EP2344377A1 - Navire automoteur - Google Patents

Navire automoteur

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Publication number
EP2344377A1
EP2344377A1 EP09748344A EP09748344A EP2344377A1 EP 2344377 A1 EP2344377 A1 EP 2344377A1 EP 09748344 A EP09748344 A EP 09748344A EP 09748344 A EP09748344 A EP 09748344A EP 2344377 A1 EP2344377 A1 EP 2344377A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
ship
capacitors
bus
nominal
Prior art date
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Granted
Application number
EP09748344A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2344377B1 (fr
Inventor
Dominique Harpin
Maarten Mostert
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STX France SA
Original Assignee
STX France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by STX France SA filed Critical STX France SA
Publication of EP2344377A1 publication Critical patent/EP2344377A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2344377B1 publication Critical patent/EP2344377B1/fr
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor

Definitions

  • the invention relates to a self-propelled vessel.
  • the invention relates in particular to a self-propelled vessel assigned to navigation over a set distance between a starting point and an arrival point.
  • Such vessels are for example sea or river shuttles.
  • the vessel is for example of the type ferry or any other passenger or cargo ship.
  • WO 2005/012079 describes a photo voltaic cell ship arranged on a sail, as well as batteries and / or capacitors for storing the electricity collected by the cells.
  • This vessel is of the sailing pleasure boat type without diesel engine and is not generalizable to the scale of a large ship, such as a regular ferry service.
  • EP-B-I 341 694 relates to a vessel equipped with a main diesel engine and an electric motor powered by a generator with another diesel engine.
  • EP-A-I 531 125 discloses a vessel provided for its propulsion of an electric motor, supplied with electricity from diesel engines and a fuel cell.
  • the invention aims to obtain a ship dispensing partially or totally these internal combustion engines for its propulsion.
  • a first object of the invention is a self-propelled vessel assigned to navigation over a set distance between a departure point and an arrival point, the ship comprising at least a first electrical network on board, at least one main power supply bus, propulsion means, minus one drive motor of said propulsion means, and power supply means for supplying the first on-board electrical network and said at least one drive motor via said main power supply bus, characterized in that the electrical power supply means comprise at least one set of electrical capacitors having a capacitance sized to provide at their nominal electrical load a ratio equal to at least 5% of both the nominal power supply of said at least one first power supply network; edge over the set distance and the nominal power supply of said at least one electric drive motor for performing the set distance via said main electric supply bus, and electrical connection means arranged to edge of the ship to connect the set of electrical capacitors to another electrical network located the end point and / or the starting point in order to recharge the capacitors to their rated load and supplying the first onboard electrical network during shutdown at the end point and / or
  • the invention also relates to a self-propelled vessel assigned to navigation over a set distance between a starting point and an arrival point, the ship comprising at least a first electrical network on board, at least one electric supply bus main, propulsion means, at least one drive motor of said propulsion means, and power supply means for supplying the first onboard electrical network and said at least one drive motor via said electric bus main power supply device, characterized in that the power supply means comprise at least one set of electrical capacitors having a capacitance dimensioned to ensure that their nominal electric load has a ratio equal to at least 25% of both the rated power supply.
  • the invention also relates to a self-propelled vessel, the vessel comprising at least a first electrical network (5) on board, at least one main power supply bus (11, 104), means (3) for propulsion, at least one motor (4, 1004) for driving said propulsion means (3), and power supply means for supplying the first electrical network (5) on board and said at least one driving motor (4, 1004) by via said main power bus (11, 104), characterized in that the power supply means comprise at least one set (10) of electrical capacitors having a capacitance sized to ensure their nominal electrical load at the times the nominal supply of said at least one first electrical network (5) on board a set distance and the nominal power supply of said at least one electric motor (4, 1004) for driving to perform the dis set point via said main power bus (11, 104), and electrical connection means (25, 111) arranged on board the ship to connect the set (10) of electrical capacitors to another an electrical network located at an end point and / or at a starting point of the ship, with a view to reloading the capacitors at
  • the invention also relates to a self-propelled vessel, the vessel comprising at least a first electrical network (5) on board, at least one main power supply bus (11, 104), means (3) for propulsion, at least one engine
  • the electrical power supply means comprise at least one set (10) of electrical capacitors having a capacitance dimensioned to ensure at their nominal electric load in a manner that is at least temporary at the same time the nominal supply of said at least one first electrical network ( 5) and the nominal power supply of said at least one electric drive motor (4, 1004) via said main power supply bus (11, 104), and means (25, 111) of electrical connection arranged on board the ship to connect the assembly (10) of electrical capacitors to another electrical network located at an end point and / or at a starting point of the ship, in order to recharge the capacitors to their nominal load and power the first power grid
  • the invention also relates to a self-propelled vessel, the vessel comprising at least a first electrical network (5) on board, at least one main power supply bus (11, 104), means (3) for propulsion, at least one motor (4, 1004) for driving said propulsion means (3), and power supply means for supplying the first electrical network (5) on board and said at least one driving motor (4, 1004) by via said main power bus (11, 104), characterized in that the power supply means comprise at least one set (10) of electrical capacitors having a capacitance sized to ensure their nominal electrical load at the times the nominal supply of said at least one first electrical network (5) on board and the nominal power supply of said at least one electric motor (4, 1004) for driving via said electric bus (11, 104) of 'ali mentation for a speed of movement of the vessel less than or equal to a predetermined speed, which may be for example 5 knots, and means (25, 111) of electrical connection arranged on board the ship to connect the assembly (10) of electrical capacitors to a another electrical network located at a point
  • said at least one set of electrical capacitors has a capacitance dimensioned to ensure that their nominal electrical load is 100% of both the nominal power supply of said at least one first electrical network (5) on board and the power supply.
  • nominal of said at least one electric motor (4,
  • the means of connection on board the vessel include conductors capable of being brought into contact during the docking of the ship at the point of departure and / or the point of arrival with external conductors carried by mechanical means at the point of departure and / or point of arrival to compensate for differences in height, to compensate for the distance between the ship and a wharf from the point of departure and / or arrival and to establish electrical contact between the ship and the wharf.
  • the means of connection on board the vessel include conductors carried by mechanical means arranged to compensate for differences in height between the ship and a dock at the point of departure and / or arrival and to compensate for the distance between the ship and the dock and arranged to be placed in electrical contact during the docking of the ship at the starting point and / or at the point of arrival with external conductors arranged at the dock.
  • the conductors of the ship's connection means are arranged to be brought into contact, when the vessel is docked at the point of departure and / or at the point where of arrival, with outside conductors carried by at least one pantograph located at the starting point and / or at the point of arrival, the pantograph being capable of compensating for differences in height, compensating the distance between the ship and a quay of the point departure and / or arrival and establish electrical contact between the vessel and the wharf.
  • the electrical connection means are arranged on board the ship to connect the set of electrical capacitors to another electrical network located at the point of arrival and / or at the starting point, in order to recharge the capacitors to their nominal load and supplying the first on-board electrical network and said at least one drive motor during the stop at the arrival point and / or at the starting point.
  • the set of capacitors is of the super capacitance type.
  • the supply means comprise at least one support and emergency generator driven by at least one combustion engine powered by an on-board fuel reserve.
  • the set of electric capacitors has a capacitance sized to provide at their nominal electric load both a ratio equal to at least 50% of the nominal power supply of said at least one first on-board electrical network over the set distance and the nominal power supply of said at least one electric drive motor for performing the set distance via said main power supply bus.
  • the set of electrical capacitors has a capacitance sized to ensure that their nominal electrical load both a ratio greater than or equal to 100% of the nominal power supply of said at least one first on-board electrical network over the set distance and the nominal power supply of said at least one electric drive motor for performing the set distance via said main power supply bus.
  • the set of electrical capacitors has a capacity sized to ensure their nominal electrical load both a ratio greater than or equal to 130% of the nominal power supply of said at least one first on-board electrical network over the set distance and the nominal electrical power supply of said at least one electric drive motor making it possible to carry out the set distance by via said main power supply bus.
  • the set of electrical capacitors has a capacity sized to ensure their nominal electrical load both a ratio greater than or equal to 260% of the nominal power of said at least a first electrical network on board the set distance and the nominal power supply of said at least one electric drive motor for performing the set distance via said main power supply bus.
  • the set of electrical capacitors has a capacitance dimensioned to ensure their nominal electrical charge a stored energy of value greater than or equal to the following value Emin:
  • L Flotation length of the hull of the vessel in meters
  • B Width of the waterline of the hull of the vessel in meters
  • V the highest service speed in meters per second that the ship can maintain when at maximum displacement
  • p the specific mass of water in tonnes / m 3
  • DSPL Full load vessel displacement in m 3
  • a w Surface of the waterline at full load in m 2 ,
  • the set of capacitors are in the form of a plurality of modules, each module containing super capacitance type components so that each module forms an equivalent capacitance greater than 10 F.
  • All the capacitors are in the form of a plurality of modules, each module containing super capacitance type components so that each module has a nominal load voltage of at least 25 V.
  • the set of capacitors are in the form of a plurality of modules, each module containing super capacitance type components so that each module has a nominal load voltage of at least 100 V.
  • the super capacitors have a nominal number of nominal cycles greater than or equal to 100,000.
  • the capacitor set includes means for putting several modules in series.
  • the set of capacitors comprises a plurality of branches, means for putting the branches in parallel, each branch having several modules capable of being put in series.
  • the vessel is equipped with electrical circuit means sized to allow the nominal load of the set of capacitors from a zero load in a period less than or equal to 10 minutes.
  • the set of capacitors is connected to said DC bus connected to the first DC side of at least one DC-AC converter, the AC side of which is connected to said at least one electric drive motor and said first electrical network on board for their AC power supply, the DC bus being also connected to the first DC side of at least one other DC-AC converter, the second AC side of which is connected to input conductors, to be connected to an external AC source for recharging of capacitors.
  • the set of capacitors is connected to the first DC side of at least a first DC-DC converter, whose second DC side is connected to said DC bus connected to the first DC side of at least one DC-AC converter whose reciprocating side is connected to said at least one driving electric motor and said first on-board electrical network for their AC supply, the DC bus being also connected to the first DC side of at least one DC-DC converter, whose second continuous side is connected to input conductors, intended to be connected to an external DC source for recharging the capacitors.
  • the set of capacitors is connected to the first DC side of at least a first DC-AC converter, the second AC side of which is connected to said AC bus, the set of capacitors being also connected to the first DC side d at least one second DC-AC converter, whose second AC side is connected to input conductors intended to be connected to an external AC source for recharging the capacitors and supplying the on-board power supply, the bus alternating bus being connected directly to the first on-board electrical network, the reciprocating bus being connected to the first reciprocating side of at least one AC-AC converter, the second reciprocating side of which is connected to the at least one electric drive motor for supplying power to the rectifier. alternating current.
  • all of the capacitors are connected to said DC bus connected to the first DC input side of at least one DC-DC converter, whose second DC output side is connected to said at least one DC electric motor; driving for its DC power supply, the DC bus being also connected to the first DC side of at least one DC-AC converter, the AC side of which is connected to said first AC power network for its AC power supply, the continuous bus also being connected to the first DC side of at least one other DC-AC converter, the second AC side of which is connected to input leads, for connection to an external AC source for recharging the capacitors.
  • the set of capacitors is connected to the first DC side of at least a first DC-AC converter, the second AC side of which is connected to said AC bus, the set of capacitors being also connected to the first DC side d at least one second DC-AC converter, whose second AC side is connected to input conductors intended to be connected to an external AC source for recharging the capacitors and supplying the on-board power supply, the bus rectifier being connected directly to the first on-board electrical network, the reciprocating bus being connected to the first reciprocating side of at least one AC-DC converter, the second DC side of which is connected to the at least one DC drive motor for power supply thereof in direct current.
  • the set (10) of the capacitors is connected to the first continuous side (42) of at least one DC-DC converter (41), whose second DC side (43) is connected to said DC bus (11) connected to the first DC side (12, 15, 18) of at least one DC-AC converter (13, 16, 19), whose reciprocating side (14, 17, 20) is connected to said at least one electric motor (4 ) and said first on-board electrical network (5) for their AC power supply, the DC bus (11) also being connected to the first DC side (22) of at least one further DC-AC converter (23) whose second reciprocating side (24) is connected to input leads (25) for connection to an external AC source (100, S) for recharging the capacitors.
  • the set (10) of the capacitors is connected to the first continuous side (42) of at least one DC-DC converter (41), whose second DC side (43) is connected to said DC bus (11) connected to the first DC input side of at least one DC-DC converter (1005, 1006), whose second DC output side is connected to said at least one DC motor (1004) drive for its DC power supply, the DC bus (11) being also connected to the first DC side (12) of at least a first DC-AC converter (13), whose AC side (14) is connected to said first on-board electrical network (5) for its AC power supply, the DC bus (11) also being connected to the first DC side (22) of at least one other DC-AC converter (23), the second DC alternating side (24) is connected to input leads (25) for connection to an external AC source (100, S) for recharging the capacitors.
  • the bus (11) is DC
  • the assembly (10) of capacitors is connected to the bus (11) via at least one converter (41) DC-DC.
  • Said electrical connection means on board the ship are located near the docking area thereof and include conductors capable of being brought into contact with complementary conductors remaining at the starting point and / or the point of arrival for charging capacitors.
  • the so-called fast conductors of the ship are arranged to be brought into contact, when docking the ship, with said outer conductors carried by an arm and or a mobile pantograph located at the starting point and / or the point of arrival.
  • the pantographs maintained in position near the starting point are able to be brought into contact during the docking of the ship at the starting point and / or the point of arrival with said bare conductors connecting means (catenary) located on posts positioned near the docking points on the ship.
  • the so-called rapid conductors of the ship are carried by a mechanical arm and or a mobile pantograph and arranged to be brought into contact, when docking the vessel, with said external conductors located at the starting point and / or at the point d 'arrival.
  • FIG. 1 represents a global wiring diagram of the ship according to a first embodiment based on a DC bus and an AC propulsion motor
  • FIG. 2 represents a global wiring diagram of the ship according to a second embodiment based on an AC bus and an AC propulsion motor
  • FIG. 3 represents an overall wiring diagram of the ship according to a variant of FIG. 1 based on a DC bus and a DC propulsion motor;
  • FIG. 4 represents an overall electrical diagram of the following vessel; a variant of Figure 2 based on an AC bus and a DC propulsion motor,
  • FIG. 5 shows in perspective an embodiment of the connection means of the ship according to the invention
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of part of FIG. 5;
  • FIG. 7 represents in perspective a variant of FIG. 5,
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view of part of FIG. 7,
  • FIG. 9 represents a global wiring diagram of the ship according to a third embodiment based on a DC bus and an AC propulsion motor
  • FIG. 10 represents a global wiring diagram of the ship according to a fourth embodiment based on a DC bus and an AC propulsion motor.
  • the ship 1 comprises a hull 2 and means 3 of propulsion in the water, such as for example one or more propellers 3.
  • the propulsion means 3 are set in motion by one or more electric motors 4.
  • the ship 1 also comprises an electrical onboard network 5 comprising, for example, the lighting 5c, the heating 5d, the safety and navigation systems, the driving of the machines, the life spaces and all the electrical installations on board the ship, other than the propulsion 4 engine (s).
  • the on-board electrical network 5 and the electric propulsion motor (s) 4 are supplied with electricity from an on-board assembly 10 of electrical capacitors and possibly generating sets.
  • the electrical capacity of the assembly 10 is dimensioned to be able to provide from 5 to 100% of the nominal capacity corresponding to the propulsion of the ship 1 over a prescribed set distance corresponding to the navigation between a starting point and an arrival point. , this arrival point may be different or identical to the starting point.
  • the electrical capacitance and the nominal electrical load of the capacitor set 10 is calculated so as to be able to ensure the ratio R of 5 to 100% of the power supply autonomy of the ship's propulsion motor (s) 4 and to provide the electricity consumed during the trip by the electrical network 5 on board.
  • R 5% ⁇ R ⁇ 100%.
  • 100% ⁇ R ⁇ 130% or 130% ⁇ R ⁇ 260%, or 100% ⁇ R ⁇ 260%, or R> 260% assuming 100% is a one-way trip from the point of arrival to the point of arrival, 30% to one safety margin per journey, 200% to one outward and one return journey, and 60% to a margin of safety for a one-way trip and a return trip.
  • the capacitor set 10 includes super capacitance-type components capable of being recharged very quickly during the limited time of calls and then being discharged slowly during the crossing of the starting point and / or the arrival point.
  • the capacitors of the assembly 10 for example are grouped into several separate modules each having a separate outer housing.
  • the assembly 10 thus comprises for example several banks of super-capacitors.
  • An example of sizing for a vessel assigned to the course of a fixed set distance is as follows: - for a 2300 tonne and approximately 100 meter long ferry, carrying up to 350 passengers, 115 cars and 10 trucks over a distance of 2 to 3 nautical miles at a speed of approximately 12 to 13 knots, one way on this set distance requires an energy of 185 kWh; - to account for wind, waves and maneuvers at the point of departure and the point of arrival, a margin of 30% is added, which gives a nominal energy to be stored in the capacitors of 240 kWh;
  • the voltage of the electric motor (s) 4 is 500 to 1000 V, typically 690 V; to form the assembly 10, 2650 capacitor modules are used, each module having a capacity of 63 F, the modules representing an equivalent electrical capacitance of 2520 F; the modules each have a nominal voltage of 125 V; these capacitor modules represent a weight of 150 tons on the 2300 tons of the ferry.
  • the super-capacity modules are for example the modules having the reference BMOD0063-125V of MAXWELL TECHNOLOGIES, each having a nominal capacity of 63 F and a nominal operating voltage of 125 V, based on super-capacitors of the BOOSTCAP type.
  • This dimensioning takes into account the journey of approximately 12 minutes between the starting point and the arrival point, for a total of 2 to 3 minutes of maneuvering time to dock at the starting point and the finishing point.
  • This example set of capacitors 10 makes it possible to carry out a complete cycle of 20 minutes making it possible to travel the set distance of 2 to 3 miles and recharge the capacitors to carry out a new cycle.
  • the ship may be other than a vessel assigned to the course of a set distance.
  • the capacitors could be used to travel only part of a distance, the rest of the distance being traveled while being powered by one or more diesel engines provided on the ship.
  • a system may be provided on the vessel to switch between the power supply by the capacitor set 10 and the diesel engine power supply (s).
  • one possibility is to carry out the path of a distance before and / or after port, that is to say in the zone near the port, only by feeding the set 10 capacitors, to avoid pollution from diesel engines.
  • the capacitor assembly 10 is for example used for supplying low displacement speeds, for example less than a set speed, which may for example be of the order of 5 knots, which generally corresponds to the limitation of speed in ports, port access channels and the coastal strip.
  • the set of capacitors 10 is connected directly to a DC bus 11.
  • the DC bus 11 is connected to the first DC side 12 of a first DC-AC converter 13, the second side of which alternative 14 is connected to the electrical network 5 board.
  • the DC bus 11 is connected to the first DC side 15 of a second DC-AC converter 16, the second AC side 17 of which is connected to the electric motor 4 to supply AC electric power to drive in rotation a first helix 3 of propulsion.
  • the DC bus 11 is connected to the first DC side 18 of a third DC-AC converter 19, the second AC side 20 of which is connected to another electric motor 4 for the transmission. supplying alternating electric current in order to drive in rotation another propeller 3 propulsion.
  • the continuous bus 11 is also connected on the ship 1 by electrical conductors 21 to the first continuous side 22 of a fourth DC-to-AC converter 23, the second alternating side 24 of which is connected to second AC electrical conductors 25.
  • electrical conductors 25 are intended to be connected to an AC power source when the ship is at the point of departure and / or the point of arrival.
  • the starting point and / or the arrival point comprising for example a platform, comprises a terrestrial electrical network S, capable of supplying alternating electric current on external output conductors 100, which are not part of the ship.
  • the conductors 25 are connected to the output conductors 100 in order to receive alternating current coming from the source situated at this point of departure. and / or at this point of arrival.
  • Figure 1 shows the ship in this situation.
  • the current supplied by the output leads 100 then recharges the set of capacitors 10 to its nominal electrical load and feeds the first edge network 5 and the drive motors 4.
  • the set of capacitors 10 is connected to the first continuous side 101 of a first DC-AC converter 102, whose second AC side 103 is connected to an AC bus 104.
  • the AC bus 104 is connected directly to the onboard electrical network.
  • the reciprocating bus 104 is connected to the first reciprocating side 105 of a second alternating-reciprocating converter 106, the second reciprocating side 107 of which is connected to the electric motor 4 for supplying alternating current therein in order to drive in rotation a first propeller 3 of propulsion.
  • the reciprocating bus 104 is connected to the first side 108 of a third AC-AC converter 109, the second AC side 110 of which is connected to another electric motor 4 for the AC power supply, in order to drive in rotation this other propeller 3 propulsion.
  • the capacitor assembly 10 is also connected to the first DC side 121 of a second DC-AC converter 122, whose second AC side 123 is connected to electrical conductors 111.
  • the electrical conductors 111 are intended to be connected to conductors 100 at the point of departure and / or at the point of arrival when the vessel is stopped at that point of departure and / or at that point of arrival.
  • FIG. 3 is a variant of FIG.
  • FIG. 4 is a variant of FIG. 2, in which the AC motor (s) 4 are replaced by one or more DC motors 1004 and in which the converter (s) 106, 109 are replaced by one or more AC / DC converters. 1007, 1012, for example one or rectifiers, between the reciprocating bus 104 and the DC motor (s) 4 to provide the motor (s) 4 with a variable DC voltage.
  • the alternating side 1008 of the AC-DC converter 1007 is connected to the AC bus 104.
  • the DC side 1009 of the AC-DC converter 1007 is connected to a first continuous motor 1004 for rotating the first propeller 3.
  • the alternating side 1010 of the AC / DC converter 1012 is connected to the AC bus 104.
  • the DC side 1011 of the AC / DC converter 1012 is connected to a second continuous motor 1004 for rotating the second propeller 3.
  • the converter 23 or 122 is not on the ship, but upstream of the output conductors 100.
  • the conductors 100 supply in this embodiment directly the main bus DC 11.
  • FIG. 5 represents one of the exemplary embodiments of the connection means 25, 111 and 100.
  • the connection conductors 25, 111 located on the ship are for example provided on a post or support 140 situated at the stern and / or in the bow. of the ship 1, and this on the port and / or starboard side, for example port and starboard, at the stern 2a and at the bow 2b in FIG. 5, the support 140 being turned towards the departure point PD and / or the point PA arrival when docking (the scale of the distance between points PA and PD not being respected in Figure 5).
  • the output leads 100 connected to the electricity source S are for example of the pantograph type.
  • connection means situated at the starting point and / or at the point of arrival comprises means 202, for example in the form of a pole 202, which supports at least one pantograph 203.
  • means 202 for example in the form of a pole 202, which supports at least one pantograph 203.
  • pantograph 203 For example, in FIG. is provided two posts 202 each supporting a pantograph 203, to come into contact each with the conductors 25 or 111 of a support 140 associated.
  • any number of support pairs 140 - pantograph 203 may be provided, this number being at least equal to one.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a support 140 located on the ship and a pantograph 203 carried by its post 202 fixed to the starting point or point of arrival.
  • the pantograph 203 comprises 204 conductors facing outwards with respect to the earth, these conductors 204 being connected to the conductors
  • the pantograph 203 is for example provided on the dock or the boarding bridge and descent 207 where the ship 1 must dock as shown in Figure 5 .
  • the amount 140 of the ship supports a connecting means of the conductors 25, 111 to the pantograph 204 during docking.
  • These connecting means are for example formed by two bare and distinct (catenary) conductors 130, 131 stretched in front of the upright 140 located at the front and the rear of the ship, allowing the conductors 204 of the pantograph 203 to slide on the conductors 130, 131 and to compensate the movements of the ship 1 according to its loading and the movements of the surface of the water.
  • the bare conductors 130 and 131 extend over a range 132 having a predetermined height, so that the conductors 204 of the pantograph can move up and down in this height range 132 according to the movements of the ship.
  • the pantograph provides a possibility of horizontal displacement of its conductors 204 relative to the support 202 by constraining its conductors 204 to be applied against the conductors 130 and 131, according to the movements of the ship.
  • the pantograph also has a degree of freedom in height of its conductors 204 relative to the support 202, according to the movements of the ship.
  • the conductors 130 and 131 of the ship 1 permanently touch the conductors 204 of the pantograph 203 to recharge for a prescribed time the set of capacitors from the source S.
  • the alternating current supplied by the source S to the conductors 25, 111 is alternating high voltage, with for example an effective voltage of the order of 20000 V.
  • the pantograph allows adjustment to the forward and backward movements of the ship, and then an adjustment to the movements of the water .
  • the posts 202 are for example provided on a lateral advance 205 of the platform 207.
  • two lateral advances 205 and 206 are provided, between which is the zone 207 for loading and unloading passengers and / or vehicles on a platform , the distance between the two advances 205 and 206 being greater than the width of the ship at its stern and / or in its bow for a docking of the stern or the bow at the pier 207.
  • Figures 7 and 8 show a variant of Figures 6 and 7, wherein the support 202 is movable relative to the starting point PD and / or the arrival point PA.
  • the support 202 is provided on a float 200 passing through a guide 201 fixed to the ground.
  • the guide 201 maintains the pole in position in horizontal coordinates, with a degree of freedom in height according to the movements of the surface W of the water on which the float 200 is located.
  • the pantograph described herein above could be provided on the ship, the conductors 25 or 111 being connected on the ship to the conductors 204 of the pantograph 203, and the conductors 130, 131 being connected to the source S of current and being provided at the point of departure and / or at the point of arrival.
  • connection means 25, 111 and 100 could also be in the form of a robot or a mechanical arm on the ship and / or on the platform.
  • the super capacitors or supercapacitors or modules used have a number of admissible cycles greater than or equal to 100,000 or even 500,000 or 1,000,000.
  • the super capacitors used in the assembly 10 have the advantage of a large number of possible of load and unload duty cycles, which is one million in the sizing example mentioned above. This improves the longevity of the ship's energy supply. Thus, in the case of a ferry to make 25 round trips a day, or 50 trips, the life of the set of capacitors is about 30 years.
  • the super capacitors or super capacitors or modules used are used with an onboard electrical circuit and dimensioned on the ship allowing a nominal load in a time less than or equal to 10 minutes, or even less than or equal to
  • the electrical circuit at the point of departure and / or the point of arrival is also dimensioned to allow this charging time, with a transformer suitably dimensioned to reach the connection means.
  • the modules are for example arranged in series to arrive at a voltage required at full load, for example 960 V continuous in the numerical example above, where 8 modules are put in series, each providing 120 to 125 V. For example at least two or three modules are in series.
  • Several branches, with in each branch at least two or three modules in series, are for example paralleled in the assembly 10, for example 320 branches of each 8 modules in series in the numerical example above.
  • connection means described with reference to the figures provides a quick connection of the vessel for charging capacitors.
  • the vessel includes at least one backup and backup diesel engine and a fuel reserve for conducting convoys and dealing with sea fortunes.
  • the super-capacitance set can be sized to provide all of the power source needed for the journey.
  • the diesel engine can come in support or backup supply of the assembly (10), the power bus 11 or 104, and the ship's onboard network 5, but is not the only source of energy main.
  • the ship is also equipped with at least one generator that can power the power bus 11 and the on-board electrical network 5.
  • the ship can on orders routes have as a main energy source the electricity supplied by the wharf. This will significantly reduce the ship's CO2 footprint and significantly reduce fuel costs for the diesel engine.
  • the supply means comprise an assembly (10) of electrical capacitors having a capacity sized to ensure their nominal load at least 25% of the energy requirements of the ship over the set distance.
  • the ship connects to another electrical network at the point of arrival and / or at the point of departure, in order to recharge the capacitors to their nominal load and to power the power bus 11 or 104 and the electrical edge network 5.
  • the set of capacitors may be connected to the remainder of the electrical circuit by at least one DC-DC converter.
  • FIG. 9 is similar to that of FIG. 1 with the same constituent elements, with in addition a DC-DC converter 41 between the capacitor set 10 and the DC bus 11.
  • the DC-DC converter 41 has a first DC side 42 connected to the capacitor assembly 10 and a second DC side 43 connected to the DC bus 11.
  • the DC-DC converter 43 provides the interface between the capacitors of the assembly 10 whose voltage varies with their load level and the main distribution bus 11 which has a fixed voltage.
  • the converters connected to this main distribution bus must be regulated to take account of the voltage variation of the bus 11 during the charging and discharging phases of the capacitors of the assembly 10.
  • FIG. 10 is similar to that of FIG. 3 with the same constituent elements, with in addition a DC-DC converter 41 between the capacitor set 10 and the DC bus 11.
  • the DC-DC converter 41 has a first continuous side 42 connected to the set of capacitors 10 and a second continuous side 43 connected to the continuous bus 11.
  • the set of capacitors 10 may also be connected to DC-AC converters 102 and 122 via at least one DC-DC converter.

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Abstract

L'invention concerne un navire automoteur comportant un réseau électrique (5) de bord, un bus électrique (11) d'alimentation principale, des moyens (3) de propulsion, un moteur (4) d'entraînement des moyens (3) de propulsion, et des moyens pour leur alimentation électrique. Suivant l'invention, les moyens d'alimentation comportent un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale d'une manière au moins temporaire à la fois l'alimentation nominale du réseau (5) de bord et dudit moteur électrique (4) par l'intermédiaire dudit bus (11), et des moyens (25) de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé en un point d'arrivée et/ou de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau (5) durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou de départ.

Description

NAVIRE AUTOMOTEUR
L'invention concerne un navire automoteur.
L'invention concerne notamment un navire automoteur affecté à la navigation sur une distance de consigne située entre un point de départ et un point d'arrivée.
De tels navires sont par exemple des navettes maritimes ou fluviales. Le navire est par exemple du genre ferry ou tout autre navire de transport de voyageurs ou de marchandises.
L'un des problèmes des navires automoteurs est leur empreinte en CO2 et le coût des carburants fossiles.
En effet, les navires fonctionnent habituellement avec des moteurs diesel.
De nombreux systèmes alternatifs au moteur diesel sont connus pour des navires.
Le document WO 2005/012079 décrit un navire à cellules photo voltaïques disposées sur une voile, ainsi que des batteries et/ou des condensateurs pour le stockage de l'électricité collectée par les cellules. Ce navire est du type bateau à voile de plaisance sans moteur Diesel et n'est pas généralisable à l'échelle d'un navire de grande taille, tel qu'un ferry de desserte régulière.
Le document EP-B-I 341 694 concerne un navire équipé d'un moteur Diesel principal et d'un moteur électrique alimenté en électricité par un groupe électrogène ayant un autre moteur Diesel.
Le document EP-A-I 531 125 décrit un navire muni pour sa propulsion d'un moteur électrique, alimenté en électricité à partir de moteurs Diesel et d'une pile à combustible. L'invention vise à obtenir un navire se dispensant de manière partielle ou totale de ces moteurs à combustion interne pour sa propulsion.
A cet effet, un premier objet de l'invention est un navire automoteur affecté à la navigation sur une distance de consigne située entre un point de départ et un point d'arrivée, le navire comportant au moins un premier réseau électrique de bord, au moins un bus électrique d'alimentation principale, des moyens de propulsion, au moins un moteur d'entraînement desdits moyens de propulsion, et des moyens d'alimentation électrique pour alimenter le premier réseau électrique de bord et ledit au moins un moteur d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent au moins un ensemble de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale un ratio égal à au moins 5 % à la fois de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale, et des moyens de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au point de départ, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
L'invention concerne également un navire automoteur affecté à la navigation sur une distance de consigne située entre un point de départ et un point d'arrivée, le navire comportant au moins un premier réseau électrique de bord, au moins un bus électrique d'alimentation principale, des moyens de propulsion, au moins un moteur d'entraînement desdits moyens de propulsion, et des moyens d'alimentation électrique pour alimenter le premier réseau électrique de bord et ledit au moins un moteur d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent au moins un ensemble de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale un ratio égal à au moins 25 % à la fois de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale, et des moyens de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au point de départ, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
L'invention concerne également un navire automoteur, le navire comportant au moins un premier réseau électrique (5) de bord, au moins un bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, des moyens (3) de propulsion, au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement desdits moyens (3) de propulsion, et des moyens d'alimentation électrique pour alimenter le premier réseau électrique (5) de bord et ledit au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur une distance de consigne et l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, et des moyens (25, 111) de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé en un point d'arrivée et/ou en un point de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique (5) de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
L'invention concerne également un navire automoteur, le navire comportant au moins un premier réseau électrique (5) de bord, au moins un bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, des moyens (3) de propulsion, au moins un moteur
(4, 1004) d'entraînement desdits moyens (3) de propulsion, et des moyens d'alimentation électrique pour alimenter le premier réseau électrique (5) de bord et ledit au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale d'une manière au moins temporaire à la fois l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord et l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, et des moyens (25, 111) de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé en un point d'arrivée et/ou en un point de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique
(5) de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
L'invention concerne également un navire automoteur, le navire comportant au moins un premier réseau électrique (5) de bord, au moins un bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, des moyens (3) de propulsion, au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement desdits moyens (3) de propulsion, et des moyens d'alimentation électrique pour alimenter le premier réseau électrique (5) de bord et ledit au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord et l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale pour une vitesse de déplacement du navire inférieure ou égale à une vitesse déterminée, pouvant être par exemple de 5 nœuds, et des moyens (25, 111) de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé en un point d'arrivée et/ou en un point de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique
(5) de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
Par exemple, ledit au moins un ensemble de condensateurs électriques a une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale 100 % à la fois de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4,
1004) d'entraînement, permettant d'effectuer la navigation là où elle est assujettie à une limitation de vitesse déterminée imposée, par exemple de l'ordre de 5 nœuds, à savoir par exemple dans les ports, les chenaux d'accès à un port (sauf réglementation locale) et dans la bande littorale des 300 mètres (à compter de la limite des eaux), par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale.
Suivant des modes de réalisation de l'invention :
- Les moyens de connexion à bord du navire comportent des conducteurs aptes à être mis en contact lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée avec des conducteurs extérieurs portés par des moyens mécaniques situés au point de départ et/ou au point d'arrivée pour compenser les différences de hauteur, compenser la distance entre le navire et un quai du point du départ et/ou d'arrivée et établir le contact électrique entre le navire et le quai.
- Ou les moyens de connexion à bord du navire comportent des conducteurs portés par des moyens mécaniques agencés pour compenser les différences de hauteur entre le navire et un quai du point du départ et/ou d'arrivée et pour compenser la distance entre le navire et le quai et agencés pour être mis en contact électrique lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée avec des conducteurs extérieurs agencés au quai. - Les conducteurs des moyens de connexion du navire sont agencés pour être mis en contact, lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée, avec des conducteurs extérieurs portés par au moins un pantographe situé au point de départ et/ou au point d'arrivée, le pantographe étant capable de compenser les différences de hauteur, compenser la distance entre le navire et un quai du point du départ et/ou d'arrivée et établir le contact électrique entre le navire et le quai.
- Les moyens de connexion électrique sont agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au point de départ, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique de bord et ledit au moins un moteur d'entrainement durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
- L'ensemble des condensateurs est du type super capacités.
- Les moyens d'alimentation comprennent au moins un groupe électrogène de soutien et de secours entraîné par au moins un moteur à combustion alimenté par une réserve de carburant embarquée.
- L'ensemble de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio égal à au moins 50 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale.
- L'ensemble de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio supérieur ou égal à 100 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale. - L'ensemble de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio supérieur ou égal à 130 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale.
- L'ensemble de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio supérieur ou égal à 260 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique d'alimentation principale.
- L'ensemble de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale une énergie stockée de valeur supérieure ou égale à la valeur suivante Emin :
E min:= L-(2-T + B> /C m- 0.453+ 0.4425C b - 0.2862C m - 0.003467— + 0.3696C U/2-p -V2-D
avec
L = Longueur de flottaison de la carène du navire en mètre, , . B = Largeur de la flottaison de la carène du navire en mètre,
T = Tirant d'eau du navire en pleine charge en mètre,
V = la plus grande vitesse de service en mètre par seconde que le navire peut maintenir lorsqu'il est à son déplacement maximal, p = la masse spécifique de l'eau en tonne/m3, DSPL = Déplacement du navire en pleine charge en m3, cb = coefficient Blok = DSPL / (LxBxT),
Cwp = Coefficient de flottaison,
Aw= Surface de la ligne de flottaison en pleine charge en m2,
C^ = Aw Z ( LxB ), Cm = Coefficient de la section principale = Section transversale principale / ( BxT ) ;
Section transversale principale = la plus grand section transversale du navire en m2 en pleine charge sous la ligne de flottaison, D = distance de consigne en mètre,
Emin en Joule étant définie pour chaque coque du navire, et dans le cas d'un navire multicoque, l'énergie stockée totale étant égale à la somme des énergies définies pour chacune des coques.
- L'ensemble des condensateurs sont sous la forme d'une pluralité de modules, chaque module contenant des composants du type super capacités pour que chaque module forme une capacité équivalente supérieure à 10 F.
- L'ensemble des condensateurs sont sous la forme d'une pluralité de modules, chaque module contenant des composants du type super capacités pour que chaque module ait une tension de charge nominale d'au moins 25 V. - L'ensemble des condensateurs sont sous la forme d'une pluralité de modules, chaque module contenant des composants du type super capacités pour que chaque module ait une tension de charge nominale d'au moins 100 V.
- Les super capacités ont un nombre de cycles admissibles nominal supérieur ou égal à 100 000. - L'ensemble de condensateurs comporte des moyens pour mettre plusieurs modules en série.
- L'ensemble de condensateurs comporte une pluralité de branches, des moyens pour mettre les branches en parallèle, chaque branche comportant plusieurs modules aptes à être mis en série. - Le navire est muni de moyens de circuit électrique dimensionné pour permettre la charge nominale de l'ensemble de condensateurs depuis une charge nulle en une durée inférieure ou égale à 10 minutes.
- L'ensemble des condensateurs est relié audit bus de courant continu connecté au premier côté continu d'au moins un convertisseur continu-alternatif, dont le côté alternatif est relié audit au moins un moteur électrique d'entraînement et audit premier réseau électrique de bord pour leur alimentation en courant alternatif, le bus continu étant également relié au premier côté continu d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié à des conducteurs d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs. - Ou l'ensemble des condensateurs est relié au premier côté continu d'au moins un premier convertisseur continu-continu, dont le deuxième côté continu est relié audit bus de courant continu connecté au premier côté continu d'au moins un convertisseur continu-alternatif, dont le côté alternatif est relié audit au moins un moteur électrique d'entraînement et audit premier réseau électrique de bord pour leur alimentation en courant alternatif, le bus continu étant également relié au premier côté continu d'au moins un convertisseur continu-continu, dont le deuxième côté continu est relié à des conducteurs d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure de courant continu pour le rechargement des condensateurs.
- Ou l'ensemble des condensateurs est relié au premier côté continu d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié audit bus de courant alternatif, l'ensemble des condensateurs étant également relié au premier côté continu d'au moins un deuxième convertisseur continu- alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié à des conducteurs d'entrée destinés à être connectés à une source extérieure de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs et l'alimentation du réseau de bord, le bus alternatif étant relié directement au premier réseau électrique de bord, le bus alternatif étant relié au premier côté alternatif d'au moins un convertisseur alternatif-alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié audit au moins un moteur électrique d'entraînement pour son alimentation en courant alternatif. - Ou l'ensemble des condensateurs est relié audit bus de courant continu connecté au premier côté d'entrée continu d'au moins un convertisseur continu- continu, dont le deuxième côté de sortie continu est relié audit au moins un moteur électrique continu d'entraînement pour son alimentation en courant continu, le bus de courant continu étant également relié au premier côté continu d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif, dont le côté alternatif est relié audit premier réseau électrique de bord pour son alimentation en courant alternatif, le bus continu étant également relié au premier côté continu d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié à des conducteurs d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs. - Ou l'ensemble des condensateurs est relié au premier côté continu d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié audit bus de courant alternatif, l'ensemble des condensateurs étant également relié au premier côté continu d'au moins un deuxième convertisseur continu- alternatif, dont le deuxième côté alternatif est relié à des conducteurs d'entrée destinés à être connectés à une source extérieure de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs et l'alimentation du réseau de bord, le bus alternatif étant relié directement au premier réseau électrique de bord, le bus alternatif étant relié au premier côté alternatif d'au moins un convertisseur alternatif-continu, dont le deuxième côté continu est relié audit au moins un moteur électrique continu d'entraînement pour son alimentation en courant continu.
- Ou l'ensemble (10) des condensateurs est relié au premier côté continu (42) d'au moins un convertisseur continu-continu (41), dont le deuxième côté continu (43) est relié audit bus de courant continu (11) connecté au premier côté continu (12, 15, 18) d'au moins un convertisseur continu-alternatif (13, 16, 19), dont le côté alternatif (14, 17, 20) est relié audit au moins un moteur électrique (4) d'entraînement et audit premier réseau électrique de bord (5) pour leur alimentation en courant alternatif, le bus continu (11) étant également relié au premier côté continu (22) d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif (23), dont le deuxième côté alternatif (24) est relié à des conducteurs (25) d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs.
- Ou l'ensemble (10) des condensateurs est relié au premier côté continu (42) d'au moins un convertisseur continu-continu (41), dont le deuxième côté continu (43) est relié audit bus de courant continu (11) connecté au premier côté d'entrée continu d'au moins un convertisseur continu-continu (1005, 1006), dont le deuxième côté de sortie continu est relié audit au moins un moteur électrique (1004) continu d'entraînement pour son alimentation en courant continu, le bus de courant continu (11) étant également relié au premier côté continu (12) d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif (13), dont le côté alternatif (14) est relié audit premier réseau électrique de bord (5) pour son alimentation en courant alternatif, le bus continu (11) étant également relié au premier côté continu (22) d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif (23), dont le deuxième côté alternatif (24) est relié à des conducteurs (25) d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs.
- Ou le bus (11) est à courant continu, l'ensemble (10) de condensateurs est relié au bus (11) par l'intermédiaire d'au moins un convertisseur (41) continu- continu.
- Lesdits moyens de connexion électriques à bord du navire sont situés près de la zone d'accostage de celui-ci et comprennent des conducteurs aptes à être mis en contact avec des conducteurs complémentaires restant au point de départ et/ou au point d'arrivée pour la recharge des condensateurs.
- Les conducteurs dits rapides du navire sont agencés pour être mis en contact, lors de l'accostage du navire, avec lesdits conducteurs extérieurs portés par un bras et ou un pantographe mobile situé au point de départ et/ou au point d'arrivée. - Les pantographes maintenu en position à proximité du point de départ sont aptes à être mis en contact lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée avec lesdits conducteurs nus de moyens de connexion (caténaire) situé sur des montants positionné à proximité des points d'accostages sur le navire.
- Ou les conducteurs dits rapides du navire sont portés par un bras mécanique et ou un pantographe mobile et agencés pour être mis en contact, lors de l'accostage du navire, avec lesdits conducteurs extérieurs situé au point de départ et/ou au point d'arrivée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma électrique global du navire suivant un premier mode de réalisation à base d'un bus de courant continu et d'un moteur de propulsion à courant alternatif,
- la figure 2 représente un schéma électrique global du navire suivant un deuxième mode de réalisation à base d'un bus de courant alternatif et d'un moteur de propulsion à courant alternatif,
- la figure 3 représente un schéma électrique global du navire suivant une variante de la figure 1 à base d'un bus de courant continu et d'un moteur de propulsion à courant continu, - la figure 4 représente un schéma électrique global du navire suivant une variante de la figure 2 à base d'un bus de courant alternatif et d'un moteur de propulsion à courant continu,
- la figure 5 représente en perspective un exemple de réalisation des moyens de connexion du navire suivant l'invention, - la figure 6 est une vue agrandie en perspective d'une partie de la figure 5,
- la figure 7 représente en perspective une variante de la figure 5,
- la figure 8 est une vue agrandie en perspective d'une partie de la figure 7,
- la figure 9 représente un schéma électrique global du navire suivant un troisième mode de réalisation à base d'un bus de courant continu et d'un moteur de propulsion à courant alternatif,
- la figure 10 représente un schéma électrique global du navire suivant un quatrième mode de réalisation à base d'un bus de courant continu et d'un moteur de propulsion à courant alternatif.
Aux figures, le navire 1 comporte une coque 2 et des moyens 3 de propulsion dans l'eau, tels que par exemple une ou plusieurs hélices 3.
Les moyens 3 de propulsion sont mis en mouvement par un ou plusieurs moteurs 4 électriques.
Le navire 1 comporte également un réseau 5 électrique de bord comprenant par exemple l'éclairage 5 c, le chauffage 5d, les systèmes de sécurité et de navigation, la conduite des machines, les espaces vie et toutes les installations électriques à bord du navire, autres que le ou les moteurs 4 servant à la propulsion. Suivant l'invention, le réseau électrique 5 de bord et le ou les moteurs électriques 4 de propulsion sont alimentés en électricité à partir d'un ensemble embarqué 10 de condensateurs électriques et éventuellement de groupes électrogènes. La capacité électrique de l'ensemble 10 est dimensionnée pour pouvoir assurer de 5 à 100 % de la capacité nominale correspondant à la propulsion du navire 1 sur une distance de consigne prescrite correspondant à la navigation entre un point de départ et un point d'arrivée, ce point d'arrivée pouvant être différent ou identique au point de départ. La capacité électrique et la charge électrique nominale de l'ensemble 10 de condensateurs est calculée pour pouvoir assurer le ratio R de 5 à 100 % d'autonomie en alimentation d'électricité du ou des moteurs 4 de propulsion du navire et pour fournir l'électricité consommée pendant le trajet par le réseau électrique 5 de bord. D'une manière générale, 5 % < R < 100 %. Notamment, R > 25 %, ou R >
50 %.
Pour avoir une plus grande sécurité, 100 % < R < 130 % ou 130 % < R < 260 %, ou 100 % < R < 260 %, ou R > 260%, en considérant que 100% correspond à un trajet aller du point de départ au point d'arrivée ou un trajet retour du point d'arrivée au point de départ, 30 % à une marge de sécurité par trajet, 200 % à un trajet aller et un trajet retour, et 60 % à une marge de sécurité pour un trajet aller et un trajet retour.
En particulier, l'ensemble 10 de condensateurs comporte des composants du type super-capacités capables d'être rechargées de manière très rapide durant le temps limité des escales, puis d'être déchargées lentement durant la traversée du point de départ et/ou du point d'arrivée. Les condensateurs de l'ensemble 10, sont par exemple regroupés en plusieurs modules distincts ayant chacun un boîtier extérieur distinct. L'ensemble 10 comporte ainsi par exemple plusieurs bancs de super-capacités. Un exemple de dimensionnement pour un navire affecté au parcours d'une distance de consigne fixe est le suivant : - pour un ferry de 2300 tonnes et d'environ 100 mètres de long, devant transporter jusqu'à 350 passagers, 115 voitures et 10 camions poids lourds sur une distance de consigne de 2 à 3 miles nautiques à une vitesse d'environ 12 à 13 nœuds, un aller simple sur cette distance de consigne nécessite une énergie de 185 kWh ; - pour tenir compte du vent, des vagues et des manœuvres au point de départ et au point d'arrivée, on ajoute une marge de 30 %, ce qui donne une énergie nominale à stocker dans les condensateurs de 240 kWh ;
- la tension du ou des moteurs électriques 4 est de 500 à 1000 V, typiquement 690 V ; - pour former l'ensemble 10, on utilise 2650 modules de condensateurs, chaque module faisant 63 F de capacité, les modules représentant une capacité électrique équivalente de 2520 F ; les modules ont chacun une tension nominale de 125 V ; ces modules de condensateurs représentant un poids de 150 tonnes sur les 2300 tonnes du ferry. - Les modules de super-capacités sont par exemple les modules ayant la référence BMOD0063-125V de la société MAXWELL TECHNOLOGIES ayant chacun une capacité nominale de 63 F et une tension nominale de fonctionnement de 125 V, basée sur des super-capacités du type BOOSTCAP BCAP3000 ayant une capacité de 3000 F et une tension de fonctionnement de 2,7 V. - Ce type de condensateur permet d'être chargé à sa tension nominale de charge en environ 5 minutes. Ce temps d'arrêt au point de départ et au point d'arrivée peut être exploité pour l'embarquement et le débarquement des passagers et des véhicules.
- Ce dimensionnement tient compte du trajet durant environ 12 minutes entre le point de départ et le point d'arrivée, d'au total 2 à 3 minutes de temps de manœuvre pour accoster au point de départ et au point d'arrivée.
- Cet exemple d'ensemble 10 de condensateurs permet d'effectuer un cycle complet de 20 minutes permettant de parcourir la distance de consigne de 2 à 3 miles et de recharger les condensateurs pour effectuer un nouveau cycle. Bien entendu, le navire peut être autre qu'un navire affecté au parcours d'une distance de consigne. Bien entendu, les condensateurs pourraient être utilisés pour parcourir seulement une partie d'une distance, le reste de la distance étant parcouru en étant alimenté par un ou plusieurs moteurs Diesel prévus sur le navire. Un système peut être prévu sur le navire pour basculer entre l'alimentation par l'ensemble 10 de condensateurs et l'alimentation par moteur(s) Diesel. En particulier, une possibilité est d'effectuer le parcours d'une distance avant port et/ou après port, c'est-à-dire dans la zone proche du port, uniquement par l'alimentation de l'ensemble 10 de condensateurs, pour éviter la pollution due aux moteurs Diesel. Cette zone fait par exemple moins d'un mille nautique jusqu'au port, par exemple environ 0.3 mille nautique. L'ensemble 10 de condensateurs est par exemple utilisé pour l'alimentation pour les vitesses de déplacement basses, par exemple inférieures à une vitesse de consigne, pouvant être par exemple de l'ordre de 5 nœuds, qui correspond en général à la limitation de vitesse dans les ports, les chenaux d'accès aux ports et la bande littorale. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'ensemble 10 de condensateurs est relié directement à un bus continu 11. Le bus continu 11 est relié au premier côté continu 12 d'un premier convertisseur continu-alternatif 13, dont le deuxième côté alternatif 14 est relié au réseau électrique 5 de bord. Le bus continu 11 est relié au premier côté continu 15 d'un deuxième convertisseur continu-alternatif 16, dont le deuxième côté alternatif 17 est relié au moteur électrique 4 pour l'alimenter en courant électrique alternatif pour entraîner en rotation une première hélice 3 de propulsion. Dans le cas où une autre hélice 3 de propulsion est prévue, le bus continu 11 est relié au premier côté continu 18 d'un troisième convertisseur continu- alternatif 19, dont le deuxième côté alternatif 20 est relié à un autre moteur électrique 4 pour l'alimenter en courant électrique alternatif afin d'entraîner en rotation une autre hélice 3 de propulsion.
Le bus continu 11 est également relié sur le navire 1 par des conducteurs électriques 21 au premier côté continu 22 d'un quatrième convertisseur continu- alternatif 23, dont le deuxième côté alternatif 24 est relié à des deuxièmes conducteurs électriques de courant alternatif 25. Ces conducteurs électriques 25 sont destinés à être reliés à une source de courant alternatif lorsque le navire se trouve au point de départ et/ou point d'arrivée.
A cet effet, le point de départ et/ou le point d'arrivée, comportant par exemple un quai, comporte un réseau électrique terrestre S, apte à fournir du courant électrique alternatif sur des conducteurs de sortie 100 extérieurs, ne faisant pas partie du navire. Lorsque le navire est arrêté au point de départ et/ou au point d'arrivée comportant ces conducteurs 100 de sortie, on branche les conducteurs 25 sur les conducteurs de sortie 100 pour recevoir du courant alternatif provenant de la source située à ce point de départ et/ou à ce point d'arrivée. La figure 1 représente le navire dans cette situation. Le courant fourni par les conducteurs 100 de sortie recharge alors l'ensemble 10 de condensateurs à sa charge électrique nominale et alimente le premier réseau de bord 5 et les moteurs 4 d'entrainement. Puis on débranche les conducteurs 25 par rapport aux conducteurs 100 de sortie et le navire quitte ensuite le point de départ et/ou le point d'arrivée. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'ensemble 10 de condensateurs est relié au premier côté continu 101 d'un premier convertisseur continu-alternatif 102, dont le deuxième côté alternatif 103 est relié à un bus alternatif 104. Le bus alternatif 104 est relié directement au réseau 5 électrique de bord. Le bus alternatif 104 est relié au premier côté alternatif 105 d'un deuxième convertisseur alternatif-alternatif 106 dont le deuxième côté alternatif 107 est relié au moteur électrique 4 pour l'alimenter en courant alternatif afin d'entraîner en rotation une première hélice 3 de propulsion. Dans le cas où une autre hélice 3 de propulsion est prévue, le bus alternatif 104 est relié au premier côté 108 d'un troisième convertisseur alternatif- alternatif 109, dont le deuxième côté alternatif 110 est relié à un autre moteur électrique 4 pour l'alimenter en courant alternatif, afin d'entraîner en rotation cette autre hélice 3 de propulsion. L'ensemble 10 de condensateurs est également relié au premier côté continu 121 d'un deuxième convertisseur continu-alternatif 122, dont le deuxième côté alternatif 123 est relié à des conducteurs électriques 111. Les conducteurs électriques 111 sont destinés à être branchés sur des conducteurs 100 de sortie situés au point de départ et/ou au point d'arrivée lors de l'arrêt du navire en ce point de départ et/ou en ce point d'arrivée. La figure 3 est une variante de la figure 1, où le ou les moteurs 4 à courant alternatif sont remplacés par un ou des moteurs 1004 à courant continu et où le ou les convertisseurs 16, 20 sont remplacés par un ou des convertisseurs continu- continu de type hacheur 1005, 1006 entre le bus continu 11 et le ou les moteurs 1004 continus, pour transformer la tension continue du bus continu 11 en une tension continue variable pour le fonctionnement du ou des moteurs 1004 continus.
La figure 4 est une variante de la figure 2, où le ou les moteurs 4 à courant alternatif sont remplacés par un ou des moteurs 1004 à courant continu et où le ou les convertisseurs 106, 109 sont remplacés par un ou des convertisseurs alternatif- continu 1007, 1012, par exemple un ou des redresseurs, entre le bus alternatif 104 et le ou les moteurs 4 continus pour fournir au moteur(s) 4 une tension continue variable. Le côté alternatif 1008 du convertisseur 1007 alternatif-continu est relié au bus alternatif 104. Le côté continu 1009 du convertisseur 1007 alternatif-continu est relié à un premier moteur continu 1004 d'entraînement en rotation de la première hélice 3 de propulsion. Le côté alternatif 1010 du convertisseur 1012 alternatif- continu est relié au bus alternatif 104. Le côté continu 1011 du convertisseur 1012 alternatif-continu est relié à un deuxième moteur continu 1004 d'entraînement en rotation de la deuxième hélice 3 de propulsion.
Dans un autre mode de réalisation, le convertisseur 23 ou 122 se trouve non pas sur le navire, mais en amont des conducteurs de sortie 100. Les conducteurs 100 alimentent dans ce mode de réalisation directement le bus principal de courant continu 11.
La figure 5 représente un des exemples de réalisation des moyens de connexion 25, 111 et 100. Les conducteurs 25, 111 de connexion situés sur le navire sont par exemple prévus sur un montant ou support 140 situé à la poupe et/ou à la proue du navire 1, et ce du côté bâbord et/ou tribord, par exemple bâbord et tribord, à la poupe 2a et à la proue 2b à la figure 5, le support 140 étant tourné vers le point de départ PD et/ou le point d'arrivée PA lors de l'accostage (l'échelle de la distance entre les points PA et PD n'étant pas respectée à la figure 5). Les conducteurs 100 de sortie reliés à la source d'électricité S sont par exemple du type pantographe. Le moyen de connexion situé au point de départ et/ou au point d'arrivée comprend un moyen 202, par exemple sous la forme d'un poteau 202, qui supporte au moins un pantographe 203. Par exemple, à la figure 5, il est prévu deux poteaux 202 supportant chacun un pantographe 203, pour venir en contact chacun avec les conducteurs 25 ou 111 d'un support 140 associé. Bien entendu, il peut être prévu un nombre quelconque de couples support 140 - pantographe 203, ce nombre étant au moins égal à un.
La figure 6 est une vue agrandie d'un support 140 situé sur le navire et d'un pantographe 203 porté par son poteau 202 fixé au point de départ ou au point d'arrivée. Le pantographe 203 comporte des conducteurs 204 tournés vers l'extérieur par rapport à la terre, ces conducteurs 204 étant reliés aux conducteurs
100 de sortie, eux-mêmes reliés à la source de courant alternatif terrestre S. Le pantographe 203 est par exemple prévu sur le quai ou la passerelle d'embarquement et de débarquement 207 où le navire 1 doit accoster ainsi que représenté à la figure 5.
Le montant 140 du navire supporte un moyen de liaison des conducteurs 25, 111 au pantographe 204 lors de l'accostage.
Ces moyens de liaison sont par exemple formées par deux conducteurs nus et distincts (caténaires) 130, 131 tendus devant le montant 140 situé à l'avant et à l'arrière du navire, permettant aux conducteurs 204 du pantographe 203 de glisser sur les conducteurs 130, 131 et de compenser les mouvements du navire 1 en fonction de son chargement et des mouvements de la surface de l'eau. Les conducteurs nus 130 et 131 s'étendent sur une plage 132 ayant une hauteur déterminée, pour que les conducteurs 204 du pantographe puissent monter et descendre dans cette plage de hauteur 132 au gré des mouvements du navire. Le pantographe assure une possibilité de déplacement horizontal de ses conducteurs 204 par rapport au support 202 en contraignant ses conducteurs 204 à être appliqués contre les conducteurs 130 et 131, au gré des mouvements du navire. Le pantographe a également un degré de liberté en hauteur de ses conducteurs 204 par rapport au support 202, au gré des mouvements du navire. Lorsque le bateau a accosté, les conducteurs 130 et 131 du navire 1 touchent de manière permanente les conducteurs 204 du pantographe 203 pour recharger pendant une durée prescrite l'ensemble 10 de condensateurs à partir de la source S. Le courant alternatif fourni par la source S aux conducteurs 25, 111 est alternatif haute tension, avec par exemple une tension efficace de l'ordre de 20000 V. Le pantographe permet un ajustement aux mouvements d'avancée et de recul du navire, puis un ajustement aux mouvements de l'eau. Les poteaux 202 sont par exemple prévus sur une avancée latérale 205 du quai 207. Par exemple deux avancées latérales 205 et 206 sont prévues, entre lesquelles se trouve la zone 207 d'embarquement et de débarquement de passagers et/ou de véhicules sur un quai, la distance entre les deux avancées 205 et 206 étant supérieure à la largeur du navire en sa poupe et/ou en sa proue pour un accostage de la poupe ou de la proue au quai 207.
Les figures 7 et 8 représentent une variante des figures 6 et 7, où le support 202 est mobile par rapport au point de départ PD et/ou au point d'arrivée PA. Le support 202 est prévu sur un flotteur 200 passant dans un guide 201 fixé à terre. Le guide 201 maintient le poteau en position en coordonnées horizontales, avec un degré de liberté en hauteur au gré des mouvements de la surface W de l'eau sur lequel se trouve le flotteur 200. Dans une autre mode de réalisation, le pantographe décrit ci-dessus pourrait être prévu sur le navire, les conducteurs 25 ou 111 étant reliés sur le navire aux conducteurs 204 du pantographe 203, et les conducteurs 130, 131 étant reliés à la source S de courant et étant prévus au point de départ et/ou au point d'arrivée.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens de connexion 25, 111 et 100 pourraient être également sous la forme d'un robot ou d'un bras mécanique sur le navire et/ou sur le quai.
Les super capacités ou super condensateurs ou modules utilisés ont un nombre de cycles admissibles supérieur ou égal à 100 000, voire à 500 000 ou 1 000 000. Les super capacités utilisés dans l'ensemble 10 présentent l'avantage d'un grand nombre possible de cycles de travail en charge et décharge, qui est d'un million dans l'exemple de dimensionnement mentionné ci-dessus. On améliore donc la longévité de l'alimentation énergétique du navire. Ainsi, dans le cas d'un ferry devant effectuer 25 allers-retours par jour, soit 50 trajets, la durée de vie de l'ensemble de condensateurs est d'environ 30 ans.
Les super capacités ou super condensateurs ou modules utilisés sont utilisés avec un circuit électrique embarqué et dimensionné sur le navire permettant une charge nominale en un temps inférieur ou égal à 10 minutes, voire inférieur ou égal à
5 minutes ou 3 minutes pour que la charge puisse être faite pendant un temps d'arrêt au point de départ et/ou au point d'arrivée. Le circuit électrique sur le point de départ et/ou le point d'arrivée est également dimensionné pour permettre ce temps de charge, avec un transformateur dimensionné de manière adéquate pour arriver aux moyens de connexion.
Les modules sont par exemple disposés en série pour arriver à une tension requise en pleine charge, de par exemple 960 V continus dans l'exemple numérique ci-dessus, où 8 modules sont mis en série, apportant chacun 120 à 125 V. Par exemple, au moins deux ou trois modules sont en série. Plusieurs branches, avec dans chaque branche au moins deux ou trois modules en série, sont par exemple mises en parallèles dans l'ensemble 10, par exemple 320 branches de chacune 8 modules en série dans l'exemple numérique ci-dessus.
Le moyen de connexion décrit en référence aux figures assure une connexion rapide du navire pour la recharge des condensateurs. Dans un mode de réalisation, le navire comporte au moins un moteur diesel de soutien et de secours et une réserve de carburant pour effectuer des convoyages et faire face à des fortunes de mer.
Dans les conditions normales de navigation sur un trajet de consigne entre un point de départ et un point d'arrivée, l'ensemble 10 de super-capacité peut être dimensionné pour fournir la totalité de la source d'énergie nécessaire au trajet. Le moteur diesel peut venir en soutien ou en secours d'alimentation de l'ensemble (10), du bus de puissance 11 ou 104, ainsi que le réseau de bord 5 du navire, mais n'est pas la seule source d'énergie principale. Suivant un mode de réalisation, le navire est également équipé d'au moins un groupe électrogène qui peut alimenter le bus de puissance 11 et le réseau électrique de bord 5. Par rapport au navire propulsé par des moteurs diesel à base de carburant fossile, le navire peut sur des trajets de consigne avoir comme source d'énergie principale l'électricité fournie par le quai. Cela diminuera considérablement l'empreinte CO2 du navire et réduit de manière considérable les coûts de carburant pour le moteur Diesel.
Suivant l'invention, les moyens d'alimentation comportent un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge nominale au moins 25 % des besoins énergétiques du navire sur la distance de consigne. Lors de l'accostage au port le navire se connecte à un autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au point de départ, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le bus de puissance 11 ou 104 et le réseau de bord électrique 5.
Dans ce qui précède, l'ensemble 10 de condensateurs peut être relié au reste du circuit électrique par au moins un convertisseur continu-continu.
Le mode de réalisation de la figure 9 est similaire à celui de la figure 1 avec les mêmes éléments constitutifs, avec en supplément un convertisseur continu- continu 41 entre l'ensemble 10 de condensateurs et le bus continu 11. Le convertisseur continu-continu 41 comporte un premier côté continu 42 relié à l'ensemble 10 de condensateurs et un deuxième côté continu 43 relié au bus continu 11. Le convertisseur continu-continu 43 assure l'interface entre les condensateurs de l'ensemble 10 dont la tension varie avec leur niveau de charge et le bus continu 11 de distribution principal qui présente une tension fixe. Dans le cas des figures 1 à 4, où les condensateurs de l'ensemble 10 sont connectés directement sur le bus continu de distribution principale 11, les convertisseurs connectés à ce bus de distribution principale doivent être régulés pour tenir compte de la variation de tension du bus 11 lors des phases de charge et décharge des condensateurs de l'ensemble 10.
Le mode de réalisation de la figure 10 est similaire à celui de la figure 3 avec les mêmes éléments constitutifs, avec en supplément un convertisseur continu- continu 41 entre l'ensemble 10 de condensateurs et le bus continu 11. Le convertisseur continu-continu 41 comporte un premier côté continu 42 relié à l'ensemble 10 de condensateurs et un deuxième côté continu 43 relié au bus continu 11.
Aux figures 2 et 4, l'ensemble 10 de condensateurs peut également être relié aux convertisseurs continu-alternatif 102 et 122 par l'intermédiaire d'au moins un convertisseur continu-continu.

Claims

REVENDICATIONS
1. Navire automoteur, le navire comportant au moins un premier réseau électrique (5) de bord, au moins un bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, des moyens (3) de propulsion, au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement desdits moyens (3) de propulsion, et des moyens d'alimentation électrique pour alimenter le premier réseau électrique (5) de bord et ledit au moins un moteur (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comportent au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale d'une manière au moins temporaire à la fois l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord et l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale, et des moyens (25, 111) de connexion électrique agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé en un point d'arrivée et/ou en un point de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique
(5) de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
2. Navire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le navire est affecté à la navigation sur une distance de consigne située entre un point de départ et un point d'arrivée, ledit au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale un ratio (R) égal à au moins 25 % à la fois de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11) d'alimentation principale, les moyens (25, 111) de connexion électrique étant agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à l'autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au un point de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique (5) de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
3. Navire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le navire est affecté à la navigation sur une distance de consigne située entre un point de départ et un point d'arrivée, ledit au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques ayant une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale un ratio (R) égal à au moins 5 % à la fois de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11) d'alimentation principale, les moyens (25, 111) de connexion électrique étant agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à l'autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au un point de départ du navire, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique (5) de bord durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
4. Navire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques a une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur une distance de consigne et l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale.
5. Navire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un ensemble (10) de condensateurs électriques a une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord et l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement par l'intermédiaire dudit bus électrique (11, 104) d'alimentation principale pour une vitesse de déplacement du navire inférieure ou égale à une limitation de vitesse déterminée.
6. Navire suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite limitation de vitesse déterminée est de 5 nœuds.
7. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de connexion à bord du navire comportent des conducteurs (130, 131) aptes à être mis en contact lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée avec des conducteurs extérieurs (204) portés par des moyens mécaniques situés au point de départ et/ou au point d'arrivée pour compenser les différences de hauteur, compenser la distance entre le navire et un quai du point du départ et/ou d'arrivée et établir le contact électrique entre le navire et le quai.
8. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conducteurs (130, 131) des moyens de connexion du navire sont agencés pour être mis en contact, lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée, avec des conducteurs extérieurs (204) portés par au moins un pantographe (203) situé au point de départ et/ou au point d'arrivée, le pantographe étant capable de compenser les différences de hauteur, compenser la distance entre le navire et un quai du point du départ et/ou d'arrivée et établir le contact électrique entre le navire et le quai.
9. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de connexion à bord du navire comportent des conducteurs portés par des moyens mécaniques agencés pour compenser les différences de hauteur entre le navire et un quai du point du départ et/ou d'arrivée et pour compenser la distance entre le navire et le quai et agencés pour être mis en contact électrique lors de l'accostage du navire au point de départ et/ou au point d'arrivée avec des conducteurs extérieurs agencés au quai.
10. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (25, 111) de connexion électrique sont agencés à bord du navire pour connecter l'ensemble (10) de condensateurs électriques à un autre réseau électrique situé au point d'arrivée et/ou au point de départ, en vue de recharger les condensateurs à leur charge nominale et d'alimenter le premier réseau électrique (5) de bord et ledit au moins un moteur (4, 1004) d'entrainement durant l'arrêt au point d'arrivée et/ou au point de départ.
11. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est du type super capacités.
12. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comprennent au moins un groupe électrogène de soutien et de secours entraîné par au moins un moteur à combustion alimenté par une réserve de carburant embarquée.
13. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio (R) égal à au moins 50 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11) d'alimentation principale.
14. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio (R) supérieur ou égal à 100 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique ( 11 ) d ' alimentation principale .
15. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio (R) supérieur ou égal à 130 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11) d'alimentation principale.
16. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale à la fois un ratio (R) supérieur ou égal à 260 % de l'alimentation nominale dudit au moins un premier réseau électrique (5) de bord sur la distance de consigne et de l'alimentation électrique nominale dudit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement permettant d'effectuer la distance de consigne par l'intermédiaire dudit bus électrique (11) d'alimentation principale.
17. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs électriques possède une capacité dimensionnée pour assurer à leur charge électrique nominale une énergie stockée de valeur supérieure ou égale à la valeur suivante Emin :
I / R \ r~
E min:= L-(2-T + B> /C m- 0.453+ 0.4425C b - 0.2862C m - 0.003467— + 0.3696C U/2-p -V2-D
avec
L = Longueur de flottaison de la carène du navire en mètre,
B = Largeur de la flottaison de la carène du navire en mètre, T = Tirant d'eau du navire en pleine charge en mètre,
V = la plus grande vitesse de service en mètre par seconde que le navire peut maintenir lorsqu'il est à son déplacement maximal, p = la masse spécifique de l'eau en tonne/m3,
DSPL = Déplacement du navire en pleine charge en m3, cb = coefficient Blok = DSPL / (LxBxT),
Cwp = Coefficient de flottaison,
Aw= Surface de la ligne de flottaison en pleine charge en m2,
C^ = Aw Z ( LxB ),
Cm = Coefficient de la section principale = Section transversale principale / ( BxT ) ; Section transversale principale = la plus grande section transversale du navire en m2 en pleine charge sous la ligne de flottaison,
D = distance de consigne en mètre,
Emin en Joule étant définie pour chaque coque du navire, et dans le cas d'un navire multicoque, l'énergie stockée totale étant égale à la somme des énergies définies pour chacune des coques.
18. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs sont sous la forme d'une pluralité de modules, chaque module contenant des composants du type super capacités pour que chaque module forme une capacité équivalente supérieure à 10 F.
19. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des condensateurs sont sous la forme d'une pluralité de modules, chaque module contenant des composants du type super capacités pour que chaque module ait une tension de charge nominale d'au moins 25 V.
20. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des condensateurs sont sous la forme d'une pluralité de modules, chaque module contenant des composants du type super capacités pour que chaque module ait une tension de charge nominale d'au moins 100 V.
21. Navire suivant l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que les super capacités ont un nombre de cycles admissibles nominal supérieur ou égal à 100 000.
22. Navire suivant l'une quelconque des revendications 17 à 21, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs comporte des moyens pour mettre plusieurs modules en série.
23. Navire suivant l'une quelconque des revendications 18 à 22, caractérisé en ce que l'ensemble (10) de condensateurs comporte une pluralité de branches, des moyens pour mettre les branches en parallèle, chaque branche comportant plusieurs modules aptes à être mis en série.
24. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le navire est muni de moyens de circuit électrique dimensionné pour permettre la charge nominale de l'ensemble (10) de condensateurs depuis une charge nulle en une durée inférieure ou égale à 10 minutes.
25. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est relié audit bus de courant continu (11) connecté au premier côté continu (12, 15, 18) d'au moins un convertisseur continu- alternatif (13, 16, 19), dont le côté alternatif (14, 17, 20) est relié audit au moins un moteur électrique (4) d'entraînement et audit premier réseau électrique de bord (5) pour leur alimentation en courant alternatif, le bus continu (11) étant également relié au premier côté continu (22) d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif (23), dont le deuxième côté alternatif (24) est relié à des conducteurs (25) d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs.
26. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est relié au premier côté continu (101) d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif (102), dont le deuxième côté alternatif (103) est relié audit bus de courant alternatif (104), l'ensemble (10) des condensateurs étant également relié au premier côté continu (101) d'au moins un deuxième convertisseur continu-alternatif (122), dont le deuxième côté alternatif (123) est relié à des conducteurs (111) d'entrée destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs et l'alimentation du réseau (5) de bord, le bus alternatif (104) étant relié directement au premier réseau électrique (5) de bord, le bus alternatif (104) étant relié au premier côté alternatif (105, 108) d'au moins un convertisseur alternatif-alternatif (106, 109), dont le deuxième côté alternatif (107, 110) est relié audit au moins un moteur électrique (4, 1004) d'entraînement pour son alimentation en courant alternatif.
27. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est relié audit bus de courant continu (11) connecté au premier côté d'entrée continu d'au moins un convertisseur continu- continu (1005, 1006), dont le deuxième côté de sortie continu est relié audit au moins un moteur électrique (1004) continu d'entraînement pour son alimentation en courant continu, le bus de courant continu (11) étant également relié au premier côté continu (12) d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif (13), dont le côté alternatif (14) est relié audit premier réseau électrique de bord (5) pour son alimentation en courant alternatif, le bus continu (11) étant également relié au premier côté continu (22) d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif (23), dont le deuxième côté alternatif (24) est relié à des conducteurs (25) d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs.
28. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est relié au premier côté continu (101) d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif (102), dont le deuxième côté alternatif (103) est relié audit bus de courant alternatif (104), l'ensemble (10) des condensateurs étant également relié au premier côté continu (101) d'au moins un deuxième convertisseur continu-alternatif (122), dont le deuxième côté alternatif (123) est relié à des conducteurs (111) d'entrée destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs et l'alimentation du réseau (5) de bord, le bus alternatif (104) étant relié directement au premier réseau électrique (5) de bord, le bus alternatif (104) étant relié au premier côté alternatif (1008, 1010) d'au moins un convertisseur alternatif-continu (1007, 1012), dont le deuxième côté continu (1007, 1012) est relié audit au moins un moteur électrique (1004) continu d'entraînement pour son alimentation en courant continu.
29. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est relié au premier côté continu (42) d'au moins un convertisseur continu-continu (41), dont le deuxième côté continu (43) est relié audit bus de courant continu (11) connecté au premier côté continu (12, 15, 18) d'au moins un convertisseur continu-alternatif (13, 16, 19), dont le côté alternatif (14, 17, 20) est relié audit au moins un moteur électrique (4) d'entraînement et audit premier réseau électrique de bord (5) pour leur alimentation en courant alternatif, le bus continu (11) étant également relié au premier côté continu (22) d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif (23), dont le deuxième côté alternatif (24) est relié à des conducteurs (25) d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs.
30. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que l'ensemble (10) des condensateurs est relié au premier côté continu (42) d'au moins un convertisseur continu-continu (41), dont le deuxième côté continu (43) est relié audit bus de courant continu (11) connecté au premier côté d'entrée continu d'au moins un convertisseur continu-continu (1005, 1006), dont le deuxième côté de sortie continu est relié audit au moins un moteur électrique (1004) continu d'entraînement pour son alimentation en courant continu, le bus de courant continu (11) étant également relié au premier côté continu (12) d'au moins un premier convertisseur continu-alternatif (13), dont le côté alternatif (14) est relié audit premier réseau électrique de bord (5) pour son alimentation en courant alternatif, le bus continu (11) étant également relié au premier côté continu (22) d'au moins un autre convertisseur continu-alternatif (23), dont le deuxième côté alternatif (24) est relié à des conducteurs (25) d'entrée, destinés à être connectés à une source extérieure (100, S) de courant alternatif pour le rechargement des condensateurs.
31. Navire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que le bus (11) est à courant continu, l'ensemble (10) de condensateurs est relié au bus (11) par l'intermédiaire d'au moins un convertisseur (41) continu-continu.
32. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (25, 111) de connexion électriques à bord du navire sont situés près de la zone d'accostage de celui-ci et comprennent des conducteurs (130, 131) aptes à être mis en contact avec des conducteurs complémentaires (204) restant au point de départ et/ou au point d'arrivée pour la recharge des condensateurs.
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