PT108532B - Sistema de transporte aéreo multifuncional - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM SISTEMA DE TRANSPORTE AÉREO MULTIFUNCIONAL CONSTITUÍDO POR UM DIRIGÍVEL (1) MODULAR HÍBRIDO MANOBRÁVEL E UMA TORRE (2) DE ATERRAGEM E RESPETIVO MECANISMO DE AMARRAÇÃO (3). EM CONJUNTO, ESTES ELEMENTOS FORMAM UM CONCEITO ÚNICO PARA O TRANSPORTE DE PESSOAS E/OU CARGA, INCLUINDO O SEU EMBARQUE/CARGA E DESEMBARQUE/DESCARGA

Description

DESCRIÇÃO

Sistema de -transporte aéreo multifuncional

CAMPO DA INVENÇÃO

Campo técnico em que a invenção se insere

A presente invenção foi originalmente concebida para responder a problemas relacionados com o transporte de mercadorias em meio urbano. 0 transporte de mercadorias em meio urbano é uma das funções da logística urbana. Hoje em dia, a logística urbana é um sector económico da maior relevância para o desenvolvimento económico e social das regiões.

Estado da Técnica

A logística urbana compreende todas as funções necessárias à entrega e recolha de bens em contexto urbano, nomeadamente: aprovisionamento, armazenamento, faturação ou transporte. Este setor caracteriza-se por uma elevada complexidade e diversidade, em termos de atividades, agentes, funções, tecnologias ou mesmo modelos de negócio, o que impossibilita a adoção de soluções universais e únicas. Pelo contrário, a resolução dos problemas inerentes às atividades da logística urbana requer a identificação de casos individuais ou perfis logísticos. 0 conceito de perfil logístico é baseado na hipótese de que é possível identificar, para uma dada unidade geográfica (ex.: bairro ou rua), padrões de atividades de logística urbana homogénea. Estes padrões são determinados ao longo de três dimensões, a saber: características do i

ambiente construído, requisitos dos agentes, e propriedades dos bens transportados [1]. Uma determinada solução deve ser aplicada a cada perfil logístico.

Atendendo a que a urbanização das sociedades é uma realidade global, em que mais de 80% da população vive em meio urbano, os problemas resultantes da logística urbana são potenciadores de prejudicar a qualidade de vida das populações e colocar em causa os objetivos do desenvolvimento sustentável.

De igual forma, o desenvolvimento natural das Sociedades e das Economias tem vindo a impor requisitos cada vez mais exigentes sobre os sistemas logísticos e de transportes, nomeadamente em termos da melhoria contínua dos serviços, aumento da eficiência ou redução da pegada carbónica. Em paralelo assiste-se a um aumento progressivo da procura por estes sistemas.

Constata-se a utilização praticamente exclusiva do modo rodoviário para a execução dos serviços de transporte em meio urbano, e um domínio deste modo nos serviços de transporte interurbano. De facto, o transporte de mercadorias em meio urbano por modo rodoviário corresponde a aproximadamente 10 a 15% do tráfego total [2]. Diversos estudos apontam que em média por cada 1000 habitantes são gerados aproximadamente 300 a 400 movimentos de veículos e que em média cada cidadão gera entre 30 a 50 toneladas de bens por ano. Atendendo a que a infraestrutura rodoviária é limitada e as oportunidades de expansão são praticamente inexistentes, principalmente em contexto urbano, a capacidade de satisfazer os requisitos das Sociedades e Economias é progressivamente limitado. Assim constata-se que o consumo exacerbado de serviços rodoviários de transporte tem vindo a originar diversos problemas, tais como: poluição visual, sonora ou ambiental, degradação rápida das infraestruturas, ou ocupação indevida do espaço público e das interações com os outros utilizadores das infraestruturas de transporte e espaços públicos (tais como: pedestres, automobilistas ou ciclistas).

Surge então a necessidade de se desenvolver formas alternativas de transporte que consigam em simultâneo responder ao aumento progressivo da procura, corresponder às expectativas dos clientes e reduzir o impacto ambiental. É neste contexto que a presente invenção foi originalmente concebida.

Os dirigíveis têm vindo a ser utilizados nas mais diferentes áreas, nomeadamente no turismo, atividades agrícolas, publicidade, defesa, transporte de pessoas e bens, ou vigilância. De igual forma, os dirigíveis são utilizados com sucesso no acesso a regiões remotas, isoladas ou de difícil acesso por meio terrestre. Os dirigíveis também podem ser usados em áreas onde a utilização de outros modos não é viável ou apresentam dificuldades acrescidas tais como áreas montanhosas, regiões sob neve/gelo persistente ou inundadas, regiões devastadas por fenómenos naturais ou teatros de guerra, ou grandes eventos (por exemplo, áreas de exposição, etc.).

Consequentemente, diversas patentes relacionadas com conceitos de dirigíveis foram apresentadas até esta data. Foram analisadas as seguintes:

• Patente n.°: US D663,255 S de 10 Julho de 2012.

o Refere-se a dirigível híbrido, aparentemente com um conjunto fixo de rotores e com propulsão horizontal. 0 controlo da altitude é conseguido através de um conjunto de lemes de direção e profundidade.

o Diferenças em relação à invenção aqui apresentada:

Não apresenta uma estrutura modular;

A sustentação aerodinâmica é obtida somente pela geometria do veículo;

controlo da atitude é obtido unicamente através de lemes de direção e de profundidade e não pelos rotores sustentadores.

o Semelhanças em relação à invenção aqui apresentada:

Dirigível híbrido cuja sustentação é obtida pela impulsão hidrostática e pela sustentação aerodinâmica da fuselagem.

• Patente n.°: US 8,152,092 B2 de 10 de Abril de 2012.

o Refere-se a um dirigível modular constituído por três secções: propulsão, sustentação e colocação de bens. Tem os propósitos de transporte aéreo ou como grua. Em princípio, é um veículo não tripulado.

o Diferenças em relação à invenção aqui apresentada:

A fuselagem não contribui para a sustentação aerodinâmica;

Utiliza somente sustentação obtida pela impulsão hidrostática no transporte de bens;

Utiliza sustentação obtida pela impulsão hidrostática e pela sustentação aerodinâmica da fuselagem quando utilizado como grua;

Não aparenta possuir lemes para controlo de atitude;

Veiculo não tripulado.

o Semelhanças em relação à invenção aqui apresentada:

Conceito modular constituído por três secções.

• Patente n.°: US 2008/0011900 AI de 17 Janeiro de 2008.

o Refere-se a um aeróstato não rígido com um mecanismo de propulsão e manobra, constituído por dois rotores basculantes dianteiros, e por um rotor traseiro que controla a inclinação e a guinada.

o Diferenças em relação à invenção aqui apresentada:

A fuselagem não contribui para a sustentação aerodinâmica;

controlo da atitude é obtido através de asas e rotores basculantes, mas separados;

Veículo não tripulado.

o Semelhanças em relação à invenção aqui apresentada: Existência de rotores basculantes.

• Patente n.°: WO 2006/013392 A2 de 9 de Fevereiro de 2006.

o Refere-se a um aeróstato não rígido constituído por conjunto alargado de tubos dentro dos quais é colocado o gás sustentador (hélio). 0 controlo do dirigível é obtido através de rotores e asas basculantes.

o Refere-se ainda a um processo de auto-cura (selfhealing) dos componentes do dirigível.

o Diferenças em relação à invenção aqui apresentada:

A fuselagem não contribui para a sustentação aerodinâmica;

controlo da atitude é obtido através de asas e rotores basculantes, mas separados.

o Semelhanças em relação à invenção aqui apresentada: Existência de rotores basculantes.

• Patente n.°: PI 96110900-9 A de 18 de Janeiro de 2000.

o Refere-se a um veiculo aéreo que não é um dirigível.

• Patente n.°: WP 2011/154797 A2 de 15 de Dezembro de 2011.

o Refere-se a um dirigível híbrido rígido, com uma construção modular. A gôndola é de igual forma modular e intermutável entre configuração para o transporte de passageiros e de bens.

o Diferenças em relação à invenção aqui apresentada:

A fuselagem não contribui para a sustentação aerodinâmica;

controlo da atitude é obtido pelas superfícies aerodinâmicas;

A estrutura circular é modular e construída ao longo do eixo longitudinal.

o Semelhanças em relação à invenção aqui apresentada:

Existência de gôndola modular.

• Patente n.°: WO 2012/123793 A1 de 20 de Setembro de 2012.

o Refere-se a um invólucro flexível cuja forma poderá ser alterada por meio de variações internas da pressão, obtendo-se, desta forma, o controlo da sustentação.

o Não se refere a um veiculo.

• Patente n.°: WO 2013/13011241 AI de 24 de Janeiro de 2013.

o Refere-se a um dirigível, com uma forma tal que é capaz de produzir uma força aerodinâmica descendente quando próximo do solo, e desta forma facilitar a ancoragem do veículo.

o Refere-se ainda a um equipamento, instalado no dirigível, para a ancoragem e amarração do dirigível.

• Patente n.°: EP 0 854 821 B1 de 02 de Maio de 2002.

o Refere-se a um dirigível híbrido, com a força vertical ser obtida pela forma aerodinâmica, pelo impulso hidrostático e por motores.

o Semelhanças em relação à invenção aqui apresentada:

Equilíbrio hidrostático é obtido pelo impulso hidrostático, por motores e pelo impulso aerodinâmico.

o Diferenças em relação à invenção aqui apresentada:

Não é um dirigível modular,

Os motores têm uma forma e aspeto diferentes, e funcionam de forma diferente.

Da análise do estado da técnica constata-se uma limitação fundamental na conceção e construção de dirigíveis relacionadas com a inflexibilidade da forma da fuselagem. Isto é, a fuselagem dos dirigíveis é concebida e construída com uma determinada forma que não é facilmente passível de ser alterada. Isto necessariamente implica que a utilidade de um determinado dirigível está limitada às funções e condições consideradas na conceção e construção. Portanto, quando aquelas funções ou condições deixam de ser necessárias ou válidas, a utilidade do dirigível termina.

Este modo de produção de dirigíveis apresenta riscos comerciais elevados e é ineficiente. Considerando que o mercado de dirigíveis ainda está num estágio inicial de maturidade, a própria avaliação dos objetivos e contextos mais relevantes é difícil de antecipar.

dirigível (1) aqui apresentado ultrapassa esta limitação por apresentar uma estrutura modular que lhe permite adotar formas diferentes. Deste modo consegue-se diversificar as funções e condições de aplicação.

dirigível (1) está concebido como um dirigível híbrido constituído por um conjunto de módulos independentes, a saber: um módulo frontal (20) , um módulo de cauda (21) e um ou mais módulos centrais (19) · A possibilidade de se adicionar módulos centrais (19) extra permite ajustar a forma do dirigível (1) às condições reais de utilização. Essa alteração, feita em oficina, torna possível escolher entre uma aeronave mais manobrável ou por uma com maior capacidade de carga, de uma forma semelhante às atuais carrinhas de distribuição, que podem optar pela cabina de carga que melhor se adapta ao seu negócio. Seguindo a mesma filosofia, a cabina (4) também pode ser adaptada em função das necessidades reais, permitindo que se possa configurar as dimensões da área de carga, caso dos módulos de transporte de carga (9, 10, 11), ou da área de passageiros, caso do módulo de transporte de passageiros (12) dependendo do modelo de negócios dos operadores. Quanto à torre (2), ela é retrátil e adaptável a qualquer forma do dirigível (1) e da cabina (4), e a quaisquer condições ambientais.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema de transporte aéreo caracterizado por:

a. um Dirigível (1) híbrido, com comprimento variável, contendo um módulo frontal (20) , equipado com um par de asas (17) com ângulo de incidência variável; acoplado a um ou mais módulos centrais (19); e a um módulo de cauda (21), também equipado com um par de asas (17) com ângulo de incidência variável, com um rotor propulsivo (16) e com estabilizadores verticais (18) ; com uma cabina (4) de transporte modular com comprimento e forma variáveis, com um módulo de sistemas (13) e um módulo de pilotagem (14) fixos, e com módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) ou módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10, 11) ou módulos de transporte de passageiros (12), ou suas combinações; e com motores elétricos acoplados aos rotores sustentadores (15) com pás (24) , de passo variável, embutidos nos dois pares de asas (17);

b. e uma torre (2) de aterragem extensível em altura, com uma altura máxima de 20 metros, equipada com uma plataforma de aterragem (8) rotativa e com um braço extensíve1 (26), que por sua vez está equipado com um mastro de amarração (25), onde o dirigível (1) é acoplado à torre (2) através de um mecanismo de amarração (3).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema de transporte aéreo multifuncional constituído por um Dirigível (1) modular híbrido manobrável que contém uma Cabina (4) de transporte modular, um sistema propulsivo contendo rotores sustentadores (15) e o rotor propulsivo (16), e um conjunto de asas (17) que combinados proporcionam sustentação e controlo, e uma Torre (2) de aterragem e mecanismo de amarração (3).

dirigível (1) apresenta um conceito modular adaptativo multifuncional que lhe permite alterar a forma e a dimensão da fuselagem (5) para se adaptar aos requisitos de carga de acordo com a aplicação desejada. A dimensão máxima do dirigível (1), sendo dependente do peso da carga a transportar, não deverá exceder os 350 metros de comprimento. Os rácios esperados entre o comprimento do dirigível (1) e o seu diâmetro equivalente variam entre 3 e 15, sendo o diâmetro equivalente a média geométrica entre a altura e a largura máximas da secção da fuselagem (5) . Os rácios esperados entre a largura do dirigível (1) e a sua altura variam entre 1 e 4, sendo a largura e a altura medidas na secção transversal maior da fuselagem (5).

Numa forma de realização o dirigível (1) apresenta uma fuselagem base (6) desprovida de módulos centrais (19). Ainda noutra forma de realização, o dirigível (1) apresenta uma fuselagem longa (7) contendo pelo menos um módulo central (19) · O(s) modulo(s) central(ais) (19) aumenta(m) o volume do dirigível (1) em 5% a 35%.

Outro aspeto particular da invenção prende-se com o sistema de estabilização do dirigível (1) , conseguido através da alteração da orientação/incidência dos rotores sustentadores (15) , o rotor propulsivo (16) e das asas (17) .

A cabina (4) também apresenta um conceito modular adaptativo por forma a poder ser compatível com as dimensões do dirigível (1) e com a aplicação operacional específica. A ligação da cabina (4) à estrutura do dirigível (1) é feita através de um sistema de roletes e calha. 0 chão dos módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) e dos módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11) e módulo de transporte de passageiros (12) da cabina (4) possuem uma furação especificamente desenhada para fixar as unidades de carga, em aplicações de transporte de mercadorias. As portas dos módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) e dos módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11) e do módulo de transporte de passageiros (12) da cabina (4) também apresentam um mecanismo de abertura/fecho especial para permitir a manipulação fácil das unidades de carga e para o embarque e o desembarque fácil dos passageiros. As unidades de carga são contentores que, possuindo rodas basculantes, permitem a deslocação da carga de forma fácil e autónoma e, quando necessário, possibilitam o bloqueio no chão dos módulos de transporte de carga livre ou avulso (9), módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11) e do módulo de transporte de passageiros (12) da cabina (4).

A torre (2) apresenta um conceito flexível para permitir a alteração da sua altura através de um mecanismo apropriado (podendo ser constituído por um sistema elétrico, pneumático, hidráulico ou quaisquer combinações destes). A torre (2) também está equipada com uma plataforma de aterragem (8) rotativa que permite alinhar o mecanismo de amarração (3) com a direção de voo do dirigível (1) . Esta solução proporciona maior estabilidade e segurança nas operações de carga e descarga, uma vez que o dirigível (1) pode optar pela direção de aproximação de voo mais adequada de acordo com as condições de vento e outros constrangimentos externos existentes.

A torre (2) tem uma plataforma de forma qualquer cujo círculo inscrito tem um raio mínimo de 3,5 metros e um raio máximo de 20 metros.

A torre (2) também está equipada com um elevador para deslocar contentores e pessoas para a plataforma e da plataforma de aterragem (8) rotativa. O mecanismo de amarração (3) usa um sistema de fixação (por meio de cabos, de tirantes, de um sistema eletromagnético e/ou outros meios) para manter o dirigível (1) estável na plataforma da torre (2) . Os cabos ou tirantes poderão ser fabricados em materiais com alta resistência específica à tração como, por exemplo, ligas de aço, nylon, polietileno de alta densidade, compósitos de carbono, ou combinações entre estes. O dirigível (1) está equipado com um sistema de acoplagem compatível com o sistema de fixação.

1. Dirigível (1)

Um dirigível é um aeróstato, isto é, um veículo mais leve do que o ar. A capacidade de voar (de gerar sustentação) do dirigível resulta da diferença de densidades (massas específicas) entre o gás contido no dirigível (normalmente hélio) e o ar circundante. Esta diferença de densidades conjugada com o volume do dirigível produz uma força hidrostática (para cima) que é usada para elevar ou sustentar objetos (como a estrutura do dirigível, pessoas, bens, etc.) .

dirigível (1) proposto na presente invenção apresenta uma estrutura rígida (também conhecido por Zeppelin) com uma fuselagem (5) e uma cabina (4). A cabina compreende um módulo de pilotagem (14) , um módulo de sistemas (13) e pode apresentar um módulo de transporte de carga livre ou avulso (9) e pode apresentar módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11) e/ou módulo de transporte de passageiros (12).

controlo do dirigível (1) poderá ser automático ou manual. 0 controlo automático é realizado de forma autónoma por um computador. No início de cada viagem são inseridas as coordenadas de destino e eventualmente a rota. 0 computador de forma autónoma irá proceder a todas as operações de voo com o propósito de mover o dirigível (1) até ao destino, cumprindo as devidas regras de voo. 0 controlo manual é realizado por um humano: o piloto. O piloto poderá controlar o dirigível (1) de forma presencial ou de forma remota. Na forma de controlo presencial o piloto segue a bordo do dirigível (1), dentro do módulo de pilotagem (14). Na forma de controlo remoto o piloto não segue a bordo do dirigível (1) , encontrando-se portanto no exterior deste. 0 piloto através de um dispositivo de comunicação sem fios controla todas as operações de voo. 0 dirigível (1) também inclui superfícies aerodinâmicas e rotores sustentadores (15) e o rotor propulsivo (16) . 0 controlo dinâmico no voo de cruzeiro é conseguido através da deflexão das superfícies aerodinâmicas principais (asas (17)) e dos estabilizadores verticais (18) juntamente com a propulsão fornecida pelo rotor propulsivo (16) situados na traseira do dirigível (1), que também pode ser orientável para permitir vetorização da força propulsiva. 0 controlo em situações de voo pairado ou de manobra a baixa velocidade é obtido com os rotores sustentadores (15) embutidos nas asas (17) e pelo rotor propulsivo (16).

Como uma das tarefas do dirigível (1) é servir como veículo de transporte, o maior desafio do conceito é manter o equilíbrio hidrostático durante as operações de carga e de descarga. Para solucionar este problema é adotado o conceito de meia-carga. Com o conceito de meia-carga o equilíbrio hidrostático é obtido por três forma, a saber: 1) metade do peso total (peso do dirigível (1) mais peso da carga útil) é sustentado pela impulsão hidrostática enquanto a outra metade é sustentada 2) pela força propulsiva dos rotores sustentadores (15) e 3) pela sustentação aerodinâmica da fuselagem (5) (princípio de Dynastat). Um veículo que usa este tipo de conceito é normalmente designado de dirigível híbrido pois obtém sustentação através de ambos os meios: mais pesados que o ar (por exemplo helicópteros e/ou aviões) e mais leves que o ar (por exemplo balões e blimps). Nesta invenção, a força de sustentação adicional é obtida pela fuselagem (5) sustentadora, pelas asas (17) e pelos rotores sustentadores (15) . A forma da fuselagem (5) do dirigível (1) , que funciona como um corpo sustentador com ângulo de incidência nulo devido à sua geometria com secção transversal em forma de perfil alar, fornece, juntamente com uma pluralidade de balonetes de gás (30) (por exemplo: hélio ou hidrogénio) no interior da estrutura, sustentação suficiente para durante a fase de cruzeiro o rotor propulsivo (16) ser usado apenas para propulsão horizontal.

a. Estrutura

A presente invenção contempla um dirigível (1) modular adaptativo multifuncional, isto é, um dirigível (1) que pode ter a sua dimensão alterada. Até ao momento, nenhum conceito do género foi proposto ou discutido para um dirigível, nem qualquer veículo ou protótipo deste tipo se encontra em desenvolvimento, a voar ou em operação.

conceito da fuselagem (5) permite a adição de um número arbitrário de módulos centrais (19) , equipados com um sistema de fixação não permanente com elementos de aperto (29) compatíveis entre si para permitir grande flexibilidade e rapidez em tarefas de montagem/desmontagem e de manutenção. Estes módulos centrais (19) podem ser fabricados com qualquer material leve apropriado (por exemplo compósitos de matriz polimérica, compósitos naturais ou outros, ligas de alumínio, telas sintéticas ou naturais ou ainda combinações destes) .

dirigível (1) é, assim, construído com base numa matriz estrutural modular e flexível. Os módulos centrais (19) podem ser adicionados ou removidos resultando em dirigíveis com dimensões diferentes. Como resultado das diferentes dimensões obtidas, as características de voo e de manobra do dirigível são alteradas, mas de forma consistente com as capacidades de controlo. Os elementos fundamentais do dirigível (1), tais como rotores sustentadores (15) , e rotor propulsivo (16), motores, tanques de combustível, módulo de pilotagem (14), e superfícies aerodinâmicas estão localizados no módulo frontal (20) e/ou no módulo de cauda (21) do dirigível (1), que são módulos específicos e fixos. Todos os outros elementos, tal como módulos centrais (19) e módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) e módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11) e módulo de transporte de passageiros (12) da cabina (4) , podem ser removidos ou, alternativamente, podem ser adicionados. Cada um dos módulos centrais (19) é constituído por uma pluralidade de balonetes de gás (30) no interior da estrutura de acordo com o princípio da meia-carga.

Os balonetes de gás (30) poderão ser construídos em películas flexíveis fabricadas com policloreto de vinilo (PVC), poliéster, ou combinações entre ambos, permitindo boa impermeabilidade ao gás utilizado.

No geral, este conceito permite a um mesmo cliente converter e adaptar o dirigível (1) para diferentes fins, de forma simples, rápida e com custos reduzidos.

b. Sistema propulsivo sistema propulsivo faz uso do conceito híbrido. São usados motores elétricos acoplados aos rotores sustentadores (15) e ao rotor propulsivo (16) para manobrar e propulsionar o dirigível (1), os quais são alimentados por painéis fotovoltaicos (22) localizados na superfície superior do dirigível (1) e suplementados por um motor de combustão interna (27) (um motor diesel ou uma turbina de gás, por exemplo) capaz de fornecer a potência necessária em alturas de pico. 0 motor de combustão interna (27) está acoplado a um gerador elétrico que alimenta um conjunto de baterias que, por sua vez, fornecem energia elétrica aos motores elétricos.

c. Estabilidade e controlo

Em voo de cruzeiro, o controlo do dirigível (1) em torno dos seus três eixos é obtido através da deflexão/rotação das superfícies aerodinâmicas, asas (17) e estabilizadores verticais (18), (fig. 8, fig. 9, fig. 10, fig. 11 e fig. 12). Numa primeira situação (fig. 11a), pode variar-se a altitude do dirigível sem alterar a sua atitude, isto é, pode ganhar-se (ou perder-se) altura sem levantar (ou baixar) o nariz através da deflexão/rotação idêntica de todos os pares de asas (17). Numa segunda situação (fig. 11b), deflexões/rotações opostas dos pares de asas (17) dianteiros e dos pares de asas (17) traseiros permitem alterar a atitude longitudinal do dirigível. Numa terceira situação (fig. 11c), a deflexão/rotação assimétrica de todos os pares de asas (17) permite controlar o rolamento do dirigível (1) em torno do seu eixo longitudinal. 0 controlo de guinada, em torno do eixo vertical, é feito com a deflexão/rotação dos estabilizadores verticais (18) ou dos lemes de direção (23).

Em voos de baixa velocidade, numa quarta situação, quando as forças aerodinâmicas são insuficientes tornando as superfícies aerodinâmicas ineficazes, a estabilidade e o controlo do dirigível (1) é conseguido através da inclinação dos rotores sustentadores (15) (fig. lld, fig. 12). 0 controlo nos três eixos e em torno dos três eixos é conseguido por esses rotores sustentadores (15) inseridos nas asas (17) através da inclinação do seu eixo de rotação segundo duas direções (fig. lld, fig. 12). Esta solução permite uma resposta rápida a qualquer perturbação em qualquer direção e, simultaneamente, o controlo da razão de descida e aproximação ao solo ou torre (2) . Os rotores sustentadores (15) e o rotor propulsivo (16) são constituídos por um número de pás (24) adequado de geometria adequada e com passo variável por forma a produzir as forças propulsivas com eficiência otimizada e podem ser fabricados num ou mais materiais apropriados para os requisitos de operação.

Numa quinta situação (fig. lie), o rotor propulsivo (16) pode, eventualmente, ser também utilizado para ajudar a manobrar o dirigível (1).

2. Torre (2) e mecanismo de amarração (3)

Para ajudar nas fases de carga e descarga em determinadas zonas de implantação, pode ser usada a torre (2), que pode ter uma configuração fixa ou móvel (por exemplo ser telescópica), onde os movimentos da carga e dos passageiros podem ser geridos pela tripulação de solo. A título de exemplo, se a zona de carga/descarga estiver situada numa área urbana, uma plataforma de aterragem (8) e um mastro de amarração (25) podem fazer parte de uma estrutura maior com uma torre telescópica que faz subir ou descer a plataforma para uma altura que permita a aproximação do dirigível (1) à torre (2) em condições de segurança.

Para além de permitir ajustar a altura de operação, a torre (2) também possibilita que a plataforma de aterragem (8) seja orientada de forma automática na direção do vento. Durante a aproximação à torre (2), a tripulação de solo ajuda no processo de captura do dirigível (1) e da sua fixação. Por exemplo, se for usado um sistema de cabos, a tripulação de solo captura os cabos lançados ou estendidos do dirigível (1) e fixa-os ao chão da plataforma de aterragem (8). Estes pontos de fixação podem ser guinchos que puxam os cabos de forma a posicionar o dirigível (1) numa posição pré-definida que permita a carga/descarga das mercadorias e/ou o embarque/desembarque de passageiros pela tripulação de solo.

procedimento de aproximação à torre (2) exige que a direção e a intensidade do vento sejam previamente conhecidas e que seja usado o mastro de amarração (25). Por exemplo, se for usado um sistema de cabos neste procedimento, um cabo fixo ao nariz do dirigível (1) é igualmente fixo a um guincho no mastro de amarração (25) que permite o posicionamento correto do dirigível (1) sobre a plataforma de aterragem (8) . 0 mastro de amarração (25) pode estar acoplado a um braço extensível (26) que centra os módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) ou módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10, 11) ou módulos de transporte de passageiros (12) ou suas combinações no centro da plataforma de aterragem (8).

mecanismo de amarração (3) possui cinco pontos de amarração entre o dirigível (1) e a torre (2): um mastro de amarração (25) que fixa o nariz do módulo frontal (20) e quatro locais na periferia da plataforma de aterragem (8); todos equipados com um mecanismo de segurança que automaticamente e autonomamente desativa o mecanismo de amarração (3) quando a a velocidade instantânea do ar medido na plataforma de aterragem (8) ou no mastro de amarração (25) é superior a 55 km/h.

mecanismo de amarração (3) possui cabos ou tirantes, roldanas, braço extensível (26) e mastro de amarração (25), acoplado a um braço extensível (26).

3. Cabina (4)

A cabina (4) também é modular e pode ter vários tamanhos e configurações, permitindo várias combinações de montagem de acordo com o tipo, peso e volume da carga/equipamento a transportar. Cada módulo de transporte pode ter múltiplos modelos (mantendo a geometria e as dimensões exteriores) para os vários tipos de carga (pessoas e/ou bens) à semelhança do que ocorre na restante aviação civil.

Os módulos centrais (19) podem apresentar-se numa pluralidade de alternativas: podem ser módulos de transporte de passageiros (12), ou módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), ou módulos de transporte de carga livre ou avulso (9), ou suas combinações.

Assim, por exemplo, a troca de módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) e módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11) por módulos de transporte de passageiros (12) permite converter o dirigível (1) de transporte de carga num dirigível (1) de transporte de passageiros.

Por forma a transportar cargas de diferentes dimensões, o conceito modular da cabina (4) é adaptável a combinações diferentes de cargas e à dimensão do dirigível (1) . A estrutura do dirigível (1) é equipada com um sistema de rolete e calha que permite acoplar e fixar qualquer número e combinação desejados de módulos de transporte de carga livre ou avulso (9), módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), e módulos de transporte de passageiros (12) na cabina (4).

A configuração adaptável da cabina (4) possibilita, assim, a adição ou remoção de módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) , módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), e módulos de transporte de passageiros (12) cuja fixação é semelhante à do sistema de encaixe e fixação dos módulos centrais (19) da fuselagem (5).

A estrutura da cabina (4) incluindo a dos módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) , dos módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), e dos módulos de transporte de passageiros (12) da cabina (4) é constituída por materiais leves (por exemplo compósitos de matriz polimérica, compósitos naturais ou outros, ligas de alumínio, telas sintéticas ou naturais ou ainda combinações destes) . Estes módulos de transporte de carga livre ou avulso (9), módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), e módulo de transporte de passageiros (12) são montados através de ligações não permanentes (por exemplo parafusos com porcas embutidas auto-frenadas) o que aumenta a flexibilidade na montagem/desmontagem para reconfiguração do dirigível e manutenção. Na parte inferior da estrutura do dirigível (1), ao longo das longarinas principais, existem várias ferragens individuais de fixação que permitem fixar a cabina (4) , módulo de pilotagem (14) e o módulo de sistemas (13), a distâncias distintas, mas apropriadas, do centro da secção central da fuselagem (5) do dirigível (1), para se poderem adicionar os módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) , os módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), e os módulo de transporte de passageiros (12) da cabina (4) desejados e manter o centro de gravidade na posição apropriada.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais que, contudo, não pretendem limitar o objeto do presente pedido.

A presente invenção é suportada nos desenhos anexos, nos quais:

A figura 1 mostra quatro vistas do dirigível (1) , a título de exemplo com o dirigível numa das realizações possíveis, com a Cabina (4) , o módulo de sistemas (13) , o módulo de pilotagem (14), os rotores sustentadores (15) , o rotor propulsivo (16), as asas (17) , os estabilizadores verticais (18) e os painéis fotovoltaicos (22) . A figura la) mostra uma vista em planta do dirigível (1) ; a figura 1b) mostra uma vista de baixo do dirigível (1); a figura 1c) mostra uma vista de frente do dirigível (1); e a figura Id) mostra uma vista lateral direita do dirigível (1).

A figura 2 mostra quatro vistas em perspetiva do dirigível (1) , a título de exemplo com o dirigível numa das formas possíveis, com a cabina (4) , o módulo de sistemas (13), o módulo de pilotagem (14), os rotores sustentadores (15) , o rotor propulsivo (16), as asas (17) , os estabilizadores verticais (18) e os painéis fotovoltaicos (22). A figura 2a) mostra uma perspetiva de frente, da direta e de cima do dirigível (1) ; a figura 2b) mostra uma perspetiva de trás, da direita e de cima do dirigível (1) ; a figura 2c) mostra uma perspetiva de frente, da direita e de baixo do dirigível (1) ; e a figura 2d) mostra uma perspetiva detrás, da esquerda e de baixo do dirigível (1).

A figura 3 mostra três vistas da fuselagem (5) com secção em forma de perfil alar. A figura 3a) mostra uma vista de frente; a figura 3b) mostra uma vista de lado; e a figura 3c) mostra uma vista de cima.

Na figura 4 observa-se o dirigível (1) com as suas alternativas de configuração. 0 dirigível (1) pode ter acoplado diferentes módulos, tais como: os módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10,11), o módulo de transporte de carga livre ou avulso (9), módulo de transporte de passageiros (12), módulo de sistemas (13) , módulo de pilotagem (14), o rotor propulsivo (16), asas (17), estabilizadores verticais (18) e os painéis fotovoltaicos (22) .

A figura 5 mostra o conceito modular adaptativo do dirigível (1) , onde é possível observar a cabina (4) , o módulo de sistemas (13) e o módulo de pilotagem (14),as asas (17), os estabilizadores verticais (18) , um exemplo de módulos centrais (19), o módulo frontal (20) e o módulo de cauda (21) .

A figura 6a) mostra uma fuselagem base (6) e a figura 6b) mostra uma fuselagem longa (7).

A figura 7 mostra o dirigível (1) com o posicionamento dos rotores sustentadores (15) nas asas (17) , do rotor propulsivo (16) na cauda, dos estabilizadores verticais (18) , dos painéis fotovoltaicos (22) e do motor de combustão interna (27) .

A figura 8a) mostra a configuração dos rotores sustentadores (15) e das pás (24) de passo variável. A figura 8b) mostra os rotores sustentadores (15) com as pás (24) em passo neutro; a figura 8c) mostra os rotores sustentadores (15) com as pás (24) em passo positivo; a figura 8d) mostra os rotores sustentadores (15) com as pás (24) em passo negativo.

A figura 9 mostra a variação de incidência das asas (17) com os rotores sustentadores (15) . A figura 9a) mostra o ângulo de incidência nulo; A figura 9b) mostra o ângulo de incidência positivo; A figura 9c) mostra o ângulo de incidência negativo.

A figura 10 mostra os estabilizadores verticais (18) e os lemes de direção (23) em diferentes posições, percetível pela figura 10a), figura 10b) e figura 10c).

A figura 11 mostra diferentes configurações para estabilidade e controlo do dirigível (1) . A figura 11a) mostra os rotores sustentadores (15) solidários com o plano das asas (17) as quais apresentam uma rotação no mesmo sentido. A figura 11b) mostra os rotores sustentadores (15) solidários com o plano das asas (17) as quais apresentam uma rotação em sentidos opostos. A figura 11c) mostra os rotores sustentadores (15) solidários com o plano das asas (17) as quais apresentam uma rotação assimétrica ao longo do eixo longitudinal do dirigível (1) para controlo de rolamento. Ά figura lld) mostra a rotação dos rotores sustentadores (15) independentemente da posição das asas (17). Ά figura lie) mostra o rotor propulsivo (16).

A figura 12a) mostra o dirigível (1) onde é possível ver a direção da força propulsiva com a inclinação dos rotores sustentadores (15) e do rotor propulsivo (16), as asas (17), os estabilizadores verticais (18) e os painéis fotovoltaicos (22) . A figura 12b), além de mostrar os mesmos elementos da figura 12a), mostra também o módulo de pilotagem (14).

A figura 13 mostra a torre (2) de aterragem com a respetiva plataforma de aterragem (8) em diferentes posições, percetível pela figura 13a), figura 13b) e figura 13c).

A figura 14 mostra o sistema de transporte aéreo completo: o dirigível (1), com as asas (17) , os estabilizadores verticais (18) e os painéis fotovoltaicos (22), acoplado à plataforma de aterragem (8), que se encontra sobre a torre (2) , através do mecanismo de amarração (3) , que contém o mastro de amarração (25) e o braço extensível (26), percetível pela figura 14a), figura 14b), figura 14c), figura 14d) .

Na figura 15 estão esquematizadas as calhas (28) e os respetivos elementos de aperto (29) para fixação do módulo de pilotagem (14).

A figura 16 mostra, a título de exemplo, um módulo central (19) , com uma pluralidade de balonetes de gás (30) entre o módulo frontal (20) e o módulo de cauda (21) .

A figura 17 mostra os elementos rígidos (31) e os elementos móveis (32) do mecanismo de rotação das asas (17) e os rotores sustentadores (15) embutidos naquelas.

A figura 18 mostra a porta lateral basculante (33) junto ao módulo de pilotagem (14), as calhas (28) e a localização do módulo de transporte de carga livre ou avulso (9).

A figura 19 mostra o sistema de transporte aéreo constituído pelo dirigível (1) modular híbrido manobrável, a torre (2) de aterragem e mecanismo de amarração (3).

dirigível (1) modular híbrido, pelo facto de utilizar o meio aéreo, não está condicionado pelas limitações da infraestrutura rodoviária. Como tal, poderá responder melhor aos requisitos dos clientes e de várias funcionalidades. A natureza híbrida confere-lhe elevada manobrabilidade, o que é um fator necessário em contexto urbano mais difícil, caracterizado por condições de voo adversas (por exemplo: espaço confinado e ventos irregulares). De igual forma, a natureza modular, confere-lhe diferentes capacidades de sustentação e como tal uma maior versatilidade no tipo de carga a transportar, tanto em termos de peso como de volume. A possibilidade de incluir propulsão alimentada por energia solar resulta num veículo sustentável, silencioso e com elevada autonomia.

A torre (2) de aterragem, pelo facto de ser extensível em altura e ser constituída por um mecanismo de amarração (3), possibilita as operações de carga e descarga de bens em qualquer situação, nomeadamente em espaços confinados, típicos de regiões urbanas. De igual forma, apresenta um impacto visual reduzido, pois pode ser recolhida quando não utilizada.

A cabina (4) oferece elevada flexibilidade no tipo (nomeadamente: forma, volume, natureza) de carga a transportar.

Face às propriedades da presente invenção, particularmente em termos de capacidade de transporte, manobrabilidade, autonomia, ela apresenta um elevado potencial de aplicação a diversos cenários logísticos.

Não obstante a conceção original, a presente invenção poderá ter muitas outras utilizações. Assim, para além da utilização em contexto de logística urbana, é previsível que a invenção seja também utilizada nas seguintes aplicações:

1. Transporte de bens em médias e longas distâncias (em regiões urbanas ou rurais).

2. Transporte de bens especiais (por exemplo: dimensões elevadas ou peso elevado), que apresentem dificuldades de transportes por meios terrestres ou aquáticos, tal como por exemplo: torres eólicas, peças mecânicas ou casas).

3. Transporte para locais remotos (por exemplo: ilhas, montanhas) ou de difícil acesso (por exemplo: regiões afetadas por neve, inundações ou terramotos, ou regiões em cenários de guerra) que não disponham de infraestruturas terrestres ou aquáticas suficientes ou disponíveis.

4. Transporte Comercial ou Recreativo de Pessoas ou em Viagens Turísticas. A Cabina (4) de Transporte Modular permite a instalação fácil de dispositivos para o transporte de pessoas. 0 Dirigível (1) Modular Híbrido oferece condições particularmente favoráveis a este uso, nomeadamente, a estabilidade do voo, maior espaço interior e de visão panorâmica, o nível de ruído reduzido e a autonomia elevada.

5. Vigilância aérea, civil ou militar, de regiões de interesse, nomeadamente, florestas, costa, mar, fronteiras, parques naturais ou eventos sociais.

6. Eventos publicitários ou de promoção comercial, utilizando os espaços laterais e inferiores amplos do Dirigível (1) Modular Híbrido.

7. Situações de Busca e Salvamento, o que atendendo à autonomia e estabilidade elevadas, e à capacidade do Dirigível (1) poder pairar, tornam esta invenção particularmente interessante.

8. Suporte à realização de qualquer função ou atividade que requeira a colocação de equipamentos ou pessoas em altitude, numa posição estacionária ou não, nomeadamente, mas não limitado a:

a. Posto de telecomunicações: através de instalação de equipamento próprio, a invenção poderá ser utilizada em redes de telecomunicações como um retransmissor.

b. Estação meteorológica: através da instalação de equipamento próprio, a invenção poderá servir para recolha e tratamento de dados meteorológicos.

c. Estação de recolha de informação da superfície terrestre: através de instalação de equipamento próprio, a invenção poderá servir para recolher informações sobre a superfície terrestre (por exemplo: imagens).

d. Estação de monitorização da qualidade ambiental: através de instalação de equipamento próprio, a invenção poderá servir para a recolha de dados ambientais.

Considerando as potencialidades e limitações expressas anteriormente, e após análise minuciosa das soluções tecnológicas disponíveis, considera-se que os Dirigíveis são das soluções mais adequadas para assegurar o transporte de mercadorias em áreas urbanas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] - Macário R., Filipe L. N. . Reis V, Martins P., (2007) Elements for a Master Plan in Urban Logistics in Taniguchi E., Thompson R. G. (Eds) proceedings of City Logistics 2007, Institute for City Logistics, Elsevier Publication.

[2] - Macário, R. , Rodrigues, M. , Gama, A. (2011) Business Concepts and models for urban logistics (Deliverable 2). TURBLOG project. European Commission.

[3] - Macário R., 2013, Modeling for public policies inducement of urban freight business development in Ben Akiva, M. (Ed), Meersman H. (Ed.), van de Voorde E., (Ed), Freight Transport Modelling, Emerald Group Publishing, ISBN-10: 1781902852, ISBN-13: 978-1781902851.

[4] - Macário R., Reis V., 2009, Future prospects on urban logistic research, in Uleguin F. (Ed) , (2009) Prospects for Research in Transport and Logistics on a Regional Global Perspective, pp 149 - 155, ISBN 978-9944-5789-2-9.

[5] - Macário R., Galelo A. , Martins P, (2008). Business Models in Urban Logistics Revista Ingenieria & Desarrollo Revista de la División de Ingenierias de la Universidad del Norte, Colombia, Nr 24 Jul Dez 2008, ISSN 0122- 3461.

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema de transporte aéreo caracterizado por:

   a. um Dirigível (1) híbrido, passível de configuração modular das dimensões da área de carga antes do início de voo, contendo um módulo frontal (20) , equipado com um par de asas (17) com ângulo de incidência variável; acoplado a um ou mais módulos centrais (19) ; e a um módulo de cauda (21) , também equipado com um par de asas (17) com ângulo de incidência variável, com um rotor propulsivo (16) e com estabilizadores verticais (18) ; com uma cabina (4) de transporte modular com comprimento e forma variáveis, com um módulo de sistemas (13) e um módulo de pilotagem (14) permanentes, e com módulos de transporte de carga livre ou avulso (9) ou módulos de transporte de carga compartimentada ou paletizada (10, 11) ou módulos de transporte de passageiros (12) , ou suas combinações; e com motores elétricos acoplados aos rotores sustentadores (15) com pás (24) , de passo variável, embutidos nos dois pares de asas (17) , em que as asas (17) do Dirigível (1) são de incidência variável e possuem: um elemento rígido (31) que fixa cada asa (17) à fuselagem (5); um elemento móvel (32) com rotação num eixo perpendicular à fuselagem (5); um rotor sustentador (15), embutido no elemento móvel (32) , com passo variável;

   b. e uma torre (2) de aterragem extensível em altura, com uma altura máxima de 20 metros, equipada com uma plataforma de aterragem (8) rotativa e com um braço extensível (26) , que por sua vez está equipado com um mastro de amarração (25), onde o dirigível (1) é i

   acoplado à torre (2) através de um mecanismo de amarração (3).
2. 2. Sistema de transporte aéreo de acordo com a reivindicação 1, em que o Dirigível (1) é caracterizado por uma secção transversal em forma de perfil alar com metade do seu peso total, sustentado pela impulsão hidrostática enquanto a outra metade é sustentada pela força propulsiva dos rotores sustentadores (15) e pela sustentação aerodinâmica da fuselagem (5).
3. 3. Sistema de transporte aéreo de acordo com a reivindicação 1, em que o Dirigível (1) é caracterizado por um motor de combustão interna (27) ligado aos motores elétricos acoplados aos rotores sustentadores (5) e rotores propulsivos (16).
4. 4. Sistema de transporte aéreo de acordo com a reivindicação 3, em que o Dirigível (1) é caracterizado por painéis fotovoltaicos (22) ligado aos motores elétricos acoplados aos rotores sustentadores (15) e rotores propulsivos (16) .
5. 5. Sistema de transporte aéreo de acordo com a reivindicação 1, em que o Dirigível (1) é caracterizado por, os módulos centrais (19) , o módulo frontal (20) e o módulo de cauda (21) possuírem uma pluralidade de balonetes de gás (30) de volume variável.
6. 6. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 1 em que o Dirigível (1) é caracterizado por o módulo de transporte de passageiros (12), os módulos de transporte de carga compartimentada (10,11) e o módulo de transporte de carga livre ou avulso (9) , possuírem pelo menos uma porta lateral basculante (33).
7. 7. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 1, em que o Dirigível (1) é caracterizado por ter controlo automático ou manual.
8. 8. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 7, em que o Dirigível (1) é caracterizado por o controlo manual ser operado presencialmente ou remotamente.
9. 9. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 1, em que a torre (2) é caracterizada por ter uma plataforma de forma qualquer cujo círculo inscrito tem um raio mínimo de 3,5 metros e um raio máximo de 20 metros.
10. 10. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 1, em que o mecanismo de amarração (3) é caracterizado por possuir cabos ou tirantes, roldanas, braço extensível (26) e mastro de amarração (25), acoplado a um braço extensível (26).
11. 11. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 1, em que o mecanismo de amarração (3) é caracterizado por possuir cinco pontos de amarração entre o dirigível (1) e a torre (2).
12. 12. Sistema de transporte aéreo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os pontos de amarração entre o dirigível (1) e a torre (2) serem os seguintes: um mastro de amarração (25), ao qual está fixado o nariz do módulo frontal (20) e quatro locais na periferia da plataforma de aterragem (8), todos equipados com um mecanismo de segurança que automaticamente e autonomamente desativa o mecanismo de amarração (3) quando a velocidade instantânea do ar medido na plataforma de aterragem (8) ou no mastro de amarração (25) é superior a 55 km/h.