ES2570079A1 - Embarcación convertible - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls

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Abstract

Embarcación convertible, capaz de navegar en superficie y sumergida, que comprende un casco central (1), dos cámaras flotantes (2), portadoras de medios de propulsión (4), y dos arbotantes (3) que conectan dichas cámaras con el cuerpo central. Las cámaras flotantes (2) van unidas de forma rígida a los arbotantes (3). Los arbotantes (3) van articulados al casco central (1) según un eje paralelo al eje longitudinal de las cámaras flotantes (2).

Description

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DESCRIPCION
Embarcacion convertible.
Objeto de la invencion
La presente invencion se refiere a una embarcacion convertible, capaz de navegar en superficie y sumergida.
La invencion pertenece al sector naval, al campo tecnico de las embarcaciones, concretamente a los vehlculos autonomos y mas concretamente a los vehlculos autonomos de superficie y submarinos. De forma particular la invencion se refiere a embarcaciones sumergibles que poseen superficies sustentadoras, a vehlculos de superficie y a vehlculos capaces de transformarse de vehlculos de superficie a vehlculos submarinos y viceversa.
El objeto de la invencion es, por tanto, un vehlculo autonomo capaz de transformarse de un vehlculo de superficie a un submarino y viceversa, donde este esta dotado de superficies sustentadoras que contrarresten el empuje producido por la flotabilidad del vehlculo cuando este esta sumergido.
Antecedentes de la invencion
La creciente demanda de vehlculos autonomos para el ambito marltimo hace que se oferten en funcion de la mision a desempenar, ya sea esta en la superficie del agua o bajo esta.
Para un vehlculo de superficie es deseable que posea gran estabilidad y minima resistencia al avance de una plataforma con equipos, lo mas alejada posible de la superficie del agua.
Como patentes relacionadas con este tipo de embarcaciones pueden citarse las JPS5682687A, JPS6064089A, US4798153A-1, US5313906A, EP1114768A2 y US5813358A.
En todos los casos, dentro de los vehlculos submarinos, el control de la profundidad viene limitado por el uso de lastres o empujadores verticales, lo cual aumenta las necesidades de potencia de la embarcacion y reduce la carga de pago del mismo. Otro problema de los vehlculos submarinos tradicionales es que en caso de averla del sistema de propulsion, no es posible hacer emerger la embarcacion por si misma a la superficie.
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La maniobrabilidad de los vehlcuios submarinos que utilizan superficies sustentadoras para sumergirse es mucho mayor que en un sumergible convencional, de manera que una vez sumergida navega como si de un avion se tratara, permitiendo una gran flexibilidad de uso, donde su han adaptado equipos similares tanto para vehlculos tripulados (US7131389B1) como para no tripulados (US2001045183A1). Tambien hay aplicaciones de vehlculos de superficie sumergibles basados en hidroalas retractiles para la navegacion en superficie a gran velocidad (US5373800A) capaces de plegar sus alas sobre el cuerpo, para la navegacion bajo el agua, donde en este caso las superficies sustentadoras son utilizadas para la navegacion en superficie. Tambien cabe mencionar aplicaciones de embarcaciones dotadas de hidroalas en las que los arbotantes que sostienen las hidroalas rotan para transformarse en alas, bajando el casco central para resolver los problemas de las hidroalas cuando navegan en aguas someras (US3183871A).
Descripcion de la invencion
La embarcacion de la invencion ha sido disenada para resolver los problemas antes expuestos, ya que permite aumentar las ventajas de un vehlculo de superficie y de un vehlculo submarino dotado de superficies sustentadoras con las que contrarrestar el empuje creado por la flotabilidad del vehlculo y as! poder sumergirlo.
La embarcacion convertible de la invencion posee al menos dos camaras flotantes, las cuales estan unidas rlgidamente a unos arbotantes y donde estos a su vez estan unidos a un cuerpo central.
La union entre los arbotantes y el casco central no es rlgida y permite rotar a estos en torno a un eje paralelo al eje longitudinal del casco, de manera que pasan de una posicion vertical (perpendicular a la superficie del agua) a una posicion horizontal (paralelo a la superficie del agua). En la posicion vertical las dos camaras flotantes estan situadas debajo del agua y mantienen fuera del agua al casco central, de manera que el vehlculo opera como un vehlculo de superficie, cuando se encuentra flotando en la superficie, y sirve de las ventajas de este tipo de embarcaciones, antes expuestas.
Cuando es requerido, el vehlculo puede pasar al modo submarino girando los arbotantes hasta que estos se encuentran en posicion horizontal, paralelos a la superficie del agua.
Como la flotabilidad viene del empuje que proporcionan las camaras flotantes, estas se situan en la posicion mas alta del conjunto, ya que el resto de los elementos tienen una flotabilidad neutra,
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lo que situa el centro de gravedad mas bajo que el de flotation, situation imprescindible para una navegacion submarina estable.
Los arbotantes a su vez forman unas superficies sustentadoras, de manera que cuando estan sumergidos y a suficiente velocidad, generan una sustentacion que contrarresta la flotabilidad de las camaras flotantes del vehlculo, de manera que este se puede sumergir.
Para esto el vehlculo se ayuda de superficies sustentadoras moviles situadas tanto en el casco central como en los arbotantes y que permiten tanto incrementar la sustentacion como controlar los movimientos del vehlculo, alabeo, cabeceo y guinada, una vez sumergido. En el momento en que el vehlculo pierde velocidad, deja de generar sustentacion y por lo tanto la flotabilidad de las camaras flotantes lo hace subir a superficie, lo que asegura su recuperation en caso de quedarse sin potencia por averla.
Una de las ventajas evidentes que posee la embarcacion de la invention es que se tienen dos vehlculos en uno, donde en funcion de la mision y el momento de la misma se podra recurrir a la navegacion que le sea mas adecuada.
Una de las singularidades que posee es que al navegar en superficie permite un control total del vehlculo desde estaciones remotas, lo que permite desligar del umbilical al vehlculo. Tras esto puede efectuar patrullas predeterminadas en modo submarino y emerger periodicamente para transmitir y recibir senales.
Ademas, en superficie transforma la embarcacion y en una plataforma muy estable y poco sensible al estado del mar lo que le convierte en una excelente plataforma de observation, transmision y reception de datos de superficie, con numerosas aplicaciones civiles y militares.
El casco central puede albergar los sistemas y baterlas para realizar las diferentes misiones, donde en los arbotantes se situa un dispositivo hidraulico que es el que permite variar la position de los mismos entre los modos superficie y submarino.
Las camaras flotantes pueden incluir a su vez aire comprimido en su interior, de manera que este sea utilizado por el equipo hidraulico para cambiar de modo de funcionamiento.
El casco central posee a su vez una bodega de carga que permite alojar equipo para operar tanto en superficie como sumergido.
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Los propulsores estan alojados junto a las camaras flotantes, de manera que estos siempre se encuentran sumergidos en ambos modos de funcionamiento.
La embarcacion de la invention se presenta como muy adecuada por poseer unas flotaciones muy esbeltas que minimizan la resistencia por formation de olas y poseen a su vez dos cascos separados que permiten un gran brazo adrizante, lo que confiere al vehlculo una gran estabilidad. Otra de las particularidades de la embarcacion de la invencion, dado que casi todo el desplazamiento se encuentra en los flotadores y estos estan completamente sumergidos, tenga una respuesta muy pequena ante las excitaciones del oleaje, lo que le confiere un excelente comportamiento en el mar. La disposition de los arbotantes hace que el casco central se encuentre alejado de la superficie del agua, tal y como se buscaba, permitiendo una plataforma ideal para los sensores del vehlculo.
Otra ventaja de la embarcacion de la invencion es que el control de la profundidad no viene limitado por el uso de lastres o empujadores verticales, como sucede actualmente en vehlculos submarinos autonomos. Para ello, en la embarcacion de la invencion se usan superficies sustentadoras para generar la fuerza necesaria para sumergir el vehlculo, contrarrestando la flotabilidad del mismo. De esta manera el vehlculo aumenta notablemente la capacidad de carga y donde ademas en el caso de averla del sistema propulsivo el vehlculo sale a la superficie, pudiendo recuperarse sin problemas, sin perdida total de la embarcacion, como sucede en un sumergible convencional.
Breve descripcion de los dibujos
Para complementar la descripcion que seguidamente se da a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invencion, de acuerdo con un ejemplo de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo se representa:
- En la figura 1 una vista esquematica en perspectiva, desde proa, de la embarcacion dispuesta para su navegacion en superficie.
- En la figura 2 una vista esquematica en perspectiva, desde proa, del vehlculo en modo submarino.
- En la figura 3 una vista similar a la figura 1, con la embarcacion vista desde popa.
- En la figura 4 una vista esquematica en alzado lateral de la misma embarcacion, dispuesta para la navegacion en superficie.
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- En la figura 5 una vista similar a la figura 4, con la embarcacion dispuesta para navegacion sumergida.
- En la figura 6 una vista esquematica en perspectiva similar a la figura 1, mostrando los medios de accionamiento para la basculacion de los arbotantes.
- En la figura 7 una vista esquematica en perspectiva de uno de los arbotantes de la embarcacion, donde se muestra el esquema de union con el casco central.
- En la figura 8 una vista esquematica frontal de la embarcacion, donde se muestran las posiciones de los arbotantes para los dos modos de funcionamiento.
Descripcion detallada de un modo de realizacion
En los dibujos adjuntos se muestra una embarcacion convertible capaz de navegar en superficie, figura 1 y sumergida, figura 2. Esta embarcacion comprende un casco central (1), en el que preferentemente iran situadas las bodegas de carga y los habitaculos y espacios habitables, dos camaras flotantes (2), que son portadoras de medios de propulsion (3) y quedan separadas del casco central (1), situadas una a cada lado del mismo, estando estas camaras flotantes relacionadas con el casco central mediante arbotantes (3) que sirven como medio de conexion entre las camaras flotantes (2) y el casco central (1).
Las camaras flotantes (2) van unidas de forma rlgida a los arbotantes (3), en posicion paralela al casco central (1). Por su parte, los arbotantes (3) van articulados al casco central (1), por el lado opuesto al de fijacion de las camaras flotantes (2), segun un eje que es paralelo al eje longitudinal de las camaras flotantes, segun se expondra con referencia a las figuras 6 a 8. Los arbotantes y el casco central (1) estan relacionados con medios de accionamiento mediante los que se puede provocar la basculacion de los arbotantes (3), alrededor del eje de articulacion con el casco central (1), entre una posicion horizontal, figura 2, y una posicion vertical descendente, figura 1.
Segun puede apreciarse en la figura 2, cuando los arbotantes (3) se encuentran en posicion horizontal, las camaras flotantes (2) quedan situadas a mayor altura que los arbotantes (3). Por el contrario, cuando los arbotantes se encuentran en posicion vertical descendente, figura 1, las camaras flotantes (2) quedas sumergidas y situadas por debajo de los arbotantes (3). Segun puede apreciarse en las figuras 6 a 8, los medios de accionamiento capaces de provocar la basculacion de los arbotantes (3) consisten en un ciguenal (5) que va conectado a los arbotantes (3) segun un eje paralelo y proximo al de basculacion y es accionado a partir de una serie de cilindros (6) neumaticos montados en los arbotantes o en el casco central (1), o a partir de un motor electrico o hidraulico.
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Como se puede ver en las figuras, la embarcacion de la invencion esta prevista para poder realizar una navegacion en superficie, figuras 1, 3 y 4 o como submarino, figuras 2 y 5, de manera indistinta, sin que se necesite preparation previa para cambiar el modo de navegacion.
La embarcacion puede disponer de aire comprimido en las camaras flotantes (2) para accionar los cilindros (6), figura 6, que unidos al ciguenal (5) dan la fuerza necesaria para levantar el vehlculo y pasar de la navegacion como submarino, figuras 2 y 5, a la navegacion en superficie, figuras 1, 3 y 4. A su vez, para pasar de una navegacion en superficie a una navegacion como submarino, el aire del interior de los cilindros neumaticos (6) se deja salir, lo que provoca el abatimiento de los arbotantes (3) en sentido contrario hasta que llegado a un determinado punto los arbotantes quedan paralelos a la superficie del agua, como corresponde a la navegacion en superficie, segun se aprecia en la figura 5.
El casco central (1) tendra forma hidrodinamica y dispondra a proa de una superficie sustentadora (7) movil que ajustan el cabeceo del mismo una vez el vehlculo se haya sumergido y que contribuyen a su vez a su alabeo e inmersion.
El casco central (1) conformara una bodega permitiendo poseer un espacio estanco o inundable, que se puede destinar al transporte de equipos de diversa Indole, tanto para aplicaciones civiles como militares.
De forma preferente las camaras flotantes (2) poseen cuerpos de entrada (8) y de salida (9) que conforman una superficie hidrodinamica, en forma de torpedo, que permite al vehlculo moverse con la menor resistencia posible, logrando as! mayor autonomla y velocidad.
Las camaras flotantes (2) poseen ademas superficies sustentadoras (10) moviles, situadas en superficies estaticas (11 y 12) desfasadas 90° entre si, segun el eje longitudinal de las camaras (2) y que permiten controlar la guinada y contrarrestar el llamado momento de MONK en navegacion en superficie y que a su vez permiten controlar el alabeo, la guinada, el cabeceo y contribuir a la inmersion del vehlculo cuando este se encuentra en navegacion como submarino.
De forma preferente los arbotantes (3) poseen tambien superficies sustentadoras (13) moviles a popa del perfil, las cuales aumentan la sustentacion y contribuyen a controlar los movimientos de alabeo y cabeceo del vehlculo.
Preferentemente los arbotantes (3) poseeran perfiles no simetricos, de manera que cuando el vehlculo esta sumergido, el perfil da sustentacion sin necesidad de contar con un angulo de ataque, lo que a cierta velocidad le permitira mantenerse sumergido sin necesidad de la action de los alerones dispuestos en el mismo.
De forma preferente el vehlcuio posee una proa modular en el casco central (1), de manera que se puede sustituir con facilidad y configurar el vehlculo para la mision encomendada.
De forma preferente, los medios de propulsion (4) estaran alojados en cuerpos cillndricos con perfil hidrodinamico que van situados bajo las camaras flotantes (2), o cuando el vehlculo se 5 encuentra navegando como submarino, y entre los dos arbotantes (3), cuando navega en superficie, tal y como se representa en la figura 8.
Segun se ha indicado anteriormente, los arbotantes (3) poseen forma de perfil sustentador, que puede estar formado por perfiles no simetricos, capaces de dar sustentacion con angulos de ataque nulos, o bien con perfiles simetricos, que necesitan un angulo de ataque para dar 10 sustentacion.
Segun se representa en las figuras 6 a 8, mediante la activacion de los cilindros neumaticos (6) se produce el movimiento del ciguenal (5) que gira en torno al eje (14) para pasar de navegacion en superficie a navegacion submarina y viceversa.

Claims (12)

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    1. - Embarcacion convertible, capaz de navegar en superficie y sumergida, caracterizada por que comprende:
    - Un casco central (1), en el que estan conformadas la bodega de carga y los habitaculos y espacios utiles;
    - Dos camaras flotantes (2), portadoras de medios de propulsion (4), que estan separados del casco central (1) y situados a uno y otro lado del mismo;
    - Dos arbotantes (3) con perfil sustentador, situados entre el casco central (1) y las camaras flotantes (2), que conectan dichas camaras con el casco central;
    - Cuyas camaras flotantes (2) van unidas de forma rlgida a los arbotantes (3), en posicion paralela al casco central (1); y cuyos arbotantes van articulados al casco central, por el lado opuesto al de fijacion de las camaras flotantes (2), segun un eje (13) paralelo al eje longitudinal de las camaras flotantes (2); estando los arbotantes (3) y casco central (1) relacionados con medios de accionamiento capaces de provocar la basculacion de los arbotantes, alrededor del eje de articulacion con el casco central, entre posiciones horizontal y vertical descendente.
  2. 2. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que cuando los arbotantes (3) se encuentran en posicion horizontal, las camaras flotantes (2) quedan situadas a mayor altura que dichos arbotantes; mientras que en su posicion vertical descendente, las camaras flotantes (2) quedan sumergidas, situadas por debajo de los arbotantes.
  3. 3. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que al menos el casco central (1) y/o las camaras flotantes (2) disponen de camaras de lastrado.
  4. 4. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que los medios de accionamiento capaces de provocar la basculacion de los arbotantes (3) consisten en un ciguenal (5) que va conectado a los arbotantes segun un eje (13) paralelo y proximo al de basculacion, y es accionado a partir de una serie de cilindros (6) neumaticos montados en los arbotantes.
  5. 5. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que los medios de accionamiento capaces de provocar la basculacion de los arbotantes (3) consisten en un ciguenal (5) que va conectado a los arbotantes segun un eje (13) paralelo y proximo al de basculacion, y es accionado a partir de una serie de cilindros (6) neumaticos montados en el casco central (1)
  6. 6. - Embarcacion segun las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que los cilindros neumaticos son alimentados a partir de recipientes contenedores de aire a presion, que van alojados en las camaras flotantes (2).
  7. 7. - Vehlculo segun reivindicacion 1, caracterizado por que los arbotantes (3) presentan una 5 seccion transversal no simetrica, que configura un perfil sustentador en dichos arbotantes.
  8. 8. - Vehlculo segun reivindicacion 1, caracterizado por que los arbotantes (3) poseen superficies sustentadoras moviles).
  9. 9. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que los medios de accionamiento capaces de provocar la basculacion de los arbotantes (3) consisten en un ciguenal (5) que va
    10 conectado a los arbotantes segun un eje (13) paralelo y proximo al de basculacion, y es accionado por un motor electrico.
  10. 10. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que los medios de accionamiento capaces de provocar la basculacion de los arbotantes (3) consisten en un ciguenal (5) que va conectado a los arbotantes segun un eje (13) paralelo y proximo al de basculacion, y es accionado
    15 por un motor hidraulico.
  11. 11. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que posee superficies sustentadoras moviles (10) en las camaras flotantes (2) que permiten controlar el cabeceo, alabeo y guinada.
  12. 12. - Embarcacion segun reivindicacion 1, caracterizado por que posee superficies sustentadoras moviles (7) en el casco central (1) que permiten controlar el cabeceo, alabeo y guinada.
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