PT1827967E - Veículo submarino não tripulado - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "VEÍCULO SUBMARINO NÃO TRIPULADO" A invenção refere-se a um veículo submarino não tripulado da classe definida no conceito genérico da reivindicação 1.

Veículos submarinos não tripulados, com propulsão própria, são utilizados como veículos que trabalham de forma autónoma, ou controlados de forma remota, para a realização de diversas tarefas debaixo de água, assim designadas missões, como por exemplo para o reconhecimento da topografia do fundo do mar, para o reconhecimento de minas e para a eliminação de minas. Veículos de construção idêntica são neste caso, consoante o perfil de exigências, equipados com diferentes aparelhos e componentes, os quais por causa da sua função têm que ser obrigatoriamente montados em determinadas zonas no corpo de pressão. A disposição e o peso dos aparelhos e componentes influenciam de forma significativa a posição equilibrada do veículo submarino de modo que veículos equipados de forma diferente têm que ser em cada caso equilibrados de forma particular, de modo que o veículo assuma uma orientação quase horizontal na água e se encontre deste modo substancialmente estabilizado segundo a horizontal e a vibrações de torção.

Um veículo submarino conhecido para um ou diversos mergulhadores (documento DE 3739887 Al) apresenta uma casca conformada de forma favorável em termos de escoamento, cuja totalidade do espaço interior, incluindo a parte que recolhe o, 1 ou os mergulhadores, se encontra inundada. Para o equilíbrio do veículo submarino são, para além de um peso de balastro que pode ser deslocado segundo a direcção longitudinal do veículo submarino, proporcionados corpos de impulsão que podem ser alterados na sua posição no interior do veículo submarino. Através do equilíbrio decorre também um ajustamento à posição do centro de gravidade do, ou dos mergulhadores.

Um submersível para o transporte de cargas que pode ser movimentado a reboque (documento DE 1920653 Ul) tem um tanque de balastro dianteiro e um posterior, que são inundados aquando do reboque. Para a travagem do submersível rebocado, a água que se encontra no tanque de balastro dianteiro é empurrada para fora através de uma válvula de evacuação disposta no tanque de balastro dianteiro, de modo que através do aumento da impulsão na zona de proa, a proa se eleva e o submersível se coloca inclinado na água. Através da maior resistência à água do submersível resultante desta posição inclinada, este último é travado.

No caso de um submarino conhecido, com propulsão própria para investigação submarina (documento DE 1165439), para a inclinação e para a nova orientação do submarino, um volume de mercúrio é deslocado de um recipiente de mercúrio para um outro recipiente de mercúrio e de novo bombeado de volta.

No caso de um veículo submarino conhecido (documento DE 44088), são proporcionados dois cilindros abertos para dentro e para fora com êmbolos que se movimentam aí dentro, montados nas extremidades do veículo, para a manutenção do veículo submarino em posição horizontal. Os êmbolos encontram-se de tal 2 forma unidos entre si que o movimento para dentro de um dos êmbolos tem por consequência um movimento para fora do outro êmbolo. Os êmbolos encontram-se conectados a um fluido através de ligações nas quais se encontram dispostas válvulas e torneiras. Através de um correspondente controlo das torneiras e válvulas, os êmbolos são movimentados de tal forma por meio do fluido, que os êmbolos, a partir da extremidade, dianteira ou traseira, do veiculo, empurram água para fora do cilindro, ou sugam água para dentro do cilindro.

Um submarino conhecido (documento US 3343511) possui um sistema hidráulico para o transporte de mercúrio liquido a partir de uma zona dianteira para uma zona posterior e inversamente, de modo a balancear ou estabilizar o submarino, ou em caso de emergência, permitir uma rápida emersão através de uma evacuação do mercúrio.

Um conhecido navio com capacidade de imersão (PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, N° 326 (M-441), 21 de Dezembro de 1985 (1985-12-21) & documento JP 60157989 A (MITSUBISCHI JUKOGYO KK), 19 de Agosto de 1985 (1985-08-19)), apresenta um corpo de casco no qual são instalados uma cápsula de pressão, um tanque auxiliar, um tanque de balastro, um tanque de equilíbrio e semelhantes, sendo que o espaço entre estes tanques e o corpo de casco é preenchido com um material de impulsão. Um corpo de imersão encontra-se unido com o corpo de casco de forma que pode ser desmontado através de uma vara de metal. No corpo de imersão encontra-se instalada uma bateria para o fornecimento de energia eléctrica do navio capaz de imersão, e o espaço entre a bateria e o casco do corpo de imersão encontra-se preenchido com material de impulsão. 3

Um conhecido veículo submarino não tripulado, um assim designado ROV (documento US 4947782), apresenta um corpo de pressão e um grupo de propulsão constituído por quatro mecanismos de propulsão a hélice separados. Os quatro mecanismos de propulsão a hélice encontram-se fixados do lado de fora ao corpo de pressão, sendo que dois mecanismos de propulsão a hélice se encontram dispostos do lado de estibordo e dois mecanismos de propulsão a hélice do lado de bombordo, em cada caso verticalmente um sobre o outro. 0 submarino que forma a classe (E. EUGENE ALLMENDIGER: "Submersible Vehicle Systems Design" 1990, THE SOCIETY OF NAVAL ARCHITECTS AND MARINE ENGINEERS, JERSEY CITY, NJ, XP002369081, página 183, figura 75) apresenta um casco de navio no qual se encontram instalados um corpo de pressão, um tanque de balastro, um tanque de equilíbrio, baterias, um motor de accionamento e semelhantes. Por fora, na popa do casco de navio, encontra-se disposta uma hélice accionada pelo motor de accionamento, bem como aletas de controlo. No interior da popa encontram-se dispostos tanques de impulsão e o restante espaço de popa encontra-se preenchido com material de impulsão, por exemplo espuma sintáctica. A invenção tem como objectivo subjacente o de conseguir uma possibilidade no caso de um veículo submarino não tripulado, de após a montagem, desmontagem, acrescenta ou remodelação de aparelhos de equipamento necessários para uma missão previamente definida, poder ainda corrigir a posição de equilíbrio do veículo submarino de maneira simples em termos construtivos em estado praticamente final de montagem. 4 0 objectivo é resolvido de acordo com a invenção através das caracteristicas da reivindicação 1. 0 veiculo submarino de acordo com a invenção tem a vantagem de que com o auxilio dos meios de impulsão por um lado, pode ser compensada uma força descendente no veiculo submarino gerada pelos aparelhos de equipamento, a qual iria conduzir a uma significativa degradação da posição de equilíbrio do veículo submarino, e, por outro lado, uma inesperada má posição de equilíbrio do veículo submarino pode ser de novo compensada aquando da substituição ou remodelação dos aparelhos de equipamento. A recolha dos meios de impulsão na câmara de popa inundada é neste caso substancialmente independente da posição especial do, ou dos aparelhos de equipamento dentro ou no corpo de pressão. Abre-se deste modo também a possibilidade de equipar o veículo submarino com aparelhos de equipamento extremamente diferentes em termos de peso e de volume, sem alterar o próprio corpo de pressão, ou seja, sem ter de ajustar o seu volume ao peso dos aparelhos de equipamento. A recolha dos meios de impulsão na câmara de popa tem além disso a vantagem de que os meios de impulsão não influenciam negativamente o rendimento do veículo, em particular a velocidade do veículo e o período de vida útil do veículo. A resistência ao escoamento do veículo, o seu comportamento de escoamento e o escoamento no corpo de pressão não são alterados. Os meios de impulsão dispostos na câmara de popa podem ser neste caso configurados de forma diferente, como corpos de impulsão em ajustamento à forma do espaço livre libertado pelo rolo de cabo. 5

No caso de o rolo de cabo ser realizado como bobina, em que o cabo se encontra enrolado sobre um suporte de bobina de forma cilíndrica oca, o, pelo menos um, corpo de impulsão é de forma vantajosa configurado em forma cilíndrica oca e empurrado para dentro do espaço interior do corpo de bobina, ou num espaço livre existente entre o rolo de cabo e a parede interior da câmara de popa. No caso de o rolo de cabo ser, contudo, sem suporte de rolo, sendo que o cabo é puxado do lado interior do rolo de cabo, então o, pelo menos um, corpo de impulsão é configurado em forma cilíndrica oca e recolhe no seu interior o rolo de cabo. No caso de veículos submarinos, nos quais apenas a extremidade do cabo de transmissão de dados se encontra fixada e o rolo de cabo que pode ser bobinado se encontra disposto sobre a plataforma que realiza o controlo do veículo submarino, o, pelo menos um, corpo de impulsão é de tal forma configurado com forma cilíndrica, que o seu revestimento cilíndrico se encosta à parede interior da câmara oca e se prolonga pelo menos sobre uma parte do comprimento axial da câmara oca. 0 corpo de impulsão apresenta uma abertura de atravessamento para a passagem do cabo de transmissão de dados, bem como uma abertura para a recolha de um prensa-cabos que actua sobre o cabo de transmissão de dados. A invenção é em seguida descrita em maior detalhe com base em exemplos de realização representados no desenho. Mostram:

Figura 1 uma vista lateral fortemente esquematizada de um veículo submarino não tripulado com propulsão própria,

Figura 2 um corte longitudinal de uma câmara de popa do veículo na Figura 1, 6

Figuras 3 e 4 uma vista frontal e uma vista lateral de um corpo de impulsão de acordo com um segundo exemplo de realização, para a inserção na câmara de popa na Figura 2, Figura 5 uma representação em perspectiva do corpo de impulsão de acordo com as Figuras 3 e 4, Figura 6 uma representação igual à da Figura 2, da câmara de popa com fecho de câmara de popa modificado. 0 veículo submarino representado de forma esquemática em vista lateral na Figura 1, tem um corpo 11 de pressão, um grupo de propulsão com mecanismos 12 de accionamento por hélice eléctricos, ligados por flange ao corpo 11 de pressão, dos quais em cada caso dois se encontram dispostos um sobre o outro do lado de bombordo e do lado de estibordo do corpo 11 de pressão, bem como em cada caso dois estabilizadores 13 orientados verticalmente e dois orientados horizontalmente. No lado de trás do corpo 11 de pressão encontra-se uma câmara 14 de popa inundada. 0 veículo submarino esboçado na Figura 1 é controlado de forma remota a partir de uma plataforma aqui não representada, para o que o veículo submarino se encontra fixamente unido com a plataforma através de um cabo 15 de transmissão de dados, por exemplo um cabo de fibra óptica, ou um cabo de fio de cobre. Como pode ser reconhecido na representação em corte na Figura 2, o cabo 15 de transmissão de dados é recolhido enquanto rolo 16 de cabo na câmara 14 de popa inundada, sendo que o rolo 16 de cabo é realizado enquanto bobina, o cabo 15 é portanto enrolado sobre um suporte 17 de 7 bobina de forma cilíndrica oca que apresenta do seu lado frontal uma flange 18 radial, de um modo preferido numa peça única. Uma das extremidades do rolo 16 de cabo é conduzida através de um vedante 19, para dentro do interior do corpo 11 de pressão, enquanto a outra extremidade do cabo 15 é puxada a partir do rolo 16 de cabo através de um funil 20 de descarga que fecha a câmara 14 de popa do lado frontal. A remoção do cabo 15 do rolo 16 de cabo decorre de forma circulante através da flange 18 radial que é para este efeito arredonda de forma correspondente. Para a fixação do suporte 17 de bobina à câmara 14 de popa, é produzida uma reentrância 21 do lado frontal da flange 18 radial que se encontra virado para o funil 20 de descarga, abertura esta em que é inserido um disco 22 com um furo 23 central. O suporte 17 de bobina encontra-se fixado axialmente à placa 25 de base por meio de um pino 24 roscado conduzido através do furo 23 central no disco 22 e que pode ser aparafusado numa placa 25 de base que delimita a câmara 14 de popa do lado do corpo de pressão.

De modo a contrariar a acção da força descendente gerada pelo rolo 16 de cabo com suporte 17 de bobina na zona de popa, e a conseguir uma boa posição de equilíbrio do veículo submarino, com orientação quase horizontal do corpo 11 de pressão na água, a câmara 14 de popa contém meios de impulsão na forma de um corpo 26 de impulsão (Figura 2). O corpo 26 de impulsão consiste num material cuja densidade é menor do que a da água e encontra-se ajustado ao espaço vazio existente na câmara 14 de popa. Através da selecção da densidade de material e das dimensões do corpo 26 de impulsão, pode ser gerada uma impulsão tal na popa que o veículo submarino assume uma posição de equilíbrio exacta.

No exemplo de realização da Figura 2, o corpo 26 de impulsão é realizado em forma cilíndrica oca e inserido no espaço interior do suporte 17 de bobina de forma cilíndrica oca. No exemplo da Figura 2 o corpo 26 de impulsão preenche a totalidade do espaço circular existente entre o pino 24 roscado e a parede interior do suporte 17 de bobina. No caso de ser necessário uma menor impulsão, então pode ser reduzido o comprimento axial do corpo 26 de impulsão, ou ser escolhido um material para o corpo 26 de impulsão que apresente uma maior densidade. No caso de ser necessária uma maior impulsão, então pode ser reduzida a densidade do material do corpo 26 de impulsão e/ou - tal como isto não se encontra representado na Figura 1 - ser recolhido um corpo 26 de impulsão adicional na câmara 14 de popa. Um tal corpo 26 de impulsão adicional pode, por exemplo, ser inserido na reentrância 21 e ocupar a zona da reentrância 21 não preenchida pelo disco 22 e pela cabeça do pino 24 roscado.

Como não se encontra de igual modo representado na Figura 2, um corpo de impulsão pode ser inserido adicionalmente ou em vez do corpo 26 de impulsão representado na Figura 2, e ser disposto no espaço livre eventualmente existente entre o perímetro exterior do rolo 16 de cabo e a parede interior da câmara 14 de popa. Uma tal disposição de um corpo de impulsão, em vez do corpo 26 de impulsão, é também necessária quando o rolo 16 de cabo não tem suporte de bobina e o cabo é puxado do lado de dentro do cabo.

Nas Figuras 3 a 5 encontra-se representado um corpo 26' de impulsão que é previsto para a integração na câmara 14 de popa no caso de tais veículos submarinos, que não levam consigo 9 qualquer rolo 16 de cabo, mas são de igual modo controlados de forma remota a partir de uma plataforma através do cabo 15 de transmissão de dados. 0 rolo de cabo encontra-se neste caso disposto sobre a plataforma e a extremidade de cabo que sai do rolo de cabo é apenas feita passar através da câmara 14 de popa e fixada na câmara 14 de popa por meio de um prensa-cabos. A câmara 14 de popa continua a encontrar-se fechada através do funil 20 de descarga.

Como pode ser visto nas Figuras 3 a 5, o corpo 26' de impulsão é configurado em forma cilíndrica, e isto de tal forma que ele pode encostar-se com o seu revestimento cilíndrico à parede interior cilíndrica da câmara 14 de popa. O corpo 26' de impulsão prolonga-se, consoante a impulsão necessária, mais ou menos ao longo da totalidade do comprimento axial da câmara 14 de popa. No corpo 26' de impulsão encontram-se uma abertura 27 de atravessamento e uma reentrância 28. A abertura 27 de atravessamento serve para a passagem do cabo 15 de transmissão de dados desde o funil 20 de descarga até à placa 25 de base, e a reentrância 28 serve para a recolha de um prensa-cabos aqui não mostrado, que actua sobre a secção do cabo 15 de transmissão de dados que é feita passar através da abertura 27 de atravessamento, e fixa o cabo 15 de transmissão de dados de forma resistente à tracção na câmara 14 de popa. O veículo submarino descrito, com corpo 11 de pressão e câmara 14 de popa, também é utilizado com forma de construção inalterado como veículo submarino não tripulado, com propulsão autónoma e que trabalha de forma autónoma. Deixa deste modo de ser necessário um controlo remoto do veículo submarino a partir da plataforma, de modo que não mais existe o cabo 15 de 10 transmissão de dados. No caso de um tal veículo submarino, a câmara 14 de popa também é utilizada para a compensação de uma posição inferior da popa do veículo submarino e proporcionada com meios de impulsão para a produção da pretendida posição de equilíbrio do veículo submarino.

Como é mostrado na representação em corte na Figura 6, o lado frontal da câmara 14 de popa, virado ao contrário do corpo 11 de pressão, não mais se encontra agora fechado com um funil de descarga, mas antes fechado com uma placa 29 de cobertura colocada de forma estanque, de modo que a câmara 14 de popa forma um espaço 30 oco preenchido por ar, sendo portanto utilizado ar como meio de impulsão. A placa 29 de cobertura é realizada por degraus em termos de diâmetro e apresenta uma secção 291 de placa de menor diâmetro e uma secção 292 de placa de maior diâmetro. A secção 291 de placa de menor diâmetro é empurrada numa extensão tal para dentro da câmara 14 de popa, até que a secção 292 de placa de maior diâmetro se apoie no lado frontal da câmara 14 de popa. A fixação da placa 29 de cobertura decorre através de parafusos 31 que apenas são indicados em termos simbólicos na Figura 6 e são aparafusados radialmente na secção 291 de placa de menor diâmetro, através da parede de câmara de popa. A placa 29 de cobertura é de um modo preferido produzida em alumínio. A impulsão pretendida na zona de popa pode ser regulada através de variações do peso da placa 29 de cobertura, sendo que é de um modo preferido variada a espessura axial da placa 29 de cobertura. No caso de a placa 29 de cobertura ser suportada do lado exterior da secção 292 de placa de maior diâmetro, então reduz-se apenas o peso da placa 29 de cobertura. No caso de a placa 29 de cobertura ser suportada do lado frontal que se encontra por dentro, da secção 291 de placa 11 de menor diâmetro, então para além do peso da placa 29 de cobertura, também se altera o volume do espaço 30 oco existente na câmara 14 de popa, de modo que resulta num claro aumento da impulsão. Evidentemente, também neste caso o peso da placa 29 de cobertura pode ser variado através da escolha da densidade do material da placa.

Evidentemente também é possível encher completa ou parcialmente a câmara 14 de popa vazia na Figura 6, com um material cuja densidade e volume sejam seleccionados de acordo com a impulsão necessária. O material também pode ser utilizado na forma de um ou diversos corpos de impulsão individuais. A câmara 14 de popa não é então fechada de forma estanque à água, mas antes inundada.

Lisboa, 7 de Outubro de 2010 12

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Veículo submarino não tripulado com um corpo (11) de pressão em volta do qual escoa água por fora, com uma câmara (14) de popa disposta no corpo (11) de pressão, na qual meios de impulsão, que apresentam pelo menos um corpo (26) de impulsão, cujo material possui uma densidade que é menor do que a da água, são dispostos e dimensionados de tal forma que uma força de impulsão que actua sobre os meios de impulsão conduz a uma orientação quase horizontal do corpo (11) de pressão na água, com um grupo de propulsão e com pelo menos um aparelho de equipamento configurado como aparelho de instalação ou de montagem, caracterizado por a câmara (14) de popa ser inundada e pelo menos um aparelho de equipamento ser um rolo (16) de cabo, inserido na câmara (14) de popa inundada, de um cabo (15) de transmissão de dados, e por o, pelo menos um, corpo (26) de impulsão ser ajustado à forma de um espaço vazio libertado pelo rolo (16) de cabo na câmara (14) de popa.
2. 2. Veículo submarino de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o rolo (16) de cabo ser recolhido num suporte (17) de bobina cilíndrico oco, e por o corpo (26) de impulsão ser configurado em forma cilíndrica oca e ser inserido no espaço interior confinado pelo suporte (17) de bobina, ou num espaço livre existente entre o rolo (16) de cabo e a parede interior da câmara (14) de popa.
3. 3. Veículo submarino não tripulado com um corpo (11) de pressão em volta do qual escoa água por fora, com uma câmara (14) de 1 popa disposta no corpo (11) de pressão, na qual meios de impulsão, que apresentam pelo menos um corpo (26) de impulsão, cujo material possui uma densidade que é menor do que a da água, são dispostos e dimensionados de tal forma que uma força de impulsão que actua sobre os meios de impulsão conduz a uma orientação quase horizontal do corpo (11) de pressão na água, com um grupo de propulsão e com pelo menos um aparelho de equipamento configurado como aparelho de instalação ou de montagem, caracterizado por a câmara (14) de popa ser inundada e o corpo (26') de impulsão configurado em forma cilíndrica se encostar com o seu revestimento cilíndrico na parede interior da câmara (14) de popa e se prolongar pelo menos sobre uma parte do comprimento axial da câmara (14) de popa, e por o corpo (26') de impulsão apresentar uma abertura (27) de atravessamento para a passagem de um cabo (15) de transmissão de dados e uma reentrância (28) para recolha de um prensa-cabos que actua sobre o cabo (15) de transmissão de dados. Lisboa, 7 de Outubro de 2010 2