PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA ACCIONAR UN VEHICULO SUBMARINO.

Procedimiento para el accionamiento de un vehículo submarino (1,

2), caracterizado porque la diferencia de presión (21) entre la presión en un recipiente (4) rellenable con agua (7) y/o un gas, especialmente, aire (10), a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro, se regula (26) hasta alcanzar un valor nominal (25) predeterminable

Procedimiento y dispositivo para accionar un vehículo submarino.

La presente invención comprende un procedimiento y un dispositivo para accionar un vehículo submarino.

El estado suspendido de un submarino sumergido se alcanza gracias a que a través de la modificación del peso, se mantiene el equilibrio de empuje vertical resultante, a la profundidad deseada. Para incrementar el peso del submarino, en uno o múltiples recipientes del submarino, las denominadas células, se ingresa agua (toma de agua), mientras que para reducir el peso del submarino se expulsa el agua de la o las células (extracción de agua). En este caso, se utilizan las denominadas células de regulación, mientras que para la compensación fina están previstas las denominadas bombas de achique de profundidad. Por ello, estas últimas tienen un volumen comparativamente reducido, mientras que las células de regulación pueden presentar una capacidad de varios cientos de litros. El corte transversal de una unión de tubos entre una célula de regulación y una abertura en la cubierta del submarino es dimensionado de manera correspondientemente grande, de modo que sea posible una rápida modificación del nivel de llenado en la correspondiente célula de regulación. Por otro lado, el nivel de llenado en una célula de regulación de ese tipo debe poder ajustarse con la mayor exactitud posible, de modo que el volumen de las células adicionales de achique en profundidad pueda mantenerse lo más reducida posible. Este requisito presenta el problema de que una válvula que determina un inicio y una finalización del proceso de llenado o achique de una célula de regulación en la unión de tubos mencionada sólo puede ser abierta y cerrada con una velocidad comparativamente reducida, en el orden de magnitudes de algunos segundos hasta, aproximadamente, diez segundos. El respectivo proceso de accionamiento debe ser iniciado pronto, especialmente, al cerrar esta válvula, bastante antes de alcanzar el nivel de llenado deseado de la célula de regulación. Sin embargo, este momento previo sólo puede determinarse con una exactitud aproximada si la velocidad de flujo en la correspondiente unión de tubos con la célula de regulación, al menos, al comienzo del proceso de cerrado, siempre presenta un valor conocido y, en lo posible, no está sometido a otras oscilaciones. Entonces, a través de la multiplicación de este valor de paso y el tiempo estimado de cierre de la válvula, así como, eventualmente, un factor que tenga en cuenta su posición modificada, puede calcularse con anticipación y con cierta exactitud el volumen del agua por pasar y, de ese modo, se puede predecir el nivel de llenado de la célula de regulación correspondiente en el cual se debe iniciar el proceso de cierre de la válvula. Por otro lado, la velocidad de flujo en la unión de tubos mencionada y la célula de regulación depende, especialmente, de la diferencia de presión entre la presión dentro de la célula de regulación y la presión de agua exterior y por ello puede oscilar bastante, no sólo con la profundidad de inmersión, sino también, especialmente, con el nivel de llenado dentro de la célula de regulación. Por ejemplo, con la válvula de purga cerrada, se incrementa progresivamente la presión en la célula de regulación durante la toma de agua, la presión de agua exterior es muy influenciable, especialmente, en el caso de inmersiones poco profundas, por el oleaje, etc., de modo que una gran cantidad de factores actúan en la velocidad de flujo real en la unión de tubos hacia y desde la célula de regulación. Por ello, hasta ahora presentaba grandes dificultades la determinación del momento adecuado para iniciar el proceso de cerrado de la válvula en la unión de tubos desde y hacia la célula de regulación.

Un procedimiento y un dispositivo de ese tipo se conocen por la memoria US 5 129 348.

De las desventajas del estado actual de la técnica descrito se desprende el problema que se pretende solucionar mediante la presente invención, esto es, obtener la posibilidad de determinar el nivel de llenado en una célula de regulación de un vehículo submarino de la manera más precisa posible, de modo que las células adicionales de achique en profundidad puedan ser configuradas con un volumen comparativamente reducido; se desea alcanzar esto, especialmente, gracias a la posibilidad de determinar, con la mayor exactitud posible, el momento previo para iniciar el proceso de cerrado de una válvula en la unión de tubos desde y hacia una célula de regulación.

La solución a este problema se logra gracias a que la diferencia de presión entre la presión en un recipiente rellenable con agua y/o un gas, especialmente, aire, con el fin de modificar el peso del vehículo, por un lado, y de modificar una presión de agua exterior por el otro, se regula hasta alcanzar un valor nominal predeterminable.

Dado que el flujo volumétrico del flujo de un medio viscoso a través de un tubo, acorde a la ley de Hagen y Poiseuille, es proporcional a la diferencia de presión entre los extremos del tubo, a través de la regulación de esta diferencia de presión, hasta alcanzar un valor preferentemente fijo, predeterminable, se puede obtener una condición óptima para que el flujo volumétrico del agua a través del tubo hacia y desde la célula de regulación correspondiente se mantenga aproximadamente constante en el caso de un ángulo invariable de posición de la válvula. Dado que la influencia del ángulo de posición de la válvula sobre el flujo volumétrico puede determinarse experimentalmente, el tiempo previo de detención para iniciar el proceso de cerrado de la válvula en la unión de tubos hacia y desde la célula de regulación se puede determinar con gran exactitud. Con la condición de una diferencia de presión aproximadamente constante puede estimarse, a partir del valor determinado experimentalmente puede determinarse el agua que aún ingresará por la válvula durante el proceso de cerrado y, de ese modo, determinarse un valor de predicción para el nivel de llenado, en el cual se debe iniciar el proceso de cerrado de la válvula, de modo que al finalizar el mismo se obtenga, con la mayor exactitud posible, el nivel de llenado deseado en la célula de regulación.

Demostró ser favorable medir el valor real de la diferencia de presión entre la presión en un recipiente rellenable con agua y/o un gas, especialmente, aire, con los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior por el otro. Naturalmente, esta diferencia de presión puede ser detectada por dos sensores, de los cuales uno está asignado a la presión de agua exterior y el otro a la presión interna en la correspondiente célula de regulación, asimismo, estos sensores deben disponerse, preferentemente, en proximidad de las desembocaduras correspondientes; en tal caso, la diferencia de presión podría ser generada por sustracción de las señales de salida de los sensores brindadas, o convertidas, en áreas de medición idénticas. Por otro lado, el costo de medición puede ser reducido utilizando un sólo sensor de presión para la diferencia de presión, cuya señal de salida se pueda utilizar entonces directamente como valor real para el bucle de regulación acorde a la invención.

En el marco de la invención se contempla que el valor real medido de la diferencia de presión le sea restado al valor nominal predeterminado para obtener una medida de desviación de la regla. Mediante la obtención de esta diferenciación puede simplificarse la otra tarea del circuito de regulación acorde a la invención, compensando la señal de desviación de la regla, en lo posible, hasta alcanzar el cero.

A este fin, en el marco de la regulación acorde a la invención para la diferencia de presión se puede formar una función proporcional a la desviación de la regla, su integral y/o diferencial, como señal de regulación. Tales funciones de regulación permiten una gran precisión de la regulación, en comparación con la realización económica como, por ejemplo, regulaciones de dos puntos (todo/nada), que, por otro lado, también pueden ser utilizadas en casos puntuales. La selección de la estructura de regulación, como así también la determinación y optimización de los parámetros de regulación puede, a su vez, ser llevada a cabo teniendo en cuenta las características deseadas como, por ejemplo, dinámica y estabilidad de la regulación.

La invención permite un perfeccionamiento para la mejora de la dinámica en la modificación de los valores nominales, gracias a que la señal de regulación es unida de manera aditiva a una señal derivada del valor nominal, especialmente,...

1. Procedimiento para el accionamiento de un vehículo submarino (1,2), caracterizado porque la diferencia de presión (21) entre la presión en un recipiente (4) rellenable con agua (7) y/o un gas, especialmente, aire (10), a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro, se regula (26) hasta alcanzar un valor nominal (25) predeterminable.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque se mide el valor real de la diferencia de presión (21) entre la presión en un recipiente (4) rellenable con agua (7) y/o un gas, especialmente, aire (10), a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro.

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el valor real (21) medido, de la diferencia de presión, es restado (27) del valor nominal predeterminado (25) para obtener una medida (28) para la desviación de la regla.

4. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el marco de la regulación (26) para la diferencia de presión (21), como señal de regulación (30), se forma (29) una función proporcional a la desviación de la regla (28), su integral y/o diferencial.

5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para la mejora de la dinámica en la modificación de los valores nominales (25), la señal de regulación (30) es unida de manera aditiva (32) a una señal (49) derivada del valor nominal (25), especialmente, por diferenciación (31), formando una señal de regulación (33) dinamizada.

6. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de regulación (30; 33), eventualmente dinamizada, es influenciada por una o múltiples señales (35; 39; 43).

7. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de regulación (30; 33) eventualmente dinamizada es modificada por un valor de medición de nivel (35, 36) para el recipiente (4) rellenable para la modificación (34) del peso del vehículo, para obtener una señal de regulación corregida (37) en lo que respecta al estado de llenado.

8. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de regulación (30; 33; 37), eventualmente dinamizada y/o corregida para el estado de llenado, es modificada (38) por una señal de presión (39, 40) para la presión (3) exterior, para obtener una señal corregida (41) para la profundidad de inmer- sión.

9. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de regulación (30; 33; 37; 41) eventualmente dinamizada, corregida para el estado de llenado y/o corregida para el nivel de inmersión, es delimitada (42) para corresponderse con los valores nominales (43), especialmente, en cuanto a los requerimientos de ruido.

10. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de regulación (30; 33; 37; 41; 44) de diferencia de presión, eventualmente dinamizada, corregida para el estado de llenado, corregida para el nivel de inmersión y/o delimitada, es utilizada como valor nominal para una regulación subordinada (51) para la velocidad de cambio (46) de la diferencia de presión (21).

11. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a partir del valor real (21) medido, de la diferencia de presión entre la presión en el recipiente (4) correspondiente por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro, se calcula, a través de la diferenciación (45) la velocidad de cambio (46) del valor real de diferencia de presión (21).

12. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la velocidad de cambio (46) del valor real de diferencia de presión (21) es sustraído (47) de la señal de regulación (44) utilizada como señal nominal, eventualmente, modificada, de la regulación subordinada (29) para la diferencia de presión (21) entre la presión en un recipiente (4) rellenable a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y la presión externa del agua (3) por el otro, para obtener una medida (48) para la desviación de la regla de la regulación subordinada (51) para la velocidad de cambio (46) de la diferencia de presión (21).

13. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para la mejora de la dinámica en la modificación de los valores nominales (25), la desviación de la regla (48) de la regulación subordinada (51) para la velocidad de cambio (6) de la diferencia de presión (21) es unida de manera aditiva (47) a una señal (49) derivada del valor nominal de diferencia de presión (25), especialmente, por diferenciación (31), formando una señal de desviación de la regla (48).

14. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones, caracterizado porque en el marco de la regulación subordinada (51) para la velocidad de cambio (46), de la diferencia de presión (21) se forma (51) una función proporcional a la desviación de la regla (48), su integral y/o diferencia, como señal de regulación (52) para la velocidad de cambio de la diferencia de presión.

15. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a partir de la señal de regulación (52) y, especialmente, para la velocidad de cambio de la diferencia de presión, se derivan señales de activación (54, 55) para una válvula de ventilación (17), dispuesta aguas arriba de la conexión al recipiente (13) para un medio gaseoso de presión (20), por un lado, así como para la válvula de purga (14) dispuesta aguas abajo de la conexión al recipiente para el medio de presión (10), por otro lado.

16. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales de activación (54; 55) para las válvulas (14, 17) provocan una modificación constante de las mismas.

17. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se registran las posiciones actuales de las válvulas (58; 59).

18. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales de activación (54; 55) para las válvulas (14, 17) están interbloqueadas (60)con las posiciones actuales de las válvulas (59; 58) de la otra válvula respectiva (17, 14).

19. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales de activación (54,55) para las válvulas (14; 17) son obtenidas a partir de la señal de regulación (52) eventualmente modificada por interbloqueo, especialmente, para la velocidad de cambio de la diferencia de presión, a través de una regulación respectiva de la posición de las válvulas (63; 64).

20. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el marco de una regulación de la posición de válvulas (63; 64), el valor de posición de válvulas detectado (58, 59) es restado de la señal de regulación utilizada como valor nominal (61, 62), eventualmente modificada por interbloqueo, especialmente, para la velocidad de cambio de la diferencia de presión, para obtener una medida para la desviación de la regla.

21. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el marco de la regulación de las posiciones de las válvulas (63,64) se forma una función proporcional a la regulación de la válvula (58, 59), su integral y/o diferencial, como señal de accionamiento (54, 55) para la válvula correspondiente (14, 17).

22. Procedimiento para la realización del procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un circuito conmutador (26) que regula la diferencia de presión (21) entre la presión en un recipiente (4) rellenable con agua (7) y/o un gas, especialmente, aire (10), a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro, hasta alcanzar un valor nominal (25) predeterminable.

23. Procedimiento acorde a la reivindicación 22, caracterizado por un sensor (21) para la diferencia de presión entre la presión en un recipiente (4) rellenable con agua (7) y/o un gas, especialmente, aire (10), a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro.

24. Dispositivo acorde a la reivindicación 23, caracterizado por un dispositivo (27) para la sustracción de la señal de salida del sensor (21) para la diferencia de presión entre la presión interna del recipiente (4) y la presión externa del agua (3), de una señal de valor nominal predeterminable (25).

25. Dispositivo acorde a la reivindicación 24, caracterizado porque la señal de salida (28) del dispositivo de sustracción (27) para el valor nominal y el valor real (25, 21) de la diferencia de presión es conducida a la entrada de un bloque regulador (29), cuya señal de salida (30) es proporcional a su señal de entrada (28), su integral y/o su diferencial.

26. Procedimiento acorde a la reivindicación 25, caracterizado porque a la señal de salida (30) del bloque regulador de diferencia de presión (29), en un dispositivo de adición se le agrega (32) una señal (49) derivada del valor nominal (25) de la diferencia de presión, especialmente, por diferenciación (31), formando una señal de regulación (33) dinamizada.

27. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones 22 a 26, caracterizado por, al menos, un componente (34, 38, 42) postconectado al bloque regulador (29) o al dispositivo de adición (32) conectado por fuera (30) a él, para la modificación de la señal de regulación (30; 33) a partir de una o múltiples señales (35, 39, 43).

28. Dispositivo acorde a la reivindicación 27, caracterizado por un sensor (36) para el nivel de llenado (11) en el recipiente (4), cuya señal de salida (35) es conducida a un componente (34) para una eventual posterior modificación de la señal de regulación (30; 33).

29. Dispositivo acorde a la reivindicación 27 o 28, caracterizado por un sensor (40) para la presión externa de agua (3), cuya señal de salida (39) es conducida a un componente (38) para una eventual posterior modificación de la señal de regulación (30; 33; 37).

30. Dispositivo acorde a la reivindicación 27 a 29, caracterizado por una señal de valor nominal predeterminada o predeterminable respecto del requerimiento de ruido, que es conducida a un componente (42) para una delimitación de la señal de regulación (30; 33; 37; 41) eventualmente modificada.

31. Dispositivo acorde a la reivindicación 22 a 30, caracterizado porque la señal de salida (34; 38; 42) eventualmente del bloque regulador de la diferencia de presión (29) es conducida a una entrada de señal nominal de un circuito conmutador subordinado para la regulación de la velocidad de cambio de la diferencia de presión.

32. Procedimiento acorde a la reivindicación 31, caracterizado porque la señal de salida del sensor (21) para la diferencia de presión entre la presión en un recipiente (4) rellenable con agua (7) y/o un gas, especialmente, aire (10), a los fines de modificar el peso del vehículo, por un lado, y una presión de agua exterior (3) por el otro, es conducida a un componente (45) que, a partir de ello, calcula el diferencial (46).

33. Dispositivo acorde a la reivindicación 32, caracterizado por un dispositivo (47) para la sustracción de la señal de salida (46) del componente (45) para determinar el diferencial del valor real de la diferencia de presión (21) de la señal de salida eventualmente modificada (30; 33; 37; 41; 44) del bloque regulador de la diferencia de presión (29), para mantener una señal (48) para la desviación de la regla del circuito de regulación (51) subordinado para la velocidad de cambio de la diferencia de presión.

34. Procedimiento acorde a la reivindicación 33, caracterizado porque a la señal de salida (48) del bloque regulador de diferencia de presión (51), en un dispositivo de adición se le agrega (47) una señal (49) derivada del valor nominal (25) de la diferencia de presión, especialmente, por diferenciación (31), formando una señal de regulación (48) dinamizada.

35. Dispositivo acorde a la reivindicación 33 o 34, caracterizado porque la señal de desviación de la regla (48) eventualmente dinamizada del circuito de regulación subordinado (51) para la velocidad de cambio de la diferencia de presión, es conducida (50) a la entrada de un bloque regulador (51), cuya señal de salida (52) es proporcional a su señal de entrada (50), su integral y/o su diferencial.

36. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones 22 a 35, caracterizado porque aguas arriba de la conexión al recipiente (13) está prevista una válvula de ventilación (17) para el llenado del mismo con un medio de presión gaseoso, especialmente, aire comprimido (20), y aguas abajo de la conexión al recipiente (13) está prevista una válvula de purga (14) para la ventilación, y porque la señal de salida (52) del bloque regulador (51), especialmente, para la velocidad de cambio de la diferencia de presión es conducida a un grupo constructivo (53) para generar señales activación (54, 55) para las válvulas de ventilación y purga (14, 17).

37. Dispositivo acorde a la reivindicación 36, caracterizado porque, la válvula de ventilación y la válvula de purga (17, 14) son válvulas de regulación continua.

38. Dispositivo acorde a la reivindicación 37, caracterizado por sensores para detectar las posiciones actuales de las válvulas (58,59) de la válvula de ventilación y la válvula de purga (17, 14).

39. Dispositivo acorde a la reivindicación 38, caracterizado porque en el marco del grupo constructivo (53) para generar señales de activación (54, 55) para la válvula de ventilación y la válvula de purga (17, 14) está previsto un circuito (60) que interbloquea las señales de activación (61, 62) para una válvula (14, 17) con la señal del sensor (59, 58) para la posición actual de la válvula de la otra válvula respectiva (17, 14).

40. Dispositivo acorde a una de las reivindicaciones 38 o 39, caracterizado porque en el marco del grupo constructivo (53), para generar señales de activación (54, 55) para la válvula de ventilación y la válvula de purga (17,14) están previstos circuitos de regulación subordinados (63,64) para la posición de la válvula de la válvula de ventilación y/o la válvula de purga (17, 14).

41. Dispositivo acorde a la reivindicación 40, caracterizado por un componente para la sustracción de la señal de salida (58, 59) del correspondiente sensor de la posición de la válvula de la señal de regulación (61, 62) eventualmente interbloqueada (60), especialmente, para la velocidad de cambio de la diferencia de presión, para obtener una señal para la desviación de la regla de la posición de la válvula correspondiente (14, 17).

42. Dispositivo acorde a la reivindicación 41, caracterizado porque la señal de desviación de la regla del circuito de regulación subordinado (63, 64) para la posición de la válvula (56, 57) es conducida a la entrada de un bloque regulador, cuya señal de salida (54, 55) es proporcional a su señal de entrada, su integral y/o su diferencial.