Sistema de propulsión para un barco.

Sistema de propulsión (1) para un barco con al menos una hélice (2) dispuesta sobre un árbol de impulsión,

en donde sobre al menos un árbol de impulsión (3) está prevista una disposición redundante de accionamientos eléctricos (4), a la que está asociada una disposición redundante de generadores (9) para la alimentación de energía, y en donde los accionamientos eléctricos (4) y los generadores (9) pueden controlarse individualmente, caracterizado porque mediante los generadores (9) en un circuito intermedio de tensión continua (7) se genera una tensión intermedia para alimentar de tensión los accionamientos eléctricos (4), porque los generadores (9) y los accionamientos eléctricos (4) pueden controlarse mediante al menos una unidad de control y pueden activarse y desactivarse en cada caso a través de conmutadores (8) que forman medios de conmutación, por medio de que estos pueden conectarse selectivamente al circuito intermedio de tensión continua (7) o desconectarse del mismo, porque mediante un acoplamiento selectivo de generadores (9) individuales en diferentes modos se adapta la potencia de generador en cada momento a la potencia necesaria en cada momento, de tal modo que los generadores se hacen funcionar en sus puntos de trabajo óptimos, en donde en todos los modos están desactivados al menos un generador (9) y un accionamiento (4) por cada árbol de impulsión (3), y mediante la unidad de control puede llevarse a cabo un control de averías y fallos de tal manera que, en el caso de una avería de un accionamiento (4) o de un generador (9), éste puede desacoplarse del circuito intermedio de tensión continua (7) y se activa un accionamiento (4) o un generador (9) intacto.

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

Los barcos de la clase que estamos tratando presentan normalmente como grupo propulsor un motor de gasoil, con el que se pone en movimiento giratorio un árbol de impulsión con una hélice. Según el tamaño del barco también pueden estar previstas varias hélices sobre, dado el caso, varios árboles de impulsión.

Los barcos de este tipo pueden estar configurados como buques mercantes y con ello en especial como barcos fluviales. Los barcos fluviales de este tipo se hacen funcionar en cuatro modos diferentes, precisamente en el modo de navegación río arriba con el barco a plena carga, el modo de navegación aguas abajo con el barco a plena carga o vacío y el modo de navegación en canal.

El dimensionamiento de la potencia de propulsión de realiza con ello siempre de tal modo que ésta se dimensiona según el caso de máxima potencia posible, precisamente de navegación río arriba con el barco a plena carga, para disponer siempre de una reserva de potencia que garantice una maniobra del barco incluso en las condiciones más desfavorables.

Aquí existe el inconveniente de que en la mayoría de los modos, en especial en el modo de navegación aguas abajo y en el modo de navegación en canal, sólo se necesita una pequeña fracción de la potencia generada, de tal modo que el grupo propulsor se hace funcionar en un funcionamiento de carga parcial energéticamente desfavorable. Asimismo existe el inconveniente de que los sistemas de propulsión de este tipo no están protegidos contra averías, es decir, que la avería de componentes individuales puede conducir a la incapacidad de maniobra del barco.

Del documento DE 35 31 990 A1 se conoce un sistema de propulsión para un barco de pasajeros. Este sistema de propulsión presenta como motor de propulsión un motor de gasoil de funcionamiento lento, que está dimensionado de tal modo que cubre la máxima velocidad de crucero necesaria. Para la necesidad de potencia que vaya más allá, para alcanzar la velocidad punta, está conectado un motor eléctrico en serie al motor de gasoil. La generación de la energía eléctrica para ello se realiza mediante una disposición de motores de cuatro tiempos de funcionamiento rápido.

Mediante el motor eléctrico adicional el motor de gasoil puede dimensionarse energéticamente de forma más favorable, aunque tampoco allí está garantizada una protección contra averías.

Del documento DE 102 31 152 A1 se conoce un barco, en especial un barco de la Marina (Navy) , que presenta varios accionamientos, que pueden estar dotados en especial de hélices. Los accionamientos se alimentan a travésde un sistema eléctrico de alimentación de energía. Éste comprende celdas de combustible que alimentan una red de corriente continua, con la que se realiza la alimentación de energía de accionamientos de navegación normal. Aparte de esto el sistema de alimentación de energía comprende una red de corriente alterna con generadores para alimentar con energía los accionamientos de navegación rápida. Entre la red de corriente continua y la de corriente alterna puede intercambiarse energía. En el caso de esta disposición sólo está prevista una redundancia para las unidades de la red de tensión continua.

Se conoce un sistema de propulsión del género expuesto para un barco, que comprende un árbol de impulsión con disposiciones redundantes de accionamientos eléctricos dispuestas encima así como una disposición redundante de generadores para la alimentación de tensión, del documento US-A-411455.

Se conocen sistemas de propulsión correspondientes de los documentos DE 16 38 854 A1, DE 30 43 692 A1, US-A13 90 624, US-A-14 25 615 y JP 09 086 496 A.

Del documento US 2004/0102109 A1 se conoce un sistema de propulsión para un barco de la Marina. Este sistema de propulsión presenta dos barras de tensión continua, a las que están conectados varios ramales, en donde cada ramal presenta al menos un accionamiento con generadores asociados. Para el control de fallos pueden desconectarse ramales individuales.

Del documento EP 1 894 836 A2 se conoce un barco, el cual presenta como motor principal un motor eléctrico que impulsa una instalación de árboles con una hélice. El motor eléctrico puede conmutarse mediante una instalación de vigilancia, en especial en el caso de una avería, de un funcionamiento por motor a un funcionamiento por generador.

La invención se ha impuesto la tarea de proporcionar un sistema de propulsión para un barco, el cual trabaje con eficiencia energética y con una elevada protección contra averías.

Para solucionar esta tarea están previstas las particularidades de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se describen formas de ejecución ventajosas y perfeccionamientos convenientes de la invención.

El sistema de propulsión conforme a la invención para un barco comprende al menos una hélice dispuesta sobre un árbol de impulsión. Sobre al menos un árbol de impulsión está prevista una disposición redundante de accionamientos eléctricos, a la que está asociada una disposición redundante de generadores para la alimentación de energía. Los accionamientos eléctricos y los generadores pueden controlarse individualmente. Mediante los generadores en un circuito intermedio de tensión continua se genera una tensión intermedia para alimentar de tensión los accionamientos eléctricos. Los generadores y los accionamientos eléctricos pueden controlarse mediante al menos una unidad de control y pueden activarse y desactivarse en cada caso a través de conmutadores que forman medios de conmutación y, por medio de esto, pueden conectarse selectivamente al circuito intermedio de tensión continua o desconectarse del mismo. Mediante un acoplamiento selectivo de generadores individuales en diferentes modos se adapta la potencia de generador en cada momento a la potencia necesaria en cada momento, de tal modo que los generadores pueden hacerse funcionar en sus puntos de trabajo óptimos. En todos los modos están desactivados al menos un generador y un accionamiento por cada árbol de impulsión. Mediante la unidad de control puede llevarse a cabo un control de averías y fallos de tal manera que, en el caso de una avería de un accionamiento o de un generador, éste puede desacoplarse del circuito intermedio de tensión continua y se activa un accionamiento o un generador intacto.

Una ventaja fundamental de la invención consiste en que con los generadores los componentes para alimentar de energía los accionamientos eléctricos y también los propios accionamientos eléctricos están previstos de forma redundante, de tal modo que se consigue una elevada protección contra averías para todo el sistema de propulsión.

Aquí es especialmente ventajoso que sobre el o cada árbol de impulsión de una hélice estén previstos varios accionamientos, de tal modo que para cada árbol de impulsión se obtiene una disposición redundante de accionamientos. De este modo se obtiene una protección contra averías especialmente elevada con una estructura constructivamente sencilla, ya que incluso en el caso de averiarse accionamientos eléctricos individuales sobre un árbol de impulsión la hélice prevista sobre ese árbol de impulsión sigue teniendo capacidad de funcionamiento. De este modo se obtiene la plena capacidad de funcionamiento y maniobra del barco incluso en el caso de averías de este tipo.

La redundancia de las unidades de propulsión presenta además una estructura compacta y económica, ya que en el caso de una unidad de propulsión de este tipo sólo es necesario dimensionar de forma múltiple los accionamientos eléctricos, pero no el árbol de impulsión sobre el que están dispuestas las accionamientos eléctricos, y tampoco la hélice asociada.

Otro aspecto fundamental de la invención consiste en el control central de los componentes del sistema de propulsión. Para esto está prevista convenientemente una unidad de control, que por ejemplo puede estar formada por un control SPS o una disposición de controles SPS. En esta unidad de control se realiza conforme a la invención un control de averías y/o fallos de componentes del sistema de propulsión, de tal modo que en función de este control se controlan los generadores y los accionamientos eléctricos, es decir, se activan o desactivan. Para garantizar una función de control protegida contra fallos, la propia unidad de control puede estar... [Seguir leyendo]

1. Sistema de propulsión (1) para un barco con al menos una hélice (2) dispuesta sobre un árbol de impulsión, en donde sobre al menos un árbol de impulsión (3) está prevista una disposición redundante de accionamientos eléctricos (4) , a la que está asociada una disposición redundante de generadores (9) para la alimentación de energía, y en donde los accionamientos eléctricos (4) y los generadores (9) pueden controlarse individualmente, caracterizado porque mediante los generadores (9) en un circuito intermedio de tensión continua (7) se genera una tensión intermedia para alimentar de tensión los accionamientos eléctricos (4) , porque los generadores (9) y los accionamientos eléctricos (4) pueden controlarse mediante al menos una unidad de control y pueden activarse y desactivarse en cada caso a través de conmutadores (8) que forman medios de conmutación, por medio de que estos pueden conectarse selectivamente al circuito intermedio de tensión continua (7) o desconectarse del mismo, porque mediante un acoplamiento selectivo de generadores (9) individuales en diferentes modos se adapta la potencia de generador en cada momento a la potencia necesaria en cada momento, de tal modo que los generadores se hacen funcionar en sus puntos de trabajo óptimos, en donde en todos los modos están desactivados al menos un generador (9) y un accionamiento (4) por cada árbol de impulsión (3) , y mediante la unidad de control puede llevarse a cabo un control de averías y fallos de tal manera que, en el caso de una avería de un accionamiento (4) o de un generador (9) , éste puede desacoplarse del circuito intermedio de tensión continua (7) y se activa un accionamiento (4) o un generador (9) intacto.

2. Sistema de propulsión (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque éste presenta varias hélices (2) , en donde a cada árbol de impulsión (3) asociado a una hélice (2) está asociada una disposición redundante de accionamientos eléctricos (4) .

3. Sistema de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los accionamientos eléctricos (4) y/o generadores (9) individuales forman sistemas parciales independientes, separados unos de los otros.

4. Sistema de propulsión (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque los sistemas parciales pueden separarse mediante medios de conmutación eléctricos.

5. Sistema de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los accionamientos eléctricos (4) sobre un árbol de impulsión (3) están configurados de forma idéntica.

6. Sistema de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque sobre un árbol de impulsión (3) están previstos accionamientos eléctricos (4) configurados de forma diferente.

7. Sistema de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los generadores (9) están configurados de forma idéntica.

8. Sistema de propulsión (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los generadores (9) están configurados de forma diferente.