ES2660486B1 - Estación de servicio de carga inalámbrica para Aeronaves no tripuladas - Google Patents

Description

DESCRIPCION

Estacidn de servicio de carga inalambrica para Aeronaves no tripuladas

Sector de la tecnica.

La Estacidn de servicio de carga inalambrica para Aeronaves no tripuladas o drones que se presenta esta ideada para su uso en el sector de la electronica de consumo de “otras maquinas especiales” utilizadas para llegar a sitios de dificil acceso desde el vuelo por control remoto, en tareas de diversa indole.

Estado de la tecnica.

Desde el uso de la primera aeronave no tripulada en 1849, la utilizacidn de Aeronaves no tripuladas (RPA's Remoted Piloted Aircraft), comunmente conocidas como drones, se ha desarrollado en aplicaciones militares y en los ultimos anos, ha ido creciendo exponencialmente entre la poblacion civil en cantidad e importancia. Esta tecnologia se puede aplicar en infinidad de trabajos tecnicos gracias a las ventajas que esta herramienta ofrece entre los que destacan la comodidad y seguridad de dirigir los trabajos desde tierra firme y un ahorro de tiempo importante.

Desde la fotografia aerea, el reparto de paquetes o la inspeccion industrial, este tipo de aeronaves han ido creciendo en numero. Centrandonos en las aeronaves que operan alimentadas por baterias recargables, estas presentan algunas limitaciones, como es el hecho de la autonomia en vuelo. Dentro de las baterias mas utilizadas en este sector son las baterias de niquel-cadmio, las mas antiguas, que tienen el inconveniente de sufrir efecto memoria y reducir su capacidad de trabajo. Las baterias de mquel-metal-hidruro sustituyeron en el tiempo a las baterias de niquel-cadmio, presentan mayor capacidad de carga y menor efecto memoria, pero un menor numero de cargas durante su vida util. Las baterias lon-Litio ofrecen el doble de capacidad que las baterias de Niquel-Cadmio y no tienen efecto memoria. Las baterias de polimero de Litio, son mucho mas ligeras, se pueden fabricar en un gran numero de formas y tamanos para aprovechar el maximo espacio de los compartimentos del fuselaje, tienen una mayor capacidad entre 5 y 12 veces las de Nlquel-Cadmio, y no presentan efecto memoria.

Sin embargo, estas aeronaves tienen un handicap con respecto a la autonomla de vuelo y el alcance al que pueden llegar. La autonomla de vuelo de la baterla mas duradera de las aeronaves que se comercializan en el mercado civil puede aguantar unos 30 minutos; si la velocidad maxima del dron es de 180 km/h, la distancia maxima que puede recorrer el aparato es de 90 kilometros (45 kilometros si se piensa en que tiene que volver para recargar).

Para ciertos trabajos de reconocimiento de grandes zonas, o vuelos de corta y media distancia, el hecho de que la autonomla de vuelo sea limitada, supone un esfuerzo excesivo para las personas que se encargan de su realizacidn.

Hasta ahora, este problema se aborda desde la perspectiva de la ampliation y mejorla de las baterias de energia, lo que encarece el coste de los aparatos o realizando planificaciones detalladas de los vuelos (patente ES2568732). La patente ES1161136 presenta una forma de detectar e interceptar los drones que esta sobre la base de la gestion de la estacion de servicio de carga para drones pero que tiene la diferencia de que sirve solo para capturar a los RPAs.

Objeto de la invencion: Problema tecnico- solution propuesta.

Se impone, pues, la necesidad de disponer de un medio de recarga eldctrica telematica que permita a los usuarios de Aeronaves no tripuladas incrementar la autonomia de vuelo de una forma barata y comoda, sin necesidad de extraer baterias ni conectar ningun elemento.

La invencion que se propone es una estacion de servicio donde las Aeronaves no tripuladas puedan recargar energia, gracias a la energla solar y a traves de un sistema de carga inalambrica integrado tanto en la misma aeronave como en la estacion de la que haga uso.

De esta manera, colocando estaciones de servicio de forma estrategica a lo largo de la geografla, los pilotos de aeronaves no tripuladas aumentarfan su zona de trabajo de una forma significativa, sin necesidad de volver al punto de inicio para sustituir o cargar baterlas lo que incrementarla considerablemente su productividad.

Para ello Estacion de servicio de carga inalambrica para Aeronaves no tripuladas dispone de una base equipada con un sistema de carga inalambrico para suministrar energla a las aeronaves que se situen sobre ella. La corriente electrica se obtiene a traves de placas solares situadas en la estacion que almacenan la energla en baterlas de la propia estacibn. La estacibn de servicio de carga inalbmbrica para Aeronaves no tripuladas alberga tambien un sistema de posicionamiento global GPS que comprende una red integrada sobre el posicionamiento de todas las estaciones. Esta tecnologla estb gestionada por un sistema informatico en el que se ofrece la ubicacion exacta de la red de estaciones de servicio a los pilotos de aeronaves no tripuladas de una forma fbcil y sencilla en su propio sistema.

Descripcion detallada de la invencion.

La presente invencion se refiere a un conjunto de elementos integrados en una estructura en forma de disco situada a una altura considerable del suelo, sobre la que aterrizan los RPAs para la carga de sus baterlas.

Dicha estructura contiene una base (2) constituida en su mayor parte por placas solares (3) en las que se integran una serie de bobinas de carga inalambrica (4) a nivel central. Las placas solares (3) ofrecen alimentacibn a toda la estacion en genera y a las bobinas (4), en particular, las cuales, a su vez, alimentan las baterlas de los RPAs usuarios (6).

Las placas solares (3) generan energia que, por un lado esta siendo almacenada a traves de un modulo controlador de las baterias auxiliares (10) y, por otro, se utiliza sobre las bobinas de carga a traves del modulo controlador de bobinas de carga (12). Este modulo recibe conexiones de las propias baterias auxiliares (8) gracias a las cuales la estacion es capaz de ser funcional las 24 horas del dia.

Por otra parte, la posicion relativa de la estacion de servicio esta controlada por una serie de balizas de posicionamiento GPS (5) y por un mbdulo controlador de balizas GPS (11) que se encarga de ofrecer una retroalimentacion continua al software integrado en los RPAs y sistemas de gestibn de estaciones de servicios y de gestionar las bobinas de carga que se encuentran libres para el acceso del RPA.

El armario rack (7) esta debidamente refrigerado por ventiladores (13) y fuertemente custodiado por una puerta con candado (14). Este armario, junto con toda la estacion esta elevada del suelo en torno a unos 5 metros gracias a un poste de elevacion (9)

Con esta estacibn, los RPAs (6) que lo necesiten, calculan su autonomia de vuelo y ofrecen la posibilidad de acceder a la carga inalbmbrica de la estacion de servicio. En caso afirmativo, las balizas (5) ofrecen la posicibn, el RPA se dirige hacia alii y de forma automatica gracias a los modulos de control (11 y 12) se posa sobre una bobina de carga (4) para comenzar la recarga. Una vez concluida, una serial hacia el mando controlador del RPA avisa de que puede seguir el vuelo. Las placas solares (3) consiguen que esta estacion sea autosuficiente y las baterias auxiliares (8) ayudan a que la recarga pueda llevarse a cabo tambien en ausencia de las placas solares (3).

Ejemplos de realizacion.

La presente invencion se (lustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, los cuales no pretenden ser limitativos de su alcance.

Ejemplo 1.

El trabajador criptografico intenta trazar un mapa de ubicacion de torres de alta tension a lo largo del litoral cantabrico. En lugar de utilizar el coche y el dron para ir desplazandose cada 90 kilometres y efectuar recargas electricas “in situ”, la serie de estaciones de servicio para estas aeronaves repartidas por el litoral le permitira trazar toda la ubicacion comodamente desde una misma posicibn, haciendo pequenos altos en el camino para recargas automaticas.

Ejemplo 2

Una persona pretende trasladar un paquete poco pesado desde un poh'gono industrial en la provincia de Murcia a otro situado en la provincia Valenciana (trayecto con permiso de vuelo de aeronaves controladas por control remoto). Con la ayuda de varias estaciones de servicios colocadas estrategicamente entre ambas provincias, el reparto se puede hacer incluso si la autonomia del RPA no es suficiente para completar el trayecto.

Description de las figuras.

Figura 1. Vista general de la estacion de servicio de carga inalambrica para aeronaves no tripuladas.

Figura 2. Vista frontal del poste de elevacion y armario rack.

Figura 3. Esquema conceptual del funcionamiento de la estacion de servicio de carga inalambrica para aeronaves no tripuladas

Lista de referencias:

1. Estacion de servicio de carga inalambrica para aeronaves no tripuladas 2. Base de la estacibn de servicio de carga inalambrica para aeronaves no tripuladas.

3. Placas solares.

4. Bobinas de carga inalambrica.

5. Balizas de senalizacibn GPS.

6. RPA usuario de estacion de servicio.

7. Armario Rack.

8. Baterias auxiliares de carga.

9. Poste de elevacion.

10. Modulo controlador de la carga de baterias auxiliares.

11. Modulo controlador de balizas de senalizacion GPS.

12. Modulo controlador de Bobina de carga inalambrica.

13. Ventiladores de refrigeracion.

14. Puerta del armario Rack.

Realizacion preferente de la invencion.

La fabrication La Estacion de servicio de carga inalambrica para Aeronaves no tripuladas consta de 5 fases: 1) preparation de la estructura armazon, 2) diseno e integration de los componentes en base de la estacion 3) integration de los componentes y controladores en el armario rack 4) cableado y conexionado de los componentes del armario y la base de la estacion y 5) Calibrado y puesta en marcha de la estacion de servicio.

1) El armazon es una estructura de un material resistente de acero inoxidable compuesto por el poste de elevation (9) y la base de la estacion (2). Este armazon es el encargado de sustentar a una cierta altura la base de la estacibn (2) y soporta e! armario rack (7).

2) La base de la estacion (2) integra las placas solares (3) y estas tienen una forma hexagonal con un espacio central reservado para la colocation de la bobina de carga inalambrica (4). En un lateral de estas placas solares (3) se instalan las balizas de serialization GPS (5).

3) El armario rack (3) que se encuentra debajo de la base de la estacion (2), integra en su interior las baterias auxiliares de carga (8), el modulo controlador de la carga de baterias auxiliares (10), el modulo controlador de balizas de senalizacion GPS (11) y el Modulo controlador de Bobina de carga inalambrica (12), esta construido por un material resistente e ignifugo delimitando el habitaculo confinado para la colocacion ordenada de los distintos elementos antes mencionados. Este armario rack (7) tambibn posee una puerta (14) construida del mismo material, para cerrar el compartimento y evitar las inclemencias del tiempo y a los intrusos, con un sistema de refrigeracibn compuesto por ventiladores de refrigeracion (13), para evitar sobrecalentamientos del sistema electrico.

4) Las placas solares (3) van conectadas el6ctricamente al modulo de controlador de la carga de baterias auxiliares (10) que se encarga de gestionar la carga de las baterias auxiliares (8) mediante conexidn electrica. A su vez, las placas solares (3) se conectan electricamente al modulo controlador de bobina de carga inalambrica (12), que es el encargado de regular la tension de salida en las bobinas de carga inalambrica (4) y tambien si la salida de tensidn se hace directamente a traves de las corriente generada por las placas solares (3) o a traves de las baterias auxiliares (8). Por ultimo, el Modulo controlador de balizas de senalizacion GPS (11) va conectado a las balizas de senalizacion GPS (5) y se encarga de gestionar la red de balizas de senalizacion GPS (5), para comunicarse con las distintas estaciones de servicio de carga inalambrica para aeronaves no tripuladas (1) e indicar su position, asi como la disponibilidad o no a los distintos usuarios.

5) Para concluir, una vez terminado el montaje, se debe calibrar todos los elementos para su buena operatividad, introduciendo asi los parametros especificos para que los distintos modulos (10, 11 y 12) trabajen de una forma optima entre si y con los modulos de otras estaciones, con las entradas y salidas, tanto analogicas como digitales y una primera puesta en marcha para comprobar que todo funciona en condiciones.

Claims (2)

Reivindicaciones

1. Estaci6n de servicio de carga inalambrica para aeronaves no tripuladas caracterizada por tener bobinas de carga inalambrica integradas en la base de sus respectivas placas solares para cargar de energia a aeronaves no tripuladas gracias a la gestibn de una serie de modulos controladores de estas cargas y la presencia de baterias auxiliares.

2. Estacion de servicio de carga inalambrica para aeronaves segun reivindicacibn 1 caracterizada por estar integrada en una red de balizas GPS gestionadas por un sistema informatico de posicionamiento y ocupacion de la estacion con informacion directa para los usuarios.