Estabilizador de balance giroscópico para embarcaciones y sistema de control del mismo.

1. Un estabilizador de balance giroscópico para embarcaciones menores,

preferentemente de recreo de una eslora de hasta 24 m. que comprende:

Un conjunto que gira en torno al eje de simetría vertical, formado por un eje (4b) y volante de inercia (4a), apoyado en dos rodamientos, uno en la posición superior (4d), fijado en su posición del eje por un anillo elástico para eje de 35 mm (4d) y otro en la inferior (4f). Ambas piezas eje y volante están unidas por cuatro tornillos ajustados (4e).

Una estructura soporte o recinto donde gira el volante, de forma cilíndrica que envuelve el volante (5), compuesto por: Una tapa superior del recinto que está formada por un tapín (1a), con válvula de engrase (1c) y tapón de rebose (1d), que va unida a la tapa superior por 6 tornillos (1b). Un anillo posicionador o pieza de distancia (2), para fijar la posición de la pista exterior del rodamiento superior en su alojamiento. Y la tapa superior, propiamente dicha que se compone de un disco con alojamiento para el rodamiento superior (3a) y cajera inferior para reten de estanqueidad de engrase (3c), el conjunto va unido al carrete intermedio o jaula, mediante los tornillos (3b).

Una silleta de soporte inferior del volante (8), formada por dos partes unidas por los tornillos (8d). La parte superior (8a) que alberga el alojamiento para el rodamiento inferior (8g) y cajeras para los retenes superior e inferior de estanqueidad de engrase (8c) y (8e) respectivamente; además lleva taladrados los conductos de engrase (8i) y rebose (8h). La parte inferior es una pieza de soportación formada por dos bridas anulares, la superior que le une con la parte superior de la silleta (8b), y la inferior (8k), que va unida a la tapa inferior (10) mediante los tornillos (8f). Entre ambas bridas se encuentran 4 pletinas espaciadoras (8j) que cierran el espacio para albergar el acoplamiento (9).

Una estructura de cardan o receptáculo del conjunto eje-volante, configurada para permitir la precesión del volante sobre el eje transversal compuesta por las piezas: cilindro (5a), brida superior (5b), zuncho central de refuerzo (5c), contrabridas para fijación de semiejes de precesión (5h) y (5i), brida inferior del carrete (5j) y tornillos de fijación de esta brida a la tapa inferior (5k). Los semiejes de precesión formados por las piezas: bridas de unión a las contrabridas del zuncho (5l) y (5g), tornillos de amarre de estas bridas a sus contrabridas respectivas (5d), los semiejes mayor (5f) y menor (5e). Con sus correspondientes apoyos o chumaceras: (7a) y (7b), anclados mediante los tornillos: (7c) y (7d).

Una tapa inferior del carrete o jaula del volante (10a), que soporta la silleta de sustentación (8) y sirve de contrabrida y también soporte de la brida de fijación del motor eléctrico (11), mediante una brida (10b) mecanizada o soldada a la tapa (10a), el conjunto está unido al motor mediante tornillos pasante con tuercas (10d). La brida está taladrada por conductos de engrase (10f) y rebose (10e).

Un dispositivo para aplicar un par de torsión al volante alrededor del eje del cardan (6). Está formada por una estructura de perfilería (6a) al que van unidos los cilindros hidráulicos (6c), mediante uniones articuladas (6d), los extremos de los vástagos están articulados mediante las uniones también articuladas (6e) unidas a la polea de actuación (6b), que gira accionada por el semieje de precesión (5f), arrastrada por la chaveta 5 m.

El motor eléctrico está protegido por un guardapolvo de fibra de vidrio que está fijado a la brida (10) mediante los tornillos (10a).

El volante la caja y la estructura del cardan están configurados de modo que cuando se instalan en la embarcación, el estabilizador amortigua el movimiento de balance de la embarcación.

Un acoplamiento de platos entre el eje del volante y el eje motor (9).

Un motor eléctrico (11).

Una base formada por perfiles en doble T e I, soporte el conjunto y le fija a la estructura de la embarcación, (13).

2. El estabilizador giroscópico de balance según la reivindicación 1 configurado y dimensionado para ser instalado en una embarcación menor (de menos de 24 m de eslora).

3. El estabilizador giroscópico según las reivindicaciones 2 en el que el motor del volante (11) está configurado para hacer girar el volante alrededor del eje de giro a una velocidad punta de unas 5000 r.p.m.

4. El estabilizador giroscópico de acuerdo con las reivindicaciones 3 en el que el dispositivo para aplicar un par comprende un freno de precesión activo (6), formado por los cilindros hidráulicos o el actuador rotativo.

5. Sistema de control del estabilizador, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, basado en el control activo - adaptativo (49) de la precesión, para estabilizar el movimiento de una embarcación a flote, inducido por la acción de las olas (41), caracterizado porque comprende un primer sensor (47) cuya misión es detectar la precesión del volante del estabilizador giroscópico; y a la vez generar una señal basada en dicha precesión detectada que envía a la unidad de control automático de señal (CAS) (49), donde se procesa la información y elabora una señal de salida hacia el actuador (52) que actúa sobre el eje de precesión del estabilizador giroscópico (43), permitiendo el mayor valor posible de la precesión del volante del giroestabilizador, dentro del margen admisible hasta alcanzar el valor máximo predefinido para la precesión. Si la precesión detectada excede este límite predefinido, el actuador responderá a la señal de control mediante la aplicación de un par de frenado sobre el eje de precesión del giroestabilizador. De este modo trabaja el control adaptativo del movimiento del barco, basada solo en el valor que la precesión del volante del giroestabilizador puede alcanzar.

6. Sistema de control del estabilizador giroscópico, de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el CAS (Control Automático de Señal) (49), envía una señal variable de frenado a la precesión que va disminuyendo de modo que permita al volante del estabilizador giroscópico desarrollar tanta precesión como sea posible mientras que no rebase un máxima ángulo prefijado. De tal modo que el actuador no provee ningún impulso al volante alrededor del eje de precesión.

7. Sistema de control del estabilizador giroscópico, de acuerdo con la reivindicación 6, en el que cuando se estima que una variable derivada de control de proceso (basada en el ángulo de precesión y/o sus derivadas, como la velocidad y la aceleración) exceda de un límite predefinido, el CAS (Control Automático de Señal) (49), aumente el frenado de la precesión mediante una cantidad proporcional al exceso constatado, siempre por debajo de un valor límite estimado. De manera que suministra un incremento del frenado del par de control del eje de precesión del volante del estabilizador, con la intención de prevenir que no exceda un ángulo de precesión límite predefinido.

8. Sistema de control del estabilizador giroscópico, de acuerdo con la reivindicación 7, que trabaja con un modelo predictivo de la variable de proceso derivada, permitiendo que la señal del CAS (Control Automático de Señal) del freno de la precesión sea modificada basándose en un estado futuro estimado de la variable de proceso derivada.

9. Sistema de control del estabilizador giroscópico de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el sensor tiene como primera función indicar el ángulo de precesión.

10. Sistema de control del estabilizador de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el sistema de control además incluye los recursos para detectar la velocidad de precesión y/o aceleración como una variable adicional de control del proceso.

11. Sistema de control del estabilizador giroscópico, de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el sistema de control incluye la señal de velocidad y/o aceleración de precesión para calcular el ángulo de precesión en el caso de fallo de la primera señal (ángulo de precesión), digamos que estima el ángulo de precesión, a partir de la velocidad o aceleración de precesión.

12. Sistema de control del estabilizador, de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por tener un actuador compuesto por dos cilindros hidráulicos (19 y 20) conectados al eje de precesión, que se mueven con el movimiento de precesión, bombeando el aceite hidráulico a través del circuito hidráulico de control.

13. Sistema de control del estabilizador, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el circuito hidráulico está compuesto por una electroválvula de control de caudal (21), pilotada electrónicamente. Esta electroválvula restringe el paso del aceite, para crear una resistencia variable en la precesión, actuando como un freno de la velocidad de precesión en función de la señal que recibe del CAS (Control Automático de Señal). En funcionamiento normal del estabilizador giroscópico esta válvula estará energizada.

14. Sistema de control del estabilizador, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el circuito hidráulico está compuesto por una válvula de control de flujo direccional activada electrónicamente (23), como medida de seguridad, que da paso en caso de fallo (si la energía se corta desde el sistema de control o si el sistema está en estado de error). Esta válvula esta normalmente cerrada cuando está energizada. Conectada en serie con esta válvula se encuentra la válvula de control de caudal proporcional de presión compensada ajustada manualmente (24), que permite un flujo por defecto amortiguado a un nivel predefinido, quedando ambas conectadas en paralelo con la válvula de control proporcional de caudal (21).

15. Sistema de control del estabilizador, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el circuito hidráulico tiene una válvula de alivio ajustada en consigna de presión manualmente (25), dispuesta en paralelo con la válvula de control de flujo proporcional controlada electrónicamente (21), para asegurar que la caída de presión a través de la válvula de control no exceda a la presión de consigna del circuito hidráulico; limita el control del par que se aplica sobre el eje de precesión.

16. Sistema de control del estabilizador, de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el circuito hidráulico integra un filtro de presión (26) que elimina las impurezas del fluido hidráulico en el circuito. Un acumulador de presión (27) que absorbe las fluctuaciones bruscas de presión en el funcionamiento normal del circuito. Y finalmente un sistema compuesto por una bomba hidráulica manual con filtro incorporado (28), conectada a un tanque de compensación del fluido hidráulico (30), para facilitar el llenado inicial del sistema hidráulico y los rellenos y cambios de aceite requeridos.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201900185.

Solicitante: CALABUIG ALMELA, Emilio.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: ALMERÍA.

Inventor/es: CALABUIG ALMELA,Emilio.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B63B39/04 SECCION B — 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 39/00 Equipo para reducir cabeceo, balanceo, o movimientos similares indeseados de embarcaciones; Aparatos para indicar la actitud de una embarcación. › que reducen los movimientos del buque por el efecto directo de giróscopos.
  • G05B13/02 SECCION G — FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05B SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS FUNCIONALES DE TALES SISTEMAS; DISPOSITIVOS DE MONITORIZACION O ENSAYOS DE TALES SISTEMAS O ELEMENTOS (dispositivos de maniobra por presión de fluido o sistemas que funcionan por medio de fluidos en general F15B; dispositivos obturadores en sí F16K; caracterizados por particularidades mecánicas solamente G05G; elementos sensibles, ver las subclases apropiadas, p. ej. G12B, las subclases de G01, H01; elementos de corrección, ver las subclases apropiadas, p. ej. H02K). › G05B 13/00 Sistemas de control adaptativos, es decir, sistemas que se regulan a sí mismos para obtener un rendimiento óptimo siguiendo un criterio predeterminado (G05B 19/00 tiene prioridad; detalles del computador G06F 15/18). › eléctricos.

PDF original: ES-1231085_U.pdf

 

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