ES2735086T3 - Rudder layout - Google Patents
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Abstract
Vehículo submarino, en donde el vehículo submarino presenta un timón en X, en donde el timón en X presenta una primera, una segunda, una tercera y una cuarta pala de timón (20), en donde el timón en X presenta un primer grupo (22) con la primera y la segunda pala de timón (20) y un segundo grupo (24) con la tercera y la cuarta pala de timón (20), en donde el primer grupo (22) y el segundo grupo (24) están dispuestos de manera desplazada en la dirección longitudinal del vehículo submarino, y en donde el primer grupo (22) y el segundo grupo (24) están dispuestos de manera distanciada entre sí en la dirección longitudinal del vehículo submarino.Submarine vehicle, where the submarine vehicle has an X rudder, where the X rudder has a first, a second, a third and a fourth rudder blade (20), where the X rudder has a first group ( 22) with the first and second rudder blades (20) and a second group (24) with the third and fourth rudder blades (20), where the first group (22) and the second group (24) are arranged offset in the longitudinal direction of the underwater vehicle, and wherein the first group (22) and the second group (24) are arranged spaced apart from each other in the longitudinal direction of the underwater vehicle.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Disposición de timónRudder layout
La presente invención se refiere a una disposición de timón en un vehículo submarino.The present invention relates to a rudder arrangement in an underwater vehicle.
Los vehículos submarinos modernos hoy en día presentan un así llamado timón en X, por ejemplo, la clase de submarinos U 212 A o la clase Dolphin, o un timón en cruz, por ejemplo, la clase de submarinos U 214 o la clase Los Ángeles. Estos timones consisten en cuatro y las de timón (bien sea que se trate de timones completamente suspendidos o de timones divididos), en donde en el timón en cruz se disponen dos palas de timón de manera horizontal y dos palas de timón de manera vertical. En el timón en X, las palas de timón presentan respectivamente un ángulo de alrededor de 45° con respecto a la horizontal. Se ha demostrado que estas dos disposiciones de timón son particularmente eficientes para dirigir el vehículo submarino.Modern submarine vehicles today have a so-called rudder in X, for example, submarine class U 212 A or Dolphin class, or a cross rudder, for example, submarine class U 214 or class Los Angeles . These rudders consist of four and rudders (whether they are completely suspended rudders or split rudders), where two rudder blades are arranged horizontally and two rudder blades vertically. In the rudder in X, the rudder blades respectively have an angle of about 45 ° with respect to the horizontal. It has been shown that these two rudder arrangements are particularly efficient for driving the underwater vehicle.
Sin embargo, también se ha comprobado que estas disposiciones de timón pueden presentar una cierta susceptibilidad a la detección por un sonar activo. La susceptibilidad puede estar dada por superficies verticales, por ejemplo, en el caso del timón en cruz, o por dos superficies dispuestas en un ángulo de aproximadamente 90° entre sí, por ejemplo, en el caso del timón en X. La razón de esto es que una detección por un vehículo marino de superficie o por un submarino con un sonar activo ya debido a la distancia se produce regularmente bajo un ángulo menor de 10° con respecto a la horizontal.However, it has also been found that these rudder arrangements may have a certain susceptibility to detection by an active sonar. The susceptibility can be given by vertical surfaces, for example, in the case of the cross rudder, or by two surfaces arranged at an angle of approximately 90 ° to each other, for example, in the case of the rudder at X. The reason for this is that a detection by a marine surface vehicle or by a submarine with an active sonar already due to the distance occurs regularly under an angle less than 10 ° with respect to the horizontal.
Por el documento DE 3242290 A1 se conoce un timón en cruz con palas de timón de diferente tamaño y, debido a esto, dispuestas de manera desplazada entre sí.From DE 3242290 A1 a cross rudder with rudder blades of different size is known and, because of this, arranged in a displaced manner.
Por el documento DE 1092797 A1 se conoce un dispositivo de dirección para vehículos submarinos y aéreos con respectivamente un par de aletas de dirección delanteras y traseras, dispuestas de manera giratoria en la pared exterior del vehículo.From DE 1092797 A1 a steering device is known for underwater and aerial vehicles with respectively a pair of front and rear steering fins, rotatably arranged on the outer wall of the vehicle.
El objetivo de la presente invención consiste en crear una disposición de timón que presente una susceptibilidad reducida frente a un sonar activo, sin limitar la capacidad de maniobra del vehículo submarino.The objective of the present invention is to create a rudder arrangement that has a reduced susceptibility to an active sonar, without limiting the maneuverability of the underwater vehicle.
Este objetivo se logra a través de un vehículo submarino con las características indicadas en la reivindicación 1. Desarrollos adicionales ventajosos se derivan de las reivindicaciones subordinadas, de la siguiente descripción y de los dibujos.This objective is achieved through an underwater vehicle with the characteristics indicated in claim 1. Further advantageous developments are derived from the dependent claims, the following description and the drawings.
El vehículo submarino de acuerdo con la presente invención presenta un timón en X, en el que el timón en X presenta una primera, una segunda, una tercera y una cuarta pala de timón. El timón en X presenta un primer grupo con la primera y la segunda pala de timón, así como un segundo grupo con la tercera y la cuarta pala de timón, en donde el primer grupo y el segundo grupo se disponen de manera desplazada entre sí en la dirección longitudinal del vehículo submarino.The underwater vehicle according to the present invention has an X rudder, in which the X rudder has a first, a second, a third and a fourth rudder blade. The rudder in X presents a first group with the first and the second rudder blade, as well as a second group with the third and the fourth rudder blade, where the first group and the second group are arranged displaced from each other in the longitudinal direction of the underwater vehicle.
A este respecto, preferentemente la primera pala de timón y la tercera pala de timón se disponen a favor y la segunda pala de timón y la cuarta pala de timón se disponen a estribor.In this regard, preferably the first rudder and the third rudder are arranged in favor and the second rudder and the fourth rudder are arranged to starboard.
Bajo la expresión “dispuesto de manera desplazada en la dirección longitudinal del vehículo submarino”, en el sentido de la presente invención, se ha de entender que no hay dos palas de timón superpuestas una encima de otra. Éstas, por lo tanto, no forman superficies dispuestos entre sí en un ángulo de aproximadamente 90°, con lo que se previene la reflexión de una onda sonora de un sonar activo de regreso al emisor.Under the expression "arranged in a displaced manner in the longitudinal direction of the underwater vehicle", in the sense of the present invention, it is to be understood that no two rudder blades are superimposed on top of each other. These, therefore, do not form surfaces arranged with each other at an angle of approximately 90 °, which prevents reflection of a sound wave of an active sonar back to the emitter.
Alternativamente, el primer grupo y el segundo grupo podrían disponerse de manera mutuamente adyacente en la dirección longitudinal del vehículo submarino. Por la disposición mutuamente adyacente, todas las palas de timón podrían disponerse tan lejos como sea posible en la popa. De esta manera, el comportamiento hidrodinámico y, por lo tanto, la maniobrabilidad en comparación con la disposición actual de timón en X sería modificada de la menor manera.Alternatively, the first group and the second group could be arranged mutually adjacent in the longitudinal direction of the underwater vehicle. By mutually adjacent arrangement, all rudder blades could be arranged as far as possible in the stern. In this way, the hydrodynamic behavior and, therefore, the maneuverability compared to the current rudder arrangement in X would be modified in the least way.
De acuerdo con la presente invención, el primer grupo y el segundo grupo se disponen de manera distanciada entre sí en la dirección longitudinal del vehículo submarino. Con este distanciamiento se puede dificultar una detección por un sonar biestático, es decir, un sonar en el que el emisor y el receptor se disponen en sitios diferentes, por ejemplo, en diferentes vehículos acuáticos.In accordance with the present invention, the first group and the second group are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the underwater vehicle. With this distancing, detection by a bistatic sonar can be hindered, that is, a sonar in which the emitter and the receiver are arranged at different sites, for example, in different water vehicles.
En otra forma de realización de la presente invención, las palas de timón presentan una superficie reflectante del sonido. Para la reflexión o transmisión de una onda sonora, es relevante la impedancia característica del sonido Zf, en donde la impedancia característica del sonido Zf es el producto de la densidad p y la velocidad del sonido c. Además es relevante el espesor del material, así como la longitud de onda en el material. Las espumas plásticas, en particular las espumas duras, han demostrado ser buenos reflectores para las frecuencias normalmente empleadas en el sonar. Por esta razón, en las superficies que entran en contacto con el agua, las palas de timón están hechas de manera particularmente preferente de espuma plástica, en particular de espuma dura.In another embodiment of the present invention, the rudder blades have a sound reflective surface. For reflection or transmission of a sound wave, the characteristic impedance of the sound Z f is relevant, where the characteristic impedance of the sound Z f is the product of the density p and the speed of the sound c. Also relevant is the thickness of the material, as well as the wavelength in the material. Plastic foams, particularly hard foams, have proven to be good reflectors for the frequencies normally used in sonar. For this reason, on surfaces that come into contact with water, the rudder blades are made particularly preferably plastic foam, particularly hard foam.
En otra forma de realización de la presente invención, las palas de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 20° a 70°. De manera particularmente preferente, las palas de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°. Al evitarse un ángulo de aproximadamente 45° por debajo de la horizontal, se previene una reflexión de retorno al emisor, en donde la onda de sonar es reflejada hacia arriba por la pala de timón, reflejada por la superficie del agua de regreso a la pala de timón y reflejada nuevamente desde la pala de timón de retorno en dirección al emisor. También debería evitarse preferentemente una disposición demasiado empinada de las palas de timón de más de 70°, con el fin de prevenir una reflexión directa al emisor. A este respecto, debe tomarse en cuenta que la reflexión nunca se produce exactamente en un determinado ángulo, sino que en el caso del sonido siempre existe una distribución angular en la reflexión.In another embodiment of the present invention, the rudder blades have an inclination with respect to the horizontal of 20 ° to 70 °. Particularly preferably, the rudder blades have an inclination with respect to the horizontal of 50 ° to 60 °. By avoiding an angle of approximately 45 ° below the horizontal, a return reflection to the emitter is prevented, where the sonar wave is reflected upwards by the rudder blade, reflected by the water surface back to the blade of rudder and reflected again from the rudder blade in the direction of the transmitter. An overly steep arrangement of the rudder blades of more than 70 ° should also be preferably avoided, in order to prevent direct reflection to the emitter. In this regard, it should be taken into account that reflection never occurs exactly at a certain angle, but that in the case of sound there is always an angular distribution in the reflection.
En otra forma de realización de la presente invención, el primer grupo se dispone en el lado de la popa y la primera y la segunda pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por debajo de la horizontal. El segundo grupo se dispone en el lado de la proa, preferentemente de manera directamente adyacente al primer grupo, y la tercera y la cuarta pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se mantiene por encima de la horizontal.In another embodiment of the present invention, the first group is arranged on the stern side and the first and the second rudder blade have an inclination with respect to the horizontal of 50 ° to 60 °, where the inclination is found below the horizontal. The second group is arranged on the bow side, preferably directly adjacent to the first group, and the third and fourth tiller have an inclination with respect to the horizontal of 50 ° to 60 °, where the inclination is keeps above the horizontal.
En otra forma de realización de la presente invención, el primer grupo se dispone en el lado de la proa y la primera y la segunda pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por debajo de la horizontal. El segundo grupo se dispone en el lado de la popa, preferentemente de manera directamente adyacente al primer grupo, y la tercera y la cuarta pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por encima de la horizontal.In another embodiment of the present invention, the first group is arranged on the bow side and the first and the second rudder blade have an inclination with respect to the horizontal of 50 ° to 60 °, where the inclination is found below the horizontal. The second group is arranged on the stern side, preferably directly adjacent to the first group, and the third and fourth tiller have an inclination with respect to the horizontal of 50 ° to 60 °, where the inclination is It is above the horizontal.
En otra forma de realización de la presente invención, el primer grupo se dispone en el lado de la popa. El segundo grupo se dispone en el lado de la proa, preferentemente de manera directamente adyacente al primer grupo. La segunda y la cuarta pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por encima de la horizontal. La primera y la tercera pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por debajo de la horizontal.In another embodiment of the present invention, the first group is disposed on the stern side. The second group is arranged on the bow side, preferably directly adjacent to the first group. The second and fourth tiller have an inclination with respect to the horizontal from 50 ° to 60 °, where the inclination is above the horizontal. The first and third tiller have an inclination with respect to the horizontal from 50 ° to 60 °, where the inclination is below the horizontal.
En otra forma de realización de la presente invención, el primer grupo se dispone en el lado de la popa. El segundo grupo se dispone en el lado de la proa, preferentemente de manera directamente adyacente al primer grupo. La segunda y la cuarta pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por debajo de la horizontal. La primera y la tercera pala de timón presentan una inclinación con respecto a la horizontal de 50° a 60°, en donde la inclinación se encuentra por encima de la horizontal.In another embodiment of the present invention, the first group is disposed on the stern side. The second group is arranged on the bow side, preferably directly adjacent to the first group. The second and fourth tiller have an inclination with respect to the horizontal of 50 ° to 60 °, where the inclination is below the horizontal. The first and third tiller have an inclination with respect to the horizontal from 50 ° to 60 °, where the inclination is above the horizontal.
En otra forma de realización de la presente invención, el vehículo submarino presenta una sección transversal redonda y las palas de timón se disponen de manera próxima al ecuador. Bajo el término “ecuador” se ha de entender la sección transversal horizontal a través del casco del vehículo submarino, en el que el vehículo submarino presenta la mayor extensión. Bajo el término “próximo al ecuador”, en el sentido de la presente invención, se ha de entender que las palas de timón se disponen a una distancia no mayor del 10 % de la circunferencia del vehículo submarino desde el ecuador. De manera particularmente preferente, las palas de timón se disponen en el ecuador.In another embodiment of the present invention, the underwater vehicle has a round cross section and the rudder blades are arranged close to the equator. Under the term "equator" the horizontal cross section through the hull of the underwater vehicle, in which the underwater vehicle has the greatest extent, is to be understood. Under the term "close to the equator", within the meaning of the present invention, it is to be understood that the rudder blades are arranged at a distance no greater than 10% of the circumference of the underwater vehicle from the equator. Particularly preferably, the rudder blades are arranged in the equator.
En otra forma de realización de la presente invención, el vehículo submarino presenta una sección transversal aplanada, en donde la sección transversal en los costados del vehículo submarino presentan respectivamente un borde. Las palas de timón se disponen en el borde. Con esta disposición se previene que se formen ángulos rectos entre el casco del vehículo submarino y las palas de timón. La forma de realización de una sección transversal aplanada con un borde en cada costado es particularmente preferente, ya que con esto se puede reducir en total el tamaño de blanco del vehículo subacuático.In another embodiment of the present invention, the underwater vehicle has a flattened cross section, where the cross section on the sides of the underwater vehicle respectively has an edge. Rudder blades are arranged at the edge. With this arrangement it is prevented that right angles are formed between the hull of the underwater vehicle and the rudder blades. The embodiment of a flattened cross section with an edge on each side is particularly preferred, since with this the target size of the underwater vehicle can be reduced in total.
Preferentemente, en el vehículo submarino se trata de un barco submarino, un vehículo submarino autónomo o un torpedo. De manera particularmente preferente se trata de un barco submarino.Preferably, in the underwater vehicle it is an underwater ship, an autonomous underwater vehicle or a torpedo. Particularly preferred is a submarine ship.
Obviamente, la presente invención también se puede aplicar a vehículos aéreos. Por ejemplo, el AIM-9 Sidewinder presenta una disposición de timón y disposición de estabilizador en forma de cruz, que igualmente podría modificarse de acuerdo con la presente invención. Esto también rige para todas las demás formas de realización de la presente invención. La única modificación sería que las palas de timón de manera particularmente preferente pueden diseñarse de forma reflectante al radarObviously, the present invention can also be applied to aerial vehicles. For example, the AIM-9 Sidewinder features a rudder arrangement and cross-shaped stabilizer arrangement, which could also be modified in accordance with the present invention. This also applies to all other embodiments of the present invention. The only modification would be that the rudder blades particularly preferably can be designed reflectively to the radar
A continuación, el vehículo acuático de acuerdo con la presente invención se representa más detalladamente basándose en un ejemplo de realización representado en los dibujos.Next, the water vehicle according to the present invention is represented in more detail based on an exemplary embodiment represented in the drawings.
La Fig. 1 muestra un timón en X, conforme al estado de la técnica.Fig. 1 shows an rudder in X, according to the state of the art.
La Fig. 2 muestra una disposición de timón de acuerdo con la presente invención. Fig. 2 shows a rudder arrangement according to the present invention.
En la Fig. 1 se puede ver la disposición de timón en X clásica de acuerdo con el estado de la técnica, en la que el submarino 10 presenta una sección transversal aplanada para minimizar el tamaño del blanco. Las palas de timón 20 se disponen respectivamente en un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a la horizontal a corta distancia delante de la hélice 30 en la popa del submarino 10. Una desventaja consiste en que una onda de sonido incidente 40 de un sonar activo se refleja directamente como onda de sonido reflejada 50 al emisor. Por lo tanto, con un sonar activo se puede localizar el submarino 10, incluso si éste ya presenta, tal como se muestra en el ejemplo, una sección transversal aplanada.In Fig. 1, the classic X rudder arrangement according to the state of the art can be seen, in which the submarine 10 has a flattened cross section to minimize the target size. The rudder blades 20 are arranged respectively at an angle of approximately 45 ° with respect to the horizontal at a short distance in front of the propeller 30 at the stern of the submarine 10. A disadvantage is that an incident sound wave 40 of an active sonar It is reflected directly as a reflected sound wave 50 to the emitter. Therefore, with an active sonar, submarine 10 can be located, even if it already has, as shown in the example, a flattened cross section.
La Fig. 2 muestra una disposición de timón de acuerdo con la presente invención en un submarino 10. El primer grupo 22 está formado por dos palas de timón, que se disponen de manera dirigida hacia abajo en la popa, a corta distancia delante de la hélice 30, con un ángulo de aproximadamente 50° con respecto a la horizontal. El segundo grupo 24 se dispone de manera desplazada en la dirección longitudinal del vehículo submarino y adyacente al primer grupo 22, en donde las palas de timón se disponen de manera dirigida hacia arriba con un ángulo de aproximadamente 50° con respecto a la horizontal. Una onda de sonido incidente 40 se refleja en la dirección que se aleja del emisor como onda de sonido reflejada 50. Al prevenirse un ángulo de 45°, tampoco en combinación con la superficie del agua, no mostrada en el ejemplo, se produce una reflexión de retorno al emisor.Fig. 2 shows a rudder arrangement according to the present invention in a submarine 10. The first group 22 is formed by two rudder blades, which are arranged downwardly in the stern, a short distance in front of the propeller 30, with an angle of approximately 50 ° with respect to the horizontal. The second group 24 is arranged displaced in the longitudinal direction of the underwater vehicle and adjacent to the first group 22, where the rudder blades are arranged upwardly at an angle of approximately 50 ° with respect to the horizontal. An incident sound wave 40 is reflected in the direction away from the emitter as reflected sound wave 50. By preventing an angle of 45 °, not even in combination with the water surface, not shown in the example, does a reflection occur Return to the issuer.
Caracteres de referenciaReference characters
10 Barco submarino10 submarine ship
20 Pala de timón20 Rudder Shovel
22 Primer grupo22 First group
24 Segundo grupo24 Second group
30 Hélice30 Helix
40 Onda de sonido incidente40 Incident Sound Wave
50 Onda de sonido reflejada 50 reflected sound wave
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