Sistema de accionamiento para un barco.

Sistema de accionamiento (1) para un barco, que comprende al menos un árbol de accionamiento (3) con unahélice (2),

una disposición de accionamientos eléctricos (4) que está dispuesta en el árbol de accionamiento (3), unadisposición de generadores (9) para la alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4) así como unaunidad de control (12), por medio de la cual se puede controlar la potencia alimentada a la hélice 2 a través de losaccionamientos eléctricos (4) en función de la curva característica de la hélice (2), que define en función del númerode revoluciones el empuje máximo alcanzable de la hélice (2).

Sistema de accionamiento para un barco La invención se refiere a un sistema de accionamiento para un barco.

Los barcos del tipo que se trata aquí están configurados especialmente como barcos fluviales, es decir, barcos de carga, que navegan por aguas continentales.

Tales barcos fluviales presentan como equipo de accionamiento un motor Diesel, con el que se accionan uno o varios árboles de accionamiento con una hélice, respectivamente.

Estos barcos fluviales son accionados en cuatro modos diferentes, a saber, el modo de navegación contra corriente con el barco totalmente cargado, el modo de navegación descendente con el barco totalmente cargado o bien vacío y el modo de la navegación por canal.

El diseño de la potencia de accionamiento se realiza en este caso siempre de manera que ésta se diseña de acuerdo con el caso de carga máximo posible, a saber, la navegación a contracorriente con el barco totalmente cargado, para tener a disposición siempre una reserva de potencia, que garantice una maniobra del barco también en las condiciones más desfavorables.

En este caso es un inconveniente que en la mayoría de los modos, en particular en el modo de la navegación descendente y en el modo de la navegación por canal solamente se necesita una fracción reducida de la potencia generada, de manera que el equipo de accionamiento es accionado en un modo de navegación parcial desfavorable desde el punto de vista energético.

Un inconveniente esencial consiste en este caso en que la previsión de potencia constante en los modos individuales no está adaptada a la hélice. Así, por ejemplo, a través de una alimentación de potencia demasiado alta se puede producir cavitación en la hélice. Una cavitación de este tipo no sólo reduce el rendimiento de la hélice. En su lugar, condicionado por la erosión de cavitación se pueden producir daños agravantes en la hélice, especialmente en las palas de la hélice.

El documento WO 2008/145684 A1 se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un sistema de accionamiento híbrido de un barco. El barco presenta al menos un motor eléctrico y al menos un motor de combustión interna, en particular una turbina de gas, como unidades de accionamiento, que accionan de acuerdo con la demanda, por ejemplo la velocidad del barco, individualmente o en combinación una unidad de propulsión, por ejemplo una hélice, del barco. Las unidades de accionamiento son controladas, con respecto a su cesión de potencia respectiva al menos a una unidad de propulsión, por una unidad de control en función de un valor teórico predeterminable, por ejemplo, un valor teórico para el número de revoluciones de la hélice o de la velocidad del barco, de tal manera que a través de la suma de esta cesión de potencia se cede una potencia total dependiente del valor teórico a la al menos una unidad de propulsión, de manera que la distribución de esta cesión de potencia total sobre las cesiones de potencia de las unidades de accionamiento individuales en función del valor teórico y del tipo de funcionamiento.

La invención tiene el cometido de preparar un sistema de accionamiento para un barco, por medio del cual se consigue una mejora de la rentabilidad del funcionamiento del barco.

Para la solución de este cometido están previstas las características de la reivindicación 1. Las formas de realización ventajosas y los desarrollos convenientes de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención para un barco comprende al menos un árbol de accionamiento con una hélice, una disposición de accionamientos eléctricos dispuesta sobre el árbol de accionamiento, una disposición de generadores para la generación de energía de los accionamientos eléctricos así como una unidad de control. Por medio de la unidad de control se puede controlar la potencia alimentada a la hélice a través de los accionamientos eléctricos en función de la curva característica de la hélice, que define en función del número de revoluciones, el impulso máximo alcanzable de la hélice.

A través del empleo de los accionamientos eléctricos controlados por la unidad de control, en función de la velocidad actual del barco o bien del número de revoluciones actual de los accionamientos eléctricos, se puede alimentar a la hélice, de una manera adaptada a su curva característica, precisamente tanta potencia como la hélice pueda procesar, es decir, pueda convertir en fuerza de empuje. En este caso es esencial que a partir de los componentes de accionamiento en forma de accionamientos eléctricos se puedan derivar directa o indirectamente casi sin demora variables características como medida para la potencia actual necesaria en función del número de revoluciones de la hélice, las cuales se pueden utilizar en la unidad de control como reconocimientos de una alimentación de potencia exacta, acorde con las necesidades, hacia la hélice.

De manera especialmente ventajosa, están previstos medios para la detección de la velocidad del barco y/o del número de revoluciones del accionamiento eléctrico, siendo controlables, en función de los valores de medición obtenidos en este caso, los accionamientos eléctricos a través de la unidad de control.

A través de la determinación progresiva de la velocidad o del número de revoluciones, en función de la curva característica de la hélice predeterminada en la unidad de control se puede predeterminar para cada número de revoluciones de la hélice el valor óptimo de la potencia para los accionamientos eléctricos para la activación de la hélice.

A través de este control en función del número de revoluciones de la alimentación de potencia hacia la hélice se consigue, por una parte, un funcionamiento económico del sistema de accionamiento, puesto que la potencia alimentada desde le hélice se puede transformar de una manera óptima en una fuerza de empuje.

Además, es ventajoso que a través del control de acuerdo con la invención se puedan evitar fenómenos de cavitación en la hélice. De esta manera se pueden evitar fenómenos de desgaste condicionados por cavitación o daños condicionados por erosión por cavitación de la hélice.

El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención se puede emplear para barcos de diferente tipo, en particular para barcos, que se emplean en aguas próximas a la costa y en ríos, como barcos de trabajo y trasbordadores. El empleo del sistema de accionamiento de acuerdo con la invención es especialmente ventajoso allí donde, en virtud de disposiciones legales, no deben equiparse ya barcos nuevos con motores Diesel. Ejemplos son barcos de nueva construcción en los fiordos noruegos.

El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención se emplea también de manera especialmente ventajosa para barcos fluviales. Con el control de acuerdo con la invención de los accionamientos eléctricos se consigue, frente a los sistemas de accionamiento conocidos para barcos fluviales, que emplean exclusivamente motores Diesel, un incremento especialmente alto del rendimiento y, por lo tanto, de la rentabilidad del sistema de accionamiento.

En una forma de realización especialmente ventajosa de la invención, cuando se deposita la hélice en el fondo, lo que se puede detectar a través de la detección de variables características de los accionamientos eléctricos, se puede realizar una parada de emergencia por medio de la unidad de control.

La encalladura en el fondo representa especialmente en barcos fluviales, que están configurados como barcos de carga, un problema grave. De acuerdo con la experiencia, en el funcionamiento típico de un barco fluvial hay que contar al menos una vez al año con una encalladura de este tipo en el fondo. En los barcos fluviales conocidos, que trabajan con motores Diesel como accionamiento, no se puede reaccionar a tiempo a una encalladura de este tipo sobre el fondo, lo que no sólo conduce a daños considerables de la hélice así como también del árbol de accionamiento y de los alojamientos del árbol de accionamiento.

A través del control de acuerdo con la invención del sistema de accionamiento se puede detectar oportunamente la encalladura en el suelo a través de la evaluación de las variables características de los accionamientos eléctricos, de manera que a través de una parada de emergencia iniciada de forma inmediata en forma de un proceso de frenado controlado se pueden evitar daños de... [Seguir leyendo]

1. Sistema de accionamiento (1) para un barco, que comprende al menos un árbol de accionamiento (3) con una hélice (2) , una disposición de accionamientos eléctricos (4) que está dispuesta en el árbol de accionamiento (3) , una disposición de generadores (9) para la alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4) así como una unidad de control (12) , por medio de la cual se puede controlar la potencia alimentada a la hélice 2 a través de los accionamientos eléctricos (4) en función de la curva característica de la hélice (2) , que define en función del número de revoluciones el empuje máximo alcanzable de la hélice (2) .

2. Sistema de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el barco es un barco fluvial, un trasbordador o un barco de trabajo.

3. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque a cada accionamiento eléctrico (4) está asociado un convertidor (6) , que es controlable por medio de la unidad de control (12) .

4. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada accionamiento eléctrico (4) forma un accionamiento directo.

5. Sistema de hacinamiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque cada accionamiento está formado por un motor de par.

6. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque están previstos medios para la detección de la velocidad del barco y/o del número de revoluciones de los accionamientos eléctricos (4) , de manera que en función de los valores de medición obtenidos en este caso se pueden controlar los accionamientos eléctricos (4) a través de la unidad de control (12) .

7. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el caso de una encalladura de la hélice (2) en el fondo, que se puede detectar a través de la detección de variables características de los accionamientos eléctricos (4) , se puede realizar una parada de emergencia por medio de la unidad de control (12) .

8. Sistema de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque las variables características de los accionamientos eléctricos (4) se pueden detectar en los convertidores (6, 10) asociados.

9. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque éste presenta una disposición redundante de generadores (9) que se pueden activar y desactivar por separado.

10. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque éste presenta una disposición redundante de accionamientos eléctricos (4) que se pueden activar y desactivar por separado.

11. Sistema de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque por medio de la unidad de control (12) , a través de la activación selectiva de generadores (9) y/o de accionamientos eléctricos (4) se puede realizar un seguro contra fallo y/o una adaptación de la potencia.