WO2017182687A1 - Buque de casco de desplazamiento de gran tamaño - Google Patents

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WO2017182687A1
WO2017182687A1 PCT/ES2017/070234 ES2017070234W WO2017182687A1 WO 2017182687 A1 WO2017182687 A1 WO 2017182687A1 ES 2017070234 W ES2017070234 W ES 2017070234W WO 2017182687 A1 WO2017182687 A1 WO 2017182687A1
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propulsion
vessel
stern
hull
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PCT/ES2017/070234
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Victor Manuel MENDIGUREN AYERDI
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Mendiguren Ayerdi Victor Manuel
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    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/18—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of emergency propellers, e.g. arranged at the side of the vessel

Definitions

  • the present invention relates to large displacement hull ships, and to methods for the modular construction of large displacement hull ships.
  • a displacement hull vessel moves through the water by pushing the water aside, and is designed to cut water with limited propulsion.
  • displacement hull ships are limited at moderate speeds.
  • Travel helmets comprise a rounded bottom hull shape.
  • Large ships such as tankers, bulk carriers, gas carriers, container ships and large cruise ships, for example, are displacement hull ships.
  • the design of the hull of a large displacement hull vessel is of crucial importance in relation to the hydrodynamic behavior of said vessel, due to its influence on the vessel's behavior when crossing the waters, also taking into account the increase in the speed of these ships.
  • propulsion and steering means are arranged in the lower submerged area of the hull.
  • US3565029A describes a first type of large displacement hull vessel.
  • Figures 1a and 1b show schematically the characteristics of this type of vessel.
  • This type of vessel comprises a ventral-type propulsion and government system with two bulbs entirely located in the hull at the stern, and extended parallel and symmetrical with respect to the ship's creaking line.
  • At the end of each bulb there is a propeller and aft of each propeller a rudder attached to the bottom.
  • Each propeller is connected to a shaft that comes out of the end of! bulb, with a motor attached to the propeller inside the hull through the shaft.
  • US2014 8250 A1 describes a second type of large displacement hull vessel.
  • Figures 2a and 2b show schematically the characteristics of this type of vessel.
  • This vessel also comprises a ventral-type propulsion and government system, this propulsion and government system comprising a set of propulsion and government arranged on each side of the ship's creaking line, under the hull in the submerged area, but The helmet does not include bulbs.
  • a first aspect of the invention relates to a large displacement hull ship, which comprises a hull and a propulsion and steering assembly arranged on each side of the ship's creaking line, each propulsion and governing assembly comprising means. of propulsion and government comprising at least one propeller, with both means of propulsion and government being provided a thrust parallel to the line of creaking for the propulsion of the ship.
  • the propulsion and governance means of the ship of the invention are arranged at the port and starboard sides of the hull, such that the orthogonal projection of said propulsion and governance means on the water plane, instead of being within the flotation surface of the vessel as is the case in ships with displacement hulls large state of the art, it is outside said flotation surface.
  • said means of propulsion and government remain within the master sleeve, the length and draft of the vessel as in the prior art.
  • the shape of the hull is configured such that the bottom elevation of the hull bottom, in a plane vertical and perpendicular to the line of creaking in the position of the propeller, it is below the upper level of said propeller.
  • the hull of the ship is designed as a full stern, obtaining a noticeable gain of useful displacement when the lower bound of the hull of the ship is below the elevation upper thrusters.
  • the hull of the ship is thus designed without restrictions, with rounded shapes, free of bulbs, propellers and rudders arranged below the flotation surface, it is not necessary that the bottom of the hull progressively ascends towards the end of the stern so that the fluid vein impacts correctly in the propeller, as in ventral type systems. The bottom level of the bottom remains unchanged until areas near the end of the stern.
  • the ship's displacement increases and the hydrodynamic goodness of the hull is not conditioned by the means of propulsion and government. A better displacement / hydrodynamic goodness compromise is obtained for the same length, beam, and draft values.
  • the hull of the ship thus designed allows to increase the carrying capacity of said ship, that is, with equal length, beam and draft, as master parameters of a ship, increases the displacement of said ship in the water, and thereby increases the volume of cargo available, improving the transport tonnage / master parameters ratio, this being especially important in large displacement hull ships such as oil tankers, gas carriers, bulk carriers, container ships and large cruise ships.
  • Another aspect of the invention relates to a method for the construction of a large displacement hull ship according to the first aspect of the invention, from a plurality of modules linked together, one of said modules being the stern of the vessel.
  • all the elements are arranged and are built and assembled in the same shipyard, which can lead to unwanted lengthening in the execution times, for example.
  • the ship is constructed from a plurality of ship modules, being built separately, at different sites (usually shipyards).
  • One of the modules corresponds to the stern of the ship according to the first aspect of the invention, which meets the conditions of tightness, stability and seaworthiness as opposed to the characteristics of the stern of ships with propulsion and governance systems of the ventral type.
  • the stern of the ship of the invention navigates itself once built to a specific destination, where it joins at least one other ship module to form the ship.
  • Figure 1a shows a partial schematic side view of the stern of a first large displacement hull vessel of the prior art.
  • Figure 1b shows a schematic sectional view along line Ib-Ib of the stern of Figure 1a.
  • Figure 2a shows a partial schematic side view of the stern of a second large displacement hull vessel of the prior art.
  • Figure 2b shows a schematic sectional view along line llb-llb of the stern of Figure 2a.
  • Figure 3 shows a perspective view of an embodiment of the vessel of the invention.
  • Figure 4 shows a side view of the ship of Figure 3.
  • Figure 5 shows a plan view of the ship of Figure 3.
  • Figure 6a shows a partial schematic side view of the stern of the ship of Figure 3.
  • Figure 6b shows a schematic sectional view along the line Vlb-Vlb of the stern of Figure 6a.
  • Figure 7a shows a detailed perspective view of a propulsion and steering assembly of the ship of Figure 3.
  • Figure 7b shows a side view of the propulsion and steering assembly of Figure 7a.
  • Figure 8 shows a partial bottom plan view of the stern of the ship of Figure 3.
  • Figure 9a shows a detailed perspective view of the stern of the ship of Figure 3, with the anti-collision means collected.
  • Figure 10b shows an elevational view of the stern of the ship of Figure 3, with the anti-collision means deployed and replacing a propeller of the propulsion and steering means.
  • Figure 11 shows a cross-sectional view of the ship along line IX-IX of Figure 4.
  • Figure 12a shows a first perspective view of the stern of a ship of the invention constructed by means of modules.
  • Figure 12b shows a second perspective view of the stern of Figure 12a.
  • Figures 13 to 17 show the steps of an embodiment of the method of the invention. DETAILED EXHIBITION OF THE INVENTION
  • a first aspect of the invention relates to a large displacement hull ship 400.
  • a displacement hull vessel is a single hull vessel or a single navigable body. They are large-sized displacement hull ships such as tankers, bulk carriers, gas carriers, container ships and large cruise ships. These can be large ships with an L length of close to 300 meters, and a MB master sleeve close to 50 meters.
  • Figures 3 to 5 show, respectively, a perspective, elevation, and plan view of an embodiment of the large displacement hull ship 400 of the invention
  • Figures 6a and 6b show a partial side schematic view of the stern 40 of the vessel 400, and a schematic sectional view, according to the line Vlb-Vlb of Figure 6a, of the stern 40 of the vessel 400, respectively, wherein said vessel 400 is a transport vessel, for example gas Natural smoothie.
  • the large displacement hull vessel 400 of the invention comprises a propulsion and steering system 300 that allows the governance and navigability of said vessel 400, comprising a hull 10 and a propulsion and steering assembly 200 arranged at the stern 40 on each side of the cracking line CL of the vessel 400.
  • the hull 10, indicated in Figure 5, is the vessel or outer liner of the vessel 400, forming its frame.
  • the crack line CL, indicated in Figure 5, is the imaginary line that, passing from bow 80 to stern 40 of ship 400, divides it into two equal halves.
  • Each propulsion and government assembly 200 comprises propulsion and government means 100 comprising at least one propeller 152, with both propulsion and government means 100 providing a thrust parallel to the line of crack CL for the propulsion of the ship 400.
  • the propulsion and steering means 100 are arranged at the port and starboard sides 12 of the hull 10, such that the orthogonal projection of said propulsion and steering means 100 on the plane of the water is, instead of within the flotation surface of the vessel 400, as is the case with large displacement hull vessels of the prior art when they are drawn from scanting, outside said flotation surface.
  • the flotation surface is the area defined by the intersection of the water plane where a ship floats and the hull itself vessel.
  • the draft scaling is the maximum draft for which said vessel is configured.
  • the propulsion and steering means 100 are kept within the master sleeve MB and the length L.
  • the sleeve is the size of the ship 400 in a transverse direction, from port 11 to starboard 12, and the master sleeve MB is the largest sleeve of the vessel 400.
  • the length L is the dimension of the vessel 400 taken along, from bow 80 to stern 40.
  • the means of propulsion and steering 100 are also maintained within the draft D of the vessel 400.
  • the draft D is the vertical distance between a point on the waterline 17 and the keel of the vessel 400.
  • the shape of the hull 10 is configured in such a way that the lower dimension bb of the bottom 13 of the hull 10, in a vertical plane and perpendicular to the crunch line CL in the position of the propeller 152, is below the upper level bp of said propeller 152.
  • the bottom 13 is the outer surface of the hull 10.
  • This configuration of the hull 10 allows a notable gain in the useful displacement of the vessel 400, by taking advantage of the space that in all the large displacement hull vessels of the prior art with the same length, beam and draft as the vessel 400 of the invention, it is occupied by the set of propulsion and government, that is, by the bulbs, and / or propellers, and / or motors, and / or rudders.
  • another advantage of the vessel 400 of the invention is that the fluid vein, that is, the flow of water flowing through the vessel hull, horizontally affects the thrusters 152.
  • the fluid vein affects the thrusters from the bottom of the hull in an upward direction towards the end from the stern. This makes the propulsion more efficient in the vessel 400 of the invention.
  • propulsion and government means 100 since the propulsion and government means 100, even being arranged in such a way that the orthogonal projection of said propulsion and government means 100 on the water plane is outside said floating surface, is kept within the MB master sleeve, said propulsion and government means 100 are protected laterally.
  • Each propulsion and steering assembly 200 of the vessel 400 comprises, in the embodiment shown in the figures, a supporting structure 110 that supports the corresponding propulsion and steering means 100, each supporting structure 110 being fixed to each side of the Vessel 400, the port side 1 1 and the starboard side 12.
  • the hull 10 is normally smooth, but in the areas where the support structures 1 10 are fixed, said hull 10 can form protrusions or projections 126.
  • the structures of support 110, in this embodiment of the vessel 400 are arranged above the waterline 17 of the vessel 400.
  • the waterline 17 is the imaginary line that forms the intersection of the plane of the water surface with the hull 10; Waterline 17 is a variable line, as it changes according to the cargo status of the vessel 400.
  • Figure 7a shows a detailed perspective view of a propulsion and steering assembly 200 of the vessel 400 of Figures 3-5
  • Figure 7b shows an elevation view of the propulsion and steering assembly 200 of Figure 7a.
  • the propulsion and steering means 100 comprise, in this embodiment of the vessel 400, a propulsion and steering unit 100 with a thrust unit 150 and a rudder 160, and a propulsion unit 140 comprising a thrust unit 150.
  • each support structure 1 10 comprises a first structure 120a that supports the unit of propulsion and government 100, and a second structure 120b supporting the propulsion unit 140.
  • Both, the first structure 120a and the second structure 120b of each propulsion and government assembly 200 are fixed to each of the sides 11, 12 by metal plate means and fixing means such as screws, bolts, rivets, etc., or by other means known in the state of the art, in the protrusions or projections 126 of the helmet 10.
  • Said first structure 120a and second structure 120b of each support structure 110 are arranged, in this embodiment of the vessel 400, above the waterline 17 of the vessel 400, but in other embodiments, not shown in the figures, they may be partially below the waterline 17, but never completely below said waterline 17.
  • Each rudder 160 comprises, in this embodiment of the vessel 400, an electric motor 125 that allows its movement, and therefore the governance of said vessel 400.
  • the first structure 120a and the second structure 120b of each support structure 1 10 are arranged, in this embodiment of the vessel 400, at the stern 40, and more specifically in each of the fins, the port fin 14 and of starboard 15.
  • the design of the hull 10 of the vessel 400 is realized in such a way that the sleeve begins to be reduced with hydrodynamic criteria from a distance to the end 19 of the stern 40 of approximately 35% or less than the length L of the ship 400. In this way, a good hydrodynamic behavior of the hull 10 is obtained.
  • the hull 10 of the vessel 400 thus designed, with a progressive reduction of the sleeve towards the stern 40 that starts from a position closer to the stamp 19 of the vessel 400, a reduction of the bottom 13 that decreases near the stern 40, and a respective propulsion and steering system 300 arranged on the port 1 and starboard sides 12 of the vessel 400, allows to increase its volume.
  • the volume of the hull 10 of said vessel 400 increases, and thereby increases the load capacity by an order of 5% -15% compared to other vessels with ventral propulsion and governance systems.
  • the transport tonnage / master parameters ratio of the vessel 400 is improved, being of particular importance in large displacement hull vessels such as oil tankers, gas carriers, bulk carriers and container ships.
  • FIG 8 shows a bottom view of the stern 40 of the vessel 400 of Figure 3
  • Figures 9a and 9b show a perspective and elevation view of the stern 40 of the vessel 400 of Figure 3, with anti-collision means 60 deployed, and replacing a propeller 152 of the propulsion and government means 100.
  • Each thrust unit 150 of each propulsion and government unit 130 and each propulsion unit 140 comprising the propulsion and government means 100 comprises, in this embodiment of the vessel 400, a motor 151 that is electric and submersible, and a propeller 152, said propellers 152 being connected to an output shaft 153 of each respective engine 151.
  • the propeller 152 of the thrust unit 150 of the propulsion and steering unit 130, and the propeller 152 of the thrust unit 150 of the propulsion unit 140, are arranged on the same virtual axis as an extension of the output shafts 153 of the respective engines 151, turning both thrusters 152 in the opposite direction, forming counter-rotating thrusters.
  • Counter-rotating thrusters are thrusters widely known in the state of the art that allow smaller thrusters to be achieved, to achieve a fluid output velocity parallel to the inlet velocity, thereby decreasing the required absorbed energy relative to the energy absorbed with a single propeller, to get the same momentum. It is also possible to arrange two propellers 152 on the same output shaft 153 of an engine 151, rotating in the opposite direction and forming counter-rotating propellers (not shown in the figures).
  • the output shaft 153 of the engine 151 of each thrust unit 150 is arranged in a horizontal plane when the vessel 400 is in equilibrium or trimmed in stable waters, that is, being parallel to the horizontal plane passing through the waterline 17 of said vessel 400, because the fluid vein also makes a horizontal path to said plane.
  • the fluid vein performs a upward trajectory to properly influence the thrusters, and it is convenient to tilt the thrusters to place them parallel to the fluid vein, to optimize the efficiency of the propulsion of said vessels.
  • the output shaft 153 of the motor 151 of each thrust unit 150 is disposed, in the preferred embodiment, in a vertical plane that forms a fixed angle ⁇ and equal to or less than 8 or with respect to the vertical plane passing through the crushing line. CL.
  • the angle ⁇ can vary from one vessel to another with the characteristics defined above, depending on the dimensions of said vessel, basically its length and its sleeve.
  • the sleeve is gradually reduced in the dimensions described above, and the port and starboard sides 12 of the vessel 400 are inclined so that the fluid vein of the water that travels along said sides of port 1 1 and starboard 12 is oriented towards the propulsion and steering means 100, directly affecting the thrusters 152 in a horizontal plane, improving the hydrodynamic behavior with respect to vessels with propulsion and governance systems of the ventral type.
  • the two thrust units 150 and the rudder 160 of the propulsion and steering means 100 are fixed to corresponding supports 122, which are movable metal structures along the corresponding guide element 123, and which can be fixed to the structure 1 10 by bolts or any other fixing means.
  • the supports 122 are perforated plates that can be moved along the guide elements 123, and are fixed by conventional fixing means, such as screws.
  • the first structure 120a and the second structure 120b are disposed completely above the waterline 17, and comprise motorized means 124 that are connected to the supports 122 with joining means such as cables, chains or zippers.
  • the motorized means 124 allow the movement of each thrust unit 150 and each rudder 160 along the guide element 123, and can be arranged at different heights.
  • This configuration of the propulsion and steering assemblies 200 allows the thrust units 150 and the corresponding rudders 160 to be arranged in more than one operating position along the respective support structure 10, the operating positions being each of the positions in those that propel the ship 400.
  • the ship 400 carries its cargo the hull 10 is more sunk, and both the thrust units 150 and the rudders 160 are arranged at the appropriate height to propel said ship 400 with the greater efficiency taking advantage of the fluid vein.
  • the vessel 400 modifies its load, the draft D of the vessel 400 varies, and both the thrust units 150 and the rudders 160 can be arranged at the appropriate height to propel said vessel 400 with the greatest efficiency by taking advantage of the fluid vein.
  • the arrangement and accessibility of the propulsion and steering means 100 allows propellants 152 of optimal design to be installed for the loading condition of the vessel 400.
  • the extreme case comes when the vessel 400 makes a journey without cargo.
  • the stern On ships with ventral-type propulsion and government systems, the stern has a lower buoyancy thrust, as it has less displacement, and the unloaded vessel would tend to lean towards the stern.
  • ships with ventral-type propulsion and government systems without cargo can be trimmed or balanced, they have spaces inside the hull that are filled totally or partially with ballast water, and thus sink the hull towards the bow to reach said trim or balance and be able to navigate. In the vessel 400 of the invention, this is not necessary because it is trimmed with very little ballast due to the large displacement in the stern 40.
  • the propulsion and steering system 300 can be set at the convenient height as the thrust units 150 and rudders 160 movable in height, and work with thrusters 152 of suitable design for the level of load existing in the vessel 400.
  • ballast water makes it possible to reduce the discharge of said water at the place where the liquefied gas is loaded from ship 400, facilitating compliance with international sanitary regulations regarding ballast water spills.
  • the draft D in the stern 40 of the vessel 400 is lower than that of the stern of a vessel with a ventral-type propulsion and steering system, and this fact allows the speed of the vessel 400 to be increased, since the penetration of the hull 10 in the water it improves, and offers less resistance to the advance.
  • the improvement can be at least a 2% increase in speed compared to ships with a propulsion system and ventral type government.
  • the reduction in fuel consumption, on unloaded journeys can be at least 5%.
  • the vessel 400 sails at cruising speed given the large arm of pair of said vessel 400 due to the arrangement of the propulsion and steering means 100 with respect to the line of cracking CL, assigning, when necessary, independently different speeds to the motors 151 of the thrust units 150 arranged on both sides on port 11 and starboard 12, ship 400 can be governed without the need for rudders 160.
  • the vessel 400 comprises, in the preferred embodiment, lifting means 70 arranged on the main deck 20 in the stern area 40 near the propulsion and steering means 100 of the vessel 400, as shown in Figures 10a and 10b.
  • These lifting means 70 are a crane bridge, but they can also be brackets or cranes arranged in said main deck 20.
  • the thrusters 152 can be replaced to adapt them to the different modes of operation of the vessel 400.
  • the means Lifting 70 also allows people and / or components to be lowered and lifted on the sides of port 11 and starboard 12, to perform maintenance and / or cleaning work on the propulsion and government system 300.
  • FIG. 1 1 shows a cross-sectional view of the vessel 400 according to line IX-IX of Figure 4.
  • the vessel 400 is a gas carrier, that is, a vessel that carries gas, and as such, transports liquefied gas at approximately - 162 ° C Gas tanks are insulated, but despite all the gas inside the tanks it heats up and evaporates. In today's ships that transport gas, that evaporated gas is burned or used as fuel to feed machinery of the ship itself. Despite this, in situations such as docking at a port to carry out an operation or by failure, the gas continues to evaporate but is not used with the machinery. In such situations it is good to store such gas, and then use it as fuel.
  • the hull 10 of the vessel 400 is a double hull comprising a first outer hull 9 that is in contact with the water, and a second hull 8 inner to the first helmet 9. Between both, first helmet 9 and second helmet 8, a closed space 7 is formed that can be used. On other ships, this enclosed space 7 is used to store ballast water for empty return trips. In the vessel 400 of the invention, the ballast water is drastically reduced, and part of that enclosed space 7 can be used to store the evaporated gas at a low pressure of for example 10 atmospheres, and subsequently use it as fuel of the vessel itself 400 or as required.
  • a second aspect of the invention relates to a method for the modular construction of a vessel 400 '.
  • FIG 12a shows a first perspective view of the stern 40 'of a ship 400' modularly constructed
  • Figure 12b shows a second perspective view of the stern 40 'of Figure 12a
  • Said stern 40 ' may comprise a propulsion and steering system 300 such as that described for ship 400, in any of its embodiments, and may be part of a ship 400' which is constructed modularly, said stern 40 'being one of the modules , in particular the stern of said vessel 400 '.
  • Said stern 40 ' can navigate by itself by means of propulsion and government 100 to a specific destination.
  • said stern 40 ' has an arrangement of weights and thrusts such that it is stable and capable of navigating autonomously, unlike a stern of a ship with a ventral propulsion and steering system.
  • FIG. 13-17 show the steps of an embodiment of the method of the invention for the construction of the vessel 400 '.
  • Said vessel 400 ' is constructed, in this embodiment, from a module that is a stern 40', a module that is a bow 500 ', and a module that is a central zone 600' for housing much of the cargo to be transported, and all the characteristics described for the ship 400 described above.
  • the method further comprises a preparation stage prior to the navigation stage, in which an end 42 'of the constructed stern 40' is made sealed, including the power generation and navigation systems in the construction stage, such as shown in Figure 12a, and anchoring elements, a fuel tank and position lights are also added to said stern 40 '. This allows to have a stern 40 'that can navigate by itself to a second shipyard, without being towed or transported by other means, in the navigation stage.
  • the propulsion and government assemblies 200 are fixed at the stern 40 ', so that the propulsion and government means 100 are mounted on the sides of port 11 and starboard 12, propelling the stern 40' in the navigation stage and doing with their arrangement and the propulsion direction they provide, that during said navigation the end 42 'of the stern 40' acts as the stern of said stern 40 '.
  • the arrangement of the propulsion and steering means 100 mounted at the stern 40 'in the construction stage is modified, so that, once the vessel 400' is constructed, said propulsion and steering means 100 propel said vessel 400 'causing the stern 40' to act as the stern of the vessel 400 '.
  • the propulsion and steering means 100 of the modular vessel 400 ' once completed, generate the propulsion of the modular vessel 400' in a forward direction opposite to the forward direction in which said propulsion and steering means 100 propel the stern 40 'during the navigation stage of the method.
  • a new module formed by the bow 500' and the central zone 600 ' is constructed in the dock 2 of the second shipyard, as shown in Figure 15.
  • the central zone 600 ' comprises several modules, said modules being constructed in one or several shipyards, one or more new modules being formed.
  • the joining stage further comprises a phase in which the stern 40 'and a new ship module formed by the bow 500' and the central zone 600 ', to which said stern 400' joins, they line up in flotation for their correct subsequent connection, as shown in Figure 16, the ship 700 'finally forming, as shown in Figure 17.
  • the ship module 500 ', 600' corresponds to a ship already in use to which its stern has been removed, the same operation of connecting the stern 40 'is performed, the ship 400' being formed.
  • the modular construction method of a ship 400 ' provides the possibility of better resource management, and the ability to work in parallel, in different shipyards, in the modular construction of ship 400'. It allows a management of technological capacities of the different shipyards, and the possibility of being able to build 40 'of the 400' ships in smaller shipyards. In the case of replacing the stern of a ship in use, a minimum downtime is obtained with the ship out of service.

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Abstract

Buque de casco de desplazamiento de gran tamaño que comprende un casco (10) y medios de propulsión y gobierno (100), dispuestos a cada lado de la línea de crujía del buque(400), que comprenden al menos un propulsor, proporcionando un empuje paralelo a la línea de crujía para la propulsión del buque (400). Los medios (100) están dispuestos a los costados de babor y estribor (11, 12) del casco (10), estando la proyección ortogonal sobre el plano del agua fuera de la superficie de flotación del buque (400), manteniéndose dichos medios (100) dentro de la manga maestra, la eslora y el calado del buque (400), estando la forma del casco (10) configurada de tal forma que la cota inferior del fondo (13) del casco (10), en la posición del propulsor (152), está por debajo de la cota superior de dicho propulsor (152).

Description

DESCRIPCIÓN
Buque de casco de desplazamiento de gran tamaño
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con buques de casco de desplazamiento de gran tamaño, y con métodos para la construcción modular de buques de casco de desplazamiento de gran tamaño.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA Un buque de casco de desplazamiento se mueve a través del agua empujando el agua a un lado, y está diseñado para cortar el agua con propulsión limitada. En general los buques de casco de desplazamiento están limitados a velocidades moderadas. Los cascos de desplazamiento comprenden una forma de casco de fondo redondeado. Los buques de gran tamaño como los petroleros, graneleros, gaseros, portacontenedores y grandes cruceros, por ejemplo, son buques de casco de desplazamiento.
El diseño del casco de un buque de casco de desplazamiento de gran tamaño es de crucial importancia en relación con el comportamiento hidrodinámico de dicho buque, por su influencia en el comportamiento del buque al surcar las aguas, teniendo en cuenta además el aumento habido de la velocidad de dichos buques. Al mismo tiempo, y teniendo en cuenta que se trata de buques marinos de largo recorrido que transportan mercancías y/o personas a grandes distancias, es preciso que dispongan del mayor desplazamiento posible, de forma que se obtenga la mejor relación desplazamiento/bondad hidrodinámica. En los buques de casco de desplazamiento de gran tamaño los medios de propulsión y gobierno se disponen en la zona inferior sumergida del casco. La forma de la popa, condicionada por la ubicación de los medios de propulsión y gobierno, genera poco desplazamiento y restricciones hidrodinámicas, siendo necesaria mucha longitud de eslora en popa del buque para sustentar el peso de la maquinaria, acomodación, líquidos, etc., limitándose la capacidad de transporte de carga de los buques. A estos sistemas de propulsión y gobierno los denominamos sistemas de propulsión y gobierno ventrales.
US3565029A describe un primer tipo de buque de casco de desplazamiento de gran tamaño. Las Figuras 1a y 1 b muestran de manera esquemática las características de este tipo de buque. Este tipo de buque comprende un sistema de propulsión y gobierno de tipo ventral con dos bulbos íntegramente ubicados en el casco en la popa, y extendidos paralelos y simétricos respecto de la línea de crujía del buque. En el extremo de cada bulbo se dispone un propulsor y a popa de cada propulsor un timón unido a la parte inferior. Cada propulsor se conecta a un eje que sale del extremo de! bulbo, disponiéndose en el interior del casco un motor unido al propulsor a través del eje.
US2014 8250 A1 describe un segundo tipo de buque de casco de desplazamiento de gran tamaño. Las Figuras 2a y 2b muestran de manera esquemática las características de este tipo de buque. Este buque también comprende un sistema de propulsión y de gobierno de tipo ventral, comprendiendo este sistema de propulsión y de gobierno un conjunto de propulsión y gobierno dispuesto a cada lado de la línea de crujía del buque, debajo del casco en la zona sumergida, pero el casco no incluye los bulbos.
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar un buque, y un método para la construcción modular de un buque, según se define en las reivindicaciones. Un primer aspecto de la invención se refiere a un buque de casco de desplazamiento de gran tamaño, que comprende un casco y un conjunto de propulsión y gobierno dispuesto a cada lado de la línea de crujía del buque, comprendiendo cada conjunto de propulsión y gobierno medios de propulsión y gobierno que comprenden al menos un propulsor, proporcionándose mediante ambos medios de propulsión y gobierno un empuje paralelo a la línea de crujía para la propulsión del buque.
Los medios de propulsión y gobierno del buque de la invención están dispuestos a los costados de babor y estribor del casco, de tal forma que la proyección ortogonal de dichos medios de propulsión y gobierno sobre el plano del agua, en lugar de estar dentro de la superficie de flotación del buque como ocurre en los buques de casco de desplazamiento de gran tamaño del estado de la técnica, está fuera de dicha superficie de flotación. No obstante, dichos medios de propulsión y gobierno se mantienen dentro de la manga maestra, la eslora y el calado del buque como en el estado anterior de la técnica. Debido a esta disposición alternativa de los medios de propulsión y gobierno se libera espacio debajo de la superficie de flotación, y en el buque de la invención la forma del casco está configurada de tal manera que la cota inferior del fondo del casco, en un plano vertical y perpendicular a la línea de crujía en la posición del propulsor, está por debajo de la cota superior de dicho propulsor.
Por lo tanto, en el buque de casco de desplazamiento de gran tamaño de la invención se diseña el casco del buque a forma de popa completa, obteniéndose una ganancia notable de desplazamiento útil al estar la cota inferior del casco del barco por debajo de la cota superior de los propulsores. Se diseña así el casco del buque sin restricciones, con formas redondeadas, libre de bulbos, propulsores y timones dispuestos bajo la superficie de flotación, no siendo necesario que el fondo del casco ascienda progresivamente hacia el extremo de la popa para que la vena fluida incida correctamente en el propulsor, como en los sistemas de tipo ventral. La cota inferior del fondo se mantiene invariable hasta zonas próximas al extremo de la popa. En comparación con los buques con sistemas de tipo ventral, el desplazamiento del buque aumenta y la bondad hidrodinámica del casco no está condicionada por los medios de propulsión y gobierno. Se obtiene un mejor compromiso desplazamiento/bondad hidrodinámica para unos mismos valores de eslora, manga, y calado.
El casco del buque así diseñado permite aumentar la capacidad de carga de dicho buque, esto es, a igualdad de eslora, manga y calado, como parámetros maestros de un buque, aumenta el desplazamiento de dicho buque en el agua, y con ello aumenta el volumen de carga disponible, mejorando el ratio tonelaje de transporte/parámetros maestros, siendo esto de especial importancia en los buques de casco de desplazamiento de gran tamaño como los buques petroleros, gaseros, graneleros, portacontenedores y grandes cruceros.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método para la construcción de un buque de casco de desplazamiento de gran tamaño según el primer aspecto de la invención, a partir de una pluralidad de módulos unidos entre sí, siendo uno de dichos módulos la popa del buque. En la construcción habitual de un buque, todos los elementos se disponen y se van construyendo y montando en un mismo astillero, lo cual puede producir alargamientos indeseados en los plazos de ejecución, por ejemplo. Con el método de la invención para la construcción modular de un buque, se construye el buque a partir de una pluralidad de módulos de buque, construyéndose por separado, en sitios diferentes (normalmente astilleros). Uno de los módulos se corresponde con la popa del buque según el primer aspecto de la invención, que reúne las condiciones de estanqueidad, estabilidad y navegabilidad en contraposición a las características de la popa de los buques con sistemas de propulsión y gobierno de tipo ventral. La popa del buque de la invención navega por sí misma una vez construida hasta un destino determinado, donde se une a al menos otro módulo de buque para formar el buque.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1a muestra una vista lateral esquemática parcial de la popa de un primer buque de casco de desplazamiento de gran tamaño del estado de la técnica. La Figura 1 b muestra una vista esquemática en sección según la línea Ib - Ib de la popa de la Figura 1a.
La Figura 2a muestra una vista lateral esquemática parcial de la popa de un segundo buque de casco de desplazamiento de gran tamaño del estado de la técnica.
La Figura 2b muestra una vista esquemática en sección según la línea llb - llb de la popa de la Figura 2a.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de una realización del buque de la invención.
La Figura 4 muestra una vista lateral del buque de la Figura 3.
La Figura 5 muestra una vista en planta del buque de la Figura 3. La Figura 6a muestra una vista lateral esquemática parcial de la popa del buque de la Figura 3.
La Figura 6b muestra una vista esquemática en sección según la línea Vlb - Vlb de la popa de la Figura 6a. La Figura 7a muestra una vista en perspectiva en detalle de un conjunto de propulsión y gobierno del buque de la Figura 3.
La Figura 7b muestra una vista lateral del conjunto de propulsión y gobierno de la Figura 7a.
La Figura 8 muestra una vista en planta parcial vista inferior de la popa del buque de la Figura 3.
La Figura 9a muestra una vista en perspectiva en detalle de la popa del buque de la Figura 3, con los medios anticolisión recogidos.
La Figura 9b muestra una vista en perspectiva en detalle de la popa del buque de la Figura 3, con los medios anticolisión desplegados. La Figura 10a muestra una vista en perspectiva de la popa del buque de la Figura 3, con los medios anticolisión desplegados y sustituyendo una hélice de los medios de propulsión y gobierno.
La Figura 10b muestra una vista en alzado de la popa del buque de la Figura 3, con los medios anticolisión desplegados y sustituyendo una hélice de los medios de propulsión y gobierno.
La Figura 11 muestra una vista en sección transversal del buque según la línea IX - IX de la Figura 4. La Figura 12a muestra una primera vista en perspectiva de la popa de un buque de la invención construido por medio de módulos.
La Figura 12b muestra una segunda vista en perspectiva de la popa de la Figura 12a. Las Figuras 13 a 17 muestran las etapas de una realización del método de la invención. EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Un primer aspecto de la invención se refiere a un buque 400 de casco de desplazamiento de gran tamaño. En el contexto de la invención, un buque de casco de desplazamiento es un buque de un único casco o un único cuerpo navegable. Son buques de casco de desplazamiento de gran tamaño por ejemplo los petroleros, graneleros, gaseros, portacontenedores y grandes cruceros. Puede tratarse de buques de grandes dimensiones con una eslora L cercana a los 300 metros, y una manga maestra MB cercana a los 50 metros. Las Figuras 3 a 5 muestran, respectivamente, una vista en perspectiva, en alzado, y planta, de una realización del buque 400 de casco de desplazamiento de gran tamaño de la invención, y las Figuras 6a y 6b muestran una vista esquemática lateral parcial de la popa 40 del buque 400, y una vista esquemática en sección, según la línea Vlb - Vlb de la Figura 6a, de la popa 40 del buque 400, respectivamente, en donde dicho buque 400 es un buque de transporte, por ejemplo de gas natural licuado.
El buque 400 de casco de desplazamiento de gran tamaño de la invención comprende un sistema de propulsión y gobierno 300 que permite el gobierno y la navegabilidad de dicho buque 400, comprendiendo un casco 10 y un conjunto de propulsión y gobierno 200 dispuesto en la popa 40 a cada lado de la línea de crujía CL del buque 400. El casco 10, indicado en la Figura 5, es el vaso o forro externo del buque 400, formando su armazón. La línea de crujía CL, indicada en la Figura 5, es la línea imaginaria que, pasando de proa 80 a popa 40 del buque 400, divide el mismo en dos mitades iguales. Cada conjunto de propulsión y gobierno 200 comprende medios de propulsión y gobierno 100 que comprenden al menos un propulsor 152, proporcionándose mediante ambos medios de propulsión y gobierno 100 un empuje paralelo a la línea de crujía CL para la propulsión del buque 400.
Tal como se observa en la Figura 5, los medios de propulsión y gobierno 100 están dispuestos a los costados de babor 11 y estribor 12 del casco 10, de tal forma que la proyección ortogonal de dichos medios de propulsión y gobierno 100 sobre el plano del agua está, en lugar de dentro de la superficie de flotación del buque 400 como ocurre en los buques de casco de desplazamiento de gran tamaño del estado de la técnica cuando están a calado de escantillonado, fuera de dicha superficie de flotación. La superficie de flotación es la superficie definida por la intersección del plano del agua donde flota un buque y el casco del propio buque. El calado de escantillonado es el máximo calado para el que está configurado dicho buque.
En todo caso, tal como se observa en dicha Figura 5, los medios de propulsión y gobierno 100 se mantienen dentro de la manga maestra MB y la eslora L. La manga es la dimensión del buque 400 en sentido transversal, de babor 11 a estribor 12, y la manga maestra MB es la mayor manga del buque 400. La eslora L es la dimensión del buque 400 tomada a su largo, de proa 80 a popa 40. Además, tal como se observa en la Figura 6a, los medios de propulsión y gobierno 100 se mantienen también dentro del calado D del buque 400. El calado D es la distancia vertical entre un punto de la línea de flotación 17 y la quilla del buque 400.
Por otra parte, tal como se muestra en la Figura 6a, la forma del casco 10 está configurada de tal manera que la cota inferior bb del fondo 13 del casco 10, en un plano vertical y perpendicular a la línea de crujía CL en la posición del propulsor 152, está por debajo de la cota superior bp de dicho propulsor 152. El fondo 13 es la superficie exterior del casco 10. Cuando se hace referencia a la posición del propulsor 152 en el contexto de la invención, se está haciendo referencia lógicamente a una posición operativa de dicho propulsor 152, ya que es posible que dicho propulsor 152 se pueda desplazar verticalmente hasta una posición no operativa por ejemplo para su limpieza, reparación o mantenimiento.
Comparando las Figuras 6a-6b con las Figuras 1 a-1 b y con las Figuras 2a-2b, que muestran la popa de buques de casco de desplazamiento de gran tamaño del estado de la técnica, se comprueba cómo el casco 10 del buque 400 de la invención tiene en la popa 40 un volumen sustancialmente mayor que los cascos de los buques del estado de la técnica. Se observa que en los buques mostrados esquemáticamente en las Figuras 1a-1 b y 2a-2b el fondo del casco asciende progresivamente hacia el extremo de la popa, estando el fondo del casco, en la posición de eslora L de los propulsores, por encima de dichos propulsores. De esta forma, la cota inferior bb del fondo del casco de dichos buques, en un plano vertical y perpendicular a la línea de crujía en la posición del propulsor, está por encima de la cota superior bp de dicho propulsor.
Esta configuración del casco 10 permite una ganancia notable del desplazamiento útil del buque 400, al aprovechar el espacio que en todos los buques de casco de desplazamiento de gran tamaño del estado de la técnica con la misma eslora, manga y calado que el buque 400 de la invención, está ocupado por el conjunto de propulsión y gobierno, esto es, por los bulbos, y/o propulsores, y/o motores, y/o timones.
Además del incremento del volumen del casco 10 del buque 400 de la invención con respecto a los buques del estado de la técnica, otra ventaja del buque 400 de la invención es que la vena fluida, es decir, el flujo de agua que transcurre por el casco, incide horizontalmente en los propulsores 152. En cambio, en los buques del estado de la técnica, tal como se deduce de las Figuras 1 a y 2a, la vena fluida incide en los propulsores desde el fondo del casco en dirección ascendente hacia el extremo de la popa. Esto hace que la propulsión sea más eficiente en el buque 400 de la invención.
Por otra parte, dado que los medios de propulsión y gobierno 100, aun estando dispuestos de tal forma que la proyección ortogonal de dichos medios de propulsión y gobierno 100 sobre el plano del agua está fuera de dicha superficie de flotación, se mantienen dentro de la manga maestra MB, dichos medios de propulsión y gobierno 100 quedan protegidos lateralmente.
Cada conjunto de propulsión y gobierno 200 del buque 400 comprende, en la realización mostrada en las figuras, una estructura de soporte 110 que soporta los medios de propulsión y gobierno 100 correspondientes, estando fijada cada estructura de soporte 110 a cada uno de los costados del buque 400, el costado de babor 1 1 y el de estribor 12. El casco 10 es normalmente liso, pero en las zonas donde se fijan las estructuras de soporte 1 10, dicho casco 10 puede formar unas protuberancias o salientes 126. Las estructuras de soporte 110, en esta realización del buque 400, están dispuestas por encima de la línea de flotación 17 del buque 400. La línea de flotación 17 es la línea imaginaria que forma la intersección del plano de la superficie del agua con el casco 10; la línea de flotación 17 es una línea variable, ya que cambia según el estado de carga del buque 400.
La Figura 7a muestra una vista en perspectiva en detalle de un conjunto de propulsión y gobierno 200 del buque 400 de las Figuras 3-5, y la Figura 7b muestra una vista en alzado del conjunto de propulsión y gobierno 200 de la Figura 7a.
Los medios de propulsión y gobierno 100 comprenden, en esta realización del buque 400, una unidad de propulsión y gobierno 100 con una unidad de empuje 150 y un timón 160, y una unidad de propulsión 140 que comprende una unidad de empuje 150. Por otro lado, cada estructura de soporte 1 10 comprende una primera estructura 120a que soporta la unidad de propulsión y gobierno 100, y una segunda estructura 120b que soporta la unidad de propulsión 140. Ambas, la primera estructura 120a y la segunda estructura 120b de cada conjunto de propulsión y gobierno 200, están fijadas a cada uno de los costados 11 , 12 por medio de placas metálicas y medios de fijación tales como tornillos, pernos, remaches, etc., o por otros medios conocidos en el estado de la técnica, en las protuberancias o salientes 126 del casco 10.
Dichas primera estructura 120a y segunda estructura 120b de cada estructura de soporte 110 están dispuestas, en esta realización del buque 400, por encima de la línea de flotación 17 del buque 400, pero en otras realizaciones, no mostradas en las figuras, pueden estar parcialmente por debajo de la línea de flotación 17, pero nunca totalmente por debajo de dicha línea de flotación 17. Cada timón 160 comprende, en esta realización del buque 400, un motor eléctrico 125 que permite su movimiento, y por tanto la gobernabilidad de dicho buque 400. La primera estructura 120a y la segunda estructura 120b de cada estructura de soporte 1 10 están dispuestas, en esta realización del buque 400, en la popa 40, y más concretamente en cada una de las aletas, la aleta de babor 14 y de estribor 15.
En una realización preferente, el diseño del casco 10 del buque 400 está realizado de tal manera que la manga comienza a reducirse con criterio hidrodinámico desde una distancia al extremo 19 de la popa 40 de aproximadamente un 35% o menor que la eslora L del buque 400. De esta forma, se obtiene un buen comportamiento hidrodinámico del casco 10.
En la realización preferente, el diseño del casco 10 del buque 400 está realizado de tal manera que el fondo 13 del buque 400 en el centro de la eslora L se mantiene hasta una distancia del extremo 19 de la popa 40 igual o menor que un 10% de la eslora L total del buque 400, lo cual permite obtener un incremento del volumen del casco 10 sustancial con respecto a los buques del estado de la técnica. Esto es, por ejemplo, en un buque que tuviera 280 metros de eslora, en el buque 400 de esta realización preferente el fondo 13 comienza a reducirse a una distancia menor de 30 metros del extremo de la popa 40, en lugar de más de 100 metros como sucedería en el caso de un buque semejante con sistema de propulsión y gobierno de tipo ventral.
El casco 10 del buque 400 así diseñado, con una reducción progresiva de la manga hacia la popa 40 que se inicia desde una posición más cercana a la estampa 19 del buque 400, una reducción del fondo 13 que disminuye cerca de la popa 40, y un sistema de propulsión y gobierno 300 respectivo dispuesto en los costados de babor 1 1 y de estribor 12 del buque 400, permite aumentar su volumen. De esta forma, aumenta el volumen del casco 10 de dicho buque 400, y con ello aumenta la capacidad de carga en un orden de un 5%-15% respecto a otros buques con sistemas de propulsión y gobierno de tipo ventral. Así, se mejora el ratio tonelaje de transporte/parámetros maestros del buque 400, siendo ello de especial importancia en los buques de casco de desplazamiento de gran tamaño como por ejemplo los petroleros, gaseros, graneleros y los portacontenedores. La Figura 8 muestra una vista inferior de la popa 40 del buque 400 de la Figura 3, y las Figuras 9a y 9b muestran una vista en perspectiva y en alzado de la popa 40 del buque 400 de la Figura 3, con unos medios anticolisión 60 desplegados, y sustituyendo un propulsor 152 de los medios de propulsión y gobierno 100. Cada unidad de empuje 150 de cada unidad de propulsión y gobierno 130 y de cada unidad de propulsión 140 que comprenden los medios de propulsión y gobierno 100, comprende, en esta realización del buque 400, un motor 151 que es eléctrico y sumergible, y un propulsor 152, estando dichos propulsores 152 unidos a un eje de salida 153 de cada motor 151 respectivo. El propulsor 152 de la unidad de empuje 150 de la unidad de propulsión y gobierno 130, y el propulsor 152 de la unidad de empuje 150 de la unidad de propulsión 140, están dispuestos en un mismo eje virtual como prolongación de los ejes de salida 153 de los motores 151 respectivos, girando ambos propulsores 152 en sentido contrario, formando propulsores contrarrotativos. Los propulsores contrarrotativos son propulsores ampliamente conocidos en el estado de la técnica que permiten tener unos propulsores más pequeños, conseguir una velocidad de salida del fluido paralela a la velocidad de entrada, disminuyendo con ello la energía absorbida necesaria respecto a la energía absorbida con una sola hélice, para obtener el mismo impulso. También es posible disponer dos propulsores 152 en el mismo eje de salida 153 de un motor 151 , girando en sentido contrario y formando propulsores contrarrotativos (no mostrado en las figuras).
El eje de salida 153 del motor 151 de cada unidad de empuje 150 está dispuesto en un plano horizontal cuando el buque 400 está en equilibrio o trimado en aguas estables, esto es, siendo paralelo al plano horizontal que pasa por la línea de flotación 17 de dicho buque 400, debido a que la vena fluida realiza también una trayectoria horizontal a dicho plano. Sin embargo, en los buques con sistemas de propulsión y gobierno de tipo ventral, la vena fluida realiza una trayectoria ascendente para incidir adecuadamente en los propulsores, y es conveniente una inclinación de los propulsores para ponerlos en paralelo a la vena fluida, para optimizar así la eficiencia de la propulsión de dichos buques. El eje de salida 153 del motor 151 de cada unidad de empuje 150 está dispuesto, en la realización preferente, en un plano vertical que forma un ángulo α fijo e igual o inferior a 8o respecto del plano vertical que pasa por la línea de crujía CL. El ángulo α puede variar de un buque a otro con las características arriba definidas, en función de las dimensiones de dicho buque, básicamente de su eslora y de su manga. En la realización preferente del buque 400 la manga se va reduciendo progresivamente en las dimensiones descritas más arriba, y los costados de babor 11 y de estribor 12 del buque 400 se inclinan de forma que la vena fluida del agua que se desplaza por dichos costados de babor 1 1 y de estribor 12 se orienta hacia los medios de propulsión y gobierno 100, incidiendo directamente en los propulsores 152 en un plano horizontal, mejorando el comportamiento hidrodinámico respecto a buques con sistemas de propulsión y gobierno de tipo ventral.
Con estas disposiciones de los ejes de salida 153 de los motores 151 de las unidades de empuje 150, tanto respecto de su posicionamiento horizontal, como de su posicionamiento en ángulo respecto de la línea de crujía CL del buque 400, se obtiene un empuje o impulsión paralelo a la línea de crujía CL para la propulsión del buque 400.
En esta realización del buque 400 los medios de propulsión y gobierno 100 son desplazables en altura a lo largo de la estructura de soporte 110 correspondiente a cada conjunto de propulsión y gobierno 200. Así, si los medios de propulsión y gobierno 100 se desplazan hasta quedar fuera del agua, al ser además accesible al menos parcialmente cada conjunto de propulsión y gobierno 200 desde cada costado del buque 400, por encima de la línea de flotación 17, se permite realizar determinadas labores de limpieza, mantenimiento, e incluso sustitución o modificación de los medios de propulsión y gobierno 100 respectivos, sin necesidad de sumergirse en el agua ni teniendo que llevar el buque a dique seco. La primera estructura 120a y la segunda estructura 120b comprenden cada una un elemento de guiado 123 que, en esta realización del buque 400, es una columna dispuesta verticalmente. Las dos unidades de empuje 150 y el timón 160 de los medios de propulsión y gobierno 100 están fijados a soportes 122 correspondientes, que son estructuras metálicas desplazables a lo largo del elemento de guiado 123 correspondiente, y que se pueden fijar a la estructura 1 10 mediante bulones o cualquier otro medio de fijación. En otras realizaciones del buque 400, no mostradas en las figuras, los soportes 122 son placas perforadas que se pueden desplazar a lo largo de los elementos de guiado 123, y se fijan mediante medios de fijación convencionales, tales como tornillos. Mediante los elementos de guiado 123 se pueden regular en altura las unidades de empuje 150 y los timones 160, pudiendo disponerse por encima de la línea de flotación 17 del buque 400. En esta realización del buque 400, la primera estructura 120a y la segunda estructura 120b están dispuestas totalmente por encima de la línea de flotación 17, y comprenden en su parte superior medios motorizados 124 que están unidos a los soportes 122 con medios de unión tales como cables, cadenas o cremalleras. De esta forma, cuando así se requiere, los medios motorizados 124 permiten el desplazamiento de cada unidad de empuje 150 y cada timón 160 a lo largo del elemento de guiado 123, pudiéndose disponer en diferentes alturas.
Esta configuración de los conjuntos de propulsión y gobierno 200, permite disponer las unidades de empuje 150 y los timones 160 correspondientes en más de una posición operativa a lo largo de la estructura soporte 1 10 respectiva, siendo las posiciones operativas cada una de las posiciones en las que propulsan al buque 400. Así, por ejemplo, cuando el buque 400 transporta su carga el casco 10 está más hundido, y tanto las unidades de empuje 150 como los timones 160 se disponen a la altura adecuada para propulsar dicho buque 400 con la mayor eficiencia aprovechando la vena fluida. Sin embargo, cuando el buque 400 modifica su carga el calado D del buque 400 varía, y tanto las unidades de empuje 150 como los timones 160 se pueden disponer a la altura adecuada para propulsar dicho buque 400 con la mayor eficiencia aprovechando la vena fluida. La disposición y accesibilidad de los medios de propulsión y gobierno 100 permite instalar propulsores 152 de diseño óptimo para la condición de carga del buque 400.
El caso extremo llega cuando el buque 400 realiza un trayecto sin carga. En los buques con sistemas de propulsión y gobierno de tipo ventral la popa tiene un menor empuje de flotación, pues tiene un menor desplazamiento, y el buque sin carga tendería a inclinarse hacia la popa. Para que los buques con sistemas de propulsión y gobierno de tipo ventral sin carga puedan ser trimados o equilibrados, disponen de espacios en el interior del casco que se llenan total o parcialmente con agua de lastre, y de esta forma hunden el casco hacia proa para alcanzar dicho trimado o equilibrado y poder navegar. En el buque 400 de la invención, esto no es necesario porque se trimea con muy poco lastre debido al gran desplazamiento en la popa 40. El sistema de propulsión y gobierno 300 se puede fijar a la altura conveniente al ser las unidades de empuje 150 y los timones 160 desplazables en altura, y trabajar con propulsores 152 de diseño adecuado para el nivel de carga existente en el buque 400.
El hecho de necesitar una menor cantidad de agua de lastre, posibilita reducir el vertido de dichas aguas en el lugar donde se realiza el cargado de gas licuado del buque 400, facilitando el cumplimiento de normativas sanitarias internacionales respecto a vertidos del agua de lastre.
Además, el calado D en la popa 40 del buque 400 es inferior al de la popa de un buque con un sistema de propulsión y gobierno de tipo ventral, y este hecho permite aumentar la velocidad del buque 400, ya que la penetración del casco 10 en el agua mejora, y ofrece menor resistencia al avance. La mejora puede llegar a ser al menos de un incremento del 2% en la velocidad respecto a buques con sistema de propulsión y gobierno de tipo ventral. Cuando el buque 400 navega a la velocidad habitual, la reducción del consumo de combustible, en trayectos sin carga, puede ser de al menos un 5%.
El buque 400 con las características anteriormente descritas, podría navegar sin hacer uso de los timones 160. Esto es así, porque dadas las características de lateralidad y disposición de los medios de propulsión y gobierno 100 en los costados de babor 11 y de estribor 12 del buque 400, los motores 151 de las unidades de empuje 150 podrían recibir consignas de velocidad independientes para poder actuar en la gobernabilidad del buque 400, en sustitución de los timones 160. Cuando el buque 400 navega a velocidad de crucero, dado el gran brazo de par de dicho buque 400 debido a la disposición de los medios de propulsión y gobierno 100 respecto de la línea de crujía CL, asignando, cuando es necesario, de forma independiente diferentes velocidades a los motores 151 de las unidades de empuje 150 dispuestas en ambos costados de babor 11 y de estribor 12, el buque 400 se puede gobernar sin necesidad de los timones 160. De esta manera, en otras realizaciones el buque 400 podría prescindir de los timones 160, y ser gobernado por las propias unidades de propulsión 150 de la manera descrita. Aunque podría ser suficiente dicha forma de gobernar el buque 400 incluso a bajas velocidades en las maniobras en un puerto, dada la gran eslora de dicho buque 400, se podrían disponer además sistemas de propulsión transversal 210a, 210b tanto en la popa 40 como en la proa 80 respectivamente, que proporcionan un empuje transversal al buque 400 respecto de la línea de crujía CL, y ayudan a la maniobrabilidad de dicho buque 400.
La Figura 9a muestra una vista en perspectiva en detalle de la popa 40 del buque 400 de la Figura 3, con unos medios anticolisión 60 recogidos, y la Figura 9b muestra una vista en perspectiva en detalle de la popa 40 del buque 400 de la Figura 3, con los medios anticolisión 60 desplegados. Estos medios anticolisión 60 retráctiles están dispuestos en los costados de babor 11 y de estribor 12 en la zona de popa 40, y protegen de impactos a los conjuntos de propulsión y gobierno 200. En las maniobras de arribado y zarpado del buque 400, a pesar de que los conjuntos de propulsión y gobierno 200 estén dispuestos en las aletas de babor 14 y de estribor 15 del buque 400, y no sobrepasen la manga maestra MB del buque 400, existe un nivel de riesgo de que por lo menos los propulsores 152 golpeen la pared del puerto. Para ello, los medios de anticolisión 60, que están recogidos cuando el buque 400 está navegando, se pueden desplegar cuando el buque 400 está maniobrando, de forma que, si hay un impacto contra la pared del puerto, este impacto sea absorbido por los medios de anticolisión 60.
El buque 400 comprende en la realización preferente medios de izado 70 dispuestos en la cubierta principal 20 en la zona de popa 40 próximos a los medios de propulsión y gobierno 100 del buque 400, tal como se muestra en las Figuras 10a y 10b. Estos medios de izado 70 son un puente grúa, pero también pueden ser ménsulas o grúas dispuestas en dicha cubierta principal 20. Para la optimización de la eficiencia de propulsión se pueden sustituir los propulsores 152 para adaptarlos a los diferentes modos de funcionamiento del buque 400. Además, debido a operaciones de mantenimiento u operaciones de limpieza, es necesario, periódicamente o específicamente cuando hay un problema, sustituir alguno de los propulsores 152, o alguno de los motores 151 , o incluso intervenir o sustituir alguno de los timones 160. Los medios de izado 70 permiten también bajar e izar personas y/o componentes en los costados de babor 11 y de estribor 12, para realizar labores de mantenimiento y/o limpieza en el sistema de propulsión y gobierno 300.
La Figura 1 1 muestra una vista en sección transversal del buque 400 según la línea IX - IX de la Figura 4. El buque 400 es un gasero, esto es, un buque que transporta gas, y como tal, transporta gas licuado a aproximadamente -162°C. Los tanques de gas tienen aislamiento, pero a pesar de todo el gas en el interior de los tanques se calienta y evapora. En los buques actuales que transportan gas, ese gas evaporado se quema o se aprovecha como combustible para alimentar maquinaria del propio buque. A pesar de ello en situaciones como la de atracar en un puerto para realizar una operación o por avería, el gas sigue evaporándose pero no se aprovecha con la maquinaria. En dichas situaciones es bueno almacenar dicho gas, y luego aprovecharlo como combustible. El casco 10 del buque 400 es un casco doble que comprende un primer casco 9 exterior que está en contacto con el agua, y un segundo casco 8 interior al primer casco 9. Entre ambos, primer casco 9 y segundo casco 8, se forma un espacio 7 cerrado que se puede utilizar. En otros buques este espacio 7 cerrado se aprovecha para almacenar agua de lastre para los viajes de retorno en vacío. En el buque 400 de la invención, el agua de lastre se reduce drásticamente, y parte de ese espacio 7 cerrado se puede aprovechar para almacenar el gas evaporado a una presión baja de por ejemplo 10 atmósferas, y posteriormente aprovecharlo como combustible del propio buque 400 o como se requiera.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método para la construcción modular de un buque 400'.
La Figura 12a muestra una primera vista en perspectiva de la popa 40' de un buque 400' construido modularmente, y la Figura 12b muestra una segunda vista en perspectiva de la popa 40' de la Figura 12a. Dicha popa 40' puede comprender un sistema de propulsión y gobierno 300 como la descrita para el buque 400, en cualquiera de sus realizaciones, y puede formar parte de un buque 400' que se construye modularmente, siendo dicha popa 40' uno de los módulos, en particular la popa de dicho buque 400'. Dicha popa 40' puede navegar por sí misma mediante los medios de propulsión y gobierno 100 hasta un destino determinado. En efecto, dicha popa 40' presenta una disposición de pesos y empujes tal que resulta estable y es capaz de navegar autónomamente, a diferencia de una popa de un buque con un sistema de propulsión y gobierno de tipo ventral.
Las Figuras 13-17 muestran las etapas de una realización del método de la invención para la construcción del buque 400'. Dicho buque 400' está construido, en esta realización, a partir de un módulo que es una popa 40', un módulo que es una proa 500', y un módulo que es una zona central 600' para el alojamiento de gran parte de la carga a transportar, y todas las características descritas para el buque 400 anteriormente descrito.
El método de la invención para la construcción modular del buque 400' comprende en esta realización:
una etapa de construcción de la popa 40' del buque 400' en un dique 1 de un primer astillero,
una etapa de navegación en la que la popa 40' del buque 400' navega por sí misma mediante los medios de propulsión y gobierno 100 hasta un segundo astillero, y una etapa de unión en la que, en un dique 2 de dicho segundo astillero, dicha popa 40' del buque 400' se une a la proa 500' y a la zona central 600', dando lugar al buque 400'. El método comprende además una etapa de preparación previa a la etapa de navegación, en la que se hace estanco un extremo 42' de la popa 40' construida, incluidos los sistemas de generación de energía y navegación en la etapa de construcción, tal como se muestra en la Figura 12a, y se añaden además elementos de fondeo, un depósito de combustible y luces de posición a dicha popa 40'. Esto permite tener una popa 40' que puede navegar por sí misma hasta un segundo astillero, sin ser remolcada o transportada por otros medios, en la etapa de navegación.
En la etapa de construcción se fijan los conjuntos de propulsión y gobierno 200 en la popa 40', de forma que los medios de propulsión y gobierno 100 se montan en los costados de babor 11 y de estribor 12, propulsando la popa 40' en la etapa de navegación y haciendo con su disposición y la dirección de propulsión que proporcionan, que durante dicha navegación el extremo 42' de la popa 40' haga de popa de dicha popa 40'.
Después de la etapa de navegación se modifica la disposición de los medios de propulsión y gobierno 100 montados en la popa 40' en la etapa de construcción, disponiéndolos de tal manera que, una vez construido el buque 400', dichos medios de propulsión y gobierno 100 propulsan dicho buque 400' haciendo que la popa 40' haga de popa del buque 400'. Así, los medios de propulsión y gobierno 100 del buque modular 400', una vez terminado, generan la propulsión del buque modular 400' en una dirección de avance contraria a la dirección de avance en la que propulsan dichos medios de propulsión y gobierno 100 a la popa 40' durante la etapa de navegación del método.
En esta realización del método para la construcción modular del buque 400', en la etapa de unión, se construye un nuevo módulo formado por la proa 500' y la zona central 600' en el dique 2 del segundo astillero, tal como se muestra en la Figura 15. En otras realizaciones del método, la zona central 600' comprende varios módulos, construyéndose dichos módulos en uno o en varios astilleros, formándose uno o varios nuevos módulos.
La etapa de unión comprende además una fase en la que la popa 40' y un nuevo módulo de buque formado por la proa 500' y la zona central 600', al que se une dicha popa 400', se alinean en flotación para su correcta unión posterior, tal como se muestra en la Figura 16, formándose finalmente el buque 700', tal como se muestra en la Figura 17.
En el caso particular de que el módulo de buque 500', 600' corresponde a un buque ya en uso al que se le ha retirado su popa, se realiza la misma operativa de unión de la popa 40', formándose el buque 400'.
El método de construcción modular de un buque 400' aporta la posibilidad de una mejor gestión de recursos, y el poder trabajar en paralelo, en diferentes astilleros, en la construcción modular del buque 400'. Permite una gestión de capacidades tecnológicas de los distintos astilleros, y la posibilidad de poder construir en astilleros de menor tamaño popas 40' de los buques 400'. En el caso de sustitución de popa de un buque en uso se obtiene un tiempo de parada mínimo con el buque fuera de servicio.

Claims

REIVINDICACIONES
Buque de casco de desplazamiento de gran tamaño, que comprende un casco (10) y un conjunto de propulsión y gobierno (200) dispuesto a cada lado de la línea de crujía (CL) del buque (400, 400'), comprendiendo cada conjunto de propulsión y gobierno (200) medios de propulsión y gobierno (100) que comprenden al menos un propulsor (152), proporcionándose mediante ambos medios de propulsión y gobierno (100) un empuje paralelo a la línea de crujía (CL) para la propulsión del buque (400, 400'), caracterizado porque los medios de propulsión y gobierno (100) están dispuestos a los costados de babor y estribor (1 1 , 12) del casco (10) de tal forma que la proyección ortogonal de dichos medios de propulsión y gobierno (100) sobre el plano del agua está fuera de la superficie de flotación del buque (400,400'), manteniéndose dichos medios de propulsión y gobierno (100) dentro de la manga maestra (MB), la eslora (L) y el calado (D) del buque (400, 400'), y estando la forma del casco (10) configurada de tal manera que la cota inferior (bb) del fondo (13) del casco (10), en un plano vertical y perpendicular a la línea de crujía (CL) en la posición del propulsor (152), está por debajo de la cota superior (bp) de dicho propulsor (152).
Buque según la reivindicación 1 , en donde los conjuntos de propulsión y gobierno (200) están dispuestos en la popa (40, 40') del buque (400, 400').
Buque según la reivindicación 1 o 2, en donde el fondo (13) en el centro de la eslora (L) del buque (400) se mantiene hasta una distancia de la estampa (19) de la popa (40) igual o menor a un 10% de la eslora (L) medida desde la estampa (19).
Buque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la manga del buque (400) comienza a reducirse hasta la estampa (19) de la popa (40) desde una distancia igual o menor a aproximadamente un 35% de la eslora (L) de dicho buque (400) medida desde la estampa (19).
Buque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de propulsión y gobierno (100) comprenden al menos una unidad de empuje (150), comprendiendo dicha unidad de empuje (150) al menos un motor (151), siendo dicho motor (151) eléctrico, y al menos el propulsor (152), comprendiendo dicho motor (151) un eje de salida (153) paralelo a la superficie de flotación y unido al propulsor (152).
6. Buque según la reivindicación 5, en donde el eje de salida (153) del motor (151) de cada unidad de empuje (150) está dispuesto en un plano vertical que forma un ángulo (a) fijo e igual o inferior a 8o respecto del plano vertical que pasa por la línea de crujía (CL).
7. Buque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de propulsión y gobierno (100) están configurados para desplazarse en altura y se pueden disponer en más de una posición operativa en función de la carga del buque (400, 400').
8. Buque según la reivindicación 7, en donde los medios de propulsión y gobierno (100) están configurados para poder disponerse por encima de la línea de flotación (17) del buque (400, 400') en una posición no operativa. 9. Buque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada conjunto de propulsión y gobierno (200) comprende una estructura de soporte (110), fijada a los costados de babor y estribor (1 1 , 12) del casco (10), que soporta los medios de propulsión y gobierno (100) correspondientes. 10. Buque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios de anticolisión (60) retráctiles dispuestos en los costados de babor y estribor (11 , 12), protegiendo de impactos cuando están desplegados a los conjuntos de propulsión y gobierno (200), en las maniobras del buque (400, 400'). 1 1. Buque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está construido a partir de una pluralidad de módulos unidos entre sí, siendo uno de dichos módulos la popa (40') del buque (400').
12. Método para la construcción de un buque (400') según la reivindicación 11 , comprendiendo el método:
una etapa de construcción de la popa (40') del buque (400'),
una etapa de navegación en la que la popa (40') del buque (400') navega por sí misma mediante los medios de propulsión y gobierno (100) hasta un destino determinado, y
- una etapa de unión en la que, en dicho destino determinado, la popa (40') del buque (400') se une a al menos un módulo (500', 600') del buque (400').
13. Método según la reivindicación 12, en donde en la etapa de construcción se fijan los medios de propulsión y gobierno (100) del buque (400') a la popa (40') del buque (400'), de forma que la dirección de avance de la popa (40') del buque (400') es la contraria a la dirección de avance del buque (400') a construir, disponiéndose dichos medios de propulsión y gobierno (100) en su posición final después de la etapa de navegación. 14. Método según una de las reivindicaciones 12 o 13, en donde el módulo (500', 600') del buque (400') corresponde a un buque en uso.
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