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ES2311399B1 - Vela rigida de perfil configurable. - Google Patents

Vela rigida de perfil configurable. Download PDF

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ES2311399B1 ES200701150A ES200701150A ES2311399B1 ES 2311399 B1 ES2311399 B1 ES 2311399B1 ES 200701150 A ES200701150 A ES 200701150A ES 200701150 A ES200701150 A ES 200701150A ES 2311399 B1 ES2311399 B1 ES 2311399B1
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Abstract

Vela rígida de perfil configurable. Formada por una estructura rígida (2) de sección ahusada, constituida por dos paredes rígidas laterales (3, 4) convexas y enfrentadas, que definen un espacio interior (7). Comprende láminas elásticas (13, 14) de cerramiento, unida a la correspondiente pared en al menos una zona; unos espacios cerrados exteriores (23, 24) de volumen variable, definidos entre cada pared rígida lateral (3, 4) y cada lámina elástica (13, 14); múltiples perforaciones (8), provistas en las paredes rígidas (3, 4); medios de generación y alimentación de aire a presión para insuflar aire en los espacios cerrados exteriores (23, 24) a través de dichas perforaciones (8), con objeto de hinchar dichas láminas elásticas (13, 14), aumentando el volumen de los espacios cerrados exteriores; y medios de generación y alimentación de vacío, para hacer el vacío en dichos espacios cerrados exteriores (23, 24) a través de dichas perforaciones (8), a fin de deshinchar dichas láminas elásticas (13, 14), disminuyendo el volumen de los espacios cerrados exteriores.

Description

Vela rígida de perfil configurable.
Sector técnico de la invención
La invención se refiere a una vela rígida, de perfil configurable, formada por una estructura rígida de sección ahusada, constituida por dos paredes laterales convexas o cóncavo-convexas y enfrentadas, unidas en dos cantos extremos comunes, quedando definido un espacio interior en la estructura rígida.
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Antecedentes de la invención
Es conocido en mecánica de fluidos que la eficiencia de las velas de tela es inferior a la de las alas de los aviones. En estos, la diferencia entre la fuerza de sustentación y el peso permite que el avión vuele, gracias a que la capa límite aerodinámica del aire no se desprende del perfil, a cuyo largo presenta un régimen laminar. Por el contrario, en las velas convencionales en el sector naval, es el empuje del viento que hincha la vela y produce, por empuje, una fuerza resultante que permite el avance del buque o barco. Por el contrario a lo que sucede en aviónica, la capa límite no presenta un régimen laminar, sino de alta turbulencia.
Durante largo tiempo se ha deseado una vela para navegación acuática que presente las ventajas de las alas de aviación. Para ello ha habido numerosos intentos para proporcionar velas rígidas de perfil aerodinámico de tipo aeronáutico.
De ente ellos cabe citar los rotores tipo "Flettner", ya descritos en 1926 por Antón Flettner (FLETTNER, Antón, Mein Wea zum Rotor, Leipzig (Köhler & Amelang, 1926)), y citados, por ejemplo, en el documento de patente europea EP 040 597.
La patente WO2004024556 describe una vela rígida que se compone de dos partes que pueden girar relativamente según un eje vertical para determinar el intradós y el extradós de una vela a modo de un perfil aerodinámico de los empleados para alas de la técnica aeronáutica.
La WO0189923 describe una vela rígida de perfil aerodinámico articulada que comprende tres elementos verticales (o módulos), cada uno de los cuales está formado por tres elementos horizontales (o secciones) mutuamente articuladas, de manera que e puede configura la concavidad o convexidad del intradós o extradós del ala o vela rígida.
En la patente US7146918 se describe un sistema de generación de energía eléctrica e hidrógeno (H_{2}), a partir del agua de mar y de la energía eólica, en sistemas flotantes en el agua que comprenden velas rígidas.
La patente FR2648426 describe una ala compuesta por una parte rígida y una parte flexible que se escamotea en el interior de un alojamiento de la parte rígida, permitiendo diferentes configuraciones aerodinámicas.
No obstante esta profusión de intentos, de los cuales se ha enumerado únicamente unos ejemplos ilustrativos, no se ha conseguido hasta la fecha un dispositivo versátil, económico y de fácil operación. La finalidad de la presente invención es dar solución a esta demanda.
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Explicación de la invención
A tal finalidad, el objeto de la invención es una vela rígida del tipo citado al inicio, de perfil configurable, de novedoso concepto y funcionalidad, que en su esencia se caracteriza porque comprende
asociada a cada una de las paredes rígidas, sendas láminas elásticas de cerramiento, unida a la correspondiente pared en al menos una zona cercana a dicho canto extremo;
unos espacios cerrados exteriores de volumen variable, definidos entre cada pared rígida lateral y cada lámina elástica, a cada lado de la vela;
múltiples perforaciones, provistas en las paredes rígidas y adaptadas para al paso de aire desde el espacio interior de la estructura rígida hacia dichos espacios cerrados exteriores;
medios de generación y alimentación de aire a presión para insuflar aire en los espacios cerrados exteriores a través de dichas perforaciones (8), con objeto de hinchar dichas láminas elásticas, aumentando el volumen de los espacios cerrados exteriores; y
medios de generación y alimentación de vacío, para hacer el vacío en dichos espacios cerrados exteriores a través de dichas perforaciones, a fin de deshinchar dichas láminas elásticas, disminuyendo el volumen de los espacios cerrados exteriores,
todo ello de manera que el volumen de cada espacio cerrado exterior de cada lado de la vela puede ser modificado a voluntad, en función de la dirección y sentido de viento, con objeto de determinar un intradós o extradós aerodinámico a uno u otro lado de la vela.
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De acuerdo con otras características de la invención, la vela rígida comprende medios de giro según un eje vertical y/o medios de giro según un eje horizontal.
La vela rígida de la invención estará preferentemente asociada a un casco de una embarcación.
La vela rígida de la invención es aplicable al desplazamiento de una embarcación, y también puede encontrar aplicación, al estar asociada a medios de turbina, para la generación de un efecto freno con objeto de transformar la energía del viento en energía de rotación en un eje de la turbina.
La vela rígida según la invención puede estar asociada a medios de generación de energía eléctrica mediante un alternador asociado a la turbina.
Una aplicación particularmente interesante es a la generación de H_{2}, a partir de la disociación molecular del agua del medio acuático sobre el que se desplaza la embarcación en cuestión.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, una forma de realización de la vela rígida objeto de la invención. En dichos dibujos:
la Fig. 1, es una vista en perspectiva de una embarcación que incorpora velas rígidas según la invención;
la Fig. 2 es una vista de detalle según II de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva de detalle, vista por debajo de la Fig. 1, que ilustra los medios de rotación vertical de la vela de la invención;
la Fig. 4 es una vista en sección de una vela rígida según la invención;
la Fig. 5 es una visa en perspectiva de un tramo de la vela rígida de la invención, en una posición operativa en que el viento es procedente según las flechas; y
la Fig. 6 es una vista análoga de la Fig. 5, pero en otra posición operativa en que el viento tiene el sentido esencialmente contrario.
Descripción detallada de los dibujos
En dichos dibujos puede apreciarse un barco 100 que incorpora, en este ejemplo de realización, 4 velas según la invención. Evidentemente, el concepto es extensible a todo barco a vela con un número diferente de velas 1.
La vela rígida 1 de la invención encuentra particular aplicación, aunque no exclusiva, para ser empleada en barcos para la generación de energía eléctrica y, mediante la misma, para la obtención de hidrógeno a partir del agua del mar, río, lago, o medio acuático de que se trate. Para ello, el barco 100 incorpora una turbina 101 para la generación de un efecto freno, gracias a un elevado excedente energético recuperado por el perfil de la vela 1 (según se explica más adelante), con objeto de transformar la energía del viento en energía de rotación en un eje de la turbina, mediante un alternador asociado a la turbina. Complementan el sistema unos medios de medios de generación de hidrógeno molecular, H_{2}, a partir de la disociación molecular del agua del medio acuático sobre el que se desplaza la embarcación en cuestión. Tales medios de generación de H_{2} pueden ser de tipo conocido, por lo que no serán explicados en mayor detalle.
Para ello, la vela 1 rígida de perfil configurable, según la invención, y según puede verse detalladamente en las Figs. 4, 5 y 6, está formada por una estructura rígida 2 de sección ahusada, constituida por dos paredes rígidas laterales 3, 4, convexas y enfrentadas, unidas en dos cantos extremos 5, 6, quedando definido un espacio interior 7 en la estructura rígida 2. En el ejemplo de realización que se ilustra, este espacio interior 7 queda dividido en dos partes 7' y 7'' (Fig. 4), separadas por un tabique intermedio 25.
Asociada a cada una de las paredes rígidas 3, 4, hay sendas láminas elásticas 13, 14 de cerramiento, unida a la correspondiente pared en al menos una zona cercana a dicho canto extremo 5, 6. Las láminas 13 y 14 son extensibles mediante deformación plástica, para determinar unos volúmenes variables, o espacios cerrados exteriores 23, 24, entre cada pared rígida lateral 3, 4 y cada lámina elástica 13, 14, a cada lado de la vela 1, cuya capacidad y forma dependerá de la dirección y sentido del viento, a fin de configurar el perfil eficaz de la vela de perfil configurable 1, de acuerdo con la invención y según el modo operativo que se explica a continuación.
Para ello, las paredes rígidas 3 y 4 están provistas, al menos en parte de las mismas, de múltiples perforaciones 8, adaptadas para al paso de aire desde el espacio interior 7 de la estructura rígida 2 hacia dichos espacios cerrados exteriores 23, 24.
Unos medios de generación y alimentación de aire a presión, por ejemplo un compresor de aire (no mostrado), se disponen en la nave 100, para insuflar aire en los espacios cerrados exteriores 23, 24 a través de dichas perforaciones 8, y por unas tuberías (no mostradas), que discurren por el interior de las partes o mitades 7' y 7'' del espacio 7 y vierten aire a presión, a través de las perforaciones 8, hacia el interior de los espacios cerrados exteriores 23 y 24 de volumen variable, con objeto de hinchar dichas láminas elásticas 13, 14, y aumentando el volumen de los espacios cerrados exteriores 23 y 24. Se determina así un extradós E, o zona de mayor convexidad, en la zona de sotavento de la embarcación o nave 100 (a la derecha del tabique 25 en las Figs. 4 y 6, y a la izquierda en el caso de la Fig. 5).
Análogamente, asociados a la vela 1 se provee unos medios de generación y alimentación de vacío, para hacer el vacío en dichos espacios cerrados exteriores 23, 24 a través de dichas perforaciones 8, a fin de deshinchar dichas láminas elásticas 13, 14, disminuyendo el volumen de los espacios cerrados exteriores 23 y 24, para determinar un intradós I, o zona de menor convexidad, en la zona de barlovento de la embarcación o nave 100 (a la izquierda del tabique 25 en las Figs. 4 y 6, y a la derecha del mismos en el caso de la Fig. 5).
Así, cada espacio cerrado exterior 23, 24 de cada lado de la vela 1 puede ser modificado a voluntad, en función de la dirección y sentido de viento, con objeto de determinar un intradós o extradós aerodinámico a uno u otro lado de la vela 1, determinado así la novedosa característica de "perfil configurable" de la misma.
La vela 1 de la invención está asociada a unos medios de giro 9 según un eje vertical 10, para modificar a voluntad el ángulo de la vela con respecto a la dirección y sentido del viento. Tales medios comprenden, en el ejemplo que se ilustra, un cilindro 14 de actuación horizontal, que actúa a modo de la manivela de un sistema de biela-manivela 15, sobre un eje rotación vertical 10 de la vela (Fig. 3). Los medios de giro 9 pueden ir montados en un compartimiento 16 del casco de la embarcación 100.
Preferentemente, lo deseable será crear una zona de Extradós (E) y encarar la misma a barlovento, y crear una zona de depresión para conformar un intradós (I), en la zona de solvento, en el lado contrario. El perfil aerodinámico de la vela 1 permitirá, no sólo el desplazamiento de la embarcación, sino que producirá un excedente energético, aplicable en el eje de la turbina 101, la cual actuará a modo de freno, limitando en la medida en que sea necesario la velocidad de la nave, para la generación de energía eléctrica. Esta puede ser utilizada para la producción de hidrógeno molecular a partir de la disociación del agua del medio acuático sobre el que se desplaza la embarcación 100.
Unos medios de giro 11 según un eje horizontal 12 (Fig. 2) sirven para posibilitar el abatimiento de las velas 1 en caso de necesidad, por ejemplo en caso de tormenta. Los medios de giro 11 comprenderán preferentemente cilindros 17 o medios equivalentes.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que todo cuanto no altere, cambie o modifique su principio fundamental, queda sujeto a variaciones de detalle.

Claims (7)

1. Vela rígida de perfil configurable, formada por una estructura rígida (2) de sección ahusada, constituida por dos paredes rígidas laterales (3, 4) convexas o cóncavo-convexas y enfrentadas, unidas en dos cantos extremos (5, 6) comunes, quedando definido un espacio interior (7) en la estructura rígida (2), caracterizada porque comprende
asociada a cada una de las paredes rígidas (3, 4), sendas láminas elásticas (13, 14) de cerramiento, unida a la correspondiente pared en al menos una zona cercana a dicho canto extremo (5, 6);
unos espacios cerrados exteriores (23, 24) de volumen variable, definidos entre cada pared rígida lateral (3, 4) y cada lámina elástica (13, 14), a cada lado de la vela (1);
múltiples perforaciones (8), provistas en las paredes rígidas (3, 4) y adaptadas para al paso de aire desde el espacio interior (7) de la estructura rígida (2) hacia dichos espacios cerrados exteriores (23, 24);
medios de generación y alimentación de aire a presión para insuflar aire en los espacios cerrados exteriores (23, 24) a través de dichas perforaciones (8), con objeto de hinchar dichas láminas elásticas (13, 14), aumentando el volumen de los espacios cerrados exteriores; y
medios de generación y alimentación de vacío, para hacer el vacío en dichos espacios cerrados exteriores (23, 24) a través de dichas perforaciones (8), a fin de deshinchar dichas láminas elásticas (13, 14), disminuyendo el volumen de los espacios cerrados exteriores,
todo ello de manera que el volumen de cada espacio cerrado exterior (23, 24) de cada lado de la vela (1) puede ser modificado a voluntad, en función de la dirección y sentido de viento, con objeto de determinar un intradós (I) o extradós (E) aerodinámico a uno u otro lado de la vela (1).
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2. Vela rígida según la reivindicación 1, caracterizada por comprender medios de giro (9) según un eje vertical (10), para la rotación vertical de la vela (1) en función de la dirección y sentido del viento.
3. Vela rígida según la reivindicación 1, caracterizada por comprender medios de giro (11) según un eje horizontal (12), para el abatimiento total o parcial de la vela (1).
4. Vela rígida según la reivindicación 1, caracterizada porque está asociada a un casco de una embarcación (100).
5. Vela rígida según la reivindicación 4, caracterizada por estar asociada a medios de turbina (101) para la generación de un efecto freno con objeto de transformar la energía del viento en energía de rotación en un eje de la turbina.
6. Vela rígida según la reivindicación 5, caracterizada por estar asociada a medios de generación de energía eléctrica mediante un alternador asociado a la turbina
7. Vela rígida según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada por comprender medios de generación de H_{2}, a partir de la disociación molecular del agua del medio acuático sobre el que se desplaza la embarcación en cuestión.
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