BR102014012513A2

BR102014012513A2 - Unidade de propulsão

Info

Publication number: BR102014012513A2
Application number: BRBR102014012513-2A
Authority: BR
Inventors: Jukka Varis; Tommi Lempiäinen
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-05-12
Also published as: EP2808247A1; RU2551050C1; CN104210633B; CN104210633A; KR101689228B1; JP5897066B2; EP2808247B1; AU2014202662B2; US9869320B2; CA2851942A1; AU2014202662A1; KR20140140515A; SG10201402423SA; JP2014231353A; US20140356199A1

Abstract

Unidade de propulsão. Trata-se de uma unidade de propulsão (100) que compreende um invólucro (20), um eixo (31), um porpulsor (37), um alojamento anular (40) e um motor elétrico de acionamento de anel (50). O invólucro (20) é sustentado de forma giratória em um casco (10) de uma embarcação. O eixo (31) é sustentado de forma giratória com mancais (32, 33) dentro de uma porção inferior (22) do invólucro (20). Um propulsor (37) é fixado a uma extremidade externa (31a) do eixo (31) que se projeta da porção inferior (22) do invólucro (20). O alojamento anular (40) circunda um perímetro externo do propulsor (37) e forma um duto (45) para que a água corra através do interior do alojamento anular (40). Os mancais de cilindro lubrificados com óleo padrão (32, 33) podem ser utilizados no eixo (31) dentro do invólucro (20). O comprimento (l1) axial (x) da unidade de propulsão (100) pode se tornar curto, e um torque alto pode ser alcançado

Description

“UNIDADE DE PROPULSÃO” CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se a uma unidade de propulsão de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [0002] As unidades de propulsão da técnica anterior compreendem usualmente um invólucro, um motor elétrico, uni eixo e um propulsor. O invólucro é fixado de forma giratória a um caéco de uma embarcação. O motor elétrico é posicionado dentro do invólucro. O eixo atravessa o motor elétrico e é sustentado de forma giratória cjom mancais dentro do invólucro. O propulsor é fixado a uma extremidade extèrna do eixo que se projeta do invólucro. Em unidades de propulsão em que um empuxo elevado em baixas velocidades é necessário, existe outro alojamento anular que circunda o perímetro do propulsor. O alojamento anular é fixado a uma porção superior do invólucro e a uma ou várias pás que são sustentadas no invólucro. O alojamento anular forma um duto central com um trajeto de fluxo axial para água de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade do alojamento anular. O impulso produzido pelo propulsor é ampliado pelo alojamento em baixas velocidades. A situação pode ser tal que; o propulsor produza 60% do impulso total e o alojamento produza 40% do impulso total em baixas velocidades. Os alojamentos são utilizados nas denominadas embarcações de Posicionamento Dinâmico (DP) utilizadas em perfuração de poços de petróleo. Existem várias unidades de propulsão em tais embarcações e a embarcação é mantida firme em posição por uma unidade de propulsão. Um grande impulso é, dessa forma, necessário em baixa velocidade fim de manter a embarcação continuamente em posição em mares | agitados. O alojamento aumenta o impulso produzido pelo propulsor apenajs em baixas velocidades, isto é, em velocidades menores na ordem de cerca dé 15 nós. [0003] A Publicação de Patente WO 99/14113 revela um exemplo de um sistema de propulsão que compreende um invólucro, um motor elétrico, um eixo, um propulsor e um alojamento anular que circunda o perímetro do propulsor. O sistema é especialmente destinado a embarcações que se movem em condições de gelo. O sistema compreende uma escora sustentada de forma giratória no casco da embarcação, um invólucro em formato de torpedo fixado à escora, um eixo de transmissão e um motor elétrico dentro do invólucro, um propulsor fixado a uma porção de extremidade externa do eixo de transmissão e um bocal que circunda o propulsor. O bocal possui uma entrada de água e uma saída de água. As lâminas que giram ou pás são ligadas a uma extremidade mais distante do eixo de transmissão do lado de fora da entrada de água do bocal para quebrar e/ou esmagar o gelo antes que o gelo entre no bocal. [0004] O problema em tais unidades de propulsãó da técnica anterior que compreendem um invólucro, um motor elétrico dentro!do invólucro e um propulsor do lado de fora do invólucro induzido pelo motor elétrico é falta de torque em baixa velocidade. O diâmetro do motor elétrico dentro do invólucro é limitado e também o comprimento do motor elétrico dentro do i invólucro é limitado. O alojamento que circunda o perímetro! externo do propulsor irá aumentar o impulso da disposição em baixa velocidade. Existe, no entanto, uma necessidade por mais torque em baixa velocidade e, dessa forma, mais impulso em baixa velocidade nas embarcações DP anteriormente mencionadas. [0005] Outro tipo de unidades de propulsão da técnica anterior é baseado nos denominados arranjos de acionamento de aro. Uma unidade de propulsão de acionamento de anel compreende rotor posicionado na periferia externa do propulsor e um estator posicionado dentro de um alojamento anular j que circunda o propulsor. O diâmetro do rotor e do estator do motor elétrico pode ser consideravelmente aumentado, através do que o torque do motor elétrico também pode ser aumentado. O propulsor é fixado a um eixo que é sustentado por mancais em ambos os lados do plano radial que atravessa do ponto intermediário axial do rotor e do estator. O eixo e os mancais estão dessa forma no trajeto de fluxo no interior da unidade de propulsão. [0006] A Publicação de Patente US2012/0093668 revela um propulsor acionado por anel que compreende um alojamento anular, uma montagem de propulsão, uma montagem de rotor magnético e uma montagem de estator. O alojamento anular define um trajeto de fluxo que se estende junto com um eixo geométrico. Uma carenagem dianteira cônica é conectada à extremidade dianteira do alojamento e uma carenagem posterior cilíndrica é conectada à extremidade na retaguarda do alojamento. A montagem de propulsão é sustentada dentro do alojamento e compreende lâminas propulsoras que se estendem radiaímente a partir do eixo geométrico do trajeto de fluxo. As lâminas propulsoras são configuradas para girar em torno do eixo geométrico. A montagem de rotor magnético é montada radialmente a extremidades externas de lâminas propulsoras. A montagem de estator compreende módulos de acionamento de propulsor espaçado montados para uma superfície circunferencial interna do alojamento anular. Os módulos de acionamento do propulsor são configurados para fornecer torque eletromagnético à montagem de rotor magnético. Existe um eixo que se estende junto com o eixo geométrico no meio do alojamento anular e suportes de apoio em ambas as extremidades do alojamento anular que se estende na direção radial da superfície interna do alojamento anular em direção ao eixo geométrico no meio do alojamento anular. O eixo é sustentado de forma giratória por mancais em ambas as extremidades para os suportes de apoio. [0007] A Patente US 6.837.757 revela uma disposição de impulso de indução de aro. A disposição compreende o alojamento sustentado por uma escora de uma embarcação adjacente que é empurrado por uma unidade de propulsão. O alojamento forma um duto com um trajeto de fluxo axial para água. A superfície interna do duto é cônica na extremidade posterior do alojamento. Uma montagem de apoio de rotor cilíndrico é de maneira central situada dentro do alojamento e sustentada em uma extremidade posterior por um arranjo de membros de suporte na forma de lâminas no alojamento. Uma montagem de rotor compreende cubo e lâminas propulsoras radiais ligadas ao cubo. O cubo é sustentado de forma giratória com mancais radiais em um eixo de suporte estacionário central dentro da montagem de suporte de rotor em uma extremidade frontal da montagem de suporte de rotor. O mancai axial, isto é, o mancai de impulso compreende um anel de impulso que gira com o rotor na extremidade frontal do cubo e uma placa de impulso estacionário afixada à montagem de suporte de rotor. A água é utilizada como lubrificação média no mancai de impulso. ! [0008] A Publicação de Patente JP 10257752 revela uma unidade de acionamento para navio. A unidade de acionamento compreende um eixo central sustentado de forma giratória com mancais dentro de um invólucro cilíndrico e um alojamento anular que circunda o invólucro cilíndrico. Um cubo é posicionado no eixo central, o dito cubo que tem lâminas propulsoras presas radialmente a ele. Uma unidade de acoplamento é ligada às bordas externas das lâminas propulsoras. Várias bobinas de rotor são dispostas na unidade de acoplamento. As bobinas de estator são posicionadas no alojamento anular que circunda o invólucro. Tanto a bobina de estator quanto a bobina de rotor são feitas de material de supercondução e a outra bobina é feita de material de condução comum. O propulsor e, através disso, também o eixo central são girados pela corrente de suprimento para a bobina de estator para gerar uma força eletromagnética entre as bobinas de estator e as bobinas dei rotor. [0009] Todas as três técnicas anteriores de unidade! de propulsão de acionamento de aros mencionadas acima têm, em comum, um plano radial que atravessa o ponto intermediário axial do rotor coincide com um plano radial que atravessa o ponto intermediário axial situado entre os mancais radiais do eixo central. Essa é a forma padrão de entender uma unidade de propulsão de acionamento de anel no passado. [0010] Uma unidade de propulsão de acionamento de anel produz mais torque em baixa velocidade devido ao aumento no diâmetro do rotor e no estator. O problema numa técnica anterior de unidade de propulsão de acionamento de aros é, no entanto, a lubrificação dos mancais do eixo que sustentam o rotor da unidade de propulsão de acionamento de aro. Os mancais radiais e axiais utilizados numa técnica anterior de acionamento de aros são frequentemente baseados em arranjos especiais projetados para o dito pedido. Esses arranjos especiais são baseados no uso de água como uma lubrificação mediana. A água lubrificação irá, no entanto, causar problemas de corrosão e as propriedades de lubrificação de água serão limitadas. A água do mar é especialmente corrosiva e, então, frequentemente água doce é utilizada para lubrificação. O uso de água doce para lubrificação significa que a separação de tanques de água doce tem que ser construída na embarcação para esse propósito.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0011] Um objetivo da presente invenção é alcançar uma unidade de propulsão aperfeiçoada que resolva os problemas anteriormente mencionados associados à técnica anterior unidades de propulsão. [0012] A unidade de propulsão, de acordo com a invenção, é caracterizada pelo que é declarado na porção que caracteriza a reivindicação 1. [0013] A unidade de propulsão compreende: [0014] um invólucro que tem uma porção superior eiuma porção inferior, em que o dito invólucro é sustentado de forma giratória a partir da porção superior em um casco de uma embarcação, [0015] um eixo que é sustentado de forma giratória com mancais radiais e axiais dentro da porção inferior do invólucro, em que o dito eixo tem uma linha central axial e uma extremidade externa que se projeta a partir de uma primeira extremidade da porção inferior do invólucro, [0016] um propulsor que é fixado à extremidade externa do eixo fora da primeira extremidade da porção inferior do invólucro, erri que o dito propulsor gira com o eixo, [0017] um alojamento anular que é sustentado de forma fixa no invólucro, em que a dita linha central axial do eixo também forma uma linha central axial do alojamento anular, em que o dito alojamento anular circunda um perímetro externo do propulsor e que forma um duto para o fluxo de água através do interior do alojamento anular. [0018] A unidade de propulsão é caracterizada peloj fato de que compreende, também: [0019] um motor elétrico de acionamento de anel que compreende ) um anel de rotor e um estator, em que o dito anel de rotor é fornecido no ; \ perímetro externo do propulsor e que gira com o propulsor, em que o dito estator é fornecido dentro do alojamento anular e que circunda o anel de rotor. [0020] A disposição inventiva torna possível usar mancais comuns de cilindro lubrificados com óleo como mancais radiais e axiais que sustentam o eixo dentro do invólucro. Os mancais não estão em contato com água do mar de qualquer maneira. O eixo que se projeta a partir da primeira extremidade da porção inferior do invólucro é vedado para que a água do mar não penetre no invólucro. A mesma disposição de vedação entre o eixo e o invólucro como é utilizada nos presentes arranjos de propulsão em que o eixo se projeta do invólucro e também pode ser utilizado na invenção. O mesmo tipo de mancais de cilindro lubrificados com óleo pode ser utilizado na invenção como é utilizado nos presentes arranjos de propulsão. O óleo de lubrificação pode ser simplesmente realizado ao posicionar um contêiner de óleo adequado abaixo de cada mancai de cilindro para que a porção inferior do mancai de cilindro esteja dentro da camada de óleo. A lubrificação de óleo irá, dessa forma, ser fornecida durante cada revolução do mancai de cilindro. [0021] O motor elétrico convencional situado no invólucro foi substituído por um motor elétrico de acionamento de anel situado no alojamento que circunda o propulsor na disposição inventiva. O invólucro compreende dessa forma apenas o eixo bem como os mancais radiais e axiais que sustentam o eixo. Dessa forma, apenas os mancais radiais e axiais que produzem calor dentro do invólucro. A quantidade de calor produzido dentro do invólucro é dessa forma consideravelmente menor comparado a uma disposição em que o motor elétrico também é situado dentro do invólucro. A pequena quantidade de calor particularmente produzida pelos mancais pode facilmente ser esfriada através da carcaça do invólucro diretamiente para a água do mar que circunda o invólucro. Dessa forma, não há necessidade para arranjos de resfriamento especiais dentro do invólucro. [0022] A falta de um motor elétrico que produz calor dentro do invólucro também terá um impacto benéfico no tempo de vida da vèdação entre o eixo e o invólucro. A dita vedação apenas será submetida ao calor produzido pelo mancai radial próximo à vedação, mas não ao calor produzido pelo motor elétrico. A temperatura de operação da vedação, dessa forma, será mais baixa, o que prolongará o tempo de vida da vedação. [0023] O motor elétrico na disposição inventiva é baseado em um motor elétrico de acionamento de anel em que o rotor é posicionado no perímetro externo do propulsor e o estator é posicionado dentro do alojamento que circunda o propulsor. O diâmetro do perímetro externo do propulsor e o diâmetro do alojamento são grandes, isto é, na ordem de vários metros. O que significa que existe uma superfície grande em volta do rotor e uma superfície ainda maior em volta do estator, em que ambas as superfícies estão em contato direto com a água do mar. O resfriamento do rotor e do estator diretamente para a água do mar que circunda o rotor e o estator é, dessa forma, eficiente. Não há necessidade por quaisquer arranjos de; resfriamento especiais do motor elétrico de acionamento de aro. [0024] Um torque maior é alcançado na disposição inventiva devido ao motor elétrico de acionamento de anel que tem um diâmetro muito maior, se comparado ao motor elétrico convencional situadb dentro do invólucro. [0025] A disposição inventiva é especialmente adeqúada para ser utilizada nas embarcações DP anteriormente mencionadas.; O impulso necessário nas embarcações DP em que a invenção é êspecialmente adequada está na faixa de 50 a 150 toneladas. A potência do motor elétrico nessas aplicações é na ordem de megawatts. O diâmetro da periferia externa do propulsor é na ordem de vários metros. [0026] O comprimento axial do invólucro e do alojamento na disposição inventiva é muito menor, por exemplo, de 40 a 50% menor que o comprimento axial do invólucro e do alojamento nos arranjos de propulsão da técnica anterior que têm o motor elétrico dentro do invólucro. Isso significa que as dimensões da abertura de serviço no fundo da embarcação através das quais o invólucro e o alojamento são montados ao diminuírem para baixo podem ser se tornar menores de uma maneira correspondente. [0027] A disposição inventiva também tem um impacto no dimensionamento do eixo que sustenta o propulsor. O eixo não tem que resistir ao torque, visto que o torque produzido pelo motor elétrico é diretamente transferido do anel de rotor posicionado na periferia externa do propulsor para o propulsor. O eixo deve apenas resistir a forças de inclinação e a forças de impulso produzidas pelo propulsor. Isso significa que um eixo oco pode ser utilizado na disposição inventiva. O resfriamento da água pode ser direcionado através do eixo oco a fim de intensificar o resfriamento dos mancais e da vedação. [0028] A fim de exemplificar as dimensões de uma unidade de propulsão podería ser feita referência à disposição Azipod® da técnica anterior para uma embarcação DP entregue pelo requerente. A potência do motor elétrico posicionado dentro do invólucro é de 4,5 MW, o torque do motor elétrico é cerca de 200 kNm, a velocidade de rotação do motor elétrico é de 210 rpm, o diâmetro da periferia externa do propulsor é 3,5 m e o comprimento axial da entidade total que compreende o invólucro e o alojamento é 6 m. Ao utilizar um motor elétrico de acionamento de anel de 4,5 MW que tem o mesmo torque pode reduzir o comprimento da entidade total a cerca de 50%. O diâmetro do propulsor pode ser aumentado devido à capacidade de torque aumentada do motor elétrico. O aumento do diâmetro do Ipropulsor irá aumentar o impulso produzido pelo propulsor. O comprimento do estator no motor elétrico situado dentro do invólucro é cerca de 2,2 meo comprimento do estator do motor elétrico de acionamento de anel é cerca de j 0,35 m. O aumento no diâmetro do motor elétrico de acionamento de anel resultará naturalmente no fato de que a massa do motor não é reduzida de forma correspondente. A massa dos ímãs permanentes utilizados no motor elétrico pode ser reduzida a partir de cerca de 1.000 kg a cerca de 400 kg no motor elétrico de acionamento de aro. A eficiência de operação do motor elétrico de acionamento de anel é cerca de 97,8%.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0029] A seguir, a invenção será descrita em maior detalhe por meio de modalidades preferenciais com referência às figuras anexas, em que: [0030] A Figura 1 mostra uma unidade de propulsão da técnica anterior. [0031] A Figura 2 mostra uma primeira modalidade de uma unidade de propulsão de acordo com a invenção.

I [0032] A Figura 3 mostra uma segunda modalidade de uma unidade de propulsão de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0033] A Figura 1 mostra uma unidade de propulsão da técnica anterior. O propulsor puxa a embarcação adiante em uma primeira direção S1. A unidade de propulsão 100 compreende um invólucro 20, um motor elétrico 30, um eixo 31, um propulsor 37 e um alojamento anular 40. O invólucro oco 20 compreende uma porção superior 21 e uma porção inferior 22. A porção superior 21 do invólucro 20 forma um membro de suporte curvado para o : I invólucro 20. O invólucro 20 é sustentado de forma giratória a partir da porção superior 21 em um casco 10 de uma embarcação. O invólucro 20 pode, dessa forma, ser girado a 360 graus em volta de um eixo geométrico central vertical Y em relação ao casco 10 da embarcação. A porção inferior 22 do invólucro 20 possui uma primeira extremidade 22A e uma segunda extremidade oposta 22B. A porção inferior 22 do invólucro 20 forma um compartimento longitudinal que í tem uma forma de torpedo. O motor elétrico 30 é situado dentro da porção inferior 22 do invólucro 20. [0034] O motor elétrico 30 é conectado a um cabo 35 a um gerador situado dentro da embarcação, em que o dito gerador é [induzido por um motor a diesel. Um eixo 31 com uma linha central axial X atravèssa o motor elétrico 30. O eixo 31 é sustentado de forma giratória dentro de mancais 32, 33 no compartimento na porção inferior 22 do invólucro 20. Um mancai radial 32 é situado de um lado do motor elétrico 30 na primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 e um mancai de combinação radial/axial 33 é situado no outro lado oposto do motor elétrico 30 na segunda extremidade 22B da porção inferior 22 do invólucro 20. O rotor do motor elétrico 30 é posicionado no eixo 31 e o estator do motor elétrico 30 cerca o rotor. O diâmetro D1 do motor elétrico 30 no invólucro 20 é na ordem de 0,5 a 2 m. Um[ aumento no diâmetro D1 do motor elétrico 30 aumentaria o tamanho físico do invólucro 20 e enfraquece as propriedades hidrodinâmicas do invólucro 20. Uma extremidade externa 31A do eixo 31 se projeta a partir de uma abertura na primeira extremidade 22B da porção inferior 22 do invólucro 20. O eixo 31 é vedado com uma vedação 34 na primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 para que a água não possa penetrar o invólucro 20 junto com o eixo 31. Um cubo 36 é fixado à extremidade externa 31A do ei*o 31 fora da primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 e|um propulsor 37 é fixado ao cubo 36. [0035] Existe um alojamento anular 40 adicional qóe circunda o perímetro externo do propulsor 37. O alojamento anular 40 é fixado à porção superior 21 do invólucro 20 e a uma pá 23 que se estende para baixo da porção inferior 22 do invólucro 20. Pode haver várias pás 23 que sustentam o alojamento anular 40 no invólucro 20. O alojamento anular 40 forma um duto I central 45 com um trajeto de fluxo axial para água a partir de uma primeira I

extremidade 41 para uma segunda extremidade 42 do alojamento anular 40. O motor elétrico 30 conduz o propulsor 37 através do eixo 31. A linha central axial X do eixo 31 também forma a linha central axial do alojamento 40. O comprimento total L1 do invólucro 20 e do alojamento anular 40 na direção axial é especialmente grande nessa técnica anterior de disposição de propulsão. A superfície interna do alojamento anular 40 forma um cilindro que tem um eixo geométrico central axial que coincide com o eixo geométrico central axial X do eixo 31. O propulsor giratório 37 faz com que água flua • | através do duto central 45 a partir da primeira extremidade 41 do duto central 45 para a segunda extremidade 42 do duto central 45 em uma segunda direção S2, que é oposta à primeira direção S1. [0036] Um primeiro plano radial Y1 que atravessa um ponto intermediário axial do rotor 51 é situado fora da primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20. O primeiro plano radial Y1 que: atravessa o ponto intermediário axial do rotor 51 e um segundo plano radial Y2 que atravessa um ponto intermediário axial entre os mancais 32, 33 são dessa forma em uma distância axial A1 um do outro. O rotor 51 tem certa largura na direção axial e o ponto intermediário axial do rotor 51 é no centro da dita largura. Os mancais 32, 33 são posicionados a certa distância um do outro na direção axial. O ponto intermediário axial entre os mancais 32, 33 está no meio da dita distância. [0037] O mancai radial 32 próximo à extremidade externa 31A do ; í eixo 31 é normalmente um mancai de cilindro, e o mancai radial/axial combinado 33 na extremidade interna oposta 31B do eixo 31 também é, normalmente, um mancai de cilindro. O mancai radial/axial combinado 33 que sustenta o eixo 31 contra o movimento radial e o movimento axial; O propulsor giratório 37 produz um impulso, que produz uma força axial junto com o eixo 31. O mancai radial/axial combinado 33 transfere essa força axial para o invólucro 20 e o invólucro 20 também transfere para o casco 10 da embarcação. O impulso produzido pelo propulsor 37 é ampliado pelo alojamento 40 em baixas velocidades. A situação pode ser tal que o propulsor 37 produza 60% do impulso total e o alojamento 40 produza 40% do impulso total em baixas velocidades. O alojamento 40 forma um tipo de um bocal e é vantajosamente utilizado em unidades de propulsão nas chamadas embarcações de Posicionamento Dinâmico (DP) utilizadas em perfuração de poços de petróleo. Existem várias unidades de propulsão em tais embarcações e a embarcação é mantida firme em posição por umas unidades de propulsão. O que significa que um grande impulso é necessário em baixa velocidade a fim de manter a embarcação continuamente em posição, especialmente em mares agitados. [0038] A Figura 2 mostra uma primeira modalidade de uma unidade de propulsão de acordo com a invenção. O propulsor, nessa I modalidade, está puxando a embarcação para frente na primeira direção S1. A unidade de propulsão 100 nessa modalidade compreende um invólucro 20, um motor elétrico 50, um eixo 31, um propulsor 37 e um alojamento anular 40. O invólucro oco 20 compreende uma porção superior 21 e uma porção inferior 22. A porção superior 21 do invólucro 20 forma um membro de suporte curvado para o invólucro 20. O invólucro 20 é sustentado de forma giratória a partir da porção superior 21 em um casco 10 de uma embarcação. O invólucro 20 pode, dessa forma, ser girado 360 graus em volta de um eixo geométrico central vertical Y em relação ao casco 10 da embarcação. A porção inferior 22 do invólucro 20 possui uma primeira extremidade 22A e uma segunda extremidade oposta 22B. A porção inferior 22 do invólucro 20 forma um compartimento longitudinal para o eixo 31 e os mancais 32, 33. [0039] O motor elétrico 30 posicionado no invólucro 20 na Figura 1 é substituído por um motor elétrico de acionamento de anel 50 posicionado no alojamento 40. Um eixo 31 com uma linha central axial X é ainda sustentado de forma giratória no compartimento na porção inferior 22 do invólucro 20 com um mancai radial 32 e com um mancai de combinação radial/axial 33. Uma extremidade externa 31A do eixo 31 se projeta a partir de uma abertura na primeira extremidade 22A de porção inferior 22 do invólucro 20. Um cubo 36 é fixado à extremidade externa 31A do eixo 31 fora da primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 e um propulsor 37 é fixado ao cubo 36. [0040] Existe um alojamento anular 40 adicional sustentado no invólucro 20. O alojamento anular 40 é sustentado diretamentó na porção superior 21 do invólucro 20 e através de uma pá 23 na porção inferior 22 do invólucro 20. O alojamento anular 40 circunda um perímetro externo do propulsor 37 e forma um duto central 45 com um trajeto de fluxo axial para água a partir de uma primeira extremidade 41 para uma segunda extremidade 42 do alojamento anular 40. O propulsor 37 é induzido por um motor elétrico de acionamento de anel 50. O motor elétrico de acionamento de apel 50 é um motor de indução que compreende um anel de rotor 51 e um estator 52. O anel de rotor 51 é fornecido no perímetro externo do propulsor 37, isto é, nas pontas externas das lâminas do propulsor 37 e gira com o propulsor 37. O estator 52 é montado dentro do alojamento anular 40 e circunda o anel de rotor 51. O anel de rotor 51 compreende imãs permanentes e forma um rotor de ímã permanente. [0041] Um primeiro plano radial Y1 que atravessa um ponto intermediário axial do rotor 51 é situado fora da primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20. O primeiro plano radial Y1 que atravessa o ponto intermediário axial do rotor 51 e um segundo plano radial Y2 que atravessa um ponto intermediário axial entre os mancais 32, 33 estão, dessa forma, a uma distância axial A1 um do outro. O rotor 51 possui uma largura na direção axial e o ponto intermediário axial do rotor 51 está no centro da dita largura. Os mancais 32, 33 são posicionados a uma certa distância um do outro na direção axial. O ponto intermediário axial entre os mancais 32, 33 está no centro da dita distância. [0042] A potência elétrica necessária no motor elétrico de acionamento de anel 50 é produzida dentro do casco 10 do navio. A potência elétrica pode ser produzida por um gerador conectado a um motor a diesel. A potência elétrica para o estator 52 do motor elétrico de acionamento de anel 50 é abastecida por cabos 35 que correm a partir do gerador para o interior do casco 10 da embarcação através do invólucro 20 e também para o estator 52 dentro do alojamento anular 40. [0043] Pelo menos a primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 está situada dentro do alojamento anular 40. O propulsor giratório 37 faz com que a água flua através do duto central 45 a partir da primeira extremidade 41 do duto central 45 para a segunda extremidade 42 do duto central 45 na segunda direção S2, que é oposta à primeira direção S1. O fluxo de água passa, dessa, forma junto com a superfície externa do invólucro 20 antes de entrar no duto central 45. O invólucro 20 e o alojamento anular 40 têm uma forma lisa a fim de permitir que a água passe sem percalços junto com as superfícies do dito equipamento. A porção superior 21 do invólucro 20 está situada a uma distância axial a partir do propulsor 37, o que significa que o invólucro 20 não perturba de forma significativa o fluxo de água para o propulsor 37. O fluxo de água tem tempo para estabilizar depois que passa o invólucro 20 e antes de entrar no propulsor 37. A segunda direção S2 corre junto com o eixo geométrico central X do eixo 31. [0044] O invólucro 20 mostrado na Figura 2 pode se tornar mais curto na direção axial em comparação com o invólucro 20 na Figura 1. Isso ocorre devido ao fato de que o motor elétrico 50 que conduz o propulsor 37 é transferido a partir do invólucro 20 para o alojamento 40. Os mancais 32, 33 que sustentam o eixo 31 dentro do compartimento na porção inferior 22 do invólucro 20 podem ser mancais de cilindro lubrificados com óleo convencional 32, 33. Uma porção inferior dos mancais de cilindro 32, 33 pode ser posicionada no óleo, que fornece lubrificação durante a revolução dos mancais ; { 32, 33. Dessa forma, não há necessidade de fazer arranjos especiais para a lubrificação dos mancais 32, 33. O calor gerado pelos mancais 32, 33 aquecerá o ar dentro do invólucro 20 e esse ar aquecido dentro do invólucro 20 será resfriado quando passar junto às superfícies internas da carcaça do invólucro 20. A superfície externa da carcaça do invólucro 20 está em contato direto com a água do mar que a circunda e, dessa forma, será resfriada pela água do mar i que passa junto à superfície externa da carcaça do invólucro 20. [0045] A vedação 34 que veda o eixo 31 na primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 em que a extremidade externa 31A do eixo 31 se projeta a partir da primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 é aquecida externamente apenas pelo calor produzido pelos mancais 32, 33. É principalmente o mancai radial 32 situado de forma adjacente à vedação 34 que produz calor externo para a vedação 34. Não há motor elétrico dentro da porção inferior 22 do invólucro 20 o que causaria aquecimento externo adicional da vedação 34. O que significa que a temperatura de operação da vedação 34 permanecerá em um nível menor que prolonga o tempo de vida da vedação 34. [0046] O motor elétrico de acionamento de anel 50 gera um torque alto que é benéfico nas aplicações de propulsão. O torque alto se deve ao diâmetro grande D2 do rotor 51 no motor elétrico de acionamento de anel 50. O torque de um motor elétrico é proporcional ao volume do motor elétrico. O volume do motor elétrico de acionamento de anel 50 é aumentado pelo diâmetro grande D2 do motor elétrico de acionamento de anel 50. O diâmetro D2 do motor elétrico de acionamento de anel 50 na Figura 2 é na ordem de 2 a 6 vezes o diâmetro D1 do motor elétrico 30 na Figura 1. Um motor elétrico de acionamento de anel 50 pode ser designado de forma que resfriamento suficiente do estator 52 diretamente para a água do mar que o circunda possa ser alcançado. O rotor 51 do motor elétrico de acionamento de anel 50 também pode ser resfriado diretamente para a água do mar que o circunda. O rotor 51 gira em uma ranhura anular 46 formada na superfície interna do alojamento 40. Uma passagem P1 é disposta na ranhura anular 46 entre o rotor 5;1 e o estator 52, o que permite que a água do mar passe através da dita passagem P1 em que a água do mar atravessa o duto central 45. A água do mar que flui na passagem P1 resfriará tanto o rotor 51 quanto o estator 52. O estator 52 do motor elétrico de acionamento de anel 50 também será resfriado pela água do mar que passa na superfície externa do alojamento anular 40. A superfície externa do alojamento 40 é grande devido ao grande diâmetro do alojamento 40 e forma, então, uma grande superfície de resfriamento para o estator 52, em que a dita grande superfície de resfriamento superfície está em contato direto com a água do mar. O resfriamento do rotor 52 pode, dessa forma, ser disposto conforme um resfriamento passivo diretamente através da carcaça do j alojamento 40 para a água do mar que circunda a carcaça do alojamento 40. [0047] A Figura 3 mostra uma segunda modalidade de uma unidade de propulsão de acordo com a invenção. O propulsor nesta modalidade puxa a embarcação adiante para a segunda direção S2. [0048] Essa segunda modalidade da unidade de propulsão 100 j corresponde à primeira modalidade de uma unidade de propulsão 100 mostrada na Figura 2, exceto para o propulsor 37 e o alojamento 40. O propulsor 37 nessa segunda modalidade trabalha em uma direção oposta S1 comparada à direção de trabalho S2 do propulsor 37 na primeira modalidade i mostrada na Figura 2. A direção do alojamento 40 nessa segunda modalidade é girada 180 graus em comparação à direção do alojamento 40 na primeira modalidade na Figura 2. Pelo menos, a primeira extremidade 22A da porção inferior 22 do invólucro 20 é também nessa segunda modalidade situada dentro do alojamento anular 40. O propulsor que gira 37 faz com que a água flua através do duto central 45 a partir da primeira extremidade 41 do duto central 45 para a segunda extremidade 42 do duto central 45 na primeira direção S1. A água, dessa forma, flui livremente dentro do duto central 45 e passa junto com a superfície externa do invólucro 20 ao deixar o duto central 45. O invólucro 20 e o alojamento anular 40 têm a forma lisa conforme na modalidade na Figura 1A a fim de permitir que a água passe sem percalços junto com as superfícies do dito equipamento. A porção superior 21 do invólucro 20 é situada em uma distância axial a partir do propulsor 37, o que significa que o invólucro 20 não j de perturba de forma significativa o fluxo de água ejetado a partir do propulsor 37. [0049] O invólucro 20 pode ser girado 360 graus em volta de um eixo geométrico central vertical Y em relação ao casco 10 da embarcação. O eixo 31 gira em volta de um eixo geométrico central horizontal X. O ângulo entre o eixo geométrico de torniquete Y do invólucro 20 e o eixo geométrico de torniquete X do eixo 31 é, dessa forma, 90 graus nas Figuras. O eixo geométrico de torniquete X do eixo 31 pode ser naturalmente inclinado em relação ao plano horizontal. Um eixo geométrico de torniquete inclinado X do eixo 31 pode resultar em vantagens hidrodinâmicas. Um eixo geométrico de torniquete inclinado X do eixo 31 pode ser alcançado ao inclinar todo o invólucro 20 em relação ao casco 10 da embarcação. [0050] A invenção e suas modalidades não são limitadas aos j exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.

Claims

1. Unidade de propulsão que compreende: um invólucro (20) que compreende uma porção superior (21) e uma porção inferior (22), em que o dito invólucro (20) é sustentado de forma giratória a partir da porção superior (21) em um casco (10) de uma i : : embarcação, um eixo (31) que é sustentado de forma giratória com mancais radiais e axiais (32, 33) dentro do invólucro (20), em que o dito eixo (31) tem uma linha central axial (X) e uma extremidade externa (31 A) que se projeta de uma primeira extremidade (22A) da porção inferior (22) do invólucro (20), um propulsor (37) que é fixado à extremidade externa (31A) do eixo (31) fora da primeira extremidade (22A) da porção inferior (22) do invólucro (20), em que o dito propulsor (37) gira com o eixo (31), um alojamento anular (40) que é sustentado de forma fixa no invólucro (20), sendo que a dita linha central axial (X) do eixo (31) também forma uma linha central axial do alojamento anular (40), sendo que o dito alojamento anular (40) circunda um perímetro externo do propulsor (37) e forma um duto (45) para que a água flua através do interior do alojamento ; | anular (40), CARACTERIZADA pelo fato de que a unidade de propulsão compreende, adicionalmente: i um motor elétrico de acionamento de anel (50) que compreende um anel de rotor (51) e um estator (52), em que o dito anel de rotor (51) é ; j fornecido no perímetro externo do propulsor (37) e gira com o propulsor (37), sendo que o dito estator (52) é fornecido dentro do alojamento anular (40) e ! circunda o anel de rotor (51).

2. Unidade de propulsão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os mancais radiais e axiais (32, 33) dentro do invólucro (20) são mancais de cilindro lubrificados com óleo.

3. Unidade de propulsão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a extremidade externa (31 A) do eixo (31) i é vedada com uma vedação (34) à primeira extremidade (22A) da porção inferior (22) do alojamento (20) a fim de impedir que a água penetre no alojamento (20).

4. Unidade de propulsão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que um primeiro plano radial (Y1) que atravessa um ponto intermediário axial (X) do anel de rotor (51) é situado fora da primeira extremidade (22A) da porção inferior (22) do invólucro (20).

5. Unidade de propulsão, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro plano radial (Y1) que atravessa o ponto intermediário axial (X) do rotor (51) e um segundo plano radial (Y2) que atravessa um ponto intermediário axial entre os mancais (32, 33) estão a uma distância axial (A1) (X) entre si.

6. Unidade de propulsão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que uma superfície interna do alojamento anular (40) compreende uma ranhura anular (46), em que o dito anel de rotor (51) gira dentro da dita ranhura anular (46).

7. Unidade de propulsão, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que existe uma passagem (P1) entre o anel de rotor (51) e o alojamento (40) na ranhura (46), enquanto que a água pode atravessar a dita passagem (P1) a fim de resfriar o rotor (51) e o estator (52).

8. Unidade de propulsão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o duto (45) que atravessa o interior do alojamento anular (40) é cilíndrico.

9. Unidade de propulsão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que pelo menos a primeira extremidade (22A) da porção inferior (22) do invólucro) (20) é situada dentro do alojamento anular (40).

10. Unidade de propulsão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADA pelo fato de que o rotor (51) é um rotor de ímã permanente. ■ I

11. Unidade de propulsão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADA pelo fato de que o resfriamento do rotor (52) é disposto como um resfriamento passivo diretamente através da : i carcaça do alojamento (40) para a água do mar que circunda a carcaça do alojamento (40).