Sistema de accionamiento para un barco.

Sistema de accionamiento (1) para un barco, con al menos un árbol de accionamiento (3) con una hélice (2) y con una disposición múltiple de accionamientos (3) sobre al menos un árbol de accionamiento (3) como primeras unidades modulares redundantes,

con generadores (9) para la alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4) como segundas unidades modulares redundantes, en el que está prevista una disposición de baterías (12), en el que las baterías (12) se pueden conmutar opcionalmente a través de medios de conmutación, de tal manera que con ésta se puede realizar una alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4), o de tal manera que éstas se pueden cargar por medio de los generadores (9), en el que las baterías (12) están conectadas a través del o de los medios de conmutación en forma de conmutadores (13) en un circuito intermedio (7) de tensión continua, en el que en el circuito intermedio (7) de tensión continua los generadores (9) y los accionamientos eléctricos (4) están conectados, respectivamente, a través de otros medios de conmutación en forma de conmutadores (8, 11), en el que los medios de conmutación son controlables por una unidad de control (14), en el que en todos los modos del barco, al menos un módulo de la alimentación de energía, formado por una batería (12) y un generador (9), está desactivado y a través de la activación selectiva de los generadores (9), éstos son accionados en sus puntos de trabajo óptimos, en el que por medio de la unidad de control (14) se realiza una supervisión para el seguro contra fallo del sistema de accionamiento (1), en el que en el caso de detección de un fallo de un accionamiento eléctrico (4) en un árbol de accionamiento (3), a través de la activación de los conmutadores (8), se desacopla el accionamiento eléctrico (4) defectuoso del circuito intermedio de tensión continua y se activa un accionamiento eléctrico intacto (4) sobre este árbol de accionamiento (3) cerrándose el conmutador (8) asociado, y en el que en el caso de un fallo de un generador (9) o de una batería (12), éste o ésta se desacopla a través de la activación de los conmutadores (11, 13) del circuito intermedio (7) de tensión continua y se acopla un generador (9) no activado hasta ahora en el circuito intermedio de tensión continua.

Sistema de accionamiento para un barco La invención se refiere a un sistema de accionamiento para un barco.

Los barcos del tipo tratado aquí presentan típicamente como equipo de accionamiento un motor Diesel, con el que se desplaza en movimiento giratorio un árbol de accionamiento con una hélice. De acuerdo con el tamaño del barco se pueden prever también varias hélices, dado el caso, en varios árboles de accionamiento.

Tales barcos pueden estar configurados como barcos de carga y en ESPE caso especialmente como barcos fluviales. Tales barcos fluviales son accionados en cuatro modos diferentes, a saber, el modo de navegación contra corriente con el barco totalmente cargado, el modo de navegación descendente con el barco totalmente cargado o bien vacío y el modo de la navegación por canal.

El diseño de la potencia de accionamiento se realiza en este caso siempre de manera que ésta se diseña de acuerdo con el caso de carga máximo posible, a saber, la navegación a contracorriente con el barco totalmente cargado, para tener a disposición siempre una reserva de potencia, que garantice una maniobra del barco también en las condiciones más desfavorables.

En este caso es un inconveniente que en la mayoría de los modos, en particular en el modo de la navegación descendente y en el modo de la navegación por canal solamente se necesita una fracción reducida de la potencia generada, de manera que el equipo de accionamiento es accionado en un modo de navegación parcial desfavorable desde el punto de vista energético. Además, es un inconveniente que tales sistemas de accionamiento no son seguros contra fallo, es decir, que el fallo de componentes individuales puede conducir a incapacidad de maniobra del barco.

Se conoce a partir del documento DE 35 31 990 A1 un sistema de accionamiento para un barco de pasajeros. Este sistema de accionamiento presenta como motor de accionamiento un motor Diesel que marcha lentamente, que está diseñado de tal manera que cubre la velocidad de crucero máxima necesaria. Para la necesidad de potencia que va más allá de ella, para alcanzar la velocidad punta, en serie con el motor Diesel está conectado un motor eléctrico. La generación de la energía necesaria para ello se realiza por medio de una disposición de motores de cuatro tiempos que funcionan rápidamente.

A través del motor eléctrico adicional, el motor Diesel se puede diseñar de una manera más favorable, pero allí no se garantiza ninguna seguridad contra fallo.

Se conoce a partir del documento DE 102 31 152 A1 un barco, en particular un buque marino (de la Armada) , que presenta varios accionamientos, que pueden estar equipados especialmente con hélices. Los accionamientos son alimentados a través de un sistema de alimentación de energía eléctrica. Éste comprende células de combustible, que alimentan una red de corriente continua, con la que se realiza la alimentación de energía de accionamientos de marcha normal. Además, el sistema de alimentación de energía comprende una red de corriente alterna con generadores para la alimentación de energía para accionamientos de marcha rápida. Se puede intercambiar energía entre la red de corriente continua y la red de corriente alterna. En esta disposición, solamente para las unidades de la red de tensión continua está prevista una redundancia. Además, la previsión de dos redes de corriente significa un gasto constructivo considerable.

Se conoce a partir del documento FR-A-2 907 979, que representa el estado más próximo conocido de la técnica, un sistema de accionamiento para un barco, que presenta también una batería para la alimentación de energía de un accionamiento eléctrico junto a un generador. Las tensiones alternas generadas con estas unidades de alimentación de energía se convierten por medio de un convertidor de AC/DC en una tensión continua para el accionamiento eléctrico. Además, está prevista, como distribuidor, una pletina con elementos de conmutación, por medio de la cual se puede controlar desde que unidades de alimentación de energía se alimenta energía al accionamiento eléctrico.

El documento WO 2008/130968 A1 se refiere a un sistema de alimentación de energía para un buque marino, que presenta un motor para el accionamiento de un árbol de accionamiento con una hélice. Como módulos de alimentación de energía están previstos generadores y, dado caso, baterías, que son controlados por un controlador para poder accionarlos de esta manera en diferentes tipos de funcionamiento. Los módulos de alimentación de energía forman componentes de un circuito de tensión alterna. El lado de accionamiento está conectado en un bus de tensión continua. Para el acoplamiento de ambos buses está prevista una disposición de rectificadores.

Se conocen a partir de los documentos DE 30 43 692 A1 y US-A-233282 otros sistemas de accionamiento para barcos, que presentan baterías como módulos de alimentación de energía.

La invención tiene el cometido de preparar un sistema de accionamiento para un barco, que trabaja de manera eficiente de energía con alta seguridad contra fallo.

Para la solución de este cometido están previstas las características de la reivindicación 1. Las formas de realización ventajosas y los desarrollos convenientes de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención para un barco comprende un árbol de accionamiento con una hélice y con una disposición múltiple de accionamientos eléctricos sobre al menos un árbol de accionamiento como primeras unidades modulares redundantes. Como segundas unidades modulares redundantes están previstos generadores para la alimentación de energía de los accionamientos eléctricos. Está prevista una disposición de baterías, en la que las baterías se pueden conectar opcionalmente a través de medios de conmutación, de tal manera que con éstos se `puede realizar una alimentación de energía de los accionamientos eléctricos o de tal manera que éstos se pueden cargar por medio de los generadores. Las baterías están conectadas a través del o de los medios de conmutación en forma de conmutadores, en un circuito intermedio de tensión continua. En el circuito intermedio de tensión continua, los generadores y los accionamientos eléctricos están conectados, respectivamente, a través de otros medios de conmutación en forma de conmutadores. Los medios de conmutación se pueden controlar por una unidad de control. En todos los modos del barco, al menos un módulo de la alimentación de energía, formado por una batería o un generador, está desactivado y se puede accionar a través de activación selectiva de los generadores en sus puntos de trabajo óptimos. Por medio de la unidad de control se realiza una supervisión para el seguro contra fallo del sistema de accionamiento. En el caso de detección de un fallo de un accionamiento eléctrico en un árbol de accionamiento se desacopla a través de la activación de los conmutadores el accionamiento eléctrico defectuoso del circuito intermedio de tensión continua. Un accionamiento eléctrico intacto sobre este árbol de accionamiento se activa porque el conmutador asociado está cerrado. En el caso de un fallo de un generador o de una batería, éstos son desacoplados del circuito intermedio de tensión continua a través de la activación de los conmutadores y un generador no activado hasta ahora es acoplado en el circuito intermedio de tensión continua.

Con la disposición de baterías, prevista de acuerdo con la invención como alimentación de energía adicional se garantiza un funcionamiento especialmente económico y a prueba de fallos del sistema de accionamiento, obteniendo como ventaja adicional una alta compatibilidad con el medio ambiente.

El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención se puede emplear en este caso para barcos de diferente tipo, en particular para barcos, que se emplean en aguas próximas a la costa y ríos, como por ejemplo remolcadores de puerto así como trasbordadores. El empleo del sistema de accionamiento de acuerdo con la invención es especialmente ventajoso allí donde, en virtud de las disposiciones legales, los barcos nuevos no se pueden equipar ya con motores Diesel. Ejemplos son barcos nuevos en fiordos noruegos.

El sistema de accionamiento de acuerdo con la invención se emplea de manera especialmente ventajosa en barcos fluviales y en remolcadores de puerto. Con el control de acuerdo con la invención de los accionamientos eléctricos se obtiene,... [Seguir leyendo]

1. Sistema de accionamiento (1) para un barco, con al menos un árbol de accionamiento (3) con una hélice (2) y con una disposición múltiple de accionamientos (3) sobre al menos un árbol de accionamiento (3) como primeras unidades modulares redundantes, con generadores (9) para la alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4) como segundas unidades modulares redundantes, en el que está prevista una disposición de baterías (12) , en el que las baterías (12) se pueden conmutar opcionalmente a través de medios de conmutación, de tal manera que con ésta se puede realizar una alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4) , o de tal manera que éstas se pueden cargar por medio de los generadores (9) , en el que las baterías (12) están conectadas a través del o de los medios de conmutación en forma de conmutadores (13) en un circuito intermedio (7) de tensión continua, en el que en el circuito intermedio (7) de tensión continua los generadores (9) y los accionamientos eléctricos (4) están conectados, respectivamente, a través de otros medios de conmutación en forma de conmutadores (8, 11) , en el que los medios de conmutación son controlables por una unidad de control (14) , en el que en todos los modos del barco, al menos un módulo de la alimentación de energía, formado por una batería (12) y un generador (9) , está desactivado y a través de la activación selectiva de los generadores (9) , éstos son accionados en sus puntos de trabajo óptimos, en el que por medio de la unidad de control (14) se realiza una supervisión para el seguro contra fallo del sistema de accionamiento (1) , en el que en el caso de detección de un fallo de un accionamiento eléctrico (4) en un árbol de accionamiento (3) , a través de la activación de los conmutadores (8) , se desacopla el accionamiento eléctrico (4) defectuoso del circuito intermedio de tensión continua y se activa un accionamiento eléctrico intacto (4) sobre este árbol de accionamiento (3) cerrándose el conmutador (8) asociado, y en el que en el caso de un fallo de un generador (9) o de una batería (12) , éste o ésta se desacopla a través de la activación de los conmutadores (11, 13) del circuito intermedio (7) de tensión continua y se acopla un generador (9) no activado hasta ahora en el circuito intermedio de tensión continua.

2. Sistema de accionamiento (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de conmutación están formados por conmutadores de potencia.

3. Sistema de accionamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las baterías (12) están formadas por baterías de polímero de litio.

4. Sistema de accionamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque por medio de la unidad de control (14) se puede realizar una conmutación ininterrumpida desde una alimentación de energía de los accionamientos (4) a través de generadores (9) a una alimentación de energía de los accionamientos eléctricos (4) a través de baterías (12) y a la inversa.

5. Sistema de accionamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las baterías (12) forman unidades modulares.

6. Sistema de accionamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las baterías (12) forman unidades redundantes.