ES2397332B1 - Avión cisterna con un dispositivo de reabastecimiento de combustible por manguera y cesta generador de energía eléctrica - Google Patents

Avión cisterna con un dispositivo de reabastecimiento de combustible por manguera y cesta generador de energía eléctrica Download PDF

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Abstract

Avión cisterna con un dispositivo de reabastecimiento de combustible por manguera y cesta generador de energía eléctrica. Comprende al menos dos dispositivos de reabastecimiento por manguera (7) y cesta (9) albergados en góndolas (10) dispuestas bajo sus alas que comprenden al menos una bomba de combustible (23), un tambor de arrollamiento (27) de la manguera (7) y un generador eléctrico (21) accionado por una turbina eólica (11) que está conectado al sistema eléctrico del avión cisterna como fuente adicional de suministro de energía cuando el avión está en vuelo.

Description

AViÓN CISTERNA CON UN DISPOSITIVO DE REABASTECIMIENTO DE COMBUSTIBLE POR MANGUERA Y CESTA GENERADOR DE ENERGíA ELÉCTRICA
CAMPO DE LA INVENCiÓN
Esta invención se refiere a un avión cisterna con un dispositivo de reabastecimiento de combustible en vuelo por manguera y cesta dispuesto bajo las alas.
ANTECEDENTES
Entre los dispositivos conocidos para llevar a cabo operaciones de reabastecimiento en vuelo se encuentra un dispositivo de reabastecimiento con una manguera flexible y una cesta que se arrastran desde el avión cisterna. La cesta es un accesorio unido mediante una válvula a la manguera para estabilizarla en vuelo y proporcionar un canal que ayuda a la inserción de la sonda del avión receptor en la manguera. La manguera está conectada a una unidad de tambor y, cuando no esta en uso, se enrolla completamente en la unidad de tambor. El avión receptor tiene una sonda, que es un brazo rígido situado en el fuselaje o la nariz del avión. La sonda esta normalmente retraida cuando no está en uso, particularmente en aviones de alta velocidad.
Un avión cisterna puede tener dos dispositivos de reabastecimiento por manguera y cesta albergados en góndolas suspendidas de sus alas y también un dispositivo de reabastecimiento por manguera y cesta ubicado en el fuselaje central. También puede incluir dispositivos de reabastecimiento de otro tipo como un dispositivo de reabastecimiento por pértiga rígida ubicado en su cola.
Los dispositivos de reabastecimiento por manguera y cesta albergados en góndolas incorporan una bomba de combustible para incrementar la presión del extremo de la manguera hasta el nivel requerido (50 psi aproximadamente) por el avión receptor a partir de la presión de combustible de la linea de distribución del avión cisterna. La bomba integrada es de tipo centrifugo, y la regulación de la presión de combustible se realiza variando la velocidad de giro de la bomba de combustible en función de la presión de salida, de forma que para
incrementar la presión se aumenta la velocidad de giro de la bomba y viceversa. En los dispositivos conocidos la bomba de combustible es accionada por
5 una turbina eólica tal como una RAT ("Ram Air Turbine") controlada en velocidad por variación del paso de la hélice y, por tanto, requiere poca energia del avión cisterna (solo es necesaria para el actuador de control del paso de la hélice de la
turbina eólica). Cuando se desea incrementar la velocidad de giro el sistema de control requiere al actuador un aumento de paso de hélice. En los momentos en
10 los que no se utiliza la bomba de combustible, asi como en casos de fallo, la hélice se abandera de forma que no introduzca un par de giro sobre la turbina de manera que tanto ella como la bomba permanezcan estacionarias a velocidad nula. Asi pues en los dispositivos conocidos la RAT se utiliza como generador interno de energia hidráulica en el sistema de reabastecimiento por
15 manguera y cesta.
Durante gran parte de la misión de reabastecimiento la RAT permanece
pues con la hélice abanderada puesto que la bomba debe permanecer inactiva.
Esto ocurre durante las fases de vuelo de aproximación y separación al/del
escenario de reabastecimento, durante la fase de despliegue y recogida de
20 manguera y durante los contactos secos sin transferencia de combustible , siendo la RAT util izada únicamente durante aquellas operaciones con transferencia de combustible que requieran incremento de presión sobre la presión de distribución del avión cisterna.
Todo ello supone que el porcentaje de utilización de la RAT en las 25 misiones de reabastecimiento en su conjunto es bajo por lo que su capacidad de generación de energia, del orden de 10 Kw, está infrautilizada.
Esta invención está orientada a la solución de ese problema.
SUMARIO DE LA INVENCiÓN
Un objeto de la presente invención es optimizar la producción de energía de las RATs instaladas en dispositivos de reabastecimiento por manguera y
cesta albergados en góndolas dispuestas bajo las alas de los aviones cisterna.
Otro objeto de la presente invención es incrementar el uso de la energia
5 eléctrica en los aviones cisterna dadas las ventajas que implica (que han generado una amplia literatura al respecto bajo los términos "More Electric Aircraft").
Esos y otros objetos se consiguen con un avión cisterna que comprende al menos dos dispositivos de reabastecimiento por manguera y cesta albergados
10 en góndolas dispuestas bajo sus alas que comprenden al menos una bomba de combustible y un tambor de arrollamiento de la manguera y que también
comprenden un generador eléctrico accionado por una turbina eólica que está conectado al sistema eléctrico del avión cisterna como fuente ad icional de suministro de energia cuando el avión está en vuelo. Esta fuente adicional de
15 energia eléctrica puede también constituir una fuente de suministro de
emergencia para casos de pérdida (fallo) total de los motores de la aeronave en vuelo. En realizaciones de la presente invención, la bomba de combustible está accionada por un motor eléctrico alimentado por una línea eléctrica conectada al
20 sistema eléctrico del avión cisterna. Se consigue con ello un dispositivo de reabastecimiento por manguera y cesta que tiene más componentes accionados eléctricamente que los dispositivos actuales y que es capaz de producir más energia de la que consume.
En realizaciones de la presente invención dicha turbina eólica también 25 acciona la bomba de combustible. Se consigue con ello un dispositivo de reabastecim iento por manguera y cesta capaz de producir más energía de la
que consume manten iendo el tipo de bombas de combustible que se utilizan actualmente. En real izaciones de la presente invención , el dispositivo de accionam iento
30 conjunto del generador eléctrico y la bomba de combustible comprende una caja
de engranajes con un primer eje de salida de accionamiento del generador
eléctrico y un segundo eje de salida de accionamiento de la bomba de
combustible y una unidad de control con medios apropiados para determinar el
reparto de potencia entre dichos ejes de salida. Se consigue con ello un
dispositivo de transmisión que permite controlar eficazmente el accionamiento
conjunto del generador eléctrico y la bomba de combustible.
S
En realizaciones de la invención dicha caja de engranajes es o bien una
caja de engranajes diferen cial o planetaria ó una caja de engranajes directos y
el dispositivo de accionamiento también comprende o bien un freno en cada uno
de dichos ejes actuado electromecánicamente o bien un embrague para el
acoplamiento del generador eléctrico y la bomba de combustible a cada uno de
10
dichos ejes, controlados por dicha unidad de control. Se proporcionan con ello
dos variantes de la invención con sus respectivas ventajas e inconvenientes.
En realizaciones de la in vención dicho generador es un generador AC de
115 Vaco o un generador OC de 270 Vdc. Se consigue con ello que el dispositivo
de reabastecimiento utilice un generador apropiado para los dos tipos de
15
voltajes contemplados actualmente para los aviones cisterna.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán
de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto
en relación con las figuras que le acompañan.
20
BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra esquemáticamente la estructura interna de la
góndola de un dispositivo de reabastecimiento por manguera y cesta
incorporado en un avión cisterna conocido en la técnica.
25
Las Figuras 2, 3 Y 4 muestran esquemáticamente la estructura interna de
la góndola de un dispositivo de reabastecim iento por manguera y cesta
incorporado en un avión cisterna según tres realizaciones de la presente
invención.
30
DESCRIPCiÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERENTES
Para un mejor entendimiento de la invención describiremos en primer
lugar los componentes Msicos albergados en la góndola 10 de un dispositivo de
reabastecimiento por manguera 7 y cesta 9 conocido en referencia a la Figura 1:
-
una bomba de combustible 23, accionada por una RAT 11 , para
5 aumentar la presión de combustible suministrado desde el avión cisterna por
una linea de combustible 22; -un tambor de arrollamiento 27 de la manguera 7 actuado por un motor 25 alimentado por una linea de suministro de potencia 26 (eléctrica o hidráulica).
Pues bien la idea básica de la presente invención es incorporar en la
10 góndola un generador eléctrico accionado por la RAT y conectado al sistema eléctrico del avión cisterna, de forma que la energia eléctrica generada sea
inyectada al sistema eléctrico del avión para que pueda utilizarse durante toda la misión de reabastecimiento por cualquiera de los posibles consumidores que la
requieran. De este modo la utilización de la RAT de cada góndola seria del 15 100% (salvo casos de fallo) durante la misión de reabastecimiento.
En una primera real ización de la invención (ver Figura 2) los
componentes albergados en la góndola 10 del dispositivo de reabastecimiento por manguera 7 y cesta 9 comprenden:
-
un generador eléctrico 21 accionado por una RAT 11 para proporcionar 20 energia eléctrica al sistema eléctrico del avión cisterna a través de la linea
eléctrica 20; -una bomba de combustible 23 para aumentar la presión de combustible
suministrado desde el avión cisterna por una línea de combustible 22 accionada por, por ejemplo, un motor eléctrico 33 alimentado por una línea eléctrica 32 25 conectada al sistema eléctrico del avión cisterna;
-
un tambor de arrollamiento 27 de la manguera 7 actuado por, por
ejemplo, un motor eléctrico 25 alimentado por una linea de suministro de energía eléctrica 26 conectada al sistema eléctrico del avión cisterna.
De esta manera el 100% de la potencia entregada por la RAT 11 es
30 transferida, salvo pérdidas, al sistema eléctrico del avión cisterna. Como hemos
apuntado, los actuadores de la bomba de combustible 23 y del tambor de arrollamiento 27 de la manguera 7 son preferentemente actuadores eléctricos
alimentados por el sistema eléctrico del avión cisterna. En una segunda realización de la invención (ver Figura 3) los
componentes albergados en la góndola 10 del dispositivo de reabastecim iento 5 por manguera 7 y cesta 9 comprenden: -un generador eléctrico 21 accionado por una RAT 11 para proporcionar
energía eléctrica al sistema eléctrico del avión cisterna a través de la línea
eléctrica 20; -una bomba de combustible 23 también accionada por dicha RAT 11 10 para aumentar la presión de combustible suministrado desde el avión cisterna por una linea de combustible 22;
-
una caja de engranajes diferencial o planetaria 13 con dos ejes de salida como mecanismo de transmisión de potencia de la RAT 11 al generador eléctrico 21 ya la bomba de combustible 23;
15 -dos frenos 15, 17 actuados electromecánica mente en los ejes de salida
de la caja de engranajes 13 que permiten su bloqueo de forma ind ividual cuando no se requiera utilización de la bomba de combustible 23 o cuando se produzca
un fallo que requ iera desconexión del generador eléctrico 21; -una unidad de control (no representada) para gestionar el reparto de 20 potencia entre dichos ejes de salida, dando mayor prioridad a la bomba de
combustible 23 en los momentos en que sea necesaria durante la misión de
reabastecimiento, y para comandar los frenos 15, 17; un tambor de arrollam iento 27 de la manguera 7 actuado por, por
ejemplo, un motor eléctrico 25 alimentado por una línea de suministro de 25 energía eléctrica 26 conectada al sistema eléctrico del avión cisterna.
De este modo la RAT 11 estaria entregando su potencia máxima,
aportando a la bomba de combustible 23 únicamente la potencia que precise en
cada momento y aportando al generador eléctrico 21 el resto de potencia.
En una tercera realización de la invención (ver Figura 4) los componentes
30 albergados en la góndola 10 del dispositivo de reabastecimiento por manguera y
cesta comprenden:
-
un generador eléctrico 21 arrastrado por una RAT 11 para proporcionar
energía eléctrica al sistema eléctrico del avión cisterna a través de la linea
eléctrica 20; -una bomba de combustible 23 también accionada por dicha RAT 11
5 para aumentar la presión de combustible suministrado desde el avión cisterna
por una linea de combustible 22;
una caja de engranajes directos 13 con dos ejes de salida como mecanismo de transmisión de potencia de la RAT 11 al generador eléctrico 21 y a la bomba de combustible 23;
10 dos embragues 16, 18 actuados electromecánicamente para el acoplamiento o desacoplamiento (dependiendo de la necesidad) del generador eléctrico 21 y la bomba de combustible 23 a dichos ejes de salida;
-
una unidad de control (no representada) para gestionar el reparto de potencia entre dichos ejes de salida, dando mayor prioridad a la bomba de 15 combustible 23 en los momentos en que sea necesaria durante la misión de
reabastecimiento, y comandar los embragues 16 , 18;
un tambor de arrollamiento 27 de la manguera 7 actuado por, por
ejemplo, un motor eléctrico 25 alimentado por una linea de suministro de energía eléctrica 26 conectada al sistema eléctrico del avión cisterna.
20 De este modo la RAT 11 estaria entregando su potencia máxima, aportando a la bomba de combustible 23 únicamente la potencia que precise en cada momento y aportando al generador eléctrico 21 el resto de potencia. En unas realizaciones preferentes de la invención el generador eléctrico es un generador AC de 115 Vac a frecuencia libre.
25 En otras realizaciones preferentes de la invención el generador eléctrico
es un generador OC de 270 Vdc.
Aunque la presente invención ha sido descrita completamente en relación con realizaciones preferentes, es evidente que se pueden introducir en ella modificaciones dentro de su alcance, entendiendo que no está limitado a esas
30 realizaciones sino por el contenido de las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Avión cisterna que comprende al menos dos dispositivos de
    reabastecimiento por manguera (7) y cesta (9) albergados en góndolas (10) 5 dispuestas bajo sus alas que comprenden al menos una bomba de combustible
    (23) y un tambor de arrollam iento (27) de la manguera (7), caracterizado porque dichos dispositivos también comprenden un generador eléctrico (21) accionado por una turbina eólica (11) que está conectado al sistema eléctrico del avión
    cisterna como fuente ad icional de suministro de energia cuando el avión está en
    10 vuelo.
  2. 2.-Avión cisterna según la reivindicación 1, en el que dicha bomba de
    combustible (23) esta accionada por un motor eléctrico (33) alimentado por una linea eléctrica (32) conectada al sistema eléctrico del avión cisterna.
  3. 3.-Avión cisterna según la reivindicación 1, en el que dicha turbina eólica
    (11) también acciona dicha bomba de combustible (23).
  4. 4.-Avión cisterna según la reivindicación 3, en el que dicha turbina eólica
    20 (11) acciona conjuntamente el generador eléctrico (21) y la bomba de combustible (23) mediante un dispositivo de accionamiento que comprende una caja de engranajes (13) con un primer eje de salida de accionamiento del generador eléctrico (21) Y un segundo eje de salida de accionamiento de la bomba de combustible (23) y una unidad de control con medios apropiados para
    25 determinar el reparto de potencia entre dichos ejes de salida.
  5. 5.-Avión cisterna según la reivindicación 4, en el que dicha caja de
    engranajes (13) es una caja de engranajes diferencial o planetaria y en el que dicho dispositivo de accionamiento también comprende un freno (15, 17) en
    30 cada uno de dichos ejes actuado electromecánicamente y controlado por dicha
    unidad de control.
  6. 6.- Avión cisterna según la reivindicación 4, en el que dicha caja de
    engranajes (13) es una caja de engranajes directos y en el que el dispositivo de accionamiento también comprende un embrague (16, 18) en cada uno de dichos ejes para el acoplamiento del generador eléctrico (21) Y la bomba de
    5 combustible (23), que está actuado electromecánicamente y controlado por dicha unidad de control.
  7. 7.- Avión cisterna según cualquiera de las reivindicaciones 1-6,
    caracterizado porque dicho generador eléctrico (21) es un generador AC de 115 10 Vaco
  8. 8.- Avión cisterna según cualquiera de las reivindicaciones 1-6,
    caracterizado porque dicho generador eléctrico (21) es un generador OC de 270 Vdc.
  9. 9.- Avión cisterna según cualquiera de las reivindicaciones 1-8,
    caracterizado porque dicho generador eléctrico (21) tiene una potencia comprendida entre 5-15 Kw.
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