Sistema de propulsor redundante.

Sistema de propulsión redundante para el posicionado dinámico de un buque,

que comprende, por lo menos, trespropulsores para crear un empuje transversal, conectados a un cuadro de distribución para el suministro principal depotencia, estando dividido dicho cuadro de distribución en dos partes por medio de un bus de enlace con sistemasde distribución de potencia aislados eléctricamente en el que, por lo menos, dichas dos partes del cuadro dedistribución son normalmente activas, y cada parte está dispuesta para alimentar, por lo menos, dos propulsores enlos que, por lo menos uno de los propulsores; concretamente el propulsor redundante, está conectado a las dospartes del cuadro de distribución principal, proporcionando un sistema dual de potencia del buque y una redundanciade tres modos del propulsor.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10161060.

Solicitante: ROLLS-ROYCE MARINE AS.

Nacionalidad solicitante: Noruega.

Dirección: dept. Ship Technology - Offshore P.O.Box 160 6067 Ulsteinvik NORUEGA.

Inventor/es: KLEPPE,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B63H21/17 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B63 BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS.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).
  • B63H21/22 B63H 21/00 […] › siendo mandados los grupos motrices desde el exterior de la sala de máquinas, p. ej. de la pasarela de navegación; instalaciones relativas a los transmisores de órdenes (transmisores de órdenes en sí G08B 9/00).
  • 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.
  • B63H25/46 B63H 25/00 […] › Gobierno o anclaje dinámico por chorros.

PDF original: ES-2426776_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de propulsor redundante La presente invención se refiere, en general, al posicionamiento dinámico de buques. Más específicamente, se refiere a un sistema de propulsor redundante. En concreto, se refiere un sistema de propulsor tal como el definido en la reivindicación independiente 1.

El documento WO 2005/049 418 constituye la técnica anterior más próxima.

Antecedentes de la invención

Un buque con posicionado dinámico es un buque que tiene la capacidad de mantener su posición y su rumbo en base a entradas de uno o varios sistemas de referencia. La posición medida y el rumbo son comparados con la posición y el rumbo deseados, y se aplican órdenes a los propulsores para compensar la deriva y la rotación del buque producidas por el viento, las olas y las corrientes. La máxima fuerza del entorno que el buque es capaz de soportar, depende de la propulsión total (en varias direcciones) que los propulsores son capaces de crear. Las operaciones de DP (posicionado dinámico) se dividen en categorías según las consecuencias potenciales causadas por una deriva, y, en consecuencia, los requisitos de redundancia están incluidos.

Entre las características importantes del posicionado dinámico de buques, están la capacidad de mantener la posición bajo diferentes condiciones ambientales y la fiabilidad del sistema. Un sistema fiable con una gran disponibilidad de la capacidad de mantenimiento de la posición, proporciona ventajas relacionadas tanto con la seguridad como con la economía.

En esta técnica se conoce proporcionar sistemas con propulsores adicionales para aumentar la disponibilidad. En una solución tradicional de tres propulsores, el fallo más significativo tiene como resultado una pérdida de dos de los tres propulsores. Siendo la definición del fallo más significativo, el fallo individual dentro de un buque que tiene el impacto más negativo en la capacidad del buque para mantener su posición. La capacidad de mantenimiento de la posición del propulsor restante será el criterio de dimensionado para la capacidad máxima de DP (ver figura 1) .

En el documento “Maritime Electrical Installations and Diesel Electric Propulsion” (Instalaciones eléctricas marítimas y propulsión diesel eléctrica) de 22 de Abril de 2003, A. K. Adnanes, presenta un sistema un sistema redundante de propulsión para un buque con posicionado dinámico. Se presenta un sistema que comprende tres propulsores (dos propulsores en proa y uno de dirección) , además de los propulsores principales (dos azipodos) . Los propulsores están acoplados a un cuadro de distribución principal que está dividido en dos mitades. El sistema comprende transformadores y un transformador de frecuencia con rectificadores.

En los sistemas conocidos existen problemas relacionados con la capacidad, precisión, seguridad, disponibilidad, economía y complejidad. Si se añade, por ejemplo, un cuarto sistema de propulsión a una solución de tres propulsores con el objeto de hacer que el sistema sea más fiable en el sentido de que, por lo menos, estén disponibles dos propulsores en el caso del fallo más significativo, esto incrementará de forma significativa el coste y la complejidad del sistema. Un propulsor adicional puede tener consecuencias negativas en cuanto a peso, dimensiones y otras.

Características de la invención

Un aspecto de la presente invención consiste en una configuración del propulsor adaptada para ser utilizada en un buque, que comprende, por ejemplo, tres unidades de propulsión de un tamaño similar, que según los requisitos estatutarios (IMO) y de Categoría pueden ser considerados equivalentes a cuatro unidades independientes. El concepto es aplicable a cualquier número de propulsores mayor de 2, configurado en un grupo para crear una propulsión transversal en una configuración de DP redundante.

Un aspecto adicional de la presente invención es una solución basada en un suministro redundante de potencia al propulsor y a sus sistemas auxiliares. Todos los componentes mecánicos y sistemas, distintos de los eléctricos, para este 3º propulsor son independientes de los otros dos sistemas de propulsión del buque (PS/PB) , por lo tanto son únicamente los suministros eléctricos los que deben estar duplicados. La propia unidad de propulsión con su inversor, motor principal, transmisión mecánica y sistemas auxiliares específicos, no se requiere que sean redundantes. Sin embargo, pueden incluirse dobles bombas para un incremento de la disponibilidad de la unidad de propulsión.

Otro aspecto adicional de la presente invención se refiere a una disposición para un buque con un sistema doble que proporciona tres modos de redundancia. Un objetivo es, por lo menos, doblar la propulsión lateral disponible en el fallo individual más significativo, comparada con la solución tradicional con tres propulsores. El sistema presente es un sistema de suministro/distribución de potencia redundante “en línea”.

El sistema de suministro de potencia puede comprender una combinación de un convertidor de frecuencia con un rectificador duplicado, un suministro de potencia desde cada una de las mitades del cuadro de distribución, uno o 5 varios transformadores de aislamiento según se requiera, y suministros redundantes de potencia para los dispositivos auxiliares requeridos.

Un objetivo general de la presente invención es resolver los problemas con soluciones según la técnica anterior.

Más específicamente, los objetivos de la invención son proporcionar a los buques un posicionado dinámico con características mejoradas tales como disponibilidad, seguridad y economía. Las ventajas de la presente solución se muestran en las figuras 1 a 3 en las que cada uno de los 3 diagramas muestra la máxima capacidad de posicionado dinámico, DP, en el caso del fallo más significativo. La curva del viento representa una combinación de viento, olas y corrientes, es decir, a cada velocidad del viento se define y se incluye la correspondiente altura de las olas y una corriente inducida por el viento.

En una solución tradicional de tres propulsores, el fallo más significativo tiene como resultado la pérdida de dos de los tres propulsores. La capacidad de mantenimiento de la posición del propulsor restante será el criterio de dimensionado para la capacidad máxima de DP (figura 1) .

Con el nuevo concepto, el fallo más significativo tendrá como resultado la pérdida de uno solo de los tres propulsores. La capacidad de DP (figura 2) será casi idéntica a una solución con cuatro unidades de propulsión tradicionales instaladas (figura 3) .

Una ventaja importante de la presente invención es que en una operación de DP, una instalación de tres propulsores con la solución redundante es comparable a la instalación tradicional de cuatro propulsores, pero con menos componentes instalados y un menor coste de la inversión.

Una ventaja adicional es que la solución redundante estará inmediatamente disponible (“en línea”) en el caso del 30 fallo más significativo, lo que significa, asimismo, que no se requieren operaciones manuales.

Mediante la utilización de varias tecnologías bien conocidas y utilizadas habitualmente, los subsistemas y los equipos que las combinan en un sistema de propulsión para ser utilizado en un buque, un propulsor según la solución descrita se considera redundante con respecto al fallo más significativo del buque.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 muestra la máxima capacidad de DP en el fallo más significativo para una solución tradicional de 3 propulsores.

La figura 2 muestra la máxima capacidad de DP en el fallo más significativo para una solución, según la presente invención.

La figura 3 muestra la máxima capacidad de DP en el fallo más significativo para una solución tradicional de 4 45 propulsores.

La figura 4 muestra un sistema de propulsión redundante.

La figura 5 muestra un sistema de propulsión redundante basado en bombas auxiliares únicas. 50 La figura 6 muestra un sistema de propulsión redundante basado en bombas auxiliares dobles.

La figura 7 muestra el cuadro de distribución principal y el sistema de distribución de potencia.

La figura 8 muestra los transformadores de potencia.

La figura 9 muestra el convertidor de frecuencia con módulos/secciones de entrada.

La figura 10 presenta un ejemplo detallado de un sistema de refrigeración. 60 La figura 11 presenta una parte del sistema redundante de potencia enfocado al UPS.

La figura 12 presenta de forma esquemática una distribución de la sala de propulsores.

Descripción detallada de la invención... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de propulsión redundante para el posicionado dinámico de un buque, que comprende, por lo menos, tres propulsores para crear un empuje transversal, conectados a un cuadro de distribución para el suministro principal de potencia, estando dividido dicho cuadro de distribución en dos partes por medio de un bus de enlace con sistemas de distribución de potencia aislados eléctricamente en el que, por lo menos, dichas dos partes del cuadro de distribución son normalmente activas, y cada parte está dispuesta para alimentar, por lo menos, dos propulsores en los que, por lo menos uno de los propulsores; concretamente el propulsor redundante, está conectado a las dos partes del cuadro de distribución principal, proporcionando un sistema dual de potencia del buque y una redundancia de tres modos del propulsor.

2. Sistema de propulsor redundante, según la reivindicación 1, en el que el sistema de distribución de potencia del propulsor redundante comprende una combinación de un convertidor de frecuencia con un rectificador duplicado, un suministro de potencia desde cada parte del cuadro de distribución, por lo menos un transformador de aislamiento y redundancia en los suministros de potencia para todos los sistemas auxiliares.

3. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un primer y un tercer propulsor están conectados a la primera parte del cuadro de distribución principal, y un segundo y un tercer propulsor están conectados a la segunda parte del cuadro de distribución principal.

4. Sistema de propulsión redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de distribución redundante para el suministro de la potencia principal a uno o varios de los sistemas auxiliares, en el que, por lo menos, uno de los sistemas auxiliares está siendo alimentado desde dos partes diferentes del cuadro de distribución.

5. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de distribución redundante para el suministro de la potencia principal a uno o varios de los sistemas auxiliares, en el que, por lo menos uno de los sistemas auxiliares está siendo alimentado desde una fuente de potencia específica ininterrumpible, UPS, con dos suministros de potencia, o un sistema con dos suministros de potencia con cambio automático.

6. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones 2 a 5, que comprende un sistema de control para el convertidor de frecuencia, en el que el suministro de potencia a dicho sistema de control es redundante para todos los sistemas en el caso del propulsor 3; el propulsor redundante.

7. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de control del propulsor y un sistema de control para el convertidor de frecuencia, en el que dichos sistemas de control son alimentados desde un sistema independiente de corriente continua a 24 V con un cargador conectado al sistema de suministro de potencia redundante.

8. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende una unidad de propulsión con dos unidades de bombas hidráulicas (de trabajo/reserva) , en el que las dos bombas son alimentadas desde diferentes lados del cuadro de distribución.

9. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende una unidad de propulsión con una unidad de bomba hidráulica, en el que la bomba está siendo alimentada desde un suministro específico ininterrumpible de potencia, UPS, con dos suministros de potencia, o un sistema con dos suministros de potencia con cambio automático.

Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende uno o varios sistemas de refrigeración con agua de agua de mar y/o del tipo de agua dulce, y en el que cada sistema de refrigeración comprende dos bombas de refrigeración (de trabajo/reserva) , en el que las dos bombas son alimentadas desde lados diferentes del cuadro de distribución.

11. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende uno o varios sistemas de refrigeración con agua de agua de mar y/o del tipo de agua dulce, y en el que cada sistema de refrigeración comprende una bomba de refrigeración, en el que la bomba está siendo alimentada desde un suministro de potencia específico ininterrumpible, UPS, con dos suministros de potencia con cambio automático.

12. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende una o varias bombas auxiliares suministradas desde:

- UPS con suministro doble y cambio automático, o bien

- una solución de suministro doble de accionamiento múltiple o una disposición similar como accionamiento principal.

13. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende bombas auxiliares dobles, en el que una de las bombas de cada conjunto de bombas dobles es suministrado desde un lado del cuadro de distribución principal, y la otra bomba desde el otro lado.

14. Sistema de propulsor redundante, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema del propulsor redundante comprende un dispositivo de control de la temperatura alimentado dese un suministro de potencia redundante.


 

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