ES1305941U - Dron planeador - Google Patents

Abstract

Dron planeador caracterizado por comprender en su superficie exterior células para captar la energía solar, que cargar unas baterías que a su vez alimentan unos motores eléctricos o que directamente o con corriente alterna propulsan y sustentan la nave, por ellos u otros tipos de propulsores.

Description

DESCRIPCIÓN

Dron planeador

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un sistema de vuelo de aeronaves movidas por el sol, combustible y electricidad procedente de energías renovables.

Estado de la técnica

Existen dos formas de volar la del colibrí y la del cóndor. El colibrí bate sus alas a gran velocidad permitiéndole permanecer estático en el aire, el cóndor cuando vuela mantiene sus alas abiertas y planea. La forma de volar del colibrí requiere un gran gasto energético, el cóndor por el contrario requiere un gasto mínimo para mantenerse en vuelo. El modo en que la técnica aeronáutica imita estas formas extremas de vuelo son los drones y los helicópteros y algo menos los autogiros para el vuelo del colibrí y el planeador o la cometa (de vuelo sin motor) para imitar al cóndor. Utilizando ambos sistemas actúan los drones planeadores.

Explicación de la invención

Eldron planeadores una hibridación técnica del sistema de vuelo de drones y aviones para despegar y aterrizar en vertical o casi vertical y permanencia estática en vuelo mediante unas alas que planean: alas planeadoras y hélices sustentadoras que al ser cambiables a impulsoras ahorran energía en traslación usando motoresdinalter(acrónimo de dinamo-alternador, modelo de utilidadU202200249de máquinas eólico-solares en la que se explican los motores y generadores eléctricos de rotores de giro inverso coaxiales). Combina el vuelo del cóndor y el colibrí. En Figs.: 3 a 12 se dibujan algunos.

Los drones no se construyen de grandes tamaños porque con los motores eléctricos actuales en uso, el peso de las baterías para moverlos permite muy poca autonomía lo que los hace poco operativos, por tal motivo solamente se construyen de pequeño tamaño y se prescinde de su utilidad en usos de gran tamaño como el transporte de personas o mercancías. Pero su técnica de vuelo está dominada: los motores dinalter, baterías de litio u otras que se inventen con la menor relación peso/capacidad de carga posible resolverían este problema.

El dron planeador es mejor y distinto del dron, ya que mantiene vuelo estático y en vuelo de traslación al llevar alas planeadoras requiere menos energía para este tipo de vuelo. Usa motores dinalter con baterías de alto rendimiento, sistemas de control de peso ínfimo, combina alas planeadoras de aviones con hélices de drones, en diversos diseños, lleva una o más hélices sustentadoras y una o más impulsoras que pueden cambiar el ángulo de su eje de giro de horizontal a vertical de la totalidad o parte de las alas planeadoras diseñadas para plegarias en vuelo estático y desplegadas en vuelo móvil permitiéndole planear, lo que es esencial para reducir el consumo de energía, las alas planeadoras se pliegan en despegue y vuelo estático y se abren todas o parte de ellas cuando se desplaza en vuelo de crucero.

Sus usos son diversos, al planear minimiza las limitaciones que tiene el dron: elevaría cargas pesadas, debido a que todas o alguna de sus hélices actúan en el plano horizontal y puede volar a mayor velocidad; y al tener más peso que un dron normal (ligero) su vuelo estático lo es aún más, pues el viento no lo mueve tan fácilmente.

Su gran ventaja es que puede tener un trole como un trolebús en forma de cable con dos hilos por ser un circuito eléctrico aislado, (no puede ser un solo hilo conductor como un tren o tranvía ya que estos cierran el circuito con la toma de tierra por los raíles), conectándolo a los cables preparados de torres de alta, media y baja tensión su suministro eléctrico es inagotable ya que deja de depender de baterías y su autonomía se vuelve ilimitada, la curva catenaria que tienen los cables cuando los puntos de apoyo y sujeción están distantes en las líneas de alta tensión se puede resolver y no son problema para que el dron planeador tenga un vuelo de traslación lineal y estable, el cable-trole compensa sin dificultad la variable cota de esos cables de suministro.

El planeta está lleno de postes de líneas eléctricas, y farolas en autovías, vías, montes, etc. solo con engancharlo a dos cables con separadores para mantener entre ellos la misma distancia con el cable-trole del dron planeador, se podría viajar a cualquier parte, sin túneles, puentes, movimientos de tierra, sin que lo impida nieve, hielo o arena, sin alterar paisajes, sin quitar arboles ni suelos vírgenes. (evitando el problema que causan las autovías o vías férreas que aíslan a las poblaciones de animales salvajes y les quitan su hábitat natural y la gran cantidad de suelos fértiles que seentierranpara que pasen los vehículos), y sin gastar combustible fósil ya que en las propias torres se genera la electricidad con máquinas eólico-solares y sobra energía para otros usos.

Otras ventajas:

Podría navegar y hundirse en el agua para ello las palasa,b,c,dde las hélices del motor dinalter se hacen telescópicas (Fig 30. E) y cuando el dron planeador ameriza el flejegy el rodilloflas repliegan logrando a la vez dos objetivos aumentar su resistencia y reducir su tamaño que junto a menos revoluciones por minuto de las hélices le permiten desplazarse en un fluido de densidad superior como es el agua respecto al aire, al ser el dron planeador más pesado que el agua, su peso se nivela instalando un airbag tipo fuelle, u otros sistemas de volumen variable para regular su flotabilidad en su opción sub/acuática; su autonomía podría ser ilimitada alimentando las baterías por cable-trole desde un barco con máquinas eólico-solares.

Podría ser el "transporte aéreo sin obra civil, sin inutilizar terrenos de cultivo ni espacios naturales, aprovecharía infraestructuras de postes eléctricos (y otros usos) ya amortizadas, evitando emisiones de gases efecto invernadero ya que utiliza la energía del viento y del sol que son las más limpias.

Podría iniciarse de forma efectiva el cultivo del fondo del mar con drones planeadores de uso subacuático se usarían como los tractores en tierra para arar, plantar, abonar etc. o sea cultivar algas en el fondo de mares y lagos, o en labores de vigilancia y control de cotos de caza, tráfico, meteorología, proteger la fauna salvaje, conectar cualquier punto del planeta, minimizar los daños en desastres naturales o accidentes, o sustituir en alguna función a los satélites con menos inversión manteniendo a gran altura antenas para que no exista ningún lugar del planeta sin cobertura de Internet, entre otras opciones Sus capacidades bélicas son obvias.

Con el diseño y tamaño apropiado (Fig. 10) y una red flexible puede "adosarse" a las ventanas de edificios, rescatar personas, lanzar extintores robotizados, trajes ignífugos, agua, espuma, polvo etc. o descargar bomberos y sus equipos ya que las hélices sustentadorasestán protegidasen su borde y se "pegan" a la pared a cualquier altura, donde no llegan las escaleras de un camión de bomberos y menor riesgo que los helicópteros ya que puede dirigirse a distancia como un dron pegarse a una pared vertical, acantilado, sima, etc. donde un helicóptero no podría actuar. Para describir y dibujar tantas variantes harían falta muchas páginas que por su extensión no se presentan.

Elementos como el cable-trole tiene varios diseños de escobillas necesarias de sustituir por su inevitable desgaste, ampliar y mejorar su área de contacto para trasmitir corriente e impedir su desenganche incontrolado, los medios mecánicos para el des/pliegue alar, sistemas de enganche para conexión en la catenaria de la línea, etc. que no se explican con detalle, pero su 1 D es imprescindible.

Breve descripción de los dibujos

Son croquis detallados(no son planos)con claves esenciales, que necesitan mucho estudio previo a fabricación. Vectores y líneas de puntos indican algunos movimientos. El mismo o parecido elemento se designa siempre igual. Las figuras 1 y 2 son croquis de drones el resto son croquis de drones planeadores.

Fig. 1Adron portador de 4 bomberos con equipoJasientos,J'equipo,J”baterías de cambio rápido,Kequipo básico formado por los motores dinalter el equipo propulsor y de control de vuelo y baterías y con el mecanismo de enganche para distintas aplicaciones.Bdron con depósito y aspersor para lanzar agua con baterías extraK'posado en el suelo con su tren de aterrizajeK” CyDson vistas lateral y frontal del dron equipado con una camilla de ambulanciaLy asiento auxiliar.FyGdron con bolsa de agua en9arecogida para trasporte y en9bdescolgada para abrir en el frente del incendio a altura estudiada.Eportador de 4 plazas, como ejemplo no limitativo de sus usos.

Fig. 2Avista cenital de un dron con los soportesmde los motores dinalter plegados. Bdron con los soportesmdesplegados para evitar que las alas sustentadorasnactúen sobre la camillaambulanciaL.J”es la batería tenaza utilizada para sustitución rápida.Nejemplo de que las hélices del dron tienen incontables diseños.Cdron con cañón antincendios1montado.11amáquina lanzadora por gravedad de bombas esféricas en vuelo11bmomento que con la cadencia deseada suelta las bombas esféricas sobre el fuego.Ddron con ganchos para enganchar cualquier equipo para los más diversos usos.

Fig. 3AVista cenital del chasis de dron-planeador con dos bombas-cohete de agua G.nyn'son las dos hélices sustentadoras fijas anterior y posterior.Bes la vista lateral volando en traslación. Las hélices lateralesryr'tienen su eje de giro horizontal, en tanto que las alas sustentadorasnyn'tienen el eje del dinalter en vertical,mes el soporte de los dinalter que mueven las hélices.Cen posición de vuelo estático/despegue, los ejes de las hélices lateralesryr'han dado un giro de 90° y se ponen en vertical para no ofrecer resistencia, una vez elevado y para desplazarse se ponen en la posiciónB-D.Dvista cenital donde se ve toda la superficie alar que le sirve para el planeo y reducir el gasto energético de las hélicesryr'reduciendo su velocidad de rotaciónP-P', son las posiciones de plegado y desplegado de superficie alar según el dron planeador esté o no en vuelo estático. En la mitad superior se representan plegados en posición de despegue y vuelo estático y en la mitad inferior en la posición de vuelo en planeo y ahorro energético. ECroquis de una pala de hélice en que sus 4 elementosa,b,c,dse deslizan unos dentro de otros o se sacan gracias a un fleje en espiral de acerogque se enrosca en un rodillof(como un flexómetro normal de medir) que instalado en la base de las hélices de los dinalter junto con el resto de palas le permite a un dron planeador convertirse en "batiscafo" se podrían hacer con hélices especiales más pequeñas y diseños más resistentes de la estructura y prescindir de la facultad de volar.

Fig. 4.Avista lateral yBfrontal en vueloCyDvistas frontal y lateral en la tierra.Ecenital en vuelo.Fcroquis conectado a cables de corriente.rson hélices laterales.r'son centrales. Alas planeadorasneexterior yniinterior que se pliegan para vuelo estático y aterrizaje.fufuselaje.cpcerco protector de la hélice posterior que sirve para deslizar el cable-trole77'gancho.

Fig. 5 Dron planeador con 4 hélices sustentadoras y otra impulsora en vuelo.7'enganche deslizante del cable de dos hilos aislados de alimentación.18alas, timones y planos desplegables para aumentar el área de alas planeadoras en vuelo de traslación, no precisos para el vuelo estático: todas sus hélices mantienen sus posiciones fijas.Avista cenital en despegue o vuelo estático con alas plegadas. A' en vuelo con alas abiertasA" en vuelo de traslación.Evistas del equipo trole7de enganche a los 2 hilos conductores y13la cinta que los contacta14cruceta con muelle para presionar la cinta13sobre los hilos13'y14',15eje de la cruceta con su muelle16separador para fijar la distancia entre los hilos conductores.17muestra el equipo montado incluidos los aisladores.Dcroquis en vueloB'- B”vista frontal en dos fases del vuelo yBposado en la pista11cable alimentador- remolcador.

Fig. 6AyBCroquis de varios posibles de cargador solar de baterías plegable que puede formar parte del equipo del dron planeador, cuando se vuela liberado y sin engancharse a los hilos de torres de alta tensión o postes, en algún caso podría sustituirse por una máquina eólico-solar plegable, (modelo de utilidadmáquinas eólico-solares)que puede recargar sus baterías día y noche.B. Croquis del chasis des/plegado.Avista lateral del chasis que tiene dos elementos 20 lámina acanalada flexible con sus células fotoeléctricas y21los largueros que se unen en el centro de giro22con movimiento de tijera, debajo vista cenital des/plegada del chasis, en ella23larguero guía y24larguero rodillo enrollador de la lámina flexible de las células fotoeléctricas Las bolas guía solo se desplazan por el larguero guía23en el croquis se pone23 24para indicar que están juntas una debajo de otra.Cvista cenital del cargador montado con la lámina solar. También sirve para abrir una red anticaída de dron planeador antincendios

Fig. 7.Avista cenital en vuelo con todas sus alas abiertas.Bvista con las alas plegadas por despegue o vuelo estático.A'-B'croquis reducidos, pero enterosnhélice sustentadora, en traslación (A) solo impulsan las posteriores: las anteriores (proa) son siempre sustentadoras y en vuelo se cubren con la válvula bicúspidevb.n'vista lateral del motor eléctrico dinalter.alalas laterales en abanico yacdos alas caudales que tienen eje de despliegue independiente (aunque parezca solo uno en el croquis) que se retraen sobre el fuselajefuen despegue y con vuelo lento o estático.ruruedas del tren de aterrizaje con mecanismo de cerramiento dentro de triángulos de sustentación en vuelo.Dvistas laterales en vuelo(b)y en tierra(a). 7'trole (gancho retráctil del cable alimentador). Los drones planeadores son simétricos respecto a su eje central, hay raras excepciones de diseño en que serían asimétricos geométricamente, aunque en cualquier caso deben poder mantener el vuelo rectilíneo.

Figs. 8-9 Drones planeadores.A-Bvista cenital en vuelo - despegue yClaterales en suelo(a)y vuelo(b).nhélices.acalas caudales yalalas laterales. 7' trole.

Fig. 10C. vista lateral del dron planeador en un edificio.Avista cenital, (la mitad de las alas des/plegadas).Bvista con todas las alas plegadas. La red que va encima fuerte y ligera no se dibuja para simplificar el croquis.31globo11cable-trole.32batería o generador que le da total autonomía.nhélice.

Fig. 11 Modelo de cinco dinalter, VistasAcenital en vuelo estático con las alas planeadoras plegadas,Bcenital en vuelo de traslación con las alas desplegadas captando luz solar (toda la parte superior de los drones planeadores incluidas las carcasas protectoras de los dinalter están cubiertas de células fotoeléctricas),Cfrontal en suelo.Dfrontal en vuelo, E croquis del despliegue de las alas planeadoras, en el vuelo de traslación las dos hélices delanteras se pueden parar y plegarse para que ofrezcan menos resistencia y mantenerse en vuelo con uno, dos o los tres dinalter de cola, según la velocidad deseada y el gasto de energía pretendido.

Fig. 12 Modelo de tres dinalte. VistasAcenital en vuelo de traslación.Bcenital en vuelo estático,Cfrontal yDlateral en vuelo de traslación.

Exposición de cómo realizar la invención

La invención es un conjunto de ideas que solo pueden desarrollar empresas con personal técnico muy cualificado y una capacidad financiera muy alta para poder plantearse la investigación, desarrollo, fabricar prototipos y producirlos en serie.

Cómo construir una "cafetera" se hace en el contexto de una patente de modelos de utilidad, pero explicar con detalle todos los elementos y sistemas que integran los diversos prototipos de drones planeadores no es posible. Son las empresas aeronáuticas, gobiernos de países, y grandes inversores los que viendo su potencial realicen la invención, los croquis dibujados para mostrar las claves del invento son suficientes para explicarlas, serían técnicos de diversas disciplinas los que aportando su saber desarrollarían los prototipos, que como ya sucede con otras aeronaves no se acabarían nunca. Multitud de detalles técnicos: Sistemas de plegamiento de hélices, de cable-trole, robótica, asientos ligeros, sistemas de impulsión, estudio de materiales estructurales ultraligeros, motorización para cierre y apertura de alas solares, etc. no se describen con detalle. Es un invento "abierto" en el que los croquis dibujados son solamente un ejemplo no limitativo de las inagotables opciones de diseño y desarrollo de los drones planeadores.

Este "modelo de utilidad es el germen de una industria aeronáutica novedosa.

Las claves del dron planeador son:

Alas que cambian de posición o des/pliegan y hélices que cambian de posición que permiten a la aeronave pasar de vuelo en vertical y estático (propio de los drones) a vuelo de planeo (propio de los aviones).

Alimentación a través de un cable-trole de líneas eléctricas instaladas en el suelo Las hélices telescópicas (Fig. 3E) permiten combinándolo con el diseño que los drones planeadores actúen en medio acuático.

También existe la opción de que remolquen un toldo (nave captadora de luz solar) explicada y descrita en el modelo de utilidad número 202200327.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Dron planeador caracterizado por comprender en su superficie exterior células para captar la energía solar, que cargan unas baterías que a su vez alimentan unos motores eléctricos o que directamente o con corriente alterna propulsan y sustentan la nave, por ellos u otros tipos de propulsores.

2. Dron planeador según la reivindicación 1 caracterizado por comprender además de las alas sustentadoras que pueden moverse des/plegándose donde se instalan células solares de hélices que pueden plegarse y cambiar de ángulo su eje de giro actuando como sustentadoras en vuelo vertical o impulsoras en movimiento de traslación.

3. Dron planeador según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por tener baterías y cables conductores de corriente, o cable-trole que las alimentan y otros elementos capaces de conectarse a los cables de líneas instaladas en postes u otras estructuras en la tierra o flotantes en el mar o de baterías.

4. Dron planeador según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por tener unas hélices retráctiles, distintas de las plegables.

5. Dron planeador según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por remolcar un toldo que aumenta su autonomía y le permite independizarse de las líneas electrificadas.