Disposición de hélice, en particular para vehículos acuáticos.

Disposición de hélice (100), en particular para el sistema de propulsión de un vehículo acuático,

que comprende una hélice (10) que puede girar alrededor de un eje de hélice (13), en donde se provee por lo menos una aleta de rotor (30) que está dispuesta de manera libremente giratoria alrededor del eje de hélice (13), en donde el diámetro (31) de una trayectoria circular descrita por la rotación de la por lo menos una aleta de rotor (30) es menor que el diámetro (16) de la hélice (10), y en donde la por lo menos una aleta de rotor (30) se encuentra dispuesta en el lado de la corriente de salida de la hélice, caracterizada porque la por lo menos una aleta de rotor (30) está dispuesta en un núcleo de hélice (11) de la hélice (10) y porque la por lo menos una aleta de rotor (30) sustancialmente ejerce una influencia exclusivamente sobre la corriente de la hélice en la zona del núcleo de hélice (11), de tal manera que se reduce la formación de remolinos en la zona del núcleo de hélice (11).

Disposición de hélice, en particular para vehículos acuáticos La presente invención se refiere a una disposición de hélice, en particular para un sistema de propulsión de un vehículo acuático, por ejemplo un barco, que comprende una hélice que puede girar alrededor de un eje de hélice.

La mayoría de los vehículos acuáticos comprenden un sistema de propulsión que a su vez comprende una hélice que puede girar alrededor de un eje de hélice. Cuando el agua fluye a través del plano de hélice delimitado por la hélice en rotación, el agua se acelera y se retuerce. Debido a esto, en la corriente de salida de la hélice se pueden formar remolinos. Es conocido en general tales remolinos normalmente son particularmente intensos en la región del núcleo o, visto en la dirección de desplazamiento del barco, detrás del núcleo. Estos remolinos también se denominan como "turbulencias del núcleo" y tienen un efecto negativo sobre la potencia propulsora.

El documento JP 01-311982 A desvela una hélice libremente giratoria dispuesta en un cuerno de timón, que para generar una fuerza de propulsión adicional es accionada por el remolino o turbulencia del núcleo que se forma en un núcleo de hélice.

Para reducir las turbulencias del núcleo e incrementar así el grado de eficiencia de la hélice, por ejemplo, en el documento EP 0 255 136 A1, que se considera como el estado de la técnica más próximo, se propone que sobre la cubierta del núcleo dispuesta detrás de la hélice en la dirección de desplazamiento del barco, es decir, en la región de extremo del núcleo de hélice, se provean aletas fijas, es decir, aletas para el direccionamiento del flujo, que se encuentran unidas de manera fija con el núcleo de la hélice y que giran junto con el mismo. La extensión radial de las aletas se limita sustancialmente a la región del núcleo. Debido a la disposición de estas aletas fijas sobre la cubierta del núcleo, que giran junto con la hélice, se puede lograr una atenuación de las turbulencias del núcleo y, por lo tanto, un mejoramiento de la potencia de propulsión de la hélice.

El objetivo de la presente invención consiste entonces en proveer una disposición de hélice, con la que las turbulencias del núcleo se puedan reducir adicionalmente y, por ende, se incremente aún más el grado de eficiencia.

La solución de este objetivo se logra a través de una disposición de hélice, en particular para un sistema de propulsión de un vehículo acuático, que comprende una hélice que puede girar alrededor de un eje de hélice, y en donde además se provee por lo menos una aleta de rotor. La aleta de rotor ventajosamente se configura en forma de ala y puede girar libremente alrededor del eje de la hélice. De manera correspondiente, la aleta de rotor está configurada de manera libremente giratoria o sin accionamiento, es decir que no presenta ningún accionamiento separado para girar alrededor del eje de la hélice, sino que, dado el caso, es accionada por las condiciones del entorno respectivamente predominantes, en particular por la corriente de agua predominante, para girar alrededor del eje de la hélice. La por lo menos una aleta de rotor se encuentra dispuesto en el lado de salida del flujo de la hélice, es decir, en la corriente de salida de la hélice (del barco) . En otras palabras, la por lo menos una aleta de rotor está dispuesto detrás de la hélice en la dirección de desplazamiento del barco. De esta manera se logra que la corriente de salida de la hélice incida sobre la por lo menos una aleta de rotor y la misma está configurada ventajosamente de tal manera que dicha incidencia causa el giro de la misma. De acuerdo con la presente invención, la por lo menos una aleta de rotor está dispuesta en el núcleo de la hélice.

La aleta de rotor está realizada de tal manera que ejerce una influencia sobre la corriente de salida de la hélice que reduce la formación del remolino en la región del núcleo, es decir, la así llamada turbulencia del núcleo. Esto se puede lograr, por ejemplo, si la aleta de rotor produce una rotación o espín contraria a la torsión generada en la corriente por la hélice en la región del núcleo, lo que entonces resulta en una regularización general de la corriente de la hélice en la región del núcleo y, por lo tanto, a una corriente más laminar. Este efecto se logra en particular por la configuración libremente giratoria de la aleta de rotor. De esta manera, la aleta de rotor libremente giratoria de acuerdo con la presente invención presenta, en comparación con las aletas conocidas en el estado de la técnica, que se disponen de manera fija en la cubierta del núcleo y que giran de manera forzosa junto con la hélice, un número de revoluciones variable que depende de la configuración del apoyo y de la corriente incidente, por ejemplo, la velocidad de la corriente incidente, el grado de torsión, etc. De esta manera, se obtiene un diagrama de flujo mejorado de la corriente de salida de la hélice en la región del núcleo y, por lo tanto, un grado de eficiencia mejorado en general. Esto mejora de manera permanente la potencia propulsora total de la hélice. Normalmente, la velocidad de rotación de la por lo menos una aleta de rotor libremente giratoria será menor que la de la hélice. Sin embargo, esto no necesariamente tiene ser el caso en todos los estados de funcionamiento.

Debido a que la por lo menos una aleta de rotor debe influenciar sustancialmente de manera exclusiva la corriente de la hélice en la región del núcleo, está previsto adicionalmente que el diámetro de una trayectoria circular definida por el giro de la por lo menos una aleta de rotor sea más pequeño que el diámetro de la hélice. A este respecto, la trayectoria circular se describe desde la punta más externa de la aleta de rotor, visto en la dirección radial desde el eje de la hélice. Esta trayectoria circular sólo imaginaria se forma por un giro entero de la aleta de rotor. En otras palabras, la superficie abarcada por la por lo menos una aleta de rotor durante un giro completo es menor o tiene un diámetro más pequeño que la superficie del plano de hélice descrita por la hélice. De manera correspondiente, también la longitud de la aleta de rotor es menor que la longitud de las palas de la hélice. Debido a la restricción a un

diámetro de aleta de rotor más pequeño que el diámetro de la hélice, se logra que la influencia ejercida sobre la corriente de salida de la hélice se concentre sustancialmente en la región del núcleo y que en otras zonas eventualmente se presenten influencias indeseables y desventajosas de la corriente de la hélice. En este contexto se prefiere de manera particular que el diámetro de la trayectoria circular de la por lo menos una aleta de rotor sea menor del 75%, en particular menor del 55% y más particularmente aún menor de un 35% del diámetro de la hélice. Si el diámetro de la aleta de rotor fuese mayor y por ende las hojas de aleta de rotor individuales fuesen más largas en la dirección radial, dado el caso podría producirse una influencia negativa de la corriente de la hélice y se podrían presentar problemas de firmeza en la por lo menos una aleta de rotor.

En principio, la aleta de rotor puede estar hecha de cualquier material apropiado. Preferentemente, para la fabricación de la aleta de rotor se usa acero fino u otro material apropiado. En principio, cualquier cuerpo de direccionamiento de la corriente, que esté configurado para influenciar activamente el flujo de un modo significativo, puede ser usado como aleta de rotor. En particular es ventajoso, si la aleta de rotor se configura en forma de ala o de aleta. Por ejemplo, la aleta de rotor puede estar configurada en forma de una aleta guiadora. Adicionalmente, la aleta de rotor al estar configurada con o sin perfil de hidroala. Si se configura con un perfil de hidroala, la aleta presenta un lado de presión y un lado de succión, en donde en particular el lado de succión puede estar configurado entonces de manera abombada hacia afuera en forma de arco circular, mientras que el lado de presión puede estar configurado sustancialmente de manera plana. Sin embargo, en principio también es posible una configuración en forma de placa con un desarrollo sustancialmente plano en ambos lados, o también una configuración abombada en ambos lados de la aleta. Adicionalmente, el perfil de la aleta de rotor, visto a lo largo de su longitud, puede ser uniforme o también irregular. En particular, el perfil de la aleta de rotor a lo largo de la dirección longitudinal de la aleta puede estar girado hacia adentro, es decir, retorcido.

Adicionalmente se prefiere que la por lo menos una aleta de rotor presente un extremo libre. El extremo de la aleta de rotor opuesto al extremo... [Seguir leyendo]

1. Disposición de hélice (100) , en particular para el sistema de propulsión de un vehículo acuático, que comprende una hélice (10) que puede girar alrededor de un eje de hélice (13) , en donde se provee por lo menos una aleta de rotor (30) que está dispuesta de manera libremente giratoria alrededor del eje de hélice (13) , en donde el diámetro (31) de una trayectoria circular descrita por la rotación de la por lo menos una aleta de rotor (30) es menor que el diámetro (16) de la hélice (10) , y en donde la por lo menos una aleta de rotor (30) se encuentra dispuesta en el lado de la corriente de salida de la hélice, caracterizada porque la por lo menos una aleta de rotor (30) está dispuesta en un núcleo de hélice (11) de la hélice (10) y porque la por lo menos una aleta de rotor (30) sustancialmente ejerce una influencia exclusivamente sobre la corriente de la hélice en la zona del núcleo de hélice (11) , de tal manera que se reduce la formación de remolinos en la zona del núcleo de hélice (11) .

2. Disposición de hélice de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el diámetro (31) de la trayectoria circular de la por lo menos una aleta de rotor (30) es menor de un 75%, preferentemente menor de un 55%, más preferentemente menor de un 35%, y de manera extremadamente preferente menor de un 25% del diámetro (16) de la hélice (10) .

3. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque se provee por lo menos una aleta de estator (20) que gira junto con la hélice (10) y que preferentemente se encuentra dispuesta entre la por lo menos una aleta de rotor libremente giratoria (30) y la hélice (10) .

4. Disposición de hélice de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque la por lo menos una aleta de estator (20) está dispuesta en un núcleo de hélice (11) de la hélice (10) y se encuentra conectada de manera fija con el mismo.

5. Disposición de hélice de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque el diámetro de una trayectoria circular descrita por el giro de la por lo menos una aleta de estator es menor que el diámetro (16) de la hélice (10) , y en particular el diámetro de la trayectoria circular de la por lo menos una aleta de estator es menor del 75%, preferentemente menor del 55%, más preferentemente menor del 35% del diámetro (16) de la hélice (10) .

6. Disposición de hélice de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, caracterizada porque la por lo menos una aleta de estator (20) se encuentra dispuesta de forma desplazada en la dirección axial en relación a las palas de hélice (14) de la hélice (10) .

7. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está previsto un número de aletas de rotor (30) y/o de aletas de estator (20) que están dispuestas de forma distribuida alrededor del eje de hélice (13) en la dirección circunferencial.

8. Disposición de hélice de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el número de aletas de rotor (30) y/o de aletas de estator (20) corresponde al número de palas de hélice (14) de la hélice (10) .

9. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la por lo menos una aleta de rotor (30) y/o la por lo menos una aleta de estator (20) presentan un ángulo de incidencia en relación al eje de hélice (13) , en donde el ángulo de incidencia en particular es de 10° a 80°, preferentemente de 25° a 70°, más preferentemente de 40° a 60°.

10. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la por lo menos una aleta de rotor (30) y/o la por lo menos una aleta de estator (20) están dispuestas de tal manera que se extienden de forma radial al eje de hélice (13) .

11. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 10, caracterizada porque la por lo menos una aleta de estator (20) está dispuesta en un cuerpo de estator (21) , en donde el cuerpo de estator (21) en el lado del extremo frontal está dispuesto en el núcleo de hélice (11) de la hélice (10) y está conectado de manera fija con el núcleo de hélice (11) .

12. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el núcleo de hélice (11) o el cuerpo de estator (21) , respectivamente, se provee un cojinete de deslizamiento (40) , en particular un cojinete de deslizamiento autolubricante, como apoyo de la por lo menos una aleta de rotor (30) .

13. Disposición de hélice de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque el cojinete de deslizamiento

(40) comprende un primer elemento de cojinete, montado de manera fija en el núcleo de hélice (11) o en el cuerpo de estator (21) , respectivamente, y un segundo elemento de cojinete, en particular un anillo de cojinete (41) , en donde el segundo elemento de cojinete es móvil en relación al primer elemento de cojinete, y en donde la por lo menos una aleta de rotor (30) está montada de manera fija en el segundo elemento de cojinete.

14. Disposición de hélice de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la por lo menos una aleta de rotor (30) se encuentra dispuesta en dirección hacia el eje de hélice (13) a corta distancia de la hélice (10) , en particular a una distancia máxima de 0, 8 veces el diámetro de la hélice (16) , preferentemente a una 9

distancia máxima de 0, 5 veces el diámetro de la hélice (16) , más preferentemente a una distancia máxima de 0, 3 veces el diámetro de la hélice (16) .