DISPOSITIVO DE CELULAS DE COMBUSTIBLE DE UN SUBMARINO, ESPECIALMENTE PARA UNA SECCION READAPTABLE DEL SUBMARINO.

Dispositivo de células de combustible de un submarino con células de combustible de H2-O2 en una estructura modular en un submarino con al menos un motor de hélice eléctrico,

un conjunto de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de fuente de alimentación de corriente, así como con dispositivos de conmutación y de automatización, donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación que preferentemente se encuentra dispuesto en la misma sección del submarino que el dispositivo de células de combustible y donde el cuadro de conmutación es complementado al menos por el cuadro de control de células de combustible (BZ), el cual presenta un controlador del sistema del dispositivo de células de combustible, un dispositivo automático de seguridad y dispositivos electrónicos modulares, y donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación auxiliar, el cual se encarga de las conexiones de componentes de la técnica naval que son específicas del tipo de submarino, por ejemplo del arranque en corriente continua, de las bombas del dispositivo de células de combustible, etc., donde el cuadro de conmutación auxiliar contiene dispositivos para adaptar los dispositivos de las células de combustible y los componentes electrónicos del dispositivo de células de combustible a diferentes diseños de submarinos

Dispositivo de células de combustible, en particular para una sección readaptable del submarino.

La presente invención hace referencia a un dispositivo de células de combustible con células de combustible de H2-O2 en estructura modular en un submarino con al menos un motor de hélice eléctrico, un conjunto de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de fuente de alimentación de corriente, así como con dispositivos de conmutación y de automatización, donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación que preferentemente se encuentra dispuesto en la misma sección del submarino que el dispositivo de células de combustible.

Por la publicación NAVAL FORCES SPECIAL ISSUE, SUBCON 2003 AIP PLUG-IN SECTIONS: "A NEW SUBMARINE STANDARD" se conoce un submarino con un dispositivo de células de combustible como el descrito anteriormente.

El documento "Fuel cells going on-board", JOURNAL OF POWER SOURCES, marzo del 2000, considerado como el estado del arte más reciente, describe un dispositivo de células de combustible para el equipamiento readaptable de submarinos.

Es objeto de la presente invención el conformar de modo tal el dispositivo de células de combustible descrito y representado básicamente en un dibujo en el mencionado ensayo, que éste presente una ejecución particularmente más segura que pueda cumplir con las exigencias de servicio de un submarino con células de combustible. Además, debe presentar funciones de seguridad especiales para la red eléctrica de un submarino con un dispositivo de células de combustible. En conjunto, debe proporcionarse una instalación, la cual mantenga al submarino, en caso de un equipamiento readaptable o de un nuevo equipamiento con células de combustible, dentro del estado del arte más elevado de los vehículos submarinos por un período de 20 a 30 años.

Este objeto se alcanzará esencialmente gracias a que el cuadro de conmutación es complementado por al menos un cuadro de control de las células de combustible (BZ), el cual presenta un controlador del sistema del dispositivo de células de combustible, un dispositivo automático de seguridad y de dispositivos electrónicos modulares para los módulos BZ.

A través del anexo conforme a la invención del cuadro de conmutación conocido, también de varias piezas, mediante componentes electrónicos en la misma ubicación, es decir, en las mismas cajas, se logra la ejecución de un dispositivo de células de combustible particularmente compacto y que cumpla con los requerimientos de seguridad de un submarino. En la ubicación del dispositivo de células de combustible en el submarino se crea, por tanto, una central auxiliar para el dispositivo de células de combustible, la cual permite al dispositivo de células de combustible ser capaz de funcionar de forma independiente a la embarcación, así como también el abastecimiento de electricidad BZ de la embarcación se mantiene con una seguridad apta para el trabajo, de forma independiente al funcionamiento de la estación de control de la embarcación. Conforme a este objeto, el dispositivo de células de combustible contiene todos los componentes que se requieren para la adaptación al sistema de abastecimiento de corriente de a bordo, así como a su alimentación principal de corriente. Para ello debe alcanzarse un estándar de seguridad que alcance al estándar de seguridad de los grupos de baterías habituales. Particularmente, deben ser cumplidos todos los requisitos de seguridad en el dispositivo de células de combustible. Para ello es útil el dispositivo automático de seguridad, puesto que controla todos los componentes importantes del dispositivo de células de combustible y, dado el caso, los conecta, así como también el controlador del sistema del dispositivo, el cual monitoriza y, dado el caso, conecta los componentes por separado, así como dispositivos electrónicos modulares que monitorizan en forma individual los módulos de células de combustible por separado y los controla.

En una conformación de la presente invención se prevé que el dispositivo de células de combustible de un submarino presente un cuadro de conmutación auxiliar ZB que se encargue de la conexión de componentes de técnica naval específicos del respectivo tipo de submarino. De este modo, el dispositivo de células de combustible es particularmente adecuado para un equipamiento readaptable de los submarinos diesel–eléctricos existentes en la actualidad. El cuadro de conmutación auxiliar BZ sirve, por así decir, como un adaptador para el respectivo submarino, cuyas redes de a bordo presentan una realización diferente. Para un equipamiento readaptable de los submarinos existentes, esta función, a modo de un adaptador, es particularmente ventajosa, puesto que de este modo resulta una separación técnica clara entre la parte antigua del abastecimiento de electricidad del submarino y la parte nueva del abastecimiento de electricidad. De esta manera, el dispositivo de células de combustible presenta un núcleo invariable para un submarino de nueva construcción

o una ya existente, en forma de módulos de células de combustible, los cuales son controlados mediante un cuadro de control del dispositivo de células de combustible, de modo que el cuadro de conmutación auxiliar BZ se encarga de la adaptación de los diferentes tipos.

En caso de que el dispositivo de células de combustible de un submarino con células de combustible de H2-O2 en una estructura modular sea incorporado a un nuevo tipo de submarinos, por ejemplo a los tipos 212 ó 214, puede suprimirse el cuadro de conmutación auxiliar BZ; en este caso el cuadro de conmutación auxiliar se encuentra integrado al cuadro de conmutación principal de la embarcación. Esto es posible en el caso de nuevas construcciones.

En el caso de un complemento del dispositivo de accionamiento de un submarino diesel–eléctrico ya existente, el cuadro de conmutación auxiliar BZ se ocupa de la adaptación. Para ello, éste es diseñado como un componente independiente, el cual, ventajosamente, se encuentra dispuesto en la sección de equipamiento readaptable del submarino.

En otra conformación de la presente invención se prevé que el dispositivo de células de combustible de un submarino contenga un cuadro de control BZ para el accionamiento, para la conexión y la desconexión, así como a los fines de prueba y de verificación del dispositivo de células de combustible. Mediante el complemento del cuadro de control con respecto a los componentes tradicionales de accionamiento, para la conexión y la desconexión, a través de componentes incorporados a los fines de la prueba y la verificación, se conforma un cuadro de control BZ que corresponde en forma particularmente ventajosa a los requerimientos de un dispositivo de células de combustible de un submarino. Un dispositivo de células de combustible no puede ser mantenido permanentemente en un estado disponible para el funcionamiento, como si se tratara de un dispositivo de batería. En primer lugar, antes de la conexión debe ser verificada y probada la función debida de la célula de combustible. Para ello se requieren componentes que pongan en funcionamiento los agregados auxiliares y lleven a cabo una operación de prueba con una evaluación del orden de funcionamiento y del sucesivo comportamiento, así como una prueba de los componentes. Justo cuando todas las pruebas y evaluaciones resulten positivas puede ser accionado el dispositivo de células de combustible, sin temor a un funcionamiento erróneo. Las pruebas y las evaluaciones deben ser llevadas a cabo, en particular, después de un período en espera del submarino, de modo que junto al equipo de hidrógeno, el equipo de oxígeno, el equipo de nitrógeno, el equipo de agua producida por reacción y el sistema de refrigeración, sea probada y evaluada la densidad másica de las células, así como la capacidad funcional de los transmisores, sensores y válvulas en los módulos BZ.

En otra conformación de la presente invención se prevé que el dispositivo de células de combustible presente un cuadro de control BZ con las siguientes dimensiones: (medidas vistas desde adelante) Ancho de 1100 mm a 2000 mm Profundidad de 500 mm a 700 mm Altura de 1000 mm a 2100 mm.

De este modo, se obtiene un cuadro de control con las dimensiones óptimas, las cuales permiten la incorporación de todos los dispositivos de control necesarios, sin que las dimensiones sean de un tamaño tal que el cuadro de control BZ no pueda ser integrado sin más en el submarino, en particular que...

1. Dispositivo de células de combustible de un submarino con células de combustible de H2-O2 en una estructura modular en un submarino con al menos un motor de hélice eléctrico, un conjunto de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de fuente de alimentación de corriente, así como con dispositivos de conmutación y de automatización, donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación que preferentemente se encuentra dispuesto en la misma sección del submarino que el dispositivo de células de combustible y donde el cuadro de conmutación es complementado al menos por el cuadro de control de células de combustible (BZ), el cual presenta un controlador del sistema del dispositivo de células de combustible, un dispositivo automático de seguridad y dispositivos electrónicos modulares, y donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación auxiliar, el cual se encarga de las conexiones de componentes de la técnica naval que son específicas del tipo de submarino, por ejemplo del arranque en corriente continua, de las bombas del dispositivo de células de combustible, etc., donde el cuadro de conmutación auxiliar contiene dispositivos para adaptar los dispositivos de las células de combustible y los componentes electrónicos del dispositivo de células de combustible a diferentes diseños de submarinos.

2. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque en el cuadro de conmutación auxiliar se encuentran incorporados los siguientes componentes: -dispositivos de medición para la medición del aislamiento de la instalación BZ -equipos de suministro de corriente en CC 330 V / CC 24 V -condensadores para la igualación de la tensión -desconectador de potencia tripolar para conectar y desconectar las bombas y los consumidores con una elevada extracorriente de conexión en la instalación BZ.

3. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuadro de conmutación auxiliar BZ presenta las siguientes dimensiones: un ancho de 500 mm a 1300 mm, una profundidad de 500 mm a 700 mm y una altura de 100 mm a 2100 mm.

4. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el cuadro de control BZ contiene componentes para la operativa, la conexión y la desconexión, también para fines de prueba y de verificación del dispositivo de células de combustible.

5. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizado porque el cuadro de control BZ presenta las siguientes dimensiones: un ancho de 1100 mm a 2000 mm, una profundidad de 500 mm a 700 mm y una altura de 1000 mm a 2100 mm.

6. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de conmutación presenta al menos un desconectador de potencia para al menos 1000 A, así como un punto para fusible si fuera necesario.

7. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de conmutación presenta las siguientes dimensiones: un ancho de 500 mm a 1300 mm, una profundidad de 500 mm a 1300 mm y una altura de 1000 mm a 2100 mm.

8. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de control BZ presenta al menos un controlador lógico programable (PLC), así como por ejemplo un SIMATIC S 7.

9. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de control BZ, y /o uno de los cuadros de conmutación, presenta al menos un dispositivo de control y de monitorización con un monitor, así como botones de conmutación y de control y los instrumentos de medición necesarios.

10. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el sistema de fuente de alimentación de corriente se encuentra dispuesto un limitador de corriente HTS que es refrigerado mediante un líquido criogénico y que actúa conjuntamente con un desconectador de potencia.

11. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 10, caracterizado porque el limitador de corriente HTS se encuentra

conectado a un depósito de reserva para líquido criogénico, el cual, en particular, es refrigerado en forma eléctrica.

12. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el limitador de corriente HTS se

5 encuentra conectado a un depósito de reserva, cuyo calor latente es utilizado para transmitir calor al oxígeno líquido requerido para el accionamiento del dispositivo de células de combustible.

13. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 10, 11 ó 12, caracterizado porque el limitador de corriente HTS y su depósito de reserva con líquido criogénico se encuentra dispuesto en la misma sección que el dispositivo de células de combustible con su cuadro de conmutación, el cuadro de control BZ y, dado el caso, el cuadro de conmutación auxiliar.

14. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mismo se encuentra dispuesto, junto con sus instalaciones auxiliares necesarias, como bombas para gas y agua, así como anexo a la unidad del arranque, en una sección de la embarcación readaptable.

“Siguen 5 páginas de dibujos”