ES2310355T3 - Buques sumergibles. - Google Patents
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Abstract
Un buque sumergible que tiene un casco de presión que incluye: - una sección transversal (23, 24), - una sección final parcialmente esférica sustancialmente transparente (21) que tiene una única abertura, y - al menos una sección intermedia parcialmente esférica sustancialmente transparente (22) que tiene un par de aberturas y que está dispuesta entre la sección final (21) y la sección transversal (23, 24), formado parte las secciones transparentes de un compartimiento de pasajeros común (30); caracterizado por una jaula (40) que rodea parcialmente la sección final (21), y una pluralidad de elementos de tensión (44) que conectan la jaula a la sección transversal (23, 24), dispuestos externamente de la sección o secciones intermedias (22).
Description
Buques sumergibles.
Esta invención se refiere a buques sumergibles
tales como (sin perjuicio de la generalidad) submarinos.
Se ha sabido desde hace tiempo que los cuerpos
sumergibles huecos de forma esférica son capaces de soportar
aproximadamente dos veces la presión externa de un cuerpo
sustancialmente cilíndrico de diámetro y grosor de pared
comparables. Los buques sumergibles que tienen cascos de presión
formados por varias secciones interconectadas en forma de esferas
truncadas ya son conocidos, como se describe, por ejemplo, en los
documentos GB 279 483, GB 2 223 716 A y US 5 477 798 que constituyen
la técnica anterior más cercana.
En buques sumergibles, también pueden formarse
ventanas o lumbreras de visualización con una forma parcialmente
esférica para la resistencia. Un material común usado en la
fabricación de dichas lumbreras de visualización es plástico
acrílico, ya que éste tiene un índice refractario cercano al del
agua marina y por lo tanto minimiza la distorsión visual. Sin
embargo, el montaje de la lumbrera de visualización debe ser capaz
de mantener una junta hermética eficaz sobre un amplio intervalo de
presiones externas y temperaturas de funcionamiento.
En una forma conocida de montaje para lumbreras
de visualización parcialmente esféricas, una cara radial de la
lumbrera de visualización que rodea una abertura circular se asienta
contra una superficie parcialmente cónica con el suministro de
juntas herméticas adecuadas. La lumbrera de visualización se
mantiene en posición por un segmento de sujeción que mantiene un
borde periférico de la lumbrera de visualización contra el
alojamiento parcialmente cónico. Dichas disposiciones pueden usarse
para sujetar de forma eficaz lumbreras de visualización de tamaño
sustancial.
En general, aumentar el ángulo de la abertura
reduce el intervalo de presiones hidrostáticas que el montaje puede
manejar. Por otro lado, reducir el ángulo de apertura restringe el
espacio interno. En cascos de presión que incluyen un área de
visión formada por varias secciones transparentes parcialmente
esféricas contiguas esto podría poner restricciones al tamaño del
compartimiento interno.
La presente invención busca proporcionar una
forma nueva e inventiva de buque sumergible que tenga varias
secciones transparentes parcialmente esféricas adyacentes en que el
tamaño del compartimiento interno se maximice manteniendo al mismo
tiempo una junta hermética eficaz en todo un amplio intervalo de
presiones externas.
La presente invención proporciona un buque
sumergible que tiene un casco de presión que incluye:
- -
- una sección transversal,
- -
- una sección final parcialmente esférica sustancialmente transparente que tiene una única abertura, y
- -
- al menos una sección intermedia parcialmente esférica sustancialmente transparente que tiene un par de aberturas y que está dispuesta entre la sección final y la sección transversal de modo que dichas secciones proporcionen un compartimiento interno común;
- caracterizado por
- una jaula que rodea parcialmente la sección final; y
- una pluralidad de elementos de tensión que conectan la jaula con la sección transversal, dispuestos externamente de la sección o secciones intermedias.
La jaula preferiblemente comprende un segmento
de tensión y una pluralidad de miembros de anclaje que la protegen
del segmento de tensión y que están cada uno conectado con un
elemento de tensión respectivo.
En una disposición preferida un miembro de
empuje está interpuesto entre secciones transparentes adyacentes, y
los elementos de tensión pasan de forma deslizable a través del
miembro de empuje. El miembro de empuje por tanto puede situar los
elementos de tensión equilibrando al mismo tiempo las presiones de
sellado en lados opuestos del miembro de empuje.
La siguiente descripción y los dibujos adjuntos
a los que se hace referencia en la misma se incluyen a modo de
ejemplo no limitante para ilustrar cómo la invención puede ponerse
en práctica. En los dibujos:
la Figura 1 es una vista lateral externa de un
submarino de acuerdo con la invención;
la Figura 2 es una vista en planta del
submarino;
la Figura 3 es una vista final del submarino
observado desde el extremo de proa;
la Figura 4 es una vista lateral de un caso ce
presión interno del submarino;
la Figura 5 es una vista en planta del casco de
presión que comprende una sección transversal y dos secciones
transparentes;
la Figura 6 es una vista final del caso de
presión observado desde el extremo de proa;
la Figura 7 es una sección transversal a través
del casco de presión, mostrando el lado a mano derecha del dibujo
la sección A-A de la Fig. 4 y mostrando el
lado a mano izquierda la sección B-B;
la Figura 8 es una sección a través del área del
segmento de empuje que separa las dos secciones transparentes,
incluyendo un detalle insertado; y
la Figura 9 es una sección a través del área
donde las secciones transparentes se unen a la sección
transversal.
Las Fig. 1 a 3 muestran un buque que se menciona
comúnmente como submarino. El buque es capaz de uso tanto
superficial como por debajo de la superficie. El buque tiene un caso
externo 10 que está conformado para la navegación superficial, que
tiene un extremo de proa anterior 11 y un extremo de popa 12 con una
hélice 15. Durante el uso superficial la hélice 15 puede estar
impulsada por un motor diésel interno para proporcionar un uso
económico sobre una distancia considerable, pero durante las
inmersiones la hélice puede estar impulsada por un motor eléctrico
interno accionado por una batería recargable. El casco externo está
superado por un área de cubierta 16, que está rodeada por una pared
de seguridad fija 17. El extremo de proa 11 está provisto de una
ventana transparente 18 que se extiende sobre ambos lados del
buque.
El casco externo 10 contiene un casco de presión
interno 20, mostrado en las Fig. 4 a 7, que está diseñado para
soportar las elevadas presiones externas encontradas durante las
inmersiones por debajo de la superficie. Comenzando en el extremo
de proa, el caso de presión incluye una sección de proa 21, una
sección intermedia 22, una sección media 23, y una sección de popa
24. Las secciones de proa e intermedia 21 y 22 están ambas formadas
de plástico acrílico transparente (podrían usarse otros materiales
transparentes adecuados, por supuesto) mientras que las secciones
media y de popa 23 y 24 forman una sección transversal metálica,
siendo ambas generalmente de forma cilíndrica con segmentos de
refuerzo circunferenciales, axialmente espaciadas 25. La sección de
popa 24 está cerrada por un extremo parcialmente esférico 26 y está
unido a la sección media 23 por juntas herméticas de reborde 27.
Con referencia de nuevo a la Fig. 1, las secciones transparentes 21
y 22 forman parte de un compartimiento de pasajeros interno 30
dentro del casco de presión, que se extiende en las secciones media
y de popa. Al compartimiento de pasajeros se accede a través de una
escotilla de acceso cilíndrica 32 que pasa a través de la parte
superior de la sección media 23 en el área de cubierta 16 y se
cierra durante las inmersiones por una cubierta protectora de
presión 33. El resto de la sección transversal 23, 24 fuera del
compartimiento de pasajeros contiene un equipo de servicio tal como
los motores de impulsión, baterías, equipo de suministro de aire
etc.
Se forma un espacio entre la sección transversal
23, 24 del casco de presión y el casco externo 10, que contiene uno
o más tanques de lastre cerrados que están parcialmente inundados
para controlar la profundidad de inmersión. Las secciones
transparentes 21 y 22 del casco de presión están dispuestas por
detrás de la ventana de proa 18 de modo que el entorno externo es
claramente visible para la gente en el compartimiento de pasajeros.
El espacio intermedio entre las secciones 21, 22 y la ventana 18
pueden inundarse para reducir las fuerzas de presión sobre la
ventana 18 durante las inmersiones.
Volviendo a las Fig. 4 a 7, la sección de proa
21 está formada como una esfera truncada con una única abertura que
subtiende un ángulo C en el centro de la esfera de aproximadamente
120º. La sección intermedio 22 está formada análogamente como una
esfera truncada del mismo radio, pero esta sección tiene dos
aberturas opuestas que subtienden cada una el mismo ángulo
(aproximadamente 120 grados) desde el centro de la esfera. Un
segmento de empuje metálico 38 está interpuesto entre las secciones
transparentes 21 y 22 mientras que la sección media 23 está
provista de un alojamiento con forma de anillo 39 contra el que se
mantiene la sección intermedia 22. Una jaula 40 está conformada
para rodear parcialmente la sección de proa 21, en contacto con su
superficie externa. La jaula incluye un segmento de tensión 41 y
varios miembros de anclaje 42 que protegen la popa del segmento de
tensión, terminando cada uno, adyacentes al segmento de empuje 38,
en un par de placas de pivote espaciadas 43. Una varilla de tensión
respectiva 44 está conectada de forma pivotante con cada uno de los
miembros de anclaje mediante un pasador de pivote insertado a través
de las placas 43. Las varillas de tensión 44 se extienden
externamente de la sección intermedia 22 sustancialmente paralelas
al eje longitudinal del casco de presión, terminando cada una en
una horquilla 45. Cada una de las varillas de tensión 44 está sujeta
de forma pivotante a la sección media 23 mediante una placa de
anclaje externa respectiva 46. Las dos varillas de tensión más
elevadas están sujetas a placas de anclaje circunferenciales sobre
la escotilla de acceso 32 mientras que las placas restantes 46 se
proyectan radialmente desde la sección media. Las placas de anclaje
46 están todas localizadas dentro de los tanques de lastre, pero las
varillas de tensión pasan de forma deslizable a través de las
juntas herméticas de baja presión en el punto de entrada 47 en los
tanques de lastre.
La jaula 40 y las varillas de tensión 44 sujetan
las secciones transparentes 21 y 22 a la sección media 23. Se
proporcionan ocho varillas de tensión en la presente realización.
Sin embargo, cuatro de las varillas están dispuestas en la región
superior de las secciones transparentes 21 y 22 y cuatro están
dispuestas en la región inferior. Las varillas 44, por lo tanto, no
impiden la vista lateral desde el compartimiento de pasajeros pero
la disposición equilibrada posibilita que la jaula 40 aplique una
presión de sujeción uniforme a las secciones transparentes. También
se apreciará que una plataforma de base 48 se proyecta hacia delante
desde la sección media 23 por debajo de las secciones transparentes
21 y 22, que soporta las secciones transparentes durante el
ensamblaje y mantenimiento del casco de presión.
El segmento de empuje 38 está provisto de
rebordes que se proyectan hacia fuera 49 a través de los cuales las
varillas de tensión 44 se insertan de forma deslizable para asegurar
la localización circunferencial y radial exacta de las varillas. La
Fig. 8 muestra cómo el segmento de empuje 38 está interpuesto entre
las dos secciones transparentes 21 y 22 mientras que la Fig. 9
muestra cómo la sección intermedia 22 se mantiene contra el
alojamiento 39 de la sección media 23. La abertura adyacente de cada
sección está rodeada por una cara que se extiende radialmente 50
que está apoyada contra un alojamiento parcialmente cónico
respectivo 51. El límite circunferencial externo de cada
alojamiento está formado por una cara de soporte 53 que se proyecta
de forma sustancialmente perpendicular desde el alojamiento 51.
(Véase el detalle insertado de la Fig. 8.) - La esquina adyacente
de la sección transparente, entre la cara que se extiende
radialmente 50 y la cara externa 54, está formada con una cara
inclinada corta 55. Una junta tórica hermética 56 está encerrada
entre el alojamiento 51, la cara de soporte 53 y la cara inclinada
55 de modo que, cuando las varillas 44 están tensionadas
correctamente, las juntas tóricas se comprimen de forma sellante
entre estas tres caras.
Durante una inmersión las presiones
hidrostáticas sobre las caras externas de las secciones
transparentes se resisten por la jaula 40 y las varillas de tensión
44 de modo que las caras radiales 50 se mantienen contra los
alojamientos parcialmente cónicos 51. Como el segmento de empuje 38
está localizado de forma deslizable sobre las varillas de tensión
44, las fuerzas de compresión se dividen equitativamente entre los
tres alojamientos 51. Según aumenta la presión externa, las caras
50 pueden finalmente deslizar radialmente hacia dentro sobre los
alojamientos 51 pero siempre que las juntas tóricas permanezcan
comprimidas se mantendrá una junta hermética de presión eficaz.
En buques más grandes pretendidos para acomodar
una cantidad mayor de pasajeros, el casco de presión puede incluir
dos o más secciones intermedias 22 con un segmento de empuje similar
38 interpuesto entre cada par de secciones adyacentes.
Con la disposición descrita, se maximiza el
tamaño del compartimiento de pasajeros mientras se mantienen las
juntas herméticas eficaces sobre un intervalo más amplio de
presiones hidrostáticas externas. Las elevadas presiones a las que
pueden estar sometidas las juntas herméticas durante una inmersión
siguen estando sustancialmente equilibradas en todo el intervalo de
funcionamiento pretendido.
Se apreciará que las características descritas
en este documento pueden presentarse en cualquier combinación
factible. Aunque la descripción anterior pone énfasis en aquellas
áreas que, en combinación, se cree que son nuevas, se reivindica
protección para cualquier combinación inventiva de las
características descritas en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Un buque sumergible que tiene un casco de
presión que incluye:
- -
- una sección transversal (23, 24),
- -
- una sección final parcialmente esférica sustancialmente transparente (21) que tiene una única abertura, y
- -
- al menos una sección intermedia parcialmente esférica sustancialmente transparente (22) que tiene un par de aberturas y que está dispuesta entre la sección final (21) y la sección transversal (23, 24), formado parte las secciones transparentes de un compartimiento de pasajeros común (30);
- caracterizado por
- una jaula (40) que rodea parcialmente la sección final (21), y
- una pluralidad de elementos de tensión (44) que conectan la jaula a la sección transversal (23, 24), dispuestos externamente de la sección o secciones intermedias (22).
2. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 1, en que la jaula (40) comprende un segmento de
tensión (41) y una pluralidad de elementos de anclaje (42) que se
proyectan desde el segmento de tensión para la conexión con un
elemento de tensión respectivo (44).
3. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 2, en que los elementos de tensión (44) están
conectados de forma pivotante con los elementos de anclaje
(42).
4. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 1, en que un miembro de empuje (38) está interpuesto
entre la sección final (21) y la sección intermedia adyacente
(22).
5. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 4, en que los elementos de tensión (44) pasan de
forma deslizable a través del miembro de empuje (38).
6. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 1, en que los elementos de tensión (44) están
anclados a la sección transversal (23, 24).
7. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 6, en que los elementos de tensión (44) están
anclados a la sección transversal (23, 24) por conexiones
pivotantes.
8. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 1, en que la sección transversal (23, 24) del casco
de presión está provisto de tanques de lastre externos.
9. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 8, en que los elementos de tensión (44) se extienden
de forma sellante (47) en los tanques de lastre.
10. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 1, en que los elementos de tensión (44) están
dispuestos en dos grupos colocados en las regiones superior e
inferior de las secciones transparentes (21, 22).
11. Un buque sumergible de acuerdo con la
reivindicación 10, en que ambos grupos tienen la misma cantidad de
elementos de tensión (44).
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