ES2560952B1 - Vehículo no tripulado para extinción de incendios - Google Patents

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Abstract

Vehículo no tripulado para extinción de incencios.#El vehículo se basa en una descarga dirigida de agua nebulizada a gran velocidad y baja cota, tras ser lanzado desde una aeronave nodriza, para que mediante una cámara térmica, sensores de altura, GPS y otros sistemas electrónicos, se pueda dirigir a los focos de calor de forma autónoma para descargar el agua sobre el incendio, favoreciendo la extinción de este sin poner en riesgo vidas humanas, pudiéndose ser recogido el vehículo a posteriori para su reutilización.

Description

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VEHICULO NO TRIPULADO PARA EXTINCION DE INCENCIOS
DESCRIPCION
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere a un vedculo no tripulado para extincion de incendios, basado en un sistema multirrotor con una serie de elementos y componentes que pueden propiciar una descarga dirigida de un chorro de agua nebulizada a gran velocidad y baja cota, de manera que el vedculo es auto-guiado en base a unos sensores y otros medios tales como un software espedfico, permitiendo que por su tamano y maniobrabilidad tengan una gran precision ademas de una alta eficiencia en el uso del agente extintor, gracias a las caracteristicas del agua nebulizada.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Actualmente, para extinguir un incendio forestal se utilizan medios aereos y terrestres, de manera que los medios aereos tienen varias limitaciones, consistiendo una de ellas en el problema de la precision a la hora de descargar el agua, al no poder acercarse demasiado al frente de fuego.
Esta desventaja es aplicable tanto para vedculos de ala fija (aviones), que no pueden parar, como para vedculos de ala giratoria (helicopteros), que producen una fuerte turbulencia si se operan en punto fijo a baja altura.
Otra desventaja de este tipo de medios de extincion de incendios es que no pueden operar de noche ni tampoco en condiciones meteorologicas adversas por ser demasiado arriesgado para las personas que los pilotan.
En cualquier caso se trata de dispositivos caros de producir, mantener y operar.
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En cuanto a los medios terrestres utilizados en la extincion de incendios, tienen limitaciones de acceso a lugares agrestes ademas de necesitar un tiempo de respuesta que es mayor que el de los medios aereos.
Tratando de solventar esta problematica, son conocidos vedculos no tripulados para la extincion de incendios, como puede ser la patente CN103661945A, consistente en una especie de dron con una plataforma multirrotor con una boca de aspersion de liquidos y cuyos medios motrices se alimentan desde el suelo, a traves de un cableado, lo que limita ampliamente el margen de maniobrabilidad del dispositivo.
Igualmente, es conocida la patente CN 104743105A, en la que se describe un vedculo aereo no tripulado de tipo multirrotor con un sistema hidraulico asociado a una red de aspersores que si bien se disponen debajo de cada una de las helices, con dicho sistema no se optimiza la salida de agua a traves del vedculo, por lo que el mismo se descarga con excesiva rapidez, limitando igualmente su margen operativo.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
El vedculo no tripulado para extincion de incendios que se preconiza ha sido concebido para resolver la problematica anteriormente expuesta en base a una solucion sencilla pero de gran eficacia.
Mas concretamente, el vedculo no tripulado para extincion de incendios de la invencion esta previsto para ser lanzado a una cierta altura sobre el incendio, desde un avion de transporte medio, de manera que tras el lanzamiento el vedculo de extincion se auto-gda y por una parte detecta las fuentes de calor mediante una camara termica que incluye el propio vedculo, y ademas es capaz de dirigirse hacia esas fuentes de calor mediante un software espedfico de guiado, activando a una cierta altura un dispositivo actuador magnetico que descubre unos orificios en la base del vedculo, que dejan caer el agua sobre el chorro de aire que expelen los rotores establecidos en el interior del vedculo,
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provocando la nebulizacion y mejor aprovechamiento del contenido de material extintor, preferentemente agua.
Estructuralmente, el vehmulo en cuestion se constituye a partir de una carcasa que comprende dos partes, una superior y una inferior, estableciendo entre ambas un cuerpo esencialmente cilmdrico, discoidal, con una pluralidad de motores asociados a respectivos rotores, preferentemente en numero de 12 dispuestos en configuration de doble hexacoptero, todo ello de manera tal que sobre las bases superior e inferior de la carcasa general o cuerpo cilmdrico que establecen las dos partes, existen respectivos orificios, concretamente un numero de orificios igual al de parejas de rotores y motores, para permitir el paso del aire.
Ademas, en el interior de la carcasa del vehmulo, van dispuestas dos cupulas estancas para alojar la electronica necesaria para la operation del vehmulo, estando toda la electronica montada sobre una placa base en la que se incluye una camara termica, un sensor de altura, un GPS, una antena, la correspondiente placa de navegacion y control con sistema de reception de la senal de la camara y altura, y unos pines conectados con los correspondientes actuadores.
De la placa base es necesario una senal de salida hacia el sistema de descarga, de forma que cuando el software de la placa de control y navegacion, basandose en las condiciones de position, velocidad, temperatura del terreno y altura, de la orden de descarga, el agua salga por los orificios que deja al descubierto un mecanismo magnetico de apertura.
Opcionalmente se pueden incluir una serie de boquillas aspersoras que crean una atmosfera protectora alrededor del vehmulo cuando se acerca a la zona de descarga.
Opcionalmente es posible dotar al dispositivo de un paracaidas, ya sea balistico o de tipo parapente, que se abriria de manera explosiva al llegar a una determinada altura, de manera que reduzca la velocidad de caida y ayude a aumentar la autonomia del vehmulo.
Segun las caracteristicas referidas, es posible utilizar uno o varios de estos vehmulos no tripulados para descargar un chorro de agua nebulizada sobre el foco del fuego, con una
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precision maxima, en cualquier momento del dia y con un coste bajo, para lo cual, y como se ha dicho con anterioridad, el vehiculo o vehiculos se lanzan a una cierta altura sobre el incendio, desde una aeronave nodriza, preferentemente un avion de transporte medio, de manera que una vez en el aire, el vehiculo o vehiculos extintores detectan las fuentes de calor mediante la camara termica, siendo capaces de dirigirse hacia dichos focos mediante el comentado software de guiado, activando a una cierta altura el dispositivo actuador magnetico para que libere los orificios en la base de la carcasa del vehiculo, dejando caer el agua sobre el chorro de aire que expelen los rotores consiguiendo con ello la nebulizacion del agua para que el aprovechamiento de la misma sea maximo. Adicionalmente, tambien es posible operar el vehiculo desde tierra, dirigiendolo hacia el fuego manual o automaticamente.
Los motores con sus correspondientes rotores van montados sobre respectivos brazos radiales emergentes de un nucleo central, sobre el que se ha previsto, en su parte inferior, un alojamiento para la correspondiente camara termica.
La gran ventaja del vehiculo descrito, comparado con los medios de extincion aereos habituales, deriva de su gran precision y su bajo coste, asi como de la posibilidad de operar en condiciones meteorologicas adversas sin necesidad de exponer vidas humanas a riesgos.
Ademas, es posible una mayor capacidad de respuesta al utilizar, como medio de transporte, aeronaves de transporte, mas rapidas que los hidroaviones y helicopteros.
Por ultimo decir que la proyeccion del agua nebulizada que se consigue mediante el vehiculo descrito ofrece unas caracteristicas de extincion optimas, al incrementarse exponencialmente el area de la gota, permitiendo una mejor extincion del fuego y un enfriamiento adicional de la superficie.
Opcionalmente, el deposito contenedor del agua o producto extintor, puede estar asistido por una o mas valvulas anti-retorno, asociadas a las paredes de las carcasas de los rotores, en orden a incrementar la presion en el interior de dicho tanque por efecto de la presion generada por dichos rotores, en orden a proporcionar una descarga de agua con
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mayor presion, lo que incrementa la efectividad del dispositivo, ademas de conseguir un empuje por reaccion en la salida del agua que mejora la autonomia del dispositivo.
Los orificios de salida, con su mecanismo de bloqueo/desbloqueo no tienen por que estar unicamente dispuestos en proximidad a las toberas de los rotores, sino que estos, y merced al sistema que se acaba de describir, pueden disponerse sobre el fondo del deposito, distribuidos adecuadamente, asi como sobre las paredes laterales de la carcasa, obviamente en correspondencia con su zona mas baja, en orden a incrementar el radio de accion en la descarga del agua o producto de que se trate.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripcion que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de planos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una representation correspondiente a una vista en perspectiva superior de un vehiculo no tripulado para extincion de incendios realizado de acuerdo con el objeto de la presente invention.
La figura 2.- Muestra un detalle de una parte del propio vehiculo, en el que se deja ver la disposicion de los motores y rotores.
La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva de las carcasas interiores que definen difusores con toberas para el direccionamiento y salida del agua de extincion.
La figura 4.- Muestra una vista en perspectiva inferior de la correspondiente carcasa, con los orificios para la salida de aire y agua.
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La figura 5.- Muestra una vista en perspectiva de la parte interior del nucleo central del vehteulo, mostrando los distintos circuitos electronicos, la placa base de soporte de los mismos, y el detalle de la emergencia radial de los brazos portadores de los motores y rotores, no representados en esta figura.
La figura 6.- Muestra una vista en perspectiva inferior del vehiculo, sin la parte o carcasa inferior, dejando ver su estructura interna.
La figura 7.- Muestra una representation como la de la figura anterior, sin el alojamiento para la camara termica, pero viendose esta en su position de montaje.
La figura 8.- Muestra una vista en perspectiva general del vehiculo cuya carcasa esta formada por dos partes, una superior y otra inferior, formando un cuerpo cilmdrico discoidal, en cuya parte superior se han previsto abrazaderas de agarre para su manipulado y trasporte, asi como los orificios para flujo del aire y un tapon para el llenado con el producto extintor, preferentemente agua.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
Como se puede ver en las figuras resenadas, el vehiculo no tripulado para la extincion de incendios esta constituido por un cuerpo de configuration cilmdrica formada por dos partes o carcasas superior (1) e inferior (1’), presentando la carcasa superior (1) unas abrazaderas (2) para facilitar su transporte y manejo, asi como un tapon (3) que se comunica con el deposito de producto extintor interior, para permitir el llenado a traves de dicho tapon (3), incluyendo ademas los oportunos orificios (5) en la base de la carcasa o parte superior (1) y (10) en la carcasa o base inferior (1’), para el flujo de aire en correspondencia con rotores (4) asociados a respectivos motores (6) montados conjuntamente y por parejas en brazos radiales (7), emergiendo estos de un nucleo central (13), existiendo en el ejemplo elegido, doce motores (6) y otros tantos rotores (4), y consecuentemente seis orificios (5) en la base de la parte superior de la carcasa y otros seis orificios inferiores (10) en la base de la carcasa inferior (1’).
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Consecuentemente, los orificios (5-10) permiten el paso del aire generado por los propios rotores (4), flujo asistido por unos difusores (8) aguas arribas del respectivo rotor y de toberas (9) aguas abajo, de forma que se minimiza el tamano del orificio necesario para un determinado flujo de aire a la vez que se incrementa el empuje obtenido al trabajar el rotor en condiciones de mayor presion.
Los difusores (8) dispuestos interiormente, constituyen junto con el cuerpo cilmdrico o carcasa general (1-1’) un deposito para transportar una cierta cantidad de agua o producto extintor, suponiendo esto una proteccion adicional para los equipos y componentes electronicos propios del vehiculo que se encuentran en el interior, convenientemente aislados del agua, previendose para ello una pareja de cupulas estancas enfrentadas en el interior para alojar la correspondiente electronica, en donde se incluye una placa base (12) que corresponde al propio nucleo central (13), en la que los componentes electronicos corresponded a una camara termica (14) como se representa en la figura 7, protegida por un compartimento o alojamiento de vidrio estanco (15) mostrado en la figura 6, de manera que ademas de esa camara termica se incluyen sensores de altura, GPS, antena, placas de elevacion y control, etc.
Alrededor de los orificios (5-10) de paso del aire se han previsto unos pequenos orificios (11), que se ven claramente en la figura 4, que garantizan una descarga controlada del producto extintor sobre el flujo de aire que expelen los rotores (4), de manera tal que esos orificios (11) quedan al descubierto por la actuacion de un elemento magnetico (16).
Por ultimo decir que se pueden incluir una pluralidad de boquillas aspersoras que creen una atmosfera protectora alrededor del propio vehiculo, cuando se acerca a la zona de descarga.
En definitiva, el vehiculo no tripulado y descrito se puede utilizar como sistema de extincion de incendios forestales, lanzandose a una determinada altura desde una aeronave nodriza, por ejemplo un avion, dirigiendose mediante auto-guiado, en modo paracaidista, y gracias a la accion de los rotores (4), hasta el propio foco de calor y a una determinada altura, por medio de la camara termica y sensores de distancia que incluye el sistema, de manera que,
tras su lanzamiento por encima del incendio, y la actuacion de los distintos componentes electronicos, se produce la descarga de agua nebulizada mediante el actuador magnetico (16), para que tras descargar todo el contenido el vehiculo se vuelva a dirigir autonomamente a las coordenadas requeridas, aterrizando y esperando a ser recogido.
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Tambien decir que el vehiculo es posible operarlo en modo pilotado desde tierra, al ser capaz de despegar y aterrizar desde una posicion cercana al incendio.
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Claims (1)

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    REIVINDICACIONES
    1a.- VeWculo no tripulado para extincion de incendios, que siendo del tipo de los que incluyen un sistema de control y guiado no tripulado y propulsion mediante rotores (4) y motores (6) asociados a los mismos, alojados en el interior de una carcasa o cuerpo esencial y preferentemente cilmdrica, con orificios (5-10) para el flujo de aire en correspondencia con los rotores (4), y orificios practicables (11) para la salida del producto extintor contenido en su seno, caracterizado porque incluye unos difusores internos (8) que en combinacion con toberas (9) colaboran en la impulsion del flujo de aire generado por los rotores, de manera que entre dichos difusores y el cuerpo general cilmdrico se constituye un deposito para el transporte del producto extintor.
    2a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicacion 1a,
    caracterizado porque los orificios practicables (11) para salida del producto extintor contenido en el seno del vehiculo se disponen en proximidad a los orificios (10) de salida del aire generada por los rotores (4), de manera que esta sea nebulizada en su salida.
    3a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicacion 1a,
    caracterizado porque los orificios practicables (11) para salida del producto extintor se disponen sobre la superficie inferior de la carcasa del vehiculo, asi como sobre los laterales de la misma, incluyendo el deposito contenedor del producto extintor valvulas anti-retorno en correspondencia con las toberas (9) de los rotores, para control interior de la presion del deposito.

    4a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicacion 2a,
    caracterizado porque los orificios practicables (11) estan controlados por medios de cierre magneticos.

    5a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicacion 1a,
    caracterizado porque los rotores (4) y motores (6) participan en el vehiculo preferentemetne en numero de doce, agrupandose por parejas, formando un doble hexacoptero.

    6a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicacion 1a,
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    caracterizado porque los motores (6) y correspondientes rotores (4) van montados por parejas en respectivos brazos radiales (7) emergentes de un nucleo central, que quedan alojados en otros tantos difusores.
    7a.- VeWculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el nucleo central (13) se establecen dos partes estancas para ubicacion de una placa de control con los correspondientes elementos y componentes electronicos para el guiado del vehiculo, incluyendo una camara termica, un sensor de altura, un GPS y una antena.
    8a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte superior de la carcasa general incluye abrazaderas para el transporte y manejo, asi como un tapon para el llenado del deposito interior de producto extintor.
    9a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora unos aspersores en posicion vertical y horizontal para crear una atmosfera de agua vaporizada entorno al vehiculo como elemento de proteccion del mismo frente a las altas temperaturas.
    10a.- Vehiculo no tripulado para extincion de incendios, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un paracaidas, ya sea balistico o de tipo parapente, dotados de medios de apertura explosiva al llegar a una determinada altura.
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