PT1755942E

PT1755942E - Grupo de propulsão para navio, que compreende uma nacele destinada a uma instalaçâo por baixo da carena do navio

Info

Publication number: PT1755942E
Application number: PT05746629T
Authority: PT
Inventors: Christian Gaudin
Original assignee: Alstom
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2007-11-06
Also published as: SI1755942T1; JP4753936B2; CN1960909A; ATE370884T1; RU2372246C2; WO2005110840A1; NO337466B1; PL1755942T3; KR101205683B1; KR20070005015A; DE602005002143T2; CN100471755C; JP2007535440A; FR2869586B1; FR2869586A1; RU2006141597A; DK1755942T3; NO20065467L; US20080194155A1; CY1107016T1

Description

ΕΡ 1 755 942/PT

DESCRIÇÃO "Grupo de propulsão para navio, que compreende uma nacele destinada a uma instalação por baixo da carena do navio" 0 invento refere-se a um grupo de propulsão para navio que compreende: - uma nacele mecanicamente ligada a uma perna de suporte prevista para ser montada por baixo da carena de um navio; - uma hélice situada na parte de trás da nacele, que comporta pelo menos duas pás e solidária em rotação com um veio de transmissão ligado a um motor; - um arranjo de pelo menos três ailerons orientadores de fluxo que são fixos à nacele, formando o dito arranjo uma coroa sensivelmente perpendicular ao eixo longitudinal da nacele.

Mais particularmente, o invento refere-se a um grupo de propulsão do tipo POD ("Propulsion Oriented Drive") compacto, no qual a perna de suporte é prevista para ser montada de modo giratório por baixo da carena do navio. As partes chamadas respectivamente da frente e de trás da nacele são definidas em relação à proa e à popa do navio, quer dizer que a parte da frente da nacele aponta para a proa do navio pelo menos quando o grupo de propulsão assegura a marcha avante do navio. Na maior parte dos grupos de propulsão do tipo POD, como por exemplo o descrito no documento da patente W09914113, a hélice está situada na frente da nacele, contrariamente ao grupo de propulsão de acordo com o invento.

Geralmente, os grupos convencionais de propulsão do tipo POD para navio não se destinam a trabalhar na esteira do navio e apresentam, pelo contrário, uma perna de suporte suficientemente alta de maneira que a hélice fique situada fora da camada limite da esteira. Estes grupos convencionais de propulsão do tipo POD são portanto geralmente volumosos pelo menos devido ao espaço importante necessário entre o casco do navio e a hélice. Por outro lado, tais grupos de propulsão são geralmente sujeitos a fenómenos de vibração e de cavitação, estando a cavitação particularmente presente quando o grupo de propulsão está a girar. A cavitação é um fenómeno que liberta bolhas de vapor de água crepitantes na 2

ΕΡ 1 755 942/PT extremidade das pás de uma hélice. Em hidrodinâmica naval, a cavitação altera os desempenhos dos sistemas propulsores, induz vibrações, provoca a erosão das partes rotativas e irradia ruido que penaliza a discrição acústica de um barco. É conhecido de certas realizações do estado da técnica, e em particular do documento de patente EP1270404, um grupo de propulsão tal como o acima definido no qual uma hélice de um propulsor auxiliar do tipo POD compacto está situada na parte de trás da nacele. Esta hélice destina-se, além disso, a trabalhar na esteira de uma outra hélice, dita hélice principal, que está montada num veio fixo disposto por baixo da carena do navio. A hélice principal é proporcionada para fornecer a maior parte da potência de propulsão, por exemplo, graças a um motor Diesel instalado no navio, ao passo que a hélice auxiliar do propulsor POD é proporcionada para fornecer quer uma potência propulsora adicional quer uma potência direccional se este propulsor for girado para o governo do navio. De acordo com os modos de realização com um arranjo de ailerons à volta da nacele, este arranjo é situado quer na parte da frente da nacele quer mais atrás, mas apenas até ao nivel da parte central da perna de suporte. Efectivamente, a função destes ailerons é de melhorar o rendimento propulsor ao recuperar a componente axial da energia de rotação do fluxo que turbilhona criado pela hélice principal, e devem ficar relativamente próximos da hélice principal. Pode ser proporcionada uma pequena inclinação destes ailerons em relação ao eixo da nacele a fim de aumentar a recuperação de energia.

Embora um tal propulsor do tipo POD seja particularmente compacto, o grupo global de propulsão que inclui a hélice principal permanece volumoso e necessita de um calado relativamente importante por baixo da carena tal como para os grupos convencionais de propulsão do tipo POD.

Em relação às soluções convencionais, o invento visa permitir diminuir o calado por baixo da carena de um navio que possui pelo menos um propulsor com uma hélice montada numa nacele. Para isto, o invento visa proporcionar um grupo de propulsão que possa ser aproximado da carena, e mais particularmente um grupo compacto do tipo POD. A fim de 3 ΕΡ 1 755 942/ΡΤ melhorar a compacidade vertical do grupo de propulsão, o invento visa diminuir a altura da perna de suporte da nacele para aproximar a hélice tanto quanto possivel da carena, enquanto evita os fenómenos de cavitação. Enfim, o invento visa também aumentar o rendimento do grupo de propulsão e diminuir os custos pelo menos da parte motriz deste grupo. A fim de poder realizar estes objectivos, o invento propõe um grupo compacto de propulsão que funciona segundo o principio de uma bomba a hélice, quer dizer, que assegura a propulsão do navio graças ao deslocamento forçado da água na tubeira. A tecnologia de bomba a hélice é inspirada nos reactores de avião, nomeadamente no que se refere ao controlo do fluxo que entra, e utiliza um sistema que actua no refluxo de água para evitar os fenómenos de cavitação. Uma bomba a hélice trabalha em débito de liquido, enquanto uma hélice clássica trabalha com impulso de liquido. É de notar que como tal, o principio de propulsão por bomba a hélice é aplicado desde há muito tempo a sistemas de propulsão de submarinos, e que o posicionamento de uma bomba a hélice na esteira de um submarino, permite obter um bom rendimento enquanto reduz as perturbações acústicas. Além disso, são conhecidas, nomeadamente do documento de patente US 4 600 394, aplicações da tecnologia de bomba a hélice a motores fora de borda e dentro de bordo para embarcações.

Compreende-se que não basta rodear uma hélice clássica para uma carenagem em forma de tubeira para realizar uma bomba a hélice. É bem conhecido do estado da técnica, como por exemplo a partir do documento de patente US 6 062 925, que a força de propulsão de uma hélice montada numa nacele pode ser aumentada a baixa velocidade pela instalação de uma carenagem em forma de tubeira à volta da hélice. Uma tal instalação não permite por esse facto realizar uma bomba a hélice, visto que nomeadamente a forma das pás numa bomba a hélice é específica para esta tecnologia e difere notavelmente das formas utilizadas para hélices clássicas. É enfim conhecido do documento de patente DE 101 58320 um grupo de propulsão do tipo POD para navio, que concretiza uma bomba a hélice cuja hélice rotor está disposta à volta do estator do motor eléctrico da bomba. O motor é assim 4

ΕΡ 1 755 942/PT completamente rodeado pela tubeira da bomba, tubeira que está ligada à perna de suporte do grupo POD. Com uma tal arquitectura, o diâmetro da hélice rotor aumenta necessariamente com o tamanho do motor e portanto com a sua potência. Para um motor eléctrico de forte potência (por exemplo da ordem de 10 MW), o dimensionamento que dai resulta para a hélice rotor implica um diâmetro relativamente elevado para a tubeira a fim de dispor uma secção suficiente para o débito da água na bomba.

Desta arquitectura resulta uma resistência hidrodinâmica relativamente elevada para o grupo de propulsão e portanto um rendimento propulsor muito mediano, o que constitui um inconveniente maior. Por outro lado, o arrefecimento do motor eléctrico, em particular para um motor de forte potência, é certamente mais difícil de realizar do que no caso de um grupo POD convencional para o qual o motor é instalado numa nacele à distância da hélice. Efectivamente, num grupo POD convencional, é conhecido o modo de arrefecer o motor por uma circulação de ar forçado levado para a nacele a partir do navio através do interior da perna de suporte.

Assim, embora um tal grupo POD com bomba a hélice permita realizar certos objectivos visados no presente invento como nomeadamente a supressão dos fenómenos de cavitação, não permite obter um grupo de propulsão e em particular um grupo de forte potência que seja relativamente compacto em diâmetro e que possua um rendimento de propulsão pelo menos igual ao de um grupo POD convencional com a mesma potência. O presente invento visa também remediar os inconvenientes de uma tal arquitectura de grupo POD com bomba a hélice.

Para este feito, o invento tem por objecto um grupo de propulsão tal como definido no preâmbulo, caracterizado por compreender uma tubeira que rodeia pelo menos em parte a hélice e a dita coroa de ailerons, por cada uma das pás apresentar uma extremidade com um bordo que aflora na parede interior da tubeira para que a hélice constitua o rotor de uma bomba a hélice, e por a coroa de ailerons estar compreendida numa zona situada entre a parte central da dita perna de suporte e a hélice. 5

ΕΡ 1 755 942/PT Ο arranjo formado pelos ailerons e a tubeira constitui o estator da bomba a hélice. Uma bomba a hélice roda geralmente 50 a 100% mais depressa que uma hélice clássica com potência equivalente, o que permite reduzir de 50 a 100% o binário do motor de accionamento da hélice e autoriza assim uma diminuição de 20 a 40% do diâmetro do motor (para um motor eléctrico) em relação a um grupo POD convencional. Num grupo de propulsão de acordo com o invento, a diminuição do diâmetro do motor permite diminuir o diâmetro da nacele e a massa do grupo para as realizações em que o motor está alojado na nacele. A diminuição do diâmetro da nacele permite diminuir a resistência hidrodinâmica do grupo de propulsão e portanto aumentar o rendimento de propulsão.

Por outro lado, o motor e o essencial do volume da nacele estão situados a montante da bomba a hélice relativamente ao fluxo de água. Isto permite à hélice ter um cubo relativamente compacto, e uma secção suficiente pode assim ser obtida para a hélice da bomba sem que seja necessário comprometer o escoamento hidrodinâmico aumentando-se exageradamente o diâmetro da tubeira. Tipicamente, com um motor eléctrico de uma potência superior a 10 MW alojado na nacele, um grupo de propulsão de acordo com o invento pode ser realizado com uma tubeira cujo diâmetro interno, quer dizer, sensivelmente o diâmetro da hélice, é da ordem de duas vezes o diâmetro da nacele. Isto permite ter uma secção suficiente da hélice para assegurar um bom débito de água na bomba enquanto se tem uma resistência hidrodinâmica relativamente fraca para o grupo de propulsão comparativamente ao dispositivo da patente DE 101 58320.

Enfim, a possibilidade para a bomba a hélice trabalhar na esteira do navio sem fenómeno de cavitação permite diminuir a altura da perna de suporte, o que contribui também para tornar o grupo mais compacto. Efectivamente, a bomba a hélice pode ser aproximada da carena do navio pois não transmite pulsações de pressão geradoras de vibração a bordo do navio. Isto explica-se desde já pelo facto do fluxo de água ser organizado pelo estator da bomba a hélice, o que permite que a velocidade de chegada da água ao nível do rotor seja homogeneizada na câmara que separa o rotor do estator. As pulsações remanescentes de pressão geradas pela bomba a 6 ΕΡ 1 755 942/ΡΤ hélice são consequentemente relativamente fracas. Por outro lado, estas pulsações remanescentes são atenuadas ao nível da tubeira da bomba e a sua repercussão na carena do navio é suficientemente fraca para não gerar vibração a bordo do navio. 0 calado por baixo da carena pode então ser previsto mais fraco do que com um grupo POD convencional, o que permite mais flexibilidade no desenho das formas da parte de trás do navio. Por outro lado, o facto de colocar a bomba a hélice no interior da camada limite da esteira do navio oferece a vantagem de aumentar o rendimento de propulsão em relação a uma disposição fora desta camada limite. Efectivamente, no interior desta camada limite, a velocidade da água à entrada da bomba a hélice é diminuída em relação a uma disposição da bomba fora desta camada, o que aumenta o diferencial entre as velocidades, respectivamente na saída da tubeira e na entrada da bomba, e aumenta assim o impulso produzido pelo rotor da bomba. É necessário saber que a espessura da camada limite aumenta com a velocidade e o tamanho do navio. À velocidade de cruzeiro do navio, a esteira e mais importante, e o rendimento de propulsão é portanto aumentado em relação a velocidades inferiores.

Num grupo compacto de propulsão de acordo com o invento, os ailerons constituem os orientadores de fluxo para a bomba a hélice. 0 arranjo de ailerons em coroa está compreendido numa zona situada longitudinalmente atrás da parte central da perna de suporte, a fim de ficar suficientemente próximo da hélice. No presente, define-se a parte central de uma perna de suporte como a parte que compreende uma cavidade que comunica com o interior da carena do navio.

Um grupo de propulsão de acordo com o invento é particularmente destinado a um navio no qual a perna de suporte da nacele é proporcionada para ser montada de modo giratório por baixo da carena do navio, a fim de que o grupo de propulsão seja do tipo POD. Num navio equipado com vários grupos de propulsão de acordo com o invento, é possível ter pelo menos um grupo do tipo POD giratório a 360° e situado na parte de trás do navio na sua esteira, a fim de assegurar o 7

ΕΡ 1 755 942/PT governo do navio e no caso em apreço um impulso de travagem sem inverter o sentido de rotação do rotor deste grupo. 0 invento, as suas caracteristicas e as suas vantagens são precisados na descrição que segue em relação com as figuras mais abaixo. A figura 1 representa esquematicamente uma vista em corte de um grupo de propulsão de acordo com o invento e do tipo POD, segundo um plano vertical que contém o eixo longitudinal da nacele. A figura 2 representa esquematicamente uma vista em perspectiva do grupo de propulsão da figura 1. A figura 3 representa esquematicamente uma vista de cima de um outro grupo de propulsão de acordo com o invento, no qual a extremidade da parte de trás da perna de suporte constitui um aileron orientador de fluxo. A figura 4 representa esquematicamente uma vista frontal de um outro grupo de propulsão de acordo com o invento e do tipo POD, que compreende dois propulsores idênticos dispostos lado a lado.

Na figura 1, o grupo de propulsão 1 de acordo com o invento é visto lateralmente em corte longitudinal segundo o plano formado pelo eixo longitudinal X da nacele 2 e o eixo Y de girar do grupo 1. Este grupo 1 é instalado por baixo da carena 10 de um navio, sendo a nacele 2 classicamente ligada a uma perna de suporte 3 montada giratória numa chumaceira estanque 9 que atravessa o casco do navio. No modo de realização preferido em relação à figura, a nacele 2 é dimensionada para conter um motor eléctrico 8 cujo rotor (não representado) é solidário em rotação com o veio 11 de accionamento da hélice 4. O veio 11 é mantido segundo o eixo X graças a chumaceiras 12. De maneira conhecida, a nacele bem como a perna de suporte 2 são perfiladas de maneira a optimizar o escoamento hidrodinâmico do fluxo de água representado pelas setas F. 8

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Tal como conhecido pelo estado da técnica, pode também ser encarado um outro modo de realização no qual o motor está disposto no interior do casco do navio, sendo então proporcionado um sistema de transmissão mecânica com ângulo de transmissão, para transmitir a rotação do motor ao veio de accionamento da hélice. Por outro lado, num grupo de propulsão de acordo com o invento, não é indispensável que a perna que suporta a nacele seja montada de modo giratório em relação à carena do navio. No caso de uma realização com uma perna de suporte fixa, é de encarar-se ter pelo menos uma outra perna de ligação fixa para ligar directamente a tubeira à carena e reforçar a ligação mecânica entre o grupo de propulsão e a carena. Esta outra perna pode ser de pequena dimensão, visto que a tubeira está preferivelmente muito próxima da carena. A orientação do navio pode então ser assegurada por meios direccionais específicos dissociados do grupo de propulsão, ou ainda de acordo com o principio mostrado na patente ΕΡ 1 270 404 que concretiza um grupo de propulsão auxiliar orientável do tipo POD compacto.

No modo de realização em relação à figura 1, é proporcionada a chumaceira estanque 9 para permitir à perna de suporte 3 girar a fim de assegurar a função de governo do navio. O girar da perna de suporte 3 pode ser proporcionado nomeadamente até 180° em relação à posição de propulsão normal representada na figura para chegar a uma posição de propulsão em modo "travagem" com um impulso que se opõe ao avanço do navio. Todavia, um tal modo "travagem" pode também ser obtido no caso de uma perna de suporte 3 não giratória ou pouco giratória, por um impulso substancial de marcha à ré ao inverter-se o sentido de rotação da hélice 4.

Para realizar uma bomba a hélice, o grupo de propulsão compreende um arranjo de ailerons orientadores de fluxo tais como 52 e 53 que são fixos à nacele 2, formando este arranjo uma coroa 5 sensivelmente perpendicular ao eixo X da nacele e compreendido numa zona Zx situada longitudinalmente entre a perna de suporte 3 e a hélice 4. De maneira geral, num grupo de propulsão de acordo com o invento, esta zona Zx situa-se entre a parte central da perna de suporte e a hélice, tal como explicado mais adiante com referência à figura 3. Preferivelmente, a coroa 5 é formada por pelo menos cinco 9 ΕΡ 1 755 942/ΡΤ ailerons, e a hélice 4 comporta pelo menos três pás 14. Estes ailerons orientadores de fluxo devem ser dispostos suficientemente próximos da hélice para orientar as linhas de fluxo de água que chegam à hélice, nas direcções apropriadas. Não são necessariamente idênticos.

Por outro lado, uma tubeira 6 rodeia a hélice 4 e a coroa 5 de ailerons. Tal como descrito mais adiante em relação à figura 2, o perfil de entrada da tubeira 6 bem como a orientação de cada aileron estão de preferência adaptados à carta de esteira do navio à sua velocidade de cruzeiro. É de notar que a tubeira participa no impulso total pela sua própria força de sustentação. A hélice compreende um cubo 13 solidário em rotação com o veio 11, cubo no qual estão montadas as pás 14. Cada pá 14 apresenta uma extremidade com um bordo 7 que aflora na parede interior da tubeira. Assim, a coroa 5 e a tubeira 6 constituem o estator da bomba a hélice, constituindo a hélice 4 quanto à mesma, o rotor da bomba.

Vantajosamente, a tubeira apresenta uma secção que diminui progressivamente para a parte de trás e apresenta formas de convergência ou de divergência adaptadas em função da velocidade de cruzeiro prevista para o navio, a fim de aumentar o rendimento de propulsão. Por outro lado, de maneira clássica, os ailerons apresentam um perfil inclinado para diminuir a sua resistência hidrodinâmica. Por este facto, tal como visível na figura 1, não é necessário que a parte da frente da tubeira se prolongue pela totalidade da zona longitudinal Zx de posicionamento da coroa 5. 0 limite da frente desta zona está representado por um traçado em pontilhado na mesma abcissa segundo o eixo X que a extremidade da frente dos ailerons. Por outro lado pode encarar-se inteiramente a utilização de ailerons ainda mais perfilados e aumentar assim substancialmente a profundidade longitudinal da zona Zx de posicionamento da coroa 5 de ailerons. São utilizados pelo menos três ailerons orientadores de fluxo, e preferivelmente todos os ailerons da coroa 5, para assegurar uma boa fixação da tubeira 6 à nacele 2. 0 eixo de simetria da tubeira coincide sensivelmente com o eixo longitudinal x da nacele, o que permite ter uma pequena folga 10

ΕΡ 1 755 942/PT entre os bordos 7 das extremidades das pás 14 da hélice e a parede interior da tubeira. No modo de realização em relação à figura 1, as pás 14 são todas idênticas e o bordo 7 de extremidade de uma pá que aflora na tubeira é delimitado por dois ângulos vivos de maneira a maximizar o comprimento curvilíneo que aflora na tubeira em relação ao comprimento total do contorno da pá. É efectivamente conhecido que uma tal forma em ângulo dos bordos de extremidades das pás é vantajosa para a tecnologia das bombas axiais. O rotor de bomba constituído pela hélice 4 compreende pelo menos duas pás 14. As simulações por cálculo mostram que não é interessante ter um rotor formado por uma só pá torcida no princípio da realização divulgado pela patente US 4 600 394.

Vantajosamente, a distância Dy entre a tubeira 6 da bomba a hélice e a carena 10 do navio é definida de modo a que a hélice 4 trabalhe de maneira óptima na esteira do navio. Efectivamente, é vantajoso dispor o grupo de propulsão na esteira do navio enquanto se evita de preferência a esteira dita viscosa que apresenta uma redução demasiado importante da velocidade de escoamento da água em relação ao navio. De maneira vantajosa, preferir-se-á um posicionamento na parte de esteira que apresenta uma redução média da velocidade de escoamento da ordem de 15%. Além da vantagem de permitir uma redução da altura da perna de suporte 3, um tal posicionamento da bomba a hélice permite também aumentar de maneira óptima o rendimento de propulsão em relação a um posicionamento fora da camada limite da esteira.

Na figura 2, o grupo de propulsão 1 de acordo com o invento é visto em perspectiva para melhor visualizar as estruturas respectivas da coroa 5 de ailerons orientadores de fluxo e da hélice 4. A coroa 5 compreende aqui seis ailerons 50 a 55 para orientar o fluxo de água que entra na bomba a hélice de maneira a dar a este fluxo um binário de rotação sensivelmente igual ao do rotor mas que roda no sentido inverso, estando então o fluxo de água desprovido de energia de rotação na saída do rotor o que tem por vantagem aumentar o rendimento da bomba a hélice. O aileron 55 está escondido através da parte de trás da nacele 2 nesta representação. 11

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Cada aileron apresenta uma superfície pelo menos aproximadamente plana que possui uma orientação determinada em relação ao eixo X da nacele. 0 ângulo de orientação aO de um aileron é definido como o ângulo formado entre o plano do aileron e o eixo X. Cada aileron, tal como 52 ou 54, é fixo na parte de trás da nacele com um ângulo de orientação que lhe é característico, tal como 0c2 ou oc4. De preferência, cada ângulo an é determinado a partir da carta de esteira do navio à sua velocidade de cruzeiro, assim cada ângulo an é adaptado em função do fluxo de água que entra de maneira a orientar a chegada de água ao rotor e evitar os fenómenos de cavitação. A influência da perna de suporte 3 nas linhas de corrente de água que entram na tubeira é considerada, em particular para o ângulo de orientação a2 do aileron 52 que está situado atrás da perna 3. 0 perfil de entrada da tubeira é também preferivelmente determinado a partir da carta de esteira do navio à sua velocidade de cruzeiro.

Mais ainda, ao rodar mais depressa que uma hélice clássica, o rotor do grupo de propulsão de acordo com o invento desenvolve um binário reduzido e, assim, o desvio do escoamento no estator deve permanecer moderado para estar de acordo com este binário. Segue-se que os ângulos de orientação dos ailerons são relativamente reduzidos, e portanto que é possível uma passagem de água em sentido inverso. Cada ângulo de orientação aO pode ser determinado entre por exemplo 3o e 15°, o que permite obter um impulso suficiente de marcha a ré ao inverter-se o sentido de rotação da hélice 4, não sendo então o escoamento de água produzido pela hélice notavelmente perturbado pelos ailerons. Por outro lado, um rotor cujas pás estão cada uma com geratriz direita para aceitar o binário nominal pleno em rotação invertida do rotor, contrariamente a uma hélice clássica do tipo "assimétrica" tal como descrita por exemplo no documento de patente US 6 371 726, isto graças à boa repartição das tensões mecânicas na superfície das pás que têm por efeito melhorar o impulso de travagem. Compreende-se que um objecto com geratriz direita é formado pela translação de um contorno em duas dimensões segundo uma recta que corta o plano do contorno. 12 ΕΡ 1 755 942/ΡΤ

As pás 14 da hélice 4 são representadas com uma ligeira torção visível na figura e são portanto de geratrizes ligeiramente curvilíneas, mas é entendido que pás com geratrizes rigorosamente direitas podem ser preferidas para melhorar ainda o impulso de travagem. Além disso também é visível que o bordo 7 de extremidade de uma pá 14 que aflora na parede interior da tubeira 6 é curvilíneo. Por outro lado, tal como na figura 1, é visível que a forma da tubeira é ligeiramente convergente para a parte de trás. Pode enfim notar-se que o eixo Y de girar do grupo de propulsão 1 não corresponde necessariamente ao eixo de simetria da perna de suporte 3, e pode por exemplo ser desviado para a parte da frente na posição representada pelo eixo Y' na figura.

As simulações por cálculo efectuadas pela requerente permitiram estabelecer uma comparação entre, por um lado um grupo de propulsão do tipo POD convencional com uma hélice situada na parte da frente da nacele e, por outro lado, um grupo de propulsão de acordo com o invento e que é também do tipo POD com um motor eléctrico alojado na nacele. A título de exemplo, um tal grupo de propulsão de acordo com o invento possui uma nacele 2 com um diâmetro da ordem de dois metros e uma tubeira 6 com cerca de quatro metros de diâmetro, para uma potência motora de cerca de 13 mw. A coroa 5 comporta sete ailerons orientadores e a hélice rotor 4 comporta cinco pás 14. 0 número de rotações por minuto do rotor é superior a duzentos. A potência motora igual, revela-se que o invento permite diminuir a massa do motor em mais de 50%, e diminuir em mais de 25% o diâmetro da hélice, bem como o diâmetro da nacele. Por outro lado, a diminuição obtida para o calado é da ordem de 3 metros e o rendimento do grupo POD com bomba a hélice é superior em mais de 5% do que o rendimento do grupo POD convencional. Parece portanto que, globalmente, são consideráveis as vantagens procuradas pelo invento no estado da técnica conhecido dos grupos POD convencionais e dos propulsores com bomba a hélice para navios.

Na figura 3 está representado esquematicamente um outro grupo de propulsão 1' de acordo com o invento visto de cima. A nacele 2 e a bomba a hélice estão representadas em corte segundo um plano horizontal que contém o eixo longitudinal X da nacele, ao passo que a perna de suporte 2' está 13 ΕΡ 1 755 942/ΡΤ representada em corte segundo um outro plano horizontal situado por cima da nacele. A parte de extremidade de trás 3Ά da perna de suporte 3' constitui um aileron orientador de fluxo, apresentando esta parte uma superfície sensivelmente plana que possui uma orientação determinada 00' em relação ao eixo X da nacele. A coroa 5 comporta pelo menos dois ailerons orientadores semelhantes aos ailerons 50 a 55 em relação às figuras 1 e 2, e comporta portanto um aileron particular constituído pela parte 3Ά.

De maneira geral, num grupo de propulsão de acordo com o invento, a zona Zx na qual está compreendida a coroa de ailerons perpendicularmente ao eixo longitudinal X da nacele situa-se entre a parte central da perna de suporte e a hélice, compreendendo a dita parte central uma cavidade disposta na perna e que comunica com o interior do navio. No modo de realização que corresponde à figura 3, a parte central C da perna de suporte 3' situa-se sensivelmente por cima do motor 8 instalado na nacele, e é prevista nesta parte central uma circulação de ar forçado entre a nacele e o interior do navio, com um débito suficiente para o arrefecimento do motor. A parte de extremidade de trás 3Ά da perna de suporte pode ser disposta para subir até aflorar no casco do navio ao ultrapassar o topo da tubeira 6, sendo então previsto um reforço frontal nesta parte 3Ά a fim de permitir a inserção do topo da tubeira com o seu suporte pela parte 3Ά. Este modo de realização permite em certa medida diminuir a resistência hidrodinâmica do grupo de propulsão em relação à realização visível nas figuras 1 e 2.

Na figura 4 está representado muito esquematicamente um outro grupo de propulsão 1'' de acordo com o invento, visto de frente ao olhar-se para a parte de trás do navio. Este grupo é do tipo POD e compreende dois propulsores idênticos ou quase idênticos dispostos lado a lado. Cada propulsor é aqui idêntico ao do grupo de propulsão 1 ou 1' descrito anteriormente. Os dois propulsores estão mecanicamente ligados a uma única perna de suporte 3'' giratória montada por baixo da carena 10 do navio. Esta perna de suporte 3'' tem a forma de uma estrela com três pernas, e o seu eixo de 14 ΕΡ 1 755 942/ΡΤ girar Υ'' corresponde ao eixo da perna mais larga. A potência de um grupo de propulsão 1 ou 1' tal como visível nas figuras 1 a 3 pode assim ser quase duplicado sem ter de se desenvolver uma bomba a hélice mais potente, sem ter de aumentar o calado, e conservando-se a vantagem de só ter uma única chumaceira estanque 9 giratória que atravessa o casco do navio.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 755 942/PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Grupo de propulsão (1, 1', 1'') para navio, que compreende: - pelo menos uma nacele (2) mecanicamente ligada a uma perna de suporte (3, 3', 3'') prevista para ser montada por baixo da carena (10) de um navio; - uma hélice (4) situada na parte de trás da nacele, que comporta pelo menos duas pás (14) e solidária em rotação com um veio (11) de transmissão ligado a um motor (8); caracterizado por compreender; - um arranjo de pelo menos três ailerons orientadores de fluxo (50 a 55, 3Ά) que são fixos à nacele (2), formando o dito arranjo uma coroa (5) sensivelmente perpendicular ao eixo (X) longitudinal da nacele (2); - uma tubeira (6) que rodeia pelo menos em parte a hélice (4) e a dita coroa (5) de ailerons, em que cada uma das ditas pás (14) apresenta uma extremidade com um bordo (7) que aflora na parede interior da tubeira (6) para que a hélice (4) constitua o rotor de uma bomba a hélice, e por a dita coroa (5) estar compreendida numa zona (Zx) situada entre a parte central da dita perna de suporte (3, 3', 3'') e a hélice.
2 - Grupo de propulsão de acordo com a reivindicação 1, no qual a dita tubeira (6) é fixa à nacele (2) por intermédio de pelo menos cinco ailerons (50 a 55, 3Ά), e a dita hélice (4) comporta pelo menos três pás (14).
3 - Grupo de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual cada aileron (50 a 55, 3'A) da dita coroa (5) apresenta uma superfície pelo menos aproximadamente plana que possui uma orientação determinada (aO, ...,cc5, a') em relação ao eixo (X) da dita nacele (2).
4 - Grupo de propulsão de acordo com a reivindicação 3, no qual o perfil de entrada da dita tubeira (6) e a orientação (aO, ...,a5, a') de cada aileron estão adaptados à carta de esteira do navio. ΕΡ 1 755 942/ΡΤ 2/2
5 - Grupo de propulsão de acordo com a reivindicação 3 ou 4, no qual a orientação determinada (aO, ...,0c5, a') de cada aileron está compreendida entre 3o e 15°.
6 - Grupo de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual o sentido de rotação da hélice (4) é invertivel para produzir um impulso de travagem do navio.
7 - Grupo de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual as pás (14) do rotor da bomba a hélice são cada uma com geratriz direita.
8 - Grupo de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual a extremidade de trás (3Ά) da dita perna de suporte (3') constitui um dos ditos ailerons da dita coroa (5).
9 - Navio equipado com pelo menos um grupo de propulsão (1, 1', 1'') de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual a perna de suporte (3, 3', 3'') do dito grupo é prevista para ser montada fixa por baixo da carena (10) do navio.
10 - Navio equipado com pelo menos um grupo de propulsão (1, 1', 1'') de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, no qual a perna de suporte (3, 3', 3'') do dito grupo é prevista para ser montada giratória por baixo da carena (10) do navio, para que o dito grupo de propulsão seja do tipo POD.
11 - Navio de acordo com a reivindicação 9 ou 10, no qual a distância (Dy) entre a dita tubeira (6) e a carena (10) do navio é definida para que a hélice (4) trabalhe de maneira óptima na esteira do navio. Lisboa,