ITBO20120587A1 - Sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l'ambiente esterno di sommergibili - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE PER DISPOSITIVI DI INTERFACCIA CON L’AMBIENTE ESTERNO DI SOMMERGIBILI

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di sommergibili.

E’ nota, nel settore tecnico dei sommergibili la necessità di portare fuori acqua, quando il sommergibile à ̈ a quota periscopica, un certo numero di sensori di tipo passivo e attivo quali antenne radar e/o radio, teste optroniche e simili i quali sono normalmente alloggiati all’interno della torretta (o vela) del sommergibile. Quando richiesto, tali dispositivi di interfaccia del sommergibile con l’ambiente esterno vengono traslati verticalmente da opportuni apparati di sollevamento sino a farli emergere fuori dal pelo libero dell’acqua sovrastante la torretta.

E’ anche noto che a queste apparecchiature di traslazione verticale si richiede di essere particolarmente silenziose, per evitare l’individuazione tramite sensori acustici; resistenti alla pressione subacquea, che si genera alle profondità di navigazione del sommergibile; resistenti alla corrosione dell’acqua di mare e in grado di sollevare l’apparato di sollevamento o canna porta sensori, vincendo, non solo il peso proprio della stessa, ma anche l’attrito generato dalla spinta idrodinamica dell’acqua, a causa del moto del sommergibile, sulle guide di scorrimento della canna stessa, spinta trasversale che determina gran parte della resistenza complessiva alla traslazione in senso verticale.

Altre specifiche tecniche richieste alle apparecchiature di sollevamento sono avere una bassa segnatura magnetica e dimensioni ridotte per poter essere inserite in spazi estremamente contenuti.

Alcuni dei citati requisiti sono soddisfatti da apparecchiature che prevedono l’impiego di azionamenti oleodinamici i quali richiedono, tuttavia, un sistema idraulico comprendente, tra l’altro, una stazione di pompaggio, con conseguenti complicazioni costruttive, e aumento delle necessità di manutenzione per preservare la purezza dell’olio da infiltrazioni d’acqua.

Le soluzioni ad attuatori idraulici tradizionalmente impiegate sono state migliorate dall’introduzione di attuatori elettrici che permettono un controllo di precisione, bassa manutenzione e minore complessità strutturale.

Dal documento EP1847454, a nome della Richiedente, sono inoltre note soluzioni che impiegano motori elettrici tradizionali di tipo rotativo, che tuttavia necessitano di cinematismi complessi e rumorosi e che devono essere inseriti all’interno dell’apparato di sollevamento per preservare il motore dall’acqua e dalle alte pressioni esercitate in profondità. Conseguentemente non si ottiene una significativa riduzione della segnatura acustica, né della resistenza idrodinamica.

Come mostrato nel documento EP1739006, a nome della Richiedente, à ̈ anche possibile utilizzare anche motori elettrici lineari, che tuttavia hanno caratteristiche potenziali di bassa densità ed efficienza energetica e che richiedono volumi e correnti elettriche elevate.

Altre soluzioni prevedono l’impiego di motori lineari con magneti permanenti che hanno l’inconveniente di essere caratterizzati da estesi avvolgimenti sulla guida o da magneti disposti sulla guida stessa che espongono il sommergibile ad una segnatura magnetica, facilitandone l’individuazione.

Alla base della presente invenzione vi à ̈ pertanto il compito tecnico di superare gli inconvenienti sopra descritti, fornendo un sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di sommergibili che risulti particolarmente silenzioso, resistente alla corrosione, di contenuti ingombri, di facile ed economica produzione ed assemblaggio e facilmente installabile su qualunque sommergibile con ridotte operazioni da effettuarsi in loco.

In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione realizzare un sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di sommergibili che abbia una bassa segnatura magnetica ed acustica e che comporti una ridotta resistenza idrodinamica dell’apparato di sollevamento in fase di estensione.

Inoltre, scopo della presente invenzione à ̈ proporre un sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di sommergibili che non abbia problemi di tenuta durante la fase di immersione in acqua in profondità ad alte pressioni e che richieda una scarsa manutenzione.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di sommergibili, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle rivendicazioni seguenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di preferite ma non esclusive forme di realizzazione, come illustrate negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 à ̈ una vista laterale di un apparato di sollevamento per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di sommergibili in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista prospettica di una porzione dell’apparato di sollevamento oggetto della presente invenzione in una prima forma realizzativa;

- la figura 3 à ̈ una vista prospettica di una porzione dell’apparato di sollevamento oggetto della presente invenzione in una seconda forma realizzativa;

- le figure 4 e 5 illustrano una vista prospettica di una porzione dell’apparato di sollevamento oggetto della presente invenzione in una seconda forma realizzativa e rispettivamente in una prima e in una seconda modalità operativa;

- la figura 6 mostra una vista dall’alto dell’apparato di sollevamento oggetto del presente brevetto in accordo con una prima soluzione costruttiva;

- la figura 7 mostra una vista dall’alto dell’apparato di sollevamento oggetto del presente brevetto in accordo con una seconda soluzione costruttiva;

- la figura 8 à ̈ un’illustrazione schematica di un sommergibile che monta l’apparato di sollevamento oggetto della presente invenzione.

Con riferimento alle allegate figure, con il numero 1 viene indicato un apparato di sollevamento per dispositivi 2 di interfaccia con l’ambiente esterno, oggetto della presente invenzione.

Tale apparato 1 di sollevamento à ̈ installato all’interno di un sommergibile 100 per consentire il posizionamento di dispositivi 2 come sensori od antenne al di sopra del pelo libero dell’acqua durante la navigazione a quota periscopica e permetterne il relativo utilizzo.

Un sistema di movimentazione 3 permette all’apparato di sollevamento 1 di portare i dispositivi di interfaccia 2 nella corretta posizione di utilizzo o di fermo.

Tale sistema di movimentazione 3 forma l’oggetto della presente invenzione.

Il sommergibile à ̈ un'imbarcazione atta alla navigazione in superficie e che all'occorrenza può immergersi, per brevi o lunghi intervalli di tempo, e portare avanti una navigazione subacquea.

Nella presente invenzione, con il termine sommergibile vengono indicati, oltre ai sommergibili veri e propri, anche i sottomarini, ovvero mezzi navali progettati per operare principalmente in immersione ed in grado di navigare anche parzialmente in emersione.

In altre parole, il sottomarino à ̈ un’evoluzione del semplice sommergibile e può essere compreso in tale categoria.

Il sommergibile 100 comprende uno scafo 101 sviluppantesi longitudinalmente lungo una propria direzione di sviluppo “A†e configurato per operare in immersione al di sotto di un pelo libero “P†dell’acqua. Tale scafo 101 presenta una forma allungata e preferibilmente dotata di una porzione anteriore 101a affusolata per aumentare la penetrazione dell’acqua in fase di navigazione.

Lo scafo 101 Ã ̈ dunque motorizzato per navigare lungo una propria direzione di avanzamento, sia in immersione che in emersione (parziale).

Nella prassi, lo scafo 101 à ̈ provvisto di una coppia di scafi (non illustrati nel dettaglio) disposti l’uno all’interno dell’altro e tra i quali sono definite delle casse configurate per consentirne il riempimento o lo svuotamento (tramite apposite valvole) al fine di consentire sia la navigazione subacquea (casse piene) che in superficie (casse vuote).

Lo scafo 101 comprende inoltre una porzione superiore 102 (o dorso) da cui si erge una torretta 103 (o vela). La torretta 103 definisce dunque una protrusione (o sporgenza) in corrispondenza della porzione superiore (o dorso) dello scafo 101 ergentesi ortogonalmente alla direzione principale “A†dello stesso.

La torretta 103 definisce al proprio interno un vano 104 di alloggiamento di almeno un apparato 1, oggetto della presente invenzione, per il sollevamento di una serie di dispositivi 2 di interfaccia con l’ambiente esterno, atti a misurare, comunicare e/o la ricaricare le batterie del sommergibile.

Preferibilmente, all’interno del vano 104 à ̈ alloggiata una pluralità di tali apparati 1 di sollevamento.

Dunque, nella torretta 103 sono alloggiati uno o più dei seguenti dispositivi 2 di interfaccia:

- lo snorkel;

- i periscopi;

- le antenne radio;

- l’antenna radar;

- visori ottici;

- sensori di vario tipo.

In altre parole, con l’espressione “dispositivi 2 di interfaccia†sono intesi tutti quei dispositivi per il cui funzionamento à ̈ necessaria, o preferibile, l’estrazione dall’acqua e che vengono generalmente collegati alla torretta 103.

Per consentire la movimentazione verticale dei dispositivi 2 à ̈ dunque prevista la presenza dell’apparato 1 di sollevamento, installato all’interno della torretta 103, che viene azionato dal sistema di movimentazione 3 descritto nel dettaglio qui di seguito. I dispositivi 2 sono movimentati sostanzialmente quando il sommergibile 100 si trova a navigare alla quota periscopica.

Per “navigazione a quota periscopica†si intende comunemente un movimento del sommergibile 100 lungo una prefissata direzione di avanzamento con lo scafo in immersione (i.e. interamente al di sotto del pelo libero “P†) ed i dispositivi precedentemente descritti (tra cui appunto il periscopio, ove sia presente) emergenti dall’acqua.

Come illustrato in figura 1, il sistema di movimentazione 3 comprende una guida fissa 4, solidale con la torretta 103 del sommergibile 100, al cui interno trasla in senso longitudinale un apparato di sollevamento, o canna, 1 che porta i dispositivi di interfaccia con l’esterno, o sensori, 2 e che à ̈ azionato tramite un attuatore 5 che, secondo la presente invenzione, à ̈ costituito da un motore elettrico.

Chiaramente, tale motore 5 viene azionato da un apposito azionamento elettrico 13, configurato per comandare il sollevamento e l’ammainamento dell’apparato di sollevamento 1.

Si noti che l’apparato di sollevamento 1 à ̈ di forma allungata, sviluppantesi lungo una propria direzione principale (corrispondente a quella di movimentazione, in uso, verticale).

Il motore à ̈ di tipo rotativo e realizzato accoppiando tra loro due elementi coassiali: uno statore dotato di avvolgimenti elettrici, e un rotore dotato di magneti permanenti. Il motore elettrico 5 à ̈ completato da un albero di rotazione 12 sul quale ruota il rotore.

Il motore elettrico 5 à ̈ realizzato senza elementi di contenimento rispetto all’ambiente esterno ma in modo da essere integrato con la struttura del sistema di movimentazione 3.

In altre parole, il motore elettrico non à ̈ inserito all’interno dell’apparato di sollevamento 1 ma à ̈ esterno a quest’ultimo, riducendo così volume e peso della struttura in movimento: ciò si ripercuote sulla resistenza idrodinamica incontrata dall’apparato di sollevamento 1 quando viene esteso esternamente in velocità, che ovviamente diminuisce, oltre che sulla riduzione del disturbo visivo procurato dagli spruzzi. Nella soluzione preferenziale il motore à ̈ realizzato sulla base di concetti di motore elettrico che permettano una forma estremamente piatta e compatta.

Tali soluzioni comprendono un motore elettrico di coppia (torque motor) ad asse corto o un motore elettrico a flusso assiale.

Il primo, detto anche a flusso radiale, ha una configurazione basata su due cilindri coassiali: il rotore ruota all'interno dello statore, che à ̈ cavo.

In particolare, il motore elettrico di coppia à ̈ costituito da uno statore trifase, contenente gli avvolgimenti elettrici, avvolti e impregnati, o incapsulati sotto vuoto in materiale con conduttività termica elevata, e da un rotore a magneti permanenti, a struttura tubolare isotropica, che alloggia i magneti sulla periferia esterna, protetti da un anello

Il motore elettrico a flusso assiale à ̈, invece, un'unità in cui gli avvolgimenti e/o i magneti permanenti che si attraggono o respingono sono disposti su due dischi paralleli ravvicinati che svolgono il ruolo di statore e rotore.

I vantaggi principali di questi due tipi di motori elettrici sono le dimensioni estremamente ridotte in lunghezza, l'alto rendimento e soprattutto una coppia molto elevata. Una qualità, quest'ultima, che compensa i regimi di rotazione raggiungibili inferiori rispetto ai propulsori tradizionali, che restano quindi più potenti a parità di peso.

Quanto alla costruzione, il pregio à ̈ di non richiedere armature o magneti con superfici concave o convesse ma solo elementi piani, più economici.

Per un più corretto funzionamento i motori possono necessitare di un sensore di posizione (non illustrato) sull’albero motore 12 per rilevare l’orientamento del campo e per il controllo di posizione e velocità. Il rotore à ̈ del tipo a magneti permanenti e non ha perdite primarie, quindi in via di principio non ha necessità di raffreddamento.

Peraltro, preferibilmente, il sistema prevede l’utilizzo di uno o più sensori di posizione 14 collocato anche lungo la guida, i quali forniscono un segnale rappresentativo della posizione dell’apparato 1.

La soluzione qui considerata prevede di utilizzare i componenti fondamentali di un motore, statore e rotore, e di integrarli nella struttura del sistema di movimentazione. In questo modo statore, rotore e traferro hanno un ingombro minimo e risultano immersi in acqua o aria. Questa soluzione ha anche il vantaggio di non richiedere tenute sull’asse in rotazione, che risulterebbero problematiche per l’applicazione su sommergibile, dovute alle elevate pressioni. Contrariamente ai motori immersi internamente in un liquido (acqua o olio) per la compensazione della pressione, questo motore non richiede la manutenzione e il rischio di perdita di liquidi. L’acqua presente nel motore quando operativo sotto il livello dell’acqua, agisce come lubrificante e come liquido di raffreddamento.

Il sistema di movimentazione 3 comprende un meccanismo di trasmissione del moto 6 che collega il motore elettrico 5 all’apparato di sollevamento 1. Preferibilmente, il motore 5 ed il meccanismo di trasmissione del moto 6 sono collocati esternamente ad un ingombro trasversale dell’apparato di sollevamento 1. Si noti che con l’espressione “ingombro trasversale†si intende nel presente testo un ingombro valutato in un piano sostanzialmente ortogonale alla direzione di sviluppo dell’apparato di sollevamento 1 stesso.

In altre parole, il motore 5 ed il meccanismo di trasmissione del moto 6 sono disposti all’esterno di ciascuna sezione trasversale dell’apparato di sollevamento.

Inoltre, il sistema comprende un freno 15, atto ad arrestare la movimentazione in una posizione voluta. Preferibilmente, tal freno à ̈ di tipo elettrico e calettato sull’asse del motore 5 elettrico.

Alternativamente, tuttavia, il freno potrebbe essere posizionato anche sull’altro asse, per ridurre gli ingombri.

Preferibilmente, tale freno 15, essendo elettrico, à ̈ comandato dall’azionamento 13 del motore.

In particolare, tale meccanismo di trasmissione del moto 6 comprende organi flessibili di trasmissione 7, come ad esempio una fune, una catena, una cinghia, una cinghia dentata o simili. Nelle annesse figure à ̈ sempre stata rappresentata una cinghia, senza con questo voler perdere in generalità.

Il meccanismo di trasmissione del moto 6 presenta altresì una pluralità di pulegge 8, intorno alle quali gli organi flessibili di trasmissione 7 si avvolgono per formare un circuito chiuso, come ben visibile nelle figure 2, 3 e 4.

In particolare, il meccanismo di trasmissione del moto 6 comprende almeno due pulegge di estremità 9, 10, rotanti intorno a rispettivi assi paralleli 9a, 10a fissi e posti ad una distanza prefissata l’uno dall’altro e preferibilmente allineate verticalmente. Il meccanismo di trasmissione del moto 6 comprende anche almeno una puleggia centrale 11, libera di ruotare intorno al proprio asse 11a e di traslare verticalmente tra le pulegge di estremità 9, 10.

Gli organi flessibili di trasmissione 7 si estendono dalla puleggia di estremità 9 superiore e alla puleggia di estremità 10 inferiore, avvolgendosi anche intorno ad almeno una puleggia centrale 11.

Il circuito chiuso definito dagli organi flessibili 7 à ̈ tale da provocare la movimentazione verticale dell’apparato di sollevamento 1 almeno in salita (figura 2).

Per ottenere tale risultato, almeno una delle due pulegge di estremità 9 à ̈ doppia, cioà ̈ presenta almeno due dischi 9’ e 9†solidali tra loro, aventi diametri differenti.

Inoltre, almeno una delle due pulegge di estremità 10 à ̈ motorizzata, tramite un collegamento diretto con il motore elettrico 5. In particolare, il motore elettrico 5 e la puleggia di estremità 10 sono calettati sull’albero 12 di rotazione del motore.

In questo modo la puleggia di estremità 10 motorizzata trascina in rotazione gli organi flessibili 7 e li pone in movimento; lo scorrimento in un verso o nell’altro di tali organi flessibili 7 determina la relativa rotazione, in senso orario o antiorario, della puleggia centrale 11 intorno al proprio asse 11a fisso e la contemporanea traslazione verticale della stessa puleggia centrale 11 verso l’alto (figura 2) o verso il basso.

Il sistema di movimentazione 3 oggetto della presente invenzione presenta due configurazioni alternative che consentono la sola salita (figura 2) dell’apparato di sollevamento (funzionamento monodirezionale) mentre la discesa avviene per gravità, ed una che comanda sia la salita (figura 4) che l’ammaino (figura 5) dell’apparato di sollevamento 1 (funzionamento bidirezionale).

Il motore elettrico 5 pone in rotazione una delle due pulegge 10 di estremità, provocando così il trascinamento degli organi flessibili di trasmissione 7. Lo scorrimento degli organi flessibili di trasmissione 7 provoca il movimento rototraslatorio della puleggia centrale 11 che determina il trascinamento verticale dell’apparato di sollevamento 1.

L’avvolgimento degli organi flessibili di trasmissione 7 intorno alle pulegge 9, 10 e 11 à ̈ tale da consentire un elevato rapporto di riduzione tra la rotazione del motore elettrico stesso 5 e il movimento degli organi flessibili 7 stessi.

La configurazione preferenziale à ̈ quella illustrata nelle figure 3 e 4, nella quale il sistema di movimentazione 3 à ̈ bidirezionale, cioà ̈ agisce sia per sollevare che per abbassare l’apparato di sollevamento 1. In particolare, in figura 4 à ̈ mostrata la fase operativa in cui il meccanismo di trasmissione del moto 6 permette il sollevamento dell’apparato 1 (come indicato dalla freccia “S†), mentre in figura 5 à ̈ illustrata la fase operativa dell’ammaino dell’apparato di sollevamento (come indicato dalla freccia “D†), come verrà ampiamente descritto in seguito.

In tale configurazione entrambe le pulegge di estremità 9, 10 sono doppie, cioà ̈ ognuna presenta due dischi 9’,9†e 10’, 10†solidali tra loro, aventi diametri differenti e girevoli intorno ad un unico asse 9a e 10a.

Preferibilmente, sono presenti due pulegge centrali 11, di cui almeno una à ̈ collegata all’apparato di sollevamento 1, preferibilmente in corrispondenza di una porzione inferiore di tale apparato di sollevamento 1, tramite l’asse 11a.

In una prima forma di realizzazione, le due pulegge centrali 11 sono coassiali e non solidali tra loro, libere di ruotare indipendentemente l’una dall’altra intorno allo stesso asse 11a. Entrambe sono.

Gli organi flessibili di trasmissione 7 sono avvolti tra le pulegge 9, 10, 11 in modo tale da collegare a due a due una puleggia di estremità 9, 10 con una relativa puleggia centrale 11 e poi le due pulegge di estremità 9 e 10 tra loro.

Nelle configurazioni illustrate, il motore elettrico 5 à ̈ vantaggiosamente collegato alla puleggia di estremità 10 posta inferiormente; ad ogni modo nulla cambia se à ̈ la puleggia di estremità 9 superiore ad essere motrice.

A seconda del verso di azionamento del motore elettrico 5, il sistema di movimentazione 3 si muove in un senso o nell’altro determinando la salita o la discesa dell’apparato di sollevamento 1.

In particolare, la puleggia di estremità motorizzata, solidale quindi con il motore elettrico 5, ruota nello stesso verso del motore 5 provocando lo scorrimento relativo degli organi flessibili di trasmissione 7; questi ultimi, avvolgendosi anche sulle altre pulegge, ne provocano la relativa rotazione in senso orario o antiorario. Le pulegge centrali 11, conseguentemente, oltre a ruotare in modo equiverso con le pulegge di estremità 9 e 10, traslano anche verso l’alto o verso il basso.

Nel dettaglio, in figura 4 si vede che una rotazione oraria (indicata dalla freccia “O†) del motore elettrico 5 determina la relativa rotazione oraria della puleggia di estremità 10 ad esso associata. Quest’ultima trascina con sé verso il basso i tratti 7’ attivi degli organi flessibili di trasmissione 7 posti alla destra degli assi di rotazione 9a, 10a e 11a ed un conseguente scorrimento verso l’alto dei tratti 7†passivi posti alla sinistra assi di rotazione 9a, 10a e 11a. Anche l’altra puleggia di estremità 9 e le pulegge centrali 11 ruotano in senso orario. Inoltre, l’intero meccanismo di trasmissione del moto si ripercuote sulle pulegge centrali 11 che traslano verso l’alto, come indicato dalla freccia “S†.

Con maggior precisione, nella configurazione bidirezionale una sola puleggia centrale 11 alla volta à ̈ parte attiva nel trascinare verticalmente l’apparato di sollevamento 1, mentre l’altra à ̈ passiva.

Ciò à ̈ fatto anche per avere un circuito chiuso che garantisca la costante tensione degli organi flessibili di trasmissione 7.

In particolare, in fase di sollevamento (figura 4) à ̈ la puleggia centrale 11 direttamente collegata alla puleggia di estremità 9 superiore che à ̈ attiva, mentre quella collegata direttamente alla puleggia di estremità 10 inferiore à ̈ trascinata.

La frizione sulle pulegge di estremità 9, 10 gioca un ruolo fondamentale per evitare slittamenti. Per mantenere la tensione può essere opportuno avere più avvolgimenti sulle stesse pulegge o usare cinghie con profilo antislittamento.

Essendo il circuito chiuso tuttavia à ̈ possibile sfruttare la tensione sulla parte non attiva del circuito. Infatti, gli organi flessibili di trasmissione 7 sono generalmente in tensione dal momento che all’avvicinarsi di una delle due pulegge centrali 11 alla puleggia di estremità cui à ̈ associata, si verifica un corrispondente allontanamento dell’altra puleggia centrale dalla relativa puleggia di estremità.

Ad ogni modo, la tensione degli organi flessibili di trasmissione 7 può essere mantenuta anche con un dispositivo di tensione (non illustrato).

In figura 5 à ̈ illustrato il movimento opposto, che determina la discesa delle pulegge centrali e quindi dell’apparato di sollevamento 1 ad esse connesso.

La rotazione antioraria (indicata dalla freccia “A†) del motore elettrico 5 provoca la rotazione antioraria della puleggia ad esso associata. Questa volta i tratti attivi 7’ degli organi flessibili di trasmissione 7 sono quelli posti a sinistra degli assi di rotazione 9a, 10a e 11a e scorrono verso il basso; i tratti passivi 7†, invece, sono quelli posti a destra che scorrono verso l’alto. L’altra puleggia di estremità 9 e le pulegge centrali 11 ruotano in senso antiorario e il risultato che si ottiene da questo movimento à ̈ la traslazione verso il basso delle pulegge centrali 11 e quindi dell’apparato di sollevamento 1 ad esse connesso.

In questo caso, à ̈ la puleggia centrale 11, direttamente collegata alla puleggia di estremità 10 inferiore, che attivamente trascina verso il basso l’apparato di sollevamento 1 e la puleggia centrale 11, collegata direttamente alla puleggia di estremità 9 superiore.

In una seconda forma di realizzazione (figura 3), la due pulegge centrali 11, non sono coassiali ma ad assi solidali paralleli (si noti che sono gli assi ad essere solidali, non le pulegge centrali, sempre libere di ruotare). Vantaggiosamente, ciò consente di diminuire l’ingombro della trasmissione.

In tale forma di realizzazione, la forza di spinta non à ̈ in asse con il movimento verticale (ovvero con la direzione di movimentazione dell’apparato 1).

Vantaggiosamente, tuttavia, la componente orizzontale (ovvero ortogonale alla direzione di movimentazione dell’apparato 1) della spinta che si crea può essere sfruttata per compensare la pressione sui pattini di scorrimento specialmente durante il moto del sommergibile, quando la resistenza di avanzamento spinge sull’ apparato 1 (ovvero la canna).

Inoltre, generalmente la lunghezza del sollevamento à ̈ cosi elevata che l’angolo tra la fune e la verticale risulta molto piccolo, diventando significativo solo in prossimità degli estremi.

Una ulteriore soluzione alternativa à ̈ illustrata in figura 2 e prevede una movimentazione attiva monodirezionale.

In altre parole, l’intero sistema di movimentazione 3 à ̈ attivo solo per sollevare l’apparato di sollevamento 1, mentre à ̈ passivo in fase di discesa: l’apparato di sollevamento 1, infatti, à ̈ riportato in posizione non operativa sfruttando la sola forza di gravità.

Con particolare riferimento alla figura 2, il sistema di movimentazione 3 in configurazione monodirezionale comprende una sola puleggia di estremità 9 doppia, una puleggia di estremità 10 motorizzata e una sola puleggia centrale 11 collegata all’apparato di sollevamento 1 tramite l’asse di rotazione 11a.

Gli organi flessibili di trasmissione 7 collegano la puleggia centrale 11 alla puleggia di estremità 9 doppia e poi quest’ultima con l’altra puleggia di estremità 10 motorizzata.

Essendoci una sola puleggia centrale 11, la tensione degli organi flessibili di trasmissione 7, lungo il circuito chiuso, à ̈ assicurata da un meccanismo di tensionamento 13 o di recupero dei tratti passivi 7†degli organi flessibili 7.

Il meccanismo di movimentazione à ̈ analogo a quanto già descritto in precedenza con riferimento alla configurazione bidirezionale in fase di salita.

La rotazione (in questo caso oraria) del motore elettrico 5 fa ruotare la puleggia di estremità 10 che trascina così verso il basso il tratto attivo 7’ degli organi flessibili 7 i quali pongono a loro volta in rotazione l’altra puleggia di estremità 9 e la puleggia centrale 11 che viene fatta traslare verso l’alto (come indicato dalla freccia “S†), spostando conseguentemente l’apparato di sollevamento 1.

Come visibile nelle figure 6 e 7, possono essere presenti uno (figura 6) o più (Figura 7) sistemi di movimentazione 3, collocati opportunamente nella posizione più idonea alle esigenze di ingombri e di spazi disponibili.

Vantaggiosamente, nel caso di figura 7, i sistemi di movimentazione 3 sono a doppio effetto e sono disposti da bande opposte della guida 4, sfruttando la presenza di un volume libero ai lati della stessa.

Alternativamente, ciascun sistema di movimentazione 3 potrebbe essere dedicato alla movimentazione monodirezionale dell’apparato di sollevamento 1.

Vantaggiosamente, il motore 5 ed il meccanismo di trasmissione del moto 6 sono completamente esterni all’apparato di sollevamento 1. Ciò permette di ridurre il volume della parte movimentata. La riduzione di volume ha come effetto la riduzione della resistenza idrodinamica incontrata dall’apparato di sollevamento 1 quando viene estratto esternamente con il sommergibile in movimento.

Nelle figure 6 e 7, inoltre, à ̈ mostrata una guida con vincolo di scorrimento tradizionale collocato ai quattro angoli della guida stessa. La soluzione si applica anche a guide con supporti scorrevoli su una sola parte, come ad esempio sui soli due angoli anteriori della guida, o di diversa architettura di guida, purché richiedano un movimento di attuazione lineare verticale.

E’ altresì possibile adottare tale sistema di movimentazione 3 anche con apparati di sollevamento 1 scorrevoli in guide a †̃C’ o a doppia †̃C’. Quest’ultima soluzione permette la movimentazione di due apparati di sollevamento 1.

Sono possibili anche soluzioni miste, non illustrate, che prevedono un motore elettrico con due o più trasmissioni flessibili impegnate sullo stesso albero motore o due motori elettrici coassiali che movimentano lo stesso sistema di trasmissione flessibile.

Il diametro esterno delle pulegge à ̈ essenziale per determinare il rapporto di trasmissione.

Il rapporto di trasmissione à ̈ fondamentale per determinare l’entità delle spinte e delle velocità di sollevamento. In particolare, minore à ̈ il rapporto di trasmissione, minore à ̈ la velocità di spostamento dell’apparato di sollevamento 1.

Per diminuire il rapporto di trasmissione, e quindi adattare la velocità del motore ad un utilizzo ottimale della potenza, si può rendere più simile il diametro dei due dischi solidali 9’, 9†e 10’, 10†di ciascuna puleggia doppia 9 e 10.

Inoltre, la coppia motrice dipende anche dal raggio del disco maggiore della puleggia di estremità associata al motore.

Per ridurre la coppia motrice à ̈ necessario avere una puleggia di estremità avente un ridotto raggio del disco maggiore, compatibilmente con il raggio di curvatura ammissibile dagli organi flessibili di trasmissione.

Inoltre i raggi delle due pulegge di estremità possono essere simili tra loro, compatibilmente con l’efficienza del sistema e l’attrito sulle pulegge stesse.

Gli organi flessibili di trasmissione 7 possono essere realizzati con materiali metallici o anche in fibra sintetica per ridurre il raggio di curvatura con elevata affidabilità e ridurre così il diametro delle pulegge per un migliore utilizzo della potenza del motore. In questo modo possono essere contenuti i volumi del o dei motori stessi.

Come si può notare, il sistema di movimentazione oggetto della presente invenzione consegue importanti vantaggi. Un importante vantaggio à ̈ senz’altro dato dalla struttura stessa del sistema di movimentazione che ne permette il particolare posizionamento esterno rispetto all’apparato di sollevamento.

Il sistema di movimentazione risulta compatto in dimensioni poiché non richiede involucri di tenuta ad alta pressione. Inoltre, grazie a tale architettura, non sono richiesti né oli lubrificanti, né i relativi contenitori.

Ciò permette, come abbiamo visto, una riduzione dei volumi e del peso della parte movimentata e quindi una riduzione della resistenza idrodinamica incontrata dall’apparato di sollevamento quanto estratto.

La riduzione di volume permette anche di ridurre schizzi e spruzzi provocati dall’apparato stesso in movimentazione.

Una soluzione di motore immerso in acqua di mare potrebbe far pensare all’inconveniente di essere soggetto a incrostazioni, e quindi difficoltà in avviamento, se lasciato non operativo in acqua per periodi sufficientemente lunghi. Nella presente soluzione, invece, si riconosce che il problema non à ̈ presente o ha una possibilità molto più ridotta. Infatti la vela di un sommergibile risulta necessariamente emersa dall’acqua nei periodi di inattività. D’altra parte lo stesso meccanismo di sollevamento, di cui questa soluzione à ̈ parte, à ̈ dotato tipicamente di guide a strisciamento con pattini che hanno una problematica del tutto simile a quella delle superfici affacciate sul sottile traferro tra statore e rotore che scorrono tra loro. Pertanto avere lo scorrimento delle superfici esposte all’acqua di mare à ̈ una soluzione che à ̈ già validata nella applicazione.

Quando il sommergibile à ̈ operativo ed immerso in acqua i cicli di sollevamento provvedono alla pulizia delle superfici. E’ comunque possibile svolgere particolari e periodici interventi per evitare eventuali incrostazioni.

Inoltre, la soluzione tutelata presenta, come si à ̈ detto, il motore esposto all’acqua: ciò ha come conseguenza di non richiedere manutenzione per le tenute idrostatiche o idrodinamiche a tenuta ad alte pressioni/quote di immersione.

Un altro vantaggio à ̈ senz’altro la semplicità e i ridotti costi di realizzazione e/o manutenzione rispetto alle soluzioni già note.

Il raffreddamento dei conduttori elettrici à ̈ senz’altro più efficiente poiché gli stessi sono immersi direttamente nel fluido (aria/acqua) che avvolge il motore.

Ancora, la soluzione proposta à ̈ inoltre particolarmente silenziosa, grazie all’assenza di parti striscianti o comunque che generino urti (ingranaggi, sfere o simili). Peraltro, la collocazione elementi elettromagnetici del motore elettrico in un volume lontano dalla superficie consente di ottenere una bassa segnatura magnetica del sistema, vantaggio non di poco conto in ambito militare.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di movimentazione per dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno di un sommergibile, comprendente: - guide fisse (4) configurate per essere collegate solidalmente ad una torretta (103) di un sommergibile (100), - un apparato di sollevamento (1) scorrevolmente associato alle guide fisse (4) per scorrere all’interno delle stesse, almeno un motore elettrico (5) per l’attuazione di detto apparato di sollevamento (1), caratterizzato dal fatto di comprendere un meccanismo di trasmissione del moto (6), da detto motore elettrico (5) a detto apparato di sollevamento (1), comprendente organi flessibili di trasmissione (7).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di trasmissione del moto (6) comprende una pluralità di pulegge (8) intorno alle quali detti organi flessibili di trasmissione (7) si avvolgono a formare un circuito chiuso.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti organi flessibili di trasmissione (7) si estendono tra almeno due pulegge di estremità (9, 10), rotanti intorno a rispettivi assi (9a, 10a) paralleli e fissi posti ad una distanza prefissata l’uno dall’altro, e intorno ad almeno una puleggia centrale (11), rotante intorno ad un asse (11a) e traslabile tra dette pulegge di estremità (9, 10).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta puleggia centrale (11) à ̈ collegata a detto apparato di sollevamento (1) per movimentarlo verticalmente; detti organi flessibili di trasmissione (7) svolgendosi tra dette due pulegge di estremità (9, 10) e detta puleggia centrale (11) in modo tale da movimentare detto apparato di sollevamento (1) almeno in salita.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette pulegge di estremità (9, 10) à ̈ motorizzata, tramite un collegamento diretto con detto motore elettrico (5).
6. 6. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette pulegge di estremità (9, 10) à ̈ doppia e presenta due dischi (9’,9†; 10’,10†) solidali tra loro, aventi diametri differenti.
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che dette pulegge di estremità (9, 10) sono entrambe doppie, ciascuna presentando due dischi (9’,9†; 10’,10†) solidali tra loro, aventi diametri differenti.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere due pulegge centrali (11), in cui almeno una di dette pulegge à ̈ girevole attorno ad un asse (11a) collegato a detto apparato di sollevamento (1) per movimentarlo verticalmente.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dette due pulegge centrali (11) sono tra loro coassiali e libere di ruotare intorno ad un unico asse (11a) collegato all’apparato di sollevamento (1).
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dette due pulegge centrali (11) sono tra loro disassate, girevoli attorno ad assi paralleli e mobili solidalmente.
11. 11. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni dalla 8 alla 10, caratterizzato dal fatto che detti organi flessibili di trasmissione (7) si svolgono tra dette due pulegge di estremità (9, 10) e dette due pulegge centrali (11) in modo tale da movimentare detto apparato di sollevamento in salita o in discesa in funzione del verso di azionamento del motore elettrico (5).
12. 12. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (5) Ã ̈ di tipo rotativo e comprende un rotore ed uno statore coassiali tra loro; detto motore elettrico (5) presentando conformazione piatta e compatta.
13. 13. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (5) Ã ̈ associato ad uno o due meccanismi di trasmissione del moto (6) collegati a rispettivi apparati di sollevamento (1).
14. 14. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (5) Ã ̈ un motore di coppia.
15. 15. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico (5) Ã ̈ un motore a flusso assiale.
16. 16. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore (5) e detto meccanismo di trasmissione del moto (6) sono collocati esternamente ad un ingombro trasversale dell’apparato di sollevamento (1).