Submarino con un mecanismo de propulsión que presenta un motor eléctrico anular.

Submarino (100) con un casco de embarcación (101) y un mecanismo de propulsión (1) para el submarino,

caracterizado porque el mecanismo de propulsión (1) se encuentra dispuesto en el sentido longitudinal del submarino (100) como una prolongación de su popa (102) en el exterior del casco de la embarcación (101), y comprende una carcasa (2) y un primer motor eléctrico (10), en donde la carcasa (2) conforma un conducto (3) para un flujo de agua a través del conducto (3) en un sentido principal de circulación (5) desde una entrada (4) hacia una salida (6) del conducto (3), y en donde el primer motor eléctrico (10) presenta un rotor (20) que se encuentra dispuesto en el conducto (3), y que se encuentra alojado alrededor de un eje de rotación (25) de manera que pueda rotar en la carcasa (2), en donde el rotor (20) se conforma con una forma anular, con un lado interior anular (21) y un lado exterior anular (22), en donde en el lado interior anular (21) del rotor (20) se encuentran dispuestas paletas para la propulsión del submarino (23), y porque el mecanismo de propulsión (1) comprende, al menos, un segundo motor eléctrico (11), en donde el segundo motor eléctrico (11) presenta un rotor (20) que se encuentra dispuesto en el conducto (3), y que se encuentra alojado de manera que pueda rotar en la carcasa (2), en donde el rotor (20) se conforma con una forma anular, con un lado interior anular (21) y un lado exterior anular (22), en donde en el lado interior anular (21) del rotor (20) se encuentran dispuestas paletas (23), y en donde el rotor (20) del primer motor eléctrico (10), y el rotor (20) del segundo motor eléctrico (11) se encuentran dispuestos uno detrás de otro en el conducto (3) en el sentido principal de circulación (5) del agua.

Submarino con un mecanismo de propulsión que presenta un motor eléctrico anular

La presente invención hace referencia a un submarino con un mecanismo de propulsión de acuerdo con la reivindicación 1.

Los submarinos (o sumergibles) militares tripulados actualmente presentan convencionalmente como mecanismo de propulsión para el avance, un motor eléctrico dispuesto en el submarino, que mediante un eje de hélice acciona una hélice dispuesta en el sentido longitudinal de la embarcación como una prolongación de la popa, en el exterior del casco de la embarcación. Para dicha función, el eje de hélice debe penetrar el casco del submarino en la popa del submarino. La estanqueidad en el punto de penetración se obtiene convencionalmente con una junta de eje. En el caso de algunos tipos de submarinos también se pueden realizar dos ejes de hélice en la popa a través del casco de la embarcación, y pueden accionar dos hélices dispuestas una al lado de otra en el sentido longitudinal de la embarcación, como una prolongación de la popa en el exterior del casco de la embarcación (una hélice sobre el lado de estribor y una sobre el lado de babor) .

En el caso de un mecanismo de propulsión de esta clase, resulta una desventaja la emisión de ruido relativamente elevada de la hélice, hecho que facilita la localización del submarino. Además, a grandes profundidades, incluso un pequeño deterioro en la junta de eje puede generar problemas para el submarino. Además, el impacto de un torpedo u otra clase de daño en la popa del submarino cuando el eje de la hélice se encuentra girando, puede deformar el eje y, de esta manera, se puede abrir la popa del submarino, hecho que conduce a una pérdida total del submarino.

La patente US 7 353 768 BI revela un vehículo submarino con un eje, en el cual se encuentra dispuesta una hélice, y un generador/motor que presenta un estator y un rotor acoplado a la hélice. Además, el vehículo submarino comprende, al menos, un acumulador de energía conectado con el generador/motor, y una unidad de control, mediante los cuales se puede ajustar el modo de funcionamiento del generador/motor, en donde se pueden ajustar un modo de carga, un modo de accionamiento y un modo de marcha sin carga.

La patente EP 1 739 007 Al revela una hélice sin eje. La hélice comprende un estator con un orificio de forma anular, y un rotor que se encuentra dispuesto en el orificio del estator. El rotor presenta un cuerpo de rotor con forma anular, en el cual se encuentran dispuestas una pluralidad de paletas de hélice orientadas hacia el interior.

La patente US 5 078 628 A revela un mecanismo de propulsión sin eje, con un rotor que presenta una forma anular, y un estator con forma anular. En el rotor se encuentra montada una corona con paletas de hélice orientadas hacia el exterior.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un submarino con un mecanismo de propulsión, con el cual se puedan evitar, al menos, parcialmente los problemas mencionados anteriormente.

La solución de dicho objeto se logra mediante un submarino con un mecanismo de propulsión de acuerdo con la reivindicación 1. Los acondicionamientos ventajosos del submarino son objeto de las reivindicaciones relacionadas 2 a 13. Es objeto de la reivindicación 13, un método para la operación de un acondicionamiento particularmente ventajoso de un mecanismo de propulsión conforme a la presente invención. Los acondicionamientos ventajosos del método son objeto de las reivindicaciones relacionadas 14 a 16.

Un submarino conforme a la presente invención presenta un mecanismo de propulsión que se encuentra dispuesto en el exterior del casco de la embarcación, en el sentido longitudinal del submarino como una prolongación de su popa, y que comprende una carcasa y un primer motor eléctrico. La carcasa conforma un conducto con forma de tobera, para un flujo de agua a través del conducto en el sentido principal de circulación, desde una entrada hacia una salida del conducto. El primer motor eléctrico presenta un rotor que se encuentra dispuesto en el conducto, y que se encuentra alojado en la carcasa de manera que pueda rotar, en donde el rotor se conforma con una forma anular, con un lado interior anular y un lado exterior anular. Conforme a la presente invención, en el lado interior anular del rotor se encuentran dispuestas paletas para la propulsión del submarino. Un motor eléctrico con un rotor de esta clase que presenta una forma anular, en la literatura especializada se denomina frecuentemente “motor eléctrico anular” o propulsor "RIM-Drive".

Dado que el motor eléctrico se encuentra dispuesto en el exterior del casco de la embarcación, sólo se deben montar cables para la alimentación de energía eléctrica del motor eléctrico anular, en puntos opcionales a través del casco de la embarcación. Sin embargo, no resulta necesaria la penetración del casco de la embarcación mediante un eje de hélice giratorio. De esta manera, por una parte no se presentan problemas en las juntas de eje y, por otra parte, resulta poco probable una pérdida total del submarino en caso de impacto de un torpedo en la popa del submarino. Dado que el rotor se encuentra rodeado por la carcasa, se puede mantener reducida la emisión de ruido del rotor y de las paletas de la hélice para la propulsión del submarino. El desarrollo del ruido de las paletas de la

hélice resulta reducido principalmente debido a que, condicionado por el modo constructivo, no se generan vórtices en las extremidades de los bordes exteriores de las paletas. Mediante la conformación anular del rotor, el espacio de circulación para el agua puede presentar particularmente una baja resistencia y puede resultar favorable para la circulación. Dado que el motor eléctrico se encuentra dispuesto en el exterior del casco de la embarcación, dicho motor no requiere de un espacio en el interior del casco de la embarcación. En caso de un impacto de un torpedo en la popa del submarino, el mecanismo de propulsión representa además una masa que absorbe una parte de la explosión.

De acuerdo con la presente invención, el mecanismo de propulsión comprende adicionalmente, al menos, un segundo motor eléctrico con un rotor que también se encuentra dispuesto en el conducto, y que se encuentra alojado en la carcasa de manera que pueda rotar, en donde el rotor presenta una forma anular con un lado interior anular y un lado exterior anular, en donde en el lado interior anular del rotor se encuentran dispuestas paletas, y en donde el rotor del primer motor eléctrico y el rotor del segundo motor eléctrico se encuentran dispuestos en serie en el conducto, en el sentido principal de circulación del agua. De esta manera, el segundo motor eléctrico también se conforma como un propulsor "RIM-Drive" o bien, un “motor eléctrico anular”. Un mecanismo de propulsión de esta clase resulta redundante en gran medida, y presenta una protección elevada contra fallos. Además, se puede incrementar la potencia motriz máxima, sin reducir el rendimiento durante la marcha lenta, con lo cual se influye positivamente en el tiempo de sumersión.

Preferentemente el rotor del segundo motor puede rotar independientemente del rotor del primer motor, para desviar un flujo de agua generado por el rotor del primer motor, que se desvía del sentido principal de circulación, nuevamente hacia el sentido principal de circulación, al menos, parcialmente. Para dicho fin, los rotores de los motores eléctricos se encuentran alojados de manera que puedan rotar en la carcasa, en sentidos opuestos entre sí. De esta manera, el rotor del primer motor eléctrico dispuesto en primer lugar en el sentido del flujo, se puede accionar de manera controlada para la transmisión de un par motor en el agua, para lograr la propulsión del submarino. Mediante el rotor del segundo motor, el movimiento giratorio afectado por la pérdida de giro del flujo que proviene del rotor del primer motor, es decir, los componentes del flujo de agua que se desvían del sentido principal de circulación, se puede desviar nuevamente hacia el sentido principal de circulación, al menos, parcialmente y, de esta manera, se puede convertir en una fuerza de impulsión. Cuando el sentido principal de circulación se extiende en el sentido del eje de rotación del rotor, en el caso de los componentes del flujo que se desvían del sentido principal de circulación, se trata, por ejemplo, de componentes del flujo radiales o circulares en relación con el eje de rotación. De esta manera, mediante el segundo rotor se obtiene un desvío del flujo y una compensación del par, al menos, parcial. Se puede realizar un desvío de los componentes del flujo de agua que se desvían del sentido... [Seguir leyendo]

1. Submarino (100) con un casco de embarcación (101) y un mecanismo de propulsión (1) para el submarino, caracterizado porque el mecanismo de propulsión (1) se encuentra dispuesto en el sentido longitudinal del submarino (100) como una prolongación de su popa (102) en el exterior del casco de la embarcación (101) , y comprende una carcasa (2) y un primer motor eléctrico (10) , en donde la carcasa (2) conforma un conducto (3) para un flujo de agua a través del conducto (3) en un sentido principal de circulación (5) desde una entrada (4) hacia una salida (6) del conducto (3) , y en donde el primer motor eléctrico (10) presenta un rotor (20) que se encuentra dispuesto en el conducto (3) , y que se encuentra alojado alrededor de un eje de rotación (25) de manera que pueda rotar en la carcasa (2) , en donde el rotor (20) se conforma con una forma anular, con un lado interior anular (21) y un lado exterior anular (22) , en donde en el lado interior anular (21) del rotor (20) se encuentran dispuestas paletas para la propulsión del submarino (23) , y porque el mecanismo de propulsión (1) comprende, al menos, un segundo motor eléctrico (11) , en donde el segundo motor eléctrico (11) presenta un rotor (20) que se encuentra dispuesto en el conducto (3) , y que se encuentra alojado de manera que pueda rotar en la carcasa (2) , en donde el rotor (20) se conforma con una forma anular, con un lado interior anular (21) y un lado exterior anular (22) , en donde en el lado interior anular (21) del rotor (20) se encuentran dispuestas paletas (23) , y en donde el rotor (20) del primer motor eléctrico (10) , y el rotor (20) del segundo motor eléctrico (11) se encuentran dispuestos uno detrás de otro en el conducto (3) en el sentido principal de circulación (5) del agua.

2. Submarino (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el rotor (20) del primer motor eléctrico

(10) puede rotar independientemente del rotor (20) del segundo motor eléctrico (11) , para desviar el flujo de agua generado por el rotor (20) del primer motor eléctrico (10) , que se desvía del sentido principal de circulación (5) , nuevamente hacia el sentido principal de circulación (5) , al menos, parcialmente.

3. Submarino (100) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los rotores (20) de los motores eléctricos (10, 11) se encuentran alojados de manera que puedan rotar en la carcasa (2) , en sentidos opuestos entre sí.

4. Submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las transmisiones del par motor de los motores eléctricos (10, 11) se pueden controlar de manera independiente unos de otros.

5. Submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un dispositivo de control (51) para el control de la transmisión del par motor de los motores eléctricos (10, 11) , de manera que el par motor transmitido por los motores eléctricos (10, 11) presentan una relación predeterminada entre sí, en donde el dispositivo de control (51) controla la relación del par motor mediante el control o el ajuste de las intensidades de la corriente a las cuales se someten los motores eléctricos (10, 11) .

6. Submarino (100) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se puede modificar la relación del par motor transmitido durante el funcionamiento de los motores eléctricos (10, 11) .

7. Submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la carcasa (2) está conformada con forma de tobera.

8. Submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la carcasa (2) se encuentra fijada en el casco de la embarcación (101) de manera que se pueda desplazar en, al menos, un sentido en relación con el casco de la embarcación (101) .

9. Submarino (100) con precisamente un mecanismo de propulsión (1, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque presenta un casco de embarcación (102) que en su extremo posterior, visto en el sentido de circulación, finaliza como un cono de popa (104) , en donde el cono de popa (104) se encuentra dispuesto en el sentido de circulación frente a la entrada (4) del mecanismo de propulsión (1) .

10. Submarino (100) con precisamente un mecanismo de propulsión (1, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque presenta un casco de embarcación (102) que en su extremo posterior, visto en el sentido de circulación, finaliza como un cono de popa (104) , en donde el cono de popa (104) se extiende hacia el interior del mecanismo de propulsión (1) o a través del mecanismo de propulsión (1) .

11. Submarino (100) de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque los extremos de las paletas (23) del rotor (20) o bien, de los rotores (20) del mecanismo de propulsión (1 ó 40) se encuentran alojados de manera que puedan rotar sobre el cono de popa (104) .

12. Submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el cono de popa

(104) se encuentra dispuesto en una línea con el eje de rotación (25) del rotor (20) o bien, de los rotores (20) .

13. Método para la operación de un submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un flujo de agua generado por el rotor (20) del primer motor (10) , que se desvía del sentido principal de circulación (5) , es desviado por el rotor (20) del segundo motor (11) nuevamente hacia el sentido principal de circulación (5) , al menos, parcialmente.

14. Método para la operación de un submarino (100) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque preferentemente para una marcha lenta del submarino, el rotor (20) del primer motor (10) se acciona eléctricamente, y el rotor (20) del segundo motor se mantiene estacionario.

15. Método para la operación de un submarino (100) de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque preferentemente para una marcha a velocidad crucero del submarino, el rotor (20) del primer motor (10) se acciona eléctricamente, y el rotor (20) del segundo motor (11) se acciona completamente o, al menos, esencialmente mediante el agua que fluye a través del conducto (3) .

16. Método para la operación de un submarino (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque preferentemente para una marcha a una velocidad elevada y/o en el caso de una profundidad considerable del agua, los rotores (20) de ambos motores (10, 11) se accionan eléctricamente, en donde ambos rotores (20) rotan en sentidos opuestos.