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ES2325575T3 - Embarcacion de colchon de aire. - Google Patents

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ES2325575T3
ES2325575T3 ES03705534T ES03705534T ES2325575T3 ES 2325575 T3 ES2325575 T3 ES 2325575T3 ES 03705534 T ES03705534 T ES 03705534T ES 03705534 T ES03705534 T ES 03705534T ES 2325575 T3 ES2325575 T3 ES 2325575T3
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hull
propulsion
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Arne Osmundsvaag
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Abstract

Una embarcación marina de alta velocidad que tiene al menos un casco, cuyo peso está soportado por combinaciones especificadas de elementos del casco, es decir, superficies de planeo, volúmenes de desplazamiento, colchones de aire presurizados y superficie afectadas por presiones aerostáticas y aerodinámicas a altas velocidades, caracterizada por cámaras de colchón, cada una de las cuales está abierta solamente hacia abajo, un escalón que se extiende hacia dentro desde cada fondo de casco de manera que un plano definido por el escalón separa el casco en una parte de planeo o de desplazamiento que se extiende hacia delante del plano y una parte de colchón de aire presurizado que se extiende hacia atrás, de manera de que cada punto del borde del escalón en el plano está sustancialmente a la misma altura vertical en relación con la superficie del agua no perturbada cuando la embarcación está navegando, una disposición de recinto trasero (14, 15) que define un plano entre las paredes laterales longitudinales, la cámara del colchón de aire y la superficie del agua, donde la parte inferior de dicho plano tiene una ubicación vertical de hasta un 30% de la distancia desde el fondo del casco al techo de la cámara del colchón, definiendo adicionalmente dicha parte inferior de dicho plano, que puede ser ajustable, un ángulo con el plano del agua de hasta 20º cuando la embarcación está navegando, midiéndose dicho ángulo sobre una longitud mínima horizontal que representa al menos un 10% de la longitud total del casco para embarcaciones con una longitud menor de 30 metros y al menos un 4% para embarcaciones con una longitud mayor de 30 metros, siendo la longitud de cada cámara del colchón de aire desde el yugo de popa al punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón entre el 45% y el 85% de la longitud total del casco entre el yugo de popa (23) y la proa (22) y, en una vista lateral, el perfil de la parte inferior de la superficie de planeo y desplazamiento (8) se mide sobre una distancia horizontal desde el punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón y al menos un 30% de la distancia desde dicho punto medio hasta la proa (22), formando dicho perfil de la línea de límite un ángulo agudo con la superficie del agua en velocidad, teniendo dicha cámara del colchón de aire una anchura entre babor y estribor que crece al acercarse al yugo de popa (23), donde el incremento de anchura promedio definido por un ángulo medido desde el punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón al yugo de popa (23) debería ser de 20º, en un ángulo medido entre dirección de la línea central de la embarcación y los lados respectivos del casco lateral a nivel del agua cuando la embarcación está navegando, y donde una sección arbitraria de popa a proa a través de la superficie más baja de la parte de proa del casco forma un ángulo promedio con el plano horizontal de al menos 25º, y donde la embarcación comprende además al menos un cuerpo de propulsión multifuncional (3) de desplazamiento y/o planeo, siendo la longitud de cada cuerpo de propulsión en relación con la longitud total de la embarcación entre el 10% y el 100%, todos por encima de la posición deseada de habilitación del centro de fuerzas ascendentes en relación con el centro de gravedad.

Description

Embarcación de colchón de aire.
La presente invención se refiere a una embarcación marina de alta velocidad de acuerdo con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1 (véase, por ejemplo, el documento US-A-5570650).
La invención comprende un casco de embarcación, que está soportado por una combinación de una presión de aire estática (un colchón de aire), una sustentación dinámica (sección de casco de planeo), efecto de presión aerodinámica (en aplicaciones multi-casco) en combinación con secciones de casco adicionales (algunas de las cuales son de planeo y algunas de las cuales son de desplazamiento), diseñado para mejorar la estabilidad, el movimiento hacia delante y las características de comportamiento en el mar de la embarcación, alojar unidades de propulsión eficientes y reducir la resistencia de la embarcación, no sólo en agua calma sino igualmente en olas. La idea de la invención se puede usar tanto para embarcaciones mono-casco como para un número de embarcaciones multi-casco descritas a continuación, destinadas para velocidades relativamente altas.
En comparación con aerodeslizadores y barcos de efecto de superficie (SES), esta invención proporciona mayor libertad para equilibrar la capacidad de sustentación del colchón de aire, las secciones de casco de planeo y de desplazamiento de la embarcación y su superficie bañada (resistencia friccional) con mejora de otras características, tales como comodidad y reducción de velocidad en olas, y para adaptar la embarcación para sistemas de propulsión probados y fiables, tal como chorro de agua.
Seleccionando la forma en planta del colchón de aire en combinación con superficies parcialmente ajustables para generar fuerzas dinámicas, es posible lograr un mejor equilibrio entre la distribución de peso y la forma de la embarcación, para obtener mejores características de comportamiento en el mar, y crear una amortiguación pasiva del movimiento hidrodinámico, que normalmente no están presentes en otras embarcaciones de colchón de aire.
La idea de crear una capa fina de aire entre el agua y la superficie del casco de una embarcación no es nueva. La intención es reducir la componente de fricción de su resistencia. La dificultad ha mostrado ser la distribución y el control del flujo de aire. Un diseño alternativo es que la embarcación también esté sostenida sobre un colchón de aire presurizado, al mismo tiempo que se reduce la fricción.
Muchas de las invenciones presentadas y patentadas basadas en las ideas anteriores carecen de una descripción de un concepto global para la invención. Ciertas invenciones relacionadas con embarcaciones de colchón de aire demuestran ventajas dentro de aplicaciones limitadas, pero al mismo tiempo tienen desventajas que las hacen inadecuados para uso comercial. Por ejemplo, carecen de una descripción de cómo se podrían mantener las ventajas reivindicadas en las condiciones de mar que se podrían esperar. Se ha dado demasiado poca consideración a la combinación de la comodidad requerida, mantenimiento de la velocidad en olas, fiabilidad y mantenimiento limitado, con alta velocidad y baja resistencia - requerimientos que deben satisfacerse todos para producir una aplicación en el mercado
exitosa.
Las características habituales de las soluciones presentadas previamente para embarcaciones de colchón de aire son que:
- se centran en métodos - frecuentemente teóricos - para mejorar la eficiencia reduciendo la resistencia friccional del casco cuando se mueve en aguas tranquilas
- suponen un alto nivel de sustentación aerostática
- el área proyectada de la cámara de aire frecuentemente es mayor que la necesaria para el desplazamiento (porque el tamaño está determinado por la disposición)
- la forma en vista en planta de la cámara de aire normalmente es rectangular
- requieren grandes ventiladores para mantener la presión y el flujo de aire del colchón
- el funcionamiento es sensible a las condiciones del mar y el método de uso, su movimiento se ve afectado fácilmente por las olas pasajeras
- tienen un calado poco profundo y una mayor fuga de aire, particularmente en olas
- tienen una baja amortiguación hidrodinámica a velocidad
- tienen un desplazamiento de reserva comparativamente pequeño para poder contrarrestar cambios de orientación
- los cascos son mecánicamente muy complejos y son complicados de fabricar, lo que hace que sea costosa la construcción
- requieren sistemas de control complicados, y contienen elementos de construcción que conducen a costes de mantenimiento considerables y producen una operación menos fiable.
En ambos, aerodeslizador y SES, los colchones de aire han estado contenidos por recintos flexibles, llamados "faldones". Estos han demostrado ser susceptibles al desgaste y daño, y requerían una sustitución regularmente, en SES particularmente el faldón de proa. El pequeño número de embarcaciones construidas ha hecho que los recambios sean caros. Usar faldones flexibles implica una fuga de aire continua bajo de el faldón, aunque en cantidades controladas. El flujo de aire conduce a un consumo de energía adicional y un aumento en la potencia total requerida para la propulsión. Grandes variaciones en las fugas provocan fluctuaciones de presión/caída de presión en el colchón de aire soportante, lo que puede conducir a una considerable variación en la resistencia del casco y vibraciones en la embarcación (menor comodidad). Un calado poco profundo cuando la embarcación está sostenida por el colchón aumenta la probabilidad de fugas de aire en una vía marítima. En un aerodeslizador y SES, la sección de faldón de proa proyecta una superficie apreciable y roma en la dirección de movimiento, que, en marejada de proa u olas de proa, puede dar lugar a un aumento relativamente grande de la resistencia, es decir, una considerable reducción de la velocidad. Las olas que golpean el faldón provocan variaciones de presión en el colchón de aire, que se transmiten a la embarcación y reducen la comodidad de navegación.
Se han propuesto varias invenciones en las que los recintos flexibles del colchón de aire se sustituyen total o parcialmente por unos rígidos, por ejemplo los documentos US 5.176.095 (Burg), US 5.237.127 (Burg), US 5.415.120 (Burg), US 5.454.440 (Peters), US 5.570.650 (Harley), US 5.611.294 (Harley), US 5.746.146 (Bixel), US 5.860.380 (Bixel) y US 6.293.216 (Barsumian) donde Burg, Barsumian, Harley, Bixel, Peters y Stolper son para usar en embarcaciones de casco individual o múltiple. Barsumian, Bixel y Harley combinan una cantidad limitada de sustentación dinámica (dependiendo de la velocidad, levantamiento del fondo, orientación de la embarcación y la superficie) sobre una sección de casco (preferiblemente de proa) en contacto con el agua, con sustentación aerostática (colchón de aire), localizado principalmente en la parte de popa de la embarcación. Cuando planean, estas invenciones tratan de lograr una superficie mínima de casco en contacto con el agua, para reducir la resistencia friccional. Burg y Bixel extienden la cámara de aire a lo largo de casi toda la longitud del casco en la línea de flotación. (La idea de Peter es un SES convencional, en el que la invención consiste en una división móvil de babor a estribor de la cámara del colchón, que puede activarse para control de movimiento). En la idea de Stolper, la intención es que el viento creado por el movimiento de la embarcación se use para ventilación natural/lubricación por aire de las superficies de soporte, de planeo, más que la técnica de colchón de aire. Las otras invenciones mencionadas requieren ventilación forzada (ventiladores).
Un factor común de las soluciones para embarcación anteriores es que tienen un mínimo de sustentación hidrodinámica e hidrostática (desplazamiento de reserva) y amortiguación de movimiento en relación con lo necesario para crear una embarcación marinera, y que están diseñadas principalmente para reducir la superficie bañada, es decir, la resistencia friccional. Varias invenciones (en particular las de Burg) son considerablemente complejas, demandando un mayor mantenimiento para proporcionar fiabilidad.
Las embarcaciones soportadas sobre colchones de aire son propulsivamente más eficientes a altas velocidades que las embarcaciones de desplazamiento y de planeo.
Para dispositivos destinados a propulsión por contacto con el agua, las altas velocidades implican complicaciones hidrodinámicas (cavitación, eficiencia reducida, daño por erosión), que pueden aumentar más debido a fugas de aire del colchón, lo que a su vez depende de la posición de la embarcación en el agua/orientación de embarcación a velocidad. La ventilación esporádica del dispositivo propulsor da origen a un par de torsión y fluctuaciones de presión, lo que a su vez puede causar daño operativo a los engranajes y motores.
En consecuencia, casi todas las ideas descritas anteriormente requieren propulsión usando hélices que perforan la superficie (cuyas palas tienen un lado de succión totalmente ventilado) como se muestra en las figuras en las respectivas patentes. A menos que se indique otra cosa, se usan hélices que perforan la superficie o de aire. Para velocidades moderadas, una hélice convencional también puede proporcionar propulsión.
La experiencia ha mostrado que las hélices que perforan la superficie tienen una duración operativa más corta que las hélices convencionales. La variación de la inmersión de pala en el agua puede conducir fácilmente a variaciones de carga en vías marítimas, tanto para la hélice como para el motor, lo que requiere un sistema de regulación dinámico. La regulación precisa de la inmersión de pala también es necesaria durante la aceleración y cuando se pasa la "velocidad de cresta", para no sobrecargar el motor a bajas revoluciones. Un par demasiado alto puede conducir fácilmente a que la embarcación no pueda alcanzar su velocidad máxima ("se clava en la cresta").
Sólo Burg refiere en una de sus patentes a la posibilidad de usar propulsión de chorro de agua, pero pone la entrada de agua en una posición inadecuada para su función, y no desarrolla tampoco otras alternativas de propulsión. La mezcla de aire dentro del agua normalmente resulta en una mayor probabilidad de cavitación, reducción del empuje, ventilación de la hélice y eficiencia de propulsión reducida. La hélice que perfora la superficie es la mejor elección, ya que está diseñada para estas condiciones, y por ende trabaja a altas velocidades. Sin embargo, tiene malas características durante maniobras de baja velocidad y cuando va marcha atrás, lo que aumenta el tiempo de maniobra en puerto. Esto, más grandes variaciones de carga en la unidad de propulsión, otorgan una limitada aplicación comercial. Las hélices ordinarias, con secciones de pala de perfil de ala, se pueden usar hasta aproximadamente a 40 nudos (un flujo oblicuo cuando se monta sobre un eje inclinado normalmente conduce a un daño de erosión debido a la cavitación). Velocidades más altas requieren un eje de hélice alineado con la dirección del flujo, secciones de pala modificadas y palas totalmente cavitantes con menor eficiencia. Las hélices contra-giratorias pueden ser aproximadamente un 10% más eficientes que una hélice única. Pueden trabajar a velocidades por encima de 70 nudos, pero a estas velocidades se requiere un puntal delgado y un alojamiento para los engranajes, para reducir el daño por resistencia y cavitación.
Las hélices de aire podrían ser una alternativa posible para altas velocidades, donde no se puede usar otro método de propulsión. Burg ha mencionado la propulsión usando hélices de aire en una patente.
Se han producido hélices tanto que perforan la superficie como contra-giratorias sólo para potencias relativamente bajas, de modo que los sistemas de propulsión que funcionan a alta salida de potencia y alta eficiencia a estas velocidades, son de mayor interés. En la práctica, los sistemas de propulsión complicados han demostrado tener una eficiencia del sistema reducida y un funcionamiento poco fiable. En consecuencia, hay una necesidad de desarrollar nuevas soluciones de casco, que permitan el uso de sistemas de propulsión probados y fiables y, sobre todo, que estén diseñados para ser parte de una solución total eficiente.
El sistema de propulsión aceptado en el mercado y mejor probado para embarcaciones de alta velocidad es actualmente la propulsión de chorro de agua (WJ). Actualmente existen instalaciones de WJ eficientes para potencias de más de 20 MW y velocidades que llegan a 80 nudos, y unidades para hasta 50 MW están en desarrollo. Hasta la fecha, el WJ se ha instalado en SES convencionales, pero con algunas dificultades para evitar fugas de aire del colchón a la unidad de WJ, lo que conduce a una eficiencia reducida y daño por cavitación a la bomba, y daño a los motores principales como resultado de las variaciones de carga.
En comparación con aerodeslizador y SES, esta invención proporciona mayor libertad para equilibrar la capacidad de sustentación del colchón de aire, los elementos de casco de planeo y de desplazamiento de la embarcación y la superficie bañada de la embarcación (resistencia friccional) contra mejoras en otras características, tales como comodidad y reducción de velocidad en olas, y también para adaptar la embarcación para sistemas de propulsión probados y fiables, por ejemplo propulsión de chorro de agua.
Mediante la elección de la forma en planta del colchón de aire, en combinación con superficies parcialmente ajustables para generar fuerzas dinámicas, es posible lograr un mejor equilibrio entre la distribución de peso y el diseño de la embarcación, para mejorar las características de comportamiento en el mar y crear una amortiguación pasiva del movimiento hidrodinámico, que normalmente no está presente en otras embarcaciones de colchón de aire.
En aplicaciones de múltiples cascos - dependiendo de la geometría - a menudo hay una velocidad de flujo de aire reducida, y por ende un aumento de la presión de aire estática en el estrechamiento entre el casco, la cubierta de baño y la superficie de agua (efecto de presión dinámica). Para pequeñas embarcaciones y altas velocidades, la sustentación aerostática resultante puede ser considerable. En la invención propuesta, se pretende que sea posible regular la presión usando un dispositivo para restringir el flujo de aire. El dispositivo consiste en una bolsa o bolsas elástica(s) inflable(s), conectada(s) a cada casco lateral y a la cubierta de baño. Las bolsas controlan la sección transversal del canal de aire, la velocidad de flujo y la elevación de presión y así hacen posible optimizar toda reducción en la resistencia total de la embarcación. La sustentación aerostática sobre la embarcación, y la reducción resultante en la resistencia de agua, deben ponderarse contra el aumento total en la resistencia de aire para la embarcación - que también es considerable a alta velocidad cuando se reduce la velocidad de aire.
Para funcionamiento a alta carga útil y/o bajo calado se puede instalar un segundo sistema de bolsa elástica para encerrar el volumen de gas entre los semi-cascos en la proa. El colchón de aire central resultante puede presurizarse con un sistema de ventilador separado para producir sustentación/capacidad de carga útil adicional y/o reducir el calado.
La configuración básica de la solución tiene menos partes móviles, lo que da como resultado menos mantenimiento. Los sistemas que se están proponiendo desarrollando esta idea son del tipo que permite que el concepto básico funcione aún cuando no están funcionando, lo que aumenta la fiabilidad.
La disposición recomendada hace más fácil encontrar un espacio para instalar un sistema de amortiguación de movimiento (por ejemplo, un sistema de aleta hidrodinámica), si se mostrara que esto es necesario, que es el caso de aerodeslizadores o SES.
El propósito de la invención es especificar el diseño de un casco de embarcación que combina tecnología de colchón de aire y eficiencia de propulsión mejorada con mayor comodidad, buena maniobrabilidad, buena estabilidad y seguridad, tanto en agua tranquila como mar normal y condiciones de operación, para proporcionar una solución total eficaz que satisfaga también las demandas de aplicación comercial. Esto se logra con el casco de barco de acuerdo con la presente invención según se define mediante los rasgos distintivos establecidos en las reivindicaciones.
La idea que está detrás de la invención es adecuada para aplicación tanto en embarcaciones mono-casco como multi-casco, tanto para uso militar como civil, dependiendo de cómo se usa cada embarcación. La idea en sí no está restringida a ningún tamaño de embarcación en absoluto, son consideraciones prácticas como la resistencia de los materiales de construcción, peso del casco, capacidad de ventilador disponible, sistema de propulsión existente, etc., las que limitan la aplicación. También se espera que la velocidad relativa esté normalmente limitada a un grupo de embarcaciones con velocidades de servicio en relación a la longitud de embarcación que son más amplias que la expresada por un número de longitud de Froude de aproximadamente 0,6. Esto es comparable con el intervalo de velocidad para tales embarcaciones, a las que normalmente se denomina de "semi-planeo" y "planeo"
La experiencia de embarcaciones de colchón de aire previas muestra que, con una más pequeña área de colchón y una moderada presión de aire, es posible soportar la misma proporción del desplazamiento de la embarcación que un aerodeslizador o un SES. Esto, combinado con el hecho de que es posible dividir el colchón de aire entre dos o más cascos, puede usarse para hacer cada casco de colchón de aire y cámara del colchón de aire más delgado (mayor relación longitud/anchura) que para embarcaciones de colchón de aire convencionales, de modo que los cascos tienen una resistencia reducida, son más cómodos y navegables, y crean una embarcación más segura con mayor comodidad y menor reducción de velocidad en olas. Pueden usarse las mismas condiciones para combinar el casco de colchón de aire con una parte de proa de planeo más convencional, que tiene la tarea combinada de confinar el colchón de aire usando una construcción rígida, generando una sustentación dinámica limitada además de la sustentación del colchón de aire, contener al desplazamiento de reserva para el movimiento de una gran embarcación y generar una amortiguación de este movimiento.
También se espera que la invención propuesta sufra menos reducción de velocidad en un giro que un SES convencional, porque hay un mejor confinamiento del colchón de aire usando paredes laterales rígidas, que se sitúan por debajo de la superficie de agua, alrededor de la cámara del colchón, y las superficies de planes de proa y de popa contrarrestan los cambios en la orientación de la embarcación, lo que reduce la probabilidad de fugas de aire del colchón de aire, lo que conduciría a que la embarcación se hundiera más abajo en el agua, aumentando su resistencia.
Un rasgo que distingue esta invención de otras soluciones es que los cascos de colchón de aire de soporte se combinarán con secciones de casco denominadas cascos de propulsión, que están integrados en la embarcación. Estos están especialmente destinados a alojar las unidades de propulsión para la embarcación. Los cascos de propulsión estarán diseñados específicamente -aunque no exclusivamente - para usar el sistema de propulsión más probado y aceptado para alta velocidad y alta potencia, es decir, propulsión de chorro de agua. También se pueden usar otros sistemas de propulsión con la configuración de casco anterior. Los cascos de propulsión también estarán diseñados y ubicados con relación al comportamiento en olas de los cascos de colchón de aire, a pesar de que ellos mismos afectan las características de navegación de la embarcación. Además, se tendrá en cuenta la resistencia inherente de los cascos de propulsión, así como también cómo ellos alteran la interferencia de presión entre los cascos. Esto podría conducir a que los cascos de propulsión se diseñen tanto con la forma y dimensiones típicas de casco de planeo, como con una forma (fondo redondeado) y dimensiones de casco casi puramente de desplazamiento, dependiendo de las condiciones a las que se debe adaptar el concepto.
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de una realización de una configuración de catamarán de la invención con cascos de colchón de aire simétricos, en combinación con cascos de propulsión situados sobre los lados interiores, la Figura 1A muestra una vista lateral de detalles de la aleta ajustable que confina el extremo posterior del colchón de aire, la Figura 2 muestra una vista en perspectiva de la realización de la figura 1 en el área alrededor del escalón, la Figura 3 muestra una vista en planta de la cámara del colchón de aire, sus superficies de contención y cascos de propulsión, de acuerdo con la realización de la figura 1, la Figura 4 muestra una vista en perspectiva de la configuración de cámara del colchón de aire y casco de propulsión de un casco de la figura 1, la Figura 4A muestra una vista lateral de detalles del sistema de atrape de colchón de aire en la parte de popa de la embarcación, la Figura 5 muestra un diseño recomendado de la parte de proa escalonado y el cuerpo de flotación central para una configuración de la Figura 1 de la invención, la Figura 6 muestra el método recomendado para conectar posiblemente los ventiladores mediante conductos para una configuración de la Figura 1, la Figura 7 muestra una vista en perspectiva del tapón de agua o aire instalado en el escalón de la configuración de casco de la Figura 1, la Figura 8 muestra una vista en perspectiva de una segunda realización de la invención que tiene un casco de propulsión simétrico, separado, situado entre los cascos individuales, y en el que los cascos individuales son asimétricos, la Figura 9 muestra una vista en perspectiva de una tercera realización de la invención que tiene cascos de propulsión ubicados dentro de las cámaras de colchón de aire en una configuración de catamarán asimétrica, la Figura 10 muestra una vista en perspectiva desde la parte posterior de una configuración de casco de la Figura 1, centrándose particularmente en la disposición recomendada para recoger aire que se fuga de la cámara del colchón de aire, para evitar que entre aire a la unidad propulsora, y la Figura 11 muestra las posibles combinaciones de cascos de colchón de aire simétricos o asimétricos con cascos de propulsión, para embarcaciones mono-casco y catamarán.
La Figura 1 presenta y da una breve descripción de la invención. Muestra una vista en perspectiva de un catamarán (1) con cascos de colchón de aire asimétricos 2, en combinación con cascos de propulsión ubicados en los lados interiores 3, como se describe a continuación.
De acuerdo con el razonamiento anterior y la Figura 1, la invención en su forma original consiste en una embarcación de doble casco-catamarán (1) - con cascos individuales asimétricos 200, con lados interiores generalmente planos 31. Cada casco individual consiste de una sección de proa 8, que está compuesta por una o más superficies de planeo y de desplazamiento, que generan individualmente o juntas, sustentación dinámica a alta velocidad, y sustentación hidrostática a baja velocidad y cuando está estacionario. Las superficies más bajas se encuentran en la parte inferior en una línea de límite 4, que confiere la forma de la roda de la parte de proa y está en un plano vertical que es paralelo con el plano de la línea central 201 de la embarcación.
Una sección arbitraria de babor a estribor a través de la más baja de las superficies de revestimiento de la parte de proa debe formar un ángulo con el plano horizontal de al menos 25º, para limitar la sustentación generada dinámicamente, reducir el riesgo de oleaje de mar (impacto de fondo), y producir una recorrido suave sobre las olas. Este ángulo preferiblemente debe ser del mismo tamaño a cada lado de un casco individual simétrico o asimétrico, pero también puede ser diferente a cada lado del casco individual, dentro de los límites anteriores.
El casco está limitado hacia arriba por las superficies 7, 37, 38, conectadas a las superficies de planeo inferiores 8, que forman un ángulo agudo (0-75º) con un plano vertical arbitrario. La superficie inferior de planeo está limitada a popa por el escalón 19, que puede tener forma de flecha o forma de arco en su proyección horizontal (forma en planta). En una proyección lateral, todos los puntos sobre la línea de límite del escalón, cualquiera sea su forma en planta, debe estar en el mismo plano horizontal, que, cuando viaja a velocidad, preferiblemente debe ser paralelo a, o formar un ángulo pequeño con, la superficie de agua no perturbada, circundante.
La Figura 2 muestra una vista en perspectiva del casco en el área alrededor del escalón 19 de un catamarán con cascos de colchón de aire asimétricos 2, en combinación con cascos de propulsión 3 ubicados internamente, como se describe a continuación.
En una vista lateral, el perfil del lado inferior de la superficie de planeo y desplazamiento 8 forma un ángulo con el perfil de la línea de límite del escalón anterior y con la superficie del agua a velocidad. Este ángulo normalmente debe ser mayor de 3º y menor de 12º pero preferiblemente de aproximadamente 8-10º. La intención es que la sección de proa 108 del casco de planeo y desplazamiento se sustente bien fuera de la superficie del agua a velocidad, para unir ambos efectos, hidrostático e hidrodinámico, cuando se viaja sobre las olas. En una marejada moderada y olas de proa, la aceleración vertical se reducirá por estos medios, y se obtendrá una flotación de reserva para el movimiento de una embarcación grande. Lo último también se aplica en olas cuarteando a popa y olas traseras. En estas direcciones, el área lateral de la parte de proa será pequeña, para reducir la tendencia de las embarcaciones a recibir olas transversalmente.
La línea de límite del borde de popa de la superficie de planeo de proa en el escalón 19 también forma la superficie de límite de proa de una cámara del colchón de aire 9, que corre a popa desde el escalón 19.
La longitud de la cámara del colchón de aire desde el yugo de popa 23 (Figura 1) al punto más delantero 27 del escalón constituye la mayor parte de la longitud del casco individual y, en la configuración recomendada, constituye hasta aproximadamente un 70% (65-75%) de la longitud total del casco entre el yugo de popa 23 y la proa 22, aunque puede ser entre el 45 y el 85% de la longitud del casco, y retener la función.
La cámara del colchón de aire 9 está limitada en los lados 12 y 112 (Figura 3), y también en su borde de proa en el escalón 19, por lados 25 y120 preferiblemente verticales, pero alternativamente, completamente o parcialmente inclinados hacia fuera, que forman los lados interiores de las quillas de pantoque 20, que se extienden desde, o justo en frente de, el escalón 27 y 127 hasta la parte de popel 137 de la superficie de contención de planeo ajustable de popa. El perfil del lado inferior de las quillas de pantoque, visto en una vista lateral, se adaptará a la forma que toma la superficie de contención de agua de colchón de aire cuando la embarcación corre en condiciones estacionarias en su configuración de diseño. La anchura de las quillas de pantoque será tan pequeña como se pueda, teniendo en cuenta las cuestiones prácticas de construirlas y las cargas a que están sometidas, por ejemplo, cuando atraca.
En la sección de popa, la cámara del colchón de aire 9 está contenida por una superficie de planeo 15, denominada aleta, formada por una o más superficies planas o curvadas, cóncavas o convexas, cuyo extremo posterior (punto de conexión) está en o cerca de la placa 32 del el yugo de popa (23) de la embarcación. La(s) última(s) superficie(s) de planeo 15 es/son ajustable(s) en ángulo, alrededor de un eje de babor a estribor 238, principalmente horizontal, situado en el borde delantero 237 de la superficie, y está(n) conectada(s) a la parte de popel 14 de la cámara del colchón de aire 9. La cuerda media de una sección vertical de popa a proa a través de la superficie, entre el punto de pivote 238 y el borde de popel 137, forma un ángulo con un plano horizontal, cuyo valor puede elegirse y variarse entre 0º hasta 25º. La posición de la superficie de planeo 15 puede ser fija, ajustable a posiciones fijas o puede ser parte de un sistema de control de movimiento, mediante el cual se ajustan su ángulo y velocidad angular, dependiendo del comportamiento dinámico de la embarcación, mediante un dispositivo de ajuste 236.
Sobre los lados externos del casco individual 200, los cascos laterales continúan hacia arriba desde el borde inferior de las quillas de pantoque 20 en un voluminoso lado de casco, en relación a un plano longitudinal vertical a través del borde inferior de los lados interiores, 12 y 120, de la cámara del colchón de aire 9.
La superficie inferior de planeo 8 por delante de la cámara del colchón de aire 9, y la aleta de popa 15 en la cámara del colchón en el yugo de popa 23 no se usan solamente para contener el colchón de aire. La sustentación dinámica sobre estas superficies puede controlarse hasta cierto punto, para alterar la posición del casco en el agua, lo que tiene dos propósitos:
- prevenir fugas de aire no deseadas, tanto en popa como en proa
- en combinación con una regulación activa de la presión del colchón de aire, regular el tamaño de la sustentación resultante (y hasta cierto punto su posición)
- o una combinación de los mismos.
Cuando aumenta el ángulo de ataque con el agua de la aleta de popa 15, la sustentación sobre la aleta también aumenta, lo que produce un momento de orientación sobre la proa que a su vez aumenta la superficie de planeo delantera 8 y reduce su ángulo de ataque, lo que aumenta o disminuye su fuerza de sustentación. La interacción entre estas fuerzas afecta no sólo a la orientación de la embarcación, sino también a su movimiento vertical y, en un sistema de olas que se aproximan oblicuamente, también a su movimiento giratorio. El equilibrio entre estos efectos se obtiene combinando correctamente
- la forma de sección, el área y el ángulo de ataque de cada aleta de popa 15
- el ángulo de orientación inicial y el ángulo de popa de la superficie de planeo de proa 8 de cada casco individual 200.
En una vía marítima, la sustentación hidrodinámicamente generada sobre la aleta de popa 15, la superficie de planeo delantera 8 y la superficie inferior de la sección de casco de propulsión 13, en ambas secciones, de proa y de popa, contribuye a amortiguar, principalmente el movimiento de cabeceo del casco de la embarcación y el movimiento vertical, pero también, hasta cierto punto, su movimiento giratorio y el movimiento combinado. Esta distribución de fuerzas de rectificación y de amortiguación sobre un número de superficies de control da a la invención una cierta flexibilidad para producir las características dinámicas pretendidas de la embarcación.
En comparación con esta invención, el aerodeslizador y el SES convencionales tienen muy poco efecto de amortiguación sobre el movimiento de cabeceo. El SES tiene un grado de amortiguación de cabeceo, debido a la forma de los cascos laterales. En general, las embarcaciones de colchón de aire tienen poca amortiguación de movimiento y fuerza de rectificación (momento de orientación), que produce un movimiento apacible, pero también sustancial, que puede ser devastador en alta mar.
Un rasgo crucial y distintivo de la invención es que, principalmente el lado interior del casco individual 200, orientado hacia la línea de simetría de la embarcación, se desarrolla sucesivamente, de popa a proa, en un cuerpo tridimensional, cuyo volumen es mayor que el correspondiente lado exterior del casco individual. Esta sección de casco que se integra en la embarcación, llamada casco de propulsión 3, está destinada a alojar la unidad de propulsión, preferiblemente una unidad de chorro de agua, con su entrada de agua 16, alojamiento de bomba y salida 18, véanse las Figuras 1 y 3. El casco de propulsión 3 está formado por una superficie de planeo 13, que consta de una o más superficies planas o curvadas, y una superficie generalmente vertical o levemente inclinada 70 que, a lo largo de su borde inferior, se conecta a la superficie de planeo 13, y una superficie de yugo de popa 33 que es, en relación a la dirección de popa a proa de la embarcación, un plano generalmente transversal. El casco de propulsión normalmente es más corto que cada casco individual 200, pero alternativamente puede tener su sección delantera en la misma posición de popa a proa que la parte delantera 22 del casco individual, o en ciertas aplicaciones aún delante de esa posición, y/o tener su parte de popel en la misma posición de proa y popa que la parte de popa 23 del casco individual, o en ciertas aplicaciones aún más atrás de esa posición.
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Las dimensiones y posición de popa y proa del casco de propulsión 3 en relación a los cascos laterales 2 se unen para que:
- cuando se usa propulsión de chorro de agua, la entrada de agua 16 de la unidad de chorro de agua esté lo más cerca posible de la posición de mínimo movimiento vertical de la embarcación cuando está en una vía marítima (para evitar que entre aire a la unidad de chorro de agua), cualquiera que sea esta posición, pero normalmente es un 10-40% de la mayor longitud de la embarcación en el agua, desde punto de popel en el agua
- y/o que sea mínima la influencia de los cascos laterales 2 sobre la interferencia con el sistema de olas del casco individual o casco de propulsión 3 cercano
- y/o que se minimice su efecto sobre el movimiento y la aceleración de la embarcación en una vía marítima
- y/o que se minimice la resistencia total de la configuración de la embarcación
- y/o que la maniobrabilidad de la embarcación sea satisfactoria.
Se recomienda que la entrada 16 de la unidad de chorro de agua esté protegida contra la entrada de aire, usando tiras verticales 17, que se ponen fuera de, y a lo largo de, cada entrada 16. Las tiras 17 deben ser de la misma longitud, o más largas, que la entrada 16. La profundidad de la tira 17 desde la superficie del casco se adaptará individualmente a la necesidad de apantallamiento contra la entrada de aire.
Las Figuras 3 y 4 muestran un ejemplo del diseño recomendado de la cámara del colchón de aire 9 y sus superficies de contención, para un catamarán con cascos de colchón de aire asimétricos en combinación con cascos de propulsión 3 situados internamente ubicados en los lados interiores de los cascos de colchón de aire 2, estando localizada la parte de popa 703 del casco de propulsión 3 ligeramente hacia delante del yugo de popa 23. La Figura 4a describe en una sección transversal un dispositivo de restricción 35, el techo del túnel o la cubierta de baño entre dos o más cascos laterales 5 y el nivel de la superficie de agua dentro del túnel 28.
La forma en planta de la cámara del colchón de aire 9 se elige de manera que la proporción destinada del peso de la embarcación esté soportada por el colchón de aire, y el centro de la presión (CP), combinado con la sustentación de las superficies de planeo 8 equilibre la posición longitudinal del centro de gravedad (LCG) para alcanzar una posición constante en el agua. Por razones de disposición de la embarcación, la LCG para una embarcación de alta velocidad normalmente entre la mitad de la popa del casco y la popa de la posición longitudinal del centro de la fuerza ascendente/flotación (LCB). La idea de la invención es crear un mejor equilibrio entre LCG y LCB/CP. Esto se logra diseñando la forma en planta de la cámara del colchón de aire 9 de modo que sea principalmente más amplia en el extremo de popa que en el extremo delantero. Haciendo esto, el centro de presión se mueve a popa, se reduce el momento de orientación estática, y se mantiene la posición destinada al agua más fácilmente. Además, la sección de cámara de aire 9 del casco individual se une de manera natural a la sección de planeo de proa del casco individual, cuya anchura es deseable limitar para equilibrar las fuerzas hidrostáticas y dinámicas.
Las líneas de límite laterales 111 y 112 de la forma en planta de la cámara del colchón en el borde inferior de las quillas de pantoque 20, serán principalmente convexas hacia fuera desde la línea central del casco individual, pero pueden consistir en líneas rectas que, para un casco individual simétrico, ambas, y para un casco individual asimétrico, una o ambas, forma(n) un ángulo con la línea central 300, de modo que la distancia entre ellas es mayor en el extremo de popa de la cámara del colchón de aire 9 que en su extremo de proa. Tal diseño trapezoidal de la forma en planta de la cámara del colchón de aire 9 distingue esta solución propuesta de soluciones soportadas por colchón de aire presentadas previamente, que tienen superficies de contención laterales paralelas.
En una aplicación alternativa, o cuando se optimiza para una condición operativa especial en la que un gran flujo de aire minimiza la potencia de propulsión total, se recomienda una variación de la sección transversal de la cámara del colchón de aire en la dirección del flujo variando la altura del techo de la cámara 9, por ejemplo, la distancia vertical (entre 150) y 151 en la figura 10. Haciendo esto, la velocidad de flujo y la presión de aire estática pueden variarse, de modo que la posición de popa a proa del centro de la presión de aire se adapta a la posición deseada. Se pretende que las fugas de aire estén controladas para que ocurran en el yugo de popa 23, de modo que se puede usar algo de la energía cinética que de otra manera se pierde, como un suplemento para impulsar la embarcación hacia
delante.
Sobre el exterior de cada lado del casco individual 200 que no está conectado a un casco de propulsión 3, se unen tiras 140 (Figura 1) para desviar el agua que fluye a lo largo del lado del casco. El lado inferior de las tiras 140 será más o menos paralelo con la superficie de agua y formará un ángulo con la superficie del casco que está cerca de 90º, se extenderá a lo largo de la embarcación desde cerca de la posición del escalón sobre el exterior 127 hasta el yugo de popa 23 y tendrá una posición vertical que se corresponde con, o es más baja que, a la carga hidrostática que se ajusta con la presión de colchón de aire, por encima de la posición de la superficie de agua dinámica en la cámara del colchón de aire 9 en la configuración de diseño.
Los cascos individuales 200 y los cascos de propulsión 3 se conectan entre sí por una estructura de cubierta, cuya superficie que apunta hacia abajo se denomina cubierta de baño 5. Del lado inferior de la cubierta de baño, en su sección de proa entre los cascos individuales, se puede unir un cuerpo de volumen 6, que está destinado a reducir el oleaje de mar en marejadas de proa y, lo más importante, proporciona flotación de reserva en el caso de marejada trasera. El/la...
La Figura 5 muestra el diseño recomendado del cuerpo escalonado para un catamarán con cascos de colchón de aire asimétricos. En una aplicación alternativa, también se puede usar un cuerpo de forma similar sobre los lados interiores de cada sección de casco de colchón de aire, tanto en aplicaciones de casco doble como múltiple, tanto con cascos simétricos como asimétricos.
Las superficies laterales de la parte de proa del casco individual 200, entre el lomo 39 contra la superficie inferior de planeo delantera 8, 108 y el nivel de la cubierta de baño 5, están equipadas con un cuerpo escalonado, voluminoso, como una batayola de rociar incorporada en el lado del casco.
La intención de este cuerpo es:
- proporcionar una flotación de reserva adicional si la parte de proa se sumerge en una vía marítima
- desviar agua de las superficies laterales de la parte de proa
- reducir el oleaje de mar sobre las superficies horizontales de la cubierta de baño.
En una dirección de popa a proa, este cuerpo escalonado se extenderá desde una posición de popa del punto de popel 160 del cuerpo de volumen 6 situado centralmente anterior, hasta una posición en el punto delantero de la roda 22 del casco individual, y se ahusará en ambas secciones delantera y trasera. El lado inferior generalmente horizontal 161 de este cuerpo escalonado estará a una altura sobre de la superficie de agua dinámica, en la configuración de diseño, que, en una posición de popa a proa en la que dicho cuerpo de volumen ubicado centralmente 162 está en su nivel más bajo, preferiblemente debe ser igual a la mitad de la distancia entre la superficie de agua dinámica y la cubierta de baño 5. En aplicaciones individuales, el nivel del borde inferior puede desviarse un poco de las indicaciones establecidas.
Como se describe en la Figura 6, cada cámara del colchón de aire 9 está abastecida con aire desde uno o más ventiladores 240 que mantienen la presión de aire, cuyo nivel se adapta a las condiciones operativas, de modo que los colchones de aire de la embarcación puedan soportar juntos entre 4 hasta 100% del peso total de la embarcación en diversas condiciones de carga. Por razones de redundancia, se recomienda que los ventiladores 240 se deben conectar juntos mediante conductos de aire 40, 41 dentro de cada casco y/o entre los cascos, de modo que si un ventilador se apaga, otro ventilador podrá compensar su suministro de aire, a pesar de que en menor medida, de modo que el concepto de colchón de aire continúe operando en funcionamiento estacionario de la embarcación. Normalmente, con todos los ventiladores 240 funcionando, todos los conductos de conexión 40, 41 estarán cerrados en ambos extremos por válvulas 43, ubicadas en la salida de cada ventilador 240. La disposición requiere un sistema de control 44 que permite la regulación individual de presión y flujo volumétrico, para impedir que el funcionamiento de un ventilador afecte al funcionamiento de otro.
Poder ubicar los ventiladores y motores/instrumentos de accionamiento abajo dentro de cada casco de colchón de aire proporciona;
- una disposición ventajosa con una cubierta principal 42 limpia y una estructura de cubierta más sencilla
- la capacidad de tener mejor aislamiento del ruido de ventilador en el alojamiento sobre la cubierta principal 42.
La Figura 6 muestra el método recomendado para conectar entre sí (si se requiere) los conductos de ventilador para un catamarán con cascos de colchón de aire.
El volumen de la cámara de aire, y por ende la altura del techo 340 de la cámara de aire, se ajustará;
- a la presión en el colchón de aire generada por los ventiladores y el volumen del flujo de aire, de manera que la velocidad de flujo promedio en la cámara del colchón de aire 9 se regule
- de modo que el volumen de la cámara del colchón de aire 9 sea suficientemente grande para que la variación de presión dinámica, causada por compresión del colchón de aire cuando corre a través de las olas sea limitada, para aumentar la comodidad a bordo. El último requerimiento da como resultado un volumen de la cámara de aire considerablemente más grande que el anterior.
Para limitar el escoraje con viento lateral, debe ser posible regular la presión de colchón separadamente en cada casco individual situado lateralmente, de modo que se obtenga un momento de rectificación, que contrarresta el momento de escoraje del viento.
La presión del colchón de aire se equilibra mediante la presión hidrostática en el exterior del casco, lo que da como resultado que el agua que rodea la superficie esté más alta que la superficie de contención inferior del colchón de aire. Esto causa resistencia, debido a fricción entre el agua y el exterior del casco. Para reducir esto, se puede acomodar la lubricación de aire del exterior del casco individual, sobre un lado que no tiene un casco de propulsión como se describe a continuación. La idea de la invención es usar la presión de aire existente en la cámara del colchón de aire 9, en lugar de un suministro de aire diferente. La parte del lado de casco que está en contacto con el agua a velocidad se perfora con canales, de modo que el exterior del casco está conectado al colchón de aire. El número y tamaño de los canales de aire se diseñan de manera que el flujo de aire se equilibre contra la capacidad de mantener la presión en el colchón de aire. La posición de los agujeros y su forma se eligen para obtener la mayor reducción posible de resistencia en relación a la combinación de superficie lubricada por aire, con relación a la sustentación hidrostática del aire que fluye hacia fuera en relación a la velocidad de la embarcación, funcionamiento en una vía marítima y pérdida de potencia para transportar el aire.
En una aplicación alternativa, parte del casco que está en el agua cuando la embarcación está viajando a velocidad se sustituye por un material permeable a aire, para que el aire resultante de la diferencia de presión pueda pasar desde la cámara de aire a través del material y distribuirse de manera uniforme al exterior del casco individual.
En una aplicación alternativa, será posible cerrar completa o parcialmente el suministro de aire, para que el área de la superficie de casco lubricada por aire pueda controlarse.
Es posible, pero no esencial, dividir la cámara del colchón de aire 9 usando uno o más mamparas longitudinales y/o uno o más mamparos transversales (no mostrados), que van desde el techo 340 de la cámara del colchón de aire hacia abajo, pero no tanto como para entrar en contacto con la superficie de agua, que forma la superficie de contención inferior del colchón de aire. Un plano divisorio de este tipo puede ser sólido o perforado. La intención es que cada sección tenga un suministro de aire separado.
El propósito de una disposición así, no mostrada es:
- crear una resistencia al flujo que impida que fluya aire entre las secciones
- demorar la compensación de la presión entre las secciones cuando una de las secciones pierde aire al exterior
- demorar la caída de presión en otras secciones hasta que la presión se restablezca en la sección de pérdida
- reducir la necesidad de potencia de ventilador, ya que se transporta menos aire.
La Figura 7 a continuación muestra un tapón de agua o aire, ajustado en el escalón 19 de un catamarán con cascos de colchón de aire asimétricos 2, en combinación con cascos de propulsión 3 situados en los lados interiores del mismo.
Para limitar más las fugas de aire en el escalón de proa 19, es decir, en la superficie de contención de proa de la cámara del colchón de aire 9, se instala un tapón de agua 190. Este consiste en soplar el agua a alta velocidad (momento), verticalmente u oblicuamente a popa, en una lámina a lo largo de la línea de límite del escalón 27 - 127, a lo largo de la superficie de fondo de la embarcación. La cortina de agua así creada ayuda a prevenir fugas desde el colchón de aire cuando el movimiento de la embarcación en olas es tan grande que el escalón sale del agua. En una aplicación adicional, se instalan tapones de agua de este tipo también a lo largo de otras partes de las superficies de contención de la cámara del colchón (por ejemplo, a lo largo de las superficies entre 27 y 191 y entre 127 y 192) donde es probable que haya fugas de aire indeseables.
El chorro de agua puede formar un ángulo entre 0 y 90º con un plano vertical a través de la dirección de popa a proa del casco individual, pero preferiblemente debe ser de 60-70º. La gran magnitud del momento de agua soplada tiene un efecto local sobre la dirección del flujo en el colchón de aire de soporte, e impide su desviación hacia delante, cuando el escalón sale del agua y hay un riesgo de fuga de aire. De la misma manera, una disposición de tapones de agua o aire a lo largo de las quillas de pantoque 20 obstruye fugas de aire a lo largo de los lados del casco. La invención se usará preferiblemente en una vía marítima, y en otras condiciones será posible clausurarla.
Esta disposición es más fácil de instalar con el diseño de cámara del colchón de aire 9 recomendado que en un aerodeslizador convencional, debido a las dimensiones proporcionadamente menores de la cámara del colchón de aire 9 y al hecho de que la contención de cámara del colchón de aire 9 consiste de una construcción rígida, en lugar de faldones completa o parcialmente flexibles.
En una realización alternativa, se usa aire en lugar de agua, lo que en consecuencia produce un tapón de aire, que por lo demás tiene el mismo diseño y funciona al igual que lo descrito arriba.
La Figura 8 muestra el diseño recomendado de un casco de propulsión simétrico, separado, 300, colocado entre los cascos individuales, y en el que los cascos individuales son asimétricos.
El casco de propulsión, principalmente destinado para propulsión de chorro de agua, se sitúa como un casco de propulsión separado 300, entre los cascos individuales (preferiblemente) asimétricos 250, en la línea de simetría de la embarcación. Este casco de propulsión 300 tiene dos superficies inferiores de planeo 46 y 47, conectadas entre sí en un plano de simetría de popa a proa 48, dos superficies laterales 45, que están conectadas a las superficies de fondo 46 y 47 y que forman un ángulo agudo con un plano vertical arbitrario, y una superficie de yugo de popa 49, que es un plano transversal en relación a la dirección de popa a proa de la embarcación. El casco de propulsión está conectado a la cubierta de baño 5.
En una realización alternativa, en la que la velocidad relativa es baja en términos de generar sustentación dinámica y/o en la que la longitud del casco de propulsión es dominante en comparación con los cascos de colchón de aire y/o en la que se juzga que la forma del casco de propulsión puede reducir el movimiento y la aceleración de la embarcación sobre las olas, pudiendo ser el casco de propulsión alternativo del tipo de fondo redondeado.
La posición de popa a proa del casco de propulsión separado en relación a los cascos laterales seguirá las directrices mencionadas anteriormente para cascos de propulsión situados laterales.
En una aplicación alternativa el casco de propulsión ubicado en el centro puede tener una anchura igual a la distancia entre los lados interiores de los cascos individuales de colchón de aire, y ser más largo que los cascos individuales de colchón de aire, y extenderse más allá de uno o ambos extremos del casco individual. De ese modo los lados del casco de propulsión centrales en la práctica serán iguales a los lados interiores de los cascos individuales de colchón de aire; y las superficies de fondo de la parte de proa del casco de propulsión central estarán conectadas a las superficies de fondo de proa de cada casco individual de colchón de aire.
Las tiras 140 para desviar el agua que fluye a lo largo del lado del casco pueden estar unidas tanto al lado interior como al lado exterior de las secciones de casco de colchón de aire. Correrán a lo largo de la embarcación desde alrededor de la posición del escalón en el lado exterior y/o interior de la sección de casco individual hasta el yugo de popa.
La Figura 9 muestra la disposición de cascos de propulsión 260 dentro de la cámara del colchón de aire 9, para un catamarán con cascos de colchen de aire 280 simétricos. El casco de propulsión 260, diseñado para propulsión de chorro de agua, está puesto dentro de la cámara del colchón de aire 9 de un casco individual, preferiblemente simétrico, 280, y preferiblemente en o cerca de, la línea de simetría de este casco individual. Este casco de propulsión 260 consta de dos superficies de inferiores de planeo 46 y 47, conectadas entre sí en un plano de simetría de popa a proa 48, dos superficies laterales 45, que están conectadas a las superficies inferiores 46 y 47, y que forman un ángulo agudo con un plano vertical arbitrario, y una superficie de yugo de popa 49 que es un plano transversal en relación a la dirección de popa a proa de la embarcación.
El casco de propulsión está conectado al techo interior de la cámara del colchón de aire 9. El posicionamiento de popa a proa del casco de propulsión en relación al casco lateral seguirá las indicaciones anteriores para cascos de propulsión entre cascos individuales o conectados a los lados interiores de los cascos individuales, con la excepción de que el yugo de popa debe estar en una posición de popa a proa, que no esté en o cerca del yugo de popa 23 del casco individual.
Cuando la longitud de popa a proa del casco de propulsión es tal que divide la cámara del colchón de aire circundante en dos cámaras laterales, sin conexión entre ellas, cada cámara del colchón de aire debe abastecerse mediante uno o más ventiladores 10 separados, con un sistema de control que permita la regulación de la presión y flujo volumétrico, para impedir que el funcionamiento de un ventilador afecto al funcionamiento del otro.
En el caso anterior, si hay fugas de aire desde un lado, se mantiene la presión de aire en el otro. Esta situación es particularmente aplicable cuando el ángulo de alabeo de la embarcación es grande, como puede ser el caso para un mono-casco en olas laterales.
La Figura 10 muestra una disposición recomendada para recoger fugas de aire desde la cámara del colchón de aire 9, para impedir que entre aire a la unidad de propulsión. La disposición se muestra para un catamarán con cascos de colchón de aire simétricos en combinación con los cascos de propulsión 3 internos.
Entre cada casco de propulsión 3 y el lado 701 del casco individual correspondiente orientado hacia el casco de propulsión, se forma un surco 62, que va desde cerca del borde de proa 702 del casco de propulsión y a popa a lo largo de toda su longitud. El propósito del surco es atrapar aire que se fuga del colchón de aire 9 sobre el lado inferior de la quilla lateral cercana sobre el casco individual 20 y, si la propulsión es suministrada por una unidad de chorro de agua, conducir el aire a popa pasando la entrada de agua 16 de la unidad, para impedir que entre aire a la unidad. El área de sección transversal del surco puede ser triangular, rectangular o arqueada. La parte inferior de los lados 61 y 63 del surco serán principalmente verticales. El lado vertical del surco 63 orientado hacia el casco individual está formado principalmente por el lado exterior del casco individual, hacia arriba desde el borde inferior de la quilla lateral. El lado vertical del surco que mira al casco de propulsión 61 forma un ángulo que es de 90º en una sección de babor a estribor con el fondo del casco de propulsión. El borde inferior del lado vertical del surco orientado hacia el casco de propulsión 620 puede ser más bajo o de la misma altura que la quilla de pantoque 20 del casco individual. La altura del surco hacia arriba desde el lado inferior de la quilla lateral del casco individual (distancia vertical 620 hasta 621), en una posición de popa a proa en la entrada de agua de la unidad de propulsión de chorro de agua 16, será desde este punto hacia la popa aproximadamente el mismo tamaño que la distancia desde el lado inferior de la quillas de pantoque 20 a la superficie de agua cuando viaja a velocidad, cuando la embarcación está soportada por el colchón de aire, y desde ese punto hacia la proa, disminuye gradualmente en profundidad.
Los cambios en el calado de una embarcación soportada por colchón de aire varían menos con los cambios de carga que para un casco de desplazamiento, porque la presión del colchón de aire puede variarse hasta cierto punto, para equilibrar el peso de la embarcación. La combinación de unidad de chorro de agua y embarcación de colchón de aire es natural, de tal modo que la resistencia del casco de propulsión está en un mínimo dentro de un intervalo de calado limitado.
La Figura 11 muestra las combinaciones básicas de cascos de colchón de aire simétricos y asimétricos con cascos de propulsión, para embarcaciones mono-casco y catamarán.
El posicionamiento de la entrada de agua de la unidad de chorro de agua, y por ende de el(los) casco(s) de propulsión, preferiblemente también estará lo más cerca posible de la línea central de la embarcación, ya que el componente de alabeo del movimiento vertical está en un mínimo allí. Esto da origen a variantes del concepto original descrito anteriormente, que consisten en un catamarán con secciones de casco de colchón de aire asimétricas, con los cascos de propulsión situados en sus lados interiores.
Son posibles las siguientes variantes, pero no excluyen otras variantes en las que se aplica la idea de la inven-
ción:
- Catamarán con cascos individuales simétricos y con cascos de propulsión situados en sus lados interiores y/o cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón
- Embarcación mono-casco con cascos de propulsión conectados a cualquier lado del casco individual y/o con casco de propulsión ubicado dentro de la cámara del colchón
- Trimarán, con cascos individuales asimétricos o simétricos o una combinación de asimétricos y simétricos, la misma o diferentes longitudes, y con cascos de propulsión que son de las mismas o diferentes longitudes entre sí y/o los cascos individuales, conectados a ambos lados del casco individual en el centro (dos cascos de propulsión) y/o con cascos de propulsión ubicados dentro de la cámara del colchón
- Casco de trimarán como en el ejemplo anterior, y con cascos de propulsión conectados a cualquier lado del casco individual en el centro, y al lado interior de cada uno de los cascos individuales exteriores (cuatro cascos de propulsión) y/o con cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón
- Casco de trimarán como en el ejemplo anterior, y con cascos de propulsión conectados a cada lado del casco individual en el centro y a ambos lados de cada uno del casco individual exterior (seis cascos de propulsión) y/o con cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón (0-3 cascos de propulsión)
- Casco de trimarán como en el ejemplo anterior, y con cascos de propulsión conectados a ambos lados de cada uno de los cascos individuales (cuatro cascos de propulsión) y/o con cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón (0-3 cascos de propulsión)
- Casco de trimarán como en el ejemplo anterior, y con cascos de propulsión conectados al lado interior de cada uno de los cascos individuales (dos cascos de propulsión) y/o con cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón (0-3 cascos de propulsión)
- Casco de trimarán como en el ejemplo anterior, y con cascos de propulsión conectados al lado exterior de cada uno de los cascos individuales (dos cascos de propulsión) y/o con cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón (0-3 cascos de propulsión).
Los cascos de propulsión preferiblemente deben situarse entre los cascos individuales, para beneficiarse de la mayor presión estática y la elevación de ola más alta resultante que normalmente está causada por la interferencia del casco. La elevación de ola más alta crea un mayor margen contra el aire que entra desde la atmósfera hacia la entrada de aire de la unidad de chorro de agua. Una presión más alta en la entrada de aire aumenta la eficiencia de propulsión de la unidad de chorro de agua.
Ubicar los cascos de propulsión sobre los lados exteriores de los cascos individuales exteriores se debe ver como un suplemento para otros cascos de propulsión, preferiblemente para usarlos cuando se viaja en mar gruesa moderada.
Otra variante del trimarán consiste de dos cascos individuales exteriores, simétricos o asimétricos, con un casco situado en el centro de la embarcación, siendo su longitud que la misma o diferente de la de los cascos individuales exteriores y que consta de un solo casco de propulsión. Esto se hace mediante una combinación de dos cascos de propulsión del diseño descrito previamente, para conectar a un lado de un casco individual, y formar un casco de planeo asimétrico, colocado en la línea central de la embarcación y que contiene una o más unidades de chorro de agua para impulsar el trimarán. Esta solución es básicamente la misma que se ha descrito anteriormente, por ejemplo un catamarán con un casco de propulsión separado situado entre los cascos individuales.
La descripción básica anterior de combinaciones de uno, dos y tres cascos individuales, y con posiciones y diseños de cascos de propulsión alternativos, y cuerpos de volumen bajo la cubierta de baño entre los cascos individuales, se extiende para incluir cuatro o más cascos individuales simétricos o asimétricos, o una combinación de simétricos y asimétricos, con los cascos individuales de la misma o diferentes longitudes, en combinación con cascos de propulsión, de la misma o una diferente longitud que los cascos individuales, diseñados para conectar a uno o a ambos lados de cada casco individual o diseñado como un número de cascos de propulsión separados, situados entre o diseñados para conectar a todos o a un número de cascos individuales, y/o cascos de propulsión ubicados dentro de la cámara del colchón de aire de todos o un número de los cascos individuales, en todas las permutaciones posibles según se ha descrito anteriormente para un solo casco de colchón (mono-casco), dos cascos de colchón de aire (catamarán) y tres cascos de colchón de aire (trimarán).
Para resumir, la invención comprende un casco de embarcación con una o más secciones de casco individual, ejemplificado por un casco de catamarán que consiste de dos secciones de casco individual que son asimétricas alrededor de un eje de popa a proa, conectadas entre sí con una estructura de cubierta; y cuyo peso lo soporta principalmente un colchón de aire por debajo de cada casco individual, que está confinado dentro de una cámara del colchón de aire y en el yugo de popa está controlado por una o más aleta(s) de babor a estribor; y en el que uno o más ventiladores generan la presión y el suministro de aire para el colchón de aire, en combinación con sustentación dinámica cuando se viaja a velocidad sobre una superficie de planeo situada a proa de la cámara del colchón de aire y sobre la aleta de popa; y equipada con dos secciones de casco de propulsión, cada una de las cuales contiene unidades de chorro de agua o algún otro sistema adecuado para impulsar y maniobrar la embarcación, y en el que cada una de las secciones de propulsión referidas se conecta a los lados de las respectivas secciones de casco individual.
La sección de casco de colchón de aire de una realización preferida de la invención también está caracterizada por que:
En una vista lateral, el perfil del borde inferior (contorno de roda) de la superficie de planeo de proa formará un ángulo con el perfil de la línea de límite del escalón, y con la superficie de agua cuando viaja a velocidad. Este ángulo normalmente será mayor de 3º y menor de 12º, pero preferiblemente de aproximadamente 8-10º.
Una sección arbitraria de babor a estribor a través de la más baja de las superficies de casco de la parte de proa formará un ángulo que es al menos 25º con el plano horizontal. Este ángulo preferiblemente será del mismo tamaño a cada lado de un casco individual, tanto simétrico como asimétrico, pero también puede ser, dentro de los límites anteriores, diferente a cada lado del casco individual.
La cámara del colchón de aire estará contenida contra la superficie de fondo de planeo de proa de un escalón, que puede tener forma de flecha o forma de arco en su forma en planta. En una vista lateral todos los puntos sobre la línea de límite del escalón, cualquiera sea su forma en planta, estarán en el mismo plano, que a velocidad debe ser paralelo a, o formar un pequeño ángulo con, la superficie de agua no perturbada.
Alrededor de la cámara del colchón de aire, el colchón de aire estará contenido por planos laterales rígidos que, cuando la embarcación está navegando en condiciones estacionarias, deben penetrar la superficie del agua e impedir o limitar fugas desde el colchón de aire.
En una realización preferida, la longitud de la cámara de aire desde el yugo de popa al escalón constituirá aproximadamente un 70% (65-75%) de la longitud total del casco entre el yugo de popa y la proa, pero, aun reteniendo su función, puede ser entre el 45 y el 85% de la longitud del casco.
La forma en planta de la cámara de aire se elegirá de manera que la proporción pretendida del peso de la embarcación sea soportada por el colchón de aire, y su centro de presión, junto con la sustentación de las superficies de planeo, equilibre la posición de popa a proa del centro de gravedad, para lograr una posición constante en el agua a velocidad.
La forma en planta de la cámara del colchón preferiblemente se diseñará de manera que sea más amplia en el yugo de popa que en el escalón, para mover la posición del centro de la popa que resulta en movimiento hacia arriba, y adaptarlo mejor a la sección de planeo de proa del casco individual, cuya anchura debe limitarse, para reducir las fuerzas hidrostáticas e hidrodinámicas sobre las olas.
En su sección de popa, la cámara del colchón de aire estará limitada por una superficie de planeo formada por una o más superficies planas o curvadas, cóncavas o convexas, cuyo(s) extremo(s) posterior(es) está(n) en o cerca de, el yugo de popa de la embarcación. La(s) última(s) superficie(s) de planeo preferiblemente es/son ajustable(s) en ángulo, alrededor de un eje horizontal de babor a estribor, principalmente horizontal, en el borde delantero de la superficie, y se conecta(n) a la sección de popel de la cámara del colchón de aire. La cuerda media de una sección vertical de popa a proa a través de la superficie, entre el punto de pivote y el borde de popel, forma un ángulo con un plano horizontal, cuyo valor puede elegirse y variarse desde 0º hasta 25º. La posición de la superficie puede ser fija, ajustable a posiciones fijas, o puede ser parte de un sistema de control de movimiento, mediante el cual se ajusta su ángulo y velocidad angular, dependiendo del comportamiento dinámico de la embarcación. La superficie de planeo de proa, el colchón de aire y la aleta de popa forman un sistema para equilibrar la posición de la fuerza ascendente, y para la amortiguación hidrodinámica pasiva y/o activa del movimiento de la embarcación sobre las olas.
Las líneas de límite laterales de la forma en planta de la cámara del colchón (las quillas laterales) preferiblemente deben ser convexas hacia afuera desde la línea central del casco individual, pero también pueden estar formadas por líneas rectas que, para un casco individual simétrico ambas líneas y para un casco individual asimétrico una o ambas líneas, forman un ángulo con la línea central, de modo que la distancia entre ellas es mayor en el borde de popa de la cámara del colchón que en su borde de proa.
La anchura de la cámara de aire del casco individual, medida entre los lados interiores del borde inferior de las quillas de pantoque, respecto a la anchura máxima total del casco individual en la misma sección de babor a estribor, podrá variar entre el 0% en la sección delantera de la cámara del colchón de aire, donde su elevación horizontal es en forma de flecha o en forma de arco, hasta cerca del 100% en una sección en el yugo de popa.
La forma del lado inferior de las superficies de contención laterales de popa a proa de la cámara de aire, las quillas laterales, observadas en vista lateral, se adaptarán a la forma que la superficie de contención de colchón de aire toma cuando funciona estacionaria en la configuración de diseño de la embarcación.
El volumen y dimensiones de la cámara del colchón de aire se adaptarán al rendimiento de los ventiladores, de modo que se controle la fuga de aire desde la cámara de aire, y tenga lugar en el yugo de popa.
La sección de casco de propulsión de esta embarcación está caracterizada por que el casco de propulsión tendrá una longitud entre el 10 y el 100% de la longitud del casco de colchón de aire.
Cada lado exterior de cada casco individual que no está conectado a un casco de propulsión cercano puede disponerse con lubricación de aire, usando el aire recogido de la cámara del colchón de aire, y donde la presión del colchón de aire se usa para forzar a salir el aire.
La estructura de cubierta de la embarcación mencionada está caracterizada por que el lado inferior de la estructura de cubierta - la cubierta de baño - normalmente se ajustará con un cuerpo de volumen, situado simétricamente alrededor del plano de simetría de popa a proa de la embarcación, con el propósito de reducir el impacto del agua sobre la cubierta de baño y proporcionar flotación de reserva en el caso de sumergirse.
Otra realización preferida del casco de embarcación de acuerdo con la invención es un casco de embarcación como el descrito anteriormente, pero en el que el casco de propulsión es un casco simétrico separado, situado entre los cascos individuales, y en el que los cascos individuales pueden ser simétricos o asimétricos.
Otra realización preferida es un casco de embarcación en el que el casco de propulsión es un casco simétrico separado, situado entre los cascos individuales, y en el que los cascos individuales son simétricos, y donde la anchura del casco de propulsión es igual a la distancia entre los lados interiores de los cascos individuales. El fondo de la parte delantera del casco de propulsión está conectado a las superficies inferiores de planeo delanteras de los respectivos cascos individuales. El casco de propulsión es de igual longitud que los cascos individuales y se extiende delante del extremo delantero de los cascos individuales.
Otra realización preferida es un catamarán en el que los cascos de propulsión están ubicados dentro de la cámara del colchón de cada casco individual y en el que los cascos individuales son simétricos. Estos cascos de propulsión constan de dos superficies inferiores de planeo, conectadas entre sí en un plano de simetría de popa a proa, dos superficies laterales, que se conectan a las superficies inferiores y que forman un ángulo agudo con un plano vertical arbitrario, y una superficie de yugo de popa que es un plano transversal relativo a la dirección de popa a proa de la embarcación. El yugo de popa estará en la posición de popa a proa que está en o cerca de, el yugo de popa del casco de colchón de aire. El casco de propulsión está conectado al techo de la cámara del colchón de aire.
Otra realización preferida es un catamarán en el que los cascas de propulsión están ubicados dentro de la cámara del colchón de aire de cada casco individual, y en el que los cascos individuales son asimétricos.
La invención comprende además un tapón de agua instalado en el escalón en la superficie de contención de proa de la cámara de aire, para limitar las fugas desde el colchón de aire. Esto consiste en hacer salir por soplado el agua a alta velocidad (impulso), verticalmente u oblicuamente a popa, en una lámina a lo largo de la línea de límite del escalón a lo largo de la superficie inferior de la embarcación.
El chorro de agua forma un ángulo de entre 0º y 90º con un plano vertical, a través de la dirección de popa a proa del casco individual, pero preferiblemente de 60-70º. Esto preferiblemente se usará en una vía marítima, y debe ser posible cerrarlo.
Otra realización preferida de la invención comprende un tapón de aire del mismo diseño y funcionamiento que se ha descrito anteriormente, pero en el que se reemplaza el agua por aire.
Otra realización preferida es un catamarán con un surco entre el lado interior de cada casco individual y el lado vertical del correspondiente casco de propulsión, y en el que este surco está destinado a recoger el aire que se fuga sobre el lado interior de la quilla de pantoque de cada casco individual.
Otro rasgo de la invención es una embarcación equipada con cuerpos de volumen escalonados en la parte de proa, situados sobre uno o ambos lados de los cascos individuales encima de la superficie inferior de planeo, para proporcionar flotación de reserva y para desviar agua de los lados del casco y, como resultado, reducir la presión de agua sobre la cubierta de baño.
Otra realización preferida de la invención es una embarcación en la que la cámara del colchón en cada casco individual está dividida por mamparos principalmente verticales, sólidos o perforados, que van de popa a proa y de babor a estribor, que se extienden desde el techo de la cámara del colchón hacia abajo hasta encima de la superficie del agua, que forma la superficie de contención inferior del colchón de aire, para limitar la velocidad de compensación de presión que tiene lugar cuando se fuga aire desde el colchón o desde una o más secciones de mamparo. Cada sección puede tener un suministro de aire separado.
Otras realizaciones preferidas son embarcaciones multi-casco, en las que hay más de dos cascos individuales, es decir, tres, cuatro, cinco o más, y en las que los cascos de propulsión están situados sobre el lado o los lados de cada casco individual, o como cascos de propulsión separados entre los cascos individuales, y/o cascos de propulsión ubicados dentro de cada cámara del colchón de aire, o con una combinación de cascos de propulsión conectados lateralmente y separados entre los cascos individuales o dentro de las cámaras de colchón, en base a los mismos principios descritos anteriormente.
Otra realización preferida es una embarcación multi-casco como se ha descrito anteriormente en la que la presión del colchón en cada par de cascos individuales situados simétricamente puede regularse por separado, para contrarrestar un momento de escoraje externo que actúa sobre la embarcación.
Otro aspecto de la invención comprende una embarcación con dos o más cascos de colchón de aire, en el que los ventiladores están conectados entre sí por conductos de aire dentro de cada casco y/o entre los cascos, de modo que si se apaga un ventilador, otro ventilador podrá compensar su suministro de aire, de modo que el concepto de colchón de aire continúa funcionando, aunque en menor extensión. Normalmente, con todos los ventiladores funcionando, todos los conductos de conexión estarán cerrados en ambos extremos por válvulas ubicadas en la salida de cada venti-
lador.
Otra realización preferida comprende un casco de embarcación que consta de un solo casco único (mono-casco), en el que el casco de propulsión se localiza dentro de la cámara del colchón del casco único, y en el que el casco único y el casco de propulsión son simétricos.
Otra realización preferida comprende una embarcación que consta de un solo casco único (mono-casco) con dos cascos de propulsión conectados a cada lado del casco único y que tiene surcos, como se ha descrito anteriormente. Otra realización además comprende adicionalmente un casco de propulsión situado simétricamente dentro de la cámara del colchón de aire del casco único.
Otras realización preferidas comprenden embarcaciones en las que la longitud de la cámara de aire en cada casco único, desde el yugo de popa hasta el escalón, constituye entre el 45 y el 85% de la longitud total del casco.
Otro aspecto de la invención es una embarcación multi-casco con una alta relación velocidad de propulsión a peso, en la que se usa sustentación aerostática sobre la cubierta de baño (efecto de presión dinámica); y que tiene una disposición que comprende al menos un dispositivo de restricción de aire, una bolsa o bolsas elástica(s) inflable(s), que se conecta(n) a cualquier casco lateral y la cubierta de baño, para controlar el caudal de aire y la acumulación de presión, para lograr el equilibrio entre sustentación y resistencia de aire que minimiza la resistencia total de la embarcación. El al menos un dispositivo de restricción de aire puede comprender, por ejemplo, una bolsa o bolsas inflable(s). La bolsa o bolsa(s) inflable(s) pueden estar hechas de goma y/o plástico, por ejemplo.
Otra realización preferida es una embarcación multi-casco como se ha descrito anteriormente, construida para alta relación de carga útil a tamaño y/o operación de bajo calado, donde el volumen entre los cascos laterales está encerrado con una disposición envolvente como se ha mencionado anteriormente en el extremo de popa del túnel, y una disposición de recinto semi-flexible similar en la proa de la embarcación. El volumen resultante se presuriza con un sistema de ventilador separado, de un tipo similar al delineado anteriormente, para producir sustentación de colchón de aire desde esta disposición además de sustentación de colchón de aire desde de los colchones de aire ubicados dentro del semi-casco. La presión de colchón del colchón central normalmente será aproximadamente un 50% de la presión en los colchones en los semi-cascos. La disposición puede clausurarse si se requiere.
Aunque esta invención se ha mostrado y descrito ahora particularmente con referencia a las realizaciones preferidas de la misma, los especialistas en la técnica entenderán que pueden hacerse diversos cambios en la forma y los detalles de la misma sin alejarse del alcance de la invención abarcada por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

1. Una embarcación marina de alta velocidad que tiene al menos un casco, cuyo peso está soportado por combinaciones especificadas de elementos del casco, es decir, superficies de planeo, volúmenes de desplazamiento, colchones de aire presurizados y superficie afectadas por presiones aerostáticas y aerodinámicas a altas velocidades, caracterizada por cámaras de colchón, cada una de las cuales está abierta solamente hacia abajo, un escalón que se extiende hacia dentro desde cada fondo de casco de manera que un plano definido por el escalón separa el casco en una parte de planeo o de desplazamiento que se extiende hacia delante del plano y una parte de colchón de aire presurizado que se extiende hacia atrás, de manera de que cada punto del borde del escalón en el plano está sustancialmente a la misma altura vertical en relación con la superficie del agua no perturbada cuando la embarcación está navegando, una disposición de recinto trasero (14, 15) que define un plano entre las paredes laterales longitudinales, la cámara del colchón de aire y la superficie del agua, donde la parte inferior de dicho plano tiene una ubicación vertical de hasta un 30% de la distancia desde el fondo del casco al techo de la cámara del colchón, definiendo adicionalmente dicha parte inferior de dicho plano, que puede ser ajustable, un ángulo con el plano del agua de hasta 20º cuando la embarcación está navegando, midiéndose dicho ángulo sobre una longitud mínima horizontal que representa al menos un 10% de la longitud total del casco para embarcaciones con una longitud menor de 30 metros y al menos un 4% para embarcaciones con una longitud mayor de 30 metros, siendo la longitud de cada cámara del colchón de aire desde el yugo de popa al punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón entre el 45% y el 85% de la longitud total del casco entre el yugo de popa (23) y la proa (22) y, en una vista lateral, el perfil de la parte inferior de la superficie de planeo y desplazamiento (8) se mide sobre una distancia horizontal desde el punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón y al menos un 30% de la distancia desde dicho punto medio hasta la proa (22), formando dicho perfil de la línea de límite un ángulo agudo con la superficie del agua en velocidad, teniendo dicha cámara del colchón de aire una anchura entre babor y estribor que crece al acercarse al yugo de popa (23), donde el incremento de anchura promedio definido por un ángulo medido desde el punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón al yugo de popa (23) debería ser de 20º, en un ángulo medido entre dirección de la línea central de la embarcación y los lados respectivos del casco lateral a nivel del agua cuando la embarcación está navegando, y donde una sección arbitraria de popa a proa a través de la superficie más baja de la parte de proa del casco forma un ángulo promedio con el plano horizontal de al menos 25º, y donde la embarcación comprende además al menos un cuerpo de propulsión multifuncional (3) de desplazamiento y/o planeo, siendo la longitud de cada cuerpo de propulsión en relación con la longitud total de la embarcación entre el 10% y el 100%, todos por encima de la posición deseada de habilitación del centro de fuerzas ascendentes en relación con el centro de gravedad.
2. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el ángulo agudo entre la superficie de planeo y/o desplazamiento y la línea de límite, medido sobre una distancia horizontal desde el punto medio entre el punto más delantero (27) y el punto más trasero (127) del escalón y al menos a un 30% de la distancia desde dicho punto medio hacia la proa, es preferiblemente hasta 12º, medido a ambos lados de la línea de flotación.
3. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que cada cuerpo de propulsión (3) está conectado a un casco único orientado hacia la línea central de la embarcación, respectivamente.
4. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que se dispone al menos un cuerpo de propulsión (3) entre dichos cascos individuales.
5. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos una sección del cuerpo de propulsión está conectada a un fondo de casco único dentro de dicha cámara del colchón de aire, respectivamente.
6. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que cada dispositivo de propulsión comprende una unidad de chorro de agua para impulsar dicha embarcación.
7. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicho escalón de la cámara del colchón de aire comprende un tapón de agua que hace salir por soplado el agua a alta velocidad y alta densidad para limitar la ventilación no deseada del colchón de aire.
8. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos una aleta de popa forma un ángulo ajustable con un plano horizontal para encerrar el colchón de aire y controlar la ventilación de aire desde la parte de popa del colchón de aire para equilibrar la posición de las fuerzas ascendentes.
9. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que cada cámara del colchón de aire está dividida por mamparos principalmente verticales que se extienden desde el techo de la cámara hacia abajo hasta encima de la superficie de agua, dividiendo de esta manera la cámara del colchón de aire en secciones.
10. Embarcación de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por al menos dos cascos individuales que definen entre ellos y un techo al menos un túnel de aire longitudinal con un área de sección transversal que disminuye en la dirección de popa de la embarcación.
11. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada por al menos un dispositivo de restricción de la sección transversal en la parte delantera de dicho túnel de aire de la embarcación para crear una cámara del colchón de aire que tenga un suministro de gas presurizado separado.
12. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por un surco entre el lado interior de cada casco individual y el lado vertical del casco de propulsión correspondiente, y en la que dicho surco está destinado a recoger el aire que se fuga sobre el lado interior de la quilla lateral de cada casco individual.
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