PT2103515E - Submarino - Google Patents

Description

ΕΡ 2 103 515/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Submarino" Ο invento refere-se a um submarino com as caracteristicas indicadas no preâmbulo da reivindicação 1. Um submarino deste género é conhecido a partir do documento DE-B10 2006 048716.

Em submarinos, quando em navegação submersa abaixo da profundidade de navegação com "snorkel" (tubo respirador), torna-se necessário manter o teor em CO2, principalmente devido ao ar exalado pela tripulação, num valor limite aceitável ou abaixo do mesmo. Para este efeito são instalados a bordo de um submarino normalmente equipamentos de absorção de CO2.

Neste contexto são conhecidos equipamentos de absorção de C02, nos quais o CO2 é ligado com um hidróxido e convertido num carbonato. 0 hidróxido encontra-se nos reservatórios de absorção, os quais são percorridos pelo ar vindo do espaço interior ou pelo ar de ventilação do submarino. A capacidade de absorção do hidróxido é limitada. Portanto o hidróxido deve então, quando for completamente convertido num carbonato, ser substituído. Para este efeito, o hidróxido é enchido em cartuchos, ou em bolsas, os quais são periodicamente substituídos nos reservatórios de absorção do equipamento de absorção de CO2. Neste caso, provou-se que eram desfavoráveis os intervalos, em que os cartuchos devem ser substituídos, por serem relativamente curtos, de modo que os equipamentos de absorção de CO2 requerem um esforço operacional relativamente elevado, o qual eventualmente pode dificultar o restante funcionamento da embarcação.

Perante esta situação, o invento tem por objecto desenvolver um submarino com um equipamento de absorção de CO2, o qual durante uma missão do submarino no mar absorve de forma fiável o CO2, que se encontra no ar de ventilação do submarino, em que essencialmente não se requer por parte da tripulação para qualquer esforço operacional com o equipamento de absorção de CO2. 2 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ

Este objectivo é conseguido por meio de um submarino com as caracteristicas mencionadas na reivindicação 1, em que os desenvolvimentos favoráveis deste submarino resultam das reivindicações subordinadas, bem como da descrição e dos desenhos seguintes. O submarino de acordo com o invento apresenta um dispositivo de ventilação para ventilar o interior do submarino e um equipamento de absorção de CO2. De acordo com o invento o equipamento de absorção de CO2 apresenta, pelo menos, dois reservatórios de absorção enchidos com hidróxido. Estes reservatórios de absorção estão instalados em dois ramais de condutas paralelos entre si do dispositivo de ventilação e estão ligados sequencialmente numa posição em que os mesmos podem ser percorridos pelo ar de ventilação.

Neste caso o invento baseia-se na ideia, de depositar a totalidade de um hidróxido necessária para uma missão do submarino, podendo tratar-se por exemplo de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) ou de hidróxido de litio (LiOH), desde o inicio até ao fim da missão no equipamento de absorção de CO2, para deste modo evitar o enchimento repetido do equipamento de absorção de CO2 durante a missão do submarino. Neste contexto, de modo favorável, não só um reservatório de absorção mas, pelo menos, dois e, de preferência, uma multiplicidade de reservatórios de absorção são enchidos com o hidróxido, os quais estão instalados nos ramais de condutas paralelos no dispositivo de ventilação, previsto no submarino para o processamento e a distribuição do ar de ventilação. Apenas um destes reservatórios de absorção é respectivamente percorrido pelo ar de ventilação. No reservatório de absorção o C02 é ligado ao hidróxido. 0 ar de ventilação é conduzido durante tanto tempo pelo reservatório de absorção operacional, até que esteja esgotada a capacidade de absorção do hidróxido que se encontra no mesmo. Em seguida é comutado para um outro reservatório de absorção, o qual agora é percorrido pelo ar de ventilação. A utilização de vários reservatórios de absorção permite neste caso, de modo favorável, dimensionar os mesmos de tal modo que o ar que percorre o reservatório de absorção com o hidróxido está em contacto durante um período de tempo optimizado para absorção de C02, em que se pode também considerar que a resistência ao 3 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ escoamento provocada pelo hidróxido se mantenha em limites aceitáveis.

Uma vez que no dispositivo de absorção de C02, de acordo com o invento, do submarino se encontra apenas um reservatório de absorção em funcionamento, deve, de forma conveniente, ser assegurado que o hidróxido depositado nos restantes reservatórios de absorção, os quais não se encontram em funcionamento, não se possa, de forma incontrolada, ligar ao C02 do seu ar ambiente. Para além disso, deve ser evitado que um reservatório de absorção, cuja capacidade de absorção esteja esgotada, continue a ser percorrido pelo ar de ventilação. Por isso os reservatórios de absorção, num aperfeiçoamento favorável, podem com meios de obturação ser obturados no lado da entrada e no lado da saida. Assim, nos ramais de condutas paralelos entre si do dispositivo de ventilação, nos quais está instalado, respectivamente, um reservatório de absorção, podem estar instaladas válvulas de obturação tanto a jusante como também a montante do reservatório de absorção. A posição básica destas válvulas de obturação é de forma conveniente uma posição de obturação do ramal da conduta ou do reservatório de absorção. Apenas no respectivo reservatório de absorção, que se encontra em funcionamento, as válvulas de obturação a jusante e a montante do mesmo são comutadas para a posição aberta, de modo que o ar de ventilação pode percorrer este reservatório de absorção com a libertação de C02.

Os meios de obturação, os quais obturam os reservatórios de absorção estanques a gases, são, de preferência, configurados de forma controlável. Neste caso está, de modo favorável, previsto um dispositivo de controlo para a abertura ou fecho dos meios de obturação. Este dispositivo de controlo está, de modo favorável, configurado de tal modo que o mesmo, quando a capacidade de absorção do hidróxido estiver esgotada num reservatório de absorção, momentaneamente operacional, comuta automaticamente, pelo menos, os meios de obturação a montante, obturando o mesmo e abrindo os meios de retenção seguintes a montante e a jusante do reservatório de absorção a ser posto em funcionamento. 4 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ Ο momento de comutação de um reservatório de absorção para o próximo é definido pelo momento, no qual o hidróxido do reservatório de absorção, que se encontra em funcionamento já não pode absorver mais CO2· Se for este o caso, o ar de ventilação que passa pelo reservatório de absorção apresenta no lado de saida do reservatório de absorção tipicamente um teor de C02 mais elevado. Para poder verificar isto, podem, de modo favorável, estar instalados no lado da saida dos reservatórios de absorção meios para o registo do teor de C02 no ar de ventilação, os quais estão ligados por sinalização ao dispositivo de controlo. 0 dispositivo de controlo pode assim, com base no teor de C02 apurado, comutar de um reservatório de absorção para o seguinte.

Um outro aperfeiçoamento favorável do invento sugere que os reservatórios de absorção sejam configurados para acolher o hidróxido como material a granel. Isto é, o hidróxido está disponível, de preferência, de forma solta e os reservatórios de absorção podem, por intermédio das aberturas de enchimento, previstas para o efeito nos reservatórios de absorção, ser enchidos manualmente ou, por exemplo, com equipamentos de transporte por vácuo adequados, antes do início da missão do submarino. O material a granel tem a vantagem, em relação ao hidróxido introduzido até à data em cartuchos ou em bolsas no reservatório de absorção, do hidróxido poder ser directamente percorrido pelo ar de ventilação nos reservatórios de absorção.

Se o reservatório de absorção for enchido com hidróxido a granel, a densidade de compactação do hidróxido no reservatório de absorção pode, por exemplo, ser aumentada por intermédio de um mecanismo vibrador. Devido ao processo de vibração podem surgir partículas de pó. Para impedir que as partículas de pó de entrarem a partir do reservatório de absorção para o equipamento de ventilação ou para o ar de ventilação no interior do submarino a ser ventilado, é limitado um espaço de recolha para o hidróxido no lado da saída de forma adequada por um filtro amovível nos reservatórios de absorção. As eventuais partículas de pó podem ser recolhidas por este filtro. Para assegurar uma boa passagem do escoamento de ar no reservatório de absorção, os 5 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ filtros podem ser retirados dos recipientes de absorção e limpos após o enchimento.

Num outro aperfeiçoamento preferido os meios para a humidificação com água do ar de ventilação estão dispostos nos reservatórios de absorção. Com estes meios para humidif icação com água é tido em conta o facto de que, em particular, com a utilização de hidróxido de cálcio como um agente de absorção, a conversão deste hidróxido de cálcio em carbonato de cálcio e a inerente absorção de CO2 ocorre na presença de água. Deste modo, a utilização do hidróxido de cálcio pode ser aumentada no ar de ventilação com uma humidade relativa do ar reduzida por meio de um humedecimento com água adicional.

De preferência deve ser previsto não humedecer o ar de ventilação directamente. Em vez disso, um aperfeiçoamento favorável do invento prevê instalar, no lado da entrada do reservatório de absorção, um dispositivo de aspersão orientado para o hidróxido. Neste caso, o dispositivo de aspersão, que pode, por exemplo, compreender um ou vários bicos de aspersão, está orientado para o hidróxido, de preferência, o hidróxido de cálcio, o qual devido à ligação com o CO2 foi já transformado em carbonato de cálcio. O ar de ventilação pode absorver a água com a qual o carbonato de cálcio foi humedecido, quando da passagem pelo carbonato de cálcio. 0 humedecimento do carbonato de cálcio não é, em princípio, necessário, no entanto, depende principalmente da humidade relativa do ar de ventilação, do qual será retirado o C02 e do teor de C02. Para poder absorver o teor de CO2 do ar de ventilação, no lado da entrada dos reservatórios de absorção estão, de modo favorável, instalados meios para a detecção do teor de C02 do ar de ventilação. Neste caso pode tratar-se, por exemplo de um sensor de gases adequado. Além disso, estão também, de modo favorável, instalados, no lado da entrada dos reservatórios de absorção, meios para a detecção da carga de água do ar de ventilação, por exemplo sensores de humidade. 6 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ

Pode estar previsto, de modo favorável, um mecanismo de accionamento nos meios para accionamento do humedecimento com água do ar de ventilação, ao qual estão ligados por meio de sinalização os meios de detecção do teor de C02 e de detecção da carga de água do ar de ventilação. Em resposta à detecção do teor de C02, pelos meios de detecção do teor de C02 e da detecção da carga de água do ar de ventilação, pelos meios de detecção da carga de água do ar, cuja humidade relativa é detectada, pode ser regulado o momento de ligar e desligar do dispositivo de aspersão bem como o seu débito de água. O invento é explicado a seguir com mais pormenor com base num exemplo de realização representado no desenho. 0 desenho mostra: na Fig. 1 uma representação esquemática de um dispositivo de absorção de C02 de um dispositivo de ventilação para ventilação do interior de um submarino, e na Fig. 2 uma representação esquemática de um reservatório de absorção de um dispositivo de absorção de C02 de acordo com a Fig. 1.

Na Fig. 1 está representada uma secção da conduta de um dispositivo de ventilação de um submarino, na qual se encontra instalado um dispositivo de absorção de C02 2. Esta secção da conduta contém uma conduta 4, a qual é percorrida pelo ar de ventilação numa no sentido de passagem de escoamento A, o qual anteriormente é aspirado de uma zona não representada do dispositivo de ventilação no interior do submarino.

No lado de entrada a conduta 4 ramifica-se em quatro ramais de conduta 6', 6'' 6''' e 6IV orientados em paralelo entre si. Em cada um destes ramais 6' , 6'', 6' ' ' e 6IV encontra-se disposto, respectivamente, um reservatório de absorção 8', 8'', Q''' e 8IV do dispositivo de absorção de C02 2. Cada um dos reservatórios de absorção 8', 8'' 8' ' ' e 8IV está enchido com hidróxido de cálcio como agente para ligação do C02 contido no ar de ventilação, o que, no que se segue, ainda será ainda analisado em pormenor. 7 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ

Os ramais de conduta 6' , 6' ' , 6' ' ' e 6IV, terminam a jusante dos reservatórios de absorção 8', 8'' , 8''' e 8IV numa conduta 10, pela qual o ar de ventilação livre de CO2 é novamente reconduzido para o espaço interior do submarino. Tanto no lado de entrada como no lado de saída dos reservatórios de absorção 8', 8'', 8'' ' e 8IV, encontra-se, em cada um dos ramais de conduta 6', 6'', 6''' e 6IV, uma válvula de obturação de accionamento electromagnético 12. Com a válvula de obturação 12 os reservatórios de absorção 8', 8'', 8''' e 8IV podem ser obturados de forma estanque ao gás em relação ao seu ambiente e às condutas 4 e 10. A Fig. 2 mostra de forma esquemática a configuração do recipiente 8', o qual no que se refere à sua construção e disposição no dispositivo de ventilação corresponde aos restantes reservatórios de absorção 8'', 8'' ' e 8IV do dispositivo de absorção de CO2 2. O reservatório de absorção 8' apresenta um bocal de entrada 14, no qual está ligada a parte do ramal de conduta 6' que se ramifica da conduta 4. Além disso o reservatório de absorção 8' apresenta um bocal de saída 16 ao qual está ligada a parte do ramal de conduta 6' que termina na conduta 10.

No reservatório de absorção 8' encontra-se numa zona entre o bocal de entrada 14 e o bocal de saída 16, na qual é formado um espaço de recolha 18, o qual serve para a admissão do agente de absorção, neste caso do hidróxido de cálcio. Na sua extremidade virada para o bocal de saída 16 o espaço de recolha 18 está delimitado por uma estrutura de suporte 20, a qual suporta o hidróxido de cálcio que se encontra no espaço de recolha 18. A estrutura de suporte 20 está configurada como uma grade, de modo que a mesma pode ser percorrida pelo ar de ventilação introduzido no reservatório de absorção 8'. No sentido A do escoamento para jusante da estrutura de suporte 20 encontra-se instalado um filtro 22. Este filtro 22 serve para recolher as partículas de pó que se encontrem no espaço de recolha 18. A fim de se poder limpar o filtro 22, este encontra-se disposto de forma removível no reservatório de absorção 8'.

No seu bocal de entrada 14 virada para a extremidade do espaço de recolha 18 limitado por uma cobertura 24 que é 8 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ configurada de tal modo que o ar de ventilação, introduzido no reservatório de absorção 8' através do bocal de entrada 14, é distribuído através da totalidade da secção transversal da passagem de escoamento do espaço de recolha 18. Uma porção 26 da cobertura 24 é configurada de forma articulada para fora. Além disso uma parede 28 do reservatório de absorção 8', a qual está disposta no lado oposto ao lado afastado da cobertura 24 do espaço de recolha 18, também está configurada de forma articulada para fora. Por meio da abertura articulada da parede 28 e da secção 26 da cobertura 26, o hidróxido de cálcio pode ser enchido no espaço de recolha 18 ou substituído no mesmo.

Entre a parede 28 e a cobertura 24 está instalado um dispositivo de aspersão na forma de um bico de aspersão 30 no reservatório de absorção 8'. O sentido da aspersão do bico 30 está orientado para o espaço de recolha 18 e para o hidróxido de cálcio que ali se encontra. Por intermédio de uma conduta 32 o bico de aspersão 30 é abastecido de água. Com isto, a água que se encontra no espaço de recolha 18, pode em primeiro lugar humedecer o hidróxido de cálcio numa zona adjacente à cobertura 24. O funcionamento do dispositivo de absorção de C02 2 do submarino, de acordo com o invento, é o seguinte: antes de uma missão do submarino, os reservatórios de absorção 8', 8'', 8'' ' e 8IV são, em primeiro lugar, enchidos com hidróxido de cálcio como agente de absorção. Para este efeito, as paredes 28 do reservatório de absorção 8', 8'', 8'' ' e 8IV bem como as porções articuladas 26 da cobertura 24 são abertas de forma articulada e o hidróxido de cálcio a granel introduzido manualmente nos espaços de recolha 18 ou transportado para estes espaços com um dispositivo de transporte adequado, por exemplo um dispositivo de transporte por vácuo; a quantidade do hidróxido de cálcio utilizada nos reservatórios de absorção 8', 8'', 8''' e 8IV é predefinida fixa; para poder acondicionar esta quantidade de hidróxido de cálcio nos espaços de recolha 18 dos reservatórios de absorção 8', 8'', 8''' e 8IV, deve ser aumentada a densidade 9 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ de compactação no espaço de recolha 18 por meio de dispositivos vibradores; isto pode causar pó, o qual pode escorrer pela estrutura de suporte 20; este pó é recolhido pelos filtros 22; após o enchimento dos espaços de recolha 18 com hidróxido de cálcio os filtros 22 são retirados dos reservatórios de absorção 8', 8'', 8''' e 8IV e são limpos, sendo a seguir novamente instalados nos reservatórios de absorção 8', 8'' , 8''' e 8IV.

Os reservatórios de absorção 8', 8'', 8''' e 8IV são em primeiro lugar obturados de modo estanque a gases. Para este efeito, as válvulas de obturação 12 a jusante e a montante dos reservatórios de absorção 8', 8'', 8''' e 8IV, estão ligadas por sinalização a um mecanismo de accionamento, não representado, pelo qual as válvulas de obturação 12 são colocadas na posição de obturação. Na entrada em funcionamento do dispositivo de absorção de CO2 2 as válvulas de obturação 12 a jusante e a montante do reservatório de absorção 8' são comutadas pelo mecanismo de accionamento para a posição de abertura, enquanto as restantes válvulas de obturação 12 mantêm a posição de obturação. Agora, o ar de ventilação aspirado no interior do casco de pressão pode ser conduzido através do reservatório de absorção 8'. Neste caso, o CO2 contido no ar de ventilação é absorvido pelo hidróxido de cálcio, contido no espaço de recolha 18 do reservatório de absorção 8', transformando o hidróxido de cálcio devido a absorção de CO2 em carbonato de cálcio. Esta transformação ocorre em primeiro lugar apenas numa zona adjacente à cobertura 24, alargando-se esta zona gradualmente no sentido da passagem do escoamento A até à estrutura de suporte 20.

Durante a utilização do dispositivo de absorção de CO2 2 o teor de CO2 bem como a humidade relativa do ar de ventilação são detectados por correspondentes meios sensores. Estes meios sensores, não representados no desenho, estão dispostos no lado da entrada dos reservatórios de absorção 8', 8'' r 8''' e 8IV e ligados ao dispositivo de accionamento por sinalização. Em função do teor de CO2 bem como em função da humidade relativa do ar, o dispositivo de accionamento provoca a pulverização com água pelo bico de aspersão 30 do espaço de recolha 18 do reservatório de absorção 8' . Neste caso apenas o carbonato de cálcio já sem capacidade de 10 ΕΡ 2 103 515/ΡΤ absorção é humedecido. 0 ar de ventilação pode agora absorver esta humidade durante a passagem pelo carbonato de cálcio, pelo que é melhorada a absorção de CO2 no hidróxido de cálcio.

Durante o funcionamento do reservatório de absorção 8' o teor de CO2 do ar de ventilação é controlado por um sensor de gás instalado no lado da saída deste reservatório de absorção 8' . Este sensor de gases, para uma melhor clareza, não está representado no desenho. Quando o teor de CO2, detectado pelo sensor de gás aumenta, isto significa que a capacidade de absorção do reservatório de absorção 8' está esgotada. O dispositivo de accionamento ligado por sinalização ao sensor de gás muda agora a válvula de obturação 12, disposta no lado da entrada do reservatório de absorção 8' para a posição de obturação e muda simultaneamente as válvulas de obturação 12 ligadas a jusante e a montante do reservatório de absorção 8'' para a posição de abertura, de modo que o reservatório de absorção 8'' é agora percorrido pelo ar de ventilação, sendo o seu teor de CO2 absorvido. Este procedimento descrito repete-se de modo corresponde para os reservatórios de absorção 8''' e 8IV.

Lista dos numeros de referência 2 Dispositivo de absorção de CO2 4 Conduta 6' , 6' ' , 6' ' ' , 6IV Ramal da conduta 8', 8'', 8''', 8IV Reservatório de absorção 10 Conduta 12 Válvula de obturação 14 Bocal de entrada 16 bocal de saída 18 Espaço de recolha 20 estrutura de suporte 22 Filtro 24 Cobertura 26 Porção 28 Parede 30 Bico de aspersão 32 Conduta A Sentido de escoamento

Lisboa, 2013-06-24

Claims (11)

1. ΕΡ 2 103 515/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Submarino com um dispositivo de ventilação para ventilar o interior do submarino e com um dispositivo de absorção de C02 (2), caracterizado por o dispositivo de absorção de C02 (2) apresentar, pelo menos, dois reservatórios de absorção (8', 8'' , 8''' , 8IV) enchidos com um agente de absorção, os quais estão instalados em dois ramais de condutas paralelos entre si (6', 6' ' , 6''', 6IV) do dispositivo de ventilação e que podem ser ligados sequencialmente entre si numa posição em que os mesmos podem ser percorridos pelo ar de ventilação.
2. 2 - Submarino de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os reservatórios de absorção (8', 8' ' , 8'' ' . 8IV) poderem ser obturados no lado da entrada e no lado da saída com meios de obturação (12) estanques aos gases.
3. 3 - Submarino de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por estar previsto um dispositivo de accionamento para activar a abertura ou a obturação dos meios de obturação (12).
4. 4 - Submarino de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por estarem instalados no lado da saída dos reservatórios de absorção (8', 8'', 8''', 8IV) , meios para a detecção do teor de C02 do ar de ventilação, os quais estão ligados por sinalização com o dispositivo de accionamento.
5. 5 - Submarino de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os reservatórios de absorção (8', 8'' , 8'' ' . 8IV) serem concebidos para a absorção de hidróxido na forma de material a granel.
6. 6 - Submarino de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um espaço de recolha (18) para o hidróxido estar delimitado no lado da saída por um filtro (22) amovível nos reservatórios de absorção (8', 8'', 8''', oIV\
7. 7 - Submarino de acordo com uma das anteriores, caracterizado por os meios reivindicações (30) para ΕΡ 2 103 515/ΡΤ 2/2 humedecimento com água do ar de ventilação estarem dispostos no lado da entrada instalados nos reservatórios de absorção (8', 8", 8"', 8IV) .
8. 8 - Submarino de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por um dispositivo de pulverização (30) , o qual está orientado de modo a pulverizar o hidróxido, estar instalado no lado da entrada do reservatório de absorção (8', 8", 8" ' , 8IV) .
9. 9 - Submarino de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por meios para a detecção do teor de CO2 no ar de ventilação estarem instalados no lado da entrada dos reservatórios de absorção (8', 8'', 8''', 8IV) .
10. 10 - Submarino de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os meios para a detecção da carga de água no ar de ventilação estarem instalados no lado da entrada dos reservatórios de absorção (8', 8'', 8''', oiV\
11. 11 - Submarino de acordo com uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado por estar previsto um dispositivo de accionamento para a activação dos meios de humedecimento com água do ar de ventilação, ao qual estão ligados por sinalização os meios para a detecção do teor de C02 e os meios para a detecção da carga de água no ar de ventilação. Lisboa, 2013-06-24