Mecanismo de accionamiento para el timón de buques, que comprende un motor eléctrico instalado alrededor del eje (1) del timón,

cuyo estator (8-9) va soportado por un bastidor (5) anclado a la estructura del buque, mientras que el rotor (10-11) va relacionado con un acoplamiento (2) montado sobre dicho eje, a través de elementos intermedios (14) de transmisión del par motor del rotor al eje.

Mecanismo de accionamiento para el timón de buques.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un mecanismo de accionamiento directo del timón en buques, mediante una máquina eléctrica de diseño compacto acoplada directamente a eje o mecha del timón y que permite un control de posición y asegura el mantenimiento del par. El mecanismo de la invención puede además ser sumergible, garantizando su funcionamiento en caso de inundación.

También el mecanismo de la invención permite reducir el espacio utilizado, respecto de los dispositivos tradicionales, mejorando la eficiencia energética del buque comparado con los sistemas convencionales.

La invención se encuadra en el sector técnico de los sistemas o dispositivos de gobierno en buques.

Antecedentes de la invención

La gran mayoría de los buques actualmente en servicio disponen como sistema de gobierno de un timón de eje vertical, accionado mediante un servo acoplado a su mecha.

Se dispone de un sistema de servo hidráulico, pudiendo ser éste un servo rotativo o accionado por medio de cilindros. En ambos casos el sistema necesita de una central hidráulica ubicada en el local del servo.

La central hidráulica garantiza el aporte hidráulico al servo por medio de electro-bombas gobernadas normalmente por arrancadores. La alimentación de fluido hidráulico, habitualmente aceite a presión, se realiza desde un tanque central. La instalación necesita en distintos puntos de filtros y válvulas para su correcto funcionamiento.

En los últimos tiempos el accionamiento de las electro-bombas se viene realizando por medio de un control-frecuencia, mejorando la respuesta dinámica, y consiguiendo un arranque y funcionamiento suave.

Todo esto hace del convencional un sistema voluminoso, costoso y de baja eficiencia energética, y que requiere de un exigente mantenimiento preventivo y correctivo.

Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto un mecanismo de accionamiento para el timón de buques con accionamiento directo por medio de un motor eléctrico, constituido de un modo compacto para reducir el espacio necesario en el local del servo.

Al tratarse de un sistema completamente eléctrico se elimina la necesidad de disponer de una central de generación hidráulica, con la consiguiente reducción de costes de instalación, así como de mantenimiento preventivo y correctivo, y una mejora en la eficiencia energética.

EL accionamiento se hace por medio de un motor eléctrico del tipo síncrono de imanes permanentes (MSIP). El MSIP actúa como un motor paso a paso, alimentando por medio de un convertidor de pulsos que transforma la corriente alterna proporcionada desde la planta de generación eléctrica del buque.

Se elige el MSIP porque proporciona alto par a bajas velocidades, pudiendo mantenerlo si así fuese necesario.

El sistema es adecuado para ser instalado tanto en buques nuevos como en buques ya existentes.

De acuerdo con la invención, el mecanismo de accionamiento citado comprende un motor eléctrico que va instalado alrededor del eje del timón y cuyo estator va soportado por un bastidor que va anclado a la estructura del buque, mientras que el rotor va relacionado, a través de elementos intermedios de transmisión del par motor del rotor al eje, con un acoplamiento montado sobre dicho eje, siendo preferentemente este acoplamiento de tipo hidráulico y transmisión de par por interferencia.

El acoplamiento hidráulico citado comprende un cuerpo anular que va dispuesto alrededor del eje del timón y una camisa cónica ajustada entre dicho cuerpo anular y el eje del timón.

El rotor del motor eléctrico que constituye el mecanismo de la invención puede ir dispuesto por el interior del estator, quedando soportado por la estructura del buque a través de cojinetes. Con esta disposición los elementos intermedios de transmisión citados están constituidos por brazo radiales de unión entre dicho rotor y el cuerpo anular del acoplamiento intermedio.

Según otra forma de realización, el rotor va dispuesto alrededor del estator y va montado sobre el bastidor que soporta a dicho estator a través de cojinetes. En esta realización los elementos de transmisión citados están constituidos por un conjunto de engranajes planetarios compuesto por un planeta central, que va conectado al rotor del motor, y por una serie de satélites que engranan con dicho planeta central y con una corona periférica fija. Los satélites van montados con libertad de giro en el cuerpo anular del acoplamiento intermedio, al que transmiten el par del planeta central. La corona periférica va montada sobre el bastidor que soporta el estator. Cada uno de los satélites del conjunto de engranajes comentado va fijado al cuerpo anular del acoplamiento intermedio a través de un perno vertical, con interposición de cojinetes de apoyo superior e inferior y de una camisa-rodamiento intermedio.

En cuanto al planeta central va conectado al motor del rotor a través de un plato que va situado por encima de los satélites, plato que se fija por su parte central al planeta y por la periférica al rotor.

El motor eléctrico utilizado en el mecanismo de la invención será preferentemente de tipo de imanes permanentes, los cuales van montados sobre el rotor, mientras que los bobinados 11 van montados en el estator.

En la segunda forma de realización descrita el sistema de engranaje planetario será preferentemente de tipo de engranajes cerámicos.

En cualquiera de las realizaciones, tanto el rotor como el estator pueden disponer de un encapsulado de material impermeable, encargado de proporcionar el aislamiento de estos componentes al agua y humedad.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se muestran dos modos de realización del mecanismo de la invención, dados a título de ejemplo y no limitativo. En los dibujos:

La figura 1 muestra, en sección diametral, un mecanismo de accionamiento para el timón de buques, constituido de acuerdo con la invención.

La figura 2 corresponde al detalle A de la figura 1, a mayor escala.

La figura 3 es una sección similar a la figura 1, mostrando una variante de ejecución.

La figura 4 corresponde al detalle C de la figura 2, a mayor escala.

La figura 5 muestra en perspectiva el sistema de engranajes planetario del mecanismo de la figura 3.

La figura 6 muestra, en una vista de sección en perspectiva, el mecanismo de las figuras 3 a 5.

Descripción detallada de un modo de realización

En las figuras 1 y 2 se muestra de forma esquemática una posible realización del mecanismo de la invención, para el accionamiento del timón de buques, que comprende un motor eléctrico que va instalado alrededor del eje 1 o mecha del timón, a través de un acoplamiento 2 montado sobre dicho eje.

El acoplamiento 2 al eje 1 del timón puede realizarse, por ejemplo, por medio de un acoplamiento de tipo hidráulico con camisa cónica 3 y transmisión de par por interferencia. Este tipo de acoplamiento puede instalarse en la zona cilíndrica de la mecha 1, evitando así los chaveteros en la mecha, los cuales suponen un coste adicional de fabricación. Para montaje y desmontaje del conjunto, el acoplamiento se desmonta axialmente mediante presión hidráulica a través del circuito 4.

El bastidor 5 de la máquina dispone de unos soportes interiores, por ejemplo unos anillos de sujeción 6, sobre los cuales se apoya el cuerpo del estator. Se prevé una camisa de refrigeración 7 que rodee el cuerpo del estator. Dicho estator es similar al de un motor convencional, y podría estar formado por chapa magnética 8 y un bobinado 9. Podría tener un encapsulado de resina epoxy o similar para mejorar el aislamiento del medio y permitir la operación en condiciones de humedad extrema, refrigerado por agua o con una inundación en la local del servo.

El rotor de la máquina consta de un núcleo cilíndrico ferromagnético 10 sobre el que se fijan los imanes 11. Este núcleo puede estar fijado en un bastidor 12 por medio de unos anillos de sujeción 13, sobre los cuales se apoya el cuerpo del rotor. Podría tener un encapsulado de resina epoxy o similar para mejorar el aislamiento del medio y permitir la operación en condiciones de humedad extrema,...

1. Mecanismo de accionamiento para el timón de buques, caracterizado porque comprende un motor eléctrico instalado alrededor del eje del timón, cuyo estator va soportado por un bastidor que va anclado a la estructura del buque, mientras que el rotor va relacionado con un acoplamiento montado sobre dicho eje, a través de elementos intermedios de transmisión del par motor del rotor al eje.

2. Mecanismo según la reivindicación 1, caracterizado porque el acoplamiento es de tipo hidráulico y transmisión de par por interferencia y comprende un cuerpo anular dispuesto alrededor del eje del timón y una camisa cónica ajustada entre dicho cuerpo anular y el eje del timón.

3. Mecanismo según la reivindicación 1, caracterizado porque el rotor va dispuesto por el interior del estator y esta soportado por la estructura del buque a través de cojinetes, estando constituidos los elementos intermedios de transmisión citados por brazos radiales de unión entre dicho rotor y el cuerpo anular del acoplamiento citado.

4. Mecanismo según la reivindicación 1, caracterizado porque el rotor va dispuesto alrededor del estator y va montado sobre el bastidor que soporta a dicho estator a través de cojinetes, estando los elementos de transmisión citados constituidos por un conjunto de engranajes planetarios compuesto por un planeta central, que va conectado al rotor del motor, y por una serie de satélites que engranan con dicho planeta central y con una corona periférica fija, cuyos satélites van montados con libertad de giro en el cuerpo anular del acoplamiento, al que transmiten el par del planeta central.

5. Mecanismo según la reivindicación 4, caracterizado porque la corona periférica fija va montada sobre el bastidor que soporta el estator.

6. Mecanismo según la reivindicación 4, caracterizado porque cada satélite va fijado al cuerpo anular del acoplamiento intermedio a través de un perno vertical, con interposición de cojinetes de apoyo superior e inferior y de una camisa-rodamiento intermedio.

7. Mecanismo según la reivindicación 4, caracterizado porque el planeta central va conectado al rotor del motor a través de un plato situado por encima de los satélites, el cual se fija por su parte central a dicho planeta y por la periferia al rotor.

8. Mecanismo según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor eléctrico es de tipo de imanes permanentes, los cuales van montados sobre el rotor, mientras que los bobinados van montados en el estator.

9. Mecanismo según la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema de engranaje planetario es del tipo de engranajes cerámicos.

10. Mecanismo según las reivindicaciones 1, 3 ó 4, caracterizado porque tanto el rotor como el estator disponen de un encapsulado de material impermeable, encargado de proporcionar el aislamiento de estos componentes al agua y humedad.