BRPI0612068A2 - navio - Google Patents

Abstract

NAVIO A invenção refere-se a um navio, em particular navio cargueiro, dito navio compreendendo uma pluralidade de rotores Magnus (10). De acordo com a invenção, a cada um da pluralidade de rotores Magnus está associado um motor elétrico controlável individualmente (M) para a rotação do rotor Magnus (10), em que a cada motor elétrico (M) está associado um conversor (U), para controlar o número de rotações e/ou adireção de rotação do motor elétrico (M).

Description

"NAVIO"

A presente invenção refere-se a um navio, em particular umnavio cargueiro, com um rotor Magnus. Um navio deste tipo já é conhecidode "Die Segelmaschine" de Claus Dieter Wagner, Ernst Kabel Verlag GmbH,Hamburgo, 1991, folha 156. Aqui foi investigado se um rotor Magnus podeser utilizado como acionamento ou acionamento auxiliar para um naviocargueiro.

A US 4.602.584 mostra igualmente um navio no qual umapluralidade de rotores Magnus é usada para o acionamento do navio. Da DD243 251 Al é igualmente conhecido um navio com um rotor Magnus ou umrotor Flettner. Na DE 42 20 57 é igualmente mostrado um navio com um rotorMagnus. Atenção é ainda dirigida para o seguinte estado da arte: US4.398.895, DE 101 02 740 Al, US 6.848.382 BI, DE 24 30 630, DE 41 01238 A.

O efeito de Magnus descreve uma ocorrência de uma forçatransversal, isto é, perpendicular ao eixo geométrico e à direção de fluxo deafluxo, com respeito a um cilindro que gira ao redor de seu eixo geométrico eque tem um fluxo de afluxo em relação perpendicular ao eixo geométrico. Ofluxo em torno do cilindro rotativo pode ser imaginado como umasuperposição de um fluxo homogêneo e de uma turbulência ao redor docorpo. Por meio da distribuição desuniforme do fluxo total resulta umadistribuição de pressão assimétrica na periferia do cilindro. Um navio é,assim, provido com rotores que rodam ou que giram, os quais, no fluxo devento, geram uma força que é perpendicular à direção efetiva do vento, isto é,a direção de vento que é corrigida com a velocidade máxima, e aquela forçapode ser usada similarmente à situação que envolve navegação a vela, parapropulsionar o navio para avante. O cilindro que está disposto perpendiculargira em torno de seu eixo geométrico e ar que está fluindo para o mesmo apartir do lado flui então preferivelmente na direção de rotação ao redor docilindro, em virtude de fricção de superfície. No lado frontal, por conseguinte,a velocidade de fluxo é maior e a pressão estática é menor, de modo que onavio é sujeito a uma força na direção para frente.

O objetivo da presente invenção é prover um navio que temum baixo consumo de combustível.

Este objetivo é atingido por um navio de acordo com areivindicação 1.

Assim, é provido um navio, em particular um navio cargueiro,o qual tem uma pluralidade de rotores Magnus. A cada um dos rotoresMagnus está associado um motor elétrico controlável individualmente para arotação do rotor Magnus. A cada motor elétrico está novamente associado umconversor, para controlar o número de rotações e/ou a direção de rotação domotor elétrico.

Por conseguinte, é provido um navio que pode usar o efeito deMagnus para o acionamento. A propulsão que resulta através dos rotoresMagnus pode ser otimizada por meio do controle individual dos diferentesrotores Magnus.

Em seguida, exemplos de concretização e vantagens dapresente invenção serão explicados mais detalhadamente mediante referênciaaos desenhos anexos.

A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um navio deacordo com um primeiro exemplo de concretização,

a figura 2 mostra uma vista lateral e uma vista em corte parcialdo navio da figura 1,

a figura 3 mostra uma outra vista em perspectiva do navio dafigura 1,

a figura 4 mostra uma representação esquemática do diferenteconvés de carga do navio da figura 1,

a figura 5a mostra uma vista em corte do navio da figura 1,a figura 5b mostra uma outra vista em corte do navio da figura 1,

a figura 5c mostra uma vista em corte da casa de convés 40 donavio da figura 1,

a figura 6 mostra um diagrama de ligação de blocos docontrole do navio de acordo com o primeiro exemplo de concretização dafigura 1,

a figura 7 mostra uma representação esquemática de umsistema de geração para energia elétrica,

a figura 8 mostra uma disposição de vários lemes na popa donavio,

a figura 9a mostra uma representação esquemática do lemecentral em uma vista lateral,

a figura 9b mostra uma representação esquemática do lemecentral em uma vista a partir de trás,

a figura 10a mostra uma representação esquemática de uma páde hélice na vista a partir de trás,

a figura 10b mostra uma representação esquemática da pá dehélice em uma vista lateral,

a figura 10c mostra uma representação esquemática da pá dehélice na vista superior,

a figura 10d mostra uma representação esquemática de umavista lateral uma forma de concretização alternativa de uma pá de hélice, e

a figura 10e mostra uma representação esquemática de umavista superior sobre a pá de hélice alternativa.

A figura 1 mostra uma representação esquemática de um naviode acordo com um primeiro exemplo de concretização. O navio tem, nestecaso, um casco consistindo de uma região abaixo da água 16 e uma regiãoacima da águal5. Ainda, o navio tem quatro rotores Magnus ou rotoresFlettner 10, os quais são dispostos nos quatro cantos do casco. O navio temuma casa de convés 40 disposta no castelo de proa, com uma ponte 30. Onavio tem sob a água um parafuso 50. Para uma melhor capacidade demanobra, o navio pode ter igualmente lemes de empuxe transversal, em quepreferivelmente um está previsto na popa e um até dois lemes de empuxetransversal estão providos na proa. Estes lemes de empuxe transversal sãopreferivelmente acionados eletricamente. As acomodações, cozinha,compartimentos de suprimento, refeitórios, etc., são dispostos na casa deconvés 40. Neste caso, a casa de convés 40, a ponte 30 bem como todassuperestruturas acima do convés exposto às intempéries 14 são de umaconfiguração aerodinâmica para reduzir a resistência do ar. Isto é emparticular atingido pelo fato e que as bordas agudas e partes-componentescom bordas agudas são substancialmente evitadas. Para minimizar aresistência do ar, tão poucas superestruturas quanto possível são previstas.

O navio de acordo com o primeiro exemplo de concretizaçãorepresenta em particular um navio cargueiro que é especialmente projetadopara o transporte de instalações de energia eólica e seus componentes. Otransporte de instalações de energia eólica bem como de seus correspondentescomponentes pode ser somente limitadamente realizado com navioscargueiros comercialmente disponíveis, pois os componentes de umainstalação de energia eólica representam uma correspondente necessidade deespaço que não corresponde às dimensões de contêineres usualmentecomerciais, enquanto que as massas dos componentes individuais sãopequenas em comparação com sua necessidade de espaço. Menção pode serfeita aqui, a título de exemplo, de lâminas de rotor ou de revestimentos degôndola de instalações de energia eólica, que são preponderantemente naforma de estruturas volumosas, reforçadas com fibras de vidro, tendo um pesode poucas toneladas.

Neste caso os quatro rotores Magnus 10 representam aquiacionamentos acionados a ar para o navio de acordo com a invenção. Éprovido que o navio deva ser acionado fundamentalmente com os rotoresMagnus e utilizar a hélice ou o acionamento principal somente para afinalidade de suplemento quando as condições de vento são inadequadas.

A configuração do casco do navio é de tal maneira projetadaque a popa se projeta para fora da água tanto quanto possível. Isto significa,por um lado, que a altura da popa está sobre o nível da água, por outro lado,contudo, também o comprimento da porção de popa fica também suspensosobre a superfície da água.

Esta configuração de projeto serve para prover aseparação da água prematuramente a partir do casco a fim de evitar uma ondaque se movimenta vindo por detrás do navio, pois esta conduz a uma elevadaresistência do casco, porque também ondas que são provocadas pelo navio sãocriadas por meio da potência de máquina, que então, todavia, não mais édisponível para a propulsão.

A proa do navio é cortada de modo abrupto sobre umadistância relativamente longa. A região de navio, abaixo da água, é projetadaem uma maneira a ser otimizada com respeito à resistência com vistas aaspectos hidrodinâmicos, até uma altura de cerca de 3 m acima da linhad'água da construção.

Assim, o caso do navio não é projetado para uma máximacapacidade de suporte de carga, mas sim para uma resistência mínima(aerodinâmica e hidrodinâmica).

As superestruturas do navio projetadas para propiciar boasdinâmicas de fluxo. Isto é atingido em particular por meio de todas superfíciesque são na forma de superfícies lisas. A configuração de projeto da ponte 30 eda casa de convés 40 é destinada, em particular para evitar turbulência atrásdas mesmas, de modo que a atuação dos rotores Magnus pode ser efetuadacom tão pouco distúrbio quanto possível. A ponte 30 com a casa de convés 40é preferivelmente disposta na proa do navio. Uma disposição dassuperestruturas no centro do navio é igualmente possível, mas isto impediriadesnecessariamente o carregamento e descarregamento da carga porque assuperestruturas seriam desta maneira arranjadas precisamente sobre o centrodo compartimento de carga.

Como uma alternativa para isto, a casa de convés 40 bemcomo a ponte 30 podem ser dispostas na popa do navio, mas isto seriaconsiderado desvantajoso uma vez que os rotores Magnus interfeririam comuma visão desimpedida à frente.

O acionamento ou a propulsão para o navio é otimizado paraacionamento por vento, de modo que o navio da presente invenção é um navio à vela.

Os rotores Magnus são preferivelmente dispostos na regiãodos pontos de canto dos compartimentos de carga, de modo que eles definemuma área retangular. Todavia, deve ser destacado que igualmente uma outradisposição é possível. A disposição dos rotores Magnus é baseada em umaidéia que uma determinada área de rotor é necessária para atingir a desejadapotência de acionamento por meio dos rotores Magnus. As dimensões dosrotores Magnus individuais são reduzidas pela divisão daquela superfícierequerida por ao todo quatro rotores Magnus. Por meio desta disposição dosrotores Magnus, é provido que a maior área contínua possível permaneçalivre, a qual serve, em particular, para o carregamento e descarregamento donavio e permite que uma carga de convés seja suportada na forma de umapluralidade de cargas de contêiner.

Neste caso, os rotores Magnus devem ser de tal maneiraprojetados que sua operação a mesma potência (aproximadamente 6000 kW)que é gerada por meio da hélice. Com um vento adequado, por conseguinte, oacionamento para o navio pode ser implementado inteiramente pelos rotoresMagnus 10. Isto é atingido, por exemplo, em uma velocidade de vento deentre 12 e 14 metros por segundo, de modo que a hélice ou o acionamentoprincipal pode ser desconectados, pois ele não é mais requerido para apropulsão do navio.

Os rotores Magnus e o acionamento principal são, com isto, detal maneira projetados, que, se existir vento insuficiente, o acionamentoprincipal apenas tem que fornecer a diferença em potência que não pode serproduzida pelos rotores Magnus. Um controle do acionamento é efetuado,assim, de tal maneira, que os rotores Magnus 10 geram a potência máxima ouaproximadamente a potência máxima.

Uma elevação da potência dos rotoresMagnus conduz, assim, imediatamente a uma economia em combustível, pois,para o acionamento elétrico pelo acionamento principal, não tem que sergerada nenhuma energia adicional. A economia em combustível resulta,assim, sem que uma adaptação seja requerida entre um acionamento principalou hélice acionado por meio de um motor de combustão interna, e o controledos rotores Magnus.

A figura 2 mostra uma vista lateral e uma vista em corteparcial do navio da figura 1. Neste caso, são igualmente mostrados os rotoresMagnus 10, a casa de convés 40 e a ponte 30. O convés exposto àsintempéries 14 tem aberturas de admissão livres 18, as quais podem sercobertas com material transparente para prover proteção contra influências dotempo ou água do mar. A este respeito, a forma das coberturas correspondeàquela das outras porções de casco. Em adição, os três conveses de carga, istoé, um compartimento inferior 60, um primeiro convés intermediário 70 e umsegundo convés intermediário 80 são mostrados aqui.

A figura 3 mostra uma outra vista esquemática do navio dafigura 1. Neste caso, é em particular mostrada a popa do navio. O navio temnovamente uma região superior 15 e uma região inferior 16, uma casa deconvés 40 e uma ponte 30 bem como quatro rotores Magnus 10. Ainda, onavio tem um portão de popa 90, preferivelmente acionado hidraulicamente,através do qual material rolante pode ser carregado no e descarregado dosegundo convés intermediário 70b. O portão de popa 90 pode, neste caso, porexemplo, ter uma altura de 7 metros bem como uma largura de 15 metros.Adicionalmente a isto, um elevador pode ser instalado, de modo que, comisto, um carregamento rolante do primeiro convés intermediário 80 bem comodo compartimento inferior 16 é possível. O compartimento inferior 16encontra-se, neste caso, abaixo da linha d'água da construção.

A figura 4 mostra uma vista esquemática dos diferentescompartimentos de carga, mais especificamente do compartimento inferior60, do primeiro convés intermediário 70 bem como do segundo convésintermediário 80.

A figura 5 a mostra uma vista em corte dos compartimentos decarga. Neste caso, o compartimento inferior 60 é disposto como ocompartimento de carga mais abaixo ou inferior. Acima do compartimentoinferior 60 estão dispostos o segundo convés intermediário 70 bem como dosegundo convés intermediário 80. O segundo convés intermediário 80 éfechado por meio do convés superior 14. Nos lados do convés superior estáprevisto um passadiço de operação ou convés principal 85, o qualpreferivelmente tem aberturas 18. Estas aberturas podem ser, opcionalmente,configuradas que podem ser fechadas.

A braçola de escotilha da escotilha de carregamento bem comoo passadiço de operação 85 são providos sobre todo o comprimento com umacobertura (o convés exposto às intempéries), de modo que uma área com umasuperfície é formada, a qual é adaptada à parede externa do navio.

Como pode ser visto em particular da figura 5 a, o navio temtrês compartimentos de carga dispostos uns acima dos outros, os quais emparticular têm paredes laterais lisas sem sub-enchimento. Isto é atingido pormeio de uma estrutura de parede dupla para o casco. A cobertura docompartimento inferior 60 bem como do primeiro convés intermediário 70 éefetuada preferivelmente com coberturas de pontões individuais, as quais, porexemplo, podem ser suspensas a parir de membros transversais que sãoarranjados a várias alturas na parede de tanque lateral, em uma tal maneira,que elas podem ser pivotadas para fora da posição. Aqueles pontõespreferivelmente têm uma capacidade de suporte de carga de seis até deztoneladas por metro quadrado. Os pontões podem, por exemplo, sermovimentados por meio de um guindaste de convés. Caso os pontões nãosejam requeridos, eles podem ser acondicionados em relação mutuamentesuperposta à frente da região de compartimento de carga.

Os pontões acima descritos servem para subdividir o interiordos compartimentos de carga, em que os pontões podem ser suspensos emdiferentes compartimentos de carga em uma altura variável, de modo que aaltura dos compartimentos de carga individuais pode ser configurada variável.

Assim, o compartimento de carga pode ser de diferentes alturas em suaextensão ou ao longo de seu comprimento, de modo que uma porção docompartimento de carga de maior altura pode acomodar correspondente carga,enquanto que uma oura porção do compartimento de carga é de menor altura,de modo que, correspondentemente, mais altura é disponível para ocompartimento de carga a ser encontrado acima. Isto torna possível atingirdivisão extremamente flexível da área de carga nos vários compartimentos decarga.

Providos entre a parede externa do navio e a parede doscompartimentos de carga estão tanques de lastro, os quais, por exemplo,podem ser cheios com água de lastro, para proporcionar ao navio a requeridaestabilidade. Acima do tanque de lastro está disposto o convés principal 85,isto é, o convés principal 85 se estende fora do compartimento de carga aolado da braçola de escotilha 86.

O lado superior do casco do navio é de uma configuraçãofavorável em termos da dinâmica de fluido em virtude da configuração deprojeto da cobertura da braçola de escotilha, pois não existem superestruturasque poderiam causar turbulência fluxo de ar. Esta é também a razão paracobrir o convés principal até a parede externa do navio, de modo que resultesobre o convés principal 85 um passadiço que é protegido com relação aotempo e fechado em uma maneira favorável em termos da dinâmica de fluxo.

A figura 5b mostra uma outra vista em corte do navio da figura1. Uma parte da vista em seção da figura 5a é mostrada aqui. O convésexposto às intempéries 14 se estende sobre o convés principal 85 e segue-se àparede externa do navio, de modo que uma favorável configuraçãoaerodinâmica é atingida. O convés principal 85 tem uma braçola de escotilha86 no lado voltado para o compartimento de carga. A configuração do convésexposto às intempéries ou da cobertura do convés principal, que se segue àparede externa do navio também protege o convés principal 85 contracondições desfavoráveis do tempo, além da forma aerodinamicamentefavorável.

O navio tem ainda um escotilha de convés exposto àsintempéries. Este escotilha de convés exposto às intempéries tem, porexemplo, um tamanho de 70 χ 22 m e é coberto com um sistema de coberturade dobramento, acionado hidraulicamente, (tal como, por exemplo, umsistema MacGregor ou similar). A capacidade de suporte de carga da escotilhade convés exposto às intempéries é preferivelmente entre 3 a 5 toneladas pormetro quadrado.

A escotilha de convés exposto às intempéries é fechado de tráspara frente, de modo que coberturas de escotilha dispostasperpendicularmente estão entre os rotores Magnus sobre o corpo posterior donavio quando a escotilha é aberto. Preferivelmente, é provida uma pluralidadede olhais de amarração para transportar componentes e uma instalação deenergia eólica. Os materiais para as coberturas de tanque do compartimentoinferior 60 preferivelmente não representam materiais combustíveis, de modoque os olhais de amarração podem ser soldados no local no compartimentoinferior 60.

A capacidade de suporte de carga da cobertura de tanque épreferivelmente entre 17 e 20 toneladas por metro quadrado. Todoscompartimentos de carga, incluindo a escotilha de convés exposto àsintempéries, são preferivelmente igualmente configurados para o transportede contêineres padronizados. Preferivelmente, podem existir cinco camadasde contêineres marítimos padronizados abaixo do convés e cinco camadassobre o convés, provendo assim uma capacidade máxima de 824 TEU.

A figura 5 c mostra uma vista em corte da casa de convés 40 donavio da figura 1. A seção transversal mostrada na figura 5c apenas representaum exemplo. Neste caso, a casa de convés é de uma configuraçãoarredondada em sua uma extremidade, enquanto que a casa de convés seestreita para trás em uma maneira aerodinamicamente favorável.

O navio tem ainda um guindaste de bordo (não mostrado), oqual preferivelmente é provido na forma de um guindaste de portal com umacapacidade de suporte de carga de, por exemplo, 75 toneladas. O guindaste debordo é preferivelmente sobre o convés principal. Os trilhos para o guindastede bordo se estendem preferivelmente em paralelo à braçola da escotilha decarga.

A altura do guindaste de portal, que se estende sobre o convésprincipal, deve preferivelmente ser configurado de tal maneira que oguindaste seja projetado para girar componentes de instalações de energiaeólica e seja usado de maneira secundária para girar contêineres. Como oguindaste é deslocável sobre todo o comprimento de escotilha e sobre toda alargura do navio, é possível atingir qualquer posição dentro doscompartimentos de carga. A lança do guindaste é preferivelmente ajustávelem altura para poder elevar componentes de diferentes tamanhos sobre abraçola de escotilha. Seu comprimento é, por conseguinte, 10 metros. Oguindaste de portal é, neste caso, de tal maneira configurado, que ele tem umaposição de estacionamento na região frontal do segundo convés intermediário70 tem. Preferivelmente, o guindaste de portal é disposto sobre umaplataforma de elevação com trilhos, de modo que ele pode fechar por cima oconvés exposto às intempéries.

O navio de acordo com o primeiro exemplo de concretizaçãotem preferivelmente um acionamento principal diesel-elétrico.Preferivelmente sete unidades a diesel com, cada, 1000 kW de saída depotência elétrica, suprem todo o sistema a bordo com os motores de propulsãoprincipal e os motores de acionamento para os rotores Magnus bem como osLemes de empuxe transversal. Neste caso, os conjuntos a diesel sãoconectados e desconectados automaticamente de acordo com as demandas apartir do sistema a bordo. A casa de máquinas para as unidades a dieselencontram-se preferivelmente dispostas no castelo de proa abaixo dassuperestruturas do convés. O compartimento de montagem tem um escotilhade montagem para o convés principal bem como correspondentesdispositivos, os quais permitem a substituição parcial ou completa dasunidades em um porto. Os tanques de combustível são preferivelmentedispostos no castelo de proa atrás da parede externa de parede dupla do navio.

O acionamento principal 50 é, neste caso, acionado por meio de um motorelétrico que recebe sua potência elétrica através de um gerador acionado adiesel. Os motores de propulsão elétricos principais atuam, neste caso,diretamente sobre um propulsor de passo variável, o qual tem um ângulo depasso máximo de 90°. As lâminas podem, assim, ser movidas para a posiçãoembandeirada. O motor de propulsão principal é disposto com todas unidadesauxiliares no compartimento de motor principal, atrás do compartimento decarga mais inferior. As linhas de suprimento elétricas entre o compartimentode unidades a diesel e o compartimento de motor principal são implementadasde forma redundante, tanto no lado da porta quanto também no lado doestibordo. Em adição a isto, o navio pode ter um compartimento a diesel deemergência na região corpo posterior do navio. O leme do navio épreferivelmente proporcionado por meio de um leme balanceado, operadohidraulicamente, para assegurar boa capacidade de manobra.

O acionamento de hélice é basicamente provido para os quatrorotores Magnus 10. O acionamento bem como o controle dos quatro rotoresMagnus é efetuado, neste caso, de forma totalmente automática e, em cadacaso, independentemente para cada um rotores Magnus, de modo que osrotores Magnus também podem ser controlados distintamente, isto é, nadireção de rotação e número de rotações.

A figura 6 mostra um diagrama de ligação de blocos docontrole do navio de acordo com o primeiro exemplo de concretização dafigura 1. Cada um dos quatro rotores Magnus 10 tem um próprio Motor Mbem como um conversor separado U. Os conversores U são conectados comuma unidade de controle central SE. Um acionamento a diesel DA éconectado com um gerador G, para gerar energia elétrica. Os respectivosconversores U são conectados com o G. Ainda, também mostrado é umacionamento principal HA, o qual é conectado igualmente com um motorelétrico M, que é novamente conectado com um conversor de freqüênciaseparado U tanto com der unidade de controle SE como também com ogerador G. Os quatro rotores Magnus 10 podem ser controlados tantoindividualmente como também independentemente um do outro. O controledos rotores Magnus bem como do acionamento principal é efetuado por meioda unidade de controle SE que, com base nas medições do vento quecorrentemente prevalece (velocidade de vento, direção de vento) El, E2, bemcomo com base nos itens de informação que se refere à velocidade dedeslocamento de referência e desejada E3 (e, opcionalmente, com base eminformação de navegação a partir da unidade de navegação NE), determina acorrespondente velocidade de rotação e direção de rotação para o rotorMagnus individual 10 bem como do acionamento principal, a fim de atingiruma força de propulsão máxima. A unidade de controle SE, em dependênciada força de empuxe dos quatro rotores Magnus bem como da velocidade atualdo navio e do valor de referência, a velocidade da velocidade, a velocidadepasso a passo da instalação de acionamento principal para baixo, desde queisto seja necessário. Assim, a potência de energia eólica pode ser convertidadiretamente e automaticamente em uma economia de combustível. O naviopode também ser controlado sem o acionamento principal em virtude docontrole independente dos rotores Magnus 10. Em particular, a estabilizaçãodo navio pode ser atingida em um mar bravio por meio do controle apropriadodos respectivos rotores Magnus 10.

Além disto, pode ser provido um ou mais Lemes de empuxetransversal QSA, a fim de melhorar a capacidade de manobra do navio. Nestecaso, um leme de empuxe transversal pode ser provido atrás bem como um oudois Lemes de empuxe transversal podem ser providos na frente do navio. Acada Lemes de empuxe transversal QSA está associado um motor para oacionamento bem como um conversor. O conversor U é novamente conectadocom a unidade de controle central SE e o gerador G. Assim, os lemes deempuxe transversal (apenas um está mostrado na figura 6) podem serutilizados igualmente para controlar o navio, pois eles estão conectados com aunidade de controle central (através do conversor). Os Lemes de empuxetransversal QSA podem, cada, ser controlados individualmente com vistas aseu número de rotações e direção de rotação pela unidade de controle centralSE. Neste caso, o controle pode ser realizado como acima descrito.

Um propulsor de passo variável é usualmente variável em umafaixa que é entre -20° a +20°. Em um ajuste de +20°, uma propulsão máxima éproduzida, enquanto que um ajuste de passo variável para -20° causa com queo navio se mova em reverso.

Preferivelmente, a faixa de ajuste do propulsor de passovariável é configurada de -20° a +100°. Assim, a hélice pode ser girado parauma posição embandeirada em aproximadamente +90°, pelo que a resistênciada hélice é mínima quando o navio está operando com pura propulsão deMagnus. Isto é particularmente vantajoso à medida que, quando o avio é deuma configuração aerodinamicamente mais favorável, e é possível que ahélice seja desligado em um instante mais anterior que o acionamentoMagnus pode em um instante mais anterior, provê a saída de potênciarequerida para propulsão para frente do navio quando a resistência das pás dahélice não mais tem que ser superada.

Os valores vantajosos para o acionamento de Magnus sãoatingidos, por exemplo, com fluxos de afluxo em uma faixa de entre 30° eaproximadamente 130°, preferivelmente de entre 45° e 130°, com respeito aocurso do navio. Uma vez que o acionamento do navio deve ser efetuado tantoquanto possível pelos rotores Magnus, o deslocamento contra o vento ésomente limitadamente possível, de modo que, em termos de navegação, umcerto desvio a partir do curso ideal é possível a fim de, desta maneira, tornarpossível fazer melhor uso do acionamento por meio dos rotores Magnus.Desta maneira, tanto a direção do vento quanto também a velocidade do ventotêm uma influência sobre a navegação ou controle do navio.

Neste contexto, referência deve ser feita à verdadeira direçãode vento e à verdadeira velocidade de vento, as quais resultam dos dadosmeteorológicos que são superpostos pelo movimento do navio. A adiçãovetorial para a direção de vento meteorológica e velocidade de vento e o cursoe a velocidade de movimento do navio conduzem ao que é referido como overdadeiro vento, o que é descrito por meio da verdadeira direção e vento epela verdadeira velocidade de vento.

A capacidade de manobra pode ser melhorada por meio dadisposição de quatro rotores Magnus 10 (dois dianteiros e dois traseiros sobreo navio) bem como por meio de um correspondente controle.

Os rotores Magnus 10 têm preferivelmente uma altura total de27 metros sobre o convés principal e um diâmetro de 3,5 metros. Assim,resulta um vão livre de altura livre máxima de 40 metros, com um calado de 5metros. Outras dimensões são naturalmente igualmente possíveis. Os motoreselétricos bem como o conversor dos respectivos rotores Magnus são dispostosabaixo do rotor em um compartimento separado sob o convés. Isto significaque os conversores e os motores são acessíveis para finalidade demanutenção.

Em adição aos exemplos de concretização acima descritos, onavio pode ter uma porta elevatória de amarração conectada com o navio comum cabo de amarração. Desta maneira, uma tal porta elevatória de amarração,com direções de vento apropriadas, pode ser usada como um acionamentoauxiliar para ainda mais economizar combustível.

Os rotores Magnus acima descritos podem ter um modo de altavelocidade de 15 ou maior, preferivelmente maior do que 20. Um tal modo dealta velocidade torna possível atingir uma significante elevação em eficiência.

A figura 7 mostra uma forma de concretização modificada dosistema de geração para a energia elétrica do navio. O sistema de geração deacordo com a figura 7 pode ser integrado no sistema de controle mostrado nafigura 6. A título de exemplo, a figura mostra dois acionamentos a diesel oumotores de combustão interna DA com geradores elétricos Gl, G2,conectados a jusante. Os gases de exaustão do acionamento a diesel DA sãodescarregados através de um tubo de exaustão 110 e passados para umaunidade de pós-combustão NV. Nesta unidade de pós-combustão NV, osconstituintes do gás de exaustão que ainda não foram inflamados nosacionamentos a diesel DA são queimados e, por meio de um trocador de calorWT, conectado a jusante, este calor de combustão, mas também uma parteconsiderável do calor do gás de exaustão, é retirado do mesmo e usado paraacionar um outro gerador G3, o qual gera, a partir deste calor, em adição,energia elétrica. Isto significa que os acionamentos a diesel DA sãocorrespondentemente menos pesadamente carregados e seu consumo decombustível é correspondentemente mais baixo. Os gases de exaustão quesão sujeitos ao pós-tratamento desta maneira podem ser então descarregadospor meio de uma chaminé 112.

A energia elétrica gerada pelos geradores Gl - G3 pode seralimentada, como mostrado na figura 6, ao motor M do acionamento principalHÁ, por exemplo através de uma rede elétrica a bordo. Em adição, osconversores U e os motores elétricos M dos rotores Magnus 10 podem sersupridos com energia elétrica por meio de uma rede a bordo. A rede a bordopode também ser usada para assegurar o suprimento de energia elétrica para onavio.

A figura 8 mostra uma representação simplificada da seçãotransversal do casco do navio. O casco do navio tem uma região superior 15 euma região inferior 16. Um hélice 50 do sistema de acionamento de propulsãoconvencional e o leme central 51 são arranjados no centro do navio.

Disposto em cada um dos dois lados do leme central 51encontra-se um respectivo outro leme 52a, 52b. aqueles outros lemes 52a, 52bsão arranjados deslocados por uma predeterminada distância a partir do lemecentral 51 em direção ao lado da porta (leme 52a) e ao lado de bordo decontrole (leme 52b). Aqueles dois lemes adicionais 52a, 52b apresentam umaárea cujo tamanho é aproximadamente o dobro da do leme central 51. A esterespeito, aqueles lemes adicionais 52a, 52b servem, neste caso,principalmente para melhorar as propriedades de navegação à vela do navio,isto é, as propriedades quando do movimento usando o acionamento de rotorMagnus.

A figura 9a mostra uma vista lateral uma forma deconcretização alternativa do leme central 51. Nesta forma de concretizaçãoalternativa, o leme 51 tem uma assim chamada pêra-Costa 53. Montadas nestapêra-Costa 53 estão aletas de guia 53a, 53b, as quais são configuradas de talmaneira que elas convertem pelo menos uma parte da turbulência gerada pelahélice na água em uma força de propulsão para o navio, desta maneira, apotência suprida na hélice 50 é mais efetivamente convertido em uma força depropulsão e, desta maneira também contribui para a economia de combustível.

A figura 9b mostra uma outra vista do leme central 51 com apêra-Costa 53 bem como aletas de guia 53a, 53b, 53c, 53d. Estas aletas deguia 53a - 53d são adicionalmente envoltas por um anel 54. Esta disposiçãoda pêra-Costa, das aletas de guia e do anel envolvendo as últimas melhoraainda mais a conversão da potência suprida para a hélice (não mostrado nestafigura, ver a figura 8, referência 50) em força de propulsão para o navio.

A figura IOa mostra em uma vista grandemente simplificadauma das pás de hélice 50a com um arco de borda 55 montado sobre asmesmas, na vista a partir de trás. A figura IOb mostra uma vista lateral destapá de hélice 5 0a, e o arco de borda 55 que se encurva para fora para um lado(em direção à direita da figura) pode ser claramente visto aqui.

A figura 10c mostra uma vista plana daquela pá de hélice 50ae o arco de borda 55a pode ser claramente visto como sendo e uma formaelíptica. Esta forma elíptica conduz a m comportamento particularmentedesejável em termos de dinâmica de fluxo e uma soltura progressiva do fluxoao longo da forma elíptica, de modo que existe ainda somente uma pequenaparte muito pequena do fluxo que tem que se soltar a partir do arco de borda55 a, na sua ponta. Isto significa que soltura do fluxo é associado com perdassubstancialmente menores e que também contribui para um desempenho depropulsão melhorado e, desta maneira, melhor utilização de combustível. Umarco de borda elíptico 55a' é mostrado em linha tracejada na parte esquerdadesta figura. Isto indica que o arco de borda pode naturalmente ser encurvadopara fora do plano da pá de hélice 5 a não somente em direção ao ladomostrado na figura 10b, mas também em direção ao lado oposto, dependendodas respectivas exigências envolvidas.As figuras IOd e IOe mostram uma forma de concretizaçãosimilar, senão alternativa. Poderá ser claramente visto da figura IOd que, aqui,existem dois arcos de borda 55a, 55b, os quais são angulados para ladosmutuamente opostos do plano da pá de hélice 50a. Em contraste com a vistanas figuras 10b, 10c, nas quais somente um arco de borda foi representado,são previstos aqui dois arcos de borda. Isto provê que as perdas devidas aodesligamento do fluxo a partir das pás de hélice 50a sejam ainda maisreduzidas e, assim, força ainda maior é disponível para a propulsão do navio.

Claims (22)

1. Navio, em particular navio cargueiro, caracterizado pelofato de compreender uma pluralidade de rotores Magnus (10), em que a cadaum da pluralidade de rotores Magnus está associado um motor elétricocontrolável individualmente (M) para a rotação do rotor Magnus (10), em quea cada motor elétrico (M) está associado um conversor (U), para controlar avelocidade de rotações e/ou a direção de rotação do motor elétrico (M).

2. Navio de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que compreende uma unidade de controle central (SE) conectada comos conversores (U) para controlar os conversores individuais (U), paracontrolar a velocidade de rotações e/ou a direção de rotação dos rotoresMagnus (10), em cada caso, independentemente dos outros rotores Magnus (10).

3. Navio de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que a velocidade de rotações e/ou a direção de rotação dos rotoresMagnus (10) são controlados em dependência da velocidade de vento, dadireção de vento, de um curso predeterminável e/ou de informações denavegação.

4. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que ainda compreende um motor elétrico comoacionamento principal (HA) do navio, em um conversor (U) é associado aomotor elétrico para controlar o motor.

5. Navio de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizadopelo fato de que os rotores Magnus (10) são controlados de tal maneira pelaunidade de controle central (SE) que uma propulsão máxima é atingida, emque a diferença entre a propulsão desejada e a propulsão obtida por rotaçãodos rotores Magnus (1) é proporcionada pelo acionamento principal (HA).

6. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:um convés exposto às intempéries, o qual tem cantossubstancialmente arredondados e partes-componentes arredondadas, paraimplementar uma forma aerodinâmica.

7. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:um passadiço de operação (85) no convés principal, em que opassadiço de operação (85) é provido pelo menos por porções de tal maneiracom uma cobertura que à cobertura se segue uma parede externa do navioe/ou um lado superior do navio.

8. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:uma casa de convés (40) cujo perfil é configurado de talmaneira que ele contribui para a propulsão do navio.

9. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:um compartimento de carga subdivisível (60, 70, 80), em queuma subdivisão do compartimento de carga (60, 70, 80) é efetuada por meiode uma instalação de coberturas de pontão.

10. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:um escotilha de convés exposto às intempéries (14), que podeser fechada, em particular com um sistema de cobertura de dobramento,acionado hidraulicamente, que se estende substancialmente sobre todo ocomprimento do compartimento de carga (80).

11. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que um portão de popa que pode ser fechada (90)que preferivelmente é acionado hidraulicamente.

12. Navio de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que compreende:um elevador disposto na região do portão de popa (90), atravésdo qual o compartimento de carga pode ser alcançado.

13. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:um guindaste de bordo, em particular um guindaste de portal,que pode ser deslocado sobre trilhos.

14. Navio de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que:o guindaste de bordo é disposto sobre uma plataforma deelevador de tal maneira que o guindaste de bordo pode ser deslocado em umplano abaixo do convés exposto às intempéries de tal maneira que o convésexposto às intempéries pode se fechar sobre o guindaste a bordo.

15. Navio de acordo com uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que compreende:pelo menos um motor de combustão interna (DA) que éacoplado com um gerador elétrico (Gl, G2) para gerar energia elétrica.

16. Navio de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que compreende:uma unidade de pós-combustão (NV) para a pós-combustãodos gases de exaustão do motor de combustão interna (DA), um trocador decalor (WT) para a remoção do calor de combustão da unidade de pós-combustão (NV) e/ou do calor dos gases de exaustão do motor de combustãointerna (DA), e um gerador (G3), que é acoplado com o trocador de calor(WT) e que é acionado pelo calor fornecido pelo trocador de calor (WT).

17. Navio, em particular de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende:um hélice (50), eum leme (51) que tem uma pêra-Costa (53),em que pelo menos duas aletas de guia (53a, 53b) sãodispostas de tal maneira na pêra-Costa (53), que uma parte da turbulênciagerada pela hélice (50) é convertida em uma força de propulsão.

18. Navio de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que ainda compreende um anel (54) que circunda as aletas deguia (53a - 53d).

19. Navio, em particular de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende:um hélice (50) com pás (50a),em que as pás (50a) da hélice (50), cada, têm umpreferivelmente arco de borda (55) preferivelmente encurvado.

20. Navio de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que as pás (50a) da hélice (50) têm um arco de borda (55 a)elíptico.

21. Navio de acordo com uma das reivindicações 19 a 20,caracterizado pelo fato de que as pás (50a) da hélice (50) têm dois arcos deborda (55a, 55b) que são angulados em lados opostos das pás (50a).

22. Navio, em particular de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende:um primeiro leme central (51) e pelo menos dois segundoslemes (52a, 52b) que são respectivamente dispostos deslocados por umapredeterminada medida com relação ao primeiro leme central (51), sendo queos dois segundos lemes (52a, 52b) apresentam um tamanho que é o dobro dotamanho do leme central (51).