ITFE20070022A1 - Bulbo immerso nell'acqua con motore - generatore elettrico incluso batterie per la motorizzazione di barche e la ricarica delle batterie - Google Patents

Description

1. stato della tecnica

1.1. Batterie

L’introduzione sul mercato di nuove generazioni di accumulatori elettrici di trazione con dei performance altamente migliorati aprono un nuovo campo di applicazione.

• Le batterie Lithium Metal Polymer (LMP) per trazione a 24 o 48 Volt garantiscono più di 1000 cicli di carica senza fenomeno di memoria, si caricano in meno di una ora e hanno un peso specifico di ca 1 ,25. e sono già disponibili sul mercato. Sono senz’acido e liquido. Sono senza fenomeno di produzione di gas e senza rischio di esplosione o incendio con il sistema di regolazione adatto.

• Le batterie (marchio del fabbricante) vengono sul mercato con delle batterie di titanite in nanograno. Batteria secca. Peso specifico ca 1,25. Caratteristiche elettro - meccaniche similare alla batteria LMP.

• Tutti due tipi di batterie hanno una capacità in Wh per kg tra 4 e 5 volte più alto delle batterie tipo “Sealed lead Acid” (SLA).

• Anche le batterie attuali di trazione tipo SLA si migliorano per applicazione particolare con elettroliti in gel e in versione stagno con combinazione del gas.

Le tre generazioni di batterie possono essere messe in un contenitore stagno e immersi in acqua dolce o salato.

1.2. guarnizioni

La tecnologia delle guarnizioni fisse e rotanti permette di mettere un motore elettrico in un contenitore stagno e immerso in acqua dolce o salata.

1.3. Motori

Esistono motori che lavorano con la stessa efficienza in modo reversibile come generatori. Motori - generatori elettrici CC o AC con variatore di velocità continuo e regolazione elettronica possono essere usati per la trazione di barche a vela e motoscafi. Questi motori possono essere usati in continuo per ore a secondo della capacità delle batterie. Il motore - generatore AC per essere circa 30 % più voluminoso e pesante che il motore - generatore CC, rimane molto più affidabile per un uso continuato. Il motore - generatore AC è anche molto meno caro.

Lo stesso sistema di motorizzazione - generazione elettrico può essere applicata a motoscafi in modo elettrico solo o ibrido (motore termico e motore elettrico)

2. Problematiche riscontrati

Fino ad oggi le batterie non erano abbastanza affidabili, potenti e durature nel tempo. Anche se i motori elettrici dimostravano una efficacia superiore al motore termico il binomio batteria / motore non era competitivo.

Di conseguenza, il mercato è occupato fino a 3,2 KW di motore con applicazione riservata alla pesca sportiva. In questo caso il motore elettrico si usa solo a bassa velocità e potenza e grazie all’assenza di rumore si può praticare la pesca. La barca va sul luogo di pesca con il motore termico.

Dunque il motore elettrico è solo un ausiliare molto particolare. 3 fabbricante, 2 americani e uno giapponese, coprano la domanda.

• Non sono costruiti per generare la corrente elettrica.

• Non includono la batteria in un solo contenitore.

• Non sono previsti per la trazione comune di barche

Per ora è molto difficile trovare un motore con capacità di reversibilità come generatore. Lo abbiamo trovato e corrisponde al obiettivo iniziale di potenza richiesta.

3. Soluzione

• Per la prima esecuzione, un motore-generatore elettrico di 5 KW con batteria a 24 o 48 V viene installato in un bulbo e fissato sotto la deriva di un veliero.

• Un bulbo motore - generatore con batteria viene installato sotto lo scafo del motoscafo o parallelo al motore fuoribordo o in bordo.

• Un asse con elica fissa, a bandiera o piegabile è attaccato al motore elettrico in un veliero. Un’elica fissa viene installata in un motoscafo.

• Tutti i comandi del motore - generatore, includendo il programma elettronico, il controllo del motore - generatore, della carica delle batterie, il inverter e il variatore di velocità sono installati nello scafo.

• Navigando a vela si può usare il motore-generatore per ricaricare le batterie. Navigando a motore termico si può anche ricaricare le batterie. • Le batterie possono anche essere caricate nel porto con presa a 220 Y e trasformatore.

• Lo stesso sistema elettrico possiede una potenza sufficiente per alimentare i servizi interni della barca (luce, strumenti di navigazione, ecc. con quadro comandi in cabina).

• Questa soluzione installata su un veliero elimina il motore Diesel o a benzina, il serbatoio, la batteria “start” e la batteria di servizio, e un numero di altri svantaggi associati al motore termico.

• In molti casi si può installare detto sistema al posto del motore termico su un motoscafo

1. Schema del bulbo

Nel bulbo vengono introdotti il motore, l’asse elica e l' elica, anziché le guarnizioni.

Il bulbo viene fissato sotto la deriva di un veliero come prospetto qui sotto. In questo caso i cavi elettrici passano in un tubo per lungo della deriva, senza cambiare la forma della deriva, fino alla centralina inverter e regolazione anziché il variatore di velocità con cambia di marcia nello scafo.

Vedere tavola 1

2. Le alternative di montaggio

Il bulbo sarà costruito in due versione:

3. Bulbo con batterie. Peso variabile da : 120 kg in più secondo capacità e tipo di batteria.

4. Bulbo o pod senza batterie. Peso approssimativo: 40 kg. Batterie nello scafo.

5. I disegni qui sotto in tavole 1,2 e 3 non rispettano né la scala né indicano tutte le possibilità di fissazione

In alternativa il bulbo viene fissato come da disegno A, B e C.

Vedere tavola 2

Per le alternative di montaggio D, E e F ci sono scelte di installare il bulbo fisso o in modo rotante per guidare la barca. Vedere tavola 3

3. Descrizione della motorizzazione

3.1. Descrizione

Come per un veicolo a benzina o diesel abbiamo bisogno di:

• Un motore elettrico con la potenza in KW o CV

• Di una batteria (“serbatoio”) con consumo in Ah (Ampere x ora)

• Caricare la batteria con un caricabatteria dal generatore o dalla rete nel porto

• Un variatore di velocità con cambio di marcia

3.2. Fattibilità tecnica

La fattibilità meccanica e elettrica è calcolata in base a formule e valori d’esperienza applicate alla forza meccanica, la spinta e la potenza da applicare all’elica per uno scafo in piena carica.

1. Si definisce la forza di trazione e coppia necessario per l’elica per un peso di barca in piena carica, corretto dai fattori di resistenza del mare mosso, della forma dello scafo e del vento per assicurare un fattore di sicurezza. 2. Conoscendo il rendimento dell’elica e le perdite sull’asse si definisce la potenza e la coppia del motore. Si considera anche il fatto che la coppia del motore e quella dell’elica sono divergente in funzione della velocità di giri.

3. Si definisce il tipo di motore elettrico in base ai dati nominali di coppia e di potenza, e ci da le caratteristiche in corrente, tensione e altri dati tipicamente elettrici del motore.

4. Si definiscono le caratteristiche tecniche delle batterie in base ai dati elettrici e parametri di uso del motore.

5. Si definisce il sistema di controllo e di regolazione del sistema batterie/motore per evitare qualsiasi danno alle batterie o al motore in condizioni estremi. Si include anche il problema della cavitazione possibile dell’elica. Si realizza il programma “software” incluso nel sistema di controllo e di regolazione.

6. Si verifica fino alla massima velocità ammessa la corretta definizione meccanica e elettrica degli componente del bulbo o pod motore generatore.

4. Modo di funzionamento

L’unità motore funziona in modo reversibile come motore e come generatore di corrente.

4. 1. Funzionamento in modo motore

✓ Le batterie danno una corrente continua (CC) e viene trasformata da un inverter in corrente alternativa (CA) al motore.

✓ Le batterie alimentano, tramite un sistema di controllo, di regolazione e di variazione di velocità, il motore, in tal modo chi che guida può scegliere la velocità, le marce avanti ed indietro.

✓ Il sistema di regolazione gestisce automaticamente la domanda di corrente e i parametri estremi di funzionamento per evitare qualsiasi danno al motore, alle batterie e la cavitazione dell’elica.

✓ Il motore elettrico trasmette la potenza e la coppia senza riduttore all’elica,

✓ Su un veliero per la grande maggioranza dei casi viene installato un’elica che si mette in bandiera o si piega quando non è in uso. Per metterla in bandiera o piegarla si deve bloccare l’asse a bassa velocità. Una volta in bandiera o piegata si può liberare l’asse.

✓ Per un motoscafo sarà sempre usato un’elica fissa.

✓ Per la marcia indietro il variatore di velocità manuale a disposizione dello skipper permette l' inversione. La manovra per l’elica a bandiera o piegabile: si mette a poca velocità in marcia avanti poi si passa a marcia indietro e che evita la messa in bandiera e fa girare le pale in posizione marcia in dietro.

✓ Sul motoscafo basta fare l’inversione di senso di marcia a velocità nulla o quasi nulla.

✓ Primo del Inverter una derivazione del CC viene ad essere disponibile per uso di servizio interno alla barca in CC (luci, strumenti, ecc.)

✓ La capacità delle batterie (serbatoio) determina per quante ore si può navigare a velocità nominale per una barca secondo le sue caratteristiche.

4.2. Funzionamento in modo generatore

✓ Il motore e il sistema di controllo e di regolazione elettrica funzionano in modo reversibile.

✓ In caso dell’elica “a bandiera” o piegabile, basta mettere la velocità indietro in tal modo che non si mette in bandiera o si piega. Allora la rotazione dovuta all’elica genera una corrente nel motore che lavora quindi come generatore. Il sistema controlla e regola automaticamente la carica delle batterie e gestisce tutti i parametri limiti per evitare un danno di sovraccarica alle batterie, al motore e all’elica. Una volta ottenuto la carica delle batterie un indicatore (luce o sonoro) permette di ripartire in marcia avanti e mettere l’elica in bandiera e ripartire con il motore quando è necessario.

✓ Il tempo di carica dipende della velocità della barca sotto vela. Con le batterie di ultima generazione LMP o Altaimano il tempo è inferiore a un’ora ad amperaggio di carica massima autorizzato dal fabbricante della batteria.

✓ Nel caso del motoscafo basta lasciare girare l’elica, che con la velocità della barca sotto motore termico si mette in modo come generatore con un commando dello skipper. O il motore in bordo carica le batterie tramite l’alternatore; o per accelerare la carica si usano tutte due le possibilità. Quando le batterie sono caricate il sistema di controllo chiude il passaggio della corrente in direzione delle batterie.

5. Politica prodotti

5. 1. Nostro programma di produzione

Abbiamo deciso di entrare nel mercato a partire di 5 KW con motore -generatore.

Il nostro programma di sviluppo prevede:

* 1 KW = 1,36 CV ;* La versione 4 motore prevede una esecuzione a due motori con trasmissione su una sola elica in un contenitore, con o senza batteria. Ci sono dunque due contenitori.

Claims (1)

1. 6. Rivendicazioni I seguenti prodotti e idee non devono essere copiati: • Un motore-generatore elettrico con batterie a 24 o 48 V, o altra tensione, installato in un bulbo stagno e fissato sotto la deriva di un veliero, immerso nell’ acqua dolce o salata. • Più motori-generatori, con batterie a 24 o 48 V, o altra tensione, installati in un bulbo stagno e fissati sotto la deriva di un veliero, immersi nell’ acqua dolce o salata. • Un motore - generatore con batterie a 24 o 48 V, o altra tensione, installato in un bulbo stagno e fissato sotto lo scafo del motoscafo o veliero, immerso nell’ acqua dolce o salata . • Più motori-generatori, con batterie a 24 o 48 V, o altra tensione, installati in un bulbo stagno e fìssati sotto lo scafo del motoscafo o veliero, parallelo al motore termico fuoribordo o in bordo, immersi nell’ acqua dolce o salata . • In alternativa, le batterie possono essere installati nello scafo in vece del bulbo. • Tutti i comandi del motore - generatore, includendo il programma elettronico, il controllo del motore — generatore, della carica delle batterie, il inverter e il variatore di velocità installati nello scafo e legati al motoregeneratore e le batterie con cavi elettrici isolati. • Le batterie Lithium Metal Polymer (LMP), le batterie (marchio del fabbricante) e le batterie tipo “Sealed lead Acid” (SLA) sono riservate esclusivamente per queste applicazioni. • La ricarica addizionale delle batterie mediante rete 220 V in porto o pannelli solari e generatrice a vento sono riservate esclusivamente per queste applicazioni.