ES2931986T3 - Sistema y procedimiento de amarre de un aerostato, y aerostato y estructuras receptoras así equipadas - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un sistema (1) para acoplar un aerostato (2) a una estructura receptora (3), que comprende un vehículo aéreo no tripulado (10) que puede ser controlado para moverse entre dicho aerostato (2) y dicha estructura receptora. (3), portando un primer extremo (13) de un cable (11) que tiene un segundo extremo fijado al aerostato (2) o a la estructura receptora (3), y para unir dicho primer extremo (13) a la estructura receptora (3) o al aerostato (2) de manera que dicho cable (11) conecta el aerostato (2) a la estructura receptora (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimiento de amarre de un aeróstato, y aeróstato y estructuras receptoras así equipadas Ámbito técnico

La presente invención se refiere a un sistema para amarrar un aerostato a una estructura receptora móvil o fija. La misma se refiere también a un procedimiento de amarre implementado en este sistema, así como a un aerostato equipado con este sistema y a una estructura receptora adecuada.

El ámbito de la invención es más particularmente, pero de manera no limitativa, el de los globos dirigibles.

Estado de la técnica anterior

El documento US 2010/010 216 4 describe un sistema de transporte de hidrógeno. Se considera que un dron o un proyectil fueran disparados desde la aeronave.

El amarre de grandes aerostatos dirigibles a mástiles de estacionamiento ha sido siempre una maniobra delicada que requería la intervención de un gran número de personas en el suelo, a veces superior a más de un centenar, y que resultaba larga y con riesgos a la vez para las tripulaciones de estos aerostatos y para el personal en el suelo. Por otra parte, el control de estos dirigibles en aproximación a estructuras receptoras en el suelo es en general complejo debido a las condiciones aerodinámicas a veces desfavorables en la aproximación al suelo y a la alta inercia intrínseca de estas aeronaves.

El objetivo de la presente invención es paliar estos inconvenientes proponiendo un sistema de amarre que pueda facilitar la aproximación de un aerostato hacia una estructura receptora y que permita su amarre de modo más fácil y más seguro que en las condiciones actuales.

Exposición de la invención

Este objetivo se consigue con un sistema según la reivindicación 1.

El sistema de amarre según la invención puede además comprender ventajosamente medios para enrollar el cable que une el aerostato a la estructura receptora, de modo que el aerostato se aproxime a la estructura receptora. En una versión particular de un sistema de amarre según la invención, los medios de enrollado comprenden un dispositivo de enrollado alojado a nivel de la estructura receptora.

El dispositivo de enrollado puede comprender ventajosamente un cabrestante motorizado que tiene un eje de rotación sensiblemente vertical, dispuesto en la parte superior de la estructura receptora. Este cabrestante motorizado comprende por ejemplo un tambor provisto de una ranura prevista para recibir el extremo del cable de amarre. El sistema de amarre según la invención está dispuesto preferentemente para liberar el dron aéreo después de la fijación del primer extremo del cable a la estructura receptora o al aerostato.

En una versión particular de la invención, el cable de amarre comprende una pluralidad de tramos consecutivos de diámetros sucesivamente crecientes, presentando un primero de estos tramos el diámetro más pequeño y estando terminado por el primer extremo previsto para ser llevado por el dron aéreo.

En otra versión de la invención, el dispositivo de enrollado alojado en la estructura receptora está acoplado a un sistema de conexión mecánica que comprende un primer conector mecánico dispuesto en la nariz del aerostato y un segundo conector mecánico dispuesto en la parte superior de la estructura receptora, estando previstos estos primero y segundo conectores mecánicos para quedar acoplados mecánicamente al final de una secuencia de enrollado del cable de amarre.

Según otro aspecto de la invención, se propone un procedimiento según la reivindicación 12.

El procedimiento de amarre según la invención puede comprender además una etapa de enrollado del cable de amarre después de la fijación de su primer extremo a la estructura receptora o al aerostato, hasta que una parte del aerostato se una sensiblemente a una parte de la estructura receptora.

Cuando el procedimiento según la invención se implementa en un sistema de amarre según la invención asociado a un sistema de acoplamiento mecánico, la etapa de enrollado del cable de amarre se efectúa hasta conseguir un acoplamiento de los primero y segundo conectores mecánicos que equipan respectivamente el aerostato y la estructura receptora.

El procedimiento de amarre según la invención puede comprender ventajosamente una etapa para liberar el dron aéreo al tiempo que se mantenga la fijación del primer extremo del cable a la estructura receptora.

Las etapas sucesivas del procedimiento de amarre según la invención pueden ser controladas al menos en parte desde el aerostato y/o desde el suelo.

El dron aéreo puede ser programado para llegar al aerostato en modo autónomo desde la estructura receptora. Según todavía otro aspecto de la invención, se propone un aerostato equipado con un sistema de amarre según la invención, así como una estructura receptora adaptada para recibir este sistema de amarre.

Descripción de las figuras y modos de realización

Otras ventajas y particularidades de la invención aparecerán con la lectura de la descripción detallada de implementaciones y de modos de realización en modo alguno limitativos, y de los dibujos adjuntos siguientes:

^{- la figura} 1 ^{ilustra de modo esquemático un primer ejemplo de implementación de un sistema de amarre, el ejemplo} no está cubierto por las reivindicaciones.

^{- la figura} 2 ^{es una vista desde arriba del sistema de amarre ilustrado en la figura} 1^{, en un estado en el que el dron} aéreo se aleja después de haber asegurado la conexión del cable a la estructura receptora;

- la figura 3 ilustra de modo esquemático una configuración particular de un sistema de amarre parte integral de un sistema de acoplamiento mecánico de un aerostato a una estructura receptora, la configuración no está cubierta por las reivindicaciones;

- la figura 4 ilustra otra versión de un sistema de amarre, en el cual la estructura receptora está simplemente provista de un dispositivo de enganche, el sistema no está cubierto por las reivindicaciones;

- la figura 5 ilustra la aproximación de un dron aéreo que lleva un cable de amarre hacia una estructura receptora del sistema de amarre ilustrado en la figura 4;

^{- la figura} 6 ^{ilustra de modo esquemático la unión de un cable de amarre a la estructura receptora y el alejamiento del} dron aéreo, en la configuración del sistema de amarre ilustrado en la figura 4;

- la figura 7 es una vista desde arriba que ilustra la conexión mecánica de la nariz de un aerostato a una estructura receptora, en la configuración del sistema de amarre ilustrado en la figura 4;

^{- la figura} 8 ^{ilustra de modo esquemático un sistema de amarre que emplea una pluralidad de drones aéreos, el sistema} no está cubierto por las reivindicaciones;

- la figura 9 ilustra de modo esquemático otra forma de realización de un sistema de amarre según la invención, en el cual el dron aéreo se aloja en la estructura receptora y la nariz del aerostato está provista de un dispositivo de enganche;

^{- la figura} 10 ^{ilustra una etapa de fijación del cable de amarre al aerostato y la salida del dron aéreo, en la configuración} del sistema de amarre representada en la figura 9; y

^{- la figura} 11 ^{ilustra la conexión mecánica del aerostato a la estructura receptora, realizada por medio de un sistema} de amarre tal como el representado en las figuras 9 y 10.

Se describirá en primer lugar, con referencia a las figuras 1 y 2, un primer ejemplo de realización de un sistema de ^amarre 1^{, al mismo tiempo que el procedimiento implementado en este sistema, el sistema no entra en el objeto de la} invención.

El sistema de amarre 1 comprende un dron aéreo 10 controlado para llevar un cable de amarre 11 que se desenrolla de un tambor 21 dispuesto en la parte delantera de un aerostato 2 equipado con grupos propulsores 22, 23, hacia una estructura receptora 3.

Esta estructura receptora 3 comprende una base 35, eventualmente autopropulsada, apoyada sobre un suelo o una pista 4, y una columna 32 en cuya parte superior está dispuesto un cabrestante que comprende un tambor de enrollado 31 cuyo eje vertical es accionado por un motor 34. El tambor 31 está provisto de una ranura 33 dispuesta para recibir el extremo 13 del cable de amarre.

El dron aéreo 10 es por ejemplo de tipo cuatrimotor con cuatro hélices 101, 102, 103, 104 y comprende un dispositivo ^central 100 ^{de bloqueo/desbloqueo de un cable de amarre.}

Cuando el aerostato 2 se encuentra en la proximidad de la estructura receptora 3, el piloto activa un procedimiento de amarre con el despegue del dron aéreo 10 del aerostato llevando el extremo 13 del cable de amarre 11 bloqueado en el dispositivo central 100 del dron 10. El tambor de enrollado 21 es controlado en modo de rueda libre con el fin de liberar el cable en desenrollo y permitir que el dron 10 tire de este cable limitando las fuerzas de tracción. El dron 10 sigue una trayectoria optimizada en dirección al tambor 31 en la parte superior de la estructura receptora 3 y es controlado de modo que inserte el extremo 13 en la ranura receptora 33 del tambor 31. Cuando queda realizada esta ^{inserción, el dron} 10 ^{suelta entonces el cable de amarre} 11^.

A continuación, el tambor 31 es accionado por el motor 34 para enrollar el cable 11, cuyo segundo extremo se mantiene ^{ahora fijo con respecto al aerostato} 2^{, ya sea por inmovilización del tambor} 21 ^{alojado en el aerostato} 2^{, o porque el} cable 2 está completamente desenrollado de este tambor 21. Como se ilustra en la figura 2, el dron 10 puede entonces ^{abandonar la zona de amarre y unirse, por ejemplo, a un punto de recarga o bien al aerostato} 2^.

El tambor de enrollado 31 situado sobre la estructura receptora 3 es accionado hasta que la nariz del aerostato 2 se encuentre en la proximidad inmediata de la zona receptora 3. Con referencia a la figura 2, el cable de amarre 11 puede ^{comprender varios tramos de diámetros distintos, por ejemplo un primer tramo} 11.1 ^{de un primer diámetro, un segundo} tramo 11.2 de un segundo diámetro superior al primero y después un tercer tramo 11.3 de un tercer diámetro superior al segundo. El primer tramo 11.1 de diámetro inferior es aquel cuyo extremo 13 es llevado por el dron 10. Esto tiene ^{por efecto limitar la carga de peso impuesta al dron} 10 ^{en la primera parte de su trayectoria hacia la estructura receptora} 3. Se puede así diseñar un cable distribuyendo las longitudes respectivas de los tramos de cable para permitir que se minimice la masa de cable soportada por el dron.

El sistema de amarre puede también estar asociado a un sistema de acoplamiento mecánico del aerostato a la estructura receptora, como ilustra la figura 3. Así, se puede diseñar una estructura receptora 39 inmovilizada en el suelo 4 y que comprenda en la parte superior de su mástil 32 un equipo 38 móvil en rotación por medio de un mecanismo de rodadura 36. Este equipo móvil 38 incluye un conector mecánico hembra 41 dispuesto para recibir un conector mecánico macho 40 fijado a la nariz del aerostato 2, así como un dispositivo de enrollado 31' impulsado por un motor 37.

Cuando el dron 10, tal como el descrito con referencia a las figuras 1 y 2, haya logrado insertar el extremo 13 del cable de amarre 11 en la ranura 33' del tambor 31' y después haya soltado el cable 11 y se haya alejado de la estructura receptora, el tambor 31' es accionado entonces de modo que enrolle el cable 11 y por tanto que tire del aerostato 2 hasta que el mismo se aproxime al conjunto móvil 38 y que el conector mecánico macho 40 penetre en el conector mecánico hembra 41, asegurando así un acoplamiento mecánico del aerostato 2 a la estructura receptora 39.

Se describirá ahora, con referencia a las figuras 4 a 7, otro modo de realización de un sistema de amarre 110, al mismo tiempo que el procedimiento de amarre implementado en este sistema. El sistema no entra en el objeto de la invención.

El sistema de amarre 110 está previsto para realizar un amarre de un aerostato 200 a una estructura receptora 300 tal como un mástil de amarre, con referencia a la figura 1. Esta estructura receptora 300 comprende una parte curva 130 provista de un dispositivo de enganche 310, por ejemplo una pieza en forma de gancho previsto para recibir un extremo en bucle 120 de un cable de amarre 11, y generalmente es desplazable sobre un plano 4. La misma puede estar dispuesta por ejemplo sobre la plataforma de un camión o disponer de un grupo motor.

El sistema de amarre 110 comprende un dron aéreo 10, por ejemplo de tipo cuatrirrotor, que lleva un extremo libre ^{formando un lazo} 120 ^{del cable de amarre} 11 ^{cuyo otro extremo está enrollado en un tambor de cabrestante} 210 ^a bordo del aerostato 200 y accionado por un motor 222. El dron 10 está previsto para quedar alojado dentro del ^aerostato 200 ^{en un alojamiento} 220 ^{que puede ser cerrado por un dispositivo de trampilla o equivalente (no} representado).

Cuando el aerostato 200 se encuentra en la proximidad de la estructura receptora 300 por el control de propulsores vectorizados 122, 123 - de los cuales solo se muestran dos en la figura 4 - que están dispuestos a una y otra parte del ^{cuerpo principal del aerostato} 200^{, el puesto de pilotaje de este aerostato controla el vuelo del dron aéreo} 10 ^{el cual} sale entonces de su alojamiento 220 y lleva el primer extremo 120 del cable de amarre 11. La trayectoria de este dron aéreo 10 es controlada hacia el objetivo constituido por el dispositivo de enganche 310 dispuesto en la parte superior de la estructura receptora 300. Se puede también prever que el dron aéreo 10 funcione en modo autónomo para realizar la trayectoria entre el aerostato 200 y el dispositivo de enganche 310 de la estructura receptora 300.

^{El dron aéreo 10 representado en las figuras 5 y} 6 ^{comprende cuatro rotores 101 -104 y un dispositivo 100 de bloqueo} controlado del extremo 120 del cable de amarre 11. Cuando el dron aéreo 10 es controlado en su trayectoria de ^{aproximación, el cabrestante} 210 ^{es colocado en posición de rueda libre con el fin de que el cable pueda desenrollarse sin resistencia para no frenar el desplazamiento del dron} 10^.

Cuando el dron 10 haya alcanzado su objetivo, el mismo es controlado para insertar el bucle que desempeña la función de extremo 120 en el dispositivo de enganche 310. Efectuada la operación de inserción, el dron 10 es controlado entonces para desbloquear el dispositivo 100 y así soltar el cable de amarre 11. El dron aéreo 10 puede entonces ^{abandonar la zona de amarre, como se ilustra en la figura} 6^{, y unirse al alojamiento dedicado} 220 ^{para recargarse} eléctricamente, o bien a una zona de acogida en el suelo dedicada a este dron. Se controla entonces el motor 222 de ^{accionamiento del tambor del cabrestante} 210 ^{para enrollar el cable} 11 ^{de modo que el aerostato} 200 ^{se aproxime a} la estructura receptora 300 hasta que la nariz 224 del aerostato 200 quede sensiblemente en contacto con la parte curva 130 de la estructura receptora 300, como se muestra en la figura 7.

^{Con referencia a la figura} 8^{, la estructura receptora 3', prevista para recibir un aeróstato 2', puede tener una} configuración de tipo cuna sobre un bastidor motorizado que puede desplazarse y ser inmovilizado sobre un suelo 4. El aerostato 2', provisto de propulsores 22', 23' vectorizados, está equipado con un sistema de amarre 1' que comprende varios drones aéreos 10.1, 10.2, 10.3 previstos para quedar dispuestos en alojamientos 20.1, 20.2, 20.3 y para unirse a dispositivos de enganche 31.1,31.2, 31.3 colocados en una parte superior de la estructura receptora 3'.

Se puede también prever, con referencia a las figuras 9 a 11, una configuración en la cual el sistema de amarre 1'' ^{según la invención comprende al menos un dron aéreo 16 fijado a una estructura receptora motorizada} 6 ^dispuesta sobre un suelo o una pista 4 y dispuesto para llevar un cable de amarre 111 hacia un aerostato 2" en la proximidad de ^{la estructura receptora} 6 ^{provista de un dispositivo curvo 60 previsto para recibir la nariz del aerostato 2". Esta estructura receptora puede estar provista de un alojamiento (no representado) para acoger el dron aéreo 16 y un cabrestante motorizado 61 que controla el desenrollado o el enrollado del cable de amarre} 110^.

Cuando el dron aéreo 16 haya llegado a la nariz del aerostato 2" que está provisto de un dispositivo de enganche 25 representado esquemáticamente en la figura 9 y mientras se controla el cabrestante motorizado 61 para dejar que el ^cable 111 ^{se desenrolle, el mismo es controlado entonces para insertar el bucle terminal} 112 ^{del cable de amarre} 111 en el dispositivo de enganche 25, y después para desbloquear el cable 111 y abandonar la zona de amarre, como se ilustra en la figura 10. El dron aéreo 16 puede entonces regresar a su base dentro o a nivel de la estructura receptora 6 ^{o bien ser controlado para unirse a una zona de acogida dedicada para recargarse eléctricamente en la misma.}

Después de la fijación del cable de amarre 111 al dispositivo de enganche 25 del aerostato 2", se acciona el ^{cabrestante motorizado 61 para enrollar el cable} 111 ^{y de este modo aproximar el aerostato} 2^{" a la estructura receptora} 6 ^{la cual se mantiene inmovilizada con respecto al suelo 4 o eventualmente controlada en movimiento para facilitar el} acoplamiento del aerostato 2" a la estructura receptora. El control de enrollado del cable 111 se detiene cuando la ^{nariz del aerostato} 2^{" entra sensiblemente en contacto con el dispositivo curvo receptor 60, como se muestra en la figura} 11^.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   ^{1. Sistema (1") para amarrar un aeróstato (2") a una estructura receptora (}6^{), que comprende una estructura receptora (}6^{), un cable de amarre (}111^{) y}

   al menos un dron aéreo (16), caracterizado por que el dron aéreo puede ser controlado para desplazarse entre el ^{citado aerostato (}2^{") y la citada estructura receptora (}6^{) llevando un primer extremo (}112^{) del cable de amarre (}111^{) cuyo segundo extremo está fijado a la citada estructura receptora (}6^{) y para fijar el citado primer extremo (}112^{) al citado aerostato (}2^{"), de modo que este cable (}111^{) una el citado aerostato (}2^{") a la citada estructura receptora (}6^);

   ^{estando dispuesto el dron aéreo (16) para partir de la estructura receptora (}6^{), pudiendo ser controlado este dron aéreo (16) para, (i) llevar hacia el aerostato (}2^{") el primer extremo (}112^{) del cable de amarre cuyo segundo extremo está fijado a la citada estructura receptora (}6^{) y (ii) fijar el citado primer extremo (}112^{) al citado aerostato (}2^”).

   ^{2. Sistema de amarre (1") según la reivindicación 1, caracterizado por que la estructura receptora (}6^{) está motorizada} y dispuesta sobre un suelo o una pista (4) y comprende al menos un dron aéreo (16) fijado a la estructura receptora y ^{dispuesto para llevar el cable de amarre (}111^{) hasta el aerostato (}2^{") para la aproximación a la estructura receptora (}6^).

   3. Sistema de amarre (1") según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la estructura receptora está provista ^{de un dispositivo curvo (60) previsto para recibir la nariz del aerostato (}2^").

   4. Sistema de amarre según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la estructura receptora está provista de un alojamiento para acoger el dron aéreo (16).

   5. Sistema de amarre (1") según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende ^{además medios (61) para enrollar el citado cable (}111^{) que une el aerostato (}2^{") a la estructura receptora (}6^{) de modo que aproxime el citado aerostato (}2^{") a la citada estructura receptora (}6^).

   6^{. Sistema de amarre (1") según la reivindicación 5, caracterizado por que los medios de enrollado comprenden un dispositivo de enrollado (61) alojado a nivel de la estructura receptora (}6^).

   ^{7. Sistema de amarre (1") según la reivindicación} 6^{, caracterizado por que el dispositivo de enrollado comprende un} cabrestante motorizado que tiene un eje de rotación sensiblemente vertical, dispuesto en la parte superior de la estructura receptora.

   8^{. Sistema de amarre (1") según la reivindicación 7, caracterizado por que el cabrestante motorizado comprende un} tambor provisto de una ranura prevista para recibir el extremo del cable de amarre.

   ^{9. Sistema de amarre (1") según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes} 6 ^a 8^{, caracterizado por que el} dispositivo de enrollado alojado en la estructura receptora está acoplado a un sistema de conexión mecánica que comprende un primer conector mecánico dispuesto en la nariz del aerostato y un segundo conector mecánico colocado en la parte superior de la estructura receptora, estando previstos los citados primero y segundo conectores mecánicos para ser acoplados mecánicamente al final de una secuencia de enrollado del cable de amarre.

   10. Sistema de amarre (1") según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que está ^{dispuesto para liberar el dron aéreo (16) después de la fijación del primer extremo del cable (}111^{) al aerostato (}2^").

   11. Sistema de amarre (1") según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el cable de amarre comprende una pluralidad de tramos consecutivos de diámetros sucesivamente crecientes, presentando un primero de los citados tramos el diámetro más pequeño y estando terminado por el primer extremo previsto para ser llevado por el dron aéreo.

   ^{12. Procedimiento para amarrar un aerostato (2") a una estructura receptora (}6^{), implementado en un sistema de amarre (}1^{") según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende las etapas de:}

   ^{- control de al menos un dron aéreo (16) que lleva un primer extremo (}112^{) de un cable de amarre cuyo segundo extremo está fijado a la citada estructura receptora (}6^{), según una trayectoria que lo conduce hacia el citado aerostato (}2^{"), y}

   ^{- fijación del citado primer extremo (}112^{) de dicho cable de amarre a una parte del citado aerostato (}2^").

   13. Procedimiento de amarre según la reivindicación 12, caracterizado por que comprende además una etapa de ^{enrollado del cable de amarre (}111^{) después de la fijación de su primer extremo (}112^{) al aerostato (}2^{") hasta que una parte del citado aerostato (}2^{") se una sensiblemente a una parte de la citada estructura receptora.}

   14. Procedimiento según la reivindicación 13, implementado en un sistema de amarre según la reivindicación 9, caracterizado por que la etapa de enrollado del cable de amarre se efectúa hasta lograr un acoplamiento de los primero y segundo conectores mecánicos.

   15. Procedimiento de amarre según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que comprende ^{además una etapa para liberar el dron aéreo (16) al tiempo que mantiene la fijación del primer extremo (}112^{) del cable a la estructura receptora (}6^).

   16. Procedimiento de amarre según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que las etapas sucesivas son al menos en parte controladas desde el aerostato (2").

   17. Procedimiento de amarre según cualquiera de las reivindicaciones 12 ^{a 16, caracterizado por que las etapas} sucesivas se controlan al menos en parte desde el suelo.

   18. Procedimiento de amarre según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, caracterizado por que el dron ^{aéreo (16) está programado para unirse de modo autónomo al aerostato (}2^{") desde la estructura receptora (}6^).

   19. Aerostato (2") equipado con un sistema de amarre (1") según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

   20^{. Estructura (}6^{) destinada a recibir un aerostato (}2^{"), equipada con un sistema de amarre según una cualquiera de las reivindicaciones} 1 ^a 11^.