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Patent Searching and Data


Title:
SUBMERSIBLE BOAT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/001207
Kind Code:
A1
Abstract:
Submersible boat is capable of navigating both on the water surface and submerged, the diving taking place by dynamic effect when the operator requires it, the boat having a catamaran type structure, comprising two side floats (1-1') which are maintained partially under the water-line (2), while its cabin (3) is kept totally above said water-line when the boat navigates at the water surface. Fins (4) situated between the floats (1) provide for the steerability of the boat, both submerged and at the water surface, while the thrust is generated by a pair of propellers situated at the lower end of the floats (1) and actuated by diesel engines (9) when the boat navigates on top of the water or is submerged in shallow waters, but in deep waters the engines (9) are substituted by electric motors (12) supplied by batteries (13).

Inventors:
Lopez, Ibor Ali�o
Jos�, Perez Sobrino
Mariano, Roy Couto
Javier
Application Number:
PCT/ES1995/000084
Publication Date:
January 18, 1996
Filing Date:
July 05, 1995
Export Citation:
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Assignee:
Subibor S.
Lopez Ibor, Ali�o Jos� Perez Sobrino Mariano Roy Couto Javier
International Classes:
B63H25/00; B63B1/10; B63B1/12; B63B13/00; B63B39/06; B63B49/00; B63G8/00; B63G8/08; B63G8/18; B63G8/22; B63H21/20; B63H23/10; B63H25/22; (IPC1-7): B63G8/00; B63B1/10
Foreign References:
GB1165970A1969-10-01
US3257982A1966-06-28
US4841896A1989-06-27
US4615292A1986-10-07
GB1524938A1978-09-13
ES8609108A11986-09-01
US3897744A1975-08-05
US5058521A1991-10-22
GB2006127A1979-05-02
US3716009A1973-02-13
DE3342913A11985-06-05
US4055138A1977-10-25
GB2060504A1981-05-07
GB2172854A1986-10-01
FR2598674A11987-11-20
ES2011310A61990-01-01
Other References:
ULRICH GABLER: "Construcciõn de submarinos", 1982, EDITORIAL S. MARTIN, MADRID, ESPANA, XP002013891
A GROUP OF AUTHORITIES: "Marine Engineering", 1971, EDITORIAL SNAME, NEW YORK, US, XP002013892
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Claims:
1. REIVINDICACIONES 1§. Embarcación sumergible, que siendo del tipo de las que consiguen la inmersión por efecto dinámico, es decir por la acción de la fuerza impulsora de los motores y merced al ángulo de ataque en el agua de un juego de alerones, esencialmente caracterizada porque mientras sus medios de flotación (1) , contenedores de los tanques de lastrado (2223) , se mantienen permanentemente, al menos de forma parcial, por debajo de línea de flotación (2) , la cabina o habitáculo de ocupantes (3) , que obviamente en situación de inmersión se sitúa también bajo la línea de flotación (2) , queda totalmente situada por encima de dicha línea de flotación (2) cuando la embarcación se encuentra en superficie. 2§. Embarcación sumergible, según reivindicación la, caracterizada porque adopta una configuración tipo catamarán, a base de dos cuerpos flotadores laterales (11') sobre los que se establece a nivel superior la cabina de ocupantes (3), sensiblemente sobreelevada con respecto a la línea de flotación (2) definida para la embarcación en su conjunto, con la especial particularidad de que los alerones (4) para gobierno de la embarcación quedan situados entre los flotadores laterales (11') y a nivel inferior de los mismos. 3§. Embarcación sumergible, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en cada alerón (4) , con un perfil general aerodinámico, se establece un sector anterior, mayoritario y fijo, a cuyo borde posterior se unen articuladamente otros dos sectores (5) y (6) que constituyen los medios deflectores para la inmersión o la ascensión de la embarcación, habiéndose previsto que cada uno de dichos alerones (4) , en sus sectores posteriores y articulados (5) y (6) , esté fragmentado lateralmente en dos mitades iguales y de accionamiento independiente, de manera que la posición asimétrica de las dos mitades (56) y (5'6') del alerón determina que éste actúe además como sistema de control de la embarcación en lo que a los movimientos de balance y cabeceo se refiere. 4§. Embarcación sumergible, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque como medio de accionamiento cuenta con dos hélices (7) , emergentes de la extremidad posterior de sus flotadores (11') , cada una de las cuales y a través de un reductor (8) , es accionada por un motor diesel (9) cuando la embarcación se desplaza sobre el agua o sumergida a escasa profundidad, y por un motor eléctrico (12) cuando se desplaza sumergida a mayor profundidad, estando el citado motor diesel (9) asistido por una chimenea de comunicación atmosférica (1011) para aspiración de aire y expulsión de gases por parte de los motores diesel (9) , habiéndose previsto que uno de dichos motores (9) accione un alternador (14) que a través de un rectificador (15) carga un juego de baterías (13) de alimentación de los motores eléctricos (12) , formando parte de este circuito un cuadro de distribución eléctrica doble (1718) , en corriente continua y alterna, para los diferentes aparatos e instrumentos de la embarcación que consumen uno y otro tipo de corriente. El accionamiento de la propulsión puede ser también de cualquier otro tipo.
2. 53 Embarcación sumergible, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incorpora una electrobomba centrífuga autoaspirante (21) capacitada para enviar agua salada hacia una serie de tanques de equilibrio (22) y (23), y para extraer el agua de dichos tanques, de los tanques de lastre y de los pocetes de cámaras de máquinas, con la colaboración de un juego de válvulas (24) de accionamiento neumático. 14 63 Embarcación sumergible, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incorpora además un sistema neumático de emergencia y de servicios a base de una pluralidad de botellas de aire (25) , montadas sobre soportes (26) , con las que colabora un cabezal de compresor de llenado (27) accionado por uno de los motores propulsores diesel (9) , de manera que a partir de aire a presión de dichas botellas (25) y a través de válvulas apropiadas, se accionan los cilindros de los timones y los alerones (4), la válvula de cierre de las chimeneas (1111'), los cilindros de los aceleradores de los motores, todo ello desde el panel de mandos (37) situado en la cabina (3) de la embarcación y a través del ordenador central del sistema de control. 7a. Embarcación sumergible, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el sistema de control de la misma participan sensores de presión (28) , sensores de nivel (29) , electroválvulas (30) para el sistema de lastre, electroválvulas (31) para el sistema neumático, analizadores (32) de gases en cabina, sensores (33) de temperatura y humedad relativa en cabina, células (34) de carga en alerones, inclinómetros (35) y ordenadores (36) , con medios señalizadores establecidos en el panel de mandos (37) , donde se establece también el volante (42) para dirección de la embarcación, las palancas (43) y (44) para regular la velocidad y la profundidad en la misma y los necesarios accesorios para al navegación tales como sistemas de radio (38) , sistemas de video (39) , sistema de posicionamiento vía satélite (40) y sonar (41) .
Description:
EMBARCACIÓN SUMERGIBLE

DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una embarcación sumergible, es decir a un vehículo acuático capaz de desplazarse tanto sobre la superficie del agua como en inmersión, de manera que además de ofrecer unas prestaciones similares a las de un submarino convencional, cuando actúa como una embarcación de superficie, sitúa su cabina de ocupantes totalmente fuera del agua, como una embarcación clásica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los propios solicitantes son titulares de la patente de invención 8703322, en la que se describe un móvil reptador tierra-mar a dos niveles, capacitado para desplazarse tanto sobre tierra firme como en el agua, y en este último caso tanto a nivel superficial como en inmersión, prestando en este último aspecto y como característica fundamental, el hecho de que la inmersión se conseguía por efecto dinámico, con la colaboración de alerones que convenientemente orientados y por la velocidad de avance del móvil, obligaban a éste a sumergirse.

La solución adoptada, perfectamente válida desde el punto de vista teórico, presenta en la práctica problemas de diferente índole, entre los que cabe destacar los siguientes:

La sumergibilidad exclusivamente dinámica del

móvil imposibilita que éste pueda mantenerse estático bajo el agua, lo que puede resultar interesante o necesario en muchas ocasiones.

El mismo efecto dinámico de inmersión hace que el esfuerzo a realizar para conseguir dicha inmersión sea notable y, en consecuencia, notable también el consumo energético al respecto.

Los alerones utilizados para la gobernabilidad del móvil, emergentes lateralmente del mismo, crean problemas por su propia presencia en las maniobras de atraque.

Finalmente, su concepción como vehículo capacitado para desplazarse sobre tierra firme, determina una serie de limitaciones estructurales y de diseño, que resultan para el móvil mucho más importantes que las reducidas ventajas derivadas del tal posibilidad, ya que se trata de un móvil cuyo desplazamiento por tierra resulta previsiblemente muy escaso, prácticamente nulo frente a su desplazamiento en el agua.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

A tenor de lo establecido en el párrafo anterior se ha eliminado para la embarcación sumergible objeto de la presente invención la posibilidad de desplazarse por tierra, y en contrapartida se ha conseguido una notable potenciación en sus prestaciones frente a las del móvil objeto de la patente de invención 8703322.

Por ello, de forma más concreta y de acuerdo con una de las características de la invención, la embarcación se estructura como un catamarán sumergible,

de manera que cuando navega como embarcación de superficie la cabina de ocupantes queda situada totalmente fuera del agua, como en un catamarán convencional, y en contra de lo que sucede en un submarino, en el que la cabina de ocupantes queda siempre sumergida, aunque no navegue en inmersión.

De acuerdo con otra de las características de la invención se ha previsto que los dos flotadores laterales de la embarcación, que sustentan la cabina anteriormente citada, además de actuar como tal y de alojar determinados accesorios de la embarcación, como se verá más adelante, incorporen una pluralidad de tanque de lastrado, con los que se consigue una doble finalidad, por un lado aproximar a cero el grado de flotabilidad de la embarcación en el momento de la inmersión, y consecuentemente facilitar esta maniobra, es decir que la misma pueda conseguirse en una forma más rápida y con inmersión dinámica, y por otro lado que, una vez conseguida la inmersión, mediante un incremento apropiado en el lastre, la embarcación pueda detener su movimiento de avance y mantenerse estable a la profundidad elegida.

De acuerdo con otra de las características de la invención los alerones de gobierno de la embarcación se establecen entre los dos flotadores de la misma, a nivel inferior, lo que facilita las maniobras de atraque, al no constituir elementos prominentes con respecto a la geometría general de la embarcación. Se ha previsto además que estos alerones estén fragmentados lateralmente en dos mitades, de manera que no solo permiten controlar la embarcación durante la inmersión y emersión dinámicas, sino que además actúan como elementos de control de los movimientos de balance y cabeceo.

Otras de las características de la invención

afectan al sistema motriz, al sistema de refrigeración, al propio sistema de lastrado, al sistema neumático de emergencia y seguridad y al sistema de gobierno de la embarcación, tal como se detallará seguidamente y de acuerdo con el contenido del juego de reivindicaciones adjunto.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se ha presentado lo siguiente:

Los esquemas y características de los diferentes sistemas y componentes del sumergible pueden ir variando en función del desarrollo tecnológico que se incorpore a los mismos, ya que ello no afecta a la idea básica del invento y a las reivindicaciones que en esta patente se exponen.

La figura 1.- Muestra una representación esquemática en alzado lateral de una embarcación sumergible realizada de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2.- Muestra una vista en planta de la misma.

La figura 3.- Muestra una vista en alzado frontal.

La figura 4.- Muestra un detalle ampliado y en

5 perfil de uno de los alerones.

La figura 5.- Muestra una vista en planta del alerón de la figura anterior.

La figura 6.- Muestra un esquema del grupo motriz.

La figura 7.- Muestra un esquema del sistema de lastrado.

La figura 8.- Muestra un esquema del sistema neumático de emergencia y de servicios.

La figura 9.- Muestra una representación esquemática en perspectiva de los flotadores de la embarcación, en la que se han distribuido esquemáticamente los diferentes elementos del sistema de control.

La figura 10.- Muestra una representación esquemática en alzado frontal del panel de mandos desde el que se gobierna la embarcación.

La figura 11.- Muestra, finalmente, un esquema general del sistema de control de la embarcación.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de estas figuras puede observarse cómo la embarcación sumergible que se preconiza adopta una estructuración general tipo catamarán, a base de dos flotadores laterales (1-1'), que se mantienen parcialmente por debajo de la línea de flotación (2) de la embarcación, flotadores (1) sobre los que se establece

una cabina de ocupantes (3) , que puede adoptar la configuración prácticamente cilindrica que muestra las figuras 1 a 3, o cualquiera otra que se estime conveniente, quedando dicha cabina (3) totalmente por encima de la línea de flotación (2) cuando la embarcación se desplaza sobre el agua, y obviamente quedando sumergida cuando se desplaza en inmersión.

La inmersión se realiza por efecto dinámico, con la colaboración de alerones (4) que, como se observa especialmente en la figura 1, se sitúan entre los flotadores (1-1') y a nivel inferior de los mismos. Estos alerones (4) , cuya estructuración se observa con detalle en las figuras 4 y 5, con un perfil hidrodinámico están fragmentados longitudinalmente en tres sectores en la actualidad, un sector horizontal y fijo que se corresponde con la propia referencia (4) y dos sectores articulados (5) y (6) susceptibles de bascular tanto hacia arriba como hacia abajo, tal como muestra la figura 4, para conseguir el efecto de inmersión o de ascensión, es decir el efecto deseado en cada momento y siempre en base al desplazamiento relativo entre tales alerones (4) y el agua.

Por otro lado y como se observa en la figura

5, cada uno de estos alerones (4), en su sector posterior y articulado (5-6) , está fragmentación lateralmente en dos mitades (5-5 ) y (6-6'), de manera que una asimetría en el lado de basculación de tales alerones origina o entre los de proa y popa originan un efecto de compensación de los movimientos de balance y cabeceo de la embarcación.

El desplazamiento de la embarcación se lleva a cabo mediante dos hélices (7) situadas en la extremidad posterior de sus flotadores (1-1'), hélice que a través

de un reductor (8) recibe el movimiento de un motor diesel (9) en condiciones de navegación sobre el agua o de inmersión a escasa profundidad, inferior a 2 o 3 metros, utilizándose el snorklel o chimenea (10) como medio de aspiración de aire y expulsión de gases para cada motor diesel (9) , estando esta chimenea (10) estructurada con una configuración ahorquillada, de manera que a su rama de salida, correspondiente a la propia referencia (10), se asocian dos ramas (11-11') provenientes de los respectivos motores diesel (9) , como en la patente de invención anteriormente citada, mientras que cuando la inmersión sobrepasa el nivel anteriormente citado los motores diesel (9) dejan de funcionar y pasan a ser sustituidos por respectivos motores eléctricos (12) , alimentados a expensas de un juego de baterías (13) , que previamente han sido cargadas por el propio motor diesel (9) a través de una alternador (14) asistido por un rectificador (15) y un regulador de frecuencia (16) , de manera que a través de dos cuadros de distribución (17) y (18) , el primero de corriente continua y el segundo de corriente alterna, se alimentan los diferentes componentes de la embarcación, consumidores de corriente continua (19) y consumidores de corriente alterna (20) , a los que se hará mención posteriormente. Las baterías pueden ser cargadas igualmente con fuentes de alimentación de energía externas.

Tal como anteriormente se ha dicho, la maniobra de inmersión se ve favorecida mediante un sistema de lastrado que aparece representado esquemáticamente en la figura 7, materializado en una electrobomba centrífuga (21) autoaspirante de agua salada que suministra y extrae agua de una serie de tanques de equilibrio (22) y de tanques de lastre (23) , a través de una serie de válvulas (24) de accionamiento neumático.

En la figura 8 se ha representado el sistema neumático de emergencia y de servicios, a base de una pluralidad de botellas de aire (25) , montadas sobre respectivos soportes (26) y que asistidas por manorreductores reguladores de presión y alimentadas a través de un cabezal de compresor (27) acoplado a uno de los motores (9) , alimentan y suministran aire a las válvulas atmosféricas, válvulas de fondo y válvulas para compensación de presiones, los cilindros accionadores de los timones, de los alerones, las válvulas de cierre de los tubos (10) y (11) del snorkel, los cilindros de los aceleradores de los motores diesel, los cilindros de los embragues de dichos motores y las electroválvulas de control de los elementos anteriores, tal como se ha representado esquemáticamente en la citada figura 8.

En cuanto al sistema de control y tal y como se ha representado esquemáticamente en la figura 9, está estructurado a base de sensores de presión (28) , sensores de nivel (29) , las citadas electroválvulas (30) para el sistema de lastre, las electroválvulas (31) para el sistema neumático, los analizadores (32) de gases en cabina, un sensor (33) de temperatura y humedad relativa en cabina, células (34) de carga en alerones, inclinometros (35) y ordenadores (36) , este último situado en la cabina, concretamente en el panel de mandos (37) representado en la figura 10, provisto además de un sistema de comunicación por radio (38) , un circuito de video (39) , un sistema de posicionamiento vía satélite (40) , un sonar (41) , un volante de dirección (42) y las necesarias palancas (43) y (44) para la velocidad y el gobierno de la embarcación y para la profundidad de la misma. Una unidad de alarma (45) señala automáticamente cualquier anomalía.

Desde el punto de vista funcional el sistema de control de la embarcación es el responsable del funcionamiento de los distintos sistemas estando continuamente recibiendo datos de todos los sensores incorporados a la embarcación y mandando órdenes a todos los actuadores.

El sistema de control está programado de forma que el operador de la embarcación no necesita más mandos que los citados en la párrafo anterior, es decir el volante de dirección o timón (42) , una palanca de profundidad (44), una palanca de velocidad (43) y un conmutador para seleccionar la situación de navegación deseada, aunque puede operar otros no tan esenciales.

En el esquema general del sistema de control de la figura 11 aparece claramente reflejado el funcionamiento de dicho sistema, correspondiéndose las referencias numéricas del mismo con los siguientes conceptos:

-46 Ordenador maestro en cabina.

-47 Datos de sensores en cabina. -48 Interface con el operador.

-49 Valores actuales de sensores y actuadores.

-50 Valores de referencia para actuadores.

-51 Ordenador esclavo en cámara de máquinas.

-52 Datos de sensores. -53 Ordenes para actuadores.

Así pues, el sistema de control está constituido por un ordenador esclavo (51) , situado en la cámara de máquinas, cuya misión es recibir los datos (52) de los sensores y dar las ordenes oportunas (53) a los actuadores, y por un ordenador maestro (46) encargado de

realizar los cálculos de control, enviar las órdenes de actuación al ordenador esclavo (51) y soportar la interface (48) de comunicación con el operador de la embarcación.

Las características principales dé este sistema se centra fundamentalmente en los siguientes aspectos:

- Elementos físicos (hardware) formados por tarjetas comerciales de tipo estándar compatible.

- Programación estructurada.

- Facilidad de mantenimiento e inspección, incluyendo el registro de la estadística operativa de la embarcación.

- Alta fiabilidad de hardware y software.

La estructura descrita se complementa con un sistema de emergencia basado en el principio de seguridad intrínseca por el mantenimiento de flotabilidad positiva compensada en navegación normal y por sustentación dinámica inversa en los alerones (4) , habiéndose previsto un deslastrado de emergencia de los tanques, la posibilidad de desprendimiento de la cabina, la posibilidad de ser izado el vehículo mediante cáncamos de amarre, la posibilidad de presurizar la cabina para abrir la puerta y salir, y finalmente comunicación por radio con el exterior a través de la boya de comunicaciones o a través de sistemas de comunicaciones submarinas.

No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que

de la misma se derivan.

Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento.

Los términos en que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.