COMBUSTIBLE OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un depósito de combustible liquido que permite realizar la medida del volumen de combustible que contiene en todo momento, y que tiene por objeto proporcionar un depósito en el que los cables, que convencionalmente se incluyen en el interior del depósito para realizar la medida, queden embebidos en las paredes interiores del propio depósito, proporcionando una alta protección de dichos cables. Además la invención elimina del proceso de montaje la instalación de intrumentación en el interior del tanque y los cableados que estos precisan.

Es otro objeto de la invención el realizar la medida de combustible mediante un equipo de medida basado en la refracción de la luz sobre los distintos medios, mediante la transmisión/recepción de la luz a través de fibra óptica, de manera que los cables embebidos en el interior de la propia estructura del combustible sean de fibra óptica.

Además la invención proporciona una distribución de los cables óptima para efectuar dicha medida.

La invención es aplicable en cualquier sector de la industria en el que se utilice un depósito que contenga combustible liquido y esté fabricado en CFRP (Composite Fibre Reinforce Plástic) , y se precise realizar la medida de su volumen en todo momento. Más concretamente la invención es aplicable en la industria aeronáutica en la que los depósitos de combustible están constituidos por fibra de carbono en la que se disponen los cables de fibra óptica. Más particularmente la invención se aplica a los depósitos de combustible del estabilizador horizontal (HTP) de una aeronave, en el que se obtiene la medida de su volumen de combustible mediante la disposición de fibra óptica sobre la fibra de carbono que constituye el depó s i to .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad, la medida de la cantidad de combustible liquido para los depósito de aeronaves, se realiza mediante equipos eléctricos cuyo principio de funcionamiento está basado en la inducción de una corriente eléctrica a lo largo de un circuito con un condensador de permeabilidad variable (la permeabilidad del dieléctrico del condensador es función del nivel del combustible) . El equipo de medida utilizado en este tipo de configuración de medida, se denomina aforador. El diseño del mismo consta de dos cilindros concéntricos conectados cada uno a un polo eléctrico, entre los cuales se genera un campo eléctrico. Según la teoria clásica de condensadores, la capacidad de condensador es función de la permeabilidad del dieléctrico existente entre ambas superficies de los dos cilindros. Este dieléctrico a su vez es función del nivel de combustible que el depósito tenga en cada momento, es decir, cuando el aforador no está cubierto en su totalidad por el combustible, el dieléctrico estará compuesto por un porcentaje de aire, correspondiente a la parte no sumergida, y un porcentaje de combustible, correspondiente a la parte sumergida. De esta manera se obtendrá una medida de tensión determinada. La variación de la tensión (y el posterior tratamiento de cada una de las señales que se obtiene de cada equipo) en cada uno de los aforadores que se encuentran distribuidos a lo largo de todo el depósito, reproducen el volumen de fluido en el mismo.

Uno de los principales inconvenientes de este tipo de configuración de medida de combustible, es el hecho de tener que introducir una corriente eléctrica dentro de un depósito con combustible inflamable, aún siendo estas corrientes de baja intensidad y voltaje, asi como el aumento de la complejidad del montaje de la instalación. Es por ello por lo que es necesario proteger los cables eléctricos a los que van conectados los aforadores, así como la puesta a masa de los mazos de cables eléctricos que se requieren incluir en el interior del depósito al incorporar en su interior un número considerable de aforadores, ya que éstos se instalan por parejas, como redundancia .

Por otro lado, cabe señalar que en el estado de la técnica es conocida la realización de la medida del combustible incluido en un depósito mediante cables de fibra óptica que discurren por el interior del depósito, y que se conectan a un equipo de medida del volumen de combustible que emplea un transmisor de luz que inyecta luz desde uno de los extremos de la fibra óptica, tal que en el otro extremo el haz de luz incide sobre el líquido contenido en el depósito. La señal que va a reflejarse tiene una longitud de onda dependiente del medio en el que se propague la luz, es decir, si el extremo de la fibra que emite la luz está cubierto de combustible (fibra mojada por el líquido) la propagación en ese medio da lugar a una onda transmitida con unas características determinadas, en tanto que si la luz se propaga por el aire (fibra seca) , se obtiene otra señal diferente a la anterior en un receptor de luz que está conectado a un procesador de señal que obtiene la medida del volumen del líquido contenido en el depósito.

El uso de la fibra óptica con el equipo de medida correspondiente no ha sido aplicado en la medida del volumen de combustible de los depósitos de las aeronaves.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo depósito de combustible líquido que está previsto para permitir realizar la medida del volumen del combustible que contiene, y que al igual que los previstos en el estado de la técnica se conecta a un equipo - A - de medida del volumen de combustible, basado en la refracción de la luz sobre los distintos medios (aire, combustible) , mediante la transmisión/recepción de la luz a través de fibra óptica, según fue descrito anteriormente. La principal novedad de la invención reside en que se caracteriza porque en al menos una de las caras laterales interiores del depósito comprende al menos una lámina, en cuya cara posterior incluye una pluralidad de cables de fibra óptica de diferentes longitudes que quedan situados entre la cara lateral interior del depósito y la lámina de manera que esta configuración determina una total protección de los cables de fibra óptica. Además, las longitudes de los cables de fibra óptica presentan un tamaño comprendido entre un tamaño correspondiente a un nivel minimo de combustible hasta un tamaño correspondiente a un nivel máximo de combustible, y todo ello de forma que uno de los extremos de los cables de fibra óptica, bien los extremos superiores o bien los extremos inferiores dependiendo de cómo se dispongan los cables, quedan dispuestos para que contacten con el combustible cuando éste alcance su nivel y poder medir el nivel de combustible en todo momento mediante un equipo de medida de combustible que realiza la transmisión/recepción de la luz, según fue descrito en el apartado de antecedentes de la invención. En una realización de la invención las longitudes de los cables de fibra óptica presentan una longitud creciente desde un tamaño minimo correspondiente a un nivel minimo de combustible hasta un tamaño máximo correspondiente al nivel máximo de combustible. En este caso, la lámina está situada desde la parte inferior de la cara interior del depósito, es decir, las fibras después en la lámina discurren con una longitud creciente desde la parte inferior de la cara lateral interior del depósito hasta su parte superior, para lo que el lado superior de la lámina es ascendente desde el nivel minimo hasta el nivel máximo de combustible. En otra realización de la invención, a diferencia del caso anterior, las longitudes de los cables de fibra óptica presentan una longitud creciente desde un tamaño minimo correspondiente a un nivel máximo de combustible hasta un tamaño máximo correspondiente a un nivel minimo de combustible. En este caso, la lámina queda situada desde la parte superior de la cara lateral interior del depósito, es decir, los cables discurren desde la parte superior de la cara lateral interior del depósito descendiendo hacia su lado inferior, para lo que en este caso el lado inferior de la lámina es descendente desde el nivel máximo hasta el nivel minimo de combustible.

En la realización preferente de la invención, los cables están dispuestos en sentido vertical paralelos y equidistantes.

La realización preferente también prevé que en dos de las caras enfrentadas laterales interiores del depósito comprenda una lámina, cuyos cables de fibra óptica se encuentran contrapeados y dispuestos en sentidos opuestos de forma que los de una de dichas caras laterales interiores discurren desde su lado superior hacia el inferior según fue descrito, y los de la cara opuesta discurren desde el lado inferior hacia el superior, de manera que se cubre prácticamente la totalidad del volumen del depósito para realizar la medida del combustible en todo momento.

Respecto de los extremos de los cables de fibra óptica que contactan con el combustible, están determinados por la sección circular de dicho cable, es decir la sección del cable es la única parte que contacta con el combustible. También podria darse el caso de que la porción del cable que contacte con el combustible sea un corto tramo de cable, aunque en este caso es menos recomendable, ya que se podrian formar gotas de combustible en la punta de las fibras, debido al fenómeno de "tensión superficial" del líquido, lo que podría determinar que se produjeran lecturas erróneas .

Tanto la lámina como los cables de fibra óptica definen una configuración triangular que se fija sobre la cara o caras laterales interiores del depósito, de acuerdo con la descripción realizada.

En la realización preferente de la invención los extremos laterales de la lámina están dispuestos en correspondencia con los extremos laterales de la cara lateral interior del depósito, es decir, ocupa las dimensiones en sentido horizontal del depósito.

Según la descripción realizada, la invención se aplica a cualquier tipo de depósitos, pero más particularmente se aplica en aquellos depósitos que están constituidos en fibra de carbono, como es el caso de los depósitos de los estabilizadores horizontales incluidos en las aeronaves. En este caso, la lámina es de fibra de vidrio, de manera que ésta junto con los cables de fibra óptica adheridos, se fijan en la cara lateral interior del depósito mediante un proceso de pegado a través del curado de la lámina de fibra de vidrio en fresco sobre la fibra de carbono previamente curada, es decir, una vez realizado el curado de la fibra de carbono, se sitúa sobre la misma la fibra de vidrio en fresco, con los cables de fibra óptica pegados, y se realiza un segundo curado.

La invención también prevé que la lámina con los cables de fibra óptica adheridos se puedan fijar en la cara lateral interior del depósito mediante un proceso en el que la fibra de carbono se encuentra en fresco al igual que la fibra de vidrio, la cual, junto con los cables de fibra óptica, se sitúan sobre la fibra de carbono, realizándose el curado de todo el conjunto a la vez, quedando todos los elementos unidos entre sí.

Por último señalar que referente a los extremos de los cables de la fibra óptica, opuestos a los extremos previstos para sumergirse en el combustible, convergen y se unen en un conector de conexión con el equipo de medida, pero también cabe la posibilidad de que dichos extremos de los cables de la fibra óptica, opuestos a los extremos previstos para sumergirse en el combustible, sobresalgan de la lámina y se conecten a conectores de respectivos cables de fibra óptica que forman una banda y que finalizan en un conector de conexión con el equipo de medida.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS Figura 1.- Muestra una representación esquemática de la invención.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de un cajón de torsión de un estabilizador horizontal de una aeronave en cuyo interior se aloja un depósito de acuerdo con la invención.

Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva esquemática del interior del depósito del estabilizador de la figura anterior en el que se han eliminado parte de las caras para mostrar la disposición de la fibra óptica a lo largo de una de las caras laterales del depósito.

Las figuras 4 y 5 muestran una vista en alzado de las caras laterales interiores enfrentadas del depósito en las que se incluyen las fibras ópticas de forma contrapeada e invertidas y desde lados opuestos de las caras enfrentadas. Figura 6.- Muestra una vista esquemática del conjunto de la lámina de fibra de vidrio en la que están adheridas las fibras ópticas que se disponen sobre el interior de las caras laterales enfrentadas del depósito para obtener la configuración mostrada en las figuras anteriores. Figura 7.- Muestra una vista según la sección A-A de la figura anterior.

Figura 8.- Muestra una vista según la sección B-B de la figura 6. Figura 9.- Muestra una vista esquemática de la conexión de los extremos inferiores de la fibra óptica a un conector de conexión al equipo de medida.

DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.

La invención consiste en un depósito 1 de combustible liquido 2 que está previsto para realizar la medida de dicho volumen de combustible 2, para lo que, tal y como se muestra en la figura 1, se prevén una pluralidad de cables de fibra óptica 3 de diferentes longitudes, que se adhieren a la cara posterior de una lámina 4, para su integración en la cara interior de una de las paredes laterales del depósito 1, de forma que la fibra óptica quede embebida entre la cara interna de la pared lateral del depósito 1 y la lámina 4.

Esta configuración, permite realizar la conexión, tal y como será explicado con posterioridad, de cada una de las fibras ópticas 3 con un equipo de medida 5 que comprende un transmisor/receptor de luz 6, de manera que el transmisor de luz emite con una banda de longitudes de onda determinadas tales que para un liquido que tenga unas altas propiedades de absorción de luz, la potencia suministrada por el transmisor sea suficiente. Dicho transmisor de luz inyecta la luz desde uno de los extremos 9 de cada uno de los cables de fibra óptica 3, tal que en el otro extremo 10 el haz de luz incide sobre el combustible 2 o sobre el aire del depósito, dependiendo de que el extremo 10 del cable de fibra óptica se encuentre sumergido o no en el combustible 2. Por tanto, la señal de luz que se refleja tiene una longitud de onda que depende del medio en el que se propague, captándose esta señal mediante el receptor de luz, el cual envía las señales a un procesador de señal 7, que determina, a partir de todas las señales proporcionadas al receptor, por cada una de las fibras ópticas 3, el volumen del combustible 2 incluido en el depósito 1. Esta medida que se muestra en un dispositivo de lecturas 8. El equipo de medida 5 es conocido y por tanto no es objeto de la invención por lo que únicamente ha sido descrito de forma somera para facilitar la comprensión de la invención. En el ejemplo de realización los cables están dispuestos sobre la lámina 4 formando ambos una configuración triangular de forma que presentan un tamaño creciente desde un extremo de la lámina al extremo opuesto. Para permitir realizar la emisión de la luz, según fue descrito, los extremos 10 de los cables de fibra óptica 3 deben de estar en contacto con el líquido o aire dependiendo del nivel del combustible 2 en el depósito 1, para lo que se deja al descubierto un corto tramo de cable, que sobresale respecto de la lámina 4 como por ejemplo se muestra en las figura 6 y 9, pero esta disposición puede provocar la formación de gotas de combustible en la punta de las fibras, debido al fenómeno de "tensión superficial" del líquido, lo que podría producir lecturas erróneas. Para evitar este posible inconveniente, únicamente se deja al aire la sección del cable, para lo que se cortan justo al mismo nivel que la lámina, es decir "a ras" de la misma. Obviamente el cable también puede sobresalir de la lámina 4, pero con todo el tramo que sobresale protegido a excepción de la propia sección del cable, tal y como fue descrito anteriormente. De esta forma además, se asegura una protección de la fibra óptica frente posibles agentes nocivos externos.

La invención utiliza dos láminas 4 con los correspondientes cables de fibra óptica 3 que se disponen sobre dos de las caras interiores de paredes laterales enfrentadas del depósito 1, de forma que una de las láminas 4 se sitúa de modo que los extremos 9 a través de los cuales se inyecta la luz, quedan situados en la parte superior de una cara lateral interior, dirigiéndose los extremos 10 hacia el lado inferior de dicha cara interior, de forma que las longitudes de los cables de fibra óptica presentan una longitud creciente desde un tamaño minimo correspondiente a un nivel máximo de combustible, hasta un tamaño minimo correspondiente a un nivel minimo de combustible, es decir, el tamaño minimo de cable corresponde al nivel máximo de combustible y el tamaño máximo corresponde al nivel minimo de combustible.

En lo que a la distribución y número de fibras instaladas en cada una de las partes estructurales, cabe decir que se instalan unas 100 fibras, con una separación entre ellas de unos 80-100 mm, de tal forma que se consiga una precisión de aproximadamente 10 mm en la variación del volumen del liquido del tanque.

En cambio, en la cara lateral interior opuesta se disponen los cables en sentido contrario, es decir, con su extremo 9 situado próximo al lado inferior y el extremo 10 dirigido hacia el lado superior, de forma que presentan una longitud creciente desde un tamaño minimo correspondiente a un nivel minimo de combustible hasta un tamaño máximo correspondiente al nivel máximo de combustible.

Los cables 3 de mayor longitud de cada cara lateral interior del depósito quedan situados en lados opuestos, al igual que los de menor longitud, tal y como se aprecia en las figuras 4 y 5. Los cables de fibra óptica 3 de una cara lateral interior y los de la opuesta se sitúan contrapeados, de manera que esta disposición permite obtener una lectura instantánea de la cantidad de combustible que contiene el depósito en cualquier nivel que éste adquiera. Para conseguir la configuración descrita, la invención proporciona un patrón en el que se obtiene la lámina 4 junto con los cables de fibra óptica 3 de forma que con posterioridad este conjunto pueda integrarse en el depósito 1 de acuerdo con la configuración descrita.

Para el caso que nos ocupa, dado que el depósito 1 es de fibra de carbono 12, se prevé que la lámina 4 sea de fibra de vidrio de forma que sobre la misma se adhieren los cables de fibra óptica (3) , pudiéndose integrar el conjunto sobre las caras laterales interiores de las paredes laterales del depósito 1 mediante un proceso de cocurado en el que la fibra de carbono 12 y la fibra de vidrio 4 están en fresco y sin curar, de forma que se sitúa la lámina de fibra de vidrio 4 sobre la fibra de carbono 12 sometiendo todo el conjunto a un proceso de curado en el que se efectúa la unión de la fibra de vidrio sobre la fibra de carbono. Por tanto en un único ciclo de curado se realiza la unión

La unión comentada también podria efectuarse en un proceso de copegado, en el cual la fibra de carbono 12 se cura en un primer ciclo de curado, y posteriormente se le añade el patrón con la fibra de vidrio en fresco, y a continuación se somete todo el conjunto a un segundo ciclo de curado tras el cual se obtiene la pieza final curada, conteniendo la fibra de carbono los cables de fibra óptica 3.

Por otro lado, para efectuar la conexión de los cables de fibra óptica 3 con el equipo de medida 5, se prevé que igualmente los extremos 9 de los cables de fibra óptica 3 se encuentren sobresaliendo respecto de la lámina 4, de forma que se puedan conectar fácilmente todas las fibras ópticas a unos conectores 13 de una banda que converge en un único conector 14 de conexión con el equipo de medida 5. La configuración descrita permite la fácil integración los cables de fibra óptica 3 en el interior del depósito y su fácil conexión al equipo de medida 5.