ES2278756T3 - Dispositivo y procedimiento de propulsion de un barco. - Google Patents

Abstract

Disposición de una unidad de propulsión y/o dirección de un barco, al menos parcialmente rodeada por agua, comprendiendo dicha disposición un motor eléctrico (5) colocado en una cámara sustancialmente sellada formada por las paredes de la unidad, y un eje de impulsión (7) conectado a dicho motor eléctrico (5) que tiene una hélice o un dispositivo similar (8) colocado en el exterior de la mencionada cámara (4), en la que se disponen medios (12, 17) para presurizar la mencionada cámara sustancialmente sellada (4) con aire o algún otro medio gaseoso de presurización en relación con la disposición, caracterizada porque la disposición incluye medios (18, 19) para hacer circular el medio gaseoso de presurización a través de al menos una parte de la cámara (4) y hacerlo volver al exterior de la cámara (4) en la circulación de retorno, y porque la disposición incluye medios (20) para detectar en el medio gaseoso de presurización en dicha circulación de retorno cualquier sustancia extraña posiblemente mezclada con el medio gaseoso de presurización en dicha circulación de retorno y para separar, de forma apropiada, dichas sustancias extrañas del medio gaseoso de presurización en dicha circulación de retorno.

Description

Dispositivo y procedimiento de propulsión de un barco.

La presente invención se refiere a la disposición de la unidad de propulsión y/o de dirección de un barco, al menos parcialmente rodeada por agua, que está formada por un motor eléctrico en una cámara sustancialmente sellada formada por las paredes de la unidad, un eje de impulsión asociado con dicho motor eléctrico, que dispone de una hélice o un dispositivo similar colocado por fuera de la mencionada cámara para transmitir la potencia del motor eléctrico como energía de movimiento al agua circundante. La presente invención se refiere además a un procedimiento para gestionar los flujos de fluido en la unidad de propulsión y/o de dirección presentada anteriormente.

Son previamente conocidas unidades de propulsión para barcos o dispositivos similares que funcionan en la superficie de agua, comprendiendo dichos dispositivos por fuera del propio casco una cámara sustancialmente sellada, en cuyo interior, en la mayoría de los casos, se dispone un motor eléctrico. El eje del motor funciona directamente o bien por medio de una caja de engranajes apropiada como eje impulsor, el cual tiene colocada fuera de la cámara una hélice para transformar la potencia del motor en un flujo de agua que impulsa el barco. En la mayoría de disposiciones actuales, esta clase de cámara está montada, además, de tal manera que gira sobre el eje vertical, en cuyo caso el dispositivo funciona al mismo tiempo como medio de propulsión y como medio de dirección del barco. El solicitante suministra dispositivos de esta clase con la marca comercial Azipod^{TM}.

Las denominadas barquillas se disponen bajo la superficie del agua, al menos en lo que respecta a su parte principal, y normalmente se dispone de una conexión al interior del casco a través de un tubo de eje vertical o similar. Al menos cuando el barco está en el agua, la entrada, por ejemplo, para el mantenimiento tiene lugar mediante esta conexión, que a menudo es bastante incómoda. Sin embargo, dado que una estructura de eje sumergido está asociada con la disposición, en la cual una parte del eje está dentro de la cámara y la otra parte está fuera, siempre existe una cierta posibilidad de fugas, en cuyo caso se debe detectar este tipo de fugas y se debe detener cualquier posible aumento del nivel de agua en la cámara. Dado que a menudo la cámara se dispone en agua considerablemente fría, al mismo tiempo existe el riesgo de que, por ejemplo, la humedad en el aire de refrigeración se condense en las paredes de la cámara, lo cual también produce la acumulación de agua en la parte inferior de la cámara. Por estos motivos, dicha disposición ha requerido hasta ahora la disposición de estructuras específicas de control y de bombeo en la cámara.

De la misma manera, también es necesario, durante el funcionamiento, llevar a cabo en la cámara diferentes medidas de mantenimiento asociadas con el funcionamiento del motor y el resto de equipos, cuyo objetivo es, por una parte, garantizar el sellado y, por otra parte, realizar un mantenimiento continuo de la lubricación y funciones similares.

Adicionalmente, se han desarrollado disposiciones del motor con una estructura del tipo anteriormente mencionado, en las cuales el calor generado por el motor eléctrico se conduce, al menos en lo que respecta a sus componentes principales, directamente al agua circundante. En una estructura de este tipo, el cuerpo del motor funciona como medio intermedio para la transmisión del calor, en cuyo caso la superficie de la barquilla funciona, a su vez, como un disipador de calor. En ese caso, uno de los problemas ha implicado la transmisión deficiente del calor desde el estator al cuerpo del motor y desde éste a la cubierta de la barquilla.

El documento EP 0 590 867 describe una unidad de impulsión con un espacio interno. En el documento EP 0 590 867 A1 todo el espacio interno está cerrado y se mantiene bajo presión, la cual es superior a la presión máxima del agua circundante para garantizar que el agua no pueda filtrarse al espacio interno.

Para superar las desventajas mencionadas anteriormente y para conseguir una disposición de gestión sencilla, fiable y de fácil utilización de las condiciones de funcionamiento de un dispositivo de impulsión, se ha desarrollado una disposición según la presente invención, cuyos aspectos característicos se describen en las reivindicaciones anexas y especialmente en la sección caracterizante de las reivindicaciones independientes. De esta manera, la disposición de la unidad de propulsión y/o de dirección según la presente invención se caracteriza por el hecho de que incluye medios para presurizar la mencionada cámara sustancialmente sellada con aire o similar, específicamente un medio gaseoso, cuya conductividad térmica aumenta con la presurización de la misma. De igual manera, el método según la presente invención para gestionar los flujos de fluidos se caracteriza por el hecho de que la mencionada cámara sustancialmente sellada está sellada, por una parte, contra la presión del agua del exterior y, por otra, contra otros compartimentos del barco, porque la cámara está presurizada con un medio gaseoso, porque se realiza el control de la presión en la cámara y porque se controla la composición de cualquier medio que se libere de la cámara de manera controlada debido a la presión.

En lo sucesivo, la presente invención se describirá con más detalle haciendo referencia, mediante un ejemplo, a una realización y al diseño esquemático que la representa.

Tal como se muestra en la figura, la unidad de propulsión (3) sustancialmente rodeada por agua está dispuesta por fuera del casco del barco (1), comprendiendo dicha unidad de propulsión una cámara (4) que está sustancialmente sellada al menos contra la masa circundante de agua (2), disponiendo dicha cámara de un motor eléctrico o una unidad de potencia similar para dirigir el barco, que no se describe en el presente documento con más detalle. Colocados en el eje (7) girado en los cojinetes (6) mediante el mencionado motor eléctrico (5), presentado de manera bastante esquemática en la figura, se encuentran uno o más medios de propulsión (8), los cuales son conocidos per se, y que también se muestran solamente de manera esquemática. El medio de propulsión (8) transforma, de una manera conocida per se, la energía de rotación transmitida por el motor (5) al eje en un flujo de agua que impulsa el barco.

La unidad de propulsión (3) se coloca favorablemente en el casco (1) de tal manera que se puede girar mediante un eje vertical formado conjuntamente con el cuerpo superior (9), en cuyo caso el flujo de propulsión se puede dirigir lateralmente al mismo tiempo, girando la unidad de propulsión, debido a lo cual el cambio de la dirección de la fuerza propulsora se puede utilizar para maniobrar el barco. Esta estructura conocida per se no es, sin embargo, esencial respecto a la presente invención, y la disposición según la presente invención también se puede aplicar, por ejemplo, a disposiciones de propulsión sin giro. Sin embargo, éstas tienen en común el hecho de que la disposición de propulsión forma una cámara independiente (4), de la cual una parte sustancial normalmente está situada en el agua (2) bajo la superficie del agua.

A efectos de que los dispositivos (5), (6), (7) en la cámara (4) permanezcan secos, se coloca una junta de eje (10) en conexión con el mencionado eje (7) para evitar que el agua pase desde la masa circundante de agua (2) a lo largo del eje (7) hasta entrar en la cámara (4). Con tales juntas de eje (10), en la práctica, es difícil conseguir un sellado perfecto, ya que en un sellado de este tipo las paredes sólidas o las estructuras similares de la cámara (4) se conectan al eje giratorio (7) de tal manera que están asociados entre sí. Por lo tanto, al menos debido al desgaste, se produce una cierta holgura en la junta (10) del eje, que, al mismo tiempo, proporciona un acceso para que el agua del exterior entre en la cámara (4), de tal manera que el agua se acumula gradualmente en la parte inferior de la cámara (4), y es necesario extraer dicha agua mediante disposiciones específicas. Del mismo modo, es difícil implementar la lubricación de los cojinetes (6) de tal manera que estén perfectamente sellados a largo plazo, en cuyo caso con el tiempo el lubricante escapa desde los cojinetes, y también es necesario extraer dicho lubricante de la cámara.

Mediante la disposición según la presente invención, ambos problemas, producidos en cierto modo por el sellado deficiente, se han solucionado de manera sencilla y fiable. En la práctica, esto significa que se introduce artificialmente una presión en exceso en la cámara, correspondiendo dicha presión en una situación óptima al menos a la presión externa existente específicamente en el entorno (2) fuera de la cámara (4), y en algunos casos favorables también a la presión existente en el sistema de lubricación por presión de los cojinetes (6) (no se muestra específicamente en la figura). Favorablemente, la última presión mencionada se adapta de forma independiente para corresponderse con la presión media del agua existente fuera de la cámara (4) en el nivel del sellado del eje (10). De esta manera, mediante la presurización adecuada de la cámara (4), en la práctica, se puede eliminar cualquier paso de agua a través de la junta de eje (10) hacia la cámara (4). Con las presiones equilibradas, la disposición evita al mismo tiempo, por ejemplo, que el aceite lubricante de los cojinetes (6) pase hacia el agua circundante.

Según la presente invención, la presurización de la cámara (4) mejora de manera significativa la conducción del calor desde la zona del saliente del devanado del estator. Un medio gaseoso bajo presión conduce el calor de manera considerablemente eficiente hasta el cuerpo del motor (5). Cuando el cuerpo del motor (5) de esta estructura esté preferiblemente en contacto directo con las paredes de la cámara (4), el calor se conducirá de forma eficiente, de esta manera, hacia el agua circundante. De esta manera, se pueden evitar las disposiciones del intercambiador de calor utilizadas hasta la actualidad, pudiendo aumentarse al mismo tiempo el rendimiento relativo del motor (5).

En la práctica, la presurización de la cámara (4) se puede efectuar de varias maneras, de las cuales la figura muestra una realización favorable. La disposición descrita en la figura incluye de esta manera un medio de generación de presión (12) dispuesto de manera adecuada en un compartimento de dispositivos independiente (11), cuyos medios pueden incluir un compresor, un contenedor de presión o medios conocidos similares, los cuales son dirigidos de manera controlada por una unidad de control (13). Medios de procesamiento (14), como por ejemplo un colector de agua o similar, que pueden ser utilizados, en caso necesario, por la mencionada fuente de presión (12), para un medio fluido como por ejemplo aire u otro gas presurizado, se conectan preferiblemente a la fuente de presión. Mientras que una sustancia gaseosa normalmente se considera el medio fluido preferente, la disposición según la invención también se puede aplicar, en algunos casos especiales, mediante medios líquidos como por ejemplo determinados aceites, líquidos de refrigeración o similares, o mediante el uso combinado de un gas y un líquido. El aspecto característico de la presente invención es, sin embargo, que el interior totalmente sellado de la cámara (4) se presuriza mediante el medio en cuestión, el cual de esta manera llena al menos una parte considerable de la cámara. Según una realización, la disposición de presurización según la presente invención también se utiliza como parte de un sistema de extinción de incendios.

Favorablemente, la presión de un medio como por ejemplo el aire u otro gas en la cámara es superior a la presión atmosférica en el compartimento del barco (15) sobre la cámara, preferiblemente al menos sustancialmente similar a la presión del agua circundante (2) en el nivel del eje de impulsión (7). Esta presión normalmente es claramente mayor que cualquier presión utilizada para mantener el flujo de aire para refrigerar un motor eléctrico posiblemente refrigerado por aire. Típicamente, la presión producida por la presurización es mayor que la presión hidrostática entre la parte inferior de la cámara (4) y el nivel del interior del barco (15), favorablemente mayor que la presión hidrostática del agua circundante de la cámara (4), y preferiblemente mayor que la presión dinámica del agua circundante medida en el nivel de la parte inferior de la cámara. Típicamente, esta clase de presión es del orden de 0,1 a 1 bares superior a la presión que corresponde a la presión hidrostática cerca de la junta de eje (10). La presión en exceso requerida por la presión hidrostática, por ejemplo, a una profundidad de cuatro metros, en comparación con la presión atmosférica, sería de esta manera del orden de 0,5 a 1,4 bares, según la presente invención.

En la práctica, el sellado de la cámara para hacer posible la formación de la presión en exceso se realiza preferiblemente mediante una pared de presión independiente (16), que normalmente tiene las compuertas necesarias para permitir el acceso para el mantenimiento (no se muestran). Mediante la mencionada pared de presión (16) el compartimento constituido por la cámara (4) se puede cerrar de tal manera que el exceso de presión, según la presente invención, se puede mantener en una situación normal mediante un consumo de energía bastante bajo. Con objetivos ilustrativos, la pared de presión (16) se muestra en la figura de tal manera que está dispuesta en la parte intermedia de la sección superior del cuerpo (9), en cuyo caso la sección presurizada de la cámara (4) se muestra mediante una impresión a media tinta. Favorablemente, en la práctica, la pared de presión (16) está situada en el límite entre el casco (1) y la sección superior del cuerpo (9), de manera distinta de la descrita en la figura, pero la pared de presión también se puede situar mucho más abajo, por ejemplo, inmediatamente encima del motor (5), o alternativamente mucho más arriba, por ejemplo, en conexión con la pared del compartimento de dispositivos (11). Un conducto de alimentación (17) que se extiende desde la fuente de presión (12) se conduce a través de la pared de presión (16) hasta la cámara (4), tal como se muestra en la figura.

La disposición según la presente invención también hace posible retirar de la cámara la humedad que se haya podido acumular en la misma, por ejemplo, en su parte inferior, utilizando la presión en exceso, por ejemplo, mediante la extensión (19) de la tubería de descarga (18) conducida hasta la parte inferior, como se indica en la figura con una línea discontinua. Junto con esta tubería de descarga (18), también se pueden disponer de manera adecuada, por ejemplo, medios de bombeo de emergencia (no mostrados) para la cámara (4) y medios (20) para analizar las sustancias liberadas para detectar fugas, así como medios de válvulas (26) para cerrar la tubería para mantener la presión en la cámara (4). Según una realización (no se muestra específicamente) de la presente invención, la tubería de descarga (18), (19) se dispone formando parte de un sistema de circulación para el medio presurizado, en cuyo caso la humedad se extrae continuamente, por ejemplo, de un gas de presurización circulante mediante medios de tratamiento (14), mientras que, al mismo tiempo, se controle el sellado de la cámara (4) para detectar el agua o el aceite que posiblemente se muestren en el medio circulante presurizado. De la misma manera, normalmente es importante el control del funcionamiento de la presurización como tal, el cual se muestra esquemáticamente en la figura mediante un manómetro (21) y una salida para la señal de alarma (22).

Se consigue una mayor redundancia mediante la disposición de la junta de eje que se muestra en la figura, incluyendo la mencionada disposición un depósito de aceite redundante (23). Este depósito de aceite se presuriza preferiblemente mediante el mismo sistema de presurización que normalmente presuriza la cámara (4), en cuyo caso el aceite se introduce específicamente (25) en la junta de eje (10). En determinados casos, esto hace posible contribuir, mediante la presurización, y específicamente utilizando un gas más ligero que el aire, a la reducción de las pérdidas por abrasión, especialmente en la junta de eje (10). Presurizando un depósito de aceite gravitatorio (23) a la misma presión que la cámara (4), se consigue un exceso de presión para la junta de eje (10), tanto respecto a la cámara (4) como respecto a la masa de agua (2). Según otra realización de la invención, la disposición es, a su vez, tal que la introducción de un medio presurizado se dispone, al menos para algunos componentes, junto con los objetos independientes que se van a lubricar, en cuyo caso es posible dirigir una niebla de aceite a través del sistema hacia la junta (10) o hacia algún otro objeto en la cámara (4).

En otra realización (no mostrada) de la presente invención, la disposición es, además, tal que la presurización se utiliza activamente, según los principios presentados anteriormente, para implementar otras funciones como por ejemplo el cambio del aceite de los cojinetes (6). En ese caso, el aceite de los cojinetes se extrae hasta el compartimento de dispositivos (11), por ejemplo, a través de tuberías independientes, mediante la presurización. De igual manera, el llenado se puede realizar utilizando el aceite presurizado o bien, por ejemplo, retirando la presurización de la cámara (4), en cuyo caso el aceite se puede llenar gravitacionalmente.

Anteriormente se ha discutido una disposición, en la cual se asocia únicamente un medio de propulsión (8) con la mencionada cámara (4), pero se debe entender que la invención se puede aplicar también en configuraciones en las cuales el número de hélices sea mayor, por ejemplo, de tal manera que haya una hélice en ambos extremos del eje (7). De igual manera, la invención se puede modificar de diversas formas dentro del ámbito de las reivindicaciones anexas.

Claims (9)

1. Disposición de una unidad de propulsión y/o dirección de un barco, al menos parcialmente rodeada por agua, comprendiendo dicha disposición

un motor eléctrico (5) colocado en una cámara sustancialmente sellada formada por las paredes de la unidad, y

un eje de impulsión (7) conectado a dicho motor eléctrico (5) que tiene una hélice o un dispositivo similar (8) colocado en el exterior de la mencionada cámara (4),

en la que se disponen medios (12,17) para presurizar la mencionada cámara sustancialmente sellada (4) con aire o algún otro medio gaseoso de presurización en relación con la disposición,

caracterizada

porque la disposición incluye medios (18,19) para hacer circular el medio gaseoso de presurización a través de al menos una parte de la cámara (4) y hacerlo volver al exterior de la cámara (4) en la circulación de retorno, y

porque la disposición incluye medios (20) para detectar en el medio gaseoso de presurización en dicha circulación de retorno cualquier sustancia extraña posiblemente mezclada con el medio gaseoso de presurización en dicha circulación de retorno y para separar, de forma apropiada, dichas sustancias extrañas del medio gaseoso de presurización en dicha circulación de retorno.

2. Disposición, según la reivindicación 1, caracterizada porque la presión en la cámara (4) es superior a la presión en el compartimento del barco (15) situado sobre dicha cámara (4), adecuadamente mayor que la presión hidrostática existente entre la parte inferior de la cámara (4) y el nivel de la tubería de descarga (18) situada en el interior (15) del barco, adecuadamente al menos sustancialmente igual que la presión hidrostática del agua (2) que rodea la cámara (4) en el nivel del eje de impulsión (7), y preferiblemente de 0,1 a 1 bar superior, y/o superior a la presión dinámica del agua circundante (2) medida en el nivel de la parte inferior de la cámara (4).

3. Disposición, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque, asociada a la misma, dispone una fuente de presión (12) controlada por una unidad de control de la presión (13) y/o medios para introducir la presión en el medio, y medios (17) para conducir dicha presión/medio hasta la mencionada cámara (4), así como medios (16, 26) para cerrar la cámara (4) de manera resistente a la presión contra otros compartimentos (11, 15) del barco.

4. Disposición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la disposición incluye medios para generar una alarma debida a sustancias extrañas de este tipo.

5. Disposición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la disposición incluye medios (19, 23, 24, 25) que funcionan favorablemente junto con la presurización para introducir también otras sustancias, específicamente sustancias líquidas o gaseosas tales como aceite, gas, agua y/o sustancias refrigerantes o similares, de manera controlada, en la cámara sellada (4) y/o en los dispositivos (10) situados en su interior, y/o de igual manera para retirar de las mismas dichas sustancias.

6. Disposición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la introducción (25) del medio presurizado se dispone específicamente en un punto o cerca de un punto, en el que se ha implementado un sellado funcional entre la cámara (4) y el agua circundante (2), específicamente en conjunto con el sellado de presión (10) del eje de impulsión (7) y preferiblemente de tal manera que el medio de presurización como tal y/o mediante una sustancia añadida al mismo contribuye al sellado y/o al funcionamiento de la junta.

7. Procedimiento para controlar flujos de fluido en la disposición de la unidad de propulsión y/o de dirección de un barco que está, al menos parcialmente, rodeada por agua, cuya unidad incluye un motor eléctrico (5) dispuesto en una cámara sustancialmente sellada (4) formada por las paredes de la unidad, un eje de impulsión (7) asociado con dicho motor eléctrico que tiene una hélice o un dispositivo similar (8) colocado en el exterior de dicha cámara sustancialmente sellada (4), en donde dicha cámara sustancialmente sellada (4) está sellada (10, 16, 26), por un lado, contra la presión del agua del exterior y, por el otro, de igual manera, contra otros compartimentos (11, 15) del barco, en el que dicha cámara se presuriza mediante un medio gaseoso fluido, y en el que se lleva a cabo (13, 21) el control de la presión en la cámara (4), caracterizado porque se controla (20) la composición del medio gaseoso fluido que se libera de la cámara (4) de manera controlada debido a la
presión.

8. Procedimiento, según la reivindicación 7, caracterizado porque en la cámara (4) se mantiene una presión tal que sustancialmente como tal es capaz de expulsar, a través de los medios de descarga (18, 19) cualquier fluido acumulado en la cámara y/o los fluidos introducidos en la misma por fuera de la cámara (4) y/o de los dispositivos en su interior, específicamente de los cojinetes (6).

9. Procedimiento, según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la presión se dirige (24) a un sistema (23) que contiene otro medio como por ejemplo aceite o similar de tal manera que el medio en cuestión se transportará (25) de manera mejorada al objeto deseado (10) en la cámara (4).