DISPOSITIVO ANTIVIBRATORIO PARA EQUIPOS DE PROPULSIÓN PARA BARCOS Y SUBMARINOS.

Dispositivo antivibratorio para motores eléctricos (2) de sistemas de propulsión para barcos y submarinos,

- en donde los sistemas de propulsión para barcos cuentan con motores eléctricos dispuestos sobre elementos de amortiguación de choque (14), integrados en los alojamientos (11, 12; 15, 16) de motores eléctricos (2), - en donde también se cuenta con elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3), integrados en los alojamientos (11, 12; 15, 16) del equipo de propulsión (2), - en donde los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están equipados con elementos actuadores (7, 8, 9, 10) y sensores (4) y - en donde mediante los elementos sensores (4) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) se pueden detectar las vibraciones y sonidos generados durante el funcionamiento del motor eléctrico (2) - y con un dispositivo de control y regulación (17), mediante el cual se pueden accionar los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) en función de un comportamiento de vibración superpuesto a las vibraciones fundamentales y de los sonidos registrados del motor eléctrico (2), - de modo que contrarrestan el comportamiento de vibración detectado superpuesto a las vibraciones fundamentales y los sonidos registrados del motor eléctrico (2) y - en donde la unidad de control del equipo de propulsión (2) está unida a la unidad de control y regulación (17) de los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3), - de modo que las señales eléctricas de corriente, tensión y potencia del motor eléctrico (2) se puedan conducir a la unidad de control y regulación (17) y - en donde los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) presentan una disposición o regulación básica adaptada a las vibraciones fundamentales del motor eléctrico (2)

La presente invención comprende un dispositivo antivibratorio para equipos de propulsión para barcos y submarinos, con elementos de amortiguación de choque integrados en los alojamientos del equipo de propulsión.

Tanto en la construcción de buques militares como civiles hay un elevado interés de equipos de propulsión silenciosos, de poco ruido, es decir, de equipos de propulsión que transmiten la menor cantidad de vibraciones y de sonidos a través del cuerpo a la capa exterior del barco. En el caso de, por ejemplo, barcos de pasajeros o de cruceros, tales equipos de propulsión significan un mayor confort y un viaje más agradable para los pasajeros, en el caso de los barcos de guerra, por ejemplo, de los submarinos, dichos equipos de propulsión silenciosos significan una localización más difícil, un mejor camuflaje y por ello, ventajas tácticas respecto del enemigo.

En general, en los sistemas de propulsión para barcos se generan vibraciones de pocos hertz hasta áreas de alta frecuencia, de varios kilohertz, es decir, de aprox. 10Hz a 20kHz. Dichas vibraciones se originan en los desequilibrios en el equipo de propulsión, por ejemplo, debido a un cambio de carga repentino, y debido a vibraciones del árbol del equipo de propulsión, lo cual provoca, especialmente, vibraciones en el área de frecuencia baja, por la rotación y el desplazamiento de masas de aire en el equipo de propulsión, por lo cual se originan los correspondientes ruidos que, a su vez, generan las vibraciones en el área de frecuencia media, y a través del accionamiento de elementos electrónicos de potencia, lo cual provoca vibraciones en el área de frecuencia mayor.

Las vibraciones originadas se expanden de diferentes maneras, a saber, a través del alojamiento del equipo de propulsión, a través del árbol, a través de la línea de árbol y, acústicamente, por el aire, en donde la principal expansión de dichas vibraciones se lleva a cabo a través del alojamiento del equipo de propulsión, dado que estos puntos de alojamiento forman puentes acústicos con el casco del buque.

En el caso de los dispositivos antivibratorios conocidos en el estado actual de la técnica, la reducción de sonidos en los equipos de propulsión se lleva a cabo incorporando en ellos elementos de amortiguación de choque. Pero se ha comprobado que dichos elementos de amortiguación de choque solos no tienen la capacidad de inhibir la transmisión de vibraciones del equipo de propulsiónal casco del barco.

El documento US 5130948, considerado el más próximo estado actual de la técnica, describe un dispositivo amortiguador de vibraciones a bordo de submarinos, que cuenta con elementos sensores y actuadores para la compensación de las vibraciones de todo el suplemento.

La presente invención tiene como objeto perfeccionar el dispositivo antivibratorio descrito al comienzo de modo que se puedan contrarrestar en una medida mayor a la actual la transmisión de vibraciones del equipo de propulsiónal casco del barco.

Este objeto se alcanza, acorde a la invención, a través de elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos integrados a los alojamientos del equipo de propulsión.

Dichos elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos están formados por elementos actuadores e sensores.

Convenientemente, los elementos actuadores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos presentan una disposición o regulación básica adaptada a las vibraciones fundamentales del motor eléctrico. Dichas vibraciones fundamentales del equipo de propulsiónpueden provenir de un análisis del comportamiento de vibración del equipo de propulsión.

Mediante los elementos sensores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos se pueden detectar las vibraciones y los sonidos generados durante el funcionamiento del equipo de propulsión, de modo que se puede registrar mediante dichos elementos sensores hasta qué punto se puede desactivar y eliminar las vibraciones y los sonidos gracias a los ajustes básicos de los elementos actuadores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos.

Los elementos sensores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos pueden estar configurados de modo tal que detecten las vibraciones y los sonidos del equipo de propulsión de modo capacitivo, inductivo u óptico.

De manera ventajosa, el dispositivo antivibratorio acorde a la invención presenta una unidad de control y regulación mediante la cual se pueden accionar los elementos actuadores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos correspondientemente al comportamiento de vibración registrado, superpuesto a las vibraciones fundamentales y los sonidos registrados del equipo de propulsión, de modo que contrarresten el comportamiento de vibración registrado, superpuesto a las vibraciones fundamentales y los sonidos registrados del equipo de propulsión.

Para lograr una resistencia máxima de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos en general, es ventajoso si los elementos sensores y actuadores se combinan con materiales de elevada rigidez de soporte para la configuración de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos.

De manera ventajosa, los elementos sensores y actuadores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos están conformados por materiales piezocerámicos o materiales piezocerámicos compuestos.

Los elementos sensores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos pueden estar conformados por cristales piezoeléctricos PIEZO, en donde, alternativamente, es posible una realización en forma de imanes, bandas DMS o receptores inductivos de recorrido o de aceleración.

Acorde a un modo de realización del elemento de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos del dispositivo antivibratorio acorde a la invención, en donde los elementos actuadores y sensores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos están configurados como capas estratificadas de materiales PFK o PZT, en donde al menos entre la capa estratificada que conforma el elemento sensor de material PZT y las capas estratificadas de material PFK que conforman los elementos actuadores, están dispuestas las capas aislantes.

Ventajosamente, las capas estratificadas de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos están fundidos con un material polimérico formando un compuesto.

Las vibraciones y los sonidos del equipo de propulsión registrados por los elementos sensores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos, pueden ser convertidos en señales de medición y conducidos como señales de medición a la unidad de control y regulación.

Ventajosamente, la unidad de control del equipo de propulsión está unida a la unidad de control y regulación de los elementos actuadores de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos, de modo que las señales eléctricas de corriente, tensión y potencia del motor eléctrico se puedan conducir a la unidad de control y regulación.

El alojamiento del equipo de propulsión puede presentar una cápsula en la cual se mantiene o aloja el motor eléctrico que, a su vez, está alojado mediante los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos en el casco del buque o barco.

Además, es posible conectar la unidad de control y regulación a un dispositivo sensor mediante el cual se pueden registrar las vibraciones en una de las caras del submarino.

Mediante el dispositivo antivibratorio acorde a la invención se desea lograr una compensación activa de los sonidos e interceptar los efectos de choque, para mejorar y minimizar la signatura de ruidos del sistemas de propulsión para barcos, por ejemplo, de un motor Permasyn de un submarino.

Un dispositivo antivibratorio configurado del modo descrito anteriormente se puede integrar a un sistema de propulsión Pod de un barco acorde a un modo de realización ventajoso de la invención, en donde los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos del dispositivo antivibratorio se disponen entre el equipo de propulsión en sí y una carcasa de góndola del sistema de propulsión Pod.

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1. Dispositivo antivibratorio para motores eléctricos (2) de sistemas de propulsión para barcos y submarinos,

- en donde los sistemas de propulsión para barcos cuentan con motores eléctricos dispuestos sobre elementos de amortiguación de choque (14), integrados en los alojamientos (11, 12; 15, 16) de motores eléctricos (2),

- en donde también se cuenta con elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3), integrados en los alojamientos (11, 12; 15, 16) del equipo de propulsión (2),

- en donde los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están equipados con elementos actuadores (7, 8, 9, 10) y sensores (4) y

- en donde mediante los elementos sensores (4) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) se pueden detectar las vibraciones y sonidos generados durante el funcionamiento del motor eléctrico (2)

- y con un dispositivo de control y regulación (17), mediante el cual se pueden accionar los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) en función de un comportamiento de vibración superpuesto a las vibraciones fundamentales y de los sonidos registrados del motor eléctrico (2),

- de modo que contrarrestan el comportamiento de vibración detectado superpuesto a las vibraciones fundamentales y los sonidos registrados del motor eléctrico (2) y

- en donde la unidad de control del equipo de propulsión (2) está unida a la unidad de control y regulación (17) de los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3),

- de modo que las señales eléctricas de corriente, tensión y potencia del motor eléctrico (2) se puedan conducir a la unidad de control y regulación (17) y

- en donde los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) presentan una disposición o regulación básica adaptada a las vibraciones fundamentales del motor eléctrico (2).

2. Dispositivo antivibratorio acorde a la reivindicación 1, en donde los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) y sensores

(4) con materiales de rigidez de soporte elevada conforman los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3)

3. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 o 2, en donde los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) y sensores (4) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están conformados por materiales piezocerámicos o materiales piezocerámicos compuestos.

4. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde los elementos sensores (4) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están configurados como cristales piezo.

5. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde los elementos actuadores (7, 8, 9, 10) y sensores (4) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están configurados como capas estratificadas (4, 7, 8, 9, 10) de materiales PFK o PZT, en donde al menos entre la capa estratificada (4) que conforma el elemento sensor (4) de material PZT y las capas estratificadas (7, 8) de material PFK que conforman los elementos actuadores (7, 8), están dispuestas las capas aislantes (5, 6).

6. Dispositivo antivibratorio acorde a la reivindicación 5, en donde las capas estratificadas (4 a 10) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están fundidos con un material polimérico formando un compuesto.

7. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde las señales de medición correspondientes a las vibraciones y los sonidos del equipo de propulsión (2) registrados por los elementos sensores

(4) de los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) pueden ser conducidos a la unidad de control y regulación (17).

8. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el alojamiento (15) presenta una cápsula (16) en la cual se mantiene o aloja el motor eléctrico (2) que, a su vez, está alojado mediante los elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) en el casco del barco o submarino (13).

9. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la unidad de control y regulación

5 (17) está conectada a un dispositivo sensor mediante el cual se pueden registrar las vibraciones en una de las caras del submarino.

10. Dispositivo antivibratorio acorde a una de las reivindicaciones 1 a 9, cuyos elementos de amortiguación del ruido propagado por cuerpos sólidos (3) están dispuestos entre el motor eléctrico (2) y la carcasa de góndola (19) de un accionamiento POD.