Resumen
The present invention consists of a fluid flow meter that calculates the speed and direction of a fluid according to the drag force it exerts on a solid body. It consists of a spherical parallel mechanism formed by a fixed base (1) that allows spherical movement to a mobile platform (7) by means of a mast (2) and two kinematic chains (3). Solidarity to the platform (7) a tube (8) supports a spherical container (9) provided inside it with an inertial measurement unit (10), which records the spatial orientation of the platform (7) with respect to the fixed base ( 1) generated by the action of the fluid on the spherical container (9). This device can be used to measure water or air currents, as a support instrument in boat navigation and for measuring fluid currents in channels or pipes. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 2. 1. Dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, caracterizado porque consta de un mecanismo paralelo esférico de tres grados de libertad formado por: 3. 5 4. - una base fija (1) que permite movimiento esférico a una plataforma móvil (7) mediante un mástil (2), que rota respecto de la base fija (1) y se conecta a la plataforma móvil (7) mediante una articulación universal (11), y dos cadenas cinemáticas (3) que comprenden, cada una, una articulación prismática (5) que se conecta a la base fija (1) mediante una articulación universal (4) y se conecta a la plataforma móvil (7) mediante 10 una articulación esférica (6), 5. - un recipiente esférico (9) conectado mediante un tubo (8) a la plataforma móvil (7), que soporta en su interior una unidad de medición inercial (10) que dispone de medios de procesamiento y almacenamiento de datos, para calcular la velocidad (60) y dirección 15 (61) del fluido en el espacio a partir de la orientación espacial de la plataforma móvil (7) respecto de la base fija (1). 6. 2. Dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, según reivindicación 1, caracterizado porque el mástil (2) se mantiene en un ángulo de reposo por un muelle de 20 torsión (13) y es desviado de dicho ángulo de reposo según varía la orientación espacial de la plataforma móvil (7) respecto de la base fija (1) por acción del fluido sobre el recipiente esférico (9). 7. 3. Dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, según reivindicaciones 1 y 2, 25 caracterizado porque la cadena cinemática (3) se mantiene en una posición intermedia de su carrera por dos muelles de tracción (33) y (35) antagonistas, y es desviada de dicha posición según varía la orientación espacial de la plataforma móvil (7) respecto de la base fija (1) por acción del fluido sobre el recipiente esférico (9). 8. 30 9. 4. Dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el mástil (2) presenta un agujero (14) perpendicular al eje longitudinal de rotación del mástil (2) que permite bloquear la rotación del mástil (2) respecto de la base fija (1) con un prisionero (17), para reducir los grados de libertad del mecanismo de tres a dos y limitar el dispositivo a la medición de velocidad y dirección de un fluido en un plano, en 35 lugar del espacio. 10. 5. Dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la base fija (1) posee una brida circular (18) que permite instalar el dispositivo en diferentes posiciones de una embarcación, estructura, canal o tubería. 40 11. 6. Dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque puede instalarse entre la base fija (1) y la plataforma móvil (7) una cubierta deformable para proteger el mecanismo de posibles agentes externos presentes en el fluido. 45 12. 7. Método de cálculo del dispositivo para la medición de corrientes de fluidos, descrito en las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: 13. - Etapa de cálculo de posiciones del dispositivo que comprende a su vez las siguientes 50 fases: 14. - la unidad de medición inercial (10) calcula la orientación espacial (45) de la plataforma móvil (7) respecto de la base fija (1), 15. - los medios de almacenamiento proporcionan la distancia (46) desde el centro del recipiente esférico (9) hasta el centro de la articulación universal (11) y la longitud (47) del mástil (2), 5 16. - los medios de procesamiento utilizan la orientación (45), la distancia (46) y la longitud (47) para calcular la posición (52) del centro del recipiente esférico (9) respecto de la base fija (1), 17. - los medios de procesamiento utilizan la orientación (45) y posición (52) para calcular, a partir de un modelo cinemático inverso (53) del mecanismo, tres posiciones articulares 10 (54). 18. - Etapa de cálculo de fuerzas experimentadas por el dispositivo que comprende las siguientes fases: 19. - los medios de almacenamiento proporcionan la constantes elásticas lineal (48) y 15 angular (49) de los muelles del mecanismo, 20. - los medios de procesamiento utilizan las constantes elásticas y las posiciones articulares (54) para calcular, mediante los multiplicadores (55), tres fuerzas articulares (56) correspondientes a las fuerzas axiales experimentadas por las articulaciones prismáticas del mecanismo y el torque experimentado por el mástil 20 21. - los medios de procesamiento utilizan las fuerzas articulares (56) para calcular, a partir del jacobiano transpuesto (57) del mecanismo, la fuerza de arrastre (58) ejercida por el fluido sobre el recipiente esférico (9). 22. - Etapa de cálculo de velocidad y dirección del fluido que comprende a su vez las siguientes fases: 25 23. - los medios de almacenamiento proporcionan el radio (50) del recipiente esférico (9), 24. - la unidad de medición inercial (10) calcula la aceleración (44) correspondiente al vector de aceleraciones lineales del recipiente esférico (9), 25. - los medios de procesamiento utilizan la aceleración (44) para verificar o corregir la dirección de la fuerza de arrastre (58) y evitar errores en las mediciones, 30 26. - los medios de procesamiento utilizan el radio (50) del recipiente esférico (9) y la fuerza de arrastre (58) para calcular, mediante un modelo hidrodinámico (59), la velocidad (60) y dirección (61) del fluido en el espacio.
