Hypothesis about Matter Formed by Confined Electromagnetic Fields

 

Main hypothesis as to why matter would be composed of electromagnetic fields

How can an electron and a positron be formed by passing photons or high-energy electromagnetic fields through the nucleus of an atom and this Electron already has a certain "Mass" and that Mass that is only formed by electromagnetic fields is already what we call " Matter".

Furthermore, every time a neutron disintegrates with nuclear energy, either from the fission of Uranium or Plutonium or from the fusion of Deuterium and Tritium, this neutron generates, above all, high-energy electromagnetic waves such as gamma rays and heat, with which we then generate electrical energy, and this heat and the respective gamma rays is always made up of electromagnetic fields of different frequencies and wavelengths, but they are always electromagnetic fields and without the existence or appearance of third elements in the reactions of creation or disintegration of particles in electromagnetic fields.

And every time matter disintegrates with antimatter, high-energy electromagnetic waves appear; and every time we disintegrate the particles in the different particle and subparticle test equipment that make up the atom, the larger particles emit radiation or electromagnetic fields plus other subparticles that form it, until reaching the smallest subparticles where many of them also end up disintegrating in electromagnetic fields.

Therefore, if particles such as electrons that already have a certain "Mass" can be formed only with electromagnetic fields and if, in addition, each time we destroy or open particles and their subparticles we obtain electromagnetic fields, the most logical thing to think is that precisely those particles and subparticles are composed of what, on the one hand, creates them and, on the other hand, we obtain or are emitted, every time we destroy, open or disintegrate them, which are precisely, as we said, always electromagnetic fields.

The particles generate to the force fields or the electromagnetic fields generate to the particles

The Particles of the atoms can create and absorb Electromagnetic Fields of low energies, but in turn, in my opinion, the Particles are formed by Electromagnetic Fields of high energies such as gamma rays.

Currently it is believed or thought that particles are the basis of physical phenomena and all other physical phenomena and effects such as electromagnetic fields and other force fields depend on the interactions between particles and subparticles, but in my opinion and from my point of view, this is the other way around, that is, they are above all electromagnetic fields with their different characteristics and with the different fields of force that would constitute them, such as an electric field and a variable magnetic field plus a gravitational field and plus the field of forces generated by the attractive strong nuclear force and the expansive residual nuclear force are the basis of the physical phenomena and effects that we know, and these characteristics that the electromagnetic field formed in this way has is what gives it the different characteristics that they have the different particles that make up atoms, matter and the other effects and physical phenomena that we know currently.

From my point of view, this Hypothesis better explains the following physical effects with respect to how current theories explain them:

1. Unification of the four fundamental forces (Introduction).

2. Confinement of Electromagnetic Fields (Hypothesis 1).

3. Mass of Particles and Matter (Hypothesis 2).

4. Mechanism of operation of atoms:

    4.1. Rotation of electrons around the atomic nucleus (Hypothesis 3).

    4.2. Emission and absorption of photons from atoms (Hypothesis 4).

5. Thermal Conductivity of Materials (Hypothesis 5).

6. Steady Gravitational, Magnetic, and Electric Fields (Hypothesis 7).

7. High density of Black Holes (Hypothesis 8).

Hypothesis 1: Confinement of Electromagnetic Fields by the Strong Nuclear Forces

In my opinion, the confinement of the electromagnetic fields that form the particles of the atom, such as neutrons, protons, electrons, and even neutrinos, occurs thanks to the strong nuclear force. This force, in my view, is produced by the electromagnetic fields themselves, or superforces, and although it has a very short range, it only takes the fields generated by this force touching each other for confinement to occur.

Furthermore, it is necessary that particles such as protons, neutrons, electrons, and neutrinos do not overlap and that no two particles occupy the same space. This is achieved by the effect of the expansive strong nuclear force (or Fukuyama potential), which occurs at shorter distances than the attractive strong nuclear force. Therefore, the attractive force would confine electromagnetic fields into a spherical shape when attractive forces act upon each other, and the expansive strong nuclear force would cause confined electromagnetic fields to have a certain size when repulsive forces interact, and preventing particles from overlapping and forming a kind of boundary or shell between the confined particles.

Hypothesis 2: Particle confinement and Neutron generation in Black Holes

In my opinion, initially, the matter formed by the confined electromagnetic fields that form the different particles, such as the Electrons, Protons and Neutrons of Atoms would be formed in a first moment as Neutrons in the Hawking Radiation of the Black Holes and would be fired from the surface of the Black Holes as Cosmic Rays, and for me this would be the place where the formation and confinement of the electromagnetic fields that form the particles that we know so far.

Hypothesis 3: Rotation of the Electrons around the Atomic Nucleus

Considering that in particles with charges, either the Proton with a positive charge and the Electron with a negative charge, said electrical charges would move around the particle and rotate with a speed equal to the speed of light, which is the speed with which they move or displace the fields of forces in a vacuum, with this we have that for a particle of smaller diameter and size the frequency of rotation of the electric and magnetic fields around the particle is greater the smaller the particle, and this makes sense with the fact that smaller particles are more mobile and faster than larger particles such as neutrinos that arrive at speeds close to the speed of light and this may be due somewhat to the fact that by having the smaller particles less mass than larger particles and on the other hand to the fact that the frequency of rotation of their electric and magnetic fields around the particles is also greater and makes these more mobile particles when their rotating electric, and magnetic fields interact between the particles, and cause the particles to take on velocities different from each other.

And in the case of the electron that revolves around the Proton as the two particles have different frequencies of rotation of their electric and magnetic fields but with opposite electrical charges that tend to get closer, as the electron tends to get closer to the proton as the particles follow to their rotating electric fields and not to the particle itself, the particles will tend to revolve around each other whenever the frequencies of their electric fields are different, instead with the case of the electron and the positron as the two particles they have similar or equal masses, one will rotate around the other in the form of counter-rotating wheels at the same speed until these particles come closer, make contact with each other and disintegrate as currently occurs.

Therefore, the electron would revolve around its associated proton due to the action of the rotating electric fields of the particles that, being one negative and the other positive, tend to get closer but the centrifugal force of the electron prevents the electron from getting completely close to the proton and the electron remains revolving in its orbitals as it is usually observed that electrons revolve around atomic nuclei and protons.

Hypothesis 4: Emission and Absorption of Photons of the Atoms

Considering the previous hypothesys where an electron would rotate around the nucleus of the atom and its associated proton due to the speed at which the electric field formed by the Proton would rotate, and considering that an accelerated electric charge forms an electromagnetic field as is the case of radio antennas that if an electric charge is made to oscillate at a certain frequency, electromagnetic waves are formed with the same frequency as the frequency with which the electric charge moves, and considering that if the atom in which the electron is rotating around the proton at a certain temperature and this atom tends to slow down, for example, the speed of rotation of the electron around the proton there would be a deceleration and slowdown in the speed of the negative charge of the electron with respect to the positive electric field of the proton and this would generate the emission of an electromagnetic wave of this atom, and a decrease in its internal energy and of the frequencies of the electric fields confined of the proton and the electron, and a decrease in the spin speed of the electron and a decrease in the orbital where the electron spins.

And since the electric field emitted or absorbed by the atoms has a certain or discrete value, the orbitals where the electrons rotate around their protons are discrete and not continuous as observed in reality. What would have to be determined in this case on which the discrete value of the energy and the frequency of the electromagnetic wave that the atom emits or absorbs depends, in these cases knowing that there would be an acceleration or deceleration of the rotation of the electric fields that form the proton and to the electron when an atom emits or absorbs electromagnetic waves or photons.

In addition, I believe that if the value of the energy and frequencies of these electromagnetic waves that are absorbed and emitted by atoms could be determined with respect to the deceleration or acceleration between the rotating electric fields of their electrically charged particles, could take a big step forward in the resolution of how they work and how are the different characteristics that atoms have and that are currently carried out with the equations of quantum mechanics, which in most cases are many different types of equations, and that do not give values exact, and only approximate values are obtained with most of the equations that are currently used and without really knowing what the real mechanisms are with which most of the effects of quantum mechanics and the functioning of the different atoms are produced.

Hypothesis 5: Temperature exchange between the atoms of a material

In my opinion, the exchange of temperatures inside a material or what is called "Thermal Conductivity" of a material should not only be due to the mechanical collision between the atoms that have a higher thermal agitation and temperature to those that have a lower temperature. , if not that for me it would also be due to the exchange of photons between the atoms of higher temperature to those of lower temperature and this exchange of photons may be increased by the mechanical shocks between the atoms of the material that would accelerate or decelerate the speed of the electrons of the atoms and this would generate an increase in the emission and absorption of photons of the atoms that have different temperatures and this would be what would generate the increase in the thermal conductivity of certain materials that have a highly vibrating crystalline structure as is the case of the Aluminum, since the energy of the atoms depends according to this hypothesis of the matter formed by electromagnetic fields of the frequency with which the particles that form the atoms are formed and these values ​​of the energy and frequency that the confined electromagnetic fields that form these particles have can only be increased and decreased, initially, with the emission and absorption of photons or electromagnetic waves and not only mechanically.

In this way, the Thermal Conductivity of the materials, initially, would coincide with some materials such as Aluminum that has a high thermal conductivity but a low capacity to emit and absorb electromagnetic radiation or heat, since the vibration and mechanical shocks between its atoms would accelerate or decelerate the electrons of the atoms, increasing their emission and absorption of photons and electromagnetic waves and therefore the thermal conductivity of said material.

Physical observations that would correspond to this Hypothesis

A. Energy and Frequency of the photons that would make up the Particles and Subparticles of the Atom

If we calculate the Energy and Frequency that the confined electromagnetic field or photon that forms the particles and subparticles that form the atom should have, it gives us the values ​​shown in the following table:

As can be seen in the calculations shown in the previous table, all the particles and subparticles would be formed by electromagnetic fields or photons with the frequencies that correspond to the Soft and Hard Gamma Rays.

These results allow us to think that the particles and subparticles of the atom could be effectively formed by confined electromagnetic fields as we have been proposing in this hypothesis, since the frequencies that these confined photons should have are the frequencies with which it has been observed that they appear when matter disintegrates in the different particle accelerators or in the Fission and Nuclear Fusion reactors and that correspond to the area of ​​Soft and Hard Gamma Rays.

Furthermore, Neutrinos could also be formed by confined electromagnetic fields and generate gravitational fields, which is what gives us the notion that Neutrinos also have mass as currently observed, and the confined electromagnetic fields that would form Neutrinos would correspond to those of ultraviolet light with a wavelength of 225 nm, such as those emitted by atoms at high temperatures, as currently observed.

Hypothesis 6: Disintegration of the atomic nucleus particles in Nuclear Fission

In my opinion, in the generation of energy by Nuclear Fission in the destruction of the nuclei of very heavy atoms, as is the case of Uranium U235 that, with the acceptance of a Neutron, transforms into Uranium236 and fissions into Krypton Kr92 and Barium Ba141, in the separation of the atomic nuclei, probably due to the action of the force of the strong nuclear interaction, generates some type of tearing force on the Protons or Neutrons of the Uranium nucleus and these due to this great tearing force that could be produced on them would generate the collapse of these particles of Protons or Neutrons and they deconfine and disintegrate in the form of Gamma Ray radiation as occurs in these nuclear disintegrations by fission of Uranium.

Hypothesis 7: Steady Gravitational, Magnetic, and Electric Fields

Being the Gravitational, Magnetic and Electric fields formed by the electromagnetic waves and the various particles stationary (as it was also theorized up to now), since if they were not stationary and there would be an exchange of energy between the gravitational, magnetic and electric fields, that generate particles and atoms, energy and size of atom particles formed by confined electromagnetic fields would transfer energy to each other and would end up having all particles formed by confined electromagnetic fields the same size and mass. For example, in this case, the electron would end up having the same mass and size as the Proton and the Neutron and, in turn, the Neutrinos, which would be made up of photons confined to the range of visible light, also in their energy transfer with the particles of atoms they would increase in mass by being the same size or similar in size to electrons, protons, or neutrons.

Therefore, if we consider that the particles of the atom and the other particles formed by confined electromagnetic fields such as Neutrons, Protons, Electrons and Neutrinos maintain their size, mass and internal energy, then the gravitational, magnetic and electric fields that they generate do not they would have to transfer energy and it coincides with the current theories that indicate that gravitational fields do not consume or transfer energy and therefore are considered to be stationary gravitational fields.

And this topic in conjunction with Hypothesis 5 tells us that all energy transfers between particles or atoms are done only through electromagnetic waves, the other force fields alone produce potential forces or energy but the energy transfer between all bodies and their atoms is only through electromagnetic waves.

Hypothesis 8: How Black Holes would be formed by Electromagnetic Fields

Black Holes would be formed by high-density "compact matter" as it has been theorized until now, precisely because they would be formed by the electromagnetic fields that would form the matter and the particles of the atom, all compacted and united with each other without empty spaces between them. That is, without the large interstices and empty spaces that exist in atoms between the electrons and their nucleus, or the interstices or empty spaces that could also exist between the spherical particles that make up the nucleus of the atom, such as neutrons and protons. And for the latter, it would be that a black hole has an even higher density, for the same mass, than a Neutron Star, for example.

Furthermore, in my opinion, neutrons are generated in black holes and ejected from their surface formed by high-energy hard gamma rays, since gamma rays also form black holes, and according to the Pierre Auger cosmic ray observatory in Mendoza, Argentina, the most energetic cosmic rays are made up of protons and electrons, and come from active galaxies with supermassive black holes.

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Barco solar de alta velocidad

Barco propulsado a energía solar de alta velocidad

"High Speed Solar Ship Project"  in English

Figura 1. WIG Hidrodinámico y Aerodinámico (HydAer en Inglés) a energía solar. Este tipo de embarcación puede llegar a velocidades de 200 a 230 Km/h respecto de los 80 a 100 Km/h de velocidad máxima que pueden alcanzar los barcos de altas velocidades actuales.

WIG HydAer o Vehículo Naval de Efecto Suelo propulsado total o parcialmente a energía solar

Para que una embarcación pueda funcionar a energía solar necesita una superficie de captación de la energía del sol varias veces superior al tamaño de su propio casco, para esto es necesario poner una estructura adicional para aumentar la superficie de captación de energía solar y en donde colocar los paneles solares fotovoltaicos para generar la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la embarcación, tanto para sus sistemas propulsores como para los consumos de energía de los distintos equipos que lleve la misma.

En el caso de embarcaciones que necesiten navegar a alta velocidad un sistema que puede ser adecuado para poder ampliar la superficie de captación de la energía solar es un sistema de alas rebatibles a ambos costados su casco principal. Donde dicha estructura también contara con flotadores en sus laterales para poder soportar el peso de dicha estructura porta paneles solares cuando la misma este desplegada y extendida.

Para disminuir el consumo de energía del barco cuando este navegue a alta velocidad puede ser conveniente que la estructura que está desplegada para poder captar mayor cantidad de energía solar además tenga la forma del ala de un avión, ya que cuando esta embarcación navegue a alta velocidad sobre las alas del barco aparecerá una fuerza de sustentación que tenderá a elevar el casco del barco y a disminuir el contacto del agua con su superficie.

Como la viscosidad cinemática y la densidad del agua es mayor que la del aire, a alta velocidad, la fuerza de resistencia al avance producida por el agua sobre el casco de la embarcación será mayor que la fuerza producida por el aire sobre las alas de esta embarcación, por lo tanto, es mejor que esta embarcación cuando navegue a alta velocidad tenga el menor contacto y rozamiento posible con el agua.

Además, cuando las alas de un avión se desplazan sobre una superficie plana a muy poca altura (entre 0,3 y 3 metros) aparece una sobrepresión del aire debajo de las alas del avión que hace que aumente su fuerza de sustentación y disminuzca su consumo de energía entre un 40 y 60% de cuando el avión se desplaza a una altura convencional. Este efecto es también aprovechado por los WIG (Wings In Ground effect) o vehículos de efecto suelo que funcionan como si fuera un avión en vuelo rasante.

Figura 2. Los cascos que podrá tener serán como los que utilizan los barcos de altas velocidades actuales como los cascos de planeo, los catamaranes o los cascos con hidroalas. 

Sistemas de propulsión y funcionamiento a distintas velocidades.

En este tipo de embarcación los más aconsejable es que su sistema de propulsión este formado por motores eléctricos ya que los mismos tienen un menor tamaño que los motores a combustión interna y además los mismos pueden funcionar sumergidos en el agua y estar colocados junto a los propulsores que se utilicen. Como elementos propulsores lo más conveniente es que se utilicen hélices de alta velocidad, hélices supercavitantes o sistemas de chorro de agua de alta eficiencia que son los sistemas de propulsión que se utilizan en los barcos de alta velocidad actuales.

En general el consumo de la embarcación aumentara con el peso de la carga transportada y la velocidad de la misma, por lo tanto esta embarcación podrá tener dos formas principales de funcionamiento, una a baja velocidad donde el 100 % de su consumo de energía podrá ser suministrado por sus propios paneles solares, llegando a velocidades de unos 30 Km/h aproximadamente. Y otra funcionando a alta velocidad donde las formas de alas de la estructura porta paneles solares y el efecto suelo que se producirá debajo de las mismas le permitirá funcionar con un marcado menor consumo de energía y además llegar a mayores velocidades de crucero que los barcos de altas velocidades actuales.

Igualmente en su funcionamiento a alta velocidad, aunque el consumo total de la embarcación depende del peso total de la misma y del peso de la carga transportada, lo más probable es que no pueda funcionar solo con la energía suministrada por lo paneles solares sino que necesite una energía eléctrica auxiliar, la cual podrá ser entregada por un sistema de acumuladores eléctricos o baterías eléctricas que se recarguen con sistemas de recarga externos a la embarcación en los muelles o en los lugares de fondeo de las mismas.

La ventaja que puede tener este tipo de embarcación respecto de los WIG aéreos que también se están desarrollando en la actualidad es que los propulsores debajo del agua le darán mayor fuerza de empuje y mayor capacidad de frenado cuando la embarcación navegue a bajas velocidades y haga sus movimientos de aceleración y desaceleración de mejor forma ya que esta embarcación siempre tendrá sus propulsores sumergidos en el agua, y que en el caso de los WIGs aéreos despegan y acuatizan como los hacen actualmente los hidroaviones y es de una forma más lenta y compleja de hacer la aceleración, la desaceleración y el posible esquive de bultos o de otras embarcaciones que puedan haber en el agua en el trayecto de esta embarcación de alta velocidad, que esta embarcación con los propulsores subacuáticos que le daría la capacidad de mejorar el manejo y la maniobrabilidad del barco a alta velocidad en esos momentos, ya que en los WIGs aéreos para esquivar un obstáculo u otra embarcación en el agua el WIG debe acelerar y aumentar la potencia de sus motores por el doble o el triple de su potencia de régimen para salir del efecto suelo y poder aumentar su altura y esquivar el obstáculo, y esto lo puede hacer muy vertiginoso y peligroso en los momentos de esquivar otras embarcaciones u obstáculos que estén sobre él agua, mientras que en estos WIG HydAer para esquivar un obstáculo estas embarcaciones primero frenarían y disminuirían su velocidad lenta y progresivamente para que no se produzca una desaceleración muy brusca con el agua, como cualquier embarcación de alta velocidad actual, y luego esquivaría el obstáculo o la otra embarcación y volverían a aumentar su velocidad para continuar su recorrido a alta velocidad siendo una forma mucho más segura para esquivar este tipo de obstáculos u otras embarcaciones que los WIGs aéreos y esta posiblemente sea la ventaja principal de funcionamiento entre estos dos tipos similares de sistemas de transportes de efecto suelo que se desplazan sobre el agua.

Figura 3. El ancho de las alas y su tamaño podrá ajustarse a cada aplicación. Los flotadores laterales sirven además para embolsar el aire debajo de las alas y aumentar el efecto suelo.

Si bien en la actualidad los paneles solares comerciales tienen una eficiencia limitada del orden del 20 al 21 %, menor a la eficiencia que los mismos puedan tener en un futuro, hoy en día también es justificable el uso de este tipo de embarcación ya que el uso de energía solar le permitirá ahorrar de forma considerable el consumo de energía externa de la embarcación ya sea cuando navegue a baja como a alta velocidad respecto del consumo de energía que tienen en estos dos tipos de usos las embarcaciones actuales.

Tipos de aplicaciones y zonas apropiadas para el uso de este tipo de buques.

Figura 4. El amarre y fondeo deberá hacerse de forma que el viento y el oleaje no afecte a la embarcación debido a la importante altura que puede tener el sistema de alas rebatibles cuando esta plegada.

Este buque por tener el sistema de alas laterales muy cerca del agua cuando el mismo navegue con la estructura desplegada y extendida, y por tener una gran altura cuando la estructura de alas rebatibles esta plegada, puede ser que tenga inconvenientes cuando el mismo este navegando si existen fuertes vientos y oleajes. Por esto lo más conveniente es que este tipo de buque se utilice en zonas de aguas abrigadas o en mares abiertos con vientos leves y con la precaución de no exponer esta embarcación a fuertes vientos y oleajes como puede ser un momento de tormentas. 

Tipos de aplicaciones de esta embarcación:

1_ En yates de recreo o esparcimiento, y en barcos deportivos o de pesca con una eslora mayor a  los 10 metros. En este caso cuando estas embarcaciones se muevan a baja velocidad podrán hacerlo en un 100% a energía solar y si necesitan mayor velocidad para su desplazamiento podrán hacerlo a mayor velocidad que las embarcaciones de alta velocidad actuales. Además cuando estén fondeados o sin movimiento podrán aprovechar a recargar las baterías eléctricas que lleve con la estructura alar porta paneles solares extendida.

2_ En barcos policiales o militares de patrullaje de zonas costeras. Pudiendo navegar tanto a baja como a alta velocidad según se necesite durante sus patrullajes o persecusiones.

3_ En Ferrys para el transporte de personas o de cargas desde cortas hasta medianas y largas distancias.

Este tipo de barco de alta velocidad tiene como aplicación más interesante la posibilidad de poder alcanzar velocidades de alrededor de los 200 a 230 Km/h en embarcaciones navales propulsadas desde el agua, en las cuales estas velocidades no pueden ser alcanzadas por ningún otro tipo de embarcación como los Catamaranes, los Cascos de Planeo o los Barcos con Hidroalas y probablemente se utilizarán sobre todo en las embarcaciones anteriormente mencionadas dónde la reducción del tiempo necesario en hacer los recorridos del barco sea más importante con recorridos de cortas y medianas distancias del orden de los 1.000 o 2.000 Km o más de autonomía navegando a alta velocidad.

Esto permitiría aumentar el uso turístico de los grandes Yates de Lujo y disminuir considerablemente el tiempo de los recorridos y de los viajes en Ferries entre otras ventajas del uso de estás embarcaciones de altas velocidades.

Figura 5. La estructura alar en forma rebatible le permitirá expandir la superficie de captación de energía solar cuando la misma este navegando o disminuir su tamaño cuando este amarrada o fondeada.

Estabilidad y maniobrabilidad de estas embarcaciones ante vientos y oleajes cruzados. 

Los vehículos de efecto suelo que utilizan como sistemas de propulsión hélices acuáticas, en general, tienen inconvenientes en la estabilidad y en la maniobrabilidad de la embarcación cuando la misma se desplaza a alta velocidad con vientos y oleajes cruzados, como fue el caso del proyecto de Ferry de alta velocidad de efecto suelo Seabus-Hydaer investigado por la Unión Europea entre los años 1997 y 2000 y que fue congelado y abandonado tras encontrar importantes inconvenientes en la maniobrabilidad y estabilidad de este tipo de embarcaciones cuando la embarcación se desplaza a altas velocidades con vientos y oleajes cruzados. 

Este Ferry Seabus-Hydaer investigado años atrás por la Unión Europea utilizaba para su propulsión motores a combustión de turbina de gas y propulsores de chorros de agua y tenia como velocidad de diseño 125 Nudos (231,5 Km/h) y podía transportar 800 Personas y 100 Automóviles.

Figura 6:  Embarcación de efecto suelo propulsada con motores eléctricos y hélices propulsoras supercavitantes de superficies ranuradas o sistemas de chorro de agua.

 

Una forma de disminuir el efecto nocivo de la acción de los vientos cruzados contra la estabilidad lateral de la embarcación cuando se desplaza a altas velocidades es utilizando múltiples sistemas de propulsión formados cada uno de ellos por motores eléctricos y hélices propulsoras con sistemas Azimutales para el control de la posición de los sistemas de propulsión, donde cada uno de los propulsores tenga la posibilidad de cambiar la dirección en forma independiente el uno de los otros pero de manera coordinada entre todos ellos para poder orientar la estructura alar de la embarcación y poder realizar los giros y el doblaje de la misma de la forma deseada con el fin de "orientar" en cada momento la estructura alar de la embarcación de la forma necesaria para evitar la acción nociva de los vientos cruzados sobre los laterales de su estructura alar.

Figura 7:  Embarcación de efecto suelo con las hélices propulsoras y con los sistemas azimutales para desplazarse en la misma dirección a la de la resultante del viento y del oleaje.

 

 

Cuando esta embarcación de efecto suelo se desplaza a favor o en contra del viento pero con una dirección que coincide con la dirección del viento, todas las unidades propulsoras formadas por el motor eléctrico y las hélices propulsoras estarán todas "alineadas" en la misma dirección que la dirección del desplazamiento de la embarcación, como muestra la Figura 7.

Figura 8:  Direcciones de los vientos que actúan sobre la estructura alar de la embarcación cuando existen vientos y oleajes cruzados.

 

 

Pero cuando existen vientos y oleajes cruzados a la dirección del desplazamiento de la embarcación a alta velocidad, como en este ejemplo de la Figura 8, el ángulo entre la dirección de desplazamiento de la embarcación y la Resultante del viento que actúa sobre la estructura alar de la embarcación que es lo que más complica a la estabilidad lateral y a la maniobrabilidad de la embarcación es de 8°. Por lo tanto si nosotros rotamos “todas” las unidades propulsoras independientes formadas por los motores eléctricos y las hélices propulsoras ese mismo ángulo, tanto en los propulsores de la proa como en los de la popa (como muestra la Figura 9), la dirección de la estructura alar de la embarcación se "alineara" con la dirección de la resultante del viento que actúa sobre la embarcación por lo que se minimizaran los efectos nocivos de desestabilización lateral del viento cruzado sobre la estructura alar de la embarcación pudiendo mejorar de forma importante la estabilidad y maniobrabilidad de la embarcación, y además mejorará y disminuirá el valor de la resistencia al avance generada por el viento y el oleaje cruzado cuando actúa sobre la embarcación a alta velocidad.

Figura 9:  Embarcación de efecto suelo con las hélices propulsoras orientadas para desplazarse cuando la dirección del viento y del oleaje son cruzados.

Con este sistema de rotación independiente de los sistemas propulsores para "alinear" la estructura alar de la embarcación con la dirección del viento resultante que actúa sobre su estructura alar cuando la embarcación se mueve a la alta velocidad disminuiremos los efectos nocivos del viento sobre la embarcación pero no disminuiremos del todo los efectos nocivos que también tendrá el oleaje cruzado sobre los sistemas propulsores subacuáticos de la embarcación, pero en general, el efecto del oleaje cruzado sobre los propulsores sumergidos en el agua (una vez resuelto el efecto nocivo del viento cruzado con la estructura alar del barco) serán similares a los efectos y la desestabilización que genera el oleaje cruzado en las embarcaciones únicamente con hidroalas, y cuyo efecto, muchas veces es prácticamente despreciable en el funcionamiento de dichas embarcaciones solo con hidroalas.

Con este sistema de direccionamiento de la estructura alar de la embarcación según se necesite se podrá disminuir de forma significativa o directamente resolver los problemas de estabilidad, maniobrabilidad y aumento de la resistencia al avance que generan los vientos y oleajes cruzados sobre el funcionamiento normal de la embarcación; pero los oleajes cruzados y los demás oleajes en general con los que podrá funcionar esta embarcación tampoco deberán superar ciertas alturas a la que le sea imposible navegar a esta embarcación a alta velocidad. 

Por lo tanto creo que es necesario estudiar e investigar la aplicación de este tipo de sistema de propulsión eléctrico-solar en este tipo de vehículos de efecto suelo propulsados por hélices acuáticas dadas las interesantes características de alta velocidad y relativo bajo consumo de energía que podrían llegar a tener este tipo de vehículos de alta velocidad, dado el creciente interés que tiene la aplicación de la energía solar en los sistemas de transportes navales y de que sea posible utilizar este tipo de vehículos de efecto suelo propulsados por hélices acuáticas tanto en Ferries de altas velocidades, como en Yates de uso recreativo de mediano y gran tamaño, y en embarcaciones de patrullajes costeros o guardacostas.

Sistemas de propulsión a altas velocidades.

Los vehículos de efecto suelo que utilizan como sistemas de propulsión hélices acuáticas generalmente fueron diseñados con sistemas de propulsión o hélices totalmente sumergidas, como el proyecto del Seabus HydAer de la Unión Europea que tenía proyectado el uso de sistemas de chorros de agua movidos por turbinas de gas y llegar a velocidades de 125 Nudos (231,5 Km/h). Pero en el caso de los sistemas de chorros de agua que se utilizan en barcos de alta velocidad, las velocidades máximas que generalmente pueden desarrollar es de hasta unos 60 a 65 Nudos (120 Km/h) donde a partir de estas velocidades su eficiencia de funcionamiento empieza a disminuir como casi todas las hélices de agua de altas velocidades por la aparición del efecto de cavitación que se empieza producir a alta velocidad.

En el caso de las lanchas de carreras como la categoría de motonáutica internacional Class 1 que alcanzan velocidades máximas del orden de los 140 Nudos (260 Km/h), utilizan para su propulsión hélices de superficie semisumergidas, las cuales pueden funcionar a dichas velocidades con una buena eficiencia de propulsión pero la hélice tiene que funcionar al ras del agua con una parte de la hélice sumergida y la otra parte sobre el agua, y con un diseño de las palas en forma especial que provoca una reducción del efecto de cavitación en las palas de la hélice cuando estas se mueven a alta velocidad.

En el caso de este barco de efecto suelo propulsado desde el agua como el mismo si esta cargado o si esta vacío puede tener diferentes alturas de su estructura y de su casco respecto del agua, o si existe cierto oleaje en el momento de navegar a alta velocidad que dificulte también que las hélices semisumergidas puedan estar al ras del agua en todo momento, para mi sería conveniente que el propulsor de agua utilizado este completamente sumergido en el agua durante todo el tiempo, pero es difícil encontrar hélices acuáticas que funcionen a alta velocidad totalmente sumergidas con buenas eficiencias debido a la pérdida de eficiencia por la cavitación. 

Yo creo que para disminuir el efecto de cavitación que se genera en la parte posterior o de atrás de las hélices cuando aumenta su velocidad, sería que en dicha parte de atrás de la hélice se inyecte aire a presión para evitar la disminución de la presión que se produce en estas partes de la hélice cuando aumenta su velocidad y disminuir la aparición de la cavitación y poder realizar hélices que puedan funcionar a alta velocidad sin pérdidas de eficiencia por este efecto.

En este caso también creo que habría que realizar un estudio para comprobar que esta inyección de aire a presión en la parte posterior de la hélice reduzca las pérdidas de eficiencia por cavitación correctamente en el caso de utilizar hélices con inyección de aire a presión, y me parece que puede ser una forma interesante de obtener sistemas de propulsión totalmente sumergidos con buenas eficiencias de funcionamiento a las velocidades que quisiéramos que naveguen estos barcos de alta velocidad que serían del orden de los 200 a 230 Km/h.

Estimación del consumo

El consumo de combustible por tonelada transportada y la relación de carga transportada respecto del peso total del WIG HydAer cargado que se dan en las tablas que muestran las figuras son estimativos y sus valores dependen de la eficiencia del efecto suelo que se logre alcanzar con este WIG HydAer durante su funcionamiento, del peso propio con que se logre fabricar está embarcación y del peso del combustibles o las baterías eléctricas que se utilicen.

Cómo la relación máxima de los coeficientes de sustentación Cl y de resistencia al avance Cd es de 65, para el perfil alar elegido, consideramos para el cálculo del consumo de combustible de la embarcación a valores de la relación R = L/D, del orden de los 30, 40 y 50.

Considerando que una buena relación entre la carga transportada y el peso propio vacío de la embarcación para viajes de corta distancia puede ser de 1,2 ; pero si el viaje es de larga distancia, donde se necesitaría llevar mucho peso en baterías eléctricas o combustible o bien si el peso propio de este WIG HydAer sería alto la relación entre la carga transportada y el peso vació de esta embarcación puede caer a un valor estimado de 0,8. 

En estos resultados podemos ver que el consumo estimado para el WIG HydAer sería para distancias de recorrido de unos 1.000 a 2.000 Km y dicho consumo sería inferior que el consumo por carga transportada de un avión, pero mayor al caso de un camión o del resto de los sistemas de transportes de grandes cargas como el ferrocarril o los buques interoceánicos.

Conclusión

En principio, según los resultados obtenidos este tipo de WIG HydAer eléctrico-solar se justificaría como uso para el transporte de cargas livianas o intermedias, o de personas en distancias cortas e intermedias de unos 1.000 a 2.000 Km, como es el caso del los Ferries actuales, los yates de lujo o las embarcaciones de patrullajes costeros. 

Si bien como el valor mas determinante para determinar el consumo final que tendrá este tipo de barco de alta velocidad y la autonomías máximas que el mismo pueda lograr dependerá del peso de dicha embarcación y este peso en gran parte dependerá del tipo de batería eléctrica que se use y que se logre obtener y fabricar en un futuro como las baterías de litio, sodio o aluminio y grafeno que se están tratando de desarrollar actualmente para lograr las baterías con el menor costo y peso posible. También creemos que se podrán utilizar como sistemas de propulsión las actuales turbinas de gas que tienen una muy buena relación Peso-Potencia y utilizan los combustibles tradicionales como el gasoil y fuel oil marino que tienen un peso considerablemente menor que las baterías eléctricas pudiendo aumentar la autonomía de estas embarcaciones y superar los 2.000 Km que uno pensaría que podrían tener estas embarcaciones con baterías eléctricas.

También hay que mencionar que sería necesario y conveniente realizar un prototipo experimental para comprobar que esta embarcación construida de la forma propuesta aquí pueda funcionar correctamente según lo propuesto en este proyecto, siendo los dos temas mas importantes a comprobar de que funcionen correctamente donde en un primer caso sería que se logre la disminución de la desestabilización lateral y una mejora en la maniobrabilidad del barco ante los vientos laterales o cruzados con el sistemas de múltiples propulsores acuáticos guiados por los sistemas Azimutales y en un segundo caso que las hélices propulsoras totalmente sumergidas logren mejorar su eficiencia de propulsión a altas velocidades mediante la inyección de aire a presión en dichas hélices para evitar la formación de la cavitación en dichas hélices que provocan la pérdida de eficiencia de las mismas a altas velocidades o de corroborar también si es posible la utilización como sistemas de propulsión directamente la eyección de aire a presión producidos por un compresor de aire o por los gases de escape de las turbinas de gas que se utilizarían con los combustibles Diesel tradicionales.

Nosotros creemos que este tipo de barco de efecto suelo de alta velocidad según esta proyectado aquí puede funcionar correctamente a las velocidades deseadas de 200 a 230 Km/h y con un consumo de combustible que sería considerablemente menor que si no se utilizaría la estructura alar que aprovecha el efecto suelo producido en un ala que vuela a baja altura. Además, el hecho que este vehículo de efecto suelo se propulse desde el agua con hélices supercavitantes y no desde el aire con hélices aéreas, si bien cuando se desplaza completamente desde el aire puede tener un menor consumo que con hélices acuáticas y también la posibilidad de poder desplazarse a alta velocidad si hay oleajes fuertes o intermedios, creemos que propulsarse desde el agua tiene un funcionamiento mas seguro en el momento que tenga que esquivar algún obstáculo o algún otro barco en el agua y esa creemos que es la característica mas importante en que se justifique hacer estos vehículos de alta velocidad propulsados desde el agua y no desde el aire con hélices aéreas o algún otro sistema de propulsión en que el barco no vaya propulsandose desde el agua cuando se desplaza a alta velocidad.

También creemos que sería interesante que esta embarcación se pueda utilizar para el transporte de cargas a alta velocidad donde creemos que sobre todo que se pueda utilizar en cargas frigoríficas y/o de alto valor para distancias intermedias o largas de hasta 4.000 o 5.000 Km a una mayor velocidad que los barcos portacontenedores actuales y con un menor costo que transportar las cargas por avión.

Estado de avance del proyecto

En este momento estoy tratando de realizar un prototipo experimental de este barco eléctrico-solar de alta velocidad para poder comprobar la factibilidad de su correcto funcionamiento y estoy buscando interesados en llevar adelante y poder realizar este prototipo experimental tanto en Argentina como del resto de los países del mundo.

Si esta interesado en este proyecto puede contactarse con migo al email:

Giordano.Martin@gmail.com