ES2281742T3 - Vehiculo de combate blindado con una pila de combustible. - Google Patents
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Abstract
Vehículo blindado (1) con una alimentación de al menos un motor de accionamiento eléctrico (4) para el movimiento del vehículo y una alimentación de otros consumidores eléctricos del vehículo (1), efectuándose la alimentación de al menos un motor de accionamiento (4) por medio de al menos una instalación de pila de combustible (8) que está constituida por varias unidades o unidades parciales (8.1, 8.2) y que está alojada en forma distribuida en la parte trasera del vehículo a la izquierda y a la derecha de dicho vehículo (1), quedando protegida y alejada del espacio de combate (6), estando incorporados los depósitos de combustibles (12) en la parte trasera del vehículo entre un paso central (9) y el motor de accionamiento (4).
Description
Vehículo de combate blindado.
La invención concierne a un vehículo militar con
un accionamiento combinado de motores eléctricos, eventualmente
motor diesel y alternador y con utilización de una pila de
combustible.
Es sabido que la movilidad de, especialmente, un
vehículo militar, por ejemplo un vehículo de combate para fines de
reconocimiento y otros, posee un valor de gran importancia. Un
vehículo de esta clase tiene que poder ser utilizado también en
lugares ocultos e inaccesibles y ha de poder aprovechar el efecto
sorpresa en su utilización. En particular, el camuflaje posee aquí
un valor de gran importancia. Este camuflaje puede afectar a la
visibilidad en varios espectros, al ruido y a otros aspectos. Las
realizaciones conocidas prevén, por ejemplo, hacer un vehículo lo
más pequeño posible para conseguir, entre otras cosas, una alta
capacidad de camuflaje. Este esfuerzo tiene un límite cuando el
vehículo deba estar tripulado, ya que un sirviente necesita cierta
ocupación de espacio en un vehículo de conformidad con su
envergadura corporal y su actividad prevista en el vehículo, y un
vehículo no tripulado no representa una vía de solución
generalmente utilizable. Por este motivo, un vehículo tripulado
tiene siempre un volumen mínimo y un tamaño geométrico.
Respecto del camuflaje de la visibilidad en
espectros ópticos y otros afines, se han impuesto también límites.
A este respecto, existen los ejemplos del bombardero con
recubrimiento de camuflaje y la fragata con recubrimiento de
camuflaje que incluyen una conformación geométrica especial de la
envoltura exterior con la que se genera un eco de radar muy
pequeño.
Un camuflaje para infrarrojos tomado como
ejemplo adicional tiene que estar aplicado de modo que un vehículo
como cuerpo calórico no manifieste ninguna diferencia o bien
presente solamente una diferencia pequeña con respecto a la
radiación calorífica circundante. Se intenta conseguir esto con
ayuda de medidas constructivas o bien con un
calentamiento/enfriamiento deliberados de superficies de interés
por medio de, por ejemplo, elementos de calentamiento y de
enfriamiento dispuestos en esta superficie. Esta medida
materializada por mediación de calentamiento/enfriamiento requiere
energía, especial o ventajosamente energía eléctrica, para el
calentamiento o enfriamiento de ciertas superficies del
vehículo.
Una disposición favorable de los componentes de
un vehículo en este último puede tener también una acción muy
efectiva respecto del camuflaje cuando, por ejemplo, en el
camuflaje para infrarrojos los gases residuales cargados de calor
-que se producen como gases de escape de un motor de combustión o
como aire de salida de refrigeración de un proceso que ha de
refrigerarse- se mezclan con aire fresco antes de su entrega al
aire ambiente y luego se dejan salir estos gases residuales hacia
el ambiente por debajo y por detrás del vehículo, y se evitan
también del todo generalmente puntos calientes en el exterior del
vehículo con un alto gradiente de temperatura con 1 relación al
ambiente. Naturalmente, existen entonces componentes que sólo con
dificultad pueden incorporarse ocultos en un sitio cualquiera del
vehículo. Sin embargo, la utilización de energía eléctrica, también
para el accionamiento, ha hecho avanzar un gran paso al esfuerzo
por conseguir un vehículo óptimamente estructurado. Tan pronto como
se ha superado el acoplamiento más o menos mecánicamente rígido
entre accionamiento de ruedas, transmisión y motor por medio de la
utilización de energía eléctrica y motor-alternador,
unión por cables y accionamiento eléctrico de las ruedas, es decir,
una transmisión eléctrica, se ha hecho posible una disposición
distribuida de los componentes de accionamiento en el vehículo.
En conjunto, se ha realizado de manera muy
ventajosa la utilización de energía eléctrica en un vehículo para
muchos fines, ya que pueden suprimirse los acoplamientos mecánicos
entre la generación de la energía en un motor y un consumidor de
energía, por ejemplo una bomba. Además, por medio de la utilización
de materiales magnéticos y construcciones cada vez mejores se han
mejorado enormemente hasta hoy en día el rendimiento y el pequeño
tamaño de construcción de las máquinas eléctricas.
La utilización de una pila de combustible para
generar energía eléctrica por vía directa a través de la
electrólisis inversa o la combustión fría de un gas tal como
hidrógeno con oxígeno para obtener energía eléctrica y agua se ha
utilizado ya hoy en día en vehículos en un estadio de ensayo
avanzado (véase, por ejemplo, Der Tagesspiegel No. 17842,
3.08.2002, página M2, Toyotas für eine bessere Umwelt [Toyotas para
un medio ambiente mejor], entre otros).
En el documento DE 195 37 945 C2 se dispone el
accionamiento dieseleléctrico en un vehículo de orugas de modo que
el generador de energía constituido por un motor de combustión y un
alternador eléctrico se coloque lateralmente hacia atrás y cuatro
motores eléctricos accionen las orugas y se conserve un paso para
la tripulación hacia atrás hasta una salida trasera.
El documento EP 1083399 A revela un vehículo
blindado con una alimentación de accionamientos eléctricos y otros
consumidores eléctricos por medio de un pila de combustible.
En el documento DE 197 56 683 C1 la unidad
generadora de energía constituida por un motor de combustión y un
alternador eléctrico está prevista al menos por duplicado y está
montada a izquierda y a derecha del vehículo en la zona del hombro
de las orugas de un vehículo de orugas.
En el documento DE 100 06 344 C2 se indica un
vehículo industrial con pila de combustible en el que el
suministro de aire comprimido para la pila de combustible y todos
los demás consumidores de aire, por ejemplo un freno, se realiza
convenientemente desde una instalación generadora de aire
comprimido.
En el documento EP 1 284 346 A2 se indica un
vehículo con motor de combustión y pila de combustible, en el que
la pila de combustible se coloca directamente en el motor y la
transmisión del motor se monta correspondientemente lejos del motor
en el eje trasero para que la pila de combustible dispuesta
directamente en el motor pueda recibir el calentamiento necesario
por medio del calor residual del motor.
En el documento WO 01/34424 A1 se indica un
vehículo con una pila de combustible para la generación de energía
eléctrica, en el que se proporciona energía para el arranque con la
batería y para una demanda incrementada de energía por medio de un
acumulador intermedio de energía y se recarga este acumulador
desde la pila de combustible y por medio de energía de frenado.
El cometido de la invención consiste en
introducir mejoras en un vehículo blindado militar referentes a la
configuración y la capacidad de misión.
El problema se resuelve con las características
de la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas
contienen otras realizaciones ventajosas.
La invención se basa en la idea de sustituir,
para la generación de energía eléctrica, un motor de combustión
mecánico generador de ruido por una pila de combustible más exenta
de ruido (BS). Esto tiene, entre otras, también una ventaja de
seguridad muy importante. Tales vehículos blindados pueden
localizar mal minas con datos característicos del vehículo. Así, se
incorpora en un vehículo de orugas blindado una instalación de
pila de combustible, incluyendo depósitos de carburante,
manteniéndose reducido el riesgo de la tripulación e
incrementándose el camuflaje para el vehículo, así como
incorporándose otras medidas de configuración óptima del vehículo.
A este fin, se incorporan la pila de combustible (BS) y los
componentes en forma distribuida en la parte trasera del vehículo,
pudiendo estar incorporadas también dos instalaciones BS
equivalentes a la izquierda y a la derecha de la parte trasera del
vehículo. Los depósitos de combustible para el hidrógeno necesario
o un combustible liquido para la producción de gas combustible
están alojados también muy atrás en la parte trasera. Los
componentes de la BS se incorporan entonces por abajo y por detrás
del vehículo de modo que se conserve un paso para la tripulación
hacia atrás hasta una entrada.
El único generador de ruido es entonces,
exceptuando productores menores, una instalación de aire para
proporcionar aire comburente para la BS y la instalación de
enfriamiento o de calentamiento con un intercambiador de calor de
aire para diferentes fines respecto de la BS y otras funciones en
el vehículo. Por lo demás, se hace en general que todo funcione en
su mayor parte con corriente eléctrica, lo que pertenece al
cumplimiento de la misión del vehículo.
A veces, se alojan por fuera y por detrás del
vehículo unos depósitos para hidrógeno líquido o para otro
combustible líquido que se procese en un reformador a fin de
obtener el hidrógeno y/o el oxigeno necesarios. Mediante un cierre
correspondiente con mamparos respecto del espacio de la tripulación
se consigue que una explosión de un depósito no tenga una acción
letal para la tripulación del vehículo. Existen exclusivamente
componentes eléctricos para accionamientos y otras funciones en el
vehículo. Esto tiene la ventaja de que, con un diseño
correspondiente de los componentes, se permite prácticamente un
funcionamiento exento de ruido. La instalación de aire de
refrigeración como generador de ruido, la cual es necesaria para un
funcionamiento de partes esenciales de la BS a una temperatura
necesaria de, por ejemplo, alrededor de 80°C, es equipada también
con ventiladores y componentes eléctricos. La dotación de armamento
se realiza a veces con un cañón químico/eléctrico o con un cañón
puramente eléctrico en calidad de arma de distancia. Este
armamento, que, como es sabido, se hace funcionar en el estadio de
ensayo, necesita energía eléctrica, a veces en forma de un alto
impulso de corriente de corta duración, sea para el encendido de
una carga propulsora rompedora química o para la generación de una
propulsión electromecánica para un proyectil. El arma obtiene
también la energía necesaria de la instalación BS propuesta,
pudiendo adoptarse medidas especiales de almacenamiento y carga en
breve tiempo para una carga punta de conformidad con el arma por
medio de condensadores especiales de alta acumulación (por ejemplo,
Ultra Caps) o bien un acumulador de masa centrífuga eléctricamente
accionado.
Un ejemplo de realización de la invención está
representado esquemáticamente en el dibujo y se describe con más
detalle en lo que sigue. Muestran:
La figura 1, una vista en planta de un vehículo
con disposición de los componentes,
La figura 2, un alzado del vehículo tomado desde
atrás Y
La figura 3, un alzado lateral.
La figura 1 muestra un vehículo 1, aquí un
vehículo blindado, con una dirección de marcha 2 del vehículo 1 y
una línea central 3 en la dirección longitudinal de dicho vehículo
1. Por delante y por detrás están incorporados a la izquierda y a
la derecha del vehículo 1 dos respectivos accionamientos eléctricos
4 que accionan respectivas ruedas motrices 4a para la propulsión
de orugas de deslizamiento 5. Un espacio para la tripulación del
vehículo 1 está alojado en un espacio de combate 6 por detrás del
blindaje frontal 7 y del blindaje lateral 7a. En la zona trasera
del vehículo 1 están incorporadas dos instalaciones parciales 8.1,
8.2 de pila de combustible a la izquierda y a la derecha del
vehículo 1. Otros componentes 8a de la instalación de pila de
combustible (BS) 8 están alojados sobre los hombros 5a de las
orugas en la zona situada por encima de la oruga 5. Unos depósitos
de combustible 12 están incorporados muy atrás a la izquierda y a
la derecha de la parte trasera del vehículo. Entre las BS 8 en la
parte trasera se mantiene libre un paso 9 y una escotilla trasera
10 permite la entrada en el vehículo y el paso hacia el espacio de
combate 6.
La figura 2 muestra el vehículo 1 desde atrás
con la escotilla trasera 10 en el centro de la parte trasera y con
las orugas de deslizamiento 5 a la izquierda y a la derecha de la
carcasa y con los rodillos de traslación 11. En el hombro 5a de las
orugas están incorporados componentes 8a de la instalación BS
8.
En la figura 3 se representa el vehículo en
alzado lateral con un arma 13 tipo cañón. Esta puede estar
incorporada sobre una cureña 14 o una torreta que está dispuesta
sobre la parte superior del vehículo 1.
La solución propuesta proporciona un sitio
seguro para la tripulación en el vehículo 1, el espacio óptimo en
la parte trasera del vehículo para el alojamiento de la instalación
de energía y de accionamiento con respecto al potencial de
camuflaje hacia delante u oblicuamente hacia delante, y un acceso
asegurado para la tripulación por medio del paso y la entrada
prevista en la parte trasera. Otros accesos para la tripulación se
materializan por medio de las escotillas conocidas 6a en el techo
del vehículo (no representado con detalle). Debido a la
distribución de la instalación BS 8 en más de una instalación
parcial 8.1, 8.2 y a la eventual intercambiabilidad con un grupo
diesel/alternador se incrementa la disponibilidad del vehículo 1,
ya que un fallo de una parte no tiene que conducir a un fallo del
vehículo.
Como componente 8a se prevé, entre otros, un
aparato de calentamiento de combustible no representado o un
generador de energía auxiliar, por ejemplo constituido por un
(pequeño) motor de combustión y un alternador eléctrico, que
proporciona energía de calentamiento para calentar la instalación
de pila de combustible 8 hasta su temperatura de funcionamiento y
otra energía eléctrica y calentadora para otras medidas de
preparación durante y antes del funcionamiento del vehículo 1. Este
aparato de calentamiento está incorporado también preferiblemente
sobre el hombro 5a de las orugas. La instalación de pila de
combustible 8 se calienta o enfría con un líquido que actúa como
medio fluido. Se ha previsto también que se incorpore una
instalación de acumulación de energía eléctrica con baterías o
condensadores (no representado) que pueda almacenar
transitoriamente energía proveniente de la instalación de pila de
combustible 8 antes de su entrega a consumidores de corriente. Como
alternativa, se puede incorporar una instalación de acumulación
eléctrica por condensadores de alta capacidad que pueda almacenar
transitoriamente energía punta para consumidores especiales, por
ejemplo un cañón, después de que sea proporcionada por la
instalación de pila de combustible 8.
Otras ventajas resultan de que se emplea la
energía eléctrica para calentar o enfriar ciertas superficies
exteriores del vehículo a fin de conseguir un mejor camuflaje para
el vehículo en el dominio de infrarrojos al ser observado a
distancia. Además, la instalación o instalación parcial de pila de
combustible 8, 8.1, 8.2 es recambiable con ayuda de interfaces
soltables adecuadas por un grupo de motor de combustión- alternador
para la generación de corriente. La pila de combustible 8 se hace
funcionar con oxígeno del aire alimentado o con un medio que cede
oxígeno, generándose entonces el oxígeno de combustión por medio de
un reformador especial. Se emplean motores de accionamiento 4 y
dispositivos de conexión eléctrica correspondientes que permiten
una realimentación de la energía eléctrica de frenado a baterías o
bien su retorno a la pila de combustible para la recuperación de
gas combustible. Como complemento, se instalan de manera adecuada
pilas solares en el vehículo 1 que generan corriente eléctrica a
partir de la energía solar y que permiten una alimentación en forma
de una realimentación. Para la combustión en frío de oxígeno e
hidrógeno a fin de obtener corriente eléctrica y vapor de agua en
calidad de gas residual, la disposición de pila de combustible 8
comprende una instalación reformadora para la generación del
hidrógeno necesario a partir de un combustible adecuado y una
instalación de distribución electrónica para la entrega controlada
de corriente a consumidores, así como una instalación de
calentamiento para calentar la pila de combustible hasta su
temperatura de funcionamiento y una instalación de enfriamiento
para evacuar calor de proceso no necesario durante la generación de
energía eléctrica.
- 1
- Vehículo
- 2
- Flecha de dirección de marcha
- 3
- Línea de simetría, línea central
- 4
- Motor de accionamiento eléctrico
- 4a
- Rueda motriz de orugas
- 5
- Lado de las orugas
- 5a
- Hombro de las orugas
- 6
- Espacio de tripulación/combate
- 6a
- Escotilla
- 7
- Blindaje
- 7a
- Blindaje lateral
- 8, 8.1, 8.2
- Instalación o instalación parcial de pila de combustible BS
- 8a
- Componente de la instalación de pila de combustible
- 9
- Paso central
- 10
- Escotilla trasera
- 11
- Rodillo de traslación
- 12
- Depósito de combustible
- 13
- Cañón
- 14
- Cureña.
Claims (12)
1. Vehículo blindado (1) con una alimentación de
al menos un motor de accionamiento eléctrico (4) para el
movimiento del vehículo y una alimentación de otros consumidores
eléctricos del vehículo (1), efectuándose la alimentación de al
menos un motor de accionamiento (4) por medio de al menos una
instalación de pila de combustible (8) que está constituida por
varias unidades o unidades parciales (8.1, 8.2) y que está alojada
en forma distribuida en la parte trasera del vehículo a la
izquierda y a la derecha de dicho vehículo (1), quedando protegida
y alejada del espacio de combate (6), estando incorporados los
depósitos de combustibles (12) en la parte trasera del vehículo
entre un paso central (9) y el motor de accionamiento (4).
2. Vehículo blindado según la reivindicación 1,
caracterizado porque algunos componentes (8a) de la
instalación de pila de combustible (8) están incorporados
lateralmente por encima de las orugas (5) y sobre el hombro (5a) de
estas orugas.
3. Vehículo blindado según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque un espacio de combate (6) cerrado
con mamparos para miembros de la tripulación está incorporado en la
zona delantera del vehículo (1) y protegido por un blindaje (7,
7a), y al menos una escotilla (6a) permite el acceso al espacio de
combate (6).
4. Vehículo blindado según una de las
reivindicaciones 1 a 3 anteriormente citadas, caracterizado
porque un aparato de calentamiento del combustible o un generador
de energía auxiliar, constituido por un motor de combustión y un
alternador eléctrico, proporciona la energía de calentamiento para
calentar la instalación de pila de combustible (8) hasta su
temperatura de funcionamiento y para medidas de preparación durante
y antes del funcionamiento del vehículo (1).
5. Vehículo blindado según la reivindicación 4,
caracterizado porque el aparato de calentamiento está
montado sobre el hombro (5a) de las orugas.
6. Vehículo blindado según una de las
reivindicaciones 1 a 5 anteriormente citadas, caracterizado
porque la instalación de pila de combustible (8) proporciona,
además, energía eléctrica para el disparo y la alimentación de un
cañón electroquímico o electromagnético (13).
7. Vehículo blindado según una de las
reivindicaciones 1 a 6 anteriormente citadas, caracterizado
porque la instalación de pila de combustible (8) es calentada o
refrigerada con un líquido que actúa como medio fluido.
8. Vehículo blindado según una de las
reivindicaciones 1 a 7 anteriormente citadas, caracterizado
porque una instalación de acumulación de energía eléctrica con
baterías o condensadores sirve para el almacenamiento transitorio
de energía proveniente de la instalación de pila de combustible (8)
antes de su entrega a consumidores.
9. Vehículo blindado según la reivindicación 8,
caracterizado porque está incorporada una instalación de
acumulación eléctrica por condensadores de alta capacidad.
10. Vehículo blindado según una de las
reivindicaciones 1 a 9 anteriormente citadas, caracterizado
porque una instalación o instalación parcial de pila de combustible
(8, 8.1, 8.2) es intercambiable con ayuda de interfaces soltables
adecuadas por un grupo de motor de
combustión-alternador para la generación de
corriente eléctrica.
11. Vehículo blindado según la reivindicación 1,
caracterizado porque el al menos un motor de accionamiento
(4) para el movimiento del vehículo está montado centralmente a
través de una transmisión o bien por delante y por detrás y/o a la
izquierda y a la derecha respectivamente de la carcasa del vehículo
e propulsa a orugas de deslizamiento (5) dispuestas a la izquierda
y a la derecha de la carcasa del vehículo por medio de ruedas
motrices de oruga (4a).
12. Vehículo blindado según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se deja libre
un paso central (9) entre las unidades (8.1, 8.2) que es accesible
desde atrás por medio de una escotilla trasera (10).
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