Dispositivo de accionamiento con dos motores de accionamiento para una embarcación.

Dispositivo de accionamiento (1) para una embarcación, en particular para un submarino, con una unidad de propulsión

(4), por ejemplo un propulsor, de la embarcación, con un árbol de accionamiento (3) para accionar la unidad de propulsión (4) y con un primer y un segundo motor eléctrico (5, así como 6) para accionar el árbol de accionamiento (3), donde ambos motores (5,6) se encuentran dispuestos uno detrás del otro en el árbol de accionamiento (3), donde el primer motor (5) comprende un rotor (21) y un estator (23), donde el rotor (21) y el estator (23) del primer motor (5) se encuentran dispuestos en una carcasa del motor (25), caracterizado porque los convertidores (27) para suministrar energía eléctrica al primer motor (5) se encuentran dispuestos en la carcasa del motor (25), preferentemente al menos de forma parcial en un área (26) entre el árbol de accionamiento (3) y el rotor (21), y porque la relación de la potencia nominal del primer motor (5) con respecto a la potencia nominal del segundo motor (6) se ubica entre 1:3 y 3:1, donde el segundo motor (6) se encuentra dispuesto espacialmente entre la unidad de propulsión (4) y el primer motor (5) en el árbol de accionamiento (3).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/053478.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: MEYER, CHRISTIAN, ECKERT, JURGEN, HARTIG, RAINER, Schüring,Ingo.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS > PROPULSION O GOBIERNO MARINO (propulsión de vehículos... > Utilización de plantas o grupos motrices de propulsión... > B63H21/17 (por motor eléctrico (vehículos de propulsión eléctrica B60L))

PDF original: ES-2455093_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de accionamiento con dos motores de accionamiento para una embarcación

La presente invención hace referencia a un dispositivo de accionamiento con dos motores de accionamiento para una embarcación conforme al preámbulo de la reivindicación 1; un dispositivo de accionamiento de este tipo se conoce por ejemplo a través de la solicitud EP 1 233 904 B1.

La solicitud EP 1 233 904 B1 revela un dispositivo de accionamiento para una embarcación con dos motores eléctricos que se encuentran dispuestos uno detrás del otro en un árbol de accionamiento. Un primer motor eléctrico con una potencia de accionamiento menor a 1/20 de la potencia máxima de accionamiento se utiliza para accionar el árbol de accionamiento para un rango inferior de velocidad de rotación, hasta aproximadamente un 30% de la velocidad de rotación nominal del árbol de accionamiento. El motor cumple con todas las condiciones de compatibilidad mecánica, eléctrica y acústica que son características para un desplazamiento lento de la embarcación, en particular de un submarino. De manera preferente se utiliza un motor síncrono con un rotor excitado de forma permanente. El segundo motor de accionamiento consiste en un motor de accionamiento con una potencia esencialmente mayor en comparación con el primer motor de accionamiento (relación de potencia mayor/igual 20:1) Este motor de accionamiento se encuentra diseñado para un desplazamiento rápido de la embarcación, en donde no existen las exigencias vinculadas a la propagación acústica por las estructuras sólidas, como ocurre en el caso de un desplazamiento lento. El primer motor presenta un rotor y un estator que se encuentran dispuestos en una carcasa del motor, donde convertidores para suministrar energía eléctrica al motor se encuentran dispuestos en la carcasa del motor.

La solicitud GB 191512444 A revela igualmente un dispositivo de accionamiento para una embarcación con dos motores eléctricos para accionar un propulsor. El propulsor es accionado por los dos motores o sólo por uno de los motores en función de una velocidad deseada de la embarcación.

Por la solicitud EP 0 194 433 B1 se conoce una máquina eléctrica, en donde un regulador eléctrico para el suministro de energía eléctrica a la máquina se encuentra dispuesto al menos de forma parcial en un área entre el árbol de accionamiento, el rotor y la carcasa del motor de la máquina. La máquina presenta para ello un rotor en forma de campana sobre el cual se encuentran dispuestos imanes permanentes. La máquina, y en particular el regulador electrónico, se encuentran muy bien protegidos de este modo contra emisiones de energía no deseadas de tipo acústico y eléctrico.

A este respecto, es objeto de la presente invención mostrar un dispositivo de accionamiento para una embarcación, en particular para un submarino, que se caracterice por una disponibilidad especialmente elevada, por un elevado rendimiento, así como por posibilidades sencillas de mantenimiento y reparación, al mismo tiempo que por una necesidad de espacio reducida, siendo adecuado por tanto en gran medida para utilizarse para accionar una unidad de propulsión de una embarcación, en particular de un submarino.

Este objeto se alcanzará a través de un dispositivo de accionamiento con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones 2 a 17 se indican variantes ventajosas de este dispositivo de accionamiento. Es objeto de la reivindicación 18 un sistema del dispositivo de accionamiento para dispositivos de accionamiento de este tipo. Es objeto de la reivindicación 19 un procedimiento para fabricar un dispositivo de accionamiento acorde a la invención con la ayuda de un sistema de accionamiento de este tipo.

De acuerdo con la invención, la relación de la potencia nominal del primer motor con respecto a la potencia nominal del segundo motor se ubica entre 1:3 y 3:1, donde el segundo motor se encuentra dispuesto espacialmente en el árbol de accionamiento, entre la unidad de propulsión, por ejemplo un propulsor, y el primer motor.

La presente invención con ello, se aparta de las soluciones anteriores, en donde un accionamiento principal de mayor potencia se complementaba con un segundo accionamiento de menor potencia, utilizando en lugar de ello dos motores que se diferencian sólo en un rango limitado con respecto a su potencia nominal. De este modo, se emplean dos motores de casi la misma potencia, de manera que en el caso de una avería de uno de los dos motores, una gran parte de la potencia de accionamiento se encuentra disponible aún gracias al otro motor, debido a lo cual puede garantizarse una disponibilidad elevada del dispositivo de accionamiento, también en el caso de mayores exigencias de rendimiento de la unidad de propulsión. Además, gracias a la operación conjunta de los dos motores es posible transmitir una potencia máxima marcadamente mayor al árbol de accionamiento, aumentando así el rendimiento de la unidad de propulsión y con ello la velocidad de la embarcación y su capacidad de aceleración en el caso de un peso y resistencia constantes durante el desplazamiento de la embarcación, así como aumentando el peso y/o la resistencia durante el desplazamiento de la embarcación en caso de una velocidad constante. Puesto que el segundo motor se encuentra dispuesto espacialmente en el árbol de accionamiento entre el propulsor y el primer motor, es posible acceder a los convertidores que se encuentran dispuestos en la carcasa

del motor del primer motor, de manera que resulta más sencillo poder realizar trabajos de mantenimiento y de reparación en el dispositivo de accionamiento.

El primer motor, debido a la disposición de los convertidores en la carcasa del motor, presenta por lo general una mayor necesidad de espacio en la dirección circunferencial que el segundo motor. Puesto que por lo general el árbol de accionamiento, en dirección hacia la unidad de propulsión, debido a las fuerzas instantáneas que actúan sobre éste, presenta un diámetro igualmente incremental, la disposición del primer motor, conforme a la invención, no tiene lugar en la parte del árbol de accionamiento que se encuentra orientada hacia la unidad de propulsión, con un diámetro mayor, lo cual tendría como consecuencia un diámetro correspondientemente aún mayor del primer motor, sino en el área del árbol de accionamiento que presenta el diámetro más reducido. Gracias a ello, la necesidad de espacio del primer motor en la dirección circunferencial y, con ello, del dispositivo de accionamiento en su totalidad, puede mantenerse reducida.

En principio, para los dos motores pueden utilizarse tipos de motores de las clases más diversas, conocidas por el experto, y que sean adecuados para embarcaciones, por ejemplo motores asíncronos o motores síncronos diseñados como motores de corriente alterna, así como también motores de corriente continua.

De manera preferente, el primer motor se encuentra diseñado como un motor síncrono con un rotor excitado de forma permanente, y el segundo motor como un motor asíncrono. Mediante un motor síncrono con un rotor excitado de forma permanente pueden cumplirse exigencias particularmente elevadas con respecto a la propagación acústica por las estructuras sólidas y a las emisiones electromagnéticas, al mismo tiempo que con una elevada densidad de potencia del motor, donde dichas exigencias se presentan en el caso de una marcha lenta de la embarcación, en particular de un submarino. El motor asíncrono puede diseñarse de forma más económica en cuanto a exigencias menos críticas, tales como las que se presentan por ejemplo en el caso de un desplazamiento rápido de una embarcación, en particular de un submarino.

De manera preferente, en el árbol de accionamiento,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de accionamiento (1) para una embarcación, en particular para un submarino, con una unidad de propulsión (4) , por ejemplo un propulsor, de la embarcación, con un árbol de accionamiento (3) para accionar la unidad de propulsión (4) y con un primer y un segundo motor eléctrico (5, así como 6) para accionar el árbol de accionamiento (3) , donde ambos motores (5, 6) se encuentran dispuestos uno detrás del otro en el árbol de accionamiento (3) , donde el primer motor (5) comprende un rotor (21) y un estator (23) , donde el rotor (21) y el estator (23) del primer motor (5) se encuentran dispuestos en una carcasa del motor (25) , caracterizado porque los convertidores (27) para suministrar energía eléctrica al primer motor (5) se encuentran dispuestos en la carcasa del motor (25) , preferentemente al menos de forma parcial en un área (26) entre el árbol de accionamiento (3) y el rotor (21) , y porque la relación de la potencia nominal del primer motor (5) con respecto a la potencia nominal del segundo motor (6) se ubica entre 1:3 y 3:1, donde el segundo motor (6) se encuentra dispuesto espacialmente entre la unidad de propulsión (4) y el primer motor (5) en el árbol de accionamiento (3) .

2. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer motor (5) se encuentra diseñado como un motor síncrono con un rotor excitado de forma permanente y el segundo motor (6) se encuentra diseñado como un motor asíncrono.

3. Dispositivo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el árbol de accionamiento (3) , entre el primer y el segundo motor (5, así como 6) , se encuentra dispuesto un acoplamiento (7) .

4. Dispositivo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los dos motores (5, 6) se encuentran montados en un asiento (8) común, donde en el árbol de accionamiento (3) , entre el segundo motor (6) y la unidad de propulsión (4) , se encuentra dispuesto un acoplamiento elástico (11) .

5. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 4, caracterizado porque el árbol de accionamiento (3) se encuentra soportado mediante dos cojinetes (12, 13) en el primer motor (5) y solamente mediante un único cojinete

(11) en el segundo motor (6) .

6. Dispositivo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el árbol de accionamiento (3) puede ser accionado en función de la velocidad de rotación de la unidad de propulsión (4) a través de uno solo de los motores (5, 6) o de los dos motores (5, 6) juntos.

7. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 6, caracterizado por un indicador de un valor deseado

(31) para predeterminar un valor deseado (S) para la velocidad de rotación de la unidad de propulsión (4) , un indicador de modo de operación (32) para predeterminar un modo de operación (B) y un dispositivo de control (30) para controlar ambos motores (5, 6) con relación a su respectiva potencia suministrada (PE1, así como PE2) al árbol de accionamiento (3) , de manera que a través de la suma de estas potencias suministradas (PE1, así como PE2) puede suministrarse al árbol de accionamiento una potencia total (PS) que depende del valor deseado (S) , de manera que en función del valor deseado (S) y del modo de operación (B) tiene lugar la distribución de esta potencia total suministrada en las potencias suministradas (PE1, así como PE2) de los motores individuales (5, 6) .

8. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 7, caracterizado por controladores de accionamiento (35, 36) que se encuentran asociados a los motores individuales (5, 6) para controlar sus respectivas potencias suministradas (PE1, así como PE2) , donde el dispositivo de control (30) controla la potencia suministrada (PE1, así como PE2) de los motores (5, 6) a través de la predeterminación de valores deseados de la velocidad de rotación o de valores deseados del par motor para esos controladores de accionamiento (35, 36) .

9. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el modo de operación (B) que puede predeterminarse a través del indicador del modo de operación (32) es un modo de operación en el cual son mínimas las emisiones de ruido y/o las emisiones electromagnéticas y/o las emisiones de calor del dispositivo de accionamiento (1) , preferentemente incluyendo los motores de combustión interna para la generación de energía eléctrica para ambos motores (5, 6) .

10. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el modo de operación (B) que puede predeterminarse a través del indicador del modo de operación (32) es un modo de operación en el cual el consumo total de energía eléctrica de ambos motores (5, 6) es mínimo.

11. Dispositivo de accionamiento (1) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el modo de operación (B) que puede predeterminarse a través del indicador del modo de operación (32) es un modo de operación en el cual la suma de las potencias suministradas (PE1, así como PE2) de ambos motores (5, 6) al árbol de accionamiento (3) es máxima.

12. Dispositivo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque ambos motores (5, 6) se encuentran diseñados de manera que pueden transmitir un par motor al árbol de accionamiento (3) hasta la velocidad de rotación máxima de la unidad de propulsión (4) .

13. Dispositivo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento (1) consiste en una combinación de un primer motor (5) con una potencia nominal fija con uno de varios segundos motores (6) con una potencia nominal diferente.

14. Utilización de un dispositivo de accionamiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes para accionar una embarcación, caracterizada porque el primer motor (5) acciona la unidad de propulsión (4) en un rango de velocidad inferior de la embarcación, en particular en un rango de velocidad de una marcha lenta de la embarcación, y el segundo motor (6) , junto con el primer motor (5) , acciona la unidad de propulsión (4) en un rango de velocidad superior, en particular en un rango de velocidad de una marcha rápida de la embarcación, hasta la velocidad máxima de la embarcación.

15. Utilización según la reivindicación 14, donde el dispositivo de accionamiento (1) se encuentra diseñado según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizada porque en el rango de velocidad inferior el primer motor (5) controla la velocidad de rotación del árbol de accionamiento (3) y en el rango de velocidad superior el segundo motor (6) controla la velocidad de rotación del árbol de accionamiento (3) , donde cuando los dos motores (5, 6) operan de forma conjunta, el segundo motor (6) controla la velocidad de rotación del árbol de accionamiento (3) , y la velocidad de rotación del primer motor eléctrico (5) es controlada por el árbol de accionamiento (3) y por el segundo motor (6) y, determinado por la predeterminación del valor deseado, transmite un par motor al árbol de accionamiento (3) , de manera que el par motor transmitido respectivamente por los dos motores (5, 6) se suman en el árbol de accionamiento (3) .

16. Dispositivo de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por un primer motor estandarizado con una potencia nominal predeterminada de forma fija y varios segundos motores estandarizados con una potencia nominal respectivamente diferente, donde para alcanzar potencias nominales diferentes de los dispositivos de accionamiento de la embarcación el primer motor y los segundos motores se encuentran diseñados y pueden accionarse de manera que el primer motor puede ser combinado con cualquiera de los segundos motores para accionar el árbol de accionamiento.

17. Procedimiento para fabricar un dispositivo de accionamiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento de la embarcación se encuentra formado del primer motor estándar y de uno de los segundos motores estándar, de manera que la suma de las potencias nominales de los dos motores produce como resultado una potencia nominal deseada del dispositivo de accionamiento de la embarcación.