Submarino.

Submarino con al menos un motor de propulsión eléctrico (M; M1,

M2), una disposición de baterías y un sistema (24, 26) de red de a bordo, presentando la disposición de baterías al menos dos baterías parciales (6), caracterizado porque las baterías parciales (6) llevan asociado un respectivo convertidor separado (10; 12) a través del cual se puede alimentar corriente a al menos una respectiva parte (16) del motor de propulsión (M; M1, M2) con independencia de las demás baterías parciales (6), y porque las baterías parciales (6) están unidas con el sistema (24, 26) de red de a bordo común a través de un respectivo diodo de descarga (30).

Submarino.

La invención concierne a un submarino con al menos un motor de propulsión eléctrico y una disposición de baterías.

Los submarinos, especialmente los submarinos convencionalmente propulsados, presentan usualmente un motor de propulsión eléctrico que es alimentado por baterías con energía eléctrica durante la navegación sumergida. Hasta ahora, se emplean usualmente como baterías unas baterías de plomo que presentan una resistencia interna relativamente pequeña. Sin embargo, esta resistencia interna es lo bastante grande como para mantener las corrientes de cortocircuito dentro de un marco en el que pueden ser controladas por medio de instalaciones de conmutación y cortacircuitos habituales.

El documento DE 102005031761 se considera como el estado de la técnica más próximo y revela el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce por el documento DE 103 25 456 A1 la constitución de una red de suministro para los consumidores eléctricos de un submarino. Esta red de suministro está construida en forma dividida, con lo que, en funcionamiento normal, están presentes dos redes de suministro independientes que están provistas, cada una de ellas, de sus propios sistemas de generación de energía, acumuladores de energía y transformadores de la red de a bordo para generar la tensión necesaria de dicha red de a bordo. Además, cada una de estas dos redes de suministro alimenta una mitad del motor de propulsión. Como acumuladores de energía están previstos también acumuladores de plomo en estas redes de suministro.

Las modernas clases de batería, por ejemplo baterías de hidruro de níquel metálico o baterías de litio, presentan comparativamente una resistencia interna sensiblemente más pequeña para las mismas cantidades de energía y tensiones en serie. En caso de cortocircuitos, esto conduce a corrientes suma de cortocircuito sensiblemente más grandes que no se pueden controlar con las instalaciones de conmutación y cortacircuitos usuales. Así, por ejemplo, en la estructura de red de a bordo conocida por el documento DE 103 25 456 A1 los acumuladores de plomo no pueden ser sustituidos sin mayores dificultades por esas modernas clases de baterías con menor resistencia interna.

Por tanto, el problema de la invención consiste en proporcionar un submarino con un motor de propulsión eléctrico y una disposición de baterías que, junto con la utilización de baterías de menor resistencia interna, garantice también un funcionamiento seguro de las instalaciones eléctricas y especialmente la capacidad de desconexión en caso de cortocircuito.

Este problema se resuelve por medio de un submarino con las características indicadas en la reivindicación 1. Formas de realización preferidas se desprenden de las reivindicaciones subordinadas, la descripción siguiente y los dibujos adjuntos.

El submarino según la invención presenta al menos un motor de propulsión eléctrico que acciona la hélice o una hélice del submarino. Asimismo, está prevista una disposición de baterías que puede suministrar energía eléctrica al motor de propulsión. El suministro de energía eléctrica es prestado por las baterías especialmente en el estado sumergido, pudiendo estar previsto eventualmente, además, en el submarino, un sistema de accionamiento independiente del aire exterior (sistema AIP) , por ejemplo un diésel de circuito cerrado, un motor Stirling o una instalación de pila de combustible, para suministrar energía eléctrica al motor de propulsión. La disposición de baterías esta constituida según la invención por al menos dos baterías parciales, pudiendo estar éstas a su vez formadas por una pluralidad de módulos de batería que están dispuestos conectados en serie y/o en paralelo entre ellos para conseguir la tensión y potencia necesarias de la batería parcial. Las distintas baterías parciales están concebidas preferiblemente de modo que cada una de ellas por sí sola pueda asegurar el suministro necesario de la red de a bordo. Según la invención, cada una de las al menos dos baterías parciales lleva, además, asociado un transformador de tensión o convertidor separado. Esto quiere decir que cada batería presenta un convertidor propio que está realizado preferiblemente como inversor o transformador de tensión continua. A través de este convertidor se suministra energía eléctrica al motor de propulsión, es decir que se le alimenta corriente. El convertidor sirve para suministrar la energía eléctrica necesaria al motor de propulsión. Al mismo tiempo, a través del convertidor se puede eventualmente controlar o regular también el número de revoluciones del motor de propulsión.

Gracias a la división de la disposición de baterías según la invención en varias baterías parciales se consigue que puedan mantenerse pequeñas las corrientes de cortocircuito que puedan presentarse en el sistema. Dado que ya no todas las baterías o módulos de batería están unidos conjuntamente con uno o varios convertidores o con el motor de propulsión a través de una barra colectora, sino que están distribuidas en baterías parciales individuales, se puede seguir presentando un cortocircuito solamente en un convertidor individual o en una batería parcial individual, con lo que, debido al menor número de módulos de batería que están dispuestos en una batería parcial, en comparación con el número total de módulos de batería, la corriente de cortocircuito individual es netamente más pequeña. Esto hace posible también al emplear baterías de alta corriente, por ejemplo baterías de litio, que las corrientes de cortocircuito que posiblemente se presenten sean limitadas a una medida tal que puedan ser desconectadas con instalaciones de conmutación o cortacircuitos convencionales.

A través de los distintos convertidores se alimenta cada vez al menos una parte del motor de propulsión. Esto quiere decir que cada batería parcial no proporciona toda la potencia necesaria para el funcionamiento del motor de propulsión, sino solamente una parte correspondiente. Cada batería parcial suministra energía preferiblemente a una sola parte del motor de propulsión o de la instalación de propulsión, es decir, a un convertidor correspondiente.

Las al menos dos baterías parciales están unidas con un sistema común de red de a bordo. Esto significa que las baterías parciales, independientemente en cada caso una de otra, alimentan corriente al motor de propulsión a través de un respectivo convertidor propio, pero la alimentación del sistema restante de la red de a bordo, que alimenta los restantes consumidores eléctricos del submarino, es realizada conjuntamente por las baterías parciales. A este fin, las baterías parciales están unidas preferiblemente mediante una conexión en paralelo con el sistema de la red de a bordo, con lo que cada batería parcial proporciona por sí sola la tensión necesaria de la red de a bordo. En el sistema de la red de a bordo pueden estar previstos uno o varios inversores o convertidores que transformen o conviertan la tensión de las baterías parciales en la tensión deseada de la red de a bordo. Así, en el sistema de la red de a bordo puede proporcionarse entonces también, por ejemplo, una tensión continua de bajo valor de tensión o una tensión alterna con el valor de tensión y la frecuencia deseados. La unión de las distintas baterías parciales con el sistema de la red de a bordo se efectúa en cada caso a través de un diodo de descarga. Los diodos de descarga aseguran que, incluso con una alimentación conjunta del sistema de la red de a bordo, se efectúe una alimentación separada de los distintos convertidores para el motor de la hélice a través de solamente la respectiva batería parcial asociada. Asimismo, se han previsto preferiblemente en cada batería parcial unos interruptores con los que se puedan conectar en cada caso las distintas baterías parciales al sistema de suministro de energía. Esto hace posible que, en caso de un defecto, por ejemplo un cortocircuito, una batería parcial individual sea separada también del sistema de suministro de energía. Asimismo, mediante una conexión y desconexión deliberadas de las baterías parciales se puede conseguir también una descarga uniforme de las baterías parciales en casos de carga diferentes. Además, a través de los diodos se asegura una descarga uniforme de todas las baterías parciales, ya que aquí se descarga predominantemente tan sólo la batería parcial con la tensión más alta, es decir, con el nivel de capacidad más alto.

Preferiblemente, las al menos dos baterías parciales están unidas a través de... [Seguir leyendo]

1. Submarino con al menos un motor de propulsión eléctrico (M; M1, M2) , una disposición de baterías y un sistema (24, 26) de red de a bordo, presentando la disposición de baterías al menos dos baterías parciales (6) , caracterizado porque las baterías parciales (6) llevan asociado un respectivo convertidor separado (10; 12) a través del cual se puede alimentar corriente a al menos una respectiva parte (16) del motor de propulsión (M; M1, M2) con independencia de las demás baterías parciales (6) , y porque las baterías parciales (6) están unidas con el sistema (24, 26) de red de a bordo común a través de un respectivo diodo de descarga (30) .

2. Submarino según la reivindicación 1, caracterizado porque las al menos dos baterías parciales (6) están unidas con el convertidor (10; 12) asociado a ellas a través de al menos un respectivo interruptor (14) .

3. Submarino según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las al menos dos baterías parciales (6) pueden ser recargadas por medio de un dispositivo de carga común (G, AIP) .

4. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las baterías parciales (6) están unidas con el sistema (24, 26) de red de a bordo a través de un cortacircuito común (32) que está concebido preferiblemente de tal manera que corte la unión con el sistema (24, 26) de red de a bordo en función de la velocidad de un aumento de corriente.

5. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada batería parcial (6) presenta un cortacircuito propio (8) a través del cual la batería parcial (6) está unida con consumidores eléctricos, especialmente con el convertidor asociado (10; 12) .

6. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada uno de los convertidores (10, 12) está unido solamente con un devanado parcial (16) del motor de propulsión (M) .

7. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los convertidores asociados a las baterías parciales son inversores (10) .

8. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los convertidores asociados a las baterías parciales (6) son transformadores de tensión continua (12) .

9. Submarino según la reivindicación 8, caracterizado porque los transformadores de tensión continua (12) se pueden unir, conectados en serie, con el motor de tracción (M1, M2) .

10. Submarino según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque los transformadores de tensión continua (12) se pueden conectar individualmente al motor de propulsión (M1, M2) para alimentarlo con corriente.