ES2342916B2 - Dispositivo de control de flujo para mejorar la resistencia de presion y la vibracion de un casco. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de control de flujo para mejorar la
resistencia de presión y la vibración de un casco que incluye una
aleta inferior y una aleta superior. La aleta inferior está
dispuesta entre el 10% y el 20% de la eslora del barco con respecto
a una línea perpendicular de popa en una dirección longitudinal de
un barco y entre el 10% y el 20% de un calado de diseño con respecto
a un fondo del barco en una dirección en altura del barco. La aleta
superior está dispuesta entre el 10% y el 20% de la eslora del barco
con respecto a la línea perpendicular de popa en la dirección
longitudinal del barco y entre el 30% y el 60% del calado de diseño
con respecto al fondo del barco en la dirección en altura del
barco.
Description
Dispositivo de control de flujo para mejorar la
resistencia de presión y la vibración de un casco.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de control de flujo para mejorar la resistencia de
presión y la vibración de un casco, y más particularmente, a un
dispositivo de control de flujo para mejorar la resistencia de
presión y la vibración de un casco, el cual es capaz de proporcionar
un entorno agradable en la travesía a tripulaciones y pasajeros de
un barco al reducir la vibración provocada por una hélice del barco
y es capaz de ahorrar combustible al mejorar el rendimiento
propulsor del barco.
En la actualidad, con el desarrollo de medios de
transporte tales como los aviones la carga se transporta
rápidamente por todo el mundo. No obstante, en el caso del petróleo,
el gas natural, los vehículos, y los contenedores con un volumen de
carga muy elevado y un peso de carga alto, los mismos no se podrían
transportar en grandes volúmenes de una sola vez por avión y, por lo
tanto, es habitual transportarlos por barco.
En el caso de que la carga se transporte usando
un barco, se requiere conseguir que el barco sea grande y que se
mueva a una alta velocidad para transportar una gran cantidad de
carga de una sola vez y rápidamente. No obstante, la vibración del
casco aumenta por causa de la hélice del barco y se consume una gran
cantidad de combustible debido a un aumento de la potencia del motor
como resultado del movimiento de un barco de grandes dimensiones a
una alta velocidad.
Por esta razón, existe una necesidad de
desarrollar un dispositivo que pueda reducir la vibración del casco
por causa de la hélice del barco y ahorrar combustible incluso
cuando aumente la potencia del motor.
La Fig. 1 es una vista lateral esquemática de un
dispositivo convencional de aletas de un barco. La Fig. 2 es una
vista lateral esquemática que ilustra el flujo de un fluido, el cual
es controlado por el dispositivo convencional de aletas del barco.
La Fig. 3 ilustra la comparación de la velocidad de un fluido que
fluye hacia la hélice del barco provisto del dispositivo de aletas
mostrado en la Fig. 1 con la velocidad de un fluido que fluye hacia
la hélice de un casco desnudo sin ningún dispositivo de aletas. La
Fig. 4 ilustra la comparación de líneas de presión constante del
barco provisto del dispositivo de aletas mostrado en la Fig. 1 con
líneas de presión constante del casco desnudo.
El dispositivo convencional de aletas del barco
se da a conocer en la publicación de patente japonesa abierta a
inspección pública n.º 2002-362485, y el mismo se
ideó para mejorar el rendimiento propulsor y para reducir la
resistencia del cuerpo de un barco.
El dispositivo de aletas del barco incluye dos
aletas 5 y 6 que están proporcionadas respectivamente en los lados
frontal y trasero. Ambas aletas 5 y 6 están montadas en una plancha
exterior del cuerpo del barco para sobresalir con un ángulo casi
recto, y son de poco grosor.
La aleta frontal 5 tiene un punto inicial de
instalación en una posición de una distancia S (menos del 15% de Lbp
(eslora entre perpendiculares)) en el lado de la proa con
respecto a una línea vertical 8 de la popa, y está instalada por
debajo de la altura central de una hélice 4. La aleta frontal 5 está
inclinada de tal manera que su altura con respecto al fondo del
barco aumenta a medida que la misma va hacia la popa. La aleta
frontal 5 tiene una longitud L1 menor que el diámetro D de la hélice
4. Una anchura saliente de la aleta frontal 5 con respecto al cuerpo
del barco es menor que el 10% del diámetro D de la hélice 4.
La aleta trasera 6 está dispuesta en paralelo al
fondo del barco entre la línea central de la hélice 4 y un extremo
de la hélice, y está instalada justo delante de la hélice. La aleta
trasera 6 tiene una longitud L2 menor que el diámetro D de la hélice
4. Una anchura saliente de la aleta trasera 6 con respecto al cuerpo
del barco es menor que el 20% del diámetro D de la hélice 4.
La aleta frontal 5 sirve para debilitar un
vórtice (vórtice de pantoque) 9 que asciende en espiral desde el
fondo del barco hacia el lateral del mismo, y también para guiar
secuencialmente el vórtice hacia la hélice. La aleta trasera 6 sirve
para evitar la difusión del vórtice 9 de pantoque que es guiado
hacia la hélice 4 por la aleta frontal 5. El flujo de un fluido 10,
que fluye a través de una separación entre la aleta frontal 5 y la
aleta trasera 6, sirve para evitar la difusión del vórtice 9 de
pantoque.
Si el vórtice 9 de pantoque se debilita tal como
se ha descrito anteriormente, el fluido que fluye hacia la hélice
se hace más uniforme. Si se evita la difusión del vórtice 9 de
pantoque, se reduce la resistencia inducida provocada por el vórtice
9 de pantoque. De este modo, se puede reducir la resistencia del
cuerpo del barco y se puede mejorar el rendimiento propulsor de un
barco.
Los presentes inventores realizaron un análisis
numérico para confirmar los efectos convencionales. Los resultados
del análisis numérico se muestran en las Figs. 3 y 4.
La Fig. 3(a) muestra la velocidad de un
fluido que fluye hacia la hélice de un casco desnudo sin ningún
dispositivo de aletas, y la Fig. 3(b) muestra la velocidad de
un fluido que fluye hacia la hélice de un barco provisto del
dispositivo de aletas mostrado en la Fig. 1. En la Fig. 4, las
líneas indicadas como técnica anterior muestran las líneas de
presión constante del barco provisto del dispositivo de aletas, y
las líneas indicadas como casco desnudo muestran las líneas de
presión constante del casco desnudo. En la Fig. 4, cuanto más cerca
se está de la popa, mayor es la línea de presión constante.
Los presentes inventores establecen una
condición de fijación de la aleta dentro de unos márgenes de la
realización dada a conocer en la publicación de patente japonesa
abierta a inspección pública n.º 2002-362485 en la
realización del análisis numérico.
La aleta frontal 5 se dispuso en la posición del
15% de Lbp con respecto a la línea perpendicular A.P. de la popa en
la dirección longitudinal del barco y se montó en la posición del
30% del diámetro de la hélice con respecto al fondo del barco en la
dirección en altura del mismo. Además, la longitud de la aleta
frontal 5 se fijó de manera que fuera igual al diámetro de la
hélice, la anchura de la aleta frontal 5 se fijó al 7% del diámetro
de la hélice, y un ángulo de la aleta frontal 5 con respecto al
fondo del barco se fijó a 10 grados. Además, la aleta trasera 6 se
montó justo delante de la hélice en la dirección longitudinal del
barco, y en la posición del 90% del diámetro de la hélice con
respecto al fondo del barco en la dirección en altura del mismo. La
longitud de la aleta trasera 6 se fijó al 80% del diámetro de la
hélice, la anchura de la aleta trasera 6 se fijó al 10% del diámetro
de la hélice, y la aleta trasera 6 se fijó en paralelo al fondo del
barco.
Cuando se realiza un análisis numérico en las
condiciones anteriores, se puede observar a partir de la Fig. 3 que
prácticamente no hay ningún cambio de velocidad en el lado inferior
de la hélice en la velocidad de un fluido que fluye hacia la hélice
del barco provisto del dispositivo de aletas mostrado en la Fig. 1
en comparación con la velocidad de un fluido que fluye hacia la
hélice del casco desnudo sin ningún dispositivo de aletas. Se puede
observar también que existen partes de velocidad reducida en el lado
superior de la hélice con el dispositivo de aletas mostrado en la
Fig. 1. Esto significa que raramente aparece el efecto de la
reducción de la vibración por la hélice del barco provisto del
dispositivo de aletas mostrado en la Fig. 1.
Además, a partir de la Fig. 4, se puede observar
que las líneas de presión constante del barco provisto del
dispositivo de aletas mostrado en la Fig. 1 son prácticamente
idénticas a las del casco desnudo y, por lo tanto, la resistencia de
presión raramente se reduce. Se puede observar también que el
rendimiento propulsor del barco no mejora mucho ya que la
resistencia de presión no se reduce tal como se ha descrito
anteriormente.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente
invención proporcionar un dispositivo de control de flujo para
mejorar la resistencia de presión y la vibración del casco, el cual
sea capaz de reducir la vibración provocada por una hélice del barco
y también la resistencia de un cuerpo de barco evitando que un
vórtice de pantoque fluya hacia la hélice del barco, y reducir la
vibración provocada por la hélice del barco al acelerar el flujo de
un fluido que fluye hacia los lados superior e inferior de la hélice
del barco.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un dispositivo de control de flujo para mejorar la
resistencia de presión y la vibración de un casco, incluyendo el
aparato: una aleta inferior dispuesta entre una estación 2 y una
estación 4 en una dirección longitudinal de un barco y entre el 10%
y el 20% de un calado de diseño con respecto a un fondo del barco en
una dirección en altura del barco, estando inclinada la aleta
inferior con un ángulo de 20 grados a 40 grados con respecto a una
línea (o base) de calado de diseño; y una aleta superior dispuesta
entre la estación 2 y la estación 4 en la dirección longitudinal del
barco y entre el 30% y el 60% del calado de diseño con respecto al
fondo del barco en la dirección en altura del barco, estando
inclinada la aleta superior con un ángulo de 10 grados a 30 grados
con respecto a la línea (o base) de calado de diseño.
Preferentemente, el dispositivo de control de
flujo incluye además una aleta adicional dispuesta entre la estación
1 y la estación 3 en la dirección longitudinal del barco y entre el
5% y el 20% del calado de diseño con respecto al fondo del barco en
la dirección en altura del barco, estando inclinada la aleta
adicional con un ángulo de 10 grados a 40 grados con respecto a la
línea (o base) de calado de diseño.
La aleta inferior genera un nuevo vórtice de
pantoque. El nuevo vórtice de pantoque cambia la trayectoria de un
vórtice de pantoque a través de una interacción con el vórtice de
pantoque, evitando que el vórtice de pantoque fluya hacia la hélice.
El nuevo vórtice de pantoque también reduce la velocidad de un
fluido sobre el plano de la hélice, mejorando el comportamiento de
la resistencia. La aleta superior y la aleta adicional aceleran la
velocidad de un fluido que fluye hacia la hélice, reduciendo la
vibración provocada por la hélice. En particular, la aleta superior
consigue además enderezar una línea uniforme en la superficie del
cuerpo del barco, ayudando a mejorar el comportamiento de la
resistencia.
La aleta superior, la aleta inferior y la aleta
adicional se pueden constituir con una forma rectangular,
trapezoidal o triangular.
Preferentemente, la aleta superior, la aleta
inferior y la aleta adicional tienen cada una de ellas un grosor de
entre 20 mm y 100 mm, una anchura comprendida entre el 0,1% y el
0,5% de la eslora del barco, y una longitud comprendida entre el
0,3% y el 3% de la eslora del barco.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un barco provisto del dispositivo de control de flujo
tal como se ha descrito anteriormente.
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Según la presente invención, la vibración
provocada por la hélice del barco se puede reducir simplemente
incorporando unas sencillas aletas. Por consiguiente, se puede
obtener un entorno agradable en la travesía de tripulaciones y
pasajeros y se puede ahorrar combustible a través de la mejora del
rendimiento propulsor del barco.
\vskip1.000000\baselineskip
Los anteriores y otros objetivos y
características de la presente invención se pondrán de manifiesto a
partir de la siguiente descripción de realizaciones preferidas
proporcionadas conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los
que:
la Fig. 1 es una vista lateral esquemática de un
dispositivo de aletas convencional de un barco;
la Fig. 2 es una vista lateral esquemática que
ilustra el flujo de un fluido, el cual es controlado por el
dispositivo de aletas convencional del barco;
la Fig. 3 ilustra la comparación de la velocidad
de un fluido que fluye hacia una hélice de un barco provisto del
dispositivo de aletas mostrado en la Fig. 1 con la velocidad de un
fluido que fluye hacia una hélice de un casco desnudo sin ningún
dispositivo de aletas;
la Fig. 4 ilustra la comparación de líneas de
presión constante del barco provisto del dispositivo de aletas
mostrado en la Fig. 1 y líneas de presión constante del casco
desnudo;
la Fig. 5 es una vista lateral esquemática de un
barco provisto de un dispositivo de control de flujo para mejorar la
resistencia de presión y la vibración del casco según una
realización de la presente invención;
la Fig. 6 es una vista parcial en planta del
barco provisto del dispositivo de control de flujo mostrado en la
Fig. 5;
la Fig. 7 ilustra la comparación de la velocidad
de un fluido que fluye hacia una hélice del barco provisto del
dispositivo de control de flujo mostrado en la Fig. 5 con la
velocidad de un fluido que fluye hacia una hélice de un casco
desnudo sin ningún dispositivo de control de flujo;
la Fig. 8 ilustra la cantidad de cavidades
incluidas en una unidad de volumen, las cuales varían según las
velocidades del fluido mostrado en la Fig. 7;
la Fig. 9 ilustra la comparación de líneas de
presión constante del barco provisto del dispositivo de control de
flujo mostrado en la Fig. 5 con líneas de presión constante del
casco desnudo; y
la Fig. 10 ilustra la comparación de la potencia
efectiva en caballos de vapor del barco provisto del dispositivo de
control de flujo mostrado en la Fig. 5 con la potencia efectiva en
caballos de vapor del casco desnudo.
\vskip1.000000\baselineskip
En lo sucesivo se describirá detalladamente una
realización de la presente invención haciendo referencia a los
dibujos adjuntos.
La Fig. 5 es una vista lateral esquemática de un
barco provisto de un dispositivo de control de flujo para mejorar la
resistencia de presión y la vibración del casco según una
realización de la presente invención; y las Figs. 6A a 6C son vistas
parciales en planta del barco provisto del dispositivo de control de
flujo mostrado en la Fig. 5.
En la presente realización, una aleta superior
102 está situada entre la estación 2 y la estación 4 en la dirección
longitudinal (dirección del eje X) de un barco 100, y a una altura
H1 entre el 30% y el 60% de un calado de diseño con respecto al
fondo 108 del barco en la dirección en altura (dirección del eje Z)
del barco 100. La aleta superior 102 está inclinada con un ángulo D1
de entre 10 y 30 grados con respecto a una línea (o base) 110 de
calado de diseño.
Una aleta inferior 104 está situada entre la
estación 2 y la estación 4 en la dirección longitudinal (dirección
del eje X) del barco 100, y a una altura H2 entre el 10% y el 20%
del calado de diseño con respecto al fondo 108 del barco en la
dirección en altura (dirección del eje Z) del barco 100. La aleta
inferior 104 está inclinada con un ángulo D2 de entre 20 y 40 grados
con respecto a la línea (o base) 110 de calado de diseño.
Una aleta adicional 106 está situada entre la
estación 1 y la estación 3 en la dirección longitudinal (dirección
del eje X) del barco 100, y a una altura H3 entre el 5% y el 20% del
calado de diseño con respecto al fondo 108 del barco en la dirección
en altura (dirección del eje Z) del barco 100. La aleta adicional
106 está fijada con un ángulo D3 de entre 10 y 40 grados con
respecto a la línea (o base) 110 de calado de diseño.
En este caso, el término estación significa las
posiciones longitudinales en el caso de que una LBP esté dividida
equitativamente en veinte secciones. Se asignan números de estación
comenzando por una línea perpendicular de popa. El número de
estación de la primera estación es 0 y el número de estación de la
última estación es 20. LBP se refiere a una distancia entre una
línea perpendicular de proa y una línea perpendicular de popa. La
línea perpendicular de proa F.P se refiere a una línea imaginaria
que pasa a través de un punto de intersección entre una línea de
calado de diseño y la parte frontal de la popa y es perpendicular a
la línea de calado de diseño. La línea perpendicular de popa A.P se
refiere a una línea vertical imaginaria que pasa a través de un
punto de intersección entre la parte posterior de un eje de timón y
una línea de calado de diseño en el caso de un barco que disponga
del eje de timón, o una línea vertical imaginaria que pasa a través
de un punto de intersección entre la línea central de una mecha del
timón y una línea de calado de diseño en el caso de un barco que no
disponga de eje de timón.
La aleta superior 102, la aleta inferior 104, y
la aleta adicional 106 se constituyen con una forma rectangular,
trapezoidal o triangular, y pueden presentar la misma forma o
diferentes formas. Están fijadas a ambos lados del barco de una
manera simétrica.
Los grosores T1, T2, y T3 de la aleta superior
102, la aleta inferior 104 y la aleta adicional 106 están
comprendidos cada uno de ellos entre 20 mm y 100 mm. La aleta
superior 102, la aleta inferior 104 y la aleta adicional 106 tienen
una anchura en un intervalo de entre 0,1% y 0,5% de la eslora del
barco 100. Las longitudes L1, L2, y L3 de la aleta superior 102, la
aleta inferior 104 y la aleta adicional 106 están comprendidas cada
una de ellas entre el 0,3% y el 3% del barco 100. En este caso, la
anchura hace referencia a la altura de las aletas 102, 104 y 106 que
sobresale con respecto a la superficie del cuerpo del barco.
La aleta superior 102 sirve para acelerar el
flujo de un fluido que fluye hacia una parte superior de la hélice,
y la aleta adicional 106 sirve para acelerar el flujo de un fluido
que fluye hacia una parte inferior de la hélice. En particular, la
aleta superior 102 y la aleta adicional 106 sirven para conseguir
enderezar una línea uniforme en la superficie del cuerpo del barco,
ayudando a mejorar el comportamiento de la resistencia. Si el flujo
del fluido que fluye hacia la hélice se hace rápido, se genera en
menor medida un fenómeno de cavidades (cavitación) en las palas de
la hélice. De este modo, se reduce la fluctuación de presión del
cuerpo del barco y por consiguiente se hace disminuir la vibración
del cuerpo del barco. El fenómeno de cavitación hace referencia a un
fenómeno en el que la presión circundante cae por debajo de una
presión de vapor a una temperatura específica y un estado líquido
pasa a un estado gaseoso.
La aleta inferior 104 presenta un ángulo mayor
que un ángulo de flujo de la línea uniforme con respecto al fondo
del barco 108, generando de este modo un vórtice. El vórtice
interacciona con un vórtice que asciende en espiral desde el fondo
del barco hacia el lateral del mismo (es decir, un vórtice de
pantoque), guiando al vórtice de pantoque para que fluya en sentido
ascendente por encima de la hélice. De este modo, el vórtice de
pantoque no se hace fluir hacia el lado de la hélice. Si el vórtice
de pantoque (es decir, un vórtice inestable) no se hace fluir hacia
las palas de la hélice, la estela de las palas de la hélice resulta
uniforme y se puede reducir la fluctuación de presión del cuerpo del
barco, disminuyendo la vibración del cuerpo del barco.
Además, el vórtice de pantoque, guiado hacia la
zona por encima de la hélice por la aleta inferior 104, sirve para
reducir la velocidad de un fluido que fluye a través de la zona por
encima de la hélice, aumentando una presión en la zona por encima de
la hélice. La presión aumentada en la zona por encima de la hélice
actúa como una fuerza para impulsar el cuerpo del barco hacia
adelante. Consecuentemente, se reduce la resistencia de presión del
cuerpo del barco.
La Fig. 7 ilustra la comparación de la velocidad
de un fluido que fluye hacia una hélice del barco provisto del
dispositivo de control de flujo mostrado en la Fig. 5 con la
velocidad de un fluido que fluye hacia una hélice de un casco
desnudo sin ningún dispositivo de control de flujo; la Fig. 8
ilustra la cantidad de cavidades incluidas en una unidad de volumen,
las cuales son cambiadas por las velocidades del fluido mostrado en
la Fig. 7; la Fig. 9 ilustra la comparación de líneas de presión
constante del barco provisto del dispositivo de control de flujo
mostrado en la Fig. 5 con líneas de presión constante del casco
desnudo; y las Figs. 10A y 10B ilustran la comparación de la
potencia efectiva en caballos de vapor del barco provisto del
dispositivo de control de flujo mostrado en la Fig. 5 con la
potencia efectiva en caballos de vapor del casco desnudo.
Los presentes inventores han realizado un ensayo
de simulación en un canal hidrodinámico para demostrar los efectos
de la presente realización. En el ensayo de simulación, el
coeficiente de bloque de un barco se fijó a 0,81. La aleta superior
102 se fijó en la estación 3 en la dirección del eje X y se situó a
una altura que es el 40% del calado de diseño con respecto al fondo
del barco 108 en la dirección del eje Z, e inclinada con un ángulo
de 18,5 grados con respecto a la línea (o base) 110 de calado de
diseño. Además, la aleta inferior 104 se fijó a la estación 3 en la
dirección del eje X y se situó a una altura que es el 15% del calado
de diseño con respecto al fondo del barco 108 en la dirección del
eje Z, e inclinada con un ángulo de 32 grados con respecto a la
línea (o base) 110 de calado de diseño. La aleta adicional 106 se
fijó a la estación 2 en la dirección del eje X y se situó a una
altura que es el 10% del calado de diseño con respecto al fondo del
barco 108 en la dirección del eje Z, e inclinada con un ángulo de 23
grados con respecto a la línea (o base) 110 de calado de diseño. Las
aletas 102, 104, y 106 se constituyeron con una forma rectangular,
las longitudes L1, L2 y L3 de las mismas se fijaron respectivamente
al 1% de la LBP, y una anchura W de las mismas se fijó a 0,2% de la
LBP.
Los resultados del ensayo de simulación y un
análisis numérico en las condiciones anteriores se muestran en las
Figs. 7 a 10.
La Fig. 7 ilustra la distribución de la
velocidad axial de un fluido que fluye hacia la hélice. La Fig.
7(a) muestra un ejemplo de un casco desnudo sin ningún
dispositivo de control de flujo, y la Fig. 7(b) muestra un
ejemplo de un barco provisto del dispositivo de control de flujo de
la presente realización.
Cuando se comparan las Figs. 7(a) y
7(b), se puede observar que la velocidad de un fluido que
fluye hacia la parte superior de la hélice está en un intervalo de
entre 0,4 y 0,5 tal como se indica en la Fig. 7(a), mientras
que la velocidad de un fluido que fluye hacia la hélice está en un
intervalo de entre 0,65 y 0,85 tal como se indica en la Fig.
7(b). Se puede observar también que una parte en la que se
encuentra la velocidad del fluido que fluye hacia la parte inferior
de la hélice aumenta desde 0,7 en la Fig. 7(a) a 0,9 en la
Fig. 7(b).
Si la velocidad del fluido que fluye hacia la
hélice aumenta tal como se ha descrito anteriormente, se reduce la
vibración provocada por la hélice. Los resultados se muestran en la
Fig. 8.
En la Fig. 8, un eje horizontal indica un ángulo
de rotación en una dirección de las agujas del reloj (un valor
positivo) basándose en la dirección de las 12 en punto y un ángulo
de rotación en una dirección contraria a las agujas del reloj (un
valor negativo) cuando la hélice se observa desde la parte posterior
del cuerpo del barco, y un eje vertical indica cavidades incluidas
en una unidad de volumen.
En la Fig. 8, una línea fina se corresponde con
un valor en el caso del casco desnudo y una línea gruesa se
corresponde con un valor en el caso de la presente realización. A
partir de los dos valores, se puede observar que la cantidad de
cavidades incluidas en la unidad de volumen es menor en el caso de
la presente realización que en el caso del casco desnudo. Si la
cantidad de las cavidades disminuye, se reduce la vibración debida a
la hélice. Consecuentemente, puede entenderse que la vibración
provocada por la hélice se reduce en el caso de la presente
realización más que en el caso del casco desnudo.
La Fig. 9 ilustra líneas de presión constante en
la superficie del cuerpo del barco. En la Fig. 9, las líneas
indicadas mediante una flecha gruesa se corresponden con líneas de
presión constante en el caso de la presente realización, y las
líneas indicadas mediante una flecha de puntos se corresponden con
líneas de presión constante en el caso del casco desnudo. A medida
que la línea de presión constante se aproxima a la popa, la misma
presenta un valor mayor.
A partir de la Fig. 9, se puede observar que,
con respecto a un punto, una presión en el punto es mayor en el caso
de la presente realización que en el caso del casco desnudo. Las
partes en las que la diferencia entre los dos casos es
significativamente grande se indican mediante líneas circulares de
puntos.
Si la presión en la parte trasera del cuerpo del
barco aumenta, la presión actúa como una fuerza para empujar el
barco hacia la proa. Consecuentemente, existe un efecto de reducción
de la resistencia de presión. Si se reduce la resistencia de
presión tal como se ha descrito anteriormente, se puede mejorar el
rendimiento propulsor del barco. Los resultados se muestran en la
Fig. 10.
Las Figs. 10A y 10B ilustran la potencia
efectiva en caballos de vapor de un barco. En las Figs. 10A y 10B,
un eje horizontal indica la velocidad del barco, un eje vertical
indica la potencia efectiva en caballos de vapor del barco, una
línea continua indica un ejemplo de la presente realización, y una
línea de puntos indica un ejemplo del casco desnudo.
A partir de las Figs. 10A y 10B, se puede
observar que para mover hacia delante el barco a una velocidad de
aproximadamente 15,5 nudos, en el caso de la presente realización es
necesaria una potencia en caballos de vapor de 18.000 PS, mientras
que en el caso del casco desnudo es necesaria una potencia en
caballos de vapor de 19.000 PS. En otras palabras, se pudo observar
que la potencia efectiva en caballos de vapor se mejoró en
aproximadamente un 5%.
Según la presente invención, la vibración
provocada por la hélice del barco se puede reducir simplemente
fijando unas sencillas aletas. Por consiguiente, se puede obtener
un entorno agradable en la travesía de las tripulaciones y los
pasajeros y se puede ahorrar combustible a través de la mejora del
rendimiento propulsor del barco.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito
con respecto a las realizaciones preferidas, los expertos en la
materia entenderán que se pueden realizar varios cambios y
modificaciones sin desviarse con respecto al ámbito y el alcance de
la invención según se define en las siguientes reivindicaciones.
Claims (5)
1. Dispositivo de control de flujo para mejorar
la resistencia de presión y la vibración de un casco, comprendiendo
el aparato:
una aleta inferior para guiar un vórtice de
pantoque para que fluya en sentido ascendente por encima de una
hélice instalada en la porción trasera de un casco, utilizando un
vórtice que asciende en espiral desde el fondo del barco hacia el
lateral del mismo, estando dispuesta dicha aleta inferior entre el
10% y el 20% de la eslora del barco con respecto a una línea
perpendicular de popa en una dirección longitudinal de un barco y
entre el 10% y el 20% de un calado de diseño con respecto a un fondo
del barco en una dirección en altura del barco, estando inclinada la
aleta inferior con un ángulo de 20 grados a 40 grados con respecto a
una línea (o base) de calado de diseño; y
una aleta superior para acelerar el flujo de un
fluido que fluye hacia una parte superior de la hélice, estando
dispuesta dicha aleta superior entre el 10% y el 20% de la eslora
del barco con respecto a la línea perpendicular de popa en la
dirección longitudinal del barco y entre el 30% y el 60% del calado
de diseño con respecto al fondo del barco en la dirección en altura
del barco, estando inclinada la aleta superior con un ángulo de 10
grados a 30 grados con respecto a la línea (o base) de calado de
diseño,
en el que la aleta inferior y la aleta superior
tienen un grosor de entre 20 mm y 100 mm, una anchura comprendida
entre el 0,1% y el 0,5% de la eslora del barco, y una longitud
comprendida entre el 0,3% y el 3% de la eslora del barco.
2. Dispositivo de control de flujo según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una
aleta adicional para acelerar el flujo de un fluido que fluye hacia
una parte inferior de la hélice, estando dicha aleta adicional
dispuesta entre el 5% y el 15% de la eslora del barco con respecto a
la línea perpendicular de popa en la dirección longitudinal del
barco y entre el 5% y el 20% del calado de diseño con respecto al
fondo del barco en la dirección en altura del barco, estando
inclinada la aleta adicional un ángulo de 10 grados a 40 grados con
respecto a la línea (o base) de calado de diseño.
3. Dispositivo de control de flujo según la
reivindicación 2, en el que la aleta superior, la aleta inferior y
la aleta adicional se constituyen con una forma rectangular,
trapezoidal o triangular.
4. Dispositivo de control de flujo según la
reivindicación 3, en el que la aleta adicional tiene un grosor de
entre 20 mm y 100 mm, una anchura comprendida entre el 0,1% y el
0,5% de la eslora del barco, y una longitud comprendida entre el
0,3% y el 3% de la eslora del barco.
5. Barco que comprende el dispositivo de control
de flujo descrito en la reivindicación 1.
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