BR102021025644A2 - HYDRO ENERGY SHIP WITH HYDRAULIC PROPULSION - Google Patents
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- B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
- B63H23/26—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing fluid
Abstract
A presente invenção revela uma embarcação de grande porte que compreende um Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH e um método híbrido de geração de hidroenergia envolvendo pressão e hidro cinética. A partir da tecnologia, é realizada a geração de hidro energia para o uso das necessidades elétricas do navio (iluminação, ar-condicionado, etc.), sendo as vazões efluentes à geração da hidro energia responsáveis pela propulsão hidráulica do navio. A locomoção da embarcação é, portanto, feita sem combustão/uso de óleo combustível marítimo. The present invention discloses a large vessel comprising a Hydro Power Vessel with Hydraulic Propulsion-NEPH and a hybrid method of hydropower generation involving pressure and hydrokinetics. Based on the technology, hydro energy is generated for the use of the ship's electrical needs (lighting, air conditioning, etc.), with the effluent flows for hydro energy generation responsible for the ship's hydraulic propulsion. The locomotion of the vessel is, therefore, done without combustion/use of marine fuel oil.
Description
[0001] A presente invenção está relacionada com a geração de hidro energia e a propulsão (hidráulica) naval em embarcações marítimas de Grande Porte Bruto, conhecidas na técnica como DWT “gross deadweight ou deadweight”, notadamente os Navios de Carga Geral, os Petroleiros, os Mineraleiros, dentre outros, e em navios de Cruzeiros Marítimos.[0001] The present invention is related to the generation of hydro energy and naval (hydraulic) propulsion in maritime vessels of Large Gross Size, known in the art as DWT "gross deadweight or deadweight", notably General Cargo Ships, Oil Tankers , Mineraleiros, among others, and on Maritime Cruise ships.
[0002] O transporte tem como finalidade movimentar produtos entre pontos distintos, dentro do prazo estipulado, com a devida segurança, e mantendo a integridade das cargas. O transporte marítimo, em especial, movimenta cerca de 90% das mercadorias em todo o mundo, incluindo vestuário, alimentos, brinquedos, equipamentos, materiais, energia e matérias-primas.[0002] The purpose of transport is to move products between different points, within the stipulated period, with due security, and maintaining the integrity of the loads. Maritime transport, in particular, moves around 90% of goods worldwide, including clothing, food, toys, equipment, materials, energy and raw materials.
[0003] Inicialmente as embarcações de transporte marítimo eram à vela. Posteriormente (1852) foi construído o primeiro navio de carga movido a vapor para o transporte de cargas a granel (o JOHN BOWES, que tinha 500 TPB -Toneladas de Porte Bruto). No ano de 1886, foi construído o primeiro navio petroleiro, o SS GLUCKAUF, construído para 3030 TPB, movido a vapor. Com o desenvolvimento tecnológico do setor naval, o SEALANDIA (7400 TPB), construído em 1912, foi o primeiro navio de carga geral (containers) movido a combustão. Atualmente, o maior navio movido a combustão, em termos de carga transportada e dimensões, é o Petroleiro Suezmax, com carregamento de até 175 000 TPB.[0003] Initially, maritime transport vessels were sailing. Later (1852) the first steam-powered cargo ship was built to transport bulk cargo (the JOHN BOWES, which had 500 TPB - Deadweight Tons). In the year 1886, the first oil tanker was built, the SS GLUCKAUF, built for 3030 TPB, powered by steam. With the technological development of the naval sector, the SEALANDIA (7400 TPB), built in 1912, was the first general cargo ship (containers) powered by combustion. Currently, the largest ship powered by combustion, in terms of cargo carried and dimensions, is the oil tanker Suezmax, with a load of up to 175,000 DWT.
[0004] Até os dias de hoje os navios são movidos à combustão, a chamada propulsão mecânica, sendo que seus tamanhos foram aumentando gradativamente, visando o ganho de escala, e assim reduzindo o custo unitário do transporte. Disso resulta que, para grandes quantidades de cargas transportadas por extensas distâncias, o transporte marítimo normalmente se configura na opção economicamente mais interessante.[0004] To this day, ships are powered by combustion, the so-called mechanical propulsion, and their sizes have gradually increased, aiming at gaining scale, and thus reducing the unit cost of transport. As a result, for large amounts of cargo transported over long distances, maritime transport is usually the most economically interesting option.
[0005] Atualmente o transporte marítimo tem no combustível, o óleo combustível marítimo, conhecido no mercado como bunker, o principal agente de propulsão (mecânica) da imensa maioria das embarcações marítimas para cargas de Grande Porte Bruto e de passageiros/turismo.[0005] Currently, maritime transport has in its fuel, marine fuel oil, known in the market as bunker, the main (mechanical) propulsion agent of the vast majority of maritime vessels for heavy-duty cargo and passenger/tourism.
[0006] Levando em conta que cerca de 30% do petróleo produzido no mundo é usado para movimentar navios (propulsão mecânica), o maior custo/despesa operacional das empresas de transporte marítimo, tanto de carga como de passageiros/turismo, está no combustível. O óleo combustível marítimo é usado para geração de energia para usos internos da embarcação e também para a propulsão dos motores. Além disso, o uso de óleo combustível para navegação é uma das principais fontes de poluentes da atmosfera (Gases de Efeito Estufa - GEE), em especial devido ao CO2, emitido através dos gases de exaustão provenientes da queima de combustíveis fósseis. Não obstante, há ainda o risco de eventuais acidentes (“desastres marítimos”) com embarcações que resultam em derramamentos do óleo combustível no mar, provocando desastres ambientais de proporções inestimáveis, como o Mount Hood USS (cargueiro militar, 1944), Princess of the Stars MV (passageiros, 2008), dentre outros.[0006] Taking into account that about 30% of the oil produced in the world is used to move ships (mechanical propulsion), the highest operational cost/expense of maritime transport companies, both cargo and passenger/tourism, is fuel . Marine fuel oil is used to generate energy for the vessel's internal uses and also to propel the engines. In addition, the use of fuel oil for navigation is one of the main sources of pollutants in the atmosphere (Greenhouse Gases - GHG), especially due to CO2, emitted through exhaust gases from the burning of fossil fuels. However, there is still the risk of accidents (“maritime disasters”) with vessels that result in fuel oil spills at sea, causing environmental disasters of inestimable proportions, such as the Mount Hood USS (military freighter, 1944), Princess of the Stars MV (passengers, 2008), among others.
[0007] Na técnica anterior, é descrito através do pedido de patente PI 1002674-6 um sistema de navegação sem combustível, especificamente, uma embarcação movida a eletricidade, onde, “através de aberturas do casco, abaixo da linha d’água, alimentam os tubos horizontais ou perpendiculares, acumulando energia através da turbina hidráulica...”, conforme relatado nas linhas 19-20 do referido documento.[0007] In the prior art, a fuel-free navigation system is described through patent application PI 1002674-6, specifically, an electrically powered vessel, where, “through openings in the hull, below the waterline, feed the horizontal or perpendicular pipes, accumulating energy through the hydraulic turbine...", as reported in lines 19-20 of the said document.
[0008] A presente invenção traz aperfeiçoamentos e inovações tecnológicas para uma embarcação em relação ao pedido de patente PI 1002674-6, intitulado Navegação sem Combustível-Embarcação Movida a Eletricidade, e agrega detalhes funcionais e científicos ao pedido, resultantes de investigações tecnológicas e de otimizações ao sistema anterior, assim como em relação aos atuais sistemas de energia e de propulsão mecânica das embarcações hoje em operação.[0008] The present invention brings improvements and technological innovations to a vessel in relation to the patent application PI 1002674-6, entitled Navigation without Fuel-Vessel Powered by Electricity, and adds functional and scientific details to the application, resulting from technological investigations and optimizations to the previous system, as well as in relation to the current energy and mechanical propulsion systems of the vessels currently in operation.
[0009] A presente invenção apresenta um Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica -NEPH. A tecnologia desenvolvida objetiva a geração de hidro energia e a propulsão naval (hidráulica) em uma embarcação marítima para cargas de Grande Porte Bruto (DWT, gross deadweight ou deadweight), como os Navios de Carga Geral, os Petroleiros, os Mineraleiros, dentre outros, como também os navios de passageiros/turismo. A partir da tecnologia, é realizada a geração de hidro energia para o uso das necessidades elétricas do navio (iluminação, ar-condicionado, etc.), sendo as vazões efluentes à geração da hidro energia responsáveis pela propulsão hidráulica do navio quando do seu deslocamento, como será descrito a seguir. A locomoção/viagem da embarcação é, portanto, feita sem combustão/uso de óleo combustível marítimo.[0009] The present invention presents a Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion -NEPH. The developed technology aims to generate hydro energy and naval (hydraulic) propulsion in a maritime vessel for large gross cargo (DWT, gross deadweight or deadweight), such as General Cargo Ships, Oil Tankers, Mineral Tankers, among others. , as well as passenger/tourist ships. Based on the technology, hydro energy is generated for the use of the ship's electrical needs (lighting, air conditioning, etc.), with the effluent flows to hydro energy generation being responsible for the ship's hydraulic propulsion when moving. , as will be described below. The locomotion/travel of the vessel is, therefore, made without combustion/use of marine fuel oil.
[0010] Na tecnologia Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH da presente invenção, os espaços e a infraestrutura da embarcação são mantidos, não existindo o “reservatório de óleo combustível”, que é substituído pelo “Reservatório de Acumulação” e pelo “Reservatório de Hidro Energia”, que são reservatórios de água do mar.[0010] In the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion-NEPH technology of the present invention, the spaces and infrastructure of the vessel are maintained, with the “fuel oil reservoir” not existing, which is replaced by the “Accumulation Reservoir” and the “Reservoir de Hidro Energia”, which are sea water reservoirs.
[0011] Visando minimizar problemas econômicos/despesas e ambientais associados à operação dos navios Grande Porte Bruto para cargas e os de transporte de passageiros/turismo, os inventores da presente invenção desenvolveram um novo sistema de propulsão (hidráulica) naval e de disponibilização da energia/eletricidade interna à embarcação, que, ao máximo, mantém as condições estruturais da embarcação, possibilitando ainda um aumento nos espaços dos atuais navios a propulsão (mecânica) com óleo combustível marítimo. A tecnologia aqui apresentada proporciona benefícios energéticos, econômicos (redução do frete marítimo), de autonomia e tempo de locomoção (pois com esta embarcação as paradas para o abastecimento de combustíveis não mais serão necessárias), e ambientais para o transporte de cargas e passageiros/turismo a longas distâncias.[0011] In order to minimize economic/expense and environmental problems associated with the operation of Large Deadweight ships for cargo and passenger/tourism transport, the inventors of the present invention have developed a new naval (hydraulic) propulsion system and energy supply /electricity internal to the vessel, which, to the maximum, maintains the structural conditions of the vessel, also allowing an increase in the spaces of the current ships propelled (mechanically) with marine fuel oil. The technology presented here provides energy, economic benefits (reduction in maritime freight), autonomy and travel time (since with this vessel, stops for fuel supply will no longer be necessary), and environmental benefits for the transport of cargo and passengers/ long-distance tourism.
[0012] Os aperfeiçoamentos introduzidos na tecnologia do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH, como descritos no presente pedido, estão relacionados, comparativamente, em relação técnica anterior, em observação às atuais plantas das embarcações marítimas de grande porte bruto (DWT, gross deadweight ou deadweight), como os Navios de Carga Geral, os Petroleiros, os Mineraleiros, dentre outros, e aos Cruzeiros Marítimos.[0012] The improvements introduced in the technology of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion -NEPH, as described in the present application, are related, comparatively, in relation to the previous technique, in observation of the current plans of large deadweight maritime vessels (DWT, gross deadweight or deadweight), such as General Cargo Ships, Oil Tankers, Mineral Tankers, among others, and Maritime Cruises.
[0013] A anterioridade PI 1002674-6 simplesmente cita “através de aberturas do casco, abaixo da linha d’água, alimentam os tubos horizontais ou perpendiculares, acumulando energia através da turbina hidráulica...”, conforme descrito nas linhas 19- 20, porém sem mencionar como fazer a captação, adução, reservação, o controle da vazão de água do mar (QM), e a geração de hidro energia no navio. Nada é mencionado com relação a propulsão (hidráulica) da embarcação. O presente pedido apresenta um detalhamento da solução para a geração de hidro energia das embarcações marítimas e da sua propulsão hidráulica.[0013] Priority PI 1002674-6 simply mentions “through openings in the hull, below the waterline, feed the horizontal or perpendicular tubes, accumulating energy through the hydraulic turbine...”, as described in lines 19-20 , but without mentioning how to capture, supply, reserve, control the seawater flow (QM), and generate hydro energy on the ship. Nothing is mentioned regarding the (hydraulic) propulsion of the vessel. The present application details the solution for the generation of hydro energy for maritime vessels and their hydraulic propulsion.
[0014] A presente invenção revela uma embarcação de porte que compreende um Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH.[0014] The present invention reveals a large vessel comprising a Hydro Energy Vessel with Hydraulic Propulsion-NEPH.
[0015] O NEPH apresenta ranhuras frontais e laterais longitudinais 1 localizadas, respectivamente, nas faces externas laterais/longitudinais e frontais do navio, em que estas ranhuras frontais e laterais longitudinais 1 são responsáveis por captar a vazão de água do mar QM gerada pelo embate das ondas de deslocamento (h0) nas regiões frontal e longitudinal do casco do navio quando ele está em movimento.[0015] The NEPH features frontal and lateral longitudinal grooves 1 located, respectively, on the lateral/longitudinal and frontal external faces of the ship, in which these frontal and longitudinal lateral grooves 1 are responsible for capturing the flow of seawater QM generated by the collision displacement waves (h0) in the frontal and longitudinal regions of the ship's hull when it is in motion.
[0016] O NEPH apresenta comportas de desenvolvimento vertical 2, que são posicionadas na face interna, isto é, no casco interno da embarcação em toda a extensão das ranhuras 1, em que estas comportas de desenvolvimento vertical 2 controlam a vazão de água QM captada pelas ranhuras 1, por sua abertura ou fechamento (vertical) automáticos.[0016] The NEPH features
[0017] O NEPH apresenta canais frontais e laterais localizados nos cascos internos do navio 3, num total de 2 (dois) canais nas faces/cascos laterais e frontais internos, estes canais com comprimento igual ao tamanho longitudinal do casco da embarcação, cada canal interno tendo seção retangular, sendo as dimensões da seção (largura e altura) dos canais função do aporte da vazão QM de água captada pelas ranhuras 1 e nele aduzida, e a declividade de fundo dos canais baixa, em que os canais frontais e laterais localizados nos cascos internos do navio 3 recebem as vazões de água QM captada nas ranhuras 1 e escoam as mesmas até a tomada d’água do canal lateral- T.A.LAT com Bacia de Recepção 4.[0017] The NEPH features front and side channels located on the inner hulls of
[0018] A tomada d’água do canal lateral- T.A.LAT com Bacia de Recepção 4 do NEPH fica localizada mais ou menos na metade da extensão de cada canal lateral interno 3. Cada canal lateral tem 1(uma) T.A.LAT com Bacia de Recepção 4, num total de 2(duas) tomadas d’água, T.A. LAT1 e T.A. LAT2, em que as tomadas d’água do canal lateral- T.A.LAT com Bacia de Recepção 4 são responsáveis pela captação das vazões de água QM escoadas em cada canal lateral 3 e pelo encaminhamento das mesmas até a tubulação de adução de pequeno comprimento com controle da vazão aduzida por registro de gaveta 5.[0018] The water intake of the side channel - T.A.LAT with Reception Basin 4 of the NEPH is located more or less in the middle of the length of each
[0019] O NEPH apresenta pelo menos uma tubulação de adução de pequeno comprimento com controle da vazão aduzida por registro de gaveta 5, sendo, portanto, disponíveis 2 (duas) tubulações 5, uma para cada tomada d’água 4 (tubulação 1 e tubulação 2), com um diâmetro (D) adequado à vazão (QM) máxima aduzida em cada canal, em que cada tubulação de adução 5 será a responsável por encaminhar, por gravidade, toda vazão QM de água aduzida em cada canal lateral 3 interno até uma Turbina-Gerador Hidro Cinética 5.1 localizada na seção final de cada tubulação 5,e, ambas as Turbinas-Gerador Hidro Cinéticas 5.1, dispostas ao final das tubulações 5 (tubulação 1 e tubulação 2), conectadas a uma sub estação transformadora (elevadora) de energia hidro cinética 5.2 (não mostrado) posicionada adequadamente, e, destas tubulações 5, as vazões QM são encaminhadas para o reservatório de acumulação das vazões QM 6 localizado logo abaixo.[0019] The NEPH has at least one supply pipe of a short length with control of the flow supplied by a
[0020] O NEPH apresenta pelo menos um reservatório de acumulação das vazões QM 6, compreendendo um sistema de bombeamento emergencial do reservatório de acumulação das vazões QM com tubulações de sucção e recalque 7 localizado no nível do convés do navio, sensor de boia de nível máximo localizado no reservatório de acumulação das vazões QM-N.A.MÁX 8, sistema de acionamento do sensor de boia de nível mínimo do reservatório de acumulação das vazões QM-N.A.MÍN 9 e um sistema de bombeamento do reservatório de acumulação das vazões QM para o reservatório de hidro energia com tubulações de sucção e recalque 10, em que o reservatório de acumulação de vazões QM 6 é o responsável por acumular as vazões QM captadas nas ranhuras frontais e laterais longitudinais 1, e aduzidas/escoadas nos canais frontais e laterais localizados nos cascos internos do navio 3, nas tomadas d’água do canal lateral- T.A.LAT com Bacia de Recepção 4 , nas tubulações de adução de pequeno comprimento com controle da vazão aduzida por registro de gaveta 5 e finalmente nas Turbinas Hidro Cinética 5.1 localizadas ao final das tubulações de adução 5, sendo o reservatório de acumulação das vazões QM 6 dimensionado para ter um “volume útil” adequado para gerar a energia elétrica de origem hidráulica (de pressão/queda) própria necessária do navio quando em movimento.[0020] The NEPH has at least one QM flow accumulation reservoir 6, comprising an emergency pumping system of the QM flow accumulation reservoir with suction and discharge pipes 7 located on the ship's deck level, level float sensor located in the QM-
[0021] O NEPH apresenta pelo menos um reservatório de hidro energia 11 dimensionado para vazão de turbinamento QT localizado na altura do convés da embarcação e que terá operação contínua durante o percurso da embarcação em movimento, compreendendo o reservatório de hidro energia 11 de tomada d´água de fundo conectada a um conduto forçado de grande extensão localizado ao fundo do reservatório de hidro energia 12, em que este reservatório de hidro energia 11 e sua tomada d´água de fundo conectada a um conduto forçado de grande extensão localizado ao fundo do reservatório de hidro energia 12 são os responsáveis por encaminhar, com o navio em movimento, a água da vazão turbinada-QT, vazão nominal da turbina, até um sistema de turbinamento por pressão -H constituído por conjunto Turbina-GGerador Tipo Bulbo 13.[0021] The NEPH has at least one
[0022] O NEPH apresenta também um sistema de turbinamento por pressão-H constituído por conjunto Turbina-Gerador Tipo bulbo 13 conectada a subestação transformadora (elevadora) de energia por pressão 14 (não mostrado), em que a potência elétrica gerada no sistema de turbinamento por pressão-H constituído por conjunto Turbina-Gerador Tipo Bulbo 13, com o navio em movimento, é função da vazão QT armazenada no reservatório de hidro energia 11 e aduzida pela tomada d´água de fundo conectada a um conduto forçado de grande extensão localizado ao fundo do reservatório de hidro energia 12 (vazão nominal da turbina), e da pequena queda hidráulica gerada pelo desnível H entre o nível d’água operacional do reservatório de hidro energia 11 -N.A. Normal e o nível do mar.[0022] NEPH also features a pressure-H turbine system consisting of a bulb-type Turbine-Generator set 13 connected to a pressure energy transformer (elevator) substation 14 (not shown), in which the electrical power generated in the H-pressure turbocharging consisting of a Bulb-Type Turbine-Generator set 13, with the ship in motion, is a function of the QT flow stored in the hydro-
[0023] O NEPH apresenta também pelo menos um túnel do(s) hélice(s) do navio com encapsulamento do(s) hélice(s) do navio 15, compreendendo no seu percurso de sistema de alta pressão interligado ao túnel do(s) hélice(s) do navio 16, em que o túnel do(s) hélice(s) do navio com encapsulamento do(s) hélice(s) do navio 15 recebe as vazões de água que saem da turbina QT 13 e promove a rotação do(s) hélice(s) e a propulsão (hidráulica) do navio na velocidade de cruzeiro.[0023] The NEPH also has at least one tunnel for the ship's propeller(s) with encapsulation of the ship's propeller(s) 15, including in its course a high-pressure system connected to the tunnel of the ship(s) ) ship's propeller(s) 16, in which the ship's propeller(s) tunnel with encapsulation of the ship's propeller(s) 15 receives the water flows that come out of the QT turbine 13 and promotes the rotation of the propeller(s) and the (hydraulic) propulsion of the ship at cruising speed.
[0024] O NEPH apresenta também acumuladores de energia 18 (não mostrado) dispostos em qualquer local estratégico do navio, sendo o carregamento da energia dos mesmos um dos “consumos de energia" previstos quando a embarcação está em movimento. A quantidade de acumuladores de energia 18 é definida em função do tempo necessário de espera e estacionado da embarcação no porto para que lhe confira autonomia energética enquanto permanece parado. Assim, as necessidades de energia elétrica do navio “em espera e estacionado” serão atendidas a partir dos acumuladores de energia 18, assim como para a partida do navio do porto (quando o navio começa a se deslocar para sair do porto), até este se deslocar com a propulsão (hidráulica) da embarcação em movimento na velocidade de cruzeiro, sendo os motores elétricos para a partida do(s) hélice(s) do navio 17 (não mostrado) (começo do deslocamento/saída do porto) acionados pela energia dos acumuladores de energia 18.[0024] The NEPH also features 18 energy accumulators (not shown) arranged in any strategic location on the ship, with their energy charging being one of the "energy consumption" foreseen when the vessel is in motion. The number of energy accumulators Energy 18 is defined as a function of the vessel's waiting and parked time in the port to provide it with energy autonomy while it remains stationary. Thus, the electricity needs of the ship "on standby and parked" will be met from the energy accumulators 18, as well as for the departure of the ship from the port (when the ship begins to move to leave the port), until it moves with the (hydraulic) propulsion of the moving vessel at cruising speed, with the electric motors for the departure of ship propeller(s) 17 (not shown) (start of displacement/departure from port) powered by energy from energy stores 18.
[0025] O NEPH compreende ainda um sistema de bombeamento de enchimento emergencial do reservatório de hidroenergia com tubulações de sucção e recalque 19, com a vazão QM (a de turbinamento) bombeada diretamente do mar para o reservatório de hidro energia 11, em que, quando o navio está atracado no Porto, na condição de espera e estacionada, com o tempo superior a carga dos acumuladores de energia(18), a energia necessária para os usos da embarcação, e os Motores Elétricos para partida do(s) hélice(s) do Navio 17 (não mostrado), são acionados pela energia do reservatório de hidroenergia 11 e turbina bulbo 13, até o navio alcançar a velocidade de cruzeiro, e se deslocar com a propulsão hidráulica da embarcação em movimento.[0025] The NEPH also comprises an emergency filling pumping system for the hydropower reservoir with suction and discharge pipes 19, with the QM flow (the turbine flow) pumped directly from the sea to the
[0026] Ainda, para gerar a energia de propulsão e a energia da potência elétrica para a realização e manutenção das atividades vitais da embarcação, é fornecido um método de geração de hidro energia “híbrido”, sendo a geração de hidro energia pela velocidade do escoamento através das turbinas hidro cinética 5.1, e a geração de hidro energia por pressão/queda H através da turbina bulbo 13 da embarcação em movimento e a sua propulsão hidráulica, o qual consiste em captação da água externa que, em função da vazão (QM) desta, que gerará a pressão hidráulica suficiente para girar os hélices do navio, gerando assim a energia hidráulica necessária para o consumo imediato de propulsão da embarcação, assim como a reserva de potência elétrica necessária para uso nas demais atividades do navio.[0026] Also, to generate propulsion energy and electrical power energy for carrying out and maintaining the vessel's vital activities, a "hybrid" hydro energy generation method is provided, with the generation of hydro energy by the speed of the flow through the hydrokinetic turbines 5.1, and the generation of hydro energy by pressure/drop H through the bulb turbine 13 of the vessel in motion and its hydraulic propulsion, which consists of capturing external water which, depending on the flow (QM ) of this, which will generate sufficient hydraulic pressure to turn the ship's propellers, thus generating the hydraulic energy necessary for the immediate consumption of the vessel's propulsion, as well as the reserve of electrical power necessary for use in the other activities of the ship.
[0027] A Figura 1 mostra a planta o Navio Hidro Energético a Propulsão HidráulicaNEPH;[0027] Figure 1 shows the layout of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic PropulsionNEPH;
[0028] A Figura 2 mostra a vista interna do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH em corte AA;[0028] Figure 2 shows the internal view of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion-NEPH in section AA;
[0029] A Figura 3 mostra a vista interna do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH em corte BB;[0029] Figure 3 shows the internal view of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion-NEPH in section BB;
[0030] A Figura 4 mostra a vista lateral externa do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH em corte CC1, com a identificação das Ranhuras Longitudinais, com a entrada da água do mar da vazão QM, na posição das Comportas abertas;[0030] Figure 4 shows the external side view of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion-NEPH in CC1 section, with the identification of the Longitudinal Slots, with the entry of seawater from the QM flow, in the position of the Open Gates;
[0031] A Figura 5 mostra a vista lateral externa do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH em corte CC2, com a identificação das Ranhuras Longitudinais, sem a entrada da água do mar da vazão QM, na posição das Comportas fechadas.
V - RELAÇÃO DOS ELEMENTOS REFERENCIADOS NOS DESENHOS
(1) “Ranhuras” Frontais e Laterais Longitudinais;
(2) Comportas de Desenvolvimento Vertical;
(3) Canais Frontais e Laterais Localizados nos Cascos Internos do Navio;
(4) Tomadas D’Água do Canal Lateral - T.A.LAT com Bacia de Recepção;
(5) Tubulação de Adução de Pequeno Comprimento com Controle da Vazão Aduzida por Registro de Gaveta;
- (5.1) Turbina-Gerador Hidro Cinética;
- (5.2) Subestação Transformadora (Elevadora) de Energia Hidro Cinética (não mostrado);
(7) Sistema de Bombeamento Emergencial do Reservatório de Acumulação das Vazões QM com Tubulações de Sucção e Recalque;
(8) Sensor de Boia de Nível Máximo Localizado no Reservatório de Acumulação das Vazões QM -N.A.MÁX ;
(9) Sensor de Boia de Nível Mínimo do Reservatório de Acumulação das Vazões QM- N.A. MÍN;
(10) Sistema de Bombeamento do Reservatório de Acumulação das Vazões QM para o Reservatório de Hidro Energia com Tubulações de Sucção e Recalque;
(11) Reservatório de Hidro Energia;
(12) Tomada D´Água de Fundo Conectada a um Conduto Forçado de Grande Extensão Localizado ao Fundo do Reservatório de Hidro Energia;
(13) Sistema de Turbinamento por Pressão -H constituído por Conjunto TurbinaGerador Tipo Bulbo;
(14) Subestação Transformadora (Elevadora) de Energia por Pressão (não mostrado);
(15) Túnel do(s) Hélice(s) do Navio com Encapsulamento do(s) Hélice (s) do Navio;
(16) Sistema de Alta Pressão Interligado ao Túnel do(s) Hélice(s) do Navio;
(17) Motores Elétricos para Partida do(s) Hélice(s) do Navio (não mostrado);
(18) Acumuladores de Energia (não mostrado);
(19) Sistema de Bombeamento de Enchimento Emergencial do Reservatório de Hidroenergia com Tubulações de Sucção e Recalque.[0031] Figure 5 shows the external side view of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion-NEPH in CC2 section, with the identification of the Longitudinal Slots, without the entry of seawater from the QM flow, in the position of the Locks closed.
V - LIST OF ELEMENTS REFERENCED IN THE DRAWINGS
(1) Longitudinal Front and Side “Slots”;
(2) Vertical Development Gates;
(3) Front and Side Channels Located in the Ship's Inner Hulls;
(4) Side Channel Water Intakes - TALAT with Reception Basin;
(5) Short Adduction Piping with Flow Control Adducted by Drawer Valve;
- (5.1) Hydro Kinetic Turbine-Generator;
- (5.2) Hydro Kinetic Energy Transformer (Elevator) Substation (not shown);
(7) Emergency Pumping System of the QM Flow Accumulation Reservoir with Suction and Discharge Pipes;
(8) Maximum Level Float Sensor Located in the QM -NAMÁX Flow Accumulation Reservoir;
(9) Flow Accumulation Reservoir Minimum Level Float Sensor QM-NA MIN;
(10) Pumping System from the QM Flow Accumulation Reservoir to the Hydro Energy Reservoir with Suction and Discharge Piping;
(11) Hydro Energy Reservoir;
(12) Bottom Water Intake Connected to a Large Penstock Located at the Bottom of the Hidro Energia Reservoir;
(13) -H Pressure Turbining System consisting of a Bulb-Type Turbine-Generator Set;
(14) Pressure Power Transformer (Elevator) Substation (not shown);
(15) Ship's Propeller(s) Tunnel with Ship's Propeller(s) Encapsulation;
(16) High Pressure System Interconnected to the Ship's Propeller(s) Tunnel;
(17) Electric Motors for Starting the Ship's Propeller(s) (not shown);
(18) Energy Accumulators (not shown);
(19) Hydropower Reservoir Emergency Filling Pumping System with Suction and Discharge Pipes.
[0032] Quanto as questões energética e de propulsão da embarcação, o arranjo da tecnologia Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH é detalhado em relação as suas estruturas física e operacional, de modo a tornar a ideia funcional relativamente a estes quesitos para uma embarcação marítima. Neste sentido, foram criadas alternativas hidráulicas de captação, adução, e reservação no layout do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica -NEPH que possibilitem a geração de hidroenergia e o seu deslocamento via propulsão (hidráulica).[0032] As for the vessel's energy and propulsion issues, the arrangement of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion-NEPH technology is detailed in relation to its physical and operational structures, in order to make the idea functional in relation to these requirements for a vessel maritime. In this sense, hydraulic alternatives were created for capturing, adduction, and reservation in the layout of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion -NEPH that allow the generation of hydroenergy and its displacement via (hydraulic) propulsion.
[0033] Consideram-se assim aperfeiçoamentos e inovações especificas os elementos elencados a seguir:
- (i) Sistema de captação das vazões de água do mar (QM);
- (ii) Sistema de adução e reservação de (QM);
- (iii) Sistema de acumulação das vazões (QM) para fins hidro energéticos;
- (iv) Sistema propriamente de geração de hidro energia “híbrido”, a partir das vazões QM na Turbina Hidráulica de Pressão (Bulbo) e das velocidades originadas de QM nas Turbinas Hidro Cinéticas, todas estas Turbinas localizadas internamente no navio;
- (v) Sistema de propulsão (hidráulica) dos hélices do navio.
- (i) Seawater flow capture system (QM);
- (ii) Adduction and reservation system (QM);
- (iii) Flow accumulation system (QM) for hydro energy purposes;
- (iv) “Hybrid” hydro energy generation system, based on the QM flows in the Hydraulic Pressure Turbine (Bulb) and the speeds originated from QM in the Hydro Kinetic Turbines, all these Turbines located internally in the ship;
- (v) Propulsion system (hydraulic) for the ship's propellers.
[0034] Conforme mencionado acima no presente relatório descritivo, o reservatório de óleo combustível não existe na embarcação reivindicada e é substituído pelo reservatório de acumulação e pelo reservatório de hidro energia, que são reservatórios de água do mar (QM).[0034] As mentioned above in this descriptive report, the fuel oil reservoir does not exist in the claimed vessel and is replaced by the accumulation reservoir and the hydro energy reservoir, which are seawater reservoirs (QM).
[0035] Com a troca destes reservatórios (reservatório de óleo combustível pelos reservatórios de água do mar) há um ganho de espaço/volume na embarcação, estimada em cerca de 19 %. A tecnologia prevê que sejam mantidas as arqueações bruta e líquida da embarcação. A arqueação bruta constitui “o volume de todos os espaços interiores de um navio”, e a líquida constitui “o espaço rentável de um navio e retrata a real capacidade comercial deste”. Por outro lado, os espaços do reservatório de óleo de combustível serão extintos, sendo substituídos pelos reservatórios de água do mar, estes ocupando um espaço menor.[0035] With the exchange of these tanks (fuel oil tank for sea water tanks) there is a gain in space/volume on the vessel, estimated at around 19%. The technology foresees that the gross and net tonnage of the vessel will be maintained. Gross tonnage constitutes “the volume of all the interior spaces of a ship”, and net tonnage constitutes “the profitable space of a ship and portrays its real commercial capacity”. On the other hand, the spaces in the fuel oil tank will be eliminated, being replaced by seawater tanks, which occupy a smaller space.
[0036] A geração de energia hidráulica para os usos das necessidades de eletricidade do navio, tais como iluminação, ar-condicionado, etc., será função da queda (H) entre os níveis do reservatório de hidro energia (N.A. Normal) e do mar, e da vazão de turbinamento acumulada neste reservatório, não existindo impactos ambientais na operação da geração de hidro energia.[0036] The generation of hydraulic energy for the uses of the ship's electricity needs, such as lighting, air conditioning, etc., will be a function of the drop (H) between the levels of the hydro energy reservoir (Normal N.A.) and the sea, and the flow of turbines accumulated in this reservoir, with no environmental impacts on the hydropower generation operation.
[0037] As vazões turbinadas (QT) (turbina bulbo) sob pressão, juntamente com um sistema de alta pressão localizado no túnel dos hélices, irão fazer a propulsão (hidráulica) dos hélices do navio.[0037] The turbocharged flows (QT) (bulb turbine) under pressure, together with a high-pressure system located in the propeller tunnel, will propel (hydraulic) the ship's propellers.
[0038] A seguir, a tecnologia do Navio Hidro Energético a Propulsão HidráulicaNEPH é descrita considerando dois exemplos de cenários: (a) embarcação em movimento e (b) embarcação entrando-estacionada no Porto. As inovações / novidades são mostradas nos Exemplos apresentados a seguir, sempre tendo por referência a “descrição da invenção”. Os “elementos de referência” listados no item “V” acima estão representados nos Desenhos das Figuras 1 a 5 e servem como parte importante para descrição e entendimento da tecnologia.[0038] Next, the technology of the Hydro Energetic Ship with Hydraulic Propulsion NEPH is described considering two examples of scenarios: (a) moving vessel and (b) vessel entering-parked in the Port. The innovations / novelties are shown in the Examples presented below, always with reference to the “description of the invention”. The “reference elements” listed in item “V” above are represented in the Drawings of Figures 1 to 5 and serve as an important part for describing and understanding the technology.
[0039] O deslocamento de uma embarcação marítima para cargas de Grande Porte Bruto (DWT), como os Navios de Carga Geral, os Petroleiros, os Mineraleiros, dentre outros, além dos Cruzeiros Marítimos, a uma velocidade de cruzeiro da ordem de 20 a 25 km/h, podendo alcançar a velocidade de serviço de cerca 50 km/h, tende a gerar ondas frontais e laterais, as chamadas ondas de deslocamento com altura (h0) da ordem de alguns centímetros, que se chocam contra o seu casco. Estão dispostos ao longo do casco da embarcação na altura da linha d´água do calado máximo (d; com a embarcação totalmente carregada) ranhuras frontais e laterais longitudinais 1, dispondo estas de comportas de desenvolvimento vertical 2 posicionadas na face interna (casco interno) da embarcação em toda a extensão das Ranhuras.[0039] The displacement of a maritime vessel for heavy-duty cargo (DWT), such as General Cargo Ships, Oil Tankers, Mineral Tankers, among others, in addition to Maritime Cruises, at a cruising speed of the order of 20 to 25 km/h, reaching a service speed of about 50 km/h, it tends to generate frontal and lateral waves, the so-called displacement waves with a height (h0) of the order of a few centimeters, which collide with its hull. Along the hull of the vessel at the height of the waterline of the maximum draft (d; with the vessel fully loaded) are longitudinal frontal and lateral grooves 1, which have
[0040] As ranhuras frontais e laterais longitudinais são as responsáveis por captar a vazão de água do mar (QM) gerada pelo embate das ondas (h0) nos cascos frontal e longitudinal do navio quando ele está em movimento, enquanto que as comportas controlam a vazão de água (QM) captada pelas ranhuras, por abertura ou fechamento vertical automáticos destas, respectivamente, aumentando ou reduzindo a captação desta vazão (QM), de acordo com o nível d’água do reservatório de acumulação localizado em um nível inferior, como a seguir explicado. A vazão QM de aporte da água do mar captada terá por valor de referência as “necessidades de energia” (em Kwh; eletricidade para iluminação, ar-condicionado etc.) do navio.[0040] The frontal and longitudinal lateral grooves are responsible for capturing the flow of sea water (QM) generated by the impact of waves (h0) on the frontal and longitudinal hulls of the ship when it is in motion, while the gates control the water flow (QM) captured by the slots, by automatic vertical opening or closing of these, respectively, increasing or reducing the capture of this flow (QM), according to the water level of the accumulation reservoir located at a lower level, as explained below. The QM flow of captured sea water will have as a reference value the “energy needs” (in Kwh; electricity for lighting, air conditioning, etc.) of the ship.
[0041] Esta vazão de água (QM) captada nas ranhuras é encaminhada por gravidade até canais frontais e laterais localizados nos cascos internos do navio 3, sendo, portanto, disponíveis um total de 2 (dois) canais nas faces/cascos laterais e frontais internos do navio, um canal para cada face lateral-frontal interna da embarcação (canais 1 e 2). Cada canal lateral-frontal interno tem seção retangular, com o comprimento igual ao tamanho longitudinal do casco da embarcação, sendo a sua seção (largura e altura) função do aporte da vazão (QM) de água captada pelas ranhuras e nele aduzida, e sua declividade de fundo baixa.[0041] This water flow (QM) captured in the grooves is directed by gravity to front and side channels located in the inner hulls of
[0042] Aproximadamente na metade da extensão de cada canal lateral interno, há uma tomada d’água do canal lateral- T.A.LAT com bacia de recepção 4, num total de 2(duas) tomadas d’água (T.A.LAT 1 e T.A.LAT 2), uma para cada canal lateral, responsáveis pela captação da vazão de água (QM) escoada em cada canal lateral, sendo a área de cada tomada d’água e bacia de recepção 4 compatível com a vazão QM máxima escoada em cada canal lateral.[0042] Approximately in the middle of the length of each internal lateral channel, there is a water intake from the lateral channel - T.A.LAT with 4 reception basin, in a total of 2 (two) water intakes (T.A.LAT 1 and T.A.LAT 2), one for each side channel, responsible for capturing the water flow (QM) drained in each side channel, with the area of each water intake and reception basin 4 compatible with the maximum QM flow drained in each side channel .
[0043] A água captada em cada tomada d’água do canal lateral é encaminhada por gravidade a uma Tubulação de Adução de Pequeno Comprimento com Controle da Vazão Aduzida por Registro de Gaveta 5, sendo, portanto, disponíveis 2 (duas) tubulações de adução com registo de gaveta 5 para o controle das vazões aduzidas, uma para cada tomada d’água e bacia de recepção 4 (Tubulação 1 e Tubulação 2), com um diâmetro (D) adequado a vazão (QM) máxima aduzida em cada canal.[0043] The water captured in each water intake of the side channel is sent by gravity to a Short Length Adduction Pipe with Flow Control Adducted by
[0044] Cada tubulação de adução 5 terá comprimento curto, como referido, e será a responsável por encaminhar, por gravidade, toda vazão (QM) de água aduzida em cada canal lateral interno até uma turbina hidro cinética 5.1 localizada na seção final de cada tubulação 5, 1 (uma) turbina 5.1 para cada tubulação 5, e desta a vazão QM é encaminhada a um Reservatório de Acumulação das Vazões QM 6 localizado logo abaixo.[0044] Each
[0045] A energia de velocidade obtida a partir da vazão QM e gerada nas 2(duas) turbinas hidro cinéticas 5.1 das 2 (duas)Tubulações 5 será conectada à Subestação Transformadora (Elevadora) de Energia Hidro Cinética 5.2 (não mostrada), a mesma localizada adequadamente na embarcação, a qual abastecerá de energia somente a operação do Sistema de Bombeamento do Reservatório de Acumulação das Vazões QM para o Reservatório de Hidro Energia com Tubulações de Sucção e Recalque 10.[0045] The velocity energy obtained from the QM flow and generated in the 2 (two) hydro kinetic turbines 5.1 of the 2 (two)
[0046] O Reservatório de Acumulação de Vazões QM 6 terá um “volume útil” adequado para gerar a energia elétrica (hidráulica) própria necessária para atender as necessidades do navio, variáveis para cada embarcação (petroleiro, carga geral, granéis líquidos, navios transatlânticos, dentre outros), sendo o mesmo dimensionado para atender ao nível normal de operação do Reservatório de Hidro Energia 11 - N.A. Normal, tendo em vista a geração de hidro energia por pressão na Turbina Bulbo 13, como a seguir descrito.[0046] The QM 6 Flow Accumulation Reservoir will have an adequate “useful volume” to generate the own electrical (hydraulic) energy necessary to meet the needs of the ship, which vary for each vessel (tanker, general cargo, liquid bulk, transatlantic ships , among others), being sized to meet the normal level of operation of the Hydro Energy Reservoir 11 - N.A. Normal, in view of the generation of hydro energy by pressure in the Bulb Turbine 13, as described below.
[0047] Para o nível d’água no Reservatório de Acumulação das Vazões QM 6 maior que o seu nível máximo - N.A. Máximo, há um Sistema de Bombeamento Emergencial do Reservatório de Acumulação das Vazões QM com Tubulações de Sucção e Recalque 7 localizado no nível Convés do navio, este responsável por escoar, de forma automática, o excesso de água do Reservatório de Acumulação 6 (bombeamento de extravasamento de emergência). Assim, quando o N.A. RESERV. ≥ N. A. Máx., o sistema é automaticamente acionado por um Sensor de Boia de Nível Máximo Localizado no Reservatório de Acumulação das Vazões QM-N.A.MÁX 8 através do sistema de bombeamento emergencial.[0047] For the water level in the QM Flow Accumulation Reservoir 6 greater than its maximum level - N.A. Maximum, there is an Emergency Pumping System of the QM Flow Accumulation Reservoir with Suction and Discharge Pipes 7 located at the level Deck of the ship, responsible for automatically draining excess water from Accumulation Reservoir 6 (emergency overflow pumping). Thus, when the N.A. RESERV. ≥ N.A. Max., the system is automatically triggered by a Maximum Level Float Sensor Located in the Flow Accumulation Reservoir QM-
[0048] Dentro do reservatório 6, no seu nível do fundo (N.A. mínimo), vai também existir um Sistema de acionamento do Sensor de Boia de Nível Mínimo do Reservatório de Acumulação das Vazões QM - N.A MÍN. 9 , este responsável pela abertura automática das Comportas 2 localizadas nas “ranhuras” frontais e laterais longitudinais 1, possibilitando aumentar a captação da vazão (QM) de forma automática para alimentar o Reservatório de Acumulação 6 com o navio em movimento, e portanto regulando a geração de hidro energia por pressão em 13 através da vazão QM, tendo em vista atender aos consumos de energia internos da embarcação em movimento, como abaixo descrito.[0048] Inside reservoir 6, at its bottom level (minimum N.A.), there will also be a Minimum Level Float Sensor Drive System of the Flow Accumulation Reservoir QM - MIN N.A. 9 , which is responsible for the automatic opening of the
[0049] Dentro do reservatório de acumulação de QM 6, o sistema de boia com sensor no nível máximo (N.A.MÁX) do reservatório 8, como anteriormente referido, será também responsável pelo fechamento automático das comportas 2 localizadas nas “ranhuras” frontais e laterais longitudinais 1, possibilitando reduzir a captação da vazão (QM) para o reservatório de acumulação de QM 6 com o navio em movimento, especialmente nos eventos de ressaca, onde as alturas de onda (h1) são muito maiores do que as alturas das ondas de deslocamento (h0) (h1>>h0), e desta forma garantindo, com segurança, o fornecimento da vazão QM para fins hidro energéticos da embarcação, sem riscos de acidentes (transbordamento do reservatório de acumulação).[0049] Inside the QM accumulation reservoir 6, the float system with sensor at the maximum level (N.A.MAX) of
[0050] Portanto, estes dois Sistemas, os de N.A.MÁX. 8 e de N.A.MÍN. 9, serão os responsáveis por controlar, de forma automática, os níveis operacionais do Reservatório de Acumulação 6, quando o navio estiver em movimento, através dos limites superior (N.A. Máximo) e inferior (N.A. Mínimo) do mesmo, o primeiro para certificar a segurança operacional do Reservatório de Acumulação 6, e o segundo para garantir uma vazão de turbinamento adequada para o funcionamento sem riscos operacionais de uma Turbina Hidráulica de pressão-Bulbo 13, ambos operando com a embarcação em deslocamento.[0050] Therefore, these two Systems, those of N.A.MAX. 8 and N.A.MÍN. 9, will be responsible for automatically controlling the operating levels of Accumulation Reservoir 6, when the ship is in motion, through its upper (Maximum N.A.) and lower (Minimum N.A.) limits, the first to certify the operational safety of the Accumulation Reservoir 6, and the second to guarantee an adequate turbine flow for the operation without operational risks of a Bulb Pressure Hydraulic Turbine 13, both operating with the vessel in displacement.
[0051] Ao fundo do Reservatório de Acumulação 6 na altura do N.A.MÍN. vai existir um Sistema de Bombeamento do Reservatório de Acumulação das Vazões QM para o Reservatório de Hidro Energia com Tubulações de Sucção e Recalque 10 responsável por bombear as vazões QM deste (Reservatório de Acumulação) até o Reservatório de Hidro Energia 11, dimensionado para a vazão de turbinamento QT, este reservatório localizado na altura do convés da embarcação, e que terá operação contínua durante o percurso da embarcação em movimento. A vazão de bombeamento será compatível com a vazão nominal da turbina (usos de energia da embarcação). A energia elétrica necessária para este bombeamento estará disponível a partir da Turbina-Gerador Hidro Cinética 5.1 e da Subestação Transformadora (Elevadora) de Energia Hidro Cinética 5.2 (não mostrado).[0051] At the bottom of Accumulation Reservoir 6 at the height of N.A.MÍN. there will be a Pumping System from the QM Flow Accumulation Reservoir to the Hydro Energy Reservoir with Suction and
[0052] Uma tomada d´água de fundo conectada a um conduto forçado de grande extensão localizado ao fundo do reservatório de hidro energia 12 será responsável por encaminhar a água armazenada neste reservatório de hidro energia 11 - a Vazão Turbinada-QT; Vazão Nominal da Turbina, até um Sistema de Turbinamento por pressão H constituído por Conjunto Turbina-Gerador Tipo Bulbo 13, cuja potência gerada será compatível com as necessidades de consumo de energia/eletricidade do navio (variável para cada navio), que irá gerar a energia hidráulica (por pressão / queda H) com a embarcação em movimento necessária para os usos do navio (iluminação, ar condicionado, acumulador de energia, etc), considerando a vazão (QT) nele aduzida (Vazão Nominal da Turbina) e a pequena queda hidráulica gerada pelo desnível (H) entre o nível d’água operacional do Reservatório de Hidro Energia 11 -N. A. Normal, e o Nível do Mar. O conjunto turbina – gerador de 13 será dimensionado do ponto de vista energético para atender aos consumos de energia/eletricidade do navio, cada tipo de embarcação com suas demandas de energia.[0052] A bottom water intake connected to a penstock of great extension located at the bottom of the
[0053] A energia hidráulica (por pressão/queda H) gerada em 13 no navio será encaminhada a uma Subestação Transformadora (Elevadora) de Energia por Pressão 14 (não mostrado), posicionada adequadamente, tendo em vista fazer a distribuição para os usos energéticos do navio em movimento.[0053] The hydraulic energy (by pressure/H drop) generated in 13 on the ship will be forwarded to a Pressure Energy Transformer Substation (Elevator) 14 (not shown), properly positioned, in order to distribute it to energy uses of the moving ship.
[0054] A vazão de água que sai da turbina (QT), com o navio em movimento, é encaminhada por pressão a um Túnel do(s) Hélice(s) do Navio com Encapsulamento do(s) Hélice (s) do Navio 15, que dispõe no seu percurso/extensão de um sistema de alta pressão interligado ao túnel do(s) hélice(s) do navio 16, este túnel dos hélices 15 mais sistema de alta pressão 16 sendo os responsáveis por promover a rotação do(s) hélice(s) e a propulsão (hidráulica) do navio na velocidade de cruzeiro, e deste as vazões QT são encaminhadas para o mar.[0054] The flow of water leaving the turbine (QT), with the ship in motion, is sent by pressure to a Tunnel of the Ship's Propeller(s) with Encapsulation of the Ship's Propeller(s) 15, which has in its route/extension a high pressure system interconnected to the ship's propeller(s) tunnel 16, this propeller tunnel 15 plus high pressure system 16 being responsible for promoting the rotation of the( s) propeller(s) and (hydraulic) propulsion of the ship at cruising speed, and from this the QT flows are forwarded to the sea.
[0055] Estão previstos Motores Elétricos para Partida do(s) Hélice(s) do Navio 17 (não mostrado), usados quando a embarcação sair da situação de “estacionada para pleno deslocamento”, até a mesma alcançar a velocidade de cruzeiro.[0055] Electric Motors are foreseen for Starting the Propeller(s) of Ship 17 (not shown), used when the vessel leaves the “parked for full displacement” situation, until it reaches cruising speed.
[0056] O tempo de “espera e estacionado” do navio no Porto, no percurso “Canal de Acesso, Anteporto, Cais de Atracação, Bacia de Evolução, Ante Porto”, varia de 58 hs (2d+ 10 hs) até 185 hs (7d+17hs). A partir desta estatística de tempo do navio no Porto, foram idealizados na tecnologia do Navio Hidro Energético a Propulsão Hidráulica-NEPH 2 (dois) cenários de geração de energia para o navio da condição de “espera e estacionado”: 2.1 - Energia Gerada por Acumuladores de Energia[0056] The “waiting and parked” time of the ship in Porto, on the route “Access Channel, Anteporto, Mooring Pier, Evolution Basin, Ante Porto”, varies from 58 hs (2d+ 10 hs) to 185 hs ( 7d+17h). Based on this statistic of the ship's time in port, 2 (two) energy generation scenarios were devised in the Hydro Energetic Ship's Hydraulic Propulsion technology for the ship in the "waiting and parked" condition: 2.1 - Energy Generated by Energy Accumulators
[0057] Estão previstos o uso de Acumuladores de Energia 18 (não mostrado) dispostos em local estratégico do navio, sendo o carregamento da energia dos mesmos um dos “consumos de energia" previstos quando a embarcação estiver em movimento. Este cenário se adequa ao tempo de carga(nominal) dos Acumuladores de Energia quando o navio estiver na condição de “espera e estacionado”.[0057] The use of Energy Accumulators 18 (not shown) arranged in a strategic location on the ship is planned, with their energy charging being one of the "energy consumption" foreseen when the vessel is in motion. This scenario is suitable for the charge time (nominal) of Energy Accumulators when the ship is in the “standby and parked” condition.
[0058] A quantidade de Acumuladores de Energia 18 será função do tempo necessário de “espera e estacionado” da embarcação para vistorias e/ou carregamento-descarregamento das cargas no Porto no percurso “Canal de Acesso, Anteporto, Cais de Atracação, Bacia de Evolução, Anteporto”, e assim dos usos de energia da embarcação na condição de “espera e estacionada”.[0058] The number of Energy Accumulators 18 will depend on the vessel's “waiting and parked” time for inspections and/or loading-unloading of cargo in the Port on the route “Access Channel, Anteporto, Mooring Pier, Water Basin Evolution, Anteporto", and thus of the vessel's energy use in the "waiting and parked" condition.
[0059] Para a partida do navio do porto, até este alcançar a velocidade de cruzeiro, e se deslocar com a propulsão (hidráulica) da embarcação em movimento, como referido anteriormente, os Motores Elétricos para Partida do(s) Hélice(s) do Navio 17 (não mostrado) serão acionados pela energia dos Acumuladores de Energia. 2.2 - Energia Gerada por Sistema de Bombeamento de Enchimento Emergencial do Reservatório de Hidroenergia[0059] For the departure of the ship from the port, until it reaches cruising speed, and moves with the (hydraulic) propulsion of the vessel in motion, as mentioned above, the Electric Motors for Departure of the Propeller(s) of Ship 17 (not shown) will be powered by energy from the Energy Accumulators. 2.2 - Energy Generated by Emergency Filling Pumping System of the Hydropower Reservoir
[0060] Para o cenário do navio no Porto na condição de “espera e estacionado” com o tempo superior a carga nominal dos Acumuladores de Energia, especialmente quando existirem “fatos imprevisíveis” nos processos de vistoria, assim como de carregamento e descarregamento das cargas no navio, para a geração de energia da embarcação e da partida dos hélices do navio do porto, até este alcançar a velocidade de cruzeiro, e se deslocar com a propulsão (hidráulica) da embarcação em movimento, como anteriormente referido, os motores elétricos para partida do(s) hélice(s) do navio 17 (não mostrado) serão acionados pela energia do reservatório de hidroenergia 11 e turbina bulbo 13, sendo o reservatório de hidro energia 11 abastecido de água através do sistema de bombeamento de enchimento emergencial do reservatório de hidroenergia com tubulações de sucção e recalque 19, com a vazão QM (de turbinamento) bombeada diretamente do mar para o reservatório de hidro energia 11, e deste para o Sistema de Turbinamento Constituído por Conjunto Turbina-Gerador Tipo Bulbo 13 para a geração da energia (por pressão) do navio, como anteriormente descrito. As vazões efluentes das Turbinas e encaminhadas ao Túnel do(s) Hélice(s) do Navio com Encapsulamento do(s) Hélice (s) do Navio 15 , assim como do Sistema de Alta Pressão Interligado ao Túnel do(s) Hélice(s) do Navio 16, irão auxiliar, junto com o Motores Elétricos 17, na propulsão da embarcação, até esta alcançar a velocidade de cruzeiro na saída do Porto, quando os Motores Elétricos 17 e o Sistema de Bombeamento de Enchimento Emergencial do Reservatório de Hidroenergia com Tubulações de Sucção e Recalque 19 deixam de operar, e a embarcação passa a gerar energia pelo reservatório de acumulação das vazões QM 6, como acima referido, e se deslocar com propulsão hidráulica das vazões do túnel dos hélices 15 e do Sistema de alta pressão 16, como anteriormente referido.[0060] For the scenario of the ship in the Port in the condition of "waiting and parked" with the time exceeding the nominal load of the Energy Accumulators, especially when there are "unpredictable facts" in the inspection processes, as well as loading and unloading of cargo on the ship, for the generation of energy for the vessel and the departure of the ship's propellers from the port, until it reaches cruising speed, and moves with the (hydraulic) propulsion of the vessel in motion, as previously mentioned, the electric motors to departure of the ship's propeller(s) 17 (not shown) will be driven by the energy of the
[0061] A descrição da presente invenção é não limitante e exemplificativa das possibilidades permitidas pela invenção ora apresentada, de acordo com o entendimento desta por um técnico no assunto.[0061] The description of the present invention is non-limiting and illustrative of the possibilities allowed by the invention presented herein, according to the understanding of this by a person skilled in the art.
Claims (20)
- - ranhuras frontais e laterais longitudinais (1), localizadas, respectivamente, nas faces externas laterais/longitudinais e frontais do navio,
- - comportas de Desenvolvimento Vertical (2), posicionadas na face interna do casco da embarcação em toda a extensão das ranhuras (1),
- - canais frontais e laterais localizados nos cascos internos do navio (3),
- - tomada d´água do canal lateral- T.A.LAT (4), localizada mais ou menos na metade da extensão de cada canal lateral interno (3), em que cada canal lateral dispõe de 1(uma) T.A.LAT (4), num total de 2(duas) tomadas d’água (T.A.LAT 1 e T.A.LAT 2);
- - pelo menos uma tubulação de adução de pequeno comprimento com controle da vazão aduzida por registro de gaveta (5), sendo, portanto, disponíveis 2 (duas) tubulações (5), uma para cada tomada d’água (4), tubulação 1 e tubulação 2, com um diâmetro (D) adequado a vazão (QM) máxima aduzida em cada canal;
- - pelo menos um sistema de turbinamento constituído por conjunto de 2 (duas) turbinas hidro cinéticas 5.1, 1(uma) turbina hidro cinética 5.1 para cada tubulação de adução de pequeno comprimento com controle da vazão aduzida por registro de gaveta (5), as turbinas hidro cinéticas 5.1 conectadas a uma Subestação Transformadora (Elevadora) de Energia Hidro Cinética 5.2;
- - pelo menos um reservatório de acumulação das vazões QM (6);
- - pelo menos um reservatório de hidro energia (11);
- - pelo menos um sistema de turbinamento constituído por conjunto turbinagerador tipo bulbo (13) conectado a uma subestação transformadora (elevadora) de energia (14) - pelo menos um túnel do(s) hélice(s) do navio com encapsulamento do(s) hélice(s) (15);
- - acumuladores de energia (18); e
- - um sistema de bombeamento de enchimento emergencial do reservatório de hidroenergia com tubulações de sucção e recalque (19).
- - frontal and longitudinal lateral grooves (1), located, respectively, on the external lateral/longitudinal and frontal faces of the ship,
- - Vertical Development gates (2), positioned on the inner face of the vessel's hull along the entire length of the grooves (1),
- - front and side channels located in the inner hulls of the ship (3),
- - water intake from the lateral channel - TALAT (4), located more or less in the middle of the length of each internal lateral channel (3), in which each lateral channel has 1 (one) TALAT (4), in a total of 2 (two) water intakes (TALAT 1 and TALAT 2);
- - at least one adduction piping of a short length with flow control adducted by a drawer valve (5), therefore, 2 (two) pipes (5) are available, one for each water intake (4), piping 1 and piping 2, with a diameter (D) suitable for the maximum flow rate (QM) adduced in each channel;
- - at least one turbine system consisting of a set of 2 (two) hydro kinetic turbines 5.1, 1 (one) hydro kinetic turbine 5.1 for each short-length adduction pipe with control of the flow introduced by a drawer valve (5), the hydro kinetic turbines 5.1 connected to a Hydro Kinetic Energy Transformer Substation (Elevator) 5.2;
- - at least one reservoir for accumulating QM flows (6);
- - at least one hydro energy reservoir (11);
- - at least one turbine system consisting of a bulb-type turbine-generator set (13) connected to an energy transformer (elevator) substation (14) - at least one tunnel of the ship's propeller(s) with encapsulation of the propeller(s) (15);
- - energy accumulators (18); It is
- - a pumping system for emergency filling of the hydropower reservoir with suction and discharge pipes (19).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/BR2022/050499 WO2023108241A1 (en) | 2021-12-17 | 2022-12-15 | Hydro energy ship with hydraulic propulsion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102021025644A2 true BR102021025644A2 (en) | 2023-06-27 |
Family
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