ES1271044U - ELECTRIC AIRBOAT WITH ENHANCED MANEUVERABILITY (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Airboat eléctrico con maniobrabilidad mejorada caracterizada por mecanismo propulsor aéreo accionado por motor eléctrico, y no necesitar timones, por implementar un mecanismo de giro (360°) actuado mecánica o hidráulicamente para la maniobra de embarcaciones de propulsión aérea que comprende un conjunto propulsor compuesto por motor y hélice dispuesto en torno a un eje perpendicular pivotante al plano de la cubierta de la embarcación para la rotación angular de dicho conjunto pivotanteElectric airboat with improved maneuverability characterized by an aerial propulsion mechanism driven by an electric motor, and not needing rudders, as it implements a mechanically or hydraulically actuated turning mechanism (360 °) for the maneuvering of air-powered boats that comprises a propulsion assembly composed of a motor and propeller arranged around a pivoting perpendicular axis to the plane of the deck of the vessel for angular rotation of said pivoting assembly
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Airboat Eléctrico con Maniobrabilidad MejoradaElectric Airboat with Enhanced Maneuverability
Objeto de la invenciónObject of the invention
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a una embarcación del tipo denominado airboat, la cual ha sido concebida y realizada en orden a obtener numerosas y notables ventajas respecto a otros medios existentes de análogas finalidades.The present invention, as expressed in the wording of this specification, refers to a vessel of the type called airboat, which has been conceived and carried out in order to obtain numerous and notable advantages over other existing means of similar purposes.
Este "airboat eléctrico con maniobrabilidad mejorada” es una embarcación insumergible de dimensiones escalables con el fondo plano, está previsto para que el material del casco de la embarcación con el polímero fundido adherido en el aluminio permita navegar por cualquier tipo de fondo sin que sufra daños y pueda navegar por zonas en las que el casco toque con el fondo, o incluso se arrastre o deslice por zonas secas sin que sufra deformación alguna que impida su flotabilidad, se propulsa por una hélice de aviación movida por un motor eléctrico que pivota sobre si mismo haciendo a la vez las funciones de propulsión y dirección del barco.This "electric airboat with improved maneuverability" is an unsinkable boat of scalable dimensions with a flat bottom, it is designed so that the material of the boat's hull with the molten polymer adhered to the aluminum allows to navigate on any type of bottom without suffering damage. and it can navigate in areas where the hull touches the bottom, or even crawls or slides through dry areas without suffering any deformation that prevents its buoyancy, it is propelled by an aviation propeller driven by an electric motor that pivots on itself. himself doing both the propulsion and steering functions of the boat.
Esto hace que el manejo no se logre mediante la ejecución técnica habitual en estas embarcaciones.This means that the handling is not achieved by the usual technical execution in these boats.
La forma normal de direccionar el barco se realiza haciendo pasar el aire forzado a través de mecanismos anexos (timones verticales) que pivotan sobre los ejes colocados en la parte posterior (popa) de la embarcación (FIG. 1). En las ejecuciones de "airboats” realizadas hasta la fecha, el motor con su hélice generan una corriente de aire sobre los ejes verticales de giro de los timones (FIG. 2A), para cambiar la dirección de la embarcación a través de un mecanismo móvil anexo se giran los timones que cambian la dirección del aire y provocan la rotación del barco (FIG. 2B).The normal way to steer the boat is done by passing forced air through attached mechanisms (vertical rudders) that pivot on the axes positioned at the rear (stern) of the boat (FIG. 1). In the "airboats" executions carried out to date, the engine with its propeller generates an air current on the vertical axes of rotation of the rudders (FIG. 2A), to change the direction of the boat through a mobile mechanism annex, the rudders are rotated that change the direction of the air and cause the boat to rotate (FIG. 2B).
En el nuevo modelo inventado son el motor junto con la hélice los que pivotan respecto a un eje vertical (FIG. 3) haciendo cambiar de dirección de la embarcación sin requerimiento de otros mecanismos anexos (FIG. 4A y 4B).In the new invented model, the motor together with the propeller are those that pivot with respect to a vertical axis (FIG. 3) causing the boat to change direction without requiring other attached mechanisms (FIG. 4A and 4B).
Así, este barco carece del mecanismo de dirección denominado timón en su configuración tradicional dado que el cambio de la dirección del flujo de aire no se realiza girando un timón sino girando el propio motor entero (FIG. 5), Además, tiene otras características como, la posibilidad de abatir la proa para la carga de vehículos, o la de abatir la hélice y la consola de mandos para pasar por debajo de puentes con poca altura o la instalación de la consola de mandos de la embarcación a babor, estribor o centrada (FIG. 8A y 8B).Thus, this boat lacks the steering mechanism called rudder in its traditional configuration since the change in the direction of the air flow is not done by turning a rudder but by turning the entire engine itself (FIG. 5). In addition, it has other characteristics such as , the possibility of folding down the bow to load vehicles, or the possibility of folding the propeller and the control console to pass under low bridges or the installation of the control console of the boat to port, starboard or centered (FIG. 8A and 8B).
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
La razón por la que hemos decidido llevar a cabo esta invención es porque las actuales embarcaciones (airboats) se construyen en su mayoría con motores que en ningún caso obtendrían la homologación en Europa para un uso civil, y su maniobrabilidad de giro durante la navegación por la gran mayoría de los ríos españoles y de Europa en espacio estrecho hacen ineficaz su navegación, y además de que usando motores convencionales de combustión en los ámbitos naturales en los que pretendemos llevar a cabo nuestra actividad sería inaceptable el uso de dichos motores por su efecto contaminante al medioambiente y sobre todo habiendo alternativas viables. The reason why we have decided to carry out this invention is because the current airboats are mostly built with engines that in no case would obtain the approval in Europe for civil use, and their turning maneuverability during navigation by the vast majority of Spanish and European rivers in narrow spaces make their navigation ineffective, and in addition to using conventional combustion engines in the natural areas in which we intend to carry out our activity, the use of said engines would be unacceptable due to their effect polluting the environment and above all having viable alternatives.
El sector al que pertenece esta innovación es el de la construcción naval y la náutica profesional, y dentro de este sector al subsector o sector secundario de las embarcaciones de limpieza, inspección, mantenimiento de cauces y obras hidráulicas.The sector to which this innovation belongs is that of shipbuilding and professional nautical, and within this sector the subsector or secondary sector of cleaning, inspection, channel maintenance and hydraulic works vessels.
Cada vez más las Administraciones Públicas y la ciudadanía está demandando soluciones para la problemática causada por los plásticos en el mar, y es por eso que en los países desarrollados nos encontramos en los puertos pequeñas embarcaciones dedicadas a la retirada de residuos.More and more Public Administrations and citizens are demanding solutions for the problem caused by plastics in the sea, and that is why in developed countries we find small boats dedicated to the removal of waste in ports.
Embarcaciones pequeñas en su mayoría, con motores de combustión que hacen su labor en los puertos, bahías o radas donde existe una competencia importante entre los diferentes constructores con sus diferentes modelos y soluciones.Small boats, mostly, with combustion engines that do their work in ports, bays or roads where there is significant competition between the different builders with their different models and solutions.
Actualmente los astilleros se están dando cuenta que para ser competitivos frente a las Administraciones Públicas y sobre todo frente a las directrices marcadas por la Unión Europea tienen que empezar a desarrollar nuevos modelos propulsados por energías limpias.Currently the shipyards are realizing that in order to be competitive against Public Administrations and especially against the guidelines set by the European Union they have to start developing new models powered by clean energy.
Asimismo, se están dedicando muchos recursos a buscar soluciones en el mar con barcos plastiqueros de otra envergadura para salir al océano, o instalaciones de recogida de residuos que quedan a la deriva haciendo el trabajo de forma natural. También en algunos lugares son los propios pescadores los que recogen residuos que vienen mezclados con sus capturas y que una vez en puerto los entregan a cambio de alguna compensación, normalmente económica.Likewise, a lot of resources are being devoted to finding solutions at sea with plastic ships of another size to go out into the ocean, or waste collection facilities that are left adrift doing the work in a natural way. Also in some places it is the fishermen themselves who collect waste that comes mixed with their catches and that once in port they deliver them in exchange for some compensation, usually economic.
Es importante señalar que empieza a emerger una nueva actividad económica que es la de la recogida y reutilización de residuos (economía circular), que ya está en marcha y que cada vez va a ser más significativa en los países desarrollados.It is important to note that a new economic activity is beginning to emerge, namely waste collection and reuse (circular economy), which is already underway and which will become increasingly significant in developed countries.
Dentro de este marco, hay un espacio en el que todavía no se han encontrado soluciones viables tanto a nivel económico como a nivel medioambiental y es el motivo por el que hemos desarrollado nuestra idea para poder ayudar a resolver parte del problema que suponen los plásticos en el mar.Within this framework, there is a space in which viable solutions have not yet been found both economically and environmentally and that is the reason why we have developed our idea to help solve part of the problem posed by plastics in the sea.
Ya hay estudios que avalan que más del 80% de los residuos sólidos que hay en el mar provienen de los ríos, cada vez que hay una riada importante cantidad de residuos son arrastrados por el agua terminando en los océanos, muchos de esos residuos antes de salir al mar quedan enganchados en la vegetación de ribera y hasta el día de hoy salvo en contadas ocasiones esos residuos no se recogen, y las contadas ocasiones en que se ha realizado esa labor ha sido con voluntarios.There are already studies that support that more than 80% of the solid waste in the sea comes from rivers, every time there is a large flood of waste, it is washed away by the water ending up in the oceans, many of that waste before Going out to sea, they are caught in the riverside vegetation and to this day, except on rare occasions, this waste is not collected, and on the few occasions that this work has been carried out it has been with volunteers.
El problema es que si esos residuos no se recogen acabarán inevitablemente en el mar, con el agravante de que además irán fragmentados en partes pequeñas debido a que al estar enganchados en las ramas, crecida tras crecida van descomponiéndose en trozos más pequeños por el efecto bandera, y una vez en el mar acaban devorados por la fauna marina confundiéndolos con alimento.The problem is that if these residues are not collected, they will inevitably end up in the sea, with the aggravating circumstance that they will also be fragmented into small parts due to the fact that they are hooked on the branches, growing after flooding they decompose into smaller pieces due to the flag effect. , and once in the sea they end up being eaten by marine fauna, mistaking them for food.
La recogida de estos residuos fragmentados a veces en forma de microplásticos es muy difícil una vez que han salido al mar, y es importante señalar que un estudio de la universidad de Minnesota ha detectado que a nivel mundial el 82% del agua potable que consumimos está contaminado con microplásticos. The collection of these fragmented waste, sometimes in the form of microplastics, is very difficult once they have reached the sea, and it is important to note that a study by the University of Minnesota has detected that, worldwide, 82% of the drinking water we consume is contaminated with microplastics.
Por todo lo expuesto anteriormente, llevar a cabo este tipo de limpieza es necesario hacerlo no sólo porque evitaremos que parte de los residuos lleguen al mar, sino también porque sanearemos el propio ecosistema de los ríos, devolveremos al proceso productivo materiales a través del reciclaje, y por ende evitaremos el gran impacto visual y ambiental causado por estos residuos en los cauces de los ríos.For all of the above, carrying out this type of cleaning is necessary not only because we will prevent part of the waste from reaching the sea, but also because we will clean up the river ecosystem itself, we will return materials to the production process through recycling, and therefore we will avoid the great visual and environmental impact caused by these residues in the river beds.
Por último, también citar que este tipo de embarcaciones puede ser muy útil para otras actividades aparte de la recogida de residuos, ya que puede acceder a espacios desde el cauce donde sea necesario realizar otras actividades como puede ser la reforestación, retirada de especies invasivas, obras hidráulicas, toma de muestras, etc.Finally, also mention that this type of boat can be very useful for other activities apart from waste collection, since it can access spaces from the channel where it is necessary to carry out other activities such as reforestation, removal of invasive species, hydraulic works, sampling, etc.
En algunos países es muy habitual ver este tipo de embarcaciones realizando diferentes actividades tanto de protección civil, de diferentes trabajos, incluso lúdicas, pero siempre con motores de combustión que en su mayoría no cumplen los requisitos para conseguir el marcado CE.In some countries, it is very common to see this type of boat performing different activities, both civil protection, different jobs, even recreational ones, but always with combustion engines that mostly do not meet the requirements to obtain the CE marking.
Una vez analizada la problemática, se ha estudiado exhaustivamente cuál sería la herramienta más adecuada para acometer la actividad, resultando que lo más adecuado es hacerlo desde el propio cauce, con una embarcación que nos de las prestaciones necesarias tanto a nivel de navegación (estabilidad, maniobra, calado, propulsión...), como a nivel medioambiental (emisiones de CO2, ruido...).Once the problem has been analyzed, it has been exhaustively studied which would be the most appropriate tool to undertake the activity, resulting in that the most appropriate is to do it from the riverbed itself, with a boat that gives us the necessary benefits both at the level of navigation (stability, maneuvering, draft, propulsion ...), as well as at an environmental level (CO2 emissions, noise ...).
Si nos fijamos en las características de la mayoría de nuestros ríos comprobamos que son ríos pequeños, de bajo calado y difícil acceso desde tierra, y en el caso de los grandes ríos se alimentan también de afluentes más pequeños de las mismas características que hemos mencionado.If we look at the characteristics of most of our rivers, we can see that they are small rivers, with low drafts and difficult access from land, and in the case of large rivers they also feed on smaller tributaries with the same characteristics that we have mentioned.
Es evidente que las labores será necesario realizarlas por tramos, ya que muchos ríos tienen saltos de agua o rápidos donde la navegación será imposible, por lo que la primera característica que tiene que tener nuestra embarcación es que se puede transportar por carretera en un camión o remolque y bajarla al cauce con la propia pluma del camión o por una rampa.It is evident that the tasks will need to be carried out in sections, since many rivers have waterfalls or rapids where navigation will be impossible, so the first characteristic that our boat must have is that it can be transported by road in a truck or trailer and lower it to the channel with the truck's own boom or by a ramp.
Otra de las razones por las que hemos diseñado esta embarcación con dimensiones reducidas es que con ella se puede acceder en espacios estrechos pero también en espacios amplios, cosa que al contrario sería inviable, pero el tamaño puede ser escalable y construir la embarcación del tamaño adecuado a la función que vaya a tener y la zona donde vaya a operar.Another reason why we have designed this boat with reduced dimensions is that with it it can be accessed in narrow spaces but also in wide spaces, which on the contrary would be unfeasible, but the size can be scalable and build the boat of the right size to the function it will have and the area where it will operate.
Al ser una embarcación pequeña, la idea es que los residuos que se recojan se viertan en contenedores flotantes y estos se desplacen a remolque por el agua hasta el punto de recogida, para que el camión-pluma los pueda subir y vaciar en las cartolas para su posterior selección y reciclado.Being a small boat, the idea is that the waste collected is dumped in floating containers and these are moved by trailer through the water to the collection point, so that the boom truck can lift them and empty them in the carts to its subsequent selection and recycling.
El motor ha de tener potencia suficiente para llevar a cabo estas labores, para desarrollar el par necesario se pueden utilizar motores de combustión de cilindradas muy elevadas (8.000-9.000 cc.) que desarrollan una potencia de 280-300 cv, esta opción es inviable en Europa porque estos motores no están homologados para un uso civil, por lo que los hemos descartado.The engine must have sufficient power to carry out these tasks, to develop the necessary torque, combustion engines with very high displacements (8,000-9,000 cc.) That develop a power of 280-300 hp can be used, this option is unfeasible in Europe because these engines are not approved for civil use, so we have discarded them.
Además, en muchas de estas zonas donde vamos a trabajar la propia legislación establece la prohibición de navegar con motores de combustión o gasolina, por lo que hemos implementado un sistema de propulsión a través de baterías con un motor eléctrico que es gestionado por un controlador electrónico de alto rendimiento.In addition, in many of these areas where we are going to work, the legislation itself establishes the prohibition of sailing with combustion engines or gasoline, for which we have implemented a battery powered propulsion system with an electric motor that is managed by a high performance electronic controller.
Es importante comentar que un motor eléctrico tiene un par muy superior a un motor de combustión y hacen mucho menos ruido, que en los ambientes donde nos vamos a mover es importante.It is important to mention that an electric motor has a much higher torque than a combustion engine and they make much less noise, which is important in the environments where we are going to move.
Al ser zonas de poco calado el prototipo que hemos construido tiene el fondo plano revestido con un polímero de dureza shore 50D que permite a la embarcación pasar por encima de obstáculos sin que el impacto afecte a la estructura del casco, pudiendo navegar en 8 cm de agua.As these are shallow areas, the prototype we have built has a flat bottom coated with a 50D shore hardness polymer that allows the boat to pass over obstacles without the impact affecting the hull structure, being able to navigate in 8 cm of Water.
También, al ser la propulsión aérea y estar por encima de la línea de flotación, permite navegar por zonas donde exista vegetación acuática o donde haya obstáculos invisibles como pueden ser restos de árboles u otros sin que esto afecte a la seguridad de la embarcación.Also, as it is air propulsion and is above the waterline, it allows navigating through areas where there is aquatic vegetation or where there are invisible obstacles such as the remains of trees or others without affecting the safety of the boat.
Otra de las mejoras que hemos implementado y que lo diferencia totalmente de las embarcaciones existentes es una dirección axial que pivota sobre el propio motor siendo la propulsión de este la que permite hacer el giro de la embarcación, al ser axial permite girar al barco sobre si mismo proporcionando una maniobrabilidad muy mejorada sobre las direcciones convencionales existentes actualmente (Figura 6) y que será muy necesaria en los lugares donde nos vamos a mover (zonas de poco fondo, estrechas y a menudo con algo de corrientes).Another improvement that we have implemented and that totally differentiates it from existing boats is an axial direction that pivots on the motor itself, its propulsion being the one that allows the boat to rotate, being axial it allows the boat to rotate on itself. same providing a much improved maneuverability over the currently existing conventional directions (Figure 6) and that will be very necessary in the places where we are going to move (shallow, narrow areas and often with some currents).
El material en el que ha sido construido es aluminio naval, principalmente porque es muy adecuado para recibir golpes sin que suponga problema para la navegación y porque es ligero, sobre todo pensando en zonas de difícil acceso donde la actividad se va a desarrollar, pero dependiendo del uso al que se destine la embarcación también se va a construir el casco con otros materiales (acero, madera, fibra de vidrio,...).The material in which it has been built is naval aluminum, mainly because it is very suitable to receive blows without posing a problem for navigation and because it is light, especially considering areas of difficult access where the activity is going to develop, but depending on From the use to which the boat is destined, the hull will also be built with other materials (steel, wood, fiberglass, ...).
No se ha fabricado la embarcación en fibra de carbono porque cualquier golpe puede quebrar la estructura del casco suponiendo un grave compromiso de seguridad de la embarcación, sobre todo si la vía de agua se produce en alguno de los departamentos estancos que la hacen insumergible, en cambio un golpe en el aluminio lo único que provoca es una abolladura que no supone riesgo alguno, no obstante, como hemos dicho en el párrafo anterior dependiendo del uso al que se destine la embarcación se puede construir con otros materiales.The boat has not been manufactured in carbon fiber because any blow can break the structure of the hull, supposing a serious compromise of safety of the boat, especially if the waterway occurs in any of the watertight departments that make it unsinkable, in change a blow to the aluminum the only thing that causes is a dent that does not pose any risk, however, as we have said in the previous paragraph, depending on the use to which the boat is intended, it can be built with other materials.
El motor que se ha implementado en este nuevo modelo de utilidad de embarcación con maniobrabilidad mejorada es en este caso el EMRAX 268 de 107 kW nominales que da picos de 200 kW y un par nominal de 250 Nm con picos de hasta 500 Nm.The engine that has been implemented in this new utility model boat with improved maneuverability is in this case the EMRAX 268 with a nominal 107 kW that gives peaks of 200 kW and a nominal torque of 250 Nm with peaks of up to 500 Nm.
En este momento disponemos de tecnología que nos permitiría implementar motores desde los 30 kW hasta los 1.200 kW, y tal y como van las investigaciones en ese ámbito hoy en día, muy pronto estaremos por encima de esos valores.At this moment we have technology that would allow us to implement motors from 30 kW to 1,200 kW, and as the research in this area is going today, very soon we will be above those values.
En definitiva, el prototipo que hemos construido es un ejemplo de tipo de embarcación que es necesaria para poder navegar por los ríos de poco calado y tiene la gran ventaja de que es escalable en cuanto a tamaño, potencia, diseño, etc..., dependiendo siempre de la función a la que vaya destinado.In short, the prototype we have built is an example of the type of boat that is necessary to be able to navigate shallow rivers and has the great advantage that it is scalable in terms of size, power, design, etc ..., always depending on the function for which it is intended.
Como hemos indicado anteriormente, para abordar el problema de la navegación en zonas de poco fondo al principio contemplamos la posibilidad de utilizar unas embarcaciones muy adecuadas para la navegación en ríos y pantanos, denominadas “airboats”. Estas embarcaciones en un principio son adecuadas porque tienen muy poco calado y están reforzadas en el fondo plano para absorber los golpes con las piedras.As we have indicated previously, to tackle the problem of navigation in shallow areas, at first we contemplated the possibility of using very suitable for navigation in rivers and swamps, called "airboats". These boats are initially suitable because they have very shallow draft and are reinforced on the flat bottom to absorb blows from stones.
Al profundizar en nuestra investigación, observamos que no hay un solo constructor que fabrique estas embarcaciones con la posibilidad de conseguir un certificado de homologación europeo (marcado CE), por lo tanto, su uso para la limpieza y recogida de los residuos de los cauces fluviales es inviable, ya que cuentan con motores de avión o motores de automóviles grandes, de combustión y cilindrada de 8.000 cc, con un consumo de combustible, de emisiones de CO2 y de ruido (sonido) excesivo e inaceptables para el desarrollo sostenible del medio ambiente.When deepening our research, we observe that there is not a single manufacturer that manufactures these boats with the possibility of obtaining a European homologation certificate (CE marking), therefore, their use for the cleaning and collection of waste from river channels It is not feasible, since they have aircraft engines or large car engines, combustion and displacement of 8,000 cc, with excessive fuel consumption, CO2 emissions and noise (sound) and unacceptable for the sustainable development of the environment .
En cuanto a su construcción naval, la legislación estadounidense les permite perforar la obra viva del casco para remachar una lámina de polímero en el fondo plano que absorbe los golpes, mientras que en Europa esto no es posible, por lo que para solventar esta dificultad técnica, decidimos proyectar al casco de aluminio el polímero en caliente fundido con una adherencia total y una dureza de shore 50D.As for their shipbuilding, the US legislation allows them to drill the live work of the hull to rivet a polymer sheet on the flat bottom that absorbs shocks, while in Europe this is not possible, so to solve this technical difficulty , we decided to project the hot melt polymer onto the aluminum hull with total adhesion and a hardness of 50D shore.
Se conocen numerosas embarcaciones de fondo plano propulsada por una hélice de aviación montada sobre un motor de combustión interna dado que en 1920 se registró en Estados Unidos el primer airboat con forma y ejecuciones técnicas en cuanto a su propulsión y dirección mantenidas hasta la actualidad sin apenas variación.Numerous flat-bottomed boats are known propelled by an aviation propeller mounted on an internal combustion engine since in 1920 the first airboat with shape and technical executions in terms of its propulsion and direction was registered in the United States until now with hardly any variation.
Los solicitantes, inspirándose en los “airboats” utilizados con gran frecuencia en el sur de EEUU, y el ingenio y especialización multidisciplinar de los mismos, investigan para desarrollar e innovar la construcción de un nuevo modelo de embarcación que navegue por aguas interiores profundas o poco profundas, que se deslice por zonas casi secas y sea apta para la recogida y transporte de los residuos existentes en los cauces fluviales europeos y de personas.The applicants, taking inspiration from the “airboats” used with great frequency in the southern United States, and their ingenuity and multidisciplinary specialization, are investigating to develop and innovate the construction of a new model of boat that navigates through deep or shallow inland waters. deep, that slides through almost dry areas and is suitable for the collection and transport of waste existing in European riverbeds and people.
En lo que se refiere a Europa nos encontramos solamente con dos constructores de “airboats”, uno en Italia que los construye con la filosofía americana y va destinada al uso por parte de protección civil (bomberos, policía, recate, etc.), ya que no necesitan cumplir la normativa y otro en Finlandia que los fabrica con motores de aviación ligera, también de combustión cuatro tiempos, y de escasa potencia.With regard to Europe, we only find two builders of "airboats", one in Italy that builds them with the American philosophy and is intended for use by civil protection (fire, police, rescue, etc.), and that do not need to comply with the regulations and another in Finland that manufactures them with light aviation engines, also four-stroke combustion, and with low power.
Estos últimos cumplen con la normativa europea ya que los motores están homologados, y se fabrican y construyen principalmente para deslizarse sobre el agua o sobre el hielo, pero como hemos dicho anteriormente al ser de combustión y necesitar bastante espacio para su maniobrabilidad no son adecuados para la actividad a la que proponemos.The latter comply with European regulations since the engines are homologated, and are manufactured and built mainly to slide on water or ice, but as we have said before, since they are combustion and need enough space for their maneuverability, they are not suitable for the activity to which we propose.
En todas las investigaciones que hemos realizado no hemos encontrado a nivel mundial ningún astillero que fabrique estas embarcaciones con motor eléctrico, ni tampoco con un sistema de dirección axial que mejora notablemente la maniobrabilidad en espacios reducidos.In all the investigations that we have carried out, we have not found any shipyard worldwide that manufactures these boats with an electric motor, nor with an axial steering system that significantly improves maneuverability in confined spaces.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
El modelo de airboat eléctrico con maniobrabilidad mejorada diseñado y construido por los solicitantes está desarrollado para operar en cualquier zona o placa de agua o de río de bajo calado y llevar a cabo las labores de limpieza e inspección en lugares donde otras embarcaciones no pueden navegar, sobre todo para poder recoger y transportar los residuos recogidos de las riveras en las que después de hadas importantes quedan saturadas de plásticos y otros residuos que quedan enganchados en la vegetación de rivera, como personal y maquinaria industrial.The electric airboat model with improved maneuverability designed and built by the applicants is developed to operate in any area or plate of water or low draft river and carry out cleaning and inspection tasks in places where other boats cannot navigate, especially to be able to collect and transport the waste collected from the banks where after important fairies they are saturated with plastics and other residues that get caught in the riverside vegetation, such as personnel and industrial machinery.
Los principales aspectos a destacar de esta embarcación construidas son los siguientes:The main aspects to highlight of this built boat are the following:
Materiales del cascoHull Materials
El casco de la embarcación está construido teniendo en cuenta la resistencia al indentador permanente bajo cargas estáticas o dinámicas (dureza de penetración), absorción de energía bajo cargas de impacto o dinámicas (dureza por rebote), resistencia a la abrasión (dureza por desgaste) y resistencia al rayado (dureza por rayado) en aluminio naval en chapa de 4 mm AW5754-H111, con refuerzo de chapa de 10 mm en aluminio naval AW5083-H111, añadiéndole para mayor garantía a la resistencia y desgaste por fricción del material protegido por un polímero fundido en caliente con una adherencia total y dureza de shore 50D, posibilitando que la embarcación pueda deslizarse por cualquier tipo de terreno, en caso de deslizamiento en seco o en zonas de poco calado, dada sus características, diseño, peso, resistencia y coeficiente de fricción.The hull of the boat is built taking into account resistance to permanent indentation under static or dynamic loads (penetration hardness), energy absorption under impact or dynamic loads (rebound hardness), abrasion resistance (wear hardness) and scratch resistance (scratch hardness) in 4 mm AW5754-H111 naval aluminum sheet, with 10 mm sheet metal reinforcement in AW5083-H111 naval aluminum, adding for greater guarantee to the resistance and friction wear of the material protected by a hot melt polymer with total adhesion and hardness of 50D shore, allowing the boat to slide on any type of terrain, in case of dry sliding or in shallow draft areas, given its characteristics, design, weight, resistance and coefficient of friction.
El material empleado para el casco de la embarcación y su diseño permite que el mismo pueda navegar y se pueda arrastrar por cualquier tipo de fondo sin que sufra daños el aluminio, navegar por zonas en las que el casco toque con el fondo, e incluso se arrastre / deslice por zonas secas sin que sufra deformación alguna que impida su flotabilidad.The material used for the hull of the boat and its design allows it to navigate and be dragged on any type of bottom without damaging the aluminum, navigate in areas where the hull touches the bottom, and even drag / slide through dry areas without suffering any deformation that prevents buoyancy.
Hoy en día la tecnología disponible permite fabricar la embarcación compartimentando el casco en espacios estancos para que sea insumergible, de forma que incluso por una vía de agua accidental (muy poco probable en un casco de aluminio) sólo se inunde uno de los compartimentos y el resto mantenga la embarcación a flote.Nowadays, the technology available allows the boat to be manufactured by compartmentalizing the hull in watertight spaces so that it is unsinkable, so that even through an accidental waterway (very unlikely in an aluminum hull) only one of the compartments and the rest keep the boat afloat.
El forro de la piezas estructurales transversales simétricas de la quilla, cuadernas, codaste, el trancanil, los baos (modo de vigas quedan firmeza a los costados), la regala y mamparos de aluminio se encuentran unidas mediante soldaduras con cordones de aluminio al casco de la embarcación.The lining of the symmetrical transverse structural pieces of the keel, frames, stern, the stringer, the beams (beam mode remain firm on the sides), the rail and aluminum bulkheads are joined by welding with aluminum cords to the hull of the ship.
Como hemos indicado anteriormente, es importante señalar que la manga y eslora de la embarcación son escalables, y el soporte de la hélice como la consola de mandos pueden ser fijas o abatibles e instalada la consola de mandos en el centro; a babor; a estribor; o en proa (FIG. 8A), al igual que la plataforma de proa puede ser fija o abatible (FIG. 8B), y el casco de la embarcación se puede construir con otros materiales (reciclables).As we have indicated previously, it is important to point out that the beam and length of the boat are scalable, and the propeller support as well as the control console can be fixed or foldable and the control console installed in the center; to port; to starboard; or in the bow (FIG. 8A), like the bow platform it can be fixed or folding (FIG. 8B), and the hull of the boat can be built with other (recyclable) materials.
MotorizaciónMotorization
El sistema de propulsión es eléctrico compuesto por:The propulsion system is electric composed of:
■ Motor eléctrico de 107 kW de potencia nominales, al que se le acopla directamente la hélice para propulsar el barco (para este tipo y modelo de embarcación se pueden utilizar motores desde 30 kW en embarcaciones que no necesiten mucha potencia, hasta los 1.200 kW).■ Electric motor with a nominal power of 107 kW, to which the propeller is directly coupled to propel the boat (for this type and model of boat, motors from 30 kW can be used in boats that do not need much power, up to 1,200 kW) .
■ Un controlador de motor eléctrico responsable de controlar y monitorizar el motor eléctrico, que recibe los comandos y envía la información al panel del control del barco. ■ An electric motor controller responsible for controlling and monitoring the electric motor, which receives the commands and sends the information to the ship's control panel.
■ Un conjunto de baterías con sistema inteligente de gestión que alimenta el motor eléctrico a través del controlador (en compartimento estanco).■ A set of batteries with an intelligent management system that powers the electric motor through the controller (in a watertight compartment).
■ Un panel de control del sistema de propulsión del barco.■ A boat propulsion system control panel.
En cuestión de motorización también es importante señalar que existe una gama cada vez mayor de este tipo de motores, con potencias que llegan a los 1.200 kW y que en breve los superarán, la cuestión es que al ser eléctricos también tenemos la posibilidad de conectar a la embarcación diseñada dos motores en línea (twin), pudiendo de esta forma aumentar el par de fuerza con un solo controlador.In terms of motorization it is also important to point out that there is a growing range of this type of motors, with powers that reach 1,200 kW and that will soon exceed them, the point is that being electric we also have the possibility of connecting to The boat designed two motors in line (twin), thus being able to increase the torque with a single controller.
DirecciónDirection
Para dotar de maniobra a la embarcación se ha implementado un sistema en el que utilizando un motor mecánico, eléctrico o hidráulico de altas revoluciones adaptado a un orbitrol de baja presión permite poder mover la hélice de propulsión 180 grados a cada banda dándonos una maniobrabilidad muy superior a la de cualquier embarcación convencional, la hélice se puede mover los 360 grados.To provide the boat with maneuver, a system has been implemented in which using a high-speed mechanical, electric or hydraulic motor adapted to a low-pressure orbitrol allows the propulsion propeller to be moved 180 degrees to each band, giving us much superior maneuverability. Like any conventional boat, the propeller can be moved 360 degrees.
El sistema de propulsión y dirección axial omnidireccional integrada en el barco permite que el giro de la propulsión con respecto a un eje vertical, de tal manera que con ello se consigue una maniobrabilidad mejorada con respecto al estado de la técnica conocida actualmente, en el que la propulsión carece de la capacidad de este giro, y la capacidad de inclinación de la propulsión, a medida que gira con respecto al eje vertical, consigue "despegar” la embarcación del agua y ésta ofrecer una menor resistencia ante la maniobra de la embarcación, facilitándola, es decir, el motor con su hélice es quien gira, este giro implica el cambio de la dirección del flujo del aire por lo que el barco gira, no siendo necesario forzar el aire a pasar por ningún mecanismo para direccionar la embarcación, como ocurre en todos los "airboats” actualmente.The propulsion system and omnidirectional axial direction integrated in the boat allows the rotation of the propulsion with respect to a vertical axis, in such a way that an improved maneuverability is achieved with respect to the state of the currently known art, in which the propulsion lacks the ability to turn, and the ability to tilt the propulsion, as it rotates with respect to the vertical axis, manages to "take off" the boat from the water and this offers less resistance to the maneuvering of the boat, facilitating it, that is, the motor with its propeller is the one who rotates, this rotation implies the change of the direction of the air flow so that the boat rotates, not being necessary to force the air to pass through any mechanism to direct the boat, such as it happens in all the "airboats" nowadays.
HélicePropeller
La hélice multipala que hemos implementado para el modelo es una "convencional” de la marca E-PROPS modelo EXCALIBUR-6, está fabricada en fibra de carbono y tiene 6 palas. The multi-blade propeller that we have implemented for the model is a "conventional" E-PROPS brand, model EXCALIBUR-6, it is made of carbon fiber and has 6 blades.
Actualmente en el mercado será una de las hélices de aviación de mayor empuje con las características del motor que hemos elegido, pero sabemos que en el mercado americano existen palas "no convencionales” diseñadas expresamente para "airboat” que pueden ser de fibra de carbono o aluminio y están disponibles en el mercado siempre en función de las características del motor (potencia, par motor, revoluciones, etc.).Currently on the market it will be one of the aviation propellers with the highest thrust with the characteristics of the engine we have chosen, but we know that in the American market there are "unconventional" blades designed expressly for "airboat" that can be made of carbon fiber or aluminum and are always available on the market depending on the characteristics of the engine (power, torque, revolutions, etc.).
ArquitecturaArchitecture
1. Tanto el controlador eléctrico, como el motor y la hélice multipala de carbono van instalados sobre la cubierta en la peana de popa del barco y giran sobre su propio eje los 360°.1. Both the electric controller, the motor and the carbon multi-blade propeller are installed on the deck at the stern base of the boat and rotate 360 ° on their own axis.
2. El motor y la hélice van protegidos por un aro de aluminio (también se puede construir este aro en fibra de vidrio, carbono, acero inoxidable) y malla de acero inoxidable (igualmente se puede construir con otros materiales -fibra de vidrio, carbono, galvanizado, aluminio) girando sobre su propio eje junto con los demás elementos (FIG.2. The motor and the propeller are protected by an aluminum ring (this ring can also be made of fiberglass, carbon, stainless steel) and stainless steel mesh (it can also be built with other materials - fiberglass, carbon , galvanized, aluminum) rotating on its own axis together with the other elements (FIG.
6) teniendo instalado externamente un arco de acero inoxidable para mayor seguridad (FIG. 7), aunque como indicábamos para el aro también se puede construir con otros materiales (fibra de vidrio, carbono, pvc, aluminio, etc.).6) having a stainless steel shackle externally installed for added safety (FIG. 7), although as we indicated for the ring it can also be built with other materials (fiberglass, carbon, PVC, aluminum, etc.).
3. El panel de control integrado en el panel de mandos del barco sobre la cubierta cuenta con un sistema de monitorización en tiempo real del equipo que informa al operador del barco para asegurar un correcto funcionamiento y la seguridad en las operaciones. 4. Baterías integradas en compartimento estanco en la parte baja trasera del barco para retrasar el centro de gravedad del barco y hacerlo más eficiente durante el crucero. 5. La operación del barco normalmente se realiza a baja potencia con lo que se consigue la autonomía necesaria para una jornada completa de trabajo. Por otro lado, la potencia máxima de 107 kW del sistema de propulsión (prototipo) está disponible para operaciones que requieran elevado empuje.3. The control panel integrated in the boat's control panel on the deck has a real-time monitoring system of the equipment that informs the boat operator to ensure correct operation and safety in operations. 4. Batteries built into the watertight compartment in the lower rear part of the boat to retard the boat's center of gravity and make it more efficient while cruising. 5. The operation of the boat is normally carried out at low power, thus achieving the necessary autonomy for a full working day. On the other hand, the maximum power of 107 kW of the propulsion system (prototype) is available for operations that require high thrust.
Como hemos indicado anteriormente, el modelo de la innovación presenta un nuevo tipo de motor eléctrico con una nueva disposición que le permite girar sobre sí mismo no usado anteriormente en este tipo de embarcaciones.As we have indicated previously, the innovation model presents a new type of electric motor with a new arrangement that allows it to turn on itself not previously used in this type of boat.
El uso de motor eléctrico implica la no emisión de gases contaminantes y una significativa reducción de peso a una quinta parte respecto a los motores convencionales de aviación o automoción de similar potencia al eléctrico.The use of an electric motor implies the non-emission of polluting gases and a significant weight reduction to one fifth compared to conventional aviation or automotive engines of similar power to the electric one.
La nueva disposición del motor pivotante sobre su propio eje hace que no se requieran timones y que mejore notablemente la maniobrabilidad de la embarcación.The new arrangement of the pivoting motor on its own axis means that rudders are not required and that significantly improves the maneuverability of the boat.
En el caso que contemplamos y desarrollado por el personal solicitante es el motor entero quien gira (FIG. 3), este giro implica el cambio de la dirección del flujo del aire por lo que el barco gira (FIG. 4B), no siendo necesario forzar el aire a pasar por ningún mecanismo móvil anexo como ocurre en los "airboats” actuales para direccionar la embarcación (FIG. 2B).In the case that we contemplate and developed by the requesting personnel, it is the entire motor that rotates (FIG. 3), this rotation implies a change in the direction of the air flow so that the ship rotates (FIG. 4B), not being necessary force the air to pass through any attached mobile mechanism as occurs in current airboats to steer the boat (FIG. 2B).
La novedad de que el motor junto con la hélice pivote sobre si mismo supone un importante avance tecnológico en la mejora de la maniobrabilidad pudiendo girar incluso sobre sí mismo (FIG. 5), hecho que no cumplen ninguno de los modelos de "airboats” actuales.The novelty that the engine together with the propeller pivots on itself represents an important technological advance in improving maneuverability, being able to turn even on itself (FIG. 5), a fact that none of the current "airboats" models comply with. .
Esto se explica porque la disposición de motor pivotante reduce la distancia al centro instantáneo de rotación del barco.This is because the pivoting motor arrangement reduces the distance to the ship's instantaneous center of rotation.
Frente a esto, la embarcación descrita en este estudio, permite girar en los lugares donde los "airboats” actuales no lo pueden realizar, al requerir estas embarcaciones mayor espacio para efectuar su giro.In view of this, the boat described in this study allows turning in places where current airboats cannot do it, as these boats require more space to turn.
Otra gran ventaja de esta innovación, es la eliminación de los timones que implica una simplificación constructiva al reducir los elementos mecánicos móviles de la embarcación y consiguiente ahorro de peso.Another great advantage of this innovation is the elimination of the rudders, which implies a construction simplification by reducing the movable mechanical elements of the boat and consequent weight savings.
Sin duda la motorización eléctrica de este tipo de embarcación de propulsión por aire (airboat) junto con la dirección axial con maniobrabilidad notablemente mejorada a las actuales es la principal innovación e invención desarrollada, y su implementación para que tanto el soporte de la hélice como la consola de mandos de la embarcación puedan ser abatibles (FIG. 8A) y puedan pasar por debajo de puentes de baja altura, así como de una plataforma batiente de proa para el acceso de máquina herramienta (Fig. 8B) y/o personas.Undoubtedly the electric motorization of this type of air-powered boat (airboat) together with the axial direction with notably improved maneuverability to the current ones is the main innovation and invention developed, and its implementation so that both the propeller support and the The boat's control console can be folded down (FIG. 8A) and can pass under low bridges, as well as a bow swing platform for machine tool access (Fig. 8B) and / or people.
Otros datos de interésOther data of interest
Tanto el diseño como la construcción del modelo han sido avalados por ingeniería naval "LASA NAVAL”, cumpliendo estrictamente con la normativa europea, las pruebas del prototipo se han realizado con pasavante de Capitanía Marítima respetando la normativa en todo momento. Breve descripción de los dibujos Both the design and the construction of the model have been endorsed by "LASA NAVAL" naval engineering, strictly complying with European regulations, the prototype tests have been carried out with a sea captain's intern, respecting the regulations at all times. Brief description of the drawings
Figura 1 Modelo tradicional de airboats con timones verticalesFigure 1 Traditional model of airboats with vertical rudders
En los airboat tradicionales su maniobrabilidad es muy limitada para su direccionamiento haciéndoles falta recorrer grandes espacios para dirigirla hacia una zona específica, esto se debe al sistema propulsión de aire, mecanismos móviles anexados y timón.In traditional airboats, their maneuverability is very limited for directing them, making it necessary to travel large spaces to direct it to a specific area, this is due to the air propulsion system, attached mobile mechanisms and rudder.
Figura 2 Maniobrabilidad del modelo tradicional de airboat con timonesFigure 2 Maneuverability of the traditional airboat model with rudders
En las ejecuciones de "airboats” realizadas hasta la fecha, el motor con su hélice generan una corriente de aire sobre los ejes verticales de giro de los timones (FIG. 2A), para cambiar la dirección de la embarcación se giran los timones a través de sus mecanismos anexos para que el flujo de aire producido por la hélice y el motor cambien la dirección del aire propulsado y provocan la rotación del barco (FIG. 2B).In the "airboats" executions carried out to date, the motor with its propeller generates an air current over the vertical axes of rotation of the rudders (FIG. 2A), to change the direction of the boat, the rudders are rotated through of its attached mechanisms so that the air flow produced by the propeller and the engine changes the direction of the propelled air and causes the ship to rotate (FIG. 2B).
Figura 3 Modelo novedoso de airboat con giro de motor sin timónFigure 3 Novel airboat model with motor turn without rudder
En el caso que contemplamos, es el motor eléctrico con la hélice quien gira con un nuevo tipo de disposición, este giro implica el cambio de la dirección del flujo del aire por lo que el barco gira, incluso sobre sí mismo, no siendo necesario forzar el aire a pasar por ningún mecanismo anexo, esto supone un gran avance tecnológico en la mejora de la maniobrabilidad para direccionar este tipo de embarcaciones propulsadas por aire.In the case we are considering, it is the electric motor with the propeller that rotates with a new type of arrangement, this rotation implies a change in the direction of the air flow so that the boat rotates, even on itself, not being necessary to force the air to pass through any attached mechanism, this represents a great technological advance in the improvement of the maneuverability to direct this type of air-propelled boats.
La eliminación de los timones implica la simplificación constructiva al reducir los elementos mecánicos móviles de la embarcación y el consiguiente ahorro de peso.The elimination of the rudders implies the construction simplification by reducing the mobile mechanical elements of the boat and the consequent weight saving.
Figura 4 Avance tecnológico en la maniobrabilidad de la embarcación:Figure 4 Technological advance in the maneuverability of the boat:
Trayectoria rectilínea y trayectoria curva de la embarcación (C.I.R.) del sistema de dirección axial con giro de flujo de aire sobre su eje y mayor maniobrabilidad de la embarcación sin timón.Rectilinear trajectory and curved trajectory of the boat (C.I.R.) of the axial steering system with rotation of the air flow on its axis and greater maneuverability of the boat without a rudder.
La novedad de que el motor junto con la hélice pivote sobre sí mismo (FIG. 4A) supone un importante avance tecnológico en la mejora de la maniobrabilidad ya que esta nueva embarcación de propulsión por aire eléctrica puede girar sobre sí mismo, hecho que no cumplen los modelos de "airboats” actuales.The novelty that the engine together with the propeller pivots on itself (FIG. 4A) represents an important technological advance in the improvement of maneuverability since this new electric air propulsion boat can rotate on itself, a fact that does not comply current "airboats" models.
Esto se explica porque la disposición de motor pivotante reduce distancia al centro instantáneo de rotación del barco (FIG. 4B). This is explained because the pivoting motor arrangement reduces distance to the ship's instantaneous center of rotation (FIG. 4B).
Figura 5 Giro del barco entorno a sí mismoFigure 5 Turning the boat around itself
El modelo de airboat innovado permite girar en los lugares donde las ejecuciones actuales no lo pueden realizar, al requerir estas embarcaciones mayor espacio para efectuar su giro.The innovated airboat model allows turning in places where current executions cannot, as these boats require more space to turn.
Otra, ventaja del nuevo modelo de airboat con maniobrabilidad mejorada, es la eliminación de los timones y la simplificación constructiva al reducir los elementos mecánicos móviles de la embarcación y consiguiente ahorro de peso.Another advantage of the new airboat model with improved maneuverability is the elimination of the rudders and construction simplification by reducing the movable mechanical elements of the boat and consequent weight savings.
Figura 6 Arquitectura del nuevo airboat eléctrico con maniobrabilidad mejoradaFigure 6 Architecture of the new electric airboat with improved maneuverability
El controlador eléctrico, el motor y la hélice van instalados sobre la cubierta en la peana de popa del barco girando sobre su eje los 360°.The electric controller, the motor and the propeller are installed on the deck on the stern base of the boat, rotating 360 ° on its axis.
Panel de control integrado en el panel de mandos del barco que cuenta con un sistema de monitorización en tiempo real del equipo que informa al operador del barco para asegurar un correcto funcionamiento y la seguridad en las operaciones.Control panel integrated into the boat's control panel that has a real-time monitoring system of the equipment that informs the boat operator to ensure correct operation and safety in operations.
Baterías integradas en la popa en compartimento estanco en la parte baja trasera del barco para retrasar el centro de gravedad del barco y hacerlo más eficiente durante el crucero.Batteries integrated in the stern in a watertight compartment in the lower rear part of the boat to delay the center of gravity of the boat and make it more efficient during the cruise.
Figura 7 Sistema de protección y seguridad de la embarcaciónFigure 7 Boat protection and safety system
El material del casco de la embarcación con el polímero fundido en el aluminio permite poder navegar por zonas en las que el casco toque con el fondo, e incluso se arrastre o deslice por zonas secas sin que sufra deformación alguna que impida su flotabilidad.The material of the hull of the boat with the polymer fused in aluminum allows it to be able to navigate in areas where the hull touches the bottom, and even drag or slide through dry areas without suffering any deformation that prevents its buoyancy.
El motor y la hélice van protegidos por un aro de aluminio y malla de acero inoxidable que gira sobre su propio eje junto con los demás elementos estando todos los elementos integrados en la peana de popa protegidos con un arco y malla de aluminio de acero inoxidable.The engine and the propeller are protected by an aluminum ring and stainless steel mesh that rotates on its own axis along with the other elements, all the elements being integrated into the stern base protected with a stainless steel aluminum bow and mesh.
Figura 8 Partes abatibles del barcoFigure 8 Folding parts of the boat
El soporte de la hélice como la consola de mandos de la embarcación pueden ser abatibles para que navegue por debajo de zonas de baja altura, y la plataforma de proa batiente para que se convierta en rampa para la carga y descarga de residuos, maquinaria, vehículos, personas. The propeller support as well as the control console of the boat can be foldable to navigate under low height areas, and the swinging bow platform to become a ramp for loading and unloading waste, machinery, vehicles , people.
Claims (2)
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|---|---|---|---|
| ES202000210U ES1271044Y (en) | 2020-04-06 | 2020-04-06 | ELECTRIC AIRBOAT WITH IMPROVED MANEUVERABILITY |
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Family Applications (1)
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2020
- 2020-04-06 ES ES202000210U patent/ES1271044Y/en active Active
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Legal Events
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