Máquinas eléctricas en técnica de supraconducción para barcos de la marina (armada).

Máquinas eléctricas, por ejemplo motores o generadores, en técnica de supraconducción,

en especial en técnicade supraconducción a altas temperaturas, en donde las máquinas presentan un rotor con supraconductores, enespecial supraconductores a altas temperaturas, un criostato de rotor, un árbol de rotor y una crio-unión con un crioconductor

entre el criostato y un generador de frío así como un estátor en técnica no superconductora,

caracterizadas porque están configuradas resistentes contra sacudidas aptas para barcos de la marina, en donde elestátor (13, 29), el rotor (18, 28) y el criostato (15) están desacoplados en cuanto a movimiento, con respecto a unacaja de máquina (4, 23) exterior y con respecto al árbol de roto (12,) mediante elementos elásticos (17, 25).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2002/003239.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: RIES,GUNTER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B63G13/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B63 BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS.B63G INSTALACIONES OFENSIVAS Y DEFENSIVAS EN LOS BUQUES; COLOCACION DE MINAS; DRAGADO DE MINAS; SUBMARINOS; PORTAAVIONES (medios de ataque o de defensa en general, p. ej. torretas, F41H). › Otras instalaciones ofensivas o defensivas sobre buques; Buques caracterizados por este fin.
  • B63H21/17 B63 […] › B63H PROPULSION O GOBIERNO MARINO (propulsión de vehículos de colchón de aire B60V 1/14; para submarinos que no sean de propulsión nuclear, B63G; en particular para torpedos F42B 19/00). › B63H 21/00 Utilización de plantas o grupos motrices de propulsión a bordo de buques (utilización de unidades de propulsión fuera borda B63H 20/00; refuerzos de casco para soportar este aparato o sus elementos B63B 3/70; plantas o grupos motrices en sí , ver las clases apropiadas). › por motor eléctrico (vehículos de propulsión eléctrica B60L).
  • B63H23/24 B63H […] › B63H 23/00 Transmisión de la energía desde la planta o grupo motriz de propulsión a los elementos propulsores (cambio de orientación de palas de hélice B63H 3/00; adaptación de la transmisión permitiendo la regulación en posición o en dirección de hélices B63H 5/125; transmisión entre motores de viento y elementos de propulsión B63H 13/00, en unidades de propulsión fuera borda B63H 20/14; adaptación de la transmisión que permita el reglaje de las hélices B63H 20/08; para vehículos en general B60K; mando de auxiliares B63J; elementos de transmisión en sí F16). › eléctrico.
  • B63H25/42 B63H […] › B63H 25/00 Gobierno; Disminución de marcha utilizando medios distintos a los elementos propulsores (empleando tuberías o collares portahélices regulables para gobernar B63H 5/14; utilizando unidades de propulsión fueraborda instaladas de forma amovible B63H 20/00 ); Anclaje o amarre dinámico, es decir, posicionamiento de los buques por medio de elementos propulsores auxiliares o principales (anclajes no dinámicos B63B 21/00; equipo para reducir el balanceo u otros movimientos molestos del buque por ayuda de un chorro o hélices auxiliares B63B 39/08). › Gobierno o anclaje dinámico por elementos propulsores (con la ayuda de chorros B63H 25/46 ); Gobierno o anclaje dinámico por hélices utilizadas únicamente con este fin; Gobierno o anclaje dinámico por timones que llevan las hélices.
  • B63H5/125 B63H […] › B63H 5/00 Instalaciones a bordo de buques de elementos propulsores que actúan directamente sobre el agua. › con montaje móvil con respecto al casco, p.ej. ajustable en dirección (montaje móvil cuyo único fin es el gobierno del timón B63H 25/42).
  • H02K1/18 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › H02K 1/00 Detalles del circuito magnético (circuitos magnéticos para relés H01H 50/16). › Medios de montaje o de fijación de partes magnéticas fijas sobre o en estructuras que constituyen el estator.
  • H02K1/30 H02K 1/00 […] › utilizando una o varias piezas intermedias, p. ej. crucetas.
  • H02K5/24 H02K […] › H02K 5/00 Carcasas o envolturas; Recintos; Soportes. › especialmente adaptados para la supresión o reducción de ruidos o vibraciones.
  • H02K55/04 H02K […] › H02K 55/00 Máquinas dinamoeléctricas con arrollamientos que funcionan a temperaturas criogénicas. › con arrollamientos de campo giratorio.
  • H02K7/08 H02K […] › H02K 7/00 Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente asociados con con máquinas dinamo-eléctricas, p. ej. asociación estructural con un motores mecánico de arrastre o máquinas dinamoeléctrica auxiliares. › Asociación estructural con cojinetes.
  • H02K7/12 H02K 7/00 […] › con movimiento auxiliar limitado de estatores, rotores o partes centrales, p. ej. rotores que se puede desplazar axialmente para asegurar un embrague o un frenazo.
  • H02K7/18 H02K 7/00 […] › Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas.
  • H02K9/19 H02K […] › H02K 9/00 Disposiciones de refrigeración o de ventilación (canales o conductos en las partes del circuito magnético H02K 1/20, H02K 1/32; canales o conductos en o entre los conductores H02K 3/22, H02K 3/24). › para máquinas con carcasa cerrada y circuito cerrado de refrigeración que utilizan un agente de refrigeración líquido, p. ej. aceite.

PDF original: ES-2435819_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Máquinas eléctricas en técnica de supraconducción para barcos de la marina (armada)

En el pasado ya se ha propuesto ejecutar máquinas eléctricas convencionales, por ejemplo motores o generadores, en técnica de supraconducción para mejorar el grado de eficacia de estas máquinas y poder materializar conceptos de ahorro de espacio. También se han materializado ya las correspondientes máquinas de laboratorio, y se han presentado públicamente en los EE.UU. y en Alemania. Sin embargo, hasta ahora no ha tenido lugar una realización en la práctica operacional de barcos, ya que las dificultades técnicas, en especial en barcos de la marina (armada) con sus requisitos especialmente elevados en cuanto a resistencia a sacudidas, resistencia a vibraciones, etc., se consideraba que no eran todavía superables.

La tarea de la invención consiste en indicar máquinas eléctricas en técnica de supraconducción, en especial en técnica de supraconducción a altas temperaturas, que estén configuradas conforme a la práctica y puedan utilizarse sin más en barcos de la marina (armada) , en donde la tarea consiste en especial en indicar un motor de accionamiento en técnica de supraconducción para hélices timón, en el que las ventajas específicas de la técnica de supraconducción pueden conducir a un accionamiento especialmente fácil, que haga posible una forma de popa favorable para el flujo y conduzca a una configuración delgada del barco.

Ya se conocen máquinas eléctricas apropiadas para barcos de la marina (armada) . Estas máquinas son grandes y pesadas y no están integradas en los barcos en cuanto a movimiento. Lo mismo es aplicable a los motores eléctricos de hélices timón, como los que se muestran en los documentos WO 02/30742 A1 y DE 196 47 948 A1. Estos motores, aunque están desacoplados de su caja con respecto a vibraciones, a causa de la refrigeración por aire habitual prevista tienen sin embargo una estructura grande y pesada.

Una tarea especial de la invención consiste en indicar los componentes individuales de una máquina eléctrica en técnica de supraconducción, que sea apropiada para un barco de la marina (armada) y puedan soportar aceleraciones, de la parte del barco en la que está dispuesta, de hasta 100 g. De este modo también una máquina supraconductora puede usarse sin limitaciones para la marina (armada) .

La máquina eléctrica conforme a la invención, ya sea un motor, por ejemplo un motor eléctrico para una hélice timón eléctrica, o un motor para una hélice convencional o un waterjet, que esté dispuesto en el barco de la marina para aumentar la velocidad de combate, o bien un generador para generar energía eléctrica para cualquier consumidor eléctrico, muestra siempre las ventajas específicas del elevado grado de eficacia, de las reducidas dimensiones y del reducido peso de un motor o generador eléctrico supraconductor.

La tarea en la que se basa la invención es resuelta mediante una máquina eléctrica que, aparte de las particularidades del preámbulo, también presenta las de la parte característica de la reivindicación principal.

Para los elementos fundamentales del motor o generador supraconductor, en especial en una ejecución de supraconducción a altas temperaturas, ya se dispone de información detallada, como por ejemplo sobre el criodistribuidor en el documento WO 00/13296; la misma información sobre el acoplamiento entre la parte de árbol de rotor fría y la parte de árbol guiada hacia fuera de la solicitud de patente alemana 101 10 674.2 así como de cabezas frías del documento EP 0 865 595 B1. Se conocen detalles sobre unidades de compresor y sobre accesorios para crio-refrigeradores, por ejemplo de las descripciones y las instrucciones de manejo de la empresa Leybold para sus modelos RGS o Coolpak. En resumen puede establecerse que de los diferentes campos de la técnica, por ejemplo de la espintomografía nuclear, de limitadores de corriente supraconductores o de productos similares ya se conocen básicamente los componentes, que en una nueva combinación y en la variante fundamental de la invención se pretende usar para los motores y generadores para barcos de la marina (armada) .

De las reivindicaciones subordinadas 2 a 21 se deducen perfeccionamientos y configuraciones ventajosos de la invención.

Conforme a la reivindicación subordinada 2 el rotor, el estátor y el criostato presentan entre sí elementos de unión y cojinetes que, en el caso de una aceleración debida a sacudidas, producen un movimiento de las partes como unidad, en donde el movimiento de la unidad supera la amplitud de vibración.

Conforme a la reivindicación subordinada 3 la caja de máquina exterior está unida elásticamente a un soporte de máquina.

Conforme a la reivindicación subordinada 4 la caja de máquina exterior está colocada elásticamente sobre un bastidor base.

Conforme a la reivindicación subordinada 5 el bastidor base está unido elásticamente con capacidad de desviación,

por ejemplo a través de cojines elastoméricos y/o muelles, al cuerpo del barco. Conforme a la reivindicación subordinada 6 la crio-unión presenta una cabeza fría fija y un distribuidor, que penetra en la región del árbol de rotor, para un medio refrigerante líquido.

Conforme a la reivindicación subordinada 7 entre el distribuidor para el medio refrigerante líquido y el criostato está

dispuesto un crio-conducto flexible, en especial en una ejecución de doble envuelta axial. Conforme a la reivindicación subordinada 8 el estátor presenta un devanado de cobre y el rotor presenta un devanado de entrehierro en ejecución de supraconducción.

Conforme a la reivindicación subordinada 9 el medio refrigerante en las máquinas es neón líquido. Conforme a la reivindicación subordinada 10 el medio refrigerante en las máquinas es nitrógeno líquido. Conforme a la reivindicación subordinada 11 entre las piezas fijas y rotatorias de la crio-unión se insertan juntas de

ferro-fluido para el medio refrigerante. Conforme a la reivindicación subordinada 12 el árbol de rotor presenta elementos de transmisión de par de giro

formados por material sintético reforzado con fibras, entre la parte fría de la máquina y partes de árbol a temperatura normal. Conforme a la reivindicación subordinada 13 la máquina eléctrica presenta refrigeradores tubulares de impulsos

como generadores de frío, que de forma preferida están dispuestos sobre un bastidor soporte elástico.

Conforme a la reivindicación subordinada 14 el refrigerador tubular de impulsos está combinado con un compresor lineal Stirling. Conforme a la reivindicación subordinada 15 la crio-unión desde el refrigerador tubular de impulsos o, dado el caso,

desde otro generador de frío hasta la cabeza fría en la máquina es guiada en un tubo de apoyo o está configurada

como tubo flexible con armadura metálica. Conforme a la reivindicación subordinada 16 el crio-acoplamiento entre cabeza fría y rotor está obturado con relación al árbol de rotor mediante un acoplamiento de ferro-fluido, y la cabeza fría está fijada a la caja de máquina, en donde entre estas dos piezas existe una unión elástica de medio refrigerante.

Conforme a la reivindicación subordinada 17 el crio-distribuidor en la región del árbol de rotor está apoyado de forma

elásticamente flexible. Conforme a la reivindicación subordinada 18 los apoyos elásticos en la máquina se componen de elementos elásticos de goma estándar, por ejemplo del campo de los acoplamientos de árbol elásticos.

Conforme a la reivindicación subordinada 19 los devanados de cobre del estátor están configurados con

refrigeración por líquido, en especial refrigeración por agua. Conforme a la reivindicación subordinada 20 la máquina eléctrica presenta en el estátor canales de refrigeración que discurren radial, axialmente o en dirección periférica, de forma preferida por los que fluye agua.

Pueden deducirse detalles más precisos de la invención de los dibujos que, al igual que las reivindicaciones subordinadas, también contienen otros detalles de la invención. En detalle muestran en una ejecución a modo de ejemplo:

la figura 1 un corte de principio a través de una hélice timón eléctrica en ejecución HTSL, la figura 2 un corte de principio a través de una hélice de timón eléctrica con desacoplamiento de movimiento simplificado,

la figura 3 un conducto de medio refrigerante elástico en el motor.

En la figura 1 designa 1 el contorno de un casco de barco, en el que está dispuesto un vástago de hélice timón 2 de forma giratoria y con capacidad elástica de desviación.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Máquinas eléctricas, por ejemplo motores o generadores, en técnica de supraconducción, en especial en técnica de supraconducción a altas temperaturas, en donde las máquinas presentan un rotor con supraconductores, en especial supraconductores a altas temperaturas, un criostato de rotor, un árbol de rotor y una crio-unión con un crioconductor entre el criostato y un generador de frío así como un estátor en técnica no superconductora, caracterizadas porque están configuradas resistentes contra sacudidas aptas para barcos de la marina, en donde el estátor (13, 29) , el rotor (18, 28) y el criostato (15) están desacoplados en cuanto a movimiento, con respecto a una caja de máquina (4, 23) exterior y con respecto al árbol de roto (12, ) mediante elementos elásticos (17, 25) .

2. Máquinas eléctricas según la reivindicación 1, caracterizadas porque el rotor (18) , el estátor (13) y el criostato (15) presentan entre sí elementos de unión (17) y cojinetes (7) que, en el caso de una aceleración debida a sacudidas, producen un movimiento de las partes como unidad, en donde el movimiento de la unidad supera la amplitud de vibración.

3. Máquinas eléctricas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizadas porque la caja de máquina (4, 23) exterior está unida elásticamente a un soporte de máquina.

4. Máquinas eléctricas según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizadas porque la caja de máquina exterior está colocada elásticamente sobre un bastidor base.

5. Máquinas eléctricas según la reivindicación 4, caracterizadas porque el bastidor base está unido elásticamente con capacidad de desviación, por ejemplo a través de cojines elastoméricos y/o muelles, al cuerpo del barco.

6. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque la crio-unión presenta una cabeza fría fija y un distribuidor, que penetra en la región del árbol de rotor, para un medio refrigerante líquido.

7. Máquinas eléctricas según la reivindicación 6, caracterizadas porque entre el distribuidor para el medio refrigerante líquido y el criostato está dispuesto un crio-conducto flexible, en especial en una ejecución de doble envuelta axial.

8. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el estátor presenta un devanado de cobre y el rotor presenta un devanado de entrehierro en ejecución de supraconducción.

9. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el medio refrigerante en las máquinas es neón líquido.

10. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el medio refrigerante en las máquinas es nitrógeno líquido.

11. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque entre las piezas fijas y rotatorias de la crio-unión se insertan juntas de ferro-fluido para el medio refrigerante.

12. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el árbol de rotor presenta elementos de transmisión de par de giro formados por material sintético reforzado con fibras entre la parte fría de la máquina y partes de árbol a temperatura normal.

13. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque presentan refrigeradores tubulares de impulsos como generadores de frío, que de forma preferida están dispuestos sobre un bastidor soporte elástico.

14. Máquinas eléctricas según la reivindicación 13, caracterizadas porque el refrigerador tubular de impulsos está combinado con un compresor lineal Stirling.

15. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque la crio-unión desde el refrigerador tubular de impulsos o, dado el caso, desde otro generador de frío hasta la cabeza fría en la máquina es guiada en un tubo de apoyo o está configurada como tubo flexible con armadura metálica.

16. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el crioacoplamiento entre cabeza fría y rotor está obturado con relación al árbol de rotor mediante un acoplamiento de ferro-fluido, y la cabeza fría (10) está fijada a la caja de máquina, en donde entre estas dos piezas existe una unión elástica de medio refrigerante.

17. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el criodistribuidor en la región del árbol de rotor está apoyado de forma elásticamente flexible.

18. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque los apoyos

elásticos en la máquina se componen de elementos elásticos de goma estándar, por ejemplo del campo de los 5 acoplamientos de árbol elásticos.

19. Máquinas eléctricas según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque los devanados de cobre del estátor están configurados con refrigeración por líquido, en especial refrigeración por agua.

20. Máquinas eléctricas según la reivindicación 19, caracterizadas porque presentan en el estátor canales de refrigeración que discurren radial, axialmente o en dirección periférica, de forma preferida por los que fluye agua.


 

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