ES2388647T3 - Boya - Google Patents
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Abstract
Una boya de comunicaciones para uso en un sistema de boya de comunicaciones de unión por cableque proporciona la función de comunicaciones a un buque submarino sumergido, en donde la boya presenta un cuerpo principal y una antena de cornunicaciones,la boya es operable en un primer modo de funcionamiento en el que la masa móvil se encuentra en la primeraposición y en el que la boya flota en una orientación generalmente vertical, estando retenido un extremo superior dela boya sustancialmente por encima del agua, permitiendo asi que la boya envie y reciba datos a traves de la antenade comunicaciones, yla boya es operable en un segundo modo de funcionamiento en el que la masa móvil se encuentra en la segundaposición y en el que la boya puede ser remolcada bajo el agua, caracterizada porque la boya presenta una masamóvil colocada en el interior del cuerpo principal, pudiendo desplazarse la masa entre una primera posición en laque el centro de masa se encuentra desplazado con respecto al centro de flotabilidad y una segunda posición en laque el centro de masa se encuentra mas cerca del centro de flotabilidad.
Description
Boya
5 Antecedentes de la invenciOn
La presente invenciOn se refiere a una boya. Mas particularmente, pero no exclusivamente, esta invenciOn se refiere
a una boya de comunicaciones de union por cable, para su uso con un buque submarino. La invenciOn tambien se
refiere a un procedimiento para recuperar una boya de uni6n por cable.
10
La integraciOn de los buques submarinos en las operaciones navales de superficie se ha visto limitada por la falta de
sistemas de comunicaciones de datos fiables de alta velocidad. Preferentemente, dichos sistemas de
comunicaciones no deberian afectar al atributo principal del submarino, que es el sigilo, y preferentemente deben
estar disponibles independientemente de la velocidad y la profundidad, y todo ello sin limitar la capacidad de
15 maniobra ni el rendimiento del buque submarino.
Entre las propuestas de sistemas de comunicaciones para un submarino se incluye el uso de un sistema de boya de
comunicaciones de uni6n por cable. Algunos de estos sistemas funcionan mediante el despliegue y la recuperaci6n
de una boya de comunicaciones desde un submarino sumergido a traves de una linea de uni6n por cable, que
20 pueden incluir, por ejemplo, un cable de fibra 6ptica. Los sistemas de boya remolcada pueden generar una estela
superficial, que podria entrafiar un riesgo de detecci6n de la ubicaci6n del submarino. Una soluciOn a este problema
consiste en disponer de diferentes modos de funcionamiento, tales como un modo de superficie en el que la boya
flota en el agua y se comunica (modo en el cual la boya no se remolca por el submarino) y un segundo modo de
desplazamiento, en el que la boya se recupera por el submarino.
25
En un sistema de boya de comunicaciones tal como el descrito anteriormente, la boya puede ser liberada desde el
submarino de modo que ascienda hasta la superficie debido a su propia flotabilidad, Ilegando a la superficie con una
baja perturbaciOn superficial (estela o penacho) para reducir la probabilidad de detecci6n. En la superficie, la boya
puede tomar parte en la comunicaciOn durante una <<ventana de comunicaciones». Durante las operaciones de
30 superficie, se permite que la boya flote en la superficie, mientras que una linea de uni6n por cable se encuentra
continuamente desplegada con una tensi6n muy baja desde un cabrestante en el submarino. Cuando la ventana de
comunicaciones Ilega a su conclusiOn, el sistema de boya se recupera hacia el submarino invirtiendo el cabrestante
y bobinando la boya a medida que se desplaza por debajo de la superficie del agua. Las boyas adecuadas para este
prop6sito se describen en los documentos WO 2005/120942, WO 2005/120943, que constituyen la tecnica anterior
35 mas prOxima, y WO 2007/045864.
Las boyas de comunicaciones tienden a adolecer de diversos problemas, algunos de los cuales se describiran a
continuaciOn.
40 Las boyas disefiadas para operar directamente por debajo de la superficie adolecen de bajas velocidades de
transmisi6n de datos. Por tanto, una boya de comunicaciones puede incluir una antena para la recepci6n/transmisi6n
de datos, estando posicionada la antena en el extremo superior de la boya, de modo que la antena quede expuesta
y se encuentre por encima de la linea de flotaciOn cuando la boya este flotando en la superficie del agua. Sin
embargo, en aguas agitadas pueden producirse interrupciones en la ventana de comunicaciones, como resultado del
45 paso del agua sobre la antena.
Una boya, que este disefiada de modo que flote de forma estable y generalmente vertical en la superficie del agua,
presenta generalmente una forma y/o una distribuci6n de masa tal que no resulta muy adecuada para desplazarse
de forma lineal a traves del agua. Asimismo, puede ser deseable que la boya se desplace con velocidad a traves del
50 agua sin generar fuerzas que provoquen que la boya se desvie de una trayectoria deseada. Por ejemplo, si la boya
tiene tendencia a elevarse en el agua al ser remolcada en una direcciOn generalmente horizontal, la boya puede
ascender hasta la superficie, provocando una estela y un penacho altamente visibles sobre la superficie del agua.
Por otro lado, si la boya se hunde demasiado en el agua (tiene tendencia a hundirse al ser remolcada con
velocidad), la linea de uni6n por cable utilizada para arrastrar la boya puede acercarse demasiado a la unidad de
55 propulsiOn situada en la parte trasera del buque submarino. Para solucionar estos problemas se han propuesto
distintas soluciones.
El documento WO 2005/120942 describe una boya que posee una cola estabilizadora y una horquilla conectada por
un extremo a una linea de uni6n por cable y conectada de forma pivotante por el otro extremo al centro de
flotabilidad de la boya. El documento WO 2005/120943 describe una boya que posee una cola mOvil entre una
posici6n cerrada que minimiza la resistencia al avance cuando la boya se desplaza a traves del agua y una posici6n
abierta en la cual se desplaza el centro de masa con respecto al centro de flotabilidad, facilitando asi una
5 configuraciOn flotante estable. La boya del documento WO 2005/120943 tambien incluye un brazo que se puede
mover de forma pivotante para elevar una antena por encima del agua. Tanto el documento WO 2005/120942 como
el WO 2005/120943 presentan la desventaja de contar con piezas mOviles montadas en el exterior con un diseno
complicado, que podrian dar lugar a una estela o un penacho demasiado voluminoso a ciertas velocidades u
orientaciones de desplazamiento.
El documento WO 2007/045864 presenta una boya que presenta superficies hidrodinamicas fijas con el objetivo de
aumentar la estabilidad de la boya cuando se remolca a determinadas velocidades. No obstante, la boya debe
desplazarse a velocidades determinadas para ser estable en el agua. La boya tiene tendencia a subir (o hundirse)
en diversos grados en el agua, dependiendo de la velocidad a la que este siendo remolcado en la direcciOn
15 horizontal.
La presente invenciOn pretende mitigar los problemas mencionados anteriormente. Alternativa o adicionalmente, la
presente invenciOn pretende presenta una boya mejorada.
20 Resumen de la invenciOn
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invenciOn, se proporciona una boya que presenta un cuerpo
principal, y una masa mOvil colocada en el interior del cuerpo principal, pudiendo desplazarse la masa entre una
primera posiciOn en la que el centro de masa de la boya se encuentra desplazado con respecto al centro de
25 flotabilidad de la boya y una segunda posici6n en la que el centro de masa se encuentra mas cerca del centro de
flotabilidad.
De este modo, la boya puede ser utilizada como una boya de comunicaciones que posee dos modos distintos de
funcionamiento: un primer modo, en el que la boya este configurada para flotar en una orientaci6n generalmente
30 vertical a la superficie del agua en una posici6n preparada para las comunicaciones, cuando la masa se encuentra
en la primera posici6n para mejorar la estabilidad en el agua; y un segundo modo, en el que la boya este
configurada para ser remolcada bajo el agua con velocidad, cuando la masa se encuentra en la segunda posici6n
para mejorar la estabilidad de remolque en el agua. Por ejemplo, en el primer modo de funcionamiento el centro de
masa puede estar posicionado significativamente mas bajo que el centro de flotabilidad, de modo que obligue a la
35 boya a adoptar una orientaci6n vertical en el agua, mientras que en el segundo modo de funcionamiento el centro de
masa puede estar posicionado sustancialmente en la misma posici6n que el centro de flotabilidad. Por consiguiente,
esto puede permitir que una boya alargada sea remolcada en el agua con su eje longitudinal sustancialmente
alineado con la direcci6n de movimiento, reduciendo asi la estela/el penacho en el agua. De igual modo, la boya
puede estar configurada de tal manera que pueda ser remolcada en el agua a velocidades variables sin causar
40 ningian cambio significativo en la tendencia de la boya a elevarse o hundirse en el agua. Esto puede ayudar a
remolcar la boya de regreso a un buque submarino con precisi6n a lo largo de una trayectoria deseada.
Se apreciard que el centro de flotabilidad de la boya no pueda ser fijo y puede depender de la masa de la boya, asi
como de la orientaci6n y la posici6n de la boya en una masa de agua. Asi pues, la boya este preferentemente
45 configurada de manera que el centro de masa de la boya pueda ser desplazado de forma controlable en una
distancia mayor que la distancia en la que el centro de flotabilidad podria cambiar entre los estados de flotaciOn libre
y sumergida de la boya. La boya puede estar dispuesta de modo que el centro de masa de la boya pueda moverse
de forma controlada en una distancia mayor que el 10% de la longitud de la boya, y preferentemente en una
distancia mayor que el 20% de la longitud de la boya. El centro de flotabilidad de la boya puede estar situado en la
50 regi6n del centro de la boya.
La masa mOvil puede estar definida, al menos parcialmente, por una masa redundante. La masa redundante puede,
por ejemplo, no realizar ninguna otra funci6n que servir como lastre mOvil de la boya. Alternativamente, o
adicionalmente, la masa mOvil puede comprender un aparato dispuesto para realizar una funci6n diferente y ademas
55 proporcionar parte de la masa de la masa mOvil. Por ejemplo, la masa mOvil puede comprender una bateria. La
masa mOvil puede estar definida, al menos parcialmente, por equipos de telecomunicaciones. La mayor parte en
masa de la masa mOvil es preferentemente sOlida. La masa mOvil presenta preferentemente una masa mayor de 1
kg. La masa mOvil puede presentar una masa mayor de 5 kg. Preferentemente, la masa mOvil presenta una masa
mayor que el 10% de la masa total de la boya cuando esta configurada para flotar en la superficie del agua. El peso
seco de la boya puede ser mayor que 20 kg.
La masa mOvil puede estar dispuesta de modo que realice un movimiento de rotaci6n entre las posiciones primera y
5 segunda, pero en vista de la forma probable de la boya y de las posiciones extremas deseadas de la masa mOvil
dentro de la boya, puede resultar preferente que la masa mOvil este dispuesta de modo que realice Onicamente un
movimiento lineal entre las posiciones primera y segunda. Tal movimiento lineal tiene lugar, preferentemente, en una
direcciOn a lo largo de la longitud de la boya. La distancia entre las posiciones primera y segunda es
preferentemente mayor que el 20% de la longitud de la boya. La distancia entre las posiciones primera y segunda es
10 preferentemente mayor que 100 mm y puede ser mayor que 250 mm.
La boya presenta preferentemente una forma alargada. La boya puede presentar una secci6n transversal
generalmente redonda. La boya puede presentar una longitud medida a lo largo de un eje longitudinal, estando
dispuesta la boya de tal manera que el eje longitudinal sea generalmente vertical cuando la boya flota en la
15 superficie del agua. La longitud de la boya puede ser mayor que 1 m. La longitud de la boya puede ser menor que 2
m. La relaciOn entre el diametro maxim° del cuerpo principal de la boya (es decir, excluyendo las aletas externas, las
alas externas o los elementos externos similares) y la longitud del cuerpo principal de la boya es preferentemente
menor que el 25% y mas preferentemente menor que el 20%. Asi, el diametro del cuerpo principal de la boya en su
punto mas ancho es preferentemente menor que el 20% de la longitud del cuerpo principal de la boya. Al determinar
20 la longitud o el diametro del cuerpo principal de la boya, las dimensiones deben medirse cuando la boya este
configurada para moverse bajo el agua.
La presente invenciOn tiene una aplicaciOn particular en relaciOn con una boya de comunicaciones. Por tanto, la
boya puede incluir, por ejemplo, una antena de comunicaciones. La antena puede estar montada en un extremo
25 superior de la boya. Se apreciard que el extremo superior de la boya incluye mas que simplemente el extremo de la
boya. La antena puede estar montada de modo que realice un movimiento lineal. La antena puede estar montada de
modo que realice un movimiento entre una posici6n retraida y una posici6n extendida, en la que la antena se eleva
(o sobresale) por encima del cuerpo principal de la boya. La boya puede estar configurada de tal manera que
cuando la antena se encuentra en la posici6n extendida, se define una regi6n entallada entre el extremo inferior de
30 la antena y el extremo superior del cuerpo principal de la boya. Tal regi6n entallada puede ayudar a reducir el paso
del agua sobre la antena, como se explica con detalle mas adelante.
Obviamente, se apreciard que la boya de la presente invenciOn puede tener otras aplicaciones aparte de servir como
boya de comunicaciones. Por ejemplo, la boya se podria utilizar como boya de vigilancia. La boya puede incluir
35 equipos sensores montados en su extremo superior (cuando la boya esta flotando en la superficie del agua). Tales
equipos sensores pueden incluir una camara. Los equipos montados en el extremo superior de la boya pueden estar
montados de forma desmontable para permitir la instalaciOn de los diferentes equipos para su uso en diferentes
aplicaciones para la boya. Por ejemplo, puede ser necesario utilizar una antena diferente para diferentes prop6sitos.
La boya que incluye unos primeros elementos de equipos electrOnicos montados de forma desmontable en el
40 extremo superior de la boya puede formar parte de un kit de piezas que incluya al menos un elemento adicional de
equipos electrOnicos que se pueda montar de forma desmontable para realizar una funci6n diferente a la del primer
elemento. Los primeros elementos de equipos electrOnicos pueden comprender una antena. Los elementos
adicionales de equipos electrOnicos pueden comprender una antena.
45 La masa mOvil puede estar montada de manera que se mueva en respuesta a la orientaci6n de la boya o a las
fuerzas que actiaen sobre la boya. Preferentemente, sin embargo, la boya incluye medios para mover la masa mOvil,
tales como un motor primario. Los medios para mover la masa mOvil pueden comprender, por ejemplo, un motor
electric°. Los medios para mover la masa mOvil pueden comprender, por ejemplo, un tornillo de avance. Los medios
para mover la masa mOvil pueden comprender, por ejemplo, un pist6n. Los medios para mover la masa mOvil
50 pueden comprender, por ejemplo, un solenoide. Los medios para mover la masa mOvil pueden comprender, por
ejemplo, un componente hidraulico. Los medios para mover la masa mOvil pueden comprender una unidad de
control montada en la boya. La boya puede incluir equipos electrOnicos, tales como una antena de comunicaciones,
montada en un extremo superior de la boya, que se puedan mover mediante los mismos medios dispuestos para
mover la masa mOvil.
Un extremo superior de la boya puede incluir una regi6n entallada. Preferentemente, la boya y la regi6n entallada
estan dispuestas de modo que la regi6n entallada actiae, durante el uso cuando la boya este flotando en la superficie
del agua y los equipos electrOnicos esten en funcionamiento en el extremo superior de la boya, con el fin de
aumentar la protecci6n de los equipos electrOnicos frente al paso del agua sobre la superficie superior del extremo
superior de la boya. Por ejemplo, la regi6n entallada puede presentar una forma tal que desvie o cambie la direcci6n
del agua que, de lo contrario, simplemente pasaria sobre la parte superior de la boya. La regi6n entallada puede
estar posicionada de tal manera que, cuando la boya se encuentre flotando en el agua, el extremo superior de la
5 regi6n entallada este situado por encima de la linea de flotaciOn de la boya.
Preferentemente, la regi6n entallada presenta una forma que, al aumentar la distancia a lo largo de la longitud de la
boya (de abajo hacia arriba cuando se encuentra en posici6n de flotaciOn), disminuye desde un primer diametro
hasta un segundo diametro y luego aumenta hasta un tercer diametro. El segundo diametro puede ser el diametro
10 minim° de la regiOn entallada. El tercer diametro puede ser el diametro maxim° de la parte de la boya que se
extiende desde el segundo diametro hasta el extremo superior de la boya. El primer diametro es preferentemente
mas del 10% mas ancho que el segundo diametro, y preferentemente mas del 20% mas ancho que el segundo
diametro. El tercer diametro es preferentemente mas del 10% mas ancho que el segundo diametro, y
preferentemente mas del 20% mas ancho que el segundo diametro. El primer diametro puede ser mayor que el
15 tercer diametro. El primer diametro puede ser igual que el tercer diametro. Preferentemente, el diametro de la boya
varia ligeramente con la distancia a lo largo de la longitud de la boya entre el primer diametro y el tercer diametro. La
parte de la boya que presenta el menor radio de curvatura (en la superficie externa de la boya) cuando se ve en
secci6n transversal a lo largo de su longitud puede estar situada mas cerca del tercer diametro que del primer
diametro. Puede existir un labio en la regi6n del tercer diametro que actOe para reducir la cantidad de agua que
20 salpica o discurre sobre el extremo superior de la boya. La boya puede estar configurada de tal modo que la regi6n
entallada se pueda formar o revelar en un modo de funcionamiento y eliminar, cambiar u ocultar en otras
situaciones.
La boya puede incluir un medio de lastre que sea capaz de desplazar el agua con el fin de cambiar la localizaciOn
25 del centro de flotabilidad de la boya. El medio de lastre puede comprender una vejiga expansible Ilena de gas. El
medio de lastre puede estar situado en el extremo superior de la boya. Preferentemente, el medio de lastre este
situado preferentemente dentro de la boya y es capaz de causar la entrada de agua desde el exterior de la boya, asi
como la salida de agua. Por ejemplo, la contracci6n de la vejiga puede causar la entrada de agua, mientras que la
expansi6n de la vejiga provoca la salida de agua. El volumen de gas, y/o la presi6n del gas, en la vejiga pueden
30 estar controlados de forma pasiva o activa. Se puede disponer un medio para expandir o contraer activamente la
vejiga, por ejemplo, en forma de uno o mas de entre un calentador, una bomba y una valvula. El medio de lastre
puede estar montado de forma desmontable. La boya puede formar parte de un kit de piezas que incluya al menos
un medio de lastre adicional de una capacidad diferente (lo que posiblemente ofrece una magnitud diferente de un
posible cambio en la flotabilidad al instalarlo en la boya). Por ejemplo, un primer medio de lastre con una primera
35 flotabilidad maxima puede ser necesario para una primera aplicaciOn, en la que la boya presenta una primera masa,
mientras que un segundo medio de lastre con una segunda flotabilidad maxima puede ser necesario para una
segunda aplicaciOn, en la que la boya presenta una segunda masa que es mayor que la primera, por ejemplo como
resultado de poseer una carga diferente (y mas pesada).
40 La boya puede comprender un puerto de conexi6n para facilitar la conexi6n 6ptica y mecanica a una linea de uni6n
por cable que comprende un cable de fibra 6ptica. El puerto de conexi6n puede estar posicionado de forma fija en el
extremo inferior de la boya.
La boya puede ser una boya de uni6n por cable. La boya puede, por ejemplo, estar conectada a una linea de uni6n
45 por cable en un extremo inferior de la boya. La linea de uni6n por cable puede comprender un cable de fibra 6ptica.
La linea de uni6n por cable puede comprender una linea de alimentaciOn electrica, pero preferentemente no es el
caso, en vista del peso y la masa adicionales que dicha linea de alimentaciOn aportaria a la linea de uni6n por cable.
Se apreciard que la presente invenciOn puede tener aplicaciOn en relaciOn con boyas que no siempre esten unidas
50 por cable ni sean remolcadas. Por ejemplo, la boya puede estar dispuesta de modo que, una vez concluidas las
operaciones en la superficie del agua, se hunda sin ser remolcada ni estar unida por cable.
Las ventajas de la regi6n entallada de la boya del primer aspecto de la presente invenciOn pueden tener aplicaciOn
en una boya en la cual no exista una masa mOvil dentro de la boya.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invenciOn, se proporciona una boya de comunicaciones que presenta un
extremo inferior y un extremo superior, en donde el extremo superior de la boya presenta una regi6n entallada
posicionada de tal manera que, cuando la boya se encuentra flotando en el agua en una condici6n lista para facilitar
las telecomunicaciones, el extremo superior de la regi6n entallada esta situado por encima de la linea de flotaciOn de
la boya.
La boya del segundo aspecto de la invenciOn puede presentar cualquiera de las caracteristicas de la boya del primer
5 aspecto de la invenciOn. En particular, la regi6n entallada puede presentar cualquiera de las caracteristicas de la
regi6n entallada del primer aspecto de la invenciOn.
La presente invenciOn tambien presenta un procedimiento para la utilizaciOn de una boya. La boya puede presentar
10 una uni6n por cable por medio de una linea de uni6n por cable conectada por un extremo a la boya y por el otro
extremo a un buque submarino. La boya puede ser, adicionalmente o alternativamente, una boya de acuerdo con
cualquiera de los aspectos primero o segundo de la invenciOn. El procedimiento puede incluir el remolque de la
boya. El procedimiento puede incluir el hecho de lograr que la boya flote en un cuerpo de agua. El procedimiento
puede incluir el cambio de la posici6n del centro de masa de la boya sin cambiar la forma externa de la boya. Por
15 ejemplo, el centro de masa de la boya puede aproximarse mas al centro de flotabilidad. Una masa montada de
forma mOvil puede ser desplazada hacia el interior de la boya. El procedimiento puede incluir la retirada de la boya
de la superficie mediante medios de recuperaciOn, por ejemplo, bobinando una linea de uni6n por cable unida a la
boya, provocando de este modo que la boya se desplace bajo el agua. Durante la puesta en practica del
procedimiento, no es necesario cambiar la flotabilidad de la boya. Alternativamente, el procedimiento puede incluir
20 un paso para cambiar la flotabilidad de la boya. Durante el procedimiento, puede entrar agua en una regi6n de la
boya previamente ocupada por un fluido que posee una densidad mas baja, modificando asi la flotabilidad, el centro
de flotabilidad y/o el centro de masa.
Durante la puesta en practica del procedimiento, la boya puede operar en los diferentes modos de funcionamiento.
25 Por ejemplo, puede haber un primer modo de funcionamiento, en el que la boya flote en una orientaci6n
generalmente vertical y durante el cual se haga funcionar el equipo electrOnico instalado en el extremo superior de la
boya. Por ejemplo, la boya puede enviar y recibir datos a traves de una antena situada en el extremo superior de la
boya que se mantiene sustancialmente por encima del agua. Puede haber un segundo modo de funcionamiento,
durante el cual la boya sea remolcada bajo el agua mediante la linea de uni6n por cable. El centro de masa de la
30 boya puede estar mas cerca del centro de flotabilidad de la boya durante el segundo modo de funcionamiento, en
comparaci6n con el primer modo de funcionamiento. El segundo modo de funcionamiento se puede realizar antes
del primer modo. El procedimiento puede comprender una etapa de elevaciOn de una antena inmediatamente antes
o durante el primer modo de funcionamiento y puede comprender una etapa de retracci6n de la antena antes de
comenzar el segundo modo de funcionamiento.
Obviamente, se apreciard que las caracteristicas descritas en relaciOn con un aspecto de la presente invenciOn se
puedan incorporar en otros aspectos de la presente invenciOn. Por ejemplo, el procedimiento de la invenciOn puede
incorporar cualquiera de las caracteristicas descritas con referencia al aparato de la invenciOn, y viceversa.
40 DescriociOn de los dibuios
A continuaci6n se describiran realizaciones de la presente invenciOn, Onicamente a titulo de ejemplo, haciendo
referencia a los dibujos esquematicos que acompanan, en los que:
45 La figura la muestra una vista en secciOn transversal de una boya de acuerdo con una primera realizaciOn de la
invenciOn, estando dispuesta la boya en una configuraci6n de remolque;
La figura lb muestra una vista de la boya de la primera realizaciOn, pero en una configuraci6n flotante;
50 La figura 2a muestra una boya de acuerdo con una segunda realizaciOn, estando dispuesta la boya en una
configuraci6n de remolque;
La figura 2b muestra la boya de la segunda realizaciOn, pero en una configuraci6n flotante;
55 La figura 3a muestra una boya de acuerdo con una tercera realizaciOn con una antena en una posici6n retraida; y
La figura 3b muestra la boya de acuerdo con la tercera realizaciOn con una antena en una posici6n extendida.
DescripciOn detallada
Las figuras la y lb muestran a modo de vistas en secci6n transversal una boya 1 de acuerdo con una primera
realizaciOn de la presente invenciOn. La boya 1 tiene un cuerpo principal 5 que aloja diversos componentes, tales
5 como equipos de comunicaciones, baterias y similares. La boya 1 se muestra en las figuras la y lb en una posiciOn
de flotaciOn, de tal manera que la boya se encuentra en una orientaci6n generalmente vertical, con un extremo
superior la que contiene una antena (no mostrada) que se apoya sobre la linea de flotaciOn 7. Dentro de la boya 1
se encuentra una masa mOvil 2 que puede ser desplazada a lo largo de un tornillo longitudinal 4 por medio de un
motor 6. La masa 2 comprende los componentes de carga pesada, tales como baterias y equipos de conversiOn
10 6ptica. La masa (peso seco) de la boya 1 es de aproximadamente 24 kg, la masa de la masa mOvil 2 es de
aproximadamente 8 kg. En una modificaciOn de esta realizaciOn, la masa de la boya es de 35 kg, siendo la masa
mOvil de aproximadamente 12 kg.
La masa 2 puede ser desplazada entre (i) una primera posici6n (mostrada en la figura lb), en la que el centro de
15 masa de la boya se encuentra desplazado con respecto a su centro de flotaciOn, que corresponde a una
configuraci6n en la que la masa 2 se encuentra en el extremo inferior lb de la boya 1, y (b) una segunda posici6n en
la que el centro de masa de la boya 1 se encuentra mas pr6xima al centro de flotabilidad, que corresponde al caso
en el que la masa 2 se desplaza mas pr6xima al centro de la boya 1. La distancia del movimiento de la masa 2 entre
las posiciones primera y segunda es de aproximadamente 700 mm, que es aproximadamente el 40% de la longitud
20 de la boya 1, que actiaa para desplazar el centro de masa de la boya en mas de 200 mm. En una configuraci6n
flotante (que se muestra en la figura 1b), el centro de flotabilidad se encuentra colocado justo por debajo del centro
de la boya, mientras que el centro de masa de la boya esta colocado en una posici6n aian mas baja, ofreciendo de
este modo estabilidad en la configuraci6n flotante. Por otro lado, la configuraci6n mostrada en la figura la presenta
el centro de masa de la boya mucho mas pr6ximo al centro de flotabilidad (el cual, cuando la boya esta totalmente
25 sumergida, se encuentra aproximadamente en el centro de la boya), lo que permite remolcar la boya bajo el agua de
una manera controlada a lo largo de una trayectoria de remolque deseada con una estela/un penacho reducidos,
como resultado de una mayor estabilidad. Obviamente, se apreciard que la masa 2 puede ser desplazada hasta
posiciones distintas de las posiciones primera y segunda. En esta realizaciOn, la masa puede ser desplazada hasta
cualquiera de entre un niamero infinito de posiciones entre las posiciones primera y segunda.
30
La boya 1 presenta una linea de uni6n por cable 3 fijada a su extremo inferior 1 b. La linea de uni6n por cable 3
comprende un cable de fibra 6ptica y se conecta a un buque submarino (no ilustrado), lo que permite remolcar la
boya y tambien facilita la comunicaci6n entre el submarino y la boya de comunicaciones 1. Durante una ventana de
comunicaciones, durante la cual la boya de comunicaciones 1 participa en la comunicaci6n, la boya esta configurada
35 en la configuraci6n mostrada en la figura 1 b. Una vez que las comunicaciones finalizan, la masa mOvil 2 puede ser
desplazada hacia arriba hacia el extremo superior la de la boya 1 en una posici6n lista para recuperar la boya y
remolcarla de vuelta al submarino por medios que bobinan rapidamente la linea de uni6n por cable 3.
Las figuras 2a y 2b muestran a modo de secci6n transversal una boya de comunicaciones 11 en secci6n transversal
40 de acuerdo con una segunda realizaciOn. La boya 11 incluye un sistema de masa mOvil y una antena, tal y como se
ha descrito con referencia a la primera realizaciOn, si bien estos no se muestran en las figuras 2a y 2b. En la
segunda realizaciOn, la boya 1 incluye adicionalmente una vejiga inflable 18 (mostrada esquematicamente en las
figuras 2a y 2b) alojada en una camara 18a en el extremo superior de la boya. La vejiga inflable 18 tiene una forma
general de toroide, en la que el centro del toroide facilita la conexi6n de una antena en el extremo superior lla de la
45 boya 11. La boya 11 presenta una longitud de aproximadamente 1,5 metros y una anchura de aproximadamente 200
mm. El volumen de la camara 18a es de aproximadamente 7 litros.
En la figura 2a, la boya 11 se muestra en una configuraci6n adecuada para el remolque, en la que la masa mOvil (no
mostrada) ha sido desplazada mas cerca del centro de flotabilidad y la vejiga 18 se encuentra en un estado
50 comprimido. La camara 18a que rodea a la vejiga 18 esta Ilena de agua que pasa a la camara 18a por medio de un
anillo de orificios (no mostrado por separado) dispuesto en el cuerpo principal 15 de la boya 11 cerca de la interfaz
entre la camara 18a y la mitad inferior de la boya 11. La vejiga 18 esta sellada pero Ilena de un gas compresible,
como di6xido de carbono. Cuando la boya 11 se encuentra bajo el agua, la presi6n del agua actiaa para comprimir el
gas contenido en la vejiga 18 y facilita la entrada de agua en la camara 18a. En la configuraci6n de remolque el
55 centro de masa de la boya 11 y el centro de flotabilidad de la boya 11 se encuentran colocados ambos en el centro
de la boya 11, o muy cerca de este. Cuando la boya esta configurada en una posici6n lista para flotar (como se
muestra en la figura 2b), en la que la masa movible ha sido bajada hacia el extremo inferior llb de la boya, la
camara 18a se encuentra a presi6n atmosferica, permitiendo asi que la vejiga 18 se expanda, de modo que el agua
sale de la camara 18a a traves de los orificios (no mostrados) dispuestos en el cuerpo principal de la boya 11. Asi, la
vejiga inflada 18 desplaza adicionalmente el centro de masa de la boya hacia una posici6n mas baja de la boya (es
decir, mas baja en la configuraci6n flotante, que se muestra en la figura 2b, que en la configuraci6n de remolque,
que se muestra en la figura 2a, en la que la masa de agua en la camara 18a se incrementa significativamente). En la
5 configuraci6n flotante, la masa de la boya 11 se reduce en comparaci6n con la configuraci6n de remolque y el centro
de flotabilidad de la boya 11 se desplaza desde el centro de la boya hasta una posici6n ligeramente por debajo del
centro de la boya, como resultado de que el extremo superior de la boya 11 sobresalga del agua. Por otra parte, el
centro de masa se desplaza una distancia significativa, y se encuentra colocado en una posici6n significativamente
mas baja que el centro de flotabilidad como resultado tanto del desplazamiento hacia abajo de la masa mOvil (no
10 mostrada) como del vaciado de agua y Ilenado de aire de la camara superior 18a.
El cuerpo principal 15 de la boya 11 presenta una regi6n entallada 19 posicionada en el extremo superior lla de la
boya. Cuando la boya 11 se encuentra flotando en el agua en una condici6n lista para facilitar las
telecomunicaciones (vease la figura 2b), el extremo superior 19a de la regi6n entallada 19 se encuentra colocado
15 por encima de la linea de flotaciOn 17 de la boya 11. La regi6n entallada 19 presenta una forma tal que las ondas y
salpicaduras de agua tienden a pasar alrededor de la boya 11 por debajo del extremo superior 19a de la regi6n
entallada 19, en lugar de pasar sobre la superficie superior 11c de la boya, lo que podria afectar a la calidad de las
comunicaciones facilitadas por la antena dispuesta en el extremo superior lla de la boya.
20 En una modificaci6n de la segunda realizaciOn, la masa mOvil esta fija y se retira el motor, de manera que el centro
de masa de la boya pueda modificarse simplemente dejando que la vejiga se expanda y se contraiga segian lo
descrito anteriormente.
Una modificaciOn adicional o alternativa a la segunda realizaciOn consistiria en controlar activamente la contracciOn y
25 la expansi6n de la vejiga. Por ejemplo, seria posible disponer de un calentador para calentar el liquid° contenido en
un dep6sito que se expandiria para Ilenar y expandir la vejiga como y cuando fuese necesario. Se podrian utilizar
bombas o dispositivos similares, de forma adicional o alternativa, con el fin de inflar y/o desinflar.
Se apreciard que la forma de la boya 11 de la segunda realizaciOn, que incluye la regi6n entallada 19, podria por si
30 sola brindar ventajas en relaciOn con las formas convencionales de las boyas de comunicaciones, con
independencia de si se incluyen o no la masa mOvil, la vejiga expansible u otros sistemas de lastrado.
Las figuras 3a y 3b muestran a modo de secci6n transversal una boya 31 de acuerdo con una tercera realizaciOn. La
tercera realizaciOn de la invenciOn es similar a la primera realizaciOn en cuando a que se dispone una masa mOvil
35 (no mostrada), que pueda desplazarse a lo largo de un tornillo longitudinal 34 por medio de una unidad de motor 36.
La unidad de motor 36 tambien es capaz de extender y retraer una antena 42. Asi, en la posici6n mostrada en la
figura 3b, la antena 42 se ha levantado, lo que reduce la probabilidad de que pasen las olas o salpique el agua sobre
la superficie superior 42a de la antena. Si bien al elevar la antena 42 se desplaza el centro de masa de la boya mas
cerca del centro de flotabilidad, este efecto puede ser compensado bajando la masa mOvil (no mostrada) hacia el
40 extremo inferior de la boya 31. Asi, en la configuraci6n mostrada en la figura 3b, el centro de masa de la boya 31 se
encuentra en una posici6n significativamente mas baja que el centro de flotabilidad y, sin embargo, la antena 42 esta
elevada suficientemente por encima de la linea de flotaciOn como para lograr una comunicaci6n fiable, mientras que
en la figura 3a la antena 42 esta retraia, pero la masa mOvil ha sido desplazada de tal manera que el centro de masa
se encuentra mas cerca del centro de flotabilidad, de modo que la boya 31 puede ser remolcada con velocidad de
45 una manera estable con una estela reducida.
En la configuraci6n flotante (que se muestra en la figura 3b) de la boya 31 de la tercera realizaciOn, se puede
considerar que la regi6n entre el extremo inferior 42b de la parte activa de la antena 42 y el extremo superior 35a del
resto del cuerpo principal 35 de la boya es una regi6n entallada 49, de tal manera que las olas y las salpicaduras de
50 agua tienen tendencia a pasar alrededor de la regi6n entallada 49, pero no por encima de ella. Se apreciard que, en
este sentido, la forma del cuerpo principal 35 de la boya 31 y de la antena 42 se pueden adaptar de modo que
aumenten la eficacia de la regi6n entallada 49. Por ejemplo, la regi6n entallada 49 podria presentar una forma tal,
que en la configuraci6n de comunicaciOn flotante mostrada en la figura 3b, la regi6n entallada 49 tenga una
apariencia de forma similar a la de la regi6n entallada 19 de la boya 11 de la segunda realizaciOn. La unidad de
55 motor 36 que controla el movimiento de la antena 42 y la masa mOvil puede estar dispuesta de tal manera que un
solo motor controle ambos movimientos simultaneamente. Alternativamente, la unidad de motor 36 puede estar
configurada de modo que sea capaz de mover independientemente la antena 42 y la masa mOvil.
En lugar de mover la masa mOvil y/o la antena por medio de un motor y un tornillo de avance, se podrian emplear
otros mecanismos mecanicos. Por ejemplo, se podrian emplear mecanismos hidraulicos o un mecanismo de
solenoide.
5 Aunque la presente invenciOn ha sido descrita e ilustrada con referencia a realizaciones particulares, los expertos en
la materia apreciaran que la invenciOn se presta a muchas variaciones no especificamente ilustradas en el presente
documento. Se apreciard que las modificaciones y variaciones descritas anteriormente se presentan exclusivamente
a titulo de ejemplo.
10 Siempre que en la descripci6n precedente se hayan mencionado nOmeros enteros o elementos que cuenten con
equivalentes conocidos, obvios o previsibles, entonces dichos equivalentes se incorporan en el presente documento
como si se hubieran descrito de forma individual. Se debe hacer referencia a las reivindicaciones para determinar el
verdadero alcance de la presente invenciOn, que debe interpretarse asi como para abarcar cualesquiera tales
equivalentes. El lector tambien apreciard por el lector que los nOmeros enteros o las caracteristicas de la invenciOn
15 que se describen como preferentes, ventajosos, convenientes o similares son opcionales y no limitan el alcance de
las reivindicaciones independientes. Ademas, ha de entenderse que tales nOmeros enteros o caracteristicas
opcionales, si bien ofrecen posibles beneficios en algunas realizaciones de la invenciOn, puede que no resulten
deseables y, por lo tanto, est& ausentes, en otras realizaciones.
Claims (13)
- REIVINDICACIONES1. Unaboya de comunicaciones para uso en un sistema de boya de comunicaciones de uni6n por cableque proporciona la funci6n de comunicaciones a un buque submarino sumergido, en donde la boya presenta un 5 cuerpo principal y una antena de cornunicaciones,la boya es operable en un primer modo de funcionamiento en el que la masa mOvil se encuentra en la primera posici6n y en el que la boya f Iota en una orientaci6n generalmente vertical, estando retenido un extremo superior de la boya sustancialmente por encima del agua, permitiendo asi que la boya envie y reciba datos a traves de la antena10 de comunicaciones, yla boya es operable en un segundo modo de funcionamiento en el que la masa mOvil se encuentra en la segunda posici6n y en el que la boya puede ser remolcada bajo el agua, caracterizada porque la boya presenta una masa mOvil colocada en el interior del cuerpo principal, pudiendo desplazarse la masa entre una primera posici6n en la 15 que el centro de masa se encuentra desplazado con respecto al centro de flotabilidad y una segunda posici6n en la que el centro de masa se encuentra mas cerca del centro de flotabilidad.
- 2. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con la reivindicaciOn 1, en la que la masa mOvil estadefinida, al menos parcialmente, por una bateria. 20
-
- 3.
- Unaboya de comunicaciones de acuerdo con la reivindicaciOn 1 o la reivindicaciOn 2, en la que la masa mOvil esta definida, al menos parcialmente, por un equipo de telecomunicaciones.
-
- 4.
- Unaboya de comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en
25 la que la masa mOvil esta dispuesta de modo que pueda realizar un movimiento lineal a lo largo de la longitud de la boya. - 5. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, enla que la antena de comunicaciones se encuentra montada en el extremo superior de la boya. 30
- 6. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la antena de comunicaciones es desplazable linealmente desde una posici6n retraida hasta una posici6n extendida, en donde la antena se eleva por encima del cuerpo principal de la boya.35 7. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con la reivindicaciOn 6, en la que cuando la antena se encuentra en la posici6n extendida, se define una regi6n entallada entre el extremo inferior de la antena y el extremo superior del cuerpo principal de la boya.
- 8. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la40 que un extremo superior de la boya presenta una regi6n entallada posicionada de tal manera que, cuando la boya se encuentra flotando en el agua, el extremo superior de la regi6n entallada esta situado por encima de la linea de flotaciOn de la boya.
- 9. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en45 la que la boya incluye en un extremo superior de la boya una vejiga expansible Ilena de gas que es capaz de desplazar el agua con el fin de cambiar la localizaciOn del centro de masa de la boya.
- 10. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con la reivindicaciOn 9, en la que la vejiga se encuentracolocada dentro de la boya y la contracciOn de la vejiga permite la entrada de agua desde el exterior de la boya, 50 mientras que la expansi6n de la vejiga permite la salida de agua.
- 11. Unaboya de comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la boya esta conectada a una linea de uni6n por cable en un extremo inferior de la boya.55 12. Unbuque submarino y una boya de comunicaciones, en el que la boya de comunicaciones es una boya de acuerdo con la reivindicaciOn 11,la linea de uni6n por cable esta conectada por un extremo a la boya y por el otro extremo al buque submarino,y la boya de comunicaciones proporciona la funci6n de comunicaciones a la embarcaci6n submarina.
- 13. Unprocedimiento de recuperaciOn de una boya que esta flotando en un cuerpo de agua y que esta conectada por medio de una linea de uni6n por cable conectada por un extremo a la boya y por el otro extremo a un5 buque submarino, en el que la boya es una boya de comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y el procedimiento comprende las etapas de:mover la masa mOvil desde la primera posici6n hasta la segunda posici6n, y retirar la boya de la superficie mediante la recuperaci6n de la linea de uni6n por cable hacia el buque submarino, lo 10 que provoca que la boya se desplace bajo el agua.
- 14. Unprocedimiento de acuerdo con la reivindicaciOn 13, que comprende las etapas de hacer funcionar la boya en el primer modo de funcionamiento, provocando de este modo que la boya flote en una orientaci6n generalmente vertical, y provocando que la boya envie y reciba datos a traves de la antena de15 comunicaciones situada en el extremo superior de la boya, que se mantiene sustancialmente por encima del agua, y hacer funcionar la boya en el segundo modo de funcionamiento, durante el cual la boya se remolca bajo el agua mediante la linea de uni6n por cable.
- 15. Unprocedimiento de acuerdo con la reivindicaciOn 14, que comprende la etapa de elevar la antena 20 inmediatamente antes o durante el primer modo de funcionamiento.
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