ES2236620T3 - Sistema lanza-torpedos. - Google Patents
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Abstract
Buque de marina que tiene un sistema de lanzamiento de cargas explosivas, teniendo el buque una cubierta externa (1) y un casco interno (4), teniendo el sistema de lanzamiento de cargas explosivas por lo menos un tubo de lanzamiento de cargas explosivas (8), un tanque de impulsión (7) para fluido, teniendo el tanque de impulsión (7) una entrada (20) para la entrada de fluido el interior del tanque de impulsión (7) y una salida (10) que se comunica con el tubo de lanzamiento (8), y un impulsor (19) en el interior del tanque de impulsión (7) para presurizar el fluido en el tanque de impulsión para suministrar fluido presurizado al tubo de lanzamiento (8) a través de la salida (10) del tanque de impulsión (7) para lanzar una carga explosiva desde el tubo de lanzamiento (8); caracterizado por el hecho de que: una unidad de motor eléctrico (21) está conectada al impulsor para accionar el impulsor, con el tanque de impulsión y el motor estando entre el casco interno (4) y la cubierta (1).
Description
Sistema lanza-torpedos.
La presente invención se refiere a un sistema de
lanzamiento de carga explosiva. También se refiere a un buque de
marina que incorpora dicho sistema de lanzamiento de carga
explosiva. La carga explosiva puede ser, por ejemplo, un
torpedo.
Muchos sistemas convencionales de lanzamiento de
torpedos usan un tanque de impulso de agua presurizada para forzar a
salir a un torpedo de su tubo. Un procedimiento cada vez más común
para lanzar torpedos es el Sistema de Descarga de Armas (WDS)
basado en la Bomba de Turbina de Aire (ATP).
El funcionamiento de un sistema ATP convencional
de lanzamiento de descarga positiva de torpedos de un submarino se
ilustra en la figura 1 de los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una representación esquemática de
un sistema convencional de lanzamiento de torpedos instalado en la
cubierta exterior (1) y en el extremo de proa de un submarino.
La cubierta exterior tiene una abertura en la
proa que puede cubrirse con un obturador de proa (2), y un orificio
de entrada de agua (3) a popa de la proa. Un casco de presión (4)
yace dentro de la cubierta exterior, y encierra una cámara interior
(5). El mamparo frontal del casco de presión y la cubierta exterior
del submarino definen una cámara exterior (6). Un tanque de impulso
(7) se monta frente al casco de presión, en la cámara exterior, y
el mamparo frontal del casco de presión comprende la pared de popa
del tanque de impulso. Un tubo de torpedo (8), se extiende desde la
cámara interior (5), pasando a través del casco de presión y el
tanque de impulso y continúa hacia la cámara exterior, terminando
cerca del obturador de proa de la cubierta exterior. El tubo de
torpedo comprende una puerta trasera (9) ubicada en la cámara
interior, a través de la cual un torpedo puede ubicarse dentro del
tubo; una válvula de entrada (10) ubicada dentro del tanque de
impulso, que forma la salida del tanque de impulso y sirve para
permitir el flujo de agua desde el tanque de impulso hacia el tubo
de torpedo durante el disparo; y un extremo abierto, que puede
cerrarse con un tapón de proa (11), dentro de la cámara exterior, a
través de la cual el torpedo saldrá cuando se descargue. El tubo de
torpedo se instala en una posición tal que cuando el torpedo se
descarga pasará desde el extremo abierto del tubo (cuando el tapón
de proa se abre), a través de la abertura en la cubierta exterior
(cuando el obturador de proa (2) está abierto).
Dentro del casco de presión se montan un
contenedor de aire presurizado (12), una válvula programable de
disparo (PFV) (13), un bucle de control (14) y una consola de
funcionamiento (15).
La consola de funcionamiento (15) está conectada
al bucle de control (14) que controla el PFV (13). El PFV regula la
tasa de flujo de aire y la presión de aire que se libera del
contenedor de aire presurizado (12).
El aire a alta presión a través del PFV acciona
una turbina de aire (16) montada en la cámara interior. La turbina
de aire se conecta a una caja de engranajes reductores (17). Un eje
de conducción se extiende desde la caja de engranajes reductores a
través del casco presurizado, manteniéndose la integridad del casco
mediante una penetración hermética del eje en el casco (18),
saliendo del mamparo frontal en un punto entre el tanque de impulso,
donde se conecta con un impulsor (19), también ubicado dentro del
tanque de impulso. Un tubo de entrada de agua (20) conecta la cara
de entrada del impulsor con el orificio de entrada de agua (3) en
la cubierta exterior. El tubo de entrada de agua se extiende desde
la cara de entrada del impulsor, pasando a través de la pared del
tanque impulsor, se dobla a través de noventa grados y conecta con
el orificio de entrada de agua.
Se destaca que en la disposición conocida
descrita con anterioridad, el tanque de impulso está montado sobre
el casco de presión. Se conocen otras disposiciones en las cuales
está separado del mismo.
Este sistema de descarga neumático utiliza aire a
alta presión para accionar la turbina de aire que a su vez acciona
el impulsor.
El tanque impulsor (7) actúa como un distribuidor
alrededor de uno o más, usualmente varios, tubos de torpedo.
Una secuencia de disparo puede comenzar cerrando
con el tapón de proa, el obturador de proa y la puerta trasera, y
el drenaje del tubo de torpedo. Se abre entonces la puerta trasera,
el torpedo se carga y se asegura mecánicamente en el tubo y se
cierra la puerta trasera. El tubo se inunda y se equilibra la
presión de fluidos fuera de la cubierta exterior. El tapón de proa
y el obturador de proa pueden abrirse entonces y el torpedo se
libera de la traba mecánica. La válvula de entrada al tubo se abre
y se selecciona el perfil PFV. Aire a alta presión a través del
PFV acciona la turbina de aire, que a su vez acciona el impulsor
para presurizar el tanque de impulso, desarrollando por
consiguiente presión de agua dentro del tanque de impulso que se
transmite hacia el interior del tubo del torpedo a través de la
válvula de entrada. Esta presión de agua fuerza al torpedo de su
tubo. La acción del impulsor también tiene el efecto de dirigir agua
adicional ("agua de continuación") dentro del tanque de impulso
a través del tubo de entrada de agua.
La regulación de la tasa de flujo de aire y la
presión del aire entregado a la turbina de aire proporciona control
sobre los parámetros de descarga del torpedo.
A pesar de su uso difundido y eficacia
establecida, los sistemas ATP tienen una serie de desventajas.
El sistema ATP utiliza aire a alta presión que es
una fuente de energía secundaria dentro del submarino, requiriendo
por lo tanto conversión de energía para proporcionar suministro
adicional. Por otra parte, después del disparo, el aire liberado
requiere recompresión.
Los sistemas que se basan en accionamiento
neumático e hidráulico tienen una carga adicional de mantenimiento
3 que conduce a mayores costes durante la vida útil.
Los sistemas que penetran el casco de presión
están a menudo restringidos respecto a su orientación mediante los
requerimientos de integridad estructural de la penetración. Esto
puede producir en restricciones adicionales en el sistema de
descarga, produciendo una solución por debajo de la óptima para el
submarino y el sistema de descarga.
Por lo tanto, es un propósito de la presente
invención tratar algunos de los inconvenientes asociados con los
sistemas de lanzamiento existentes.
En su aspecto más general, la presente invención
propone que el impulsor que presiona el agua del mar al interior
del tanque de impulsión, y que proporciona la sobrepresión que
lanza la carga explosiva, se acciona mediante un motor eléctrico y
el tanque de impulsión y el motor entre el casco interno y externo
de la nave.
De esta manera, la presente invención puede
proporcionar un buque de marina que tiene un sistema de lanzamiento
de cargas explosivas, teniendo el buque una cubierta externa y un
casco interno, teniendo el sistema de lanzamiento de cargas
explosivas por lo menos un tubo de lanzamiento de cargas
explosivas, un tanque de impulsión para fluido, teniendo el tanque
de impulsión una entrada para la entrada de fluido el interior del
tanque de impulsión y una salida que se comunica con el tubo de
lanzamiento, y un impulsor en el interior del tanque de impulsión
para presurizar el fluido en el tanque de impulsión para
suministrar fluido presurizado al tubo de lanzamiento a través de
la salida del tanque de impulsión para lanzar una carga explosiva
desde el tubo;
en el que:
una unidad de motor eléctrico está conectada al
impulsor para accionar el impulsor, con el tanque de impulsión y el
motor estando entre el casco interno y la cubierta.
Usando un motor eléctrico, se elimina la
necesidad de la compresión, almacenamiento y regulación de aire,
aumentando la eficiencia del sistema y probablemente reduciendo la
masa del equipamiento y el volumen en el interior del casco de
presión.
Debe indicarse que la acción del impulsor en el
suministro de fluido presurizado al tubo de lanzamiento de la carga
explosiva también tiene normalmente el efecto de retirada del
fluido adicional ("agua de seguimiento") al interior del tanque
de impulsión a través de la entrada al tanque. De esta manera, el
tanque de impulsión está siempre lleno de fluido, manteniendo una
presión positiva detrás del arma durante todo el lanzamiento.
Es posible que el motor eléctrico esté situado
en el propio tanque de impulsión, porque esto tiene la ventaja que
la orientación del impulsor en el interior del tanque no está
restringida por la geometría del casco de presión del submarino.
Por supuesto, el motor eléctrico necesita un suministro de energía,
y ese suministro de energía estará situado normalmente en el
interior del casco de presión, e incluso puede ser el suministro de
energía eléctrica normal del submarino. Sin embargo, como el motor
es eléctrico, solamente los cables apropiados se han de extender a
través del casco de presión desde el suministro de energía al
motor, y esto es una materia relativamente directa para
proporcionar sellos de presión estáticos apropiados. De esta
manera, la presente invención mejora la integridad del casco de
presión.
Además, como la orientación del impulsor no
depende de la penetración del casco de presión, se puede colocar de
manera que su entrada esté encarada directamente con la pared
externa adyacente del submarino. Esto permite usar un tubo de
entrada de agua más corto desde el exterior del submarino al tanque
de impulsión, y también significa que el tubo no se ha de doblar,
por ejemplo, 90° como en la disposición de la figura 1 descrita
previamente. El impulsor se encara a continuación directamente con
el orificio de entrada de agua del submarino. Otra ventaja de esta
disposición es que, como el motor está sumergido, se enfriará
mediante el fluido (normalmente agua) en el tanque.
Sin embargo, no es esencial que el motor esté en
el tanque de impulsión. Puede ser preferible que el motor esté
situado fuera del tanque de impulsión, pero sobre el mismo. Esta
colocación tiene la ventaja de que entonces es fácil de acceder al
motor, por ejemplo para mantenimiento y aislamiento o retirada. Más
particularmente, cuando el submarino está en la superficie, el
espacio entre la cubierta externa y el casco de presión está
parcialmente inundado, pero con un espacio de aire sobre el mismo.
Si el motor se coloca a continuación en ese espacio de aire, cuando
el submarino flota, el motor es accesible para mantenimiento sin
que el submarino tenga que está en un muelle seco. Por supuesto,
cuando el submarino está bajo el agua el espacio de aire ya no está
presente, y por lo tanto el motor estará sumergido, y por lo tanto
refrigerado tal como se ha descrito anteriormente.
Con esta disposición, todavía es posible que los
cables apropiados para accionar el motor se extiendan a través del
casco de presión.
Tal como se ha mencionado previamente con
referencia a la figura 1, un submarino tiene normalmente una
cubierta externa y un casco de presión en el interior de esa
cubierta externa. El tubo de los torpedos normalmente se extiende a
través del tanque de impulsión y el casco de presión para permitir
el acceso al tubo de los torpedos desde el interior del casco de
presión. La salida del tanque de impulsión está normalmente formada
por una válvula de entrada al tubo de los torpedos, de manera que
la apertura de esa válvula crea la salida del tanque de
impulsión.
En algunas disposiciones convencionales, tal
como la representada en la figura 1, e incluidas en la presente
invención, es usual que el tanque de impulsión esté montado sobre
una superficie externa del casco de presión. Sin embargo, en la
presente invención, no es necesario. Como se ha mencionado
anteriormente, solamente los cables de energía al motor han de
pasar a través del casco de presión, y el motor se puede montar
fuera del casco de presión. Tal como se ha mencionado
anteriormente, el motor puede estar dentro del tanque de impulsión,
o en otras posiciones entre la cubierta externa y el casco de
presión. Sin embargo, en cualquier caso, no es necesario que el
tanque de impulsión esté montado sobre el exterior del casco de
presión. Podría estar separado del mismo. Esta última disposición
tiene la ventaja de que la sobrepresión generada en el interior del
tanque de impulsión durante el lanzamiento del torpedo no se
transmite directamente al casco de presión.
En la presente invención, el impulsor es
preferiblemente un impulsor centrífugo, como en las disposiciones
conocidas, y el motor eléctrico es un motor eléctrico de alta
torsión. Dependiendo de la tarea requerida del sistema, puede haber
o no un caja de engranajes reductora entre el motor y el
impulsor.
Aunque la presente invención se ha descrito
anteriormente principalmente en relación con un sistema de
lanzamiento de torpedos, la presente invención proporciona un
submarino que tiene este sistema de lanzamiento de torpedos.
Además, el sistema de lanzamiento de torpedos en la presente
invención no está limitado al uso en submarinos, y se puede usar en
otros buques de marina. Además, aunque será normal que el fluido
usado en el sistema de lanzamiento de torpedos de la presente
invención sea agua del mar, es posible usar otros fluidos. Además,
el sistema se puede escalar como sea apropiado para lanzar
diferentes cargas explosivas.
Se describen a continuación varias realizaciones
de la invención, solamente a modo de ejemplo, respecto a los
dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra la disposición de un Sistema
de Lanzamiento de Torpedos ATP convencional, y ya se ha
descrito;
La figura 2 muestra la disposición de un Sistema
de Lanzamiento de Torpedos accionado eléctricamente, siendo una
primera realización de la presente invención; y
La figura 3 muestra la disposición de un sistema
de lanzamiento de torpedos accionado eléctricamente, siendo una
segunda realización de la presente invención.
La figura 1 ya se ha descrito en relación con los
sistemas de lanzamiento de torpedos existentes. La figura 2, que
representa una realización final de la presente invención, conserva
el sistema de numeración de la figura 1 1. En las realizaciones aquí
descritas, la disposición de la cubierta externa, el casco de
presión y el tubo de los torpedos permanecen sin cambios respecto a
los sistemas existentes, y no se describirán otra vez. Se usan las
mismas referencias numéricas para indicar las partes
correspondientes.
En la realización final de la presente invención,
una unidad de motor eléctrico de alta torsión (21) reemplaza la
turbina de aire (16) presente en los sistemas ATP existentes, y
está conectada de manera similar a una caja de engranajes reductora
y a un impulsor. El contenedor de aire presurizado, la válvula de
accionamiento programable y el bucle de control de los sistemas de
lanzamiento de torpedos existentes no están presentes en esta
realización. La unidad de motor eléctrico está alimentada a partir
del suministro de la red eléctrica del submarino (22). Un
controlador del motor (23), situado en la cámara interna, regula el
perfil de corriente/tensión del suministro eléctrico al motor. Una
consola operativa (15), también situada en la cámara interna,
facilita el funcionamiento de la unidad del motor eléctrico
transmitiendo señales eléctricas al controlador del motor.
En la primera realización de la presente
invención, el tanque de impulsión (7) está instalado en el interior
de la cámara externa y se mantiene a distancia del casco de presión
(4). La unidad de motor eléctrico (21), una caja de engranajes
reductora (17) y un impulsor (19) están montados en el interior de
la cámara externa (6) y en el interior del tanque de impulsión (7).
En esta realización, el motor eléctrico, la caja de engranajes
reductora y el impulsor están montados en una posición que la cara
de entrada del impulsor está encarada con el orificio de entrada
del agua (3) en la cubierta externa del submarino. Véase que,
mediante la selección adecuada de la velocidad de la unidad del
motor (21) puede ser posible omitir la caja de engranajes reductora
(17) y conectar el impulsor (19) directamente a la unidad del motor
(21). El controlador del motor (23) se comunica eléctricamente con
el motor eléctrico a través de cables de energía y del sensor (30),
que pasan desde el controlador del motor a través del mamparo
frontal del casco de presión en un prensaestopas de cable (24) y
continúa a través de la pared de popa del tanque de impulsión, al
interior del tanque de impulsión donde están conectados a la unidad
de motor eléctrico. Un tubo de entrada de agua recto (20) une la
cara de entrada del tanque de impulsión con el orificio de entrada
de agua (3).
El sistema de lanzamiento de torpedos de esta
realización, representado en la figura 2, está listo para activarse
cuando un torpedo u otra arma (25) está cargado en el tubo de los
torpedos (8), la puerta trasera (9) está cerrada, y la válvula de
entrada (10), el tapón de proa (11) y el cierre de proa (2) están
abiertos. En este estado el tubo se inunda, con el torpedo
contenido mecánicamente. Al recibir una señal de disparo desde la
consola operativa de los torpedos (15), el controlador del motor
(23) activa un perfil de corriente/tensión que se deriva desde el
suministro eléctrico de la red (22). La corriente eléctrica pasa a
través de la prensaestopas del cable (24) y acciona la unidad de
motor eléctrico (21), que a su vez acciona el impulsor (19). El
impulsor presuriza rápidamente el agua en el tanque de impulsión
(7), pasando esta fuerza de la presión a través de la válvula de
entrada al tubo de los torpedos. El torpedo se libera de la
restricción mecánica y se expulsa del tubo. El agua expelida del
tanque de impulsión durante la fuerza de presión se reemplaza con
agua retirada del tubo de entrada de agua (20) mediante el
impulsor. Una vez el arma ha abandonado la cubierta externa del
submarino (1) está libre de navegar bajo su propia energía.
La figura 3 representa una segunda realización de
la presente invención, otra vez siendo un sistema de lanzamiento
de torpedos. La realización de la figura 3 es en general similar a
la de la figura 2, y otra vez se usan referencias numéricas para
indicar las partes correspondientes.
Sin embargo, en la realización de la figura 3, la
unidad de motor 21 no está en el tanque de impulsión 7. Por el
contrario, está montada sobre el mismo. La unidad de motor 21 está
todavía entre el casco de presión 4 y la cubierta externa 1 del
submarino, y los cables 30 pasan otra vez a través de un
prensaestopas 24 para alcanzar el suministro de energía 22 para el
motor. Además, en esta disposición, como el motor 21 está encima
del tanque de impulsión 7, es conveniente si el impulsor 19 está en
la parte superior del tanque de impulsión 18, adyacente al motor
21, y así el tubo de los torpedos 8 se extiende a través del tanque
de impulsión 7 cerca de su fondo.
La colocación de la unidad de motor 21 sobre el
tanque de impulsión 7 tiene la ventaja de que la unidad de motor 21
es fácilmente accesible para mantenimiento, instalación o retirada.
Además, cuando el submarino flota, aunque el espacio entre la
cubierta 1 y el casco de presión contiene agua, la superficie 26
del agua en la que flota el submarino llena ese espacio solamente
en parte sobre la cubierta 1, de manera que hay un espacio de aire
27 sobre esa superficie 26. Como la unidad de motor 21 está situada
en ese espacio de aire 27, se puede acceder sobre la superficie del
agua. Así, la unidad de motor 21 es accesible para mantenimiento
con el submarino flotando, más que en un muelle seco. Esta es una
ventaja comparada con la disposición de la figura 2, donde
probablemente sería necesario que el submarino estuviera en un
muelle seco para el mantenimiento de la unidad de motor 21.
Debe indicarse que cuando el submarino está
sumergido, ya no hay ningún espacio de aire 27 y el motor 21 se
sumerge en el agua. Esto significa que se enfriará durante su
funcionamiento.
La figura 3 representa otra variación respecto a
la realización de la figura 2, en que el tubo de entrada de agua no
se extiende a un orificio de entrada en la cubierta 1, sino que por
el contrario a un orificio 28 que lleva a un volumen de obturación
de proa 31 en el interior de la cubierta 1. El volumen de
obturación de proa 31 está en el interior de la cubierta, pero se
inunda con agua y así el agua se puede bombear desde ese espacio 31
a través del tubo de entrada 20 al impulsor 19.
Otras características de esta realización son
similares a la segunda realización de la figura 2, y por lo tanto
no se describirán con detalle. Sin embargo, debe indicarse que la
figura 3 muestra una disposición en la que el obturador de la
válvula 2 está desplazado de la salida del tubo de los torpedos
8.
Las realizaciones de la presente invención
descritas anteriormente representan un sistema de lanzamiento de
torpedos en un submarino. Sin embargo, la presente invención no
está limitada a esto, y el sistema de lanzamiento se puede usar en
otros buques de marina. Además, se pueden lanzar otras cargas
explosivas diferentes que los torpedos mediante realizaciones de la
presente invención.
Claims (10)
1. Buque de marina que tiene un sistema de
lanzamiento de cargas explosivas, teniendo el buque una cubierta
externa (1) y un casco interno (4), teniendo el sistema de
lanzamiento de cargas explosivas por lo menos un tubo de
lanzamiento de cargas explosivas (8), un tanque de impulsión (7)
para fluido, teniendo el tanque de impulsión (7) una entrada (20)
para la entrada de fluido el interior del tanque de impulsión (7) y
una salida (10) que se comunica con el tubo de lanzamiento (8), y
un impulsor (19) en el interior del tanque de impulsión (7) para
presurizar el fluido en el tanque de impulsión para suministrar
fluido presurizado al tubo de lanzamiento (8) a través de la salida
(10) del tanque de impulsión (7) para lanzar una carga explosiva
desde el tubo de lanzamiento (8);
caracterizado por el hecho de que:
una unidad de motor eléctrico (21) está
conectada al impulsor para accionar el impulsor, con el tanque de
impulsión y el motor estando entre el casco interno (4) y la
cubierta (1).
2. Buque de marina según la reivindicación 1, en
el que el tanque de impulsión (7) del sistema de lanzamiento está
en el interior de la cubierta externa (1) pero separado del caso de
presión (4).
3. Buque de marina según la reivindicación 1, o
la reivindicación 2, en el que un suministro de energía para dicha
unidad de motor (21) está situado en el interior del casco de
presión (4) y está conectado a la unidad de motor (21) mediante
cables que pasan a través del casco de presión (4).
4. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el tubo de lanzamiento (8)
se extiende a través del tanque de impulsión (7) y a través del
casco de presión (4).
5. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el tubo de lanzamiento (8)
se extiende en el interior del tanque de impulsión (7), estando la
salida (10) del tanque de impulsión (7) en una pared del tubo de
lanzamiento (8) en el interior del tanque de impulsión (7).
6. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de motor (21) está
en el tanque de impulsión (7).
7. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la unidad de motor (21) está
sobre el tanque de impulsión (7).
8. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el impulsor (19) es un
impulsor centrífugo.
9. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de motor (21) es
un motor de alta torsión.
10. Buque de marina según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que es un submarino.
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