ES2572560T3 - Módulo de suministro para el suministro de un sistema de armamento y sistema de armamento con módulo de suministro - Google Patents

Módulo de suministro para el suministro de un sistema de armamento y sistema de armamento con módulo de suministro Download PDF

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Abstract

Módulo de suministro (1) para el suministro de un sistema de armamento (7), que comprende: - un dispositivo de almacenamiento eléctrico (2), - un dispositivo de almacenamiento térmico (3), en el que el dispositivo de almacenamiento térmico (3) almacena un refrigerante y - al menos una conexión eléctrica (5), a través de la cual se puede transmitir energía desde el dispositivo de almacenamiento eléctrico (2) hasta el sistema de armamento (7), y - al menos una conexión térmica (4), a través de la cual se puede transmitir el refrigerante desde el dispositivo de almacenamiento térmico (3) hasta el sistema de armamento (7), - en el que el módulo de suministro (1) es sustituible.

Description

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DESCRIPCION
Modulo de suministro para el suministro de un sistema de armamento y sistema de armamento con modulo de suministro
La presente invencion se refiere a un modulo de suministro para el suministro de un sistema de armamento. Ademas, la presente invencion comprende un sistema activo que comprende un sistema de armamento a suministrar y el sistema de suministro. De manera especialmente preferida, el sistema de armamento a suministrar es un sistema de armamento por laser.
En conceptos para sistemas de armamento por laser de alta energfa, para la generacion de la radiacion laser se proponen con frecuencia laseres de cuerpos solidos bombeados con diodos en la clase de potencia de aproximadamente 100 kW. Los sistemas de armas de laser de alta energfa propuestos poseen aparatos laser, que presentan normalmente un rendimiento de aproximadamente 20 %. Por lo tanto, en el funcionamiento es necesaria una potencia de refrigeracion muy alta del 80 % de la potencia electrica aplicada, siendo necesaria exactamente una estabilizacion de la temperatura del refrigerante a algunos grados Celsius. Si se contempla el orden de magnitud mencionado anteriormente del laser de cuerpo solido bombeado con diodos de algunos cientos de kilovatios, entones la refrigeracion de los aparatos laser representa un requerimiento muy grande.
Se conoce a partir del estado de la tecnica que el suministro electrico y la refrigeracion de aparatos laser se pueden realizar con un generador electrico dimensionado de forma correspondiente y un equipo de refrigeracion suficientemente grande. Pero tales aparatos de suministro poseen a las potencias necesarias una masa muy grande y un volumen muy grande. En particular, de esta manera es imposible una realizacion de un arma laser sobre un vehnculo de transporte movil.
El documento US2011/113949A1 forma un punto de partida para la reivindicacion 1 y publica un modulo de suministro electrico y un modulo de suministro termico para el suministro de un sistema de armamento.
Ademas, se conoce a partir del estado de la tecnica que para el suministro de los sistemas de armamento por laser de alta energfa se utilizan acumuladores electricos, que almacenan temporalmente energfa electrica para el funcionamiento del sistema de armamento. Se puede realizar una refrigeracion, por ejemplo a traves de una alta cantidad de lfquido refrigerante, de manera que el lfquido refrigerante se calienta muy fuertemente durante el funcionamiento del sistema de armamento. Sin embargo, estos conceptos tienen el gran inconveniente de que despues de un cierto tiempo de funcionamiento del sistema de armamento (duracion tfpica aproximadamente un minuto) se necesita un periodo de tiempo mas largo (tfpicamente aproximadamente 15 minutos) para recargar los acumuladores y calentar de nuevo el lfquido refrigerante.
Se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 10 2011 116 288 A1 un vetnculo submarino, que comprende un sistema activo por laser. Los vetnculos submarinos disponen normalmente ya de sistemas de generacion de energfa y de refrigeracion, de manera que el sistema de armamento por laser recurre a dichos sistemas del vetnculo submarino.
En cambio, se conoce a partir del documento DE 10 2012 000 672 A1 un sistema de armamento por laser, que es accionado de forma estacionaria. Aqrn a traves de una disposicion especial de acumuladores de energfa se trata de almacenar la energfa generada por un generador estacionario para poder emitirla concentrada al sistema de armamento por laser. A traves de una disposicion distribuida de los acumuladores de energfa debe evitarse una transmision de una corriente alta.
Se conoce de nuevo a partir del documento DE 60 2004 000 303 T2 un equipo electrohidraulico. Aqrn un motor electrico acciona una bomba, por medio de la cual se forma una presion de fluido en el sistema hidraulico. Dentro de un acumulador se almacena finalmente la presion hidraulica para proporcionar una reserva de potencia hidraulica.
Por ultimo, se conoce a partir del documento DE 10 2008 054 264 B4 una instalacion de servicio y de ensayo multifuncional para misiles no tripulados. La instalacion de servicio y de ensayo comprende en este caso, entre otras cosas, tambien la posibilidad de suministrar el misil con una energfa electrica alimentada externamente desde la red de corriente del aparato de servicio.
Por lo tanto, el cometido de la invencion es preparar un modulo de suministro para un sistema de armamento, en particular para un sistema de armamento por laser de alta energfa, que con una fabricacion y montaje sencillos y economicos presenta un peso reducido y un volumen reducido, pero en este caso posibilita un periodo de tiempo de aplicacion largo del sistema de armamento. Ademas, el cometido de la invencion es preparar un sistema activo, que cumple de la misma manera las propiedades mencionadas anteriormente.
El cometido se soluciona por medio de las caractensticas de las reivindicaciones independientes.
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De esta manera, el cometido se soluciona por medio de un modulo de suministro, que se puede utilizar para el suministro de un sistema de armamento. El modulo de suministro de acuerdo con la invencion comprende un dispositivo de almacenamiento electrico as^ como un dispositivo de almacenamiento termico. El dispositivo de almacenamiento electrico esta disenado especialmente de tal forma que almacena esta energfa electrica durante un periodo de tiempo largo. El dispositivo de almacenamiento termico esta configurado para almacenar un refrigerante. De acuerdo con la invencion, ademas, esta previsto que este presente a menos una conexion electrica, a traves de la cual se puede transmitir energfa electrica desde el dispositivo de almacenamiento electrico hasta el sistema activo. Una conexion termica permite, en cambio, la transmision del refrigerante desde el dispositivo de almacenamiento termico hasta el sistema activo. Tal disposicion es especialmente ventajosa cuando el sistema activo debe ser abastecido movil. Aqu no se necesitan entonces aparatos de alto rendimiento para el suministro. En su lugar, de acuerdo con la invencion esta previsto que el modulo de suministro para la alimentacion del sistema de armamento sea sustituible.
La invencion se refiere, ademas, a un sistema activo, que comprende a menos un sistema de armamento a suministrar y al menos un modulo de alimentacion, como se ha descrito anteriormente o de acuerdo con uno de los desarrollos indicados a continuacion. El sistema de armamento a suministrar es en particular un arma laser. Ademas, el sistema activo comprende al menos un dispositivo de alojamiento, que esta conectado fijamente con el sistema de armamento. En este caso, el sistema de alimentacion se puede introducir en el dispositivo de alojamiento, de manera que se lleva a cabo un suministro del sistema de armamento con energfa electrica y con el refrigerante desde el modulo de alimentacion. Por lo tanto, con preferencia esta previsto que el dispositivo de alojamiento este conectado a traves de un conducto de fluido y a traves de una lmea electrica con el sistema de armamento. Esta conexion puede estar configurada especialmente fija, puesto que el modulo de suministro se puede conectar con preferencia a traves de la conexion electrica y la conexion termica con el dispositivo de alojamiento, de manera que se pueden tomar energfa electrica y refrigerante desde el modulo de suministro. De esta manera se puede sustituir de forma ventajosa un modulo de suministro para el suministro del sistema de armamento, de modo que el sistema de armamento despues de un tiempo de funcionamiento, que consume las reservas del modulo de suministro, no esta preparado para el empleo solamente durante el tiempo del cambio del modulo de suministro. El modulo de suministro se puede reutilizar de nuevo especialmente rellenando sus reservas.
Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos preferidos de la invencion.
Con preferencia, se propone que la conexion electrica y/o la conexion termica del modulo de suministro comprendan un acoplamiento de liberacion rapida. Por lo tanto, el modulo de suministro se puede conectar de una manera rapida, sencilla y fiable con el sistema de armamento, para suministrar refrigerante y energfa electrica al sistema de armamento. En este caso, los acoplamientos de liberacion rapida de la conexion electrica o de la conexion termica o bien se pueden contactar en comun o de manera independiente uno del otro con el sistema de armamento.
De manera mas ventajosa, el dispositivo de almacenamiento electrico esta configurado de tal forma que este presenta una densidad de potencia de al menos 1000 vatios por kilogramo (W/Kg). En particular, el dispositivo de almacenamiento electrico presenta una densidad de potencia de al menos 3000 W/kg. De manera alternativa o adicional esta previsto que la densidad de la energfa del dispositivo de almacenamiento electrico sea al menos 100 vatios hora por kilogramo (Wh/kg). En particular, la densidad de energfa es al menos 120 Wh/kg. Con un suministro de energfa de este tipo es posible especialmente realizar, con un peso mmimo y un volumen mmimo del dispositivo de almacenamiento electrico, un tiempo de funcionamiento maximo del sistema de armamento.
De manera mas ventajosa, el dispositivo de almacenamiento electrico puede mantener un suministro de energfa del sistema de armamento durante un tiempo de funcionamiento de al menos 100 segundos. De manera especialmente preferida, el dispositivo de almacenamiento electrico puede mantener el tiempo de funcionamiento de al menos 150 segundos. De esta manera, el sistema de armamento esta disponible durante un tiempo suficientemente largo para rechazar las amenazas.
Con preferencia, el dispositivo de almacenamiento electrico comprende acumuladores de litio-fosfato de hierro. Tales acumuladores tienen una duracion de vida util alta, una auto-descarga reducida y se pueden recargar con frecuencia. Por lo tanto, tales acumuladores son muy adecuados para el empleo en sistemas de armamento. En particular, esta previsto que los acumuladores de litio-fosfato de hierro sean recargable al menos 1000 veces.
En una forma de realizacion ventajosa, el dispositivo de almacenamiento termico comprende un acumulador de calor latente. Esto se realiza especialmente por que el fluido de refrigeracion contiene un material, que modifica su fase durante la recepcion de calor, sin modificar en este caso su temperatura. De manera especialmente preferida, tal material puede contener parafina, de manera que se realiza una refrigeracion del sistema de armamento por que la parafina es transferida desde un estado solido a un estado lfquido. De manera especialmente preferida, el refrigerante puede comprender una emulsion acuosa, en la que estan presentes capsulas de plastico rellenas con parafinas. Los diametros de las capsulas de plastico tienen en este caso especialmente 5 |im. Tal fluido de refrigeracion es muy ventajoso para la refrigeracion de sistemas laser, puesto que este mantiene siempre su
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temperatura, mientras que la refrigeracion se realiza por medio de la conversion de fases de la parafina.
De manera especialmente ventajosa, el refrigerante presenta una capacidad de calor latente de al menos 20 kilojulios por kilogramo (kJ/kg). En particular, el refrigerante presenta una capacidad de calor latente de al menos 40 kJ/kg. Una temperatura de transicion de las fases esta definida especialmente en 20°C. Tales valores posibilitan una refrigeracion ventajosa de sistemas de armas laser, de manera que el calor resultante se refrigera efectivamente.
El sistema activo de acuerdo con la invencion esta configurado con preferencia de tal forma que esta presente un dispositivo de carga. El dispositivo de carga puede ser con preferencia una grua. A traves del dispositivo de carga se puede introducir el modulo de suministro en el dispositivo de alojamiento y/o se puede extraer fuera del dispositivo de alojamiento. Por lo tanto, a traves del dispositivo de carga ventajoso se puede sustituir el modulo de suministro de una manera rapida y sencilla, de modo que solamente es necesario un tiempo de actividad corto, durante el que el sistema de armamento a suministrar no esta preparado para el empleo.
En otra forma de realizacion preferida del sistema activo de acuerdo con la invencion, estan presentes al menos dos dispositivos de alojamiento, de manera que un suministro del sistema de armamento es conmutable entre los dispositivos de alojamiento. De esta manera, el sistema de armamento puede ser accionado de forma continua, puesto que se puede conmutar desde un primer modulo de suministro hasta un segundo modulo de suministro, cuando el primer modulo de suministro esta agotado. A continuacion se puede extraer el primer modulo de suministro fuera del dispositivo de alojamiento, puesto que el suministro del sistema de armamento esta asegurado a traves del segundo modulo de suministro. Un tercer modulo de suministro se puede insertar en el dispositivo de alojamiento del primer modulo de suministro, de manera que despues del consumo del segundo modulo de suministro se puede conmutar al tercer modulo de suministro. Esta claro que de esta manera se posibilita un funcionamiento continuo del sistema de armamento.
Por ultimo, esta previsto con preferencia que el sistema activo comprenda una plataforma. Sobre la plataforma esta montado con preferencia el sistema de armamento asf como el al menos un dispositivo de alojamiento. De manera mas ventajosa, la plataforma esta configurada como plataforma movil, en particular como vehuculo terrestre o como vehuculo acuatico. Esto tiene la ventaja de que el sistema de armamento se puede llevar siempre a un lugar, en el que este se necesita precisamente.
A continuacion se describe en detalle la invencion con la ayuda de ejemplos de realizacion teniendo en cuenta los dibujos adjuntos. En los dibujos:
La figura 1 muestra una vista esquematica del modulo de suministro de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la invencion, y
La figura 2 muestra una vista esquematica de un sistema activo de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la invencion.
La figura 1 muestra un modulo de reserva 1 de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la invencion. El modulo de reserva 1 comprende un dispositivo de almacenamiento electrico 2 asf como un dispositivo de almacenamiento termico 3. El dispositivo de almacenamiento termino 2 esta conectado con una conexion electrica 5, que esta especialmente disenada como acoplamiento de liberacion rapida. A traves de la conexion electrica 5 se puede emitir la energfa al dispositivo de almacenamiento electrico. Ademas, esta presente una conexion termica 4, que esta disenada de la misma manera como acoplamiento de liberacion rapida. A traves de la conexion termica 4 se puede ceder un refrigerante, que esta almacenado dentro del dispositivo de almacenamiento termico 3.
Con preferencia, el modulo esta constituido por un deposito cilmdrico de acero o aluminio con un diametro de 0,5 m y una longitud de 1,5 m. En este deposito esta instalado el dispositivo de almacenamiento electrico 2 en forma de acumuladores electricos, mientras que el dispositivo de almacenamiento termico 3 comprende un lfquido de refrigeracion, que comprende un material de calor latente.
La energfa electrica esta almacenada con preferencia por medio de acumuladores de litio-fosfato de hierro, que presentan una densidad de potencia de 3000 W/kg y una densidad de energfa de 120 Wh/kg. De esta manera, a traves del dispositivo de almacenamiento electrico 2 se puede ceder una energfa de 50 kW durante 140 segundos, presentando el dispositivo de almacenamiento electrico una masa de solo 16,7 kg y un volumen de 50 l.
El dispositivo de almacenamiento termico 3 comprende un refrigerante, que comprende una emulsion acuosa de capsulas de plastico rellenas con parafina. Las capsulas de plastico tienen con preferencia una dimension de aproximadamente 5 |im. Esta emulsion posee una capacidad de calor latente de 40 kJ/kg a una temperatura previamente definida de la transicion de las fases. Esta temperatura de transicion de las fases es en particular 20°C. Durante un proceso de refrigeracion a traves de la emulsion acuosa, la temperatura permanece constante, puesto que el calor recibido provoca una conmutacion de la fase de la parafina de solida a lfquida. El dispositivo de almacenamiento termico presenta especialmente una masa de 100 kg con un volumen de 100 l. De esta manera es
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posible preparar 4 MJ de ene^a de refrigeracion.
De acuerdo con el ejemplo de realizacion, la masa total del modulo de suministro es aproximadamente 170 kg. Por lo tanto, el modulo de suministro 1 se puede manipular muy facilmente. En particular, el modulo de almacenamiento se puede introducir en un dispositivo de alojamiento 8, lo que se muestra en la figura 2.
La figura 2 muestra un sistema activo 6, que comprende un sistema de armamentos 7 a suministrar. El sistema de armamentos 7 es en particular un sistema de armamentos por laser de alta energfa. El sistema de armamentos 7 esta conectado por medio de un conducto de fluido 11 y por medio de una lmea electrica 12 con el dispositivo de recepcion 8. En el dispositivo de recepcion 8 se puede introducir el modulo de reserva 1 descrito. Ademas, el dispositivo de recepcion 8 hace posible conectar la conexion electrica 5 a traves de un elemento de acoplamiento electrico 10 con la lmea electrica 12, para suministrar energfa electrica al sistema de armamento 7. Ademas, el dispositivo de alojamiento 8 posibilita a traves de un elemento de acoplamiento termico 9 conectar la conexion termica 4 del modulo de suministro 1 con el conducto termico 11, para suministrar refrigerante al sistema de armamento.
Para el suministro del sistema de armamento 7 esta previsto que dentro del sistema de armamento 7 este presente una unidad de regulacion electrica, que regula un suministro de energfa del sistema de armamento 7 desde el dispositivo de suministro electrico 2. De la misma manera esta presente una bomba de refrigeracion, que extrae el refrigerante desde el dispositivo de almacenamiento termico 3 y retorna el refrigerate al dispositivo de almacenamiento termico 3. Entre la extraccion y el retorno del refrigerante se utiliza el refrigerante para recibir y descargar el calor perdido del sistema de armas 7.
El sistema de armamento 7 presenta en particular una potencia de 50 kW, de manera que se puede generar una potencia de radiacion optica de 10 kW. De esta manera, el sistema de armamento tiene un rendimiento del 20 %. El modulo de reserva 1 de acuerdo con el ejemplo de realizacion mencionado posibilita, por lo tanto, el suministro del sistema de armamento 7 durante un tiempo de funcionamiento de 100 segundos.
Tan pronto como el modulo de suministro 1 esta colocado, este puede ser extrafdo fuera del dispositivo de alojamiento 8 para insertar otro modulo de suministro 1. De esta manera, el sistema de armamento 7 esta preparado de nuevo para el funcionamiento dentro de un periodo de tiempo muy corto, de manera que el sistema activo 6 se caracteriza por una tasa de disponibilidad alta. El modulo de consumido 1 se puede preparar a continuacion a traves de un dispositivo de reutilizacion para un nuevo empleo, siendo cargado el dispositivo de almacenamiento electrico y siendo llevado el refrigerante del dispositivo de almacenamiento termico a traves de nueva conversion de fases de nuevo a un estado preparado para refrigeracion.
De manera mas ventajosa, el sistema activo 6 presenta al menos dos dispositivos de alojamiento 8. De esta manera es posible que el modulo de suministro 1 se pueda extraer fuera de uno de los dispositivos de alojamiento 8, mientras que otro modulo de suministro 1 en el otro dispositivo de alojamiento 8 suministra el sistema de armamento 7. Esto significa que es posible una sustitucion de los modulos de suministro 1 durante el funcionamiento del sistema de armamento 7. De esta manera se puede accionar el sistema de armamento 7 tambien en un estado duradero, lo que no es posible o solo con gasto muy grande en sistemas conocidos. El sistema activo 6 esta instalado finalmente sobre una plataforma 13. Esto significa que tanto el sistema de armamento 7 como tambien el dispositivo de alojamiento 8 estan montados sobre la plataforma 13. La plataforma 13 esta configurada en este caso con preferencia como plataforma movil, en particular como vehnculo terrestre o como vehnculo acuatico. Por lo tanto, la plataforma 13 posibilita un empleo muy variable y multiple del sistema de armamento 7, puesto que la unidad operativa 6 se puede desplazar de una manera rapida y sencilla a un lugar, en el que se necesita.
Lista de signos de referencia
1 Modulo de suministro
2 Dispositivo de almacenamiento electrico
3 Dispositivo de almacenamiento termico
4 Conexion termica
5 Conexion electrica
6 Sistema activo
7 Sistema de armamento
8 Dispositivo de alojamiento
9 Acoplamiento termico
10 Acoplamiento electrico
11 Conducto termico
12 Conducto electrico
13 Plataforma

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. - Modulo de suministro (1) para el suministro de un sistema de armamento (7), que comprende:
    - un dispositivo de almacenamiento electrico (2),
    - un dispositivo de almacenamiento termico (3), en el que el dispositivo de almacenamiento termico (3) almacena un refrigerante y
    - al menos una conexion electrica (5), a traves de la cual se puede transmitir energfa desde el dispositivo de almacenamiento electrico (2) hasta el sistema de armamento (7), y
    - al menos una conexion termica (4), a traves de la cual se puede transmitir el refrigerante desde el dispositivo de almacenamiento termico (3) hasta el sistema de armamento (7),
    - en el que el modulo de suministro (1) es sustituible.
  2. 2. - Modulo de suministro (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la conexion electrica (5) y/o la conexion termica (4) comprenden un acoplamiento de liberacion rapida.
  3. 3. - Modulo de suministro (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de almacenamiento electrico (2) presenta una densidad de potencia de al menos 1000 W/kg, en particular de al menos 3000 W/kg y/o una densidad de energfa de al menos 100 Wh/kg, en particular de al menos 120 Wh/kg.
  4. 4. - Modulo de suministro (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que a traves del dispositivo de almacenamiento electrico (2) se puede mantener un suministro de energfa durante un tiempo de funcionamiento de al menos 100 segundos, en particular de al menos 150 segundos del sistema de armamento.
  5. 5. - Modulo de suministro (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de almacenamiento electrico (2) comprende acumuladores de litio-fosfato de hierro.
  6. 6. - Modulo de suministro (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de almacenamiento termico (3) comprende un acumulador de calor latente.
  7. 7. - Modulo de suministro (1) de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que el refrigerante presenta una capacidad de calor latente de al menos 20 kJ/kg, en particular al menos 40 kJ/kg.
  8. 8. - Sistema activo (6), que comprende
    - al menos un sistema de armamento (7) a suministrar, en particular un arma laser,
    - al menos un modulo de suministro (1) sustituible de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, y
    - al menos un dispositivo de alojamiento (8), que esta conectado fijamente con el sistema de armamento (7),
    en el que
    - el sistema de suministro (1) se puede introducir en el dispositivo de alojamiento (8), de manera que se realiza un suministro del sistema de armamento (7) con energfa electrica y con refrigerante desde el modulo de suministro (1).
  9. 9. - Sistema activo (6) de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por un dispositivo de carga, en particular una grua, en el que el modulo de suministro (1) se puede introducir a traves del dispositivo de carga en el dispositivo de alojamiento (8) y/o se puede extraer fuera del dispositivo de alojamiento (8).
  10. 10. - Sistema activo (6) de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado por al menos dos dispositivos de alojamiento (8), en el que un suministro del sistema de armamento (7) es conmutable entre los dispositivos de alojamiento (8), de manera que el sistema de armamento (7) puede ser accionado continuamente.
  11. 11. - Sistema activo (6) de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por una plataforma (13), sobre la que estan montados el sistema de armamento (7) y el dispositivo de alojamiento (8), de manera que la plataforma (13) esta configurada como plataforma movil.
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