Aparato y método para lanzar un vehículo aéreo no tripulado (UAV) desde un sumergible.

Un aparato para lanzar desde un submarino (100) una aeronave pilotada por control remoto (50),

que comprende:

- un cuerpo tubular (2) que se puede insertar en un mástil (103) del submarino (100), que se extiende según una dirección principal (C) respectiva, entre un primer extremo (2a) y un segundo extremo (2b), opuesto al primer extremo (2a), y que define una boca expulsora (3) para la aeronave pilotada por control remoto (50);

- un proyectil (10) alojado en el cuerpo tubular (2) y configurado para deslizar a lo largo del elemento tubular (2) a fin de salir de la boca expulsora (3) durante el lanzamiento; con el proyectil comprendiendo la aeronave pilotada por control remoto (50);

- medios de lanzamiento (4) para el proyectil (10) configurados para propulsar al aire dicho proyectil (10) desde el mástil (103) del submarino (100);

caracterizado porque los medios de lanzamiento (4) comprenden:

- un dispositivo de expulsión neumático (5) conectado al cuerpo tubular (2) y configurado para empujar el proyectil (10) hacia fuera de la boca expulsora (3) hasta que alcanza una primera altura;

- una unidad de propulsión (11) impulsada por combustible conectada al proyectil (10) durante el lanzamiento y diseñada para ser activada cuando el proyectil (10) está fuera del cuerpo tubular (2) a fin de propulsarla hasta una segunda altura, mayor que la primera altura.

Aparato y método para lanzar un vehículo aéreo no tripulado (UAV) desde un sumergible Campo técnico

Esta invención se refiere a un aparato para lanzar desde un submarino una aeronave pilotada por control remoto (conocida mejor como "vehículo aéreo no tripulado"), a un mástil de submarino que comprende ese aparato, a un submarino que comprende ese mástil y a un método para lanzar desde un submarino una aeronave pilotada por control remoto.

En esta invención, el término "submarino" se usa para dar a entender cualquier embarcación sumergible, incluyendo buques navales diseñados principalmente para realizar operaciones independientes por debajo de la superficie del agua y capaces también de navegar parcialmente por encima de la superficie.

En otras palabras, estos buques navales se desarrollan a partir de embarcaciones "sumergibles" tradicionales y están comprendidos así dentro del alcance de la invención.

La invención se aplica, en general, al sector naval (o náutico) y, más específicamente, a la producción de submarinos militares.

Antecedentes de la técnica

Durante las misiones operativas, los submarinos tienen a menudo que reconocer la zona circundante para permitir que la tripulación recopile (recoja) datos e información útiles para la planificación cuidadosa de las etapas a llevar a cabo.

A este respecto, se sabe que un submarino pueden estar equipado con una o más aeronaves pilotadas por control remoto, conocidas también como UAV (Unmanned Aerial Vehicles, vehículos aéreos no tripulados), alojadas en el interior de la vela.

La integración de un sistema de esta clase, mientras no interfiera con las capacidades tradicionales del submarino, mejora su potencial táctico, tanto en mar abierto como cerca de la costa, al permitir operaciones con una "vista a ojo de pájaro".

Las aeronaves pilotadas por control remoto son vehículos aéreos no tripulados (UAV) que están radiocontrolados o autodirigidos (software específico de misión en curso).

Estos vehículos aéreos están equipados con cámaras fotográficas y diferentes sensores utilizados para diferentes fines en diferentes misiones.

En términos generales, los UAV se clasifican en grupos según el peso de despegue bruto máximo, la velocidad o el tamaño de la aeronave (pequeño, medio, grande).

En un primer diseño conocido, desarrollado por la firma Gabler Maschinenbau, se usa una catapulta para lanzar la aeronave, que está alojada en el mástil de un submarino.

Las alas de la aeronave se pueden plegar a lo largo del fuselaje para reducir el tamaño total y permitir que dicha aeronave ajuste dentro del mástil de submarino.

En uso, la catapulta y la aeronave se sacan del mástil y se colocan en una configuración de lanzamiento.

Se usan medios elásticos o neumáticos para lanzar al aire la aeronave (y para comenzar su misión).

Se debe señalar que la mayoría de estos sistemas son "fungibles", dado que se autodestruyen al impactar con el terreno después de que se ha completado la misión.

De manera desventajosa, esta solución requiere que el submarino ascienda por encima de la superficie del agua hasta un nivel considerable puesto que, al ser un sistema de lanzamiento horizontal, es necesario que la aeronave esté bien alejada de las olas.

Además, la etapa preparatoria para el lanzamiento, cuando se extraen la aeronave y la catapulta, hace que el submarino sea fácil de localizar por radar, haciendo que el secreto de la misión se quede en nada.

Adicionalmente, los numerosos mecanismos cinemáticos utilizados para extraer la catapulta hacen que el

mecanismo de lanzamiento sea frágil y relativamente poco fiable.

Un segundo diseño conocido, alternativo al que se acaba de describir, ha sido propuesto por la firma Raytheon y comprende un sistema para lanzar la aeronave mientras el submarino está completamente sumergido. El documento US 29/17386 describe un diseño de esta clase, que se considera que es la técnica anterior más relevante.

Según este diseño, una cápsula submarina se libera de una salida de eliminación de residuos del submarino. La cápsula comprende una aeronave pilotada por control remoto y un tubo de lanzamiento (en el que está alojada la aeronave). La cápsula está lastrada, de manera que puede hundirse hasta una profundidad de seguridad dada.

Además, la cápsula está configurada para girar sobre sí misma a fin de separar el lastre y permitir que dicha cápsula suba a la superficie.

Una vez que está en la superficie, se despliega una aleta eólica, de manera que la fuerza del viento hará que el tubo de lanzamiento se incline con un ángulo de aproximadamente 35°.

La aeronave (UAV), impulsada por un motor eléctrico, se expulsa y se lanza a continuación a volar.

De manera desventajosa, aunque esta solución permite teóricamente que el submarino permanezca totalmente invisible durante el lanzamiento, es tan cara y compleja que, hasta la fecha, no es más que una idea que sigue estando lejos de ser puesta en práctica.

Explicación de la invención

Esta invención tiene como un objetivo proporcionar un aparato para lanzar desde un submarino una aeronave pilotada por control remoto y que supera las desventajas anteriormente mencionadas de la técnica anterior.

Más específicamente, el objetivo de la invención es proporcionar un aparato para lanzar desde un submarino una aeronave pilotada por control remoto, capaz de permanecer oculto durante las operaciones de lanzamiento de la aeronave y sencillo de construir.

Un objetivo adicional de la invención es proporcionar un aparato para lanzar desde un submarino una aeronave pilotada por control remoto, capaz de llevar la aeronave hasta una altura segura.

El aparato para lanzar una aeronave pilotada por control remoto según la invención consigue completamente estos objetivos, y comprende un cuerpo tubular que se puede insertar de modo deslizable en un mástil del submarino, que se extiende según una dirección principal respectiva, entre un primer extremo y un segundo extremo, opuesto al primero, y que define una boca expulsora para la aeronave pilotada por control remoto, un proyectil alojado en el cuerpo tubular y configurado para deslizar a lo largo del cuerpo tubular y para salir a través de la boca expulsora durante el lanzamiento (comprendiendo el proyectil la aeronave pilotada por control remoto) y medios de lanzamiento mediante los que el proyectil es propulsado al aire desde el mástil del submarino.

Según la invención, los medios de lanzamiento comprenden un dispositivo de expulsión neumático conectado al cuerpo tubular y configurado para alimentar una cantidad predeterminada de aire a presión al cuerpo tubular a fin de empujar el proyectil hacia fuera de la boca expulsora hasta que alcanza una primera altura "Q1", y una unidad de propulsión impulsada por combustible conectada al proyectil, durante el lanzamiento, y diseñada para ser activada cuando el proyectil está fuera del cuerpo tubular a fin de propulsarlo hasta una segunda altura "Q2", mayor que la primera altura "Q1".

En otras palabras, el proyectil está definido por un armazón que contiene el vehículo aéreo no tripulado (UAV) en una configuración contraída (o plegada) y equipado con una unidad de propulsión impulsada por combustible capaz de proveer al proyectil de empuje adicional, además del proporcionado por el dispositivo de expulsión neumático.

Así, el aparato según la invención provee al proyectil (y, por consiguiente, a la aeronave) de un "doble empuje" durante el lanzamiento, que lleva la aeronave hasta la altura de vuelo sin esfuerzos excesivos.

En otras palabras, el aparato de lanzamiento está configurado para proporcionar un sistema combinado de lanzamiento neumático/impulsado por combustible.

En efecto, el dispositivo neumático, que aplica una acción impulsora sobre el proyectil (y, por consiguiente, sobre la aeronave), se usa solamente para expulsar el propio proyectil del cuerpo tubular, o tubo de lanzamiento (es decir, del mástil del submarino).

Al contrario, la unidad de propulsión impulsada por combustible, cuya activación a bordo del submarino crearía problemas estructurales para el submarino (debido a cargas térmicas y empujes), no es activada hasta después de

que se ha expulsado el proyectil y permite que se alcance la segunda altura (mayor que la altura de funcionamiento).

Como se ha mencionado, el aparato de lanzamiento está alojado en el interior de un mástil de submarino (que está alojado, a su vez, en una parte superior del submarino).

En particular, el mástil comprende un miembro de guía que se extiende a lo largo... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para lanzar desde un submarino (1) una aeronave pilotada por control remoto (5), que comprende:

- un cuerpo tubular (2) que se puede insertar en un mástil (13) del submarino (1), que se extiende según una dirección principal (C) respectiva, entre un primer extremo (2a) y un segundo extremo (2b), opuesto al primer extremo (2a), y que define una boca expulsora (3) para la aeronave pilotada por control remoto (5);

- un proyectil (1) alojado en el cuerpo tubular (2) y configurado para deslizar a lo largo del elemento tubular (2) a fin de salir de la boca expulsora (3) durante el lanzamiento; con el proyectil comprendiendo la aeronave pilotada por control remoto (5);

- medios de lanzamiento (4) para el proyectil (1) configurados para propulsar al aire dicho proyectil (1) desde el mástil (13) del submarino (1);

caracterizado porque los medios de lanzamiento (4) comprenden:

- un dispositivo de expulsión neumático (5) conectado al cuerpo tubular (2) y configurado para empujar el proyectil (1) hacia fuera de la boca expulsora (3) hasta que alcanza una primera altura;

- una unidad de propulsión (11) impulsada por combustible conectada al proyectil (1) durante el lanzamiento y diseñada para ser activada cuando el proyectil (1) está fuera del cuerpo tubular (2) a fin de propulsarla hasta una segunda altura, mayor que la primera altura.

2. El aparato de lanzamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de expulsión neumático (5) está configurado para alimentar una cantidad predeterminada de aire a presión al cuerpo tubular (2) a fin de empujar el proyectil (1) hacia fuera de la boca expulsora (3).

3. El aparato de lanzamiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de expulsión neumático (5) comprende:

- una cámara de carga (6) conectada al cuerpo tubular (2), en el primer extremo (2a), y configurada para acumular una cantidad predeterminada de aire comprimido;

- un tabique (9) interpuesto entre la cámara (6) y el cuerpo tubular (2) y capaz de cambiar, como una función de un valor de presión en el interior de la cámara de carga (6), entre una configuración bloqueada, en la que impide que entre aire desde la cámara (6) en el cuerpo tubular (2), y una configuración de lanzamiento, en la que permite que salga aire comprimido de la cámara de carga (6) hacia dentro del cuerpo tubular (2).

4. El aparato de lanzamiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la cámara de carga (6) comprende un conducto de aspiración (7) por el que se extrae, a continuación de una orden dada por un operario, la cantidad predeterminada de aire hasta que la presión del aire en el interior de la propia cámara (6) alcanza un valor predeterminado.

5. El aparato de lanzamiento según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el tabique (9) tiene, al menos, una parte debilitada previamente que está diseñada para deformarse cuando la presión en el interior de la cámara de carga (6) alcanza el valor predeterminado a fin de permitir que el aire comprimido entre en el cuerpo tubular (2).

6. El aparato de lanzamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de propulsión (11) impulsada por combustible comprende una cápsula (12) de agente propulsor sólido anclada al proyectil (1) y situada cerca del primer extremo (2a) del cuerpo tubular (2).

7. El aparato según la reivindicación 6, caracterizado porque la cápsula (12) está definida, al menos parcialmente, por un recipiente (13) que se extiende desde un primer extremo (13a), anclado al proyectil (1), hasta un segundo extremo (13b), opuesto al primer extremo (13a) y provisto de una boquilla (14); estando al menos una masa (15) de agente propulsor sólido alojada de modo seguro en el interior del recipiente (13).

8. El aparato según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de propulsión (11) impulsada por combustible comprende una base de empuje (16) que se mantiene haciendo tope contra el segundo extremo (13b) del recipiente (13) para proteger la cápsula (12) contra la acción del aire comprimido y para facilitar su expulsión al actuar como una superficie de empuje.

9. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios de bloqueo (17) interpuestos de modo operativo entre el proyectil (1) y el dispositivo de lanzamiento neumático (5) para mantenerlos unidos de modo seguro a fin de impedir que el proyectil (1) se mueva en el interior del cuerpo tubular (2) durante la navegación del submarino (1); estando los medios de bloqueo (17) configurados para ser desactivados tras la activación del dispositivo neumático (5) a fin de permitir que el proyectil (1) deslice a lo largo del cuerpo tubular (2).

1. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una escotilla (26) situada en el segundo extremo (2b) del cuerpo tubular (2); siendo la escotilla (26) desplazable entre una configuración cerrada, en la que cierra herméticamente la boca expulsora (3), y una posición abierta, en la que deja libre la boca expulsora (3) para permitir que se lance el proyectil (1).

11. Un mástil para un submarino (1), que comprende:

- un miembro de guía (14) que se extiende a lo largo de un eje principal de prolongación (B) respectivo y capaz de ser alojado en una parte superior (11a) de un submarino (1); caracterizado porque comprende, al menos, un aparato (1) para lanzar una aeronave pilotada por control remoto (5) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, insertado de modo deslizable en el miembro de guía (14) para moverse telescópicamente según una dirección paralela al eje principal de prolongación (B) entre una posición retraída y una posición extendida, haciendo que ascienda por encima de la superficie (P) del agua, atravesando la propia superficie (P), a fin de lanzar la aeronave (5).

12. El mástil según la reivindicación 11, caracterizado porque comprende dos aparatos (1) para lanzar una aeronave pilotada por control remoto (5), conectados rígidamente entre sí, en paralelo, por una brida de conexión (25); estando la brida (25) restringida de modo deslizable al miembro de guía para permitir el deslizamiento de los aparatos (1) a fin de lanzar una aeronave pilotada por control remoto (5).

13. Un submarino, que comprende:

- un casco (11) que se extiende longitudinalmente según una dirección principal (A) respectiva y que está diseñado para funcionar bajo el agua, por debajo de la superficie (P) del agua;

- una torre de mando (12) que asciende desde una parte superior (11a) del casco (11);

- al menos un mástil (13) según la reivindicación 11 ó 12, alojado en la torre de mando (12).

14. Un método para lanzar desde un submarino (1) una aeronave pilotada por control remoto (5), que comprende las etapas de:

- preparar un cuerpo tubular (2) que se extiende según una dirección principal (C) respectiva, entre un primer extremo (2a) y un segundo extremo (2b), opuesto al primer extremo (2a), y que define una boca expulsora (3);

- preparar un proyectil (1) alojado en el cuerpo tubular (2); comprendiendo el proyectil (1) una aeronave pilotada por control remoto (5) y una unidad de propulsión (11) impulsada por combustible;

- alimentar aire a presión al cuerpo tubular (2), desde el primer extremo (2a) hacia el segundo extremo (2b), para empujar el proyectil (1) hacia fuera por la boca expulsora (3) hasta que alcanza una primera altura;

- activar la unidad de propulsión (11) para llevar el proyectil (1) hasta una segunda altura, mayor que la primera altura.

15. El método según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende las etapas de:

- apagar la unidad de propulsión (11);

- dejar que el proyectil (1) descienda desde la segunda altura hasta una altura operativa para comenzar el vuelo de la aeronave (5);

- separar del proyectil (1) la aeronave (5) durante la etapa de dejar que el proyectil descienda.