Superficie ondulante, constituida por una serie de segmentos rígidos,

accionado cada uno de ellos mediante dos ejes, cada uno de los cuales sigue un movimiento oscilatorio lineal, desfasado con respecto al anterior.

En cada segmento rígido el alojamiento de uno de los dos ejes habrá de ser ojalado con objeto de permitir la variación de la distancia entre ejes.

El movimiento oscilatorio lineal de cada uno de estos ejes se puede obtener mediante motores, accionamiento magnético o bien mecánicamente mediante: levas, sistemas biela - manivela, excéntricas, etc.

Mejora el rendimiento energético con respecto a propulsores rotativos al disminuir la energía perdida en torbellinos del fluido saliente.

Mejora el rendimiento energético con respecto a la membrana ondulante flexible puesto que en este caso la energía motriz no se invertirá en vencer la resistencia elástica de la membrana.

SUPERFICIE ONDULANTE

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es:

Provocar el desplazamiento de un fluido mediante un tren de ondas originado por una superficie ondulante situada en el seno de dicho fluido y aprovechar el caudal generado para la impulsión de un cuerpo o sistema.

Provocar el movimiento ondulante de una superficie por medio de la interacción con el medio fluido en movimiento en el que ésta está inmersa y aprovechar dicho movimiento para generar energía.

I

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los mecanismos utilizados para la propulsión de embarcaciones, aparte de los basados en el aprovechamiento de la energía eólica, han sido, y siguen siendo, el 25 remo, la rueda de paletas, la hélice (en sus diversas variantes) , la propulsión por chorro de agua y de aire y los propulsores cicloidales de palas verticales tipo VoithSchneider. Más recientemente han sido propuestos mecanismos en los cuales la propulsión se logra por medio de ondas generadas mediante una superficie constituida por un material deformable, situada ésta en el seno de un fluido y accionada por medios de transmisión que emplean ejes de levas, motores de pasos o bien magnéticamente.

La ejecución práctica de mecanismos basados en la rotación ha sido más fácil de abordar dado el estado de la técnica en su tiempo, y ello ha motivado que hasta hace 35 bien poco no haya habido más interés en profundizar, para su aplicación a la impulsión y propulsión en medios fluidos, en el desarrollo de sistemas ondulatorios que, paradójicamente, son la mayoría de los que se observan en la naturaleza, paralelos a los que existen a nivel electromagnético, que se utilizan, en parte, para transmisión de energía y para comunicaciones, y que presentan las propiedades de algunas partículas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Superficie ondulante constituida por n segmentos rígidos, articulados entre sí

mediante ejes, accionados estos a su vez por medio de transmisión mecánica, electromagnética o bien mediante motores y que genera un modelo discreto de fonna de onda sinusoidal, tanto más perfecta cuanto mayor es el número de segmentos. DIBUJO 1

Fundamento fIsico-matemático de las prestaciones del propulsor:

En el DIBUJO 2 se contempla el fenómeno fIsico del movimiento ondulatorio transversal generado por una superficie ondulante ideal situada en el seno de un fluido y se observa la posición de la superficie en dos fases, desplazadas una de otra un cuarto de período.

No sólo se llega a la conclusión de que el movimiento transversal de la superficie produce el desplazamiento longitudinal del fluido comprendido entre las dos posiciones citadas de la misma sino que, además, el análisis fIsico matemático del movimiento pennite su estudio riguroso y, a través del cálculo de las cantidades de movimiento puestas en juego, se deduce el empuje axial originado, la energía transmitida y el rendimiento energético.

Sean las magnitudes de una onda transversal, soportada por una superficie que se mueve en un fluido la cual está ligada a un cuerpo y por tanto provoca el desplazamiento de dicho cuerpo en el seno del mismo (Ver DIBUJO 2) :

• Amplitud de la onda = a (+ a, -a)

• Longitud de la onda =A

• Periodo =T

I

I

• Frecuencia = v = liT

• Velocidad a la cual el cuerpo se desplaza en el seno del fluido = -Vb

• Densidad del fluido = p

Se deduce:

• Velocidad de avance de la onda respecto al cuerpo al que va ligada la superficie Vo = »T = A v

• Velocidad relativa de salida del fluido respecto a dicho cuerpo = Vo

• Velocidad absoluta de salida del fluido = Vo _ Vb 15 • Velocidad absoluta de entrada del fluido = O

Para una onda de frente de avance, o sección transversal, rectangular (soportada en una superficie de ancho b) , la superficie de dicha sección transversal es 2ab, con lo que:

• Caudal de fluido impulsado por la superficie ondulante Q = 2abAv

• Fuerza ejercida sobre el cuerpo que se desplaza F = -p Q (Vo -V¡J

• Potencia ejercida sobre el cuerpo que se desplaza F (-Vb) = p Q (Vo -Vb) Vb

• Energia cinética del fluido que abandona la superficie por unidad de tiempo

= 112pQ (Vo -vbl • Potencia consumida = p Q (Vo -Vb) Vb + 112p Q (Vo -V¡J2

• Rendimiento = pQ (Vo-Vb) Vb I (pQ (Vo -Vb) Vb + ll2pQ (Vo -Vbl) = 2 Vbl (Vo+ Vb)

VentWas con respecto a las técnicas actuales:

Mejora del rendimiento energético al disminuir la energía perdida en torbellinos del fluido saliente, originados por sistemas de propulsión que tienen como fundamento 5 un elemento rotativo como la hélice u otros.

Mejora del control de la superficie ondulante con respecto a sistemas de propulsión ondulatorios por membrana flexible.

Mejora del rendimiento propulsor con respecto a la membrana ondulante flexible puesto que en este caso la energía motriz no se invertirá en vencer la resistencia elástica de la membrana Aplicaciones industriales:

Sistema motriz para la propulsión, gobierno y estabilización de embarcaciones de superficie y sumergidas y de otros móviles en el seno de fluidos, así como para la impulsión y elevación de fluidos.

Separación de fluidos no miscibles para aplicaciones de protección medioambiental como la separación de hidrocarburos del agua en derrames desde buques o desde tierra, separación de productos pulverulentos de distinta densidad y/o tamaño secado y espesamiento de fangos Transporte y elevación de peces vivos y muertos, transporte y elevación de productos en partículas, aplicaciones médicas y fisioterapéuticas, aplicaciones en aeronáutica, aplicaciones en el sector de defensa, aplicaciones deportivas y de ocio.

Además, trabajando de forma reversible, es decir recibiendo la energía de un fluido 30 que se desplaza paralelo a la dirección de avance de la onda, el sistema actúa como generador de energía, en lugar de consumidor, a fm de ser utilizado para el aprovechamiento de energía contenida en dicho fluido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En el DIBUJO 1 se expone un modelo discreto superpuesto con la forma de onda sinusoidal a la cual se aproxima.

En el DIBUJO 2, que explica el fundamento fisico matemático de la invención, se representa la sección de una superficie en la que se genera una onda, de longitud Ay amplitud a, en dos posiciones separadas una de otra 1/4 de período. Si esta superficie está constituida por una membrana situada en el seno de un fluido, la parte de fluido I sombreada es desplazada hacia la derecha y así sucesivamente, impulsando por lo 15 tanto hacia la izquierda a un móvil unido que estuviera unido a la membrana.

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En el DIBUJO 3 se expone una superficie ondulante (ref. 1) generada mediante un número de segmentos rígidos, así como un ejemplo de mecanismo de conversión de movimiento (en este caso mediante un eje de excéntricas desfasadas entre sí: ref. 2)

Ii 20 En el DIBUJO 4 se aprecia el detalle de un segmento de membrana: ejes

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I articuladores del segmento rígido (ref. 1) , alojamiento cilíndrico de eje (ref. 2) , I

¡ alojamiento ojalado de eje (ref. 3)

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I 25 FORMA DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Por medio de una serie de n segmentos rígidos articulados mediante n+1 ejes (accionados éstos por una máquina u otra forma de accionamiento fisico) capaces de generar un modelo discreto de una forma de onda sinusoidal que avance del modo indicado en el DIBUJO 2. Cada segmento es articulado por dos ejes.

I 6

r Los ejes articuladores de la membrana deberán trabajar describiendo movimientos oscilatorios lineales, desfasados entre sí, de tal manera que si se desea generar una forma de onda completa, aproximadamente sinusoidal, de longitud de onda A. y 5 amplitud a mediante una superficie ondulante constituida por n segmentos. nffiUJO

3:

• Los ejes articuladores deberán disponerse de tal manera que sus trayectorias estén separadas entre sí una distancia...

1a) SUPERFICIE ONDULANTE para impulsión de fluidos, caracterizada porque es generada mediante n segmentos rígidos, cada uno de los cuales incorpora dos orificios con objeto de dar alojamiento a sus respectivos ejes articuladores: uno de ellos de forma cilíndrica y el segundo de forma ojalada para compensar variaciones de distancia entre ejes. El conjunto de n segmentos es accionado por medio del movimiento de los mencionados ejes articuladores (en número de n+ 1) los cuales describen trayectorias paralelas entre sí según leyes de movimiento oscilatorio lineal, manteniendo un mismo desfase entre ejes de cada segmento.

2a) SUPERFICIE ONDULANTE según la reivindicación 1 a caracterizado porque también trabaja de forma inversa, es decir: de forma que, estando inmersa en el seno de un fluido que se desplaza, sirve como elemento de captación de energía procedente de dicho fluido para su transmisión al correspondiente mecanismo de conversión y aprovechamiento.