ITBO20130649A1

ITBO20130649A1 - Antenna per un sommergibile

Info

Publication number: ITBO20130649A1
Application number: IT000649A
Authority: IT
Inventors: Marco Lucci
Original assignee: Calzoni Srl
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-05-28
Also published as: US9515375B2; US20150318606A1; EP2878529A1; EP2878529B1; KR20150061606A; AU2014253489B2; ES2587588T3; AU2014253489A1

Description

DESCRIZIONE

ANTENNA PER UN SOMMERGIBILE

La presente invenzione ha per oggetto un’antenna per un sommergibile.

La presente invenzione trova principale applicazione nel settore marino (o nautico), ed in particolare nella realizzazione di sommergibili militari.

Il sommergibile è 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 è un’evoluzione del semplice sommergibile e può essere compreso in tale categoria.

I sommergibili, durante la permanenza in immersione, hanno spesso la necessità di sollevare una o più antenne (in particolare l’antenna di alta frequenza) al di sopra del pelo libero dell’acqua per comunicare con l’esterno. Svantaggiosamente, l’antenna di alta frequenza presenta spesso una lunghezza superiore all’altezza della vela in cui viene alloggiata durante la navigazione sottomarina, il che introduce problematiche relative alla sua movimentazione ed al suo alloggiamento, non essendo possibile realizzarla con un componente unico di pezzo per motivi dimensionali.

Per risolvere tale problema, nella tecnica nota è stata ideata un’antenna provvista di uno stilo (di comunicazione) collegato ad un elemento di base dell’antenna mediante una bandella flessibile.

Più precisamente, l’elemento di base è costituito da due porzioni di antenna collegate in serie, in cui quella inferiore è provvista di un elemento isolatore ed è collegata al tuner dell’antenna.

Nelle forme realizzative note, lo stilo è affiancato all’elemento di base e la bandella flessibile è ripiegata in modo ricurvo (ovvero disposta a mo’ di parabola) per collegare l’estremità superiore dell’elemento di base all’estremità inferiore dello stilo. Grazie alla sua flessibilità, la bandella mantiene in connessione le due parti dell’antenna (stilo ed elemento di base) anche durante una movimentazione verticale dello stilo, ovvero durante l’estrazione dello stesso.

In tal modo, si ottiene un’antenna (di alta frequenza) di lunghezza ottimale (7 metri circa) grazie alla combinazione dei vari elementi modulari, ovvero lo stilo, la bandella e l’elemento di base.

Si noti che tutto quanto fin qui descritto è collocato all’interno di un cilindro di contenimento e sollevamento (ad esempio un mast) disposto all’interno della vela del sommergibile ed è mobile tra una prima posizione, contratta, ed una seconda posizione, distesa, in cui lo stilo scorre verticalmente rispetto all’elemento base flettendo la bandella.

Svantaggiosamente, tale soluzione soffre numerosi problemi legati al basso isolamento dell’elemento radiante nel suo complesso dovuto alla necessità di utilizzare un numero di componenti elevato che a sua volta devono essere perfettamente isolati tra di loro. Scopo della presente invenzione è rendere disponibile un’antenna per sommergibili che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un’antenna per sommergibili altamente affidabile, di semplice ed economica realizzazione.

Inoltre, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un’antenna per sommergibili altamente performante.

Detti scopi sono pienamente raggiunti dall’antenna per sommergibili oggetto della presente invenzione, comprendente le caratteristiche di una o più delle unite rivendicazioni.

Tali caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, in cui:

- la figura 1 illustra una vista schematica di un sommergibile provvisto dell’antenna secondo la presente invenzione;

- le figure 2 e 3 illustrano rispettive viste schematiche dell’antenna per sommergibile secondo la presente invenzione in due differenti posizioni operative.

Con riferimento alle allegate figure, con il numero 1 viene indicata un’antenna per sommergibili, oggetto della presente invenzione.

Tale antenna 1 è installata all’interno di un sommergibile 100 per consentire al sommergibile stesso di comunicare con l’ambiente esterno durante la navigazione.

Come già accennato in precedenza, il sommergibile 100 è 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.

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

Nella prassi, lo scafo 101 è 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 101b (o dorso) da cui si erge una vela 102 (o torretta). La vela 102 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 vela 102 definisce al proprio interno una camera 104 di alloggiamento di almeno un apparato 103 per il sollevamento di una serie di dispositivi di interfaccia con l’ambiente esterno, tra i quali l’antenna 1 oggetto della presente invenzione, preferibilmente l’antenna di alta frequenza.

Si noti che l’apparato 103 di sollevamento è installato all’interno della torretta 102 per provvedere al sollevamento/abbassamento dell’antenna 1, quantomeno 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”) e l’antenna emergente dall’acqua (o uno degli altri dispositivi di interfaccia, come lo snorkel, il periscopio o altri).

In particolare, l’apparato 103 di sollevamento comprende almeno un corpo allungato di contenimento 103a definente un vano “V” di alloggiamento dell’antenna 1.

Tale corpo allungato di contenimento 103a è inoltre collegato a mezzi di sollevamento 103b (che possono essere indistintamente idraulici od elettrici) configurati per sollevarlo a partire da una posizione di riposo, in cui è alloggiato all’interno della camera 104, ad una posizione operativa, in cui è almeno in parte estratto da detta camera 104.

Nella forma realizzativa preferita, tale corpo allungato di contenimento 103a presenta una geometria sostanzialmente cilindrica a sviluppo verticale (con sezione circolare od ellittica).

L’antenna 1, che come detto è preferibilmente un’antenna di alta frequenza, comprende almeno un elemento di base 2 sviluppantesi lungo una direzione di sviluppo principale “B” tra una propria estremità inferiore 2a, fissabile alla struttura del sommergibile 100 (in particolare al corpo allungato di contenimento 103a), ed una propria estremità superiore 2b.

Tale elemento di base 2 presenta preferibilmente una conformazione longitudinale, ovvero presenta una dimensione sviluppantesi in maniera prevalente lungo la direzione principale “B” rispetto alle altre due dimensioni.

In altre parole, l’elemento di base 2 è sostanzialmente astiforme e si sviluppa rigidamente tra le proprie estremità 2a, 2b.

Preferibilmente, l’estremità inferiore 2a dell’elemento di base 2 è rigidamente fissata ad un sintonizzatore 4 (tuner). Dunque il sintonizzatore 4 risulta interposto tra l’elemento di base 2 ed una struttura di sostegno dell’apparato di sollevamento 103 (in particolare il corpo allungato di contenimento 103a).

Con il termine “sintonizzatore 4” si intende un apparecchio elettronico che permette di adattare l’antenna 1 alla trasmissione e/o alla ricezione di onde radio, consentendo così la comunicazione tra il sommergibile 100 e l’ambiente esterno.

L’antenna 1 comprende inoltre uno stelo 3 mobile, affiancato all’elemento di base 2 (altrimenti detto stelo fisso) e sviluppantesi lungo la medesima direzione di sviluppo principale “B” tra una propria estremità inferiore 3a ed una propria estremità superiore 3b.

Dunque, in uso, lo stelo 3 mobile presenta uno sviluppo sostanzialmente verticale tra le proprie estremità 3a, 3b. In altre parole, anche lo stelo 3 è sostanzialmente astiforme.

Per consentire la movimentazione di tale stelo 3, l’antenna è provvista di mezzi di movimentazione 5 dello stesso rispetto all’elemento di base 2 lungo la direzione principale “B” tra una posizione abbassata ed una posizione rialzata.

Nella posizione abbassata, l’estremità inferiore 3a dello stelo 3 è sostanzialmente affacciata all’estremità inferiore 2a dell’elemento di base e l’estremità superiore 3b dello stelo 3 è sostanzialmente affacciata all’estremità superiore 2b dell’elemento di base 2.

I mezzi di movimentazione 5 sono dunque operativamente attivi (ed associati) allo stelo 3 per sollevarlo rispetto all’elemento di base 2, incrementando la lunghezza dell’antenna 1 (fino ad una lunghezza effettiva di 7 metri circa).

Tali mezzi di movimentazione 5 possono essere indistintamente di tipo idraulico (o pneumatico) od elettrico, secondo forme di realizzazione lineari o rotative.

Per consentire la trasmissione tra lo stelo 3 e l’elemento di base 2, l’antenna 1 comprende mezzi di connessione 6 elettrica (e fisica) tra i due.

Secondo l’invenzione, i mezzi di connessione 6 comprendono un elemento filiforme 7 sviluppantesi tra due porzioni terminali 7a, 7b collegate rispettivamente allo stelo 3 ed all’elemento di base 2.

Con l’espressione “elemento filiforme” si intende nel presente testo un corpo lungo e sottile, presentante caratteristiche di flessibilità tali da consentire il collegamento tra lo stelo 3 e l’elemento di base 2 senza tuttavia costituire impedimento alcuno alla movimentazione relativa tra i due.

Nella forma realizzativa preferita, l’elemento filiforme 7 è un vero e proprio cavo 8, non autoportante, ovvero dotato di caratteristiche di rigidezza opportune a resistere alle condizioni ambientali tipiche dell’applicazione.

In particolare, l’elemento filiforme 7 (o cavo 8) è realizzato in filo di Litz isolato con guaina in poliuretano.

Preferibilmente, almeno la porzione terminale 7a collegata allo stelo 3 è provvista di un connettore subacqueo 9.

In altre parole, l’elemento filiforme 7 collegato allo stelo 3 mediante un connettore subacqueo 9, ovvero un connettore specificamente progettato per collegare elettricamente due elementi anche in condizioni di immersione.

Tale connettore subacqueo 9 presenta dunque una prima ed una seconda porzione di connessione, collegate rispettivamente allo stelo 3 ed alla porzione terminale 7a dell’elemento filiforme, e mezzi di tenuta (non illustrati) per impedire l’interazione le porzioni collegate e l’acqua.

Preferibilmente, inoltre, l’elemento filiforme 7 presenta una prima 7a ed una seconda porzione terminale 7b collegate rispettivamente ad estremità contrapposte dello stelo 3 e dell’elemento di base 2.

In altre parole, se la prima porzione terminale 7a dell’elemento filiforme è collegata all’estremità inferiore 3a dello stelo 3, allora la seconda porzione terminale 7b è collegata all’estremità superiore

2b dell’elemento di base 2, e viceversa.

Nella forma realizzativa preferita, l’elemento filiforme 7 presenta la prima porzione terminale 7a collegata, mediante il suddetto connettore subacqueo 9, all’estremità inferiore 3a dello stelo 3 e la seconda porzione terminale 7b collegata all’estremità superiore 2b dell’elemento di base 2.

In una prima variante, tale seconda porzione terminale 7b è collegata all’elemento di base 2 mediante saldatura.

Alternativamente, in una seconda variante non illustrata, anche la seconda porzione terminale 7b è collegata all’elemento di base 2 mediante un connettore subacqueo, preferibilmente analogo a quello di collegamento tra la prima porzione terminale 7a e lo stelo 3.

Nella forma realizzativa preferita, inoltre, l’elemento filiforme 7 si sviluppa almeno in parte in avvolgimento dello stelo 3 o dell’elemento di base 2.

Più precisamente, l’elemento filiforme 7 si sviluppa almeno in parte (preferibilmente in modo prevalente) in modo elicoidale attorno allo stelo 3 o all’elemento di base 2, avvolgendolo con una pluralità di spire 10.

Dunque, l’elemento filiforme 7 è deformabile a compressione, in funzione della posizione dello stelo 3 rispetto all’elemento di base 2, tra una configurazione distesa, in cui le spire 10 con cui avvolge l’elemento di base 2 (o lo stelo 3) sono tra loro allontanate, ed una configurazione compressa, in cui le spire 10 con cui avvolge l’elemento di base 2 (o lo stelo 3) sono tra loro avvicinate.

Vantaggiosamente, la presenza dell’elemento filiforme 7 in avvolgimento di uno dei due corpi di antenna introduce di un’induttanza al centro dell’antenna 1, migliorando le prestazioni del sistema di trasmissione sia in termini di campo elettrico che di campo magnetico.

Più precisamente, tale elemento filiforme 7 (cavo 8) sposta la frequenza di risonanza dell’antenna 1, facendo si che l’antenna equivalente risultante sia più lunga rispetto alla lunghezza fisica della stessa.

Si noti che con l’espressione “antenna equivalente” si intende quell’antenna avente lunghezza fisica tale da risuonare alla stessa frequenza.

Peraltro, variando il numero di spire 10 dell’elemento filiforme in avvolgimento dell’elemento di base 2 (o dello stelo 3) è possibile tarare la frequenza di risonanza dell’antenna 1.

Più precisamente, all’aumentare del numero di spire 10, alza la frequenza di risonanza.

Al contrario, al diminuire del numero di spire 10, abbassa la frequenza di risonanza.

Nella forma realizzativa illustrata, l’elemento filiforme 7 è collegato all’estremità inferiore 3a dello stelo 3 (mediante il connettore subacqueo 9) ed è avvolto in modo elicoidale attorno all’elemento di base 2.

In una forma di realizzazione alternativa (non illustrata) l’antenna 1 comprende una pluralità di steli 3 tra loro affiancati ed una pluralità di elementi filiformi 7 che li collegano tra loro (in serie) mediante rispettivi connettori subacquei 9.

L'invenzione raggiunge gli scopi preposti e consegue importanti vantaggi.

Infatti, l’utilizzo di un cavo spiralato (elemento filiforme) elimina il basso isolamento dell’elemento radiante, in quanto l’unico punto di giunzione elettrica, tra elemento filiforme e stelo, viene realizzato mediante connettore subacqueo.

Peraltro, l’introduzione di un’induttanza al centro dell’antenna migliora le prestazioni del sistema di trasmissione sia in termini di campo elettrico che di campo magnetico.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Antenna per sommergibili, comprendente: - un elemento di base (2) sviluppantesi lungo una direzione di sviluppo principale (B) tra una propria estremità inferiore (2a), fissabile ad una struttura di un sommergibile (100), ed una propria estremità superiore (2b); - almeno uno stelo (3) mobile, affiancato a detto elemento di base (2) e sviluppantesi lungo detta direzione di sviluppo principale (B) tra una propria estremità inferiore (3a) ed una propria estremità superiore (3b); - mezzi di connessione (6) elettrica tra lo stelo (3) e l’elemento di base (2); - mezzi di movimentazione (5) dello stelo (3) rispetto all’elemento di base (2) lungo detta direzione di sviluppo principale (B) tra una posizione abbassata ed una posizione rialzata; caratterizzata dal fatto che detti mezzi di connessione (6) comprendono un elemento filiforme (7) sviluppantesi tra due porzioni terminali (7a, 7b) collegate rispettivamente a detto stelo (3) e a detto elemento di base (2), in cui almeno la porzione terminale (7a) collegata allo stelo (3) è provvista di un connettore subacqueo (9).
2. Antenna per sommergibili secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento filiforme (7) presenta una prima (7a) ed una seconda porzione terminale (7b) collegate rispettivamente ad estremità contrapposte dello stelo (3) e dell’elemento di base (2).
3. Antenna per sommergibili secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento filiforme (7) presenta la prima porzione terminale (7a) collegata, mediante detto connettore subacqueo (9), all’estremità inferiore (3a) dello stelo (3) e la seconda porzione terminale (7b) collegata all’estremità superiore (2b) dell’elemento di base (2).
4. Antenna per sommergibili secondo la rivendicazione 2 o la 3, caratterizzata dal fatto che detto elemento filiforme (7) si sviluppa almeno in parte in modo elicoidale attorno a detto stelo (3) o a detto elemento di base (2) avvolgendolo con una pluralità di spire (10).
5. Antenna per sommergibili secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che l’elemento filiforme (7) è deformabile a compressione, in funzione della posizione dello stelo (3) rispetto all’elemento di base (2), tra una configurazione distesa, in cui le spire (10) con cui avvolge lo stelo (3) o l’elemento di base (2) sono tra loro allontanate, ed una configurazione compressa, in cui le spire (10) con cui avvolge lo stelo (3) o l’elemento di base (2) sono tra loro avvicinate.
6. Antenna per sommergibili secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la porzione terminale (7b) dell’elemento filiforme (7) collegata all’elemento di base (2) è saldata all’estremità inferiore o superiore (2a, 2b) di detto elemento di base (2).
7. Antenna per sommergibili secondo una qualunque delle rivendicazioni dalla 1 alla 5, caratterizzata dal fatto che la porzione terminale (7b) dell’elemento filiforme (7) collegata all’elemento di base (2) è provvista di un connettore subacqueo (9).
8. Antenna per sommergibili secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’estremità inferiore (2a)dell’elemento di base (2) è collegata ad un apparecchio sintonizzatore (4).
9. Antenna per sommergibili secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento filiforme (7) è definito da un filo di Litz isolato con guaina poliuretanica e spiralato.
10. Apparato di sollevamento per dispositivi di interfaccia di un sommergibile, comprendente: - un corpo allungato di contenimento (103a) definente un vano di alloggiamento (V); - mezzi di sollevamento di detto corpo allungato di contenimento (103a) rispetto ad una struttura di un sommergibile (100); caratterizzato dal fatto di comprendere un’antenna (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti collocata almeno in parte all’interno di detto corpo allungato di contenimento (103a).
11. Apparato di sollevamento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di movimentazione dello stelo (5) sono associati a detto corpo allungato di contenimento (103a) e configurati per movimentare lo stelo (3) rispetto a detto corpo di contenimento (103a), estraendolo e/o ritraendolo.