INSTALACIÓN DE ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA PARA UN SUBMARINO.

Instalación de alimentación de energía para un submarino con al menos un motor eléctrico de hélice,

un juego de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de alimentación de energía con carriles de corriente así como dispositivos de conmutación y automatización, en donde la instalación de alimentación de energía presenta un dispositivo de celdas de combustible H2O2, que está unido a los carriles de corriente - para alimentar el motor de hélice con energía eléctrica - a través de un desconectador para corte en carga accionado en función del nivel de tensión del dispositivo de celdas de combustible, en donde el desconectador para corte en carga une el dispositivo de celdas de combustible directamente a la instalación de alimentación de energía y en donde la instalación de alimentación de energía, por motivos de protección contra cortocircuitos, presenta un punto teórico de fusión en el ramal en paralelo del dispositivo de celdas de combustible o de la conexión de carga

La invención se refiere a una instalación de alimentación de energía para un submarino con al menos un motor eléctrico de hélice, un juego de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de alimentación de energía con carriles de corriente así como dispositivos de conmutación y automatización, en donde la instalación de 5 alimentación de energía presenta un dispositivo de celdas de combustible H2O2.

El documento “Fuel Cells going on board”, del “Journal of Power Sources”, marzo de 2000, que se considera el estado de la técnica más próximo, describe un dispositivo de celdas de combustible del género antes citado.

Las instalaciones de alimentación de energía para submarinos con los grupos citados anteriormente son conocidas, y es tarea de la invención configurar de tal modo la instalación de alimentación de energía, que en una 10 ejecución en principio igual no sólo pueda instalarse en submarinos nuevos, sino que sea adecuada en especial para la modificación retroactiva de submarinos de esnórquel antiguos, por ejemplo del modelo 209. Se pretende que los submarinos de esnórquel antiguos, mediante la modificación retroactiva que ya se ha propuesto hace algún tiempo, véase el documento de Siemens AG “Electrical Systems for Submarines” de 2001, alcancen una mayor autonomía en navegación submarina. Con ello hay que tener en cuenta que la potencia eléctrica, que está instalada a bordo de los 15 submarinos modificados retroactivamente, aumenta claramente con relación a la original, en especial si casi al mismo tiempo que la modificación retroactiva con un dispositivo de celdas de combustible se renuevan también los juegos de baterías. Las nuevas baterías tienen normalmente una potencia claramente superior a la de las baterías instaladas originalmente.

En total la instalación eléctrica tiene que configurarse de tal modo, conforme a la tarea, que sea adecuada 20 para la mayor alimentación de energía eléctrica en la instalación de traslación del submarino y las características específicas de las celdas de combustible. Con ello es necesario tener en cuenta que la modificación retroactiva con un dispositivo de celdas de combustible, como se menciona en el documento citado, se produzca de tal modo que el casco del submarino antiguo se complemente con un compartimento llamado AIP (Air Independent Propulsion). En éste se encuentra el dispositivo de celdas de combustible y los dispositivos de control y conmutación pertenecientes al 25 mismo así como los dispositivos auxiliares necesarios, etc.

La tarea es resuelta fundamentalmente por medio de que el dispositivo de celdas de combustible se une a los carriles de corriente para alimentar el motor de hélice con energía eléctrica, a través de un desconectador para corte en carga accionado en función del nivel de tensión del dispositivo de celdas de combustible.

La solución más sencilla para la modificación retroactiva o también para el primer equipamiento de un 30 submarino con un dispositivo de celdas de combustible sería unir éste directamente a los carriles de corriente, para alimentar el motor de hélice con energía eléctrica, ya que el dispositivo de celdas de combustible puede conectarse y desconectarse por sí mismo y de este modo podría conectarse directamente, posteriormente, a los carriles de corriente para alimentar el motor de hélice con energía eléctrica. Esto cumpliría los requisitos sobre una conexión posterior, que en especial ahorre espacio y sea sencilla, del dispositivo de celdas de combustible al sistema de alimentación de 35 energía de un submarino. Conforme a la invención, sin embargo, se dispone entre el dispositivo de celdas de combustible y los carriles de corriente, que están unidos al motor de hélice, un desconectador para corte en carga que puede accionarse en función del nivel de tensión del dispositivo de celdas de combustible. De este modo se obtiene una posibilidad de conexión posterior especialmente ventajosa del dispositivo de celdas de combustible, que hace posible conectar, comprobar, etc. especialmente bien las celdas de combustible. De este modo pueden cumplirse los 40 requisitos de funcionamiento especiales de un dispositivo de celdas de combustible para submarinos.

En una configuración de la invención está previsto que la instalación de alimentación de energía presente un desconectador para corte en carga, que está configurado como desconectador para corte en carga bipolar para al menos 1.000 amperios. De este modo se obtiene un desconectador para corte en carga ventajosamente más económico y sencillo, que garantiza la seguridad de funcionamiento requerida para un dispositivo de celdas de 45 combustible a bordo de submarinos.

En otra configuración de la invención está previsto que el desconectador para corte en carga sea un desconectador para corte en carga tripolar para una estructura con bajo campo de dispersión, en donde en ambos casos el desconectador para corte en carga une el dispositivo de celdas de combustible directamente a los carriles de corriente de la instalación de alimentación de energía. Aunque un desconectador para corte en carga tripolar es 50 claramente más complicado que un desconectador para corte en carga bipolar, tiene sin embargo la ventaja especial de que su estructura permite una transmisión de energía con bajo campo de dispersión. De este modo se obtiene en esta configuración una alimentación de energía especialmente ventajosa del submarino a través de la instalación de celdas de combustible, que tiene en cuenta los elevados requisitos sobre la seguridad contra la localización.

En una configuración de la invención está previsto asimismo que entre el dispositivo de celdas de combustible 55 y el desconectador para corte en carga, en caso necesario, puede disponerse además un regulador CC-CC. Con la disposición de un regulador CC-CC entre el dispositivo de celdas de combustible y el desconectador para corte en carga es posible un funcionamiento de la celda de combustible, en un margen de tensión especialmente favorable, sin

que el nivel de tensión de los carriles de corriente tenga que corresponderse con el mismo. Se obtiene por lo tanto para el funcionamiento del dispositivo de celdas de combustible una variabilidad especialmente favorable. Por lo tanto la celda de combustible puede conectarse posteriormente en funcionamiento de carga parcial a los carriles de corriente. También en el caso de una avería de más de un módulo, si el dispositivo de celdas de combustible se compone de varios módulos, por ejemplo 8, que están conectados en serie, puede mantenerse el nivel de tensión para la energía 5 transmitida a los carriles de corriente.

En una configuración de la invención está previsto asimismo que el dispositivo de celdas de combustible se haga funcionar con un módulo de conexión y desconexión. De este modo puede realizarse una puesta en marcha y una desconexión óptimas del dispositivo de celdas de combustible, en especial si el desconectador para corte en carga, como se ha previsto ventajosamente, se acciona en función de un modo de conexión y conexión específico del 10 dispositivo de celdas de combustible. Esto aumenta considerablemente la seguridad de funcionamiento y la vida útil así como el número de procesos de conexión y desconexión, que puede llevar a cabo el dispositivo de celdas de combustible. Los módulos de celdas de combustible están dotados tanto para el funcionamiento como para fines de ensayo y comprobación de una serie de componentes de técnica de automatización, por ejemplo sensores, bombas y válvulas accionadas a distancia para hidrógeno, oxígeno, agua de refrigeración, nitrógeno, vacío y agua desionizada. 15

Asimismo están contenidos para el funcionamiento y la conexión de los módulos de celdas de combustible otros componentes de técnica de funcionamiento, como reductores de presión, intercambiadores de calor, depósitos de gas, etc., y precisamente también aquí tanto para el funcionamiento como para fines de ensayo y comprobación. De este modo se obtiene un dispositivo de celdas de combustible que, “en el estado”, puede hacerse funcionar por completo y ensayarse, en donde los modos de conexión y desconexión también pueden ensayarse. En total se obtiene 20 por lo tanto un dispositivo de celdas de combustible que, como dispositivo “stand alone”, puede utilizarse junto con los juegos de baterías y en caso de necesidad se conecta posteriormente a los carriles de corriente para alimentar el motor eléctrico de hélice con energía eléctrica.... [Seguir leyendo]

1. Instalación de alimentación de energía para un submarino con al menos un motor eléctrico de hélice, un juego de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de alimentación de energía con carriles de corriente así como dispositivos de conmutación y automatización, en donde la instalación de alimentación de energía presenta un dispositivo de celdas de combustible H2O2, que está unido a los carriles de corriente – para alimentar el 5 motor de hélice con energía eléctrica – a través de un desconectador para corte en carga accionado en función del nivel de tensión del dispositivo de celdas de combustible, en donde el desconectador para corte en carga une el dispositivo de celdas de combustible directamente a la instalación de alimentación de energía y en donde la instalación de alimentación de energía, por motivos de protección contra cortocircuitos, presenta un punto teórico de fusión en el ramal en paralelo del dispositivo de celdas de combustible o de la conexión de carga. 10

2. Instalación de alimentación de energía según la reivindicación 1, caracterizada porque el desconectador para corte en carga es un desconectador para corte en carga bipolar para al menos 1.000 amperios.

3. Instalación de alimentación de energía según la reivindicación 1, caracterizada porque el desconectador para corte en carga es de forma preferida un desconectador para corte en carga tripolar, para una estructura con bajo campo de dispersión. 15

4. Instalación de alimentación de energía según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque entre el dispositivo de celdas de combustible y el desconectador para corte en carga, en caso necesario, puede disponerse además un regulador CC-CC.

5. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de celdas de combustible se hace funcionar con un módulo de conexión y desconexión. 20

6. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el desconectador para corte en carga se acciona en función de un modo de conexión y desconexión, específico de las celdas de combustible y, dado el caso con su uso como dispositivo de carga de baterías, específico de las baterías.

7. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada 25 porque en serie con los desconectadores para corte en carga del dispositivo de celdas de combustible o de la conexión de carga está dispuesto un punto teórico de fusión.

8. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque para el funcionamiento y la conexión y desconexión de los módulos de celdas de combustible contiene otros componentes de técnica de automatización, como sensores, bombas y válvulas accionadas a distancia para hidrógeno, 30 oxígeno, agua de refrigeración, nitrógeno, vacío y agua desionizada.

9. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque para fines de ensayo y comprobación del dispositivo de celdas de combustible contiene otros componentes de técnica de automatización, como sensores, bombas y válvulas accionadas a distancia para hidrógeno, oxígeno, agua de refrigeración, nitrógeno, vacío y agua desionizada. 35

10. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque para el funcionamiento y la conexión y desconexión de los módulos de celdas de combustible contiene otros componentes de técnica de automatización, como reductores de presión, intercambiadores de calor, depósitos de gas, etc..

11. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, 40 caracterizada porque para fines de ensayo y comprobación del dispositivo de celdas de combustible contiene otros componentes de técnica de automatización, como reductores de presión, intercambiadores de calor, depósitos de gas, etc..

12. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se utiliza para la modificación retroactiva de submarinos convencionales. 45

13. Instalación de alimentación de energía según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en especial según la reivindicación 12, caracterizada porque presenta al menos un limitador de corriente HTS que coopera con un desconectador para corte en carga, que se refrigera con un líquido criogénico.

14. Instalación de alimentación de energía según la reivindicación 13, caracterizada porque el limitador de corriente HTS está unido a un recipiente de almacenamiento para líquido criogénico, que se refrigera en especial 50 mediante un grupo eléctrico.

15. Instalación de alimentación de energía según la reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque el limitador de corriente HTS está unido a un recipiente de almacenamiento para líquido criogénico, cuyo calor de vaporización se usa para calentar el oxígeno líquido, que se necesita para el funcionamiento del dispositivo de celdas de combustible.

16. Instalación de alimentación de energía según la reivindicación 13, 14 ó 15, caracterizada porque el limitador de corriente HTS y el recipiente de almacenamiento están dispuestos en la misma sección que la instalación de alimentación de energía.