la embarcación a través del dispositivo de dirección 103, por ejemplo el deflector de dirección 103a de una unidad de chorro de agua 106. Se apreciará que otros dispositivos de entrada de dirección se podrían utilizar alternativamente, tal como por ejemplo, una caña de timón o controlador de maniobra.

El sistema de control 102 es una interfaz entre el dispositivo de entrada de dirección 101 y el deflector de dirección 103a, y vinculado al sistema de control 102 hay un sensor de velocidad de guiñada 107 y un sensor de posición 108. El sensor de velocidad de guiñada 107, por ejemplo, un giroscopio, se fija a la embarcación y se configura para

detectar los movimientos de guiñada de la embarcación, mientras que el sensor de posición 108 está dispuesto para detectar la posición del deflector de dirección 103a de la unidad de chorro de agua 106.

Durante su operación, el dispositivo de entrada de dirección 101 genera una señal de velocidad de giro deseada 109 en respuesta a la operación del timonel de la rueda de timón 104 y/o de la palanca de mando de dirección 105. En esencia, la señal de velocidad de giro deseada 109 representa la posición del dispositivo de entrada de dirección 101 y finalmente la tasa de giro demandada por el timonel. Por ejemplo, si la rueda de timón 104 se gira con fuerza, se puede generar una señal de velocidad de giro deseada 109 lo que representa una tasa de giro demandada de unos 20 grados/segundos o, como alternativa, si la rueda de timón 104 está en medio de la embarcación la tasa de giro demandada sería de 0 grados/segundos. El sistema de control 102 recibe esta señal velocidad de giro deseada 109 y, en combinación con el sensor de velocidad de guiñada 107, el sensor de posición 108 y el def lector de dirección 103a, dirige o gira la embarcación de acuerdo con la señal de velocidad de giro deseada 109.

El sistema de control 102 es un sistema de retroalimentación de modulación de respuesta rápida que regula la velocidad de giro de la embarcación, que se detecta o, de otro modo, se evalúa al menos aproximadamente por el sensor de velocidad de guiñada 107, con la velocidad de giro deseada como se indica por la operación del dispositivo de entrada de dirección 101 que utiliza el timonel. El sistema de control 102 es de bucle cerrado y de la forma preferida incluye un bucle de retroalimentación interno 110 en cuanto a la posición del deflector de dirección 103a y un bucle de retroalimentación externo 111 en cuanto a la tasa de giro de la embarcación. La operación del sistema de control de la forma preferida 102 se describirá a continuación con más detalle.

El bucle de retroalimentación externo 111 retroalimenta una señal de velocidad de giro de la embarcación 112, que representa la tasa de guiñada de giro de la embarcación detectada o evaluado indicada por el sensor de velocidad de guiñada 107, a una unión aditiva 113, que recibe también la señal de la velocidad de giro deseada 109 del dispositivo de entrada de dirección 101. La unión aditiva 113 se configura para calcular la diferencia o error, si lo hay, entre las señales de la velocidad de giro o guiñada de la embarcación y deseadas 112, 109 y generar una señal de error de la velocidad de giro 114. Un módulo controlador del timón estabilizado 115 recibe la señal de error de la velocidad de giro 114 y se configura para controlar el deflector de dirección 103a para minimizar la señal de error 114 de modo que la velocidad de giro de la embarcación converge con la velocidad de giro deseada.

Para minimizar la señal de error de la velocidad de giro 114, el controlador del timón estabilizado de la forma preferida 115 controla la posición del deflector de dirección 103a a través de una señal de posición del dispositivo de dirección deseada 116. Por ejemplo, si la velocidad de giro deseada es de 20 grados/segundos a babor y la velocidad de giro de la embarcación es solo 15 grados/segundos a babor, el controlador del timón estabilizado 115 minimizará el error de 5 grados/segundos girando el deflector de dirección 103a más hacia babor.

A fin de garantizar que el deflector de dirección 103a se controle y sitúe de acuerdo con la señal de posición del dispositivo de dirección deseada 116 desde el controlador del timón estabilizado 115, se utiliza el bucle de retroalimentación interno 110. El bucle de retroalimentación interno 110 retroalimenta una señal de posición del dispositivo de dirección 117 que representa la posición del deflector de dirección 103a, detectada por el sensor de posición 108, hasta una unión aditiva 118, que recibe también la señal de posición deseada del dispositivo de dirección 116 desde el controlador del timón estabilizado 115. En forma similar a la unión aditiva 113 asociada con el bucle de retroalimentación externo 111, la unión aditiva 118 se configura para generar una señal de error de la posición del dispositivo de dirección 119 que representa la diferencia, si la hay, entre las señales 116 y 117.

Un módulo controlador del dispositivo de dirección 120 recibe la señal de error de la posición del dispositivo de dirección 119 y envía señales de control a un accionador de dirección 122 que mueve y sitúa el deflector de dirección 103a para minimizar la señal de error 119 de modo que la posición real del deflector de dirección 103a converge con la posición deseada. En la realización preferida que se muestra, el controlador del dispositivo de dirección 120 envía señales de control 121 al accionador de dirección 122. El accionador de dirección 122 puede comprender un cilindro hidráulico y sistema hidráulico asociado o, como alternativa, un sistema eléctrico o basado en un accionador neumático.

Por lo general, la embarcación girará de acuerdo con la posición del deflector de dirección 103a, aunque en última instancia la dinámica de giro/guiñada de la embarcación 124 dependerá también de las perturbaciones externas tales como el viento, las olas, las corrientes de marea, compensación y las inestabilidades direccionales de la embarcación.

El sistema de dirección 100 proporciona una ventaja sobre los sistemas de dirección conocidos en que la rueda de timón 104 y/o la palanca de mando de dirección 105 u otro dispositivo de entrada de dirección operado por el timonel se interpreta como una demanda de la velocidad de guiñada/giro, en lugar de una demanda de posición del deflector de dirección. Esencialmente, el sistema de dirección 100 proporciona una relación controlada entre la posición del dispositivo de entrada de dirección 101 y la velocidad de guiñada/giro de la embarcación. El timonel no necesita hacer constantes ajustes pequeños en la rueda del timón 104 y/o palanca de mando de dirección 105 debido a las perturbaciones externas, mientras mantiene una dirección de rumbo recto o hace un giro. Con el sistema de dirección 100, la embarcación se puede llevar en un rumbo deseado y este se mantendrá durante un período de

tiempo razonable cuando el dispositivo de entrada de dirección 101 está centrado. Como alternativa, una embarcación mantendrá una velocidad de giro particular sin un ajuste manual constante de factores externos. Por otra parte, el sistema de dirección 100 es completamente funcional a gran velocidad, durante maniobras a baja velocidad y cuando la embarcación está parada. En particular, el sistema de dirección 100 proporciona una manipulación predecible de las embarcaciones a bajas velocidades y durante las maniobras cuando las embarcaciones tienden a tener una respuesta de giro más lenta.

Otro de los beneficios del sistema de dirección 100 es que es capaz de evitar la pérdida de control de las embarcaciones por chorro de agua pequeñas, de gran potencia que pueden derrapar durante un giro a alta velocidad, como puede ocurrir cuando una embarcación de chorro de agua se desplaza a alta velocidad y la rueda de timón 104 o palanca de mando de dirección 105 se pone repentinamente duro. A diferencia de una embarcación con un timón o hélice, la popa de un buque por chorro de agua prácticamente no tiene control sobre el agua cuando gira rápido y esto a veces puede dar como resultado que la popa patine o derrape de repente hacia el exterior. Los sistemas de dirección de la... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de dirección manual (100) para una embarcación marina que incluye:

uno o más dispositivos de dirección (103, 103a) que se pueden operar para girar una embarcación marina; un dispositivo de entrada de dirección manual (101) que un usuario puede operar manualmente, estando el dispositivo de entrada de dirección manual dispuesto para ordenar un rumbo avante para la embarcación y para ordenar un giro para desviarse de un rumbo avante, estando el dispositivo de entrada de dirección manual dispuesto para generar una señal de velocidad de giro deseada (109);

un sensor de velocidad (107) dispuesto para generar una señal de velocidad de giro (112) indicativa de una velocidad de giro de la embarcación; y

un sistema de control (102) configurado para recibir las señales de velocidad de giro de la embarcación y la deseada y controlar el dispositivo o los dispositivos de dirección para girar la embarcación marina a fin de minimizar cualquier diferencia entre las señales (109, 112) al menos cuando el dispositivo de entrada de dirección manual (101) ordena un giro para desviarse de un rumbo avante, en donde el sistema de control (102) está configurado para minimizar cualquier diferencia entre las señales (109, 112) independientemente de si la embarcación se está desplazando a alta velocidad o está maniobrando a baja velocidad, y en donde el sistema de control (102) está dispuesto para supervisar la velocidad de giro de la embarcación y controlar el dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) para evitar que la embarcación marina derrape durante un giro a alta velocidad.

2. Un sistema de dirección manual de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema de control (102) está dispuesto para controlar el dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) de modo que la señal de velocidad de giro de la embarcación (112) converja con la señal de velocidad de giro deseada (109).

3. Un sistema de dirección manual de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el sistema de control (102) está dispuesto para generar una señal de posición del dispositivo de dirección (116) para controlar la posición o posiciones del dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a).

4. Un sistema de dirección manual de acuerdo con la reivindicación 3, que además comprende un sensor o sensores de posición (108) para detectar la posición o posiciones del dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a).

5. Un sistema de dirección manual de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el dispositivo de entrada de dirección manual (101) comprende una rueda de timón (104).

6. Un sistema de dirección manual de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el dispositivo de entrada de dirección manual (101) comprende una palanca de mando (105).

7. Un sistema de dirección manual de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende dos dispositivos de entrada de dirección manual (101), y en el que ambos dispositivos de entrada de dirección están dispuestos para generar una señal de velocidad de giro deseada (109), y el sistema de control está configurado para recibir la señal de velocidad de giro deseada de cualquiera de los dispositivos de entrada de dirección manual y controlar el dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) para girar la embarcación marina a fin de minimizar cualquier diferencia entre la señal de velocidad de giro deseada (109) y la señal de velocidad de giro de la embarcación (112) al menos cuando el dispositivo o dispositivos de entrada de dirección manual (101) ordenan un giro para desviarse de un rumbo avante, en donde el sistema de control funciona para reducir al mínimo cualquier diferencia entre las señales (109, 112) si la embarcación se está desplazando a alta velocidad o maniobra a baja velocidad.

8. Un sistema de dirección manual de acuerdo con la reivindicación 7, en el que los dispositivos de entrada de dirección manual comprenden una rueda de timón (104) y una palanca de mando (105).

9. Un sistema de dirección manual de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el sensor de velocidad (107) es un giroscopio de velocidad de giro.

10. Un sistema de dirección manual de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el sistema de control (102) está configurado, además, para minimizar cualquier diferencia entre la señal de velocidad de giro deseada y la señal de velocidad de giro de la embarcación, cuando el dispositivo de entrada de dirección manual demanda una velocidad de giro de cero grados/segundos.

11. Un sistema de propulsión y dirección manual para una embarcación marina, incluyendo el sistema de propulsión y dirección manual un sistema de dirección manual de acuerdo con la reivindicación 1;

y una o más unidades de propulsión por chorro de agua (106).

12. Un sistema de propulsión y dirección manual de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el sistema de control (102) está dispuesto para controlar el dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) de modo que la señal de

velocidad de giro de la embarcación (112) converja con la señal de velocidad de giro deseada (109).

13. Un sistema de propulsión y dirección manual de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en el que el sistema de control (102) está dispuesto para generar una señal de posición del dispositivo de dirección (116) para controlar

5 la posición o posiciones del dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a).

14. Un sistema de propulsión y dirección manual de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además un sensor o sensores de posición (108) para detectar la posición o posiciones del dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a).

15. Un método para dirigir una embarcación marina que incluye las etapas de:

(a) operar manualmente el dispositivo de entrada de dirección manual (101) de un sistema de dirección manual de la embarcación marina para generar una señal de velocidad de giro deseada que representa una velocidad de

15 giro deseada de ia embarcación marina, para desviarse de un rumbo avante;

(b) generar una señal de velocidad de giro de la embarcación indicativa de la velocidad de giro de la embarcación marina; y

(c) controlar uno o más dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) de la embarcación marina para girar la embarcación a fin de minimizar cualquier diferencia entre las señales de velocidad de giro deseada y de la

20 embarcación, en donde el método incluye minimizar cualquier diferencia entre las señales (109, 112), tanto

cuando el barco se desplaza a alta velocidad como cuando maniobra a baja velocidad, y

(d) supervisar la velocidad de giro de la embarcación y controlar el dispositivo o dispositivos de dirección (103, 103a) para evitar que la embarcación marina derrape durante un giro a alta velocidad.