PT927131E - Propulsor nautico de eixo vertical e fluxo transversal com auto-orientacao continua das pas - Google Patents

Description

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DESCRICÃO “Propulsor náutico de eixo vertical e fluxo transversal com auto-orientação contínua das pás” O invento refere-se a um propulsor náutico de eixo vertical e fluxo transversal com auto-orientação contínua das pás.

Mais em particular, o invento refere-se a um propulsor náutico do género mencionado atrás, capaz de satisfazer nas diferentes condições de operação a máxima eficiência mecânica no fluido.

Como é bem conhecido, a propulsão mecânica por meio de propulsores de eixo horizontal é o aparelho de propulsão mais comum, do ponto de vista da sua simplicidade de construção e dos muitos géneros diferentes e testado hidrodinamicamente.

No entanto, a utilização deste género de aparelho tem alguns aspectos críticos que podem ser resumidos como se segue: 1) gama óptima limitada (boa eficiência apenas para velocidades específicas); 2) criação de esteiras de redemoinho visíveis, valores altos para as forças centrífugas e tangenciais, criadas (facilidade de revelação da presença de perda acentuada de energia; 3) penalização dos rendimentos devido ao efeito de casco (altas discrepâncias das características do propulsor isolado e montado no casco). A necessidade de redução destas características desfavoráveis conduz à exploração de soluções de propulsão novas, adicionais ou de substituição.

Em particular, no caso de utilizações que requerem um alto nível de silêncio, a atenção focada no desenvolvimento dos propulsores de eixo vertical, que têm o eixo da pá perpendicular em relação à direcção de avanço. O fluxo atravessa transversalmente o disco de suporte das pás e é ligeiramente desviado, o resultado final no fluido não é muito diferente em relação ao devido às

85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 2 barbatanas anais dos mamíferos marinhos, que instintivamente realizam, durante o movimento, as mesmas funções cinemáticas (resultado da evolução adaptativa no ambiente).

Durante os testes realizados dentro de um tanque naval sobre estes sistemas de propulsão, os aspectos salientados que influenciam directamente de uma maneira determinante os rendimentos do novo género de propulsor e que marcadamente aumentam os seus rendimentos mecânicos no fluido e a sua flexibilidade.

Entre os mais importantes, podem ser mencionados os que se seguem: efeito de formação entre as pás; número das pás, ângulos de impacto máximos; relação entre o raio orbital do disco de suporte das pás e a corda máxima da pá, o a relação entre a corda e comprimento da pá; a configuração do perfil hidrodinâmico da pá. O primeiro tipo de propulsor de pás verticais é mostrado em US-A-1 823 169, que descreve um propulsor de pás verticais, no qual os motores principais movem-se de modo fixo com o prato do rotor. O propulsores de eixo vertical actualmente conhecidos, têm uma pluralidade de pás, que rodam sobre si próprias, suportadas por um disco rotativo sendo o movimento rotativo do disco e a rotação da pá devidos a um único motor e a um conjunto de união mecânico. Um exemplo de tais propulsores está descrito em FR-A-2 099 178.

Falando de modo geral, o controlo da orientação das pás é operada por dispositivos cinemáticos mecânicos com base em curvas de posicionamento angular que têm uma forma estabelecida e são fixas durante a rotação.

Além disso, as pás são caracterizadas por um perfil simétrico, o qual não permite obter uma eficiência óptima para qualquer posição e situação que possa ser encontrada,

Para além disso, tendo em vista as características intrínsecas, os propulsores de eixo vertical conhecidos não podem ser empregues em meios navais submergíveis.

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Os propulsores de eixo vertical conhecidos são género cicloidal ou trocoidal.

Nesta estrutura, está incluída a solução de acordo com o presente invento, que permite resolver todos os inconvenientes mencionados atrás, sendo possível satisfazer sempre as diferentes condições de operação com a máxima eficiência mecânica no fluido. A solução sugerida de acordo com o presente invento permite rodar independentemente cada pá, com ângulos definidos, em torno do seu eixo, durante a sua rotação em torno do eixo vertical. É, por conseguinte, sugerido, de acordo com o presente invento, um propulsor náutico de eixo vertical (isto é, que tem o eixo das superfícies de apoio perpendicular em relação à direcção de avanço) para ser utilizado quer em meios de superfície quer em meios submersíveis, em que o elemento caracterizador e inovador é a maneira de controlar a orientação das pás ao longo do movimento orbital do disco de apoio de pás, capaz de ser auto-programado de acordo com critérios de eficiência mecânicos no fluido. O propulsor sugerido, de acordo com o presente invento, é versátil dentro de toda a gama de velocidades a partir de um ponto fixo, tipicamente quando o navio está a arrancar (elevado impulso numa posição estacionária e durante as operações de reboque) até à alta velocidade, em correspondência com a qual, tendo em vista as configurações que podem ser obtidas, as eficiências são maiores do que as dos propulsores conhecidos.

Em relação aos propulsores tradicionais e aos propulsores tradicionais e aos propulsores azimutais, a solução de acordo com o presente invento permite orientar em 360° o impulso obtido, permitindo executar ao mesmo tempo também a acção de leme.

Além disso, a solução de acordo com o invento é realizada de uma maneira tal que evita qualquer problema de cavitação nas pás e, desse modo, é caracterizada por uma vida mais longa do que os propulsores tradicionais. É, por conseguinte, um objecto específico do presente invento um propulsor náutico de eixo vertical e fluxo transversal com auto-orientação contínua da pá, que compreende um pluralidade de pás, que rodam em torno de um eixo vertical e

85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 4 suportadas por um prato de suporte das pás, rodando também o dito prato em torno de um eixo vertical, independentemente em relação à rotação das pás simples, caracterizado por o mesmo compreender ainda um motor para a rotação do dito prato de suporte das pás, um motor eléctrico de impulso fixo para cada pá, para rotação de cada uma das ditas pás em torno do seu próprio eixo vertical, um veio rotativo, suportado pelo corpo de rotor, acoplado ao dito prato de suporte das pás, sobre o qual são proporcionadas hastes, dispostas coaxialmente entre si e em relação ao dito veio, e acopladas de modo rotativo independentemente ao dito veio rotativo, correspondendo o número das ditas hastes ao número das pás simples, rodando a dita haste independentemente em relação às outras, de uma maneira tal que permite a rotação da pá relevante independentemente em relação às outras, tendo o dito veio rotativo e as hastes uma extremidade dentro do dito corpo de rotor e uma extremidade fora do dito corpo de rotor, nas ditas extremidades interior e exterior de cada uma das hastes, sendo proporcionados primeiros meios de transferência de movimento para a transferência do movimento do motor eléctrico relevante para a pá rotativa relevante, no eixo da pá e sendo proporcionados no eixo do motor eléctrico relevante correspondentes meios de transferência de movimento para a transferência do movimento para os ditos primeiros meios de transferência de movimento e uma unidade de interface entre o operador e uma unidade electrónica de controlo de propulsor, sendo os ditos motores eléctricos controlados pela dita unidade de controlo electrónico, de um tal maneira que ajusta a posição e a orientação da pá relevante, a fim de se obter para qualquer situação operativa os melhores rendimentos para toda a gama de operação.

De preferência, de acordo com o invento, entre cada motor eléctrico de impulso fixo e os meios de transmissão de movimento é proporcionada uma unidade electro-hidráulica.

Ainda de acordo com o invento são proporcionadas, pelo menos, três pás, de preferência, entre quatro e sete pás, ainda mais de preferência, cinco ou sete, embora seja possível proporcionar um número de pás mais alto.

Sempre de acordo com o invento, as ditas pás têm um perfil assimétrico.

Os ditos meios de transmissão serão, de preferência, compostos por meios que garantem um efeito de escorregamento substancialmente nulo.

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Em particular, os ditos meios de transferência de movimento podem ser compostos por uma primeira polia dentada, provida no eixo do motor eléctrico relevante ou da unidade hidráulica, uma segunda polia dentada, suportada pela haste relevante, na porção do veio rotativo, exterior em relação ao corpo de rotor, estando as ditas polias ligadas entre si por uma correia de accionamento positivo ou por uma corrente, por uma terceira polia dentada, suportada pela haste relevante, na extremidade dentro do dito corpo de rotor e por uma quarta polia, suportada pelo eixo da pá rotativa, estando as ditas terceira e quarta polias dentadas acopladas por uma segunda correia de accionamento positivo ou por uma segunda corrente.

De preferência, a relação de transmissão entre os vários meios é de 1:1.

Além disso, de acordo com o invento, os ditos motores de impulso são motores de passo.

Ainda de acordo com o invento, podem ser proporcionados sensores e/ou transdutores para revelarem a velocidade de avanço do veículo, a velocidade de rotação do prato de suporte das pás e a posição das pás em relação ao corpo do rotor.

Além disso, de acordo com o invento, o dito motor que opera o prato de suporte das pás e o corpo do rotor pode ser do género eléctrico ou térmico. O presente invento será agora descrito, para fins de ilustração mas não limitativos, de acordo com as suas concretizações preferidas, com referência particular às figuras dos desenhos anexos, nos quais: a FIG. 1 mostra esquematicamente o movimento das pás ou uma concretização de um propulsor náutico de acordo com o invento; a Fig. 2 é uma vista lateral parcialmente cortada de uma concretização de um propulsor naval de acordo com o invento; e a FIG. 3 é um esquema do circuito electro-hidráulico que controla um propulsor naval de acordo com o invento.

Nos desenhos anexos, é mostrada uma concretização de um propulsor de acordo com o invento, que proporciona cinco pás rotativas.

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Deve, no entanto, ter-se em conta que o número das pás, bem como as suas dimensões, podem variar, permanecendo sempre dentro do âmbito do presente invento.

Referindo agora as reivindicações anexas 1 a 3, será descrita a estrutura e a operação de uma concretização de um propulsor naval de acordo com o invento.

Na FIG. 1 é mostrado um esquema de operação das pás 1, especificamente cinco pás, igualmente espaçadas ao longo da circunferência do prato de suporte 2 das pás 1, rodando o dito prato 2 com a velocidade angular ω.

Mais tarde serão descritas as leis de orientação das pás 1.

Como pode ser notado na FIG. 1, o perfil das pás 1 é assimétrico e tem uma curvatura tanto na superfície interna como na externa, que permite obter a auto-orientação contínua com a máxima eficiência mecânica no fluido em qualquer situação, sendo obtido assim um sistema capaz de satisfazer as necessidades impostas pelos critérios de optimização mecânica no fluido, versátil sob o aspecto cinemático e fiável sob o aspecto mecânico (ausência de alavancas, de partes de translação, etc.) para uma utilização de longa duração e manutenção baixa para meios navais.

Observando agora, em particular, a FIG. 2, pode ser notada a estrutura do propulsor, realizado de acordo com os ensinamentos do presente invento. O prato de suporte 2 das pás 1 roda em conjunto com o corpo rotativo 3, pela acção de um motor 4 (ver a FIG. 3), pela interposição de uma correia de accionamento positivo 5, colocada entre duas polias 6 e 7.

Cada uma das pás 1 está acoplada ao prato 2 por uma projecção e parafusos 8.

As unidades electro-hidráulicas 10 e 11 estão montadas na armação fixa 9 no número que corresponde ao número das pás 1.

As ditas unidades electro-hidráulicas constituem a parte fixa do sistema e são compostas por um motor eléctrico de impulso 10, que acciona a unidade hidráulica relevante 11.

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Uma engrenagem dentada 12, suportada na parte inferior da unidade electro-hidráulica 10, 11, está acoplada por uma correia de accionamento positivo 14 a uma engrenagem dentada adicional 13, a qual é suportada por uma haste vertical 15, que roda em torno do veio vertical 17 através das chumaceiras 16. O dito veio vertical 17 suporta uma correspondente roda dentada 18, a qual está acoplada pela correia 19 à roda dentada 20 integrada na haste rotativa 21 da pá 1.

Desta maneira a unidade fixa 10, 11 roda a pá 1 no seu próprio eixo, estando a pá ao mesmo tempo livre para rodar em conjunto com o prato 2 do corpo 3.

Cada uma das unidades 10 e 11 para cada uma as pás 1 proporciona um sistema de transmissão semelhante ao descrito, com engrenagens dentadas relevantes 13 e 18 suportadas por hastes coaxiais, rodando todas independentemente em torno do eixo 17.

Fazendo referência específica à FIG. 3, o circuito electro-hidráulico, da concretização preferida do invento, compreende substancialmente as seguintes partes: - um tanque 22, que contém óleo (ou um fluido diferente, que tem propriedades adequadas como a viscosidade, baixa compressibilidade e temperaturas altas de operação); - uma bomba de caudal variável 23; - uma válvula de retenção controlada 24; - um grupo óleo-dinâmico 25, que ajusta a pressão do fluido; - um aquecedor / permutador de calor 26; - uma válvula bidireccional de segurança controlada 27; - um distribuidor 28; tubos de entrada 29 no número que corresponde ao número das pás 1;

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- um actuador electro-hidráulico 11 para cada pá 1; - tubos de retorno 30 para os ditos actuadores 1; - um colector 31; - um motor eléctrico ou endotérmico 4; - um prato de suporte 2 das pás 1, que é feito rodar pelo dito motor 4; - uma unidade electrónica de controlo 32 para o sistema; - um sensor de velocidade angular 33 para o dito prato 2; - um sensor de velocidade de avanço de propulsor 34; - um motor de passo 10 para cada um dos ditos actuadores 11. A bomba de caudal variável 23 admite o óleo do tanque 22 e envia o mesmo para o distribuidor 28. A válvula de retenção controlada 24 evita o fluxo em sentidos opostos. O grupo óleo-dinâmico 25 e o aquecedor / permutador de calor 26 mantém a pressão e a temperatura do óleo constante, respectivamente, na porção do circuito hidráulico entre a válvula 24 e os actuadores 11. Em particular, o dito aquecedor / permutador de calor 26 aquece o óleo no arranque do propulsor, para atingir a temperatura de operação óptima e subtrai o calor do óleo durante o decurso da operação. A válvula de retenção bidireccional controlada 27 controla as variações do caudal requeridas pelo circuito a jusante, O distribuidor 28 envia o óleo para os tubos de entrada 29, que ligam ao actuadores electro-hidráulicos. Cada um dos ditos actuadores 11 orienta a correspondente pá 1. O óleo é então enviado para os tubos de retorno 30 dos ditos actuadores 11 para o colector 31 e finalmente retorna para o tanque 22. O movimento de cada um dos ditos actuadores 11 e, consequentemente, da correspondente pá 1 é controlado pelo motor de passo relevante 10.

Os sinais de accionamento para cada um dos ditos motores de passo 10 vêm da unidade electrónica de controlo de sistema 32, a qual processa a orientação das pás 1, para optimizar a eficiência mecânica do fluido do propulsor em todos os momentos, como uma função dos sinais vindos dos sensores 33 e 34 e do transdutor de posição 35.

85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 9 A unidade electrónica de controlo de sistema 32 inclui, essencialmente, um conjunto de placas electrónicas, que correspondem ao número das pás 1, controlando cada uma delas o motor de passo relevante 10 para a pá 1, e uma placa electrónica para a gestão global dos circuitos electrónicos do sistema. Cada uma das ditas placas de controlo de pá é, substancialmente, composta pelos seguintes componentes: - eventualmente uma (ou mais) unidade de processamento central como, por exemplo, um DSP (processador de sinal digital); - eventualmente uma (ou mais) memória não volátil, que armazena o programa a ser executado pela dita unidade de processamento central; - eventualmente uma (ou mais) memória volátil para armazenamento de dados de processamento temporário; - uma interface de entrada/saída para comunicação com a dita placa de gestão global de circuitos electrónicos de sistema; - dispositivos para geração de sinais para accionar e/ou comunicar com o motor de passo e para comunicar com a dita placa de gestão global de circuitos electrónicos de sistema; - uma interface de entrada/saída para adaptação dos sinais de accionamento e/ou para comunicação dos sinais de controlo e dos sinais de monitorização de operação para o motor de passo 10; - circuitos complementares como, por exemplo, um circuito regulador e de alimentação de tensão e um circuito de relógio. A dita placa de gestão global de circuitos electrónicos de sistema é substancialmente composta pelos seguintes componentes: - uma (ou mais) unidade de processamento central como, por exemplo, um DSP (processador de sinal digital); - uma (ou mais) memória não volátil que armazenam o programa a ser executado pela dita unidade de processamento central;

85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 10 - uma interface de entrada/saída para comunicação com as ditas placas electrónicas de controlo das pás; - uma interface de entrada/saída para adaptação dos sinais vindos dos sensores 33, 34 e do transdutor de posição 35 e/ou para comunicação dos sinais de controlo e dos sinais de monitorização de operação para os sensores 33, 34 e para o transdutor 35 e/ou para o motor eléctrico ou térmico 4; - uma interface de entrada/saída para ligação aos dispositivos de comunicação com o operador, a fim de, por exemplo, exibir os dados característicos da operação do propulsor, para receber a informação acerca da direcção de impulso requerida e para comutar a operação automática para manual e vice-versa; - circuitos complementares como, por exemplo, um circuito regulador e de alimentação de tensão e um circuito de relógio. O programa executado pela unidade electrónica de controlo de sistema 32 é baseado num algoritmo de processamento, que implementa as leis de orientação das pás, para proporcionar sempre a optimização da eficiência mecânica no fluido do propulsor. As ditas leis são descritas no que se segue, referindo a FIG. 1.

Os propulsores de eixo vertical são caracterizados por o percurso descrito no espaço pelos eixos das pás, durante o movimento que resulta da composição da sua rotação em torno do eixo principal do rotor com a translação de avanço do dito eixo principal do rotor. O dito percurso é definido de acordo com a relação Λ entre a velocidade de avanço Va e a velocidade angular ω da rotação do disco de suporte de pás 2, sendo R a distância entre os eixos das pás e o eixo principal do rotor (A=Va/coR).

Um segundo parâmetro que caracteriza a operação mecânica no fluido do propulsor é o ângulo com o qual as pás 1 encontram o fluido durante o movimento, o qual será no que se segue referido como o ângulo dianteiro α. A quantidade funcionalmente dependente do ângulo dianteiro a, a qual pode ser considerada em vez do dito a, para caracterizar a operação mecânica no fluido do propulsor de eixo vertical, é o ângulo β, definido como o ângulo entre a linha que

85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 11 liga os bordos dianteiro e traseiro do disco de suporte de pás 2 e a linha de corda do contorno da pá.

Para cada pá 1, o valor do ângulo dianteiro α e, por conseguinte, o valor do ângulo de pá β atrás mencionado, que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, depende funcionalmente de três parâmetros: o ângulo Θ, a localização da posição do eixo da pá em coordenadas polares, o valor de A, o ângulo φ, a localização da direcção do impulso do propulsor em relação ao eixo longitudinal do navio de superfície (ou submersível), a qual pode ser referida às coordenadas polares referidas atrás. Os valores dos dois parâmetros A e φ são comuns a todas as funções que proporcionam o valor do ângulo dianteiro α (ou o valor do ângulo de pá β) para cada pá 1; em vez disso, o valor do parâmetro Θ varia para cada pá 1, considerado nas mesmas coordenadas polares, e o mesmo pode ser obtido através de um transdutor de posição 35, a partir do qual é possível calcular a posição de cada pá 1, somando simplesmente um desfasamento para cada pá 1. O programa executado pela unidade electrónica de controlo de sistema 32, calcula em cada momento, determinado pelo sinal de relógio, o dito valor do ângulo dianteiro α (ou o dito valor do ângulo de pá β), que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, ou calculando a função através da qual o mesmo depende em valores instantâneos dos ditos parâmetros (θ, .A e φ) ou fazendo a leitura numa memória não volátil do dito valor a, armazenado numa localização, cujo endereço depende dos valores instantâneos dos ditos parâmetros (θ, Λ e φ), sendo esta dependência de endereço implementável, por exemplo, através de um codificador. O valor Λ é optimizado para cada valor Va, modificando adequadamente o valor da velocidade angular ω da rotação do disco de suporte de pás 2, que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor. O programa, executado pela unidade electrónica de controlo de sistema 32, calcula em cada momento, determinado pelo sinal de relógio, o dito valor da velocidade angular ω da rotação do disco de suporte de pás 2 e, por conseguinte, o dito valor A, que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, ou calcula a função através da qual a mesma depende em valor instantâneo do dito parâmetro Va, ou fazendo a leitura, numa memória não volátil, o dito valor ω, armazenado numa localização de endereço da qual depende o valor instantâneo do dito parâmetro Va, sendo esta dependência de endereço implementável, por exemplo, através de um codificador.

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Por conseguinte, o programa executado pela unidade electrónica de controlo de sistema 32 consiste, substancialmente, nos seguintes passos: - recepção, como dados de entrada, do valor do ângulo Θ, que localiza a posição do eixo da pá, que resulta do processamento do sinal vindo do transdutor 35, o valor da velocidade angular ω da rotação do disco de suporte de pás 2, vindo do sensor 33, o valor da velocidade de avanço Va do eixo principal do rotor, vindo do sensor 34 e o valor do ângulo φ, que localiza a direcção do impulso do propulsor em relação ao eixo longitudinal do navio de superfície (ou submersível), vindo de dispositivos adequados para comunicação com o operador; - cálculo do dito valor de velocidade angular ω da rotação do disco de suporte de pás 2 e, por conseguinte, o valor A, que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, dependendo do valor da velocidade de avanço Va. - cálculo do dito valor do ângulo dianteiro α (ou do valor do ângulo de pá β), que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, que depende dos valores do ângulo Θ, que localiza a posição do eixo da pá, da relação A (processada) e do ângulo φ, que localiza a requerida direcção do impulso do propulsor; - transmissão do sinal de controlo apropriado ao motor de passo 10 relevante, para orientação da pá 1, de acordo com o ângulo dianteiro calculado α (ou com o valor do ângulo de pá β); - transmissão do sinal de controlo apropriado para o motor eléctrico ou térmico 4, de modo a fazer coincidir a velocidade angular ω da rotação do disco de suporte de pás 2, com o valor calculado. É evidente que, mesmo no caso da presença das unidades de processamento central nas placas de controlo de pá, o processamento comum a todas as pás, como para cálculo da velocidade angular ω pode ser executado pela placa de gestão global dos circuitos electrónicos do sistema. 13 85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ Ο programa proporciona também as funções apropriadas para modulação de ω (e de A) e, por conseguinte, de α sob as fases de aceleração e desaceleração do navio de superfície (ou submergível).

As rodas dentadas 13, dentro do corpo de rotor 3, rodam as engrenagens planetárias 20 das hastes de suporte 21 da pá relevante 1. O corpo de rotor 3, que actua como o disco de suporte 2 das pás 1 é rodado pelo motor exterior 4 (motor eléctrico ou térmico). O sincronismo das posições relevantes entre o disco de suporte 2 das pás 1 e o ângulo de cada pá 1 é muito importante para os rendimentos do propulsor. A velocidade de avanço do navio determinará a velocidade de rotação mais adequada do rotor e a melhor disposição geométrica das pás 1, dentro do plano orbital para cada momento. Serão obtidos percursos assimétricos que não podem ser obtidos por qualquer sistema mecânico. O propulsor dentro de toda a gama de velocidades, a partir de um ponto fixo, para a situação de reboque, até à máxima velocidade possível para o navio opera constantemente com as condições de máxima eficiência e ao mesmo tempo realiza a as funções de propulsão e de controlo por meio de um aparelho simples e robusto, sendo possível através da potência nos diferentes eixos obter condições de manobrabilidade excepcionais para qualquer tipo de navio. O presente invento foi descrito para fins de ilustração, mas não limitativos, de acordo com as suas concretizações preferidas, mas deve ser compreendido que podem ser introduzidas modificações e/ou alterações pelo especialistas na técnica sem se sair do âmbito relevante, como definido nas reivindicações anexas.

Lisboa, 2o θ'!Τ 2ΠΠ0

PorS.P.N. S.R.L. -O AGENTE OFICIAL-

ENG.· ANTÓNIO Í0Á0 DA CUNHA IFERREIRA Ag. Of. Pr. !nd. ftuo das Flores, 74 - 4»*

1S@0 LISBOA

Claims (15)

1. 85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 1/5 REIVINDICAÇÕES 1 - Propulsor náutico de eixo vertical e fluxo transversal com auto-orientação contínua das pás, que compreende um pluralidade de pás (1), que rodam em torno de um eixo e são suportadas por um prato de suporte (2) das pás (1) , rodando também o dito prato (2) em torno de um eixo vertical, independentemente em relação à rotação das pás simples (1), caracterizado por o mesmo compreender ainda um motor (4) da rotação do dito prato de suporte (2) das pás (1), um motor eléctrico de impulso fixo (10) para cada dita pá (1), para rotação de cada das ditas pás (1) em torno do seu próprio eixo vertical, um veio rotativo (17), suportado peio corpo de rotor (3), acoplado ao dito prato de suporte (2) das pás (1), sobre o qual são proporcionadas hastes (15), dispostas coaxialmente entre si e em relação ao dito veio (17), e acopladas de modo rotativo independentemente ao dito veio rotativo (17), correspondendo o número das ditas hastes (15) ao número das pás simples (1), rodando a dita haste (15) independentemente em relação às outras, de uma maneira tal que permite a rotação da pá relevante (1) independentemente em relação às outras, tendo o dito veio rotativo (17) e as hastes (15) uma extremidade dentro do dito corpo de rotor (3) e uma extremidade fora do dito corpo de rotor (3), nas ditas extremidades interior e exterior de cada uma das hastes (15), sendo proporcionados primeiros meios de transferência de movimento (13, 14, 18, 19) para a transferência do movimento do motor eléctrico relevante (10) para a pá rotativa relevante (1), no eixo da pá (1) e sendo proporcionados no eixo do motor eléctrico relevante (10) correspondentes meios de transferência de movimento (12, 20), para a transferência do movimento para os ditos primeiros meios de transferência de movimento (13, 14, 18, 19) e uma unidade de interface entre o operador e uma unidade eiectrónica de controlo de propulsor (32), sendo os ditos motores eléctricos (10) controlados pela dita unidade de controlo electrónico (32), de um tal maneira que ajusta a posição e a orientação da pá relevante (1), a fim de se obter para qualquer situação operativa os melhores rendimentos para toda a gama de operação.
2. 2 - Propulsor náutico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por entre cada motor eléctrico de impulso fixo (10) e os meios de transmissão de movimento relevantes (12) ser proporcionada uma unidade electro-hidráulica (11).
3. 3 - Propulsor náutico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por serem proporcionadas, pelo menos, três pás (1), de preferência, entre quatro

   85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 2/5 e sete pás (1), ainda mais de preferência, cinco ou sete, embora seja possível proporcionar um número de pás (1) mais alto.
4. 4 - Propulsor de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por as ditas pás (1) terem um perfil assimétrico.
5. 5 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado poros ditos meios de transmissão (12, 14, 18, 20) serem compostos por meios que garantem um efeito de escorregamento substancialmente nulo.
6. 6 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos meios de transferência de movimento serem compostos por uma primeira polia dentada (12), provida no eixo do motor eléctrico relevante (10) ou da unidade hidráulica (11), por uma segunda polia dentada (13), suportada pela haste relevante (15), na porção do veio rotativo (17), exterior em relação ao corpo de rotor (3), estando as ditas polias (12, 13) ligadas entre si por uma correia de accionamento positivo (14) ou por uma corrente, por uma terceira polia dentada (18), suportada pela haste relevante (15), na extremidade dentro do dito corpo de rotor (3), e por uma quarta polia (20), suportada pelo eixo (21) da pá rotativa (1), estando as ditas terceira e quarta polias dentadas (18, 20), acopladas por uma segunda correia de accionamento positivo (19) ou por uma segunda corrente.
7. 7 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a relação de transmissão entre os vários meios ser de 1:1.
8. 8 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos motores de impulso (10) serem motores de passo.
9. 9 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por serem proporcionados sensores (33, 34) ei ou transdutores (35) para revelarem a velocidade de avanço do veículo, a velocidade de rotação do prato de suporte (2) das pás (1) e a posição das pás em relação ao corpo de rotor (3).
10. 10 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o dito motor (4) que opera o prato de suporte (2) das pás (1) e o corpo do rotor ser do género eléctrico ou térmico.

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11. 11 - Propulsor náutico de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a dita unidade electrónica de controlo de sistema (32) proporcionar uma placa de controlo de uma pá (1) e uma placa electrónica para a gestão dos circuitos electrónicos do sistema.
12. 12 - Propulsor naval de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por cada uma das ditas placas de controlo da pá (1) incluir: - uma interface de entrada/saída para comunicação com a dita placa de gestão global dos circuitos electrónicos do sistema; - dispositivos para geração de sinais para accionar e/ou comunicar com o motor de passo (10) e para comunicar com a dita placa de gestão global dos circuitos electrónicos do sistema; - uma interface de entrada/saída para adaptação dos sinais de accionamento e/ou para comunicação dos sinais de controlo e dos sinais de monitorização de operação para o motor de passo (10); - circuitos complementares como, por exemplo, um circuito regulador e de alimentação de tensão e um circuito de relógio.
13. 13 - Propulsor náutico de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por cada uma das ditas placas de controlo da pá (1) incluir: - uma (ou mais) unidade de processamento central como, por exemplo, um DSP (processador de sinal digital); - uma (ou mais) memória não volátil, que armazena o programa a ser executado pela dita unidade de processamento central; - uma (ou mais) memória volátil para armazenamento de dados de processamento temporário.
14. 14 - Propulsor náutico de acordo com a reivindicação 11 ou 12, em que a dita placa electrónica para a gestão global dos circuitos electrónicos do sistema inclui:

    85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 4/5 - uma (ou mais) unidade de processamento central como, por exemplo, um DSP (processador de sinal digital); - uma (ou mais) memória não volátil que armazenam o programa a ser executado pela dita unidade de processamento central; - uma interface de entrada/saída para comunicação com as ditas placas electrónicas de controlo da pá (1); - uma interface de entrada/saída para adaptação dos sinais vindos dos sensores (33, 34) e do transdutor de posição (35) e/ou para comunicação dos sinais de controlo e dos sinais de monitorização de operação para os sensores (33, 34) e para o transdutor (35) e/ou para o motor eléctrico ou térmico (4); - uma interface de entrada/saída para ligação aos dispositivos de comunicação com o operador, a fim de, por exemplo, exibir os dados característicos da operação do propulsor, para receber a informação acerca da direcção de impulso requerida e para comutar da operação automática para manual e vice-versa; - circuitos complementares como, por exemplo, um circuito regulador e de alimentação de tensão e um circuito de relógio.
15. 15 - Propulsor naval de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que a dita unidade electrónica de controlo de sistema 32: - recebe, como dados de entrada, o valor do ângulo (Θ), que localiza a posição do eixo da pá (1), que resulta do processamento do sinal vindo do transdutor (35), o valor da velocidade angular (ω) da rotação do disco de suporte de pás (2), vindo do sensor (33), o valor da velocidade de avanço (Va) do eixo principal do rotor (3), vindo do sensor (34) e o valor do ângulo (φ), que localiza a direcção do impulso do propulsor em relação ao eixo longitudinal do navio de superfície (ou submersível), vindo de dispositivos adequados para comunicação com o operador; - calcula o dito valor de velocidade angular (ω) da rotação do disco de suporte (2) das pás (1) e, por conseguinte, o valor (Λ), que corresponde 85 761 ΕΡ Ο 927 131 /ΡΤ 5/5 à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, dependendo do valor da velocidade de avanço (Va). - calcula o dito valor do ângulo dianteiro (a) (ou o valor do ângulo de pá (β)), que corresponde à máxima eficiência mecânica no fluido do propulsor, que depende dos valores do ângulo (Θ), que localiza a posição do eixo da pá (1), a relação (A) (processada) e o ângulo (φ), que localiza a requerida direcção do impulso do propulsor; - transmite o sinal de controlo apropriado ao motor de passo relevante (10), para orientação da pá (1), de acordo com o ângulo dianteiro calculado (a) (ou ângulo (β) da pá (1)); - transmite o sinal de controlo apropriado para o motor eléctrico ou térmico (4), de modo a fazer coincidir a velocidade angular (o) da rotação do disco de suporte (2) das pás (1), com o valor calculado. Lisboa, /0 n"T. 2000 Por S.P.N. S.R.L. - O AGENTE OFICIAL -

    tae.· antónio joAci ©A cunha ferreira' I Ag. Oj. Pr. Ind. I R*e das Flores, 74 - 4.· \ -teSQ LISBOA