PROPULSIÓN DE BARCO.

Propulsión de barco con al menos una hélice de barco (7), al menos un motor eléctrico (6) mediante el cual puede accionarse al menos una hélice de barco (7),

y una alimentación de corriente alimentada por convertidor, mediante la cual puede alimentarse al menos un motor eléctrico (6) con energía eléctrica y que presenta al menos un motor de accionamiento y al menos un generador accionado por el mismo, en donde al menos un electromotor (6) y al menos un generador están configurados como motores sincrónicos de corriente alterna, en donde al menos un motor eléctrico (6), configurado como motor sincrónico de corriente alterna, y/o al menos un generador de la alimentación de corriente, configurado como motor sincrónico de corriente alterna, presenta o presentan un rotor (8) y un devanado de estator, que están dispuestos consecutivamente en una dirección radial del motor eléctrico (6) o del generador, y en donde el devanado de estator presenta un devanado de corriente alterna con entrehierro (10), cuyos conductores de haz están configurados con finos cables de cobre aislados, que está dispuesto en una rendija anular (11) entre el rotor (8) y una culata de hierro (12), que mediante una estructura de material sintético está reforzado y/o llenado o impregnado con resina y que está conectado a un dispositivo de refrigeración (13) asociado al mismo, mediante el cual puede evacuarse el calor disipado que se produzca en el mismo, caracterizada porque el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) está configurado sin ranuras de hierro y la culata de hierro (12) como culata de hierro (12) magnética chapada y porque el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro de al menos un motor eléctrico (6) y/o de al menos un generador de la alimentación de corriente está instalado en un recipiente anular (14) de material aislante, que está circundado por la culata de hierro (12) magnética chapada, y porque el dispositivo de refrigeración (13) asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro presenta un circuito de refrigerante (15), que introduce refrigerante (17) por un lado frontal (16) del recipiente anular (14) que aloja el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) en el mismo y lo extrae de éste por su otro lado frontal (18), en donde el refrigerante (17) circula entre un lado frontal y el otro lado frontal del recipiente anular, entre el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) y el recipiente anular (14) y, dado el caso, a través de canales longitudinales adicionales hasta dentro del devanado de corriente alterna con entrehierro (10)

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La invención se refiere a una propulsión de barco con al menos una hélice de barco, al menos un motor eléctrico mediante el cual puede accionarse al menos una hélice de barco, y una alimentación de corriente alimentada por convertidor, mediante la cual puede alimentarse al menos un motor eléctrico con energía eléctrica y que presenta al menos un motor de accionamiento y al menos un generador accionado por el mismo, en donde al menos un electromotor y al menos un generador están configurados como motores sincrónicos de corriente alterna.

Se conocen propulsiones de barco diesel-eléctricas, cuya alimentación de corriente presenta generadores sincrónicos alojados en un punto apropiado en el casco del barco, a través de los cuales se alimentan por su parte motores sincrónicos o asincrónicos alimentados por convertidor. Los motores eléctricos que accionan las hélices del barco pueden estar dispuestos por ejemplo como motores interiores y accionar las hélices del barco a través de instalaciones de árbol.

Aparte de esto se conocen propulsiones de góndola separada, que tienen un motor asincrónico dispuesto en una góndola de motor giratoria o un motor sincrónico excitado permanentemente. La góndola de motor está dispuesta por fuera del casco del barco y puede estar dotada de una o dos hélices de barco. La evacuación del calor disipado desde el motor eléctrico se realiza aquí solamente a través de la superficie exterior de la góndola de motor sobre el agua marina. Los motores asíncronos y los generadores tienen intercambiadores de calor de aire-agua.

Partiendo del estado de la técnica ilustrado al comienzo, la invención se ha impuesto la tarea de perfeccionar de tal modo la propulsión de barco del género expuesto, que pueda estar configurada con menos pérdidas por kW de potencia instalada y de forma correspondiente con un mayor campo de excitación sobre el devanado.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención por medio de que al menos un motor eléctrico, configurado como motor sincrónico de corriente alterna, y/o al menos un generador de la alimentación de corriente, configurado como motor sincrónico de corriente alterna, presenta o presentan como devanado de estator un devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, cuyos conductores de haz están configurados con finos cables de cobre aislados, que está dispuesto en una rendija anular entre un rotor y una culata de hierro magnética chapada, que mediante una estructura de material sintético está reforzado y/o llenado o impregnado con resina y que está conectado a un dispositivo de refrigeración asociado al mismo, mediante el cual puede evacuarse el calor disipado que se produzca en el mismo.

A causa de la configuración del devanado de corriente alterna con entrehierro puede prescindirse de las ranuras de hierro a potencial de tierra, en donde además son menores las diferencias de potencial y las intensidades de campo con relación a los conductores de estator; son posibles mayores distancias de aislamiento en el devanado de corriente alterna con entrehierro, lo que es favorable en especial para motores de alta tensión.

Cuando al menos un motor eléctrico configurado como motor sincrónico de corriente alterna, y/o al menos un generador de la alimentación de corriente, configurado como motor sincrónico de corriente alterna, presenta o presentan sobre el rotor un devanado de excitación rotatorio formado por cable supra-conductor de alta temperatura (HTSL), que está dispuesto en un criostato aislado al vacío y puede refrigerarse a bajas temperaturas de 15 a 77 Kº, el campo de excitación puede ser en lugar de un tesla casi de dos tesla; se admiten grandes entrehierros o rendijas anulares radiales libres, en donde por medio de esto existe la posibilidad de llevar el refrigerante a hacer contacto directo con el devanado de corriente alterna con entrehierro.

Conforme a una ejecución ventajosa de la propulsión de barco conforme a la invención, el devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro de al menos un motor eléctrico y/o de al menos un generador de la alimentación de corriente está instalado en un recipiente anular de material aislante, que está circundado por la culata de hierro magnética chapada; con ello ya no es posible una evacuación suficiente del devanado de corriente alterna con entrehierro solamente a través de la culata de hierro magnética chapada, de tal modo que son necesarias las medidas conforme a la invención.

De forma ventajosa, el recipiente anular que aloja el devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro está configurado con material sintético reforzado con fibra de vidrio.

El dispositivo de refrigeración asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro puede configurarse ventajosamente mediante un circuito de refrigerante, que introduce refrigerante por un lado frontal del recipiente anular que aloja el devanado de corriente alterna con entrehierro en el mismo y lo extrae de éste por su otro lado, en donde el refrigerante circula entre un lado frontal y el otro lado frontal del recipiente anular, entre el devanado de corriente alterna con entrehierro y el recipiente anular y, dado el caso, a través de canales longitudinales adicionales hasta dentro del devanado de corriente alterna con entrehierro.

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Como refrigerante del dispositivo de refrigeración asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro está previsto convenientemente un líquido refrigerante, por ejemplo aceite, MIDEL, etc..

Para evacuar el calor disipado desde el circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración, asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, está dispuesto convenientemente en este circuito de refrigerante un intercambiador de calor que puede retro-refrigerarse mediante el sistema de agua de refrigeración del barco.

Alternativamente el intercambiador de calor, previsto en el circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, puede retro-refrigerarse mediante agua del mar.

El intercambiador de calor del circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración, asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, puede estar previsto fijamente en el casco del barco.

Conforme a otra forma de ejecución ventajosa de la propulsión de barco conforme a la invención, éste está configurado como propulsión de góndola separada, en donde al menos uno de sus motores eléctricos está dispuesto en una góndola de motor de la propulsión de góndola separada.

Los conductos de refrigeración que configuran el circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración, asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, están configurados convenientemente de forma flexible.

Para apoyar la evacuación de calor desde la culata de hierro magnético chapada, de al menos un motor eléctrico, la culata de hierro está abarquillada de forma preferida en la carcasa de la góndola de motor de la propulsión de góndola separada.

Conforme a otra forma de ejecución conveniente de la propulsión de barco conforme a la invención, el intercambiador de calor del circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración, asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, está dispuesto en un módulo de azimut giratorio de la propulsión de góndola separada.

Si el intercambiador de calor del circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración, asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, está dispuesto en un módulo de apoyo de la propulsión de góndola separada, en donde los tubos del intercambiador de calor están en unión térmica con la pared del módulo de apoyo, puede usarse de forma sencilla agua de mar para evacuar calor disipado desde el circuito de refrigerante.

Para facilitar cualquier tipo de trabajo de mantenimiento y reparación del dispositivo de refrigeración, asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro sin ranuras de hierro, es conveniente que esté dispuesta una bomba de circulación dispuesta en su circuito de refrigerante en o sobre el módulo de azimut giratorio de la propulsión de góndola separada. Conforme a otra forma de ejecución... [Seguir leyendo]

1. Propulsión de barco con al menos una hélice de barco (7), al menos un motor eléctrico (6) mediante el cual puede accionarse al menos una hélice de barco (7), y una alimentación de corriente alimentada por convertidor, mediante la cual puede alimentarse al menos un motor eléctrico (6) con energía eléctrica y que presenta al menos un motor de accionamiento y al menos un generador accionado por el mismo, en donde al menos un electromotor (6) y al menos un generador están configurados como motores sincrónicos de corriente alterna, en donde al menos un motor eléctrico (6), configurado como motor sincrónico de corriente alterna, y/o al menos un generador de la alimentación de corriente, configurado como motor sincrónico de corriente alterna, presenta o presentan un rotor (8) y un devanado de estator, que están dispuestos consecutivamente en una dirección radial del motor eléctrico (6) o del generador, y en donde el devanado de estator presenta un devanado de corriente alterna con entrehierro (10), cuyos conductores de haz están configurados con finos cables de cobre aislados, que está dispuesto en una rendija anular

(11) entre el rotor (8) y una culata de hierro (12), que mediante una estructura de material sintético está reforzado y/o llenado o impregnado con resina y que está conectado a un dispositivo de refrigeración (13) asociado al mismo, mediante el cual puede evacuarse el calor disipado que se produzca en el mismo, caracterizada porque el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) está configurado sin ranuras de hierro y la culata de hierro (12) como culata de hierro (12) magnética chapada y porque el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro de al menos un motor eléctrico (6) y/o de al menos un generador de la alimentación de corriente está instalado en un recipiente anular (14) de material aislante, que está circundado por la culata de hierro (12) magnética chapada, y porque el dispositivo de refrigeración (13) asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro presenta un circuito de refrigerante (15), que introduce refrigerante (17) por un lado frontal (16) del recipiente anular (14) que aloja el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) en el mismo y lo extrae de éste por su otro lado frontal (18), en donde el refrigerante (17) circula entre un lado frontal y el otro lado frontal del recipiente anular, entre el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) y el recipiente anular (14) y, dado el caso, a través de canales longitudinales adicionales hasta dentro del devanado de corriente alterna con entrehierro (10).

2. Propulsión de barco según la reivindicación 1, en el que al menos un motor eléctrico (6) configurado como motor sincrónico de corriente alterna, y/o al menos un generador de la alimentación de corriente, configurado como motor sincrónico de corriente alterna, presenta o presentan sobre el rotor un devanado de excitación rotatorio formado por cable supra-conductor de alta temperatura (HTSL), que está dispuesto en un criostato (9) aislado al vacío y puede refrigerarse a bajas temperaturas de 15 a 77 Kº.

3. Propulsión de barco según la reivindicación 1, el recipiente anular (14) que aloja el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro está configurado con material sintético reforzado con fibra de vidrio.

4. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que como refrigerante (17) del dispositivo de refrigeración (13) asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro está previsto un líquido refrigerante aislante, por ejemplo aceite, MIDEL, etc..

5. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un intercambiador de calor (19), dispuesto en el circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13) asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, puede retro-refrigerarse mediante el sistema de agua de refrigeración (20) del barco.

6. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un intercambiador de calor (19), dispuesto en el circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13) asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, puede retro-refrigerarse mediante agua de mar.

7. Propulsión de barco según la reivindicación 5 ó 6, en la que el intercambiador de calor (19) del circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13), asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, está dispuesto fijamente en el casco del barco (3).

8. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 1 a 7, que está configurada como propulsión de góndola separada (1), en donde al menos uno de sus motores eléctricos (6) está dispuesto en una góndola de motor (2) de la propulsión de góndola separada (1).

9. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que los conductos de refrigeración que configuran el circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13), asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, están configurados de forma flexible.

10. Propulsión de barco según la reivindicación 8 u 9, en la que la culata de hierro (12) magnética chapada de al menos un motor eléctrico (6) está abarquillada en la carcasa (23) de la góndola de motor (2) de la propulsión de góndola separada (1).

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11. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 8 a 10, en la que el intercambiador de calor (19) del circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13), asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, está dispuesto en un módulo de azimut giratorio (4) de la propulsión de góndola separada (1).

12. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 8 a 10, en la que el intercambiador de calor (19) del circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13), asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, está dispuesto en un módulo de apoyo (5) de la propulsión de góndola separada (1), en donde los tubos del intercambiador de calor (19) están en unión térmica con la pared del módulo de apoyo (5).

13. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 8 a 12, en la que una bomba de circulación (21) dispuesta en el circuito de refrigerante (15) del dispositivo de refrigeración (13), asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, está dispuesta en o sobre el módulo de azimut giratorio (4) de la propulsión de góndola separada (1).

14. Propulsión de barco según la reivindicación 1 ó 2, en la que el dispositivo de refrigeración asociado al devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro de al menos un motor eléctrico (6) y/o de al menos un generador de la alimentación de corriente presenta al menos un rodete de ventilador (30, 31), dispuesto sobre un eje de rotor (27) y mediante el cual una corriente de gas de refrigeración, por ejemplo de aire de refrigeración (32), puede dirigirse en el espacio intermedio anular (25) entre el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) y el rotor (8) y/o el espacio intermedio anular (26) entre el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) y la culata de hierro (12) magnética chapada de al menos un motor eléctrico (6) o generador.

15. Propulsión de barco según la reivindicación 14, en la que en ambos lados frontales (28, 29) del rotor (8) está previsto en cada caso un rodete de ventilador (30, 31).

16. Propulsión de barco según la reivindicación 14 ó 15, en la que el devanado de corriente alterna con entrehierro

(10) sin ranuras de hierro está configurado con rendijas de refrigeración (24) que se extienden en su dirección radial, por medio de las cuales puede descargarse el calor disipado que se produce en el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) en el gas de refrigeración (32) que circula por el mismo.

17. Propulsión de barco según la reivindicación 16, en la que las rendijas de refrigeración radiales (24) del devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro están formadas con cuerpos de relleno de teflón, que pueden insertarse durante el montaje del devanado de corriente alterna con entrehierro (10) entre sus varillas de estator y extraerse después del llenado o de la impregnación.

18. Propulsión de barco según la reivindicación 16 ó 17, con una disposición de chapa guía (33), mediante el cual se guían las corrientes de gas de refrigeración (32) generadas por los dos rodetes de ventilador (30, 31) en el espacio intermedio anular (25) entre el rotor (8) y el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) sin ranuras de hierro, en dirección a la región central axial de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador, en donde las corrientes de gas de refrigeración (32) se guían a través de las rendijas de refrigeración radiales (24) del devanado de corriente alterna con entrehierro (10) hacia fuera del espacio intermedio anular (25) entre el rotor (8) y el devanado de corriente alterna con entrehierro (10), hasta el espacio intermedio anular (26) entre el devanado de corriente alterna con entrehierro (10) y la culata de hierro (12) magnética chapada, y después de vuelta a los lados frontales (28, 29) del rotor (8).

19. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 14 a 18, en la que en una carcasa (38) de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador está configurada por cada rodete de ventilador (30, 31) una abertura de aspiración (34, 35), a través de la cual el o los rodetes de ventilador (30, 31) aspiran gas de refrigeración.

20. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 14 a 19, en la que en la carcasa (38) de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador están configuradas una o varias aberturas de descarga (39, 40), a través de las cuales el gas de refrigeración (32), después de que haya abandonado de nuevo la rendija anular (11) entre rotor (8) y culata de hierro (12), se descarga desde la carcasa (38) de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador.

21. Propulsión de barco según la reivindicación 20, en la que la abertura de aspiración o las aberturas de aspiración (34, 35) y la abertura de descarga o las aberturas de descarga (39, 40) están dispuestas ventajosamente en un uno

o en cada caso en uno de los dos lados frontales (28, 29) del rotor (8), en la carcasa (38) de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador.

22. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 14 a 21, en la que la corriente de gas de refrigeración (32) es guiada en un circuito y puede retro-refrigerarse mediante intercambiadores de calor de gas-agua (43, 44).

23. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 14 a 18, en la que dentro de la carcasa (38) de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador en un espacio intermedio axial o en ambos espacios intermedios axiales (41, 42) entre un lado frontal o ambos lados frontales (28, 29) de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador y de una pared frontal o de ambas paredes frontales (36, 37) de la carcasa (38) está dispuesto ventajosamente, en cada caso

5 al menos un intercambiador de calor de gas-agua (43, 44), que está conectado a un circuito de refrigeración (45) del barco y a lo largo del cual es guiada la corriente de gas de refrigeración (32) calentada que sale de la rendija anular

(11) entre rotor (8) y culata de hierro (12), antes de que sea presionada por al menos un rodete de ventilador (30, 31) de vuelta hasta la rendija anular (11).

24. Propulsión de barco según una de las reivindicaciones 14 a 22, en la que el o los intercambiadores de calor de 10 gas-agua está o están dispuesto(s) por fuera de la carcasa de al menos un motor eléctrico (6) y/o generador.