BRPI0612068B1

BRPI0612068B1 - Navio

Info

Publication number: BRPI0612068B1
Application number: BRPI0612068-7A
Authority: BR
Inventors: Rolf Rohden
Original assignee: Aloys Wobben
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2019-05-28
Also published as: AU2006257068B2; PT1893477E; CA2754762C; CA2754762A1; KR20120012499A; US20140137781A1; NO20080328L; JP2011121586A; JP5306383B2; US8261681B2; EP2284074B1; CN101934854B; KR20130030829A; EP2284074A2; KR101359828B1; ES2387817T3; AU2006257068A1; DK2284074T3; CN101198516B; JP5047955B2

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 um navio cargueiro, com um rotor Magnus. Um navio deste tipo já é conhecido de Die Segelmaschine de Claus Dieter Wagner, Ernst Kabel Verlag GmbH, Hamburgo, 1991, folha 156. Aqui foi investigado se um rotor Magnus pode ser utilizado como acionamento ou acionamento auxiliar para um navio cargueiro.

A US 4.602.584 mostra igualmente um navio no qual uma pluralidade de rotores Magnus é usada para o acionamento do navio. Da DD 243 251 A1 é igualmente conhecido um navio com um rotor Magnus ou um rotor Flettner. Na DE 42 20 57 é igualmente mostrado um navio com um rotor Magnus. Atenção é ainda dirigida para o seguinte estado da arte: US 4.398.895, DE 101 02 740 A1, US 6.848.382 B1, DE 24 30 630, DE 41 01 238 A.

O efeito de Magnus descreve uma ocorrência de uma força transversal, isto é, perpendicular ao eixo geométrico e à direção de fluxo de afluxo, com respeito a um cilindro que gira ao redor de seu eixo geométrico e que tem um fluxo de afluxo em relação perpendicular ao eixo geométrico. O fluxo em torno do cilindro rotativo pode ser imaginado como uma superposição de um fluxo homogêneo e de uma turbulência ao redor do corpo. Por meio da distribuição desuniforme do fluxo total resulta uma distribuição de pressão assimétrica na periferia do cilindro. Um navio é, assim, provido com rotores que rodam ou que giram, os quais, no fluxo de vento, 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 força pode ser usada similarmente à situação que envolve navegação a vela, para propulsionar o navio para avante. O cilindro que está disposto perpendicular gira em torno de seu eixo geométrico e ar que está fluindo para o mesmo a partir do lado flui então preferivelmente na direção de rotação ao redor do

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 11/44 cilindro, 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 o navio é sujeito a uma força na direção para frente.

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

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

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

Em seguida, exemplos de concretização e vantagens da presente invenção serão explicados mais detalhadamente mediante referência aos desenhos anexos.

A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um navio de acordo com um primeiro exemplo de concretização, a figura 2 mostra uma vista lateral e uma vista em corte parcial do navio da figura 1, a figura 3 mostra uma outra vista em perspectiva do navio da figura 1, a figura 4 mostra uma representação esquemática do diferente convés de carga do navio da figura 1, a figura 5 a mostra uma vista em corte do navio da figura 1, a figura 5b mostra uma outra vista em corte do navio da figura

1,

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 12/44 a figura 5c mostra uma vista em corte da casaria 40 do navio da figura 1, a figura 6 mostra um diagrama de ligação de blocos do controle do navio de acordo com o primeiro exemplo de concretização da figura 1, a figura 7 mostra uma representação esquemática de um sistema de geração para energia elétrica, a figura 8 mostra uma disposição de vários lemes na popa do navio, a figura 9a mostra uma representação esquemática do leme central em uma vista lateral, a figura 9b mostra uma representação esquemática do leme central em uma vista a partir de trás, a figura 10a mostra uma representação esquemática de uma pá de hélice na vista a partir de trás, a figura 10b mostra uma representação esquemática da pá de hélice em uma vista lateral, a figura 10c mostra uma representação esquemática da pá de hélice na vista superior, a figura 10d mostra uma representação esquemática de uma vista lateral uma forma de concretização alternativa de uma pá de hélice, e a figura 10e mostra uma representação esquemática de uma vista superior sobre a pá de hélice alternativa.

A figura 1 mostra uma representação esquemática de um navio de acordo com um primeiro exemplo de concretização. O navio tem, neste caso, um casco consistindo de uma região abaixo da água 16 e uma região acima da água 15. Ainda, o navio tem quatro rotores Magnus ou rotores

Flettner 10, os quais são dispostos nos quatro cantos do casco. O navio tem uma casaria 40 disposta no castelo de proa, com uma ponte 30. O navio tem

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 13/44 sob a água um hélice 50. Para uma melhor capacidade de manobra, o navio pode ter igualmente lemes de empuxo transversal, em que preferivelmente um está previsto na popa e um até dois lemes de empuxo transversal estão providos na proa. Estes lemes de empuxo transversal são preferivelmente 5 acionados eletricamente. As acomodações, cozinha, compartimentos de suprimento, refeitórios, etc., são dispostos na casaria 40. Neste caso, a casaria 40, a ponte 30 bem como todas superestruturas acima do convés exposto a intempéries 14 são de uma configuração aerodinâmica para reduzir a resistência do ar. Isto é em particular atingido pelo fato e que as bordas 10 agudas e partes-componentes com bordas agudas são substancialmente evitadas. Para minimizar a resistência do ar, tão poucas superestruturas quanto possível são previstas.

O navio de acordo com o primeiro exemplo de concretização representa em particular um navio cargueiro que é especialmente projetado 15 para o transporte de instalações de energia eólica e seus componentes. O transporte de instalações de energia eólica bem como de seus correspondentes componentes pode ser somente limitadamente realizado com navios cargueiros comercialmente disponíveis, pois os componentes de uma instalação de energia eólica representam uma correspondente necessidade de 20 espaço que não corresponde às dimensões de contêineres usualmente comerciais, enquanto que as massas dos componentes individuais são pequenas em comparação com sua necessidade de espaço. Menção pode ser feita aqui, a título de exemplo, de lâminas de rotor ou de revestimentos de gôndola de instalações de energia eólica, que são preponderantemente na 25 forma de estruturas volumosas, reforçadas com fibras de vidro, tendo um peso de poucas toneladas.

Neste caso os quatro rotores Magnus 10 representam aqui z

acionamentos acionados a ar para o navio de acordo com a invenção. É provido que o navio deva ser acionado fundamentalmente com os rotores

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Magnus e utilizar o hélice ou o acionamento principal somente para a finalidade de suplemento quando as condições de vento são inadequadas.

A configuração do casco do navio é de tal maneira projetada que 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 suspenso sobre a superfície da água. Esta configuração de projeto serve para prover a separação da água prematuramente a partir do casco a fim de evitar uma onda que se movimenta vindo por detrás do navio, pois esta conduz a uma elevada resistência do casco, porque também ondas que são provocadas pelo navio são criadas por meio da potência de máquina, que então, todavia, não mais é disponível para a propulsão.

A proa do navio é cortada de modo abrupto sobre uma distância relativamente longa. A região de navio, abaixo da água, é projetada em uma maneira a ser otimizada com respeito à resistência com vistas a aspectos hidrodinâmicos, até uma altura de cerca de 3 m acima da linha d'água da construção.

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

As superestruturas do navio projetadas para propiciar boas dinâmicas de fluxo. Isto é atingido em particular por meio de todas superfícies que são na forma de superfícies lisas. A configuração de projeto da ponte 30 e da casaria 40 é destinada, em particular para evitar turbulência atrás das mesmas, de modo que a atuação dos rotores Magnus pode ser efetuada com tão pouco distúrbio quanto possível. A ponte 30 com a casaria 40 é preferivelmente disposta na proa do navio. Uma disposição das superestruturas no centro do navio é igualmente possível, mas isto impediria desnecessariamente o carregamento e descarregamento da carga porque as

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 15/44 superestruturas seriam desta maneira arranjadas precisamente sobre o centro do compartimento de carga.

Como uma alternativa para isto, a casaria 40 bem como a ponte 30 podem ser dispostas na popa do navio, mas isto seria considerado desvantajoso uma vez que os rotores Magnus interfeririam com uma visão desimpedida à frente.

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

Os rotores Magnus são preferivelmente dispostos na região dos pontos de canto dos compartimentos de carga, de modo que eles definem uma área retangular. Todavia, deve ser destacado que igualmente uma outra disposição é possível. A disposição dos rotores Magnus é baseada em uma idéia que uma determinada área de rotor é necessária para atingir a desejada potência de acionamento por meio dos rotores Magnus. As dimensões dos rotores Magnus individuais são reduzidas pela divisão daquela superfície requerida por ao todo quatro rotores Magnus. Por meio desta disposição dos rotores Magnus, é provido que a maior área contínua possível permaneça livre, a qual serve, em particular, para o carregamento e descarregamento do navio e permite que uma carga de convés seja suportada na forma de uma pluralidade de cargas de contêiner.

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

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Os rotores Magnus e o acionamento principal são, com isto, de tal maneira projetados, que, se existir vento insuficiente, o acionamento principal apenas tem que fornecer a diferença em potência que não pode ser produzida pelos rotores Magnus. Um controle do acionamento é efetuado, 5 assim, de tal maneira, que os rotores Magnus 10 geram a potência máxima ou aproximadamente a potência máxima. Uma elevação da potência dos rotores Magnus conduz, assim, imediatamente a uma economia em combustível, pois, para o acionamento elétrico pelo acionamento principal, não tem que ser gerada nenhuma energia adicional. A economia em combustível resulta, 10 assim, sem que uma adaptação seja requerida entre um acionamento principal ou hélice acionado por meio de um motor de combustão interna, e o controle dos rotores Magnus.

A figura 2 mostra uma vista lateral e uma vista em corte parcial do navio da figura 1. Neste caso, são igualmente mostrados os rotores 15 Magnus 10, a casaria 40 e a ponte 30. O convés exposto a intempéries 14 tem aberturas de admissão livres 18, as quais podem ser cobertas com material transparente para prover proteção contra influências do tempo ou água do mar. A este respeito, a forma das coberturas corresponde àquela das outras porções de casco. Em adição, os três conveses de carga, isto é, um 20 compartimento inferior 60, um primeiro convés intermediário 70 e um segundo convés intermediário 80 são mostrados aqui.

A figura 3 mostra uma outra vista esquemática do navio da figura 1. Neste caso, é em particular mostrada a popa do navio. O navio tem novamente uma região superior 15 e uma região inferior 16, uma casaria 40 e 25 uma ponte 30 bem como quatro rotores Magnus 10. Ainda, o navio tem um portão de popa 90, preferivelmente acionado hidraulicamente, através do qual material rolante pode ser carregado no e descarregado do segundo convés intermediário 70. O portão de popa 90 pode, neste caso, por exemplo, ter uma altura de 7 metros bem como uma largura de 15 metros. Adicionalmente a

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 17/44 isto, um elevador pode ser instalado, de modo que, com isto, um carregamento rolante do primeiro convés intermediário 80 bem como do compartimento inferior 60 é possível. O compartimento inferior 60 encontrase, neste caso, abaixo da linha d'água da construção.

A figura 4 mostra uma vista esquemática dos diferentes compartimentos de carga, mais especificamente do compartimento inferior 60, do primeiro convés intermediário 70 bem como do segundo convés intermediário 80.

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

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

Como pode ser visto em particular da figura 5a, o navio tem três compartimentos de carga dispostos uns acima dos outros, os quais em particular têm paredes laterais lisas sem sub-enchimento. Isto é atingido por meio de uma estrutura de parede dupla para o casco. A cobertura do compartimento inferior 60 bem como do primeiro convés intermediário 70 é efetuada preferivelmente com coberturas de pontões individuais, as quais, por exemplo, podem ser suspensas a parir de membros transversais que são arranjados a várias alturas na parede de tanque lateral, em uma tal maneira,

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 18/44 que elas podem ser pivotadas para fora da posição. Aqueles pontões preferivelmente têm uma capacidade de suporte de carga de seis até dez toneladas por metro quadrado. Os pontões podem, por exemplo, ser movimentados por meio de um guindaste de convés. Caso os pontões não sejam requeridos, eles podem ser acondicionados em relação mutuamente superposta à frente da região de compartimento de carga.

Os pontões acima descritos servem para subdividir o interior dos compartimentos de carga, em que os pontões podem ser suspensos em diferentes compartimentos de carga em uma altura variável, de modo que a altura dos compartimentos de carga individuais pode ser configurada variável. Assim, o compartimento de carga pode ser de diferentes alturas em sua extensão ou ao longo de seu comprimento, de modo que uma porção do compartimento 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 o compartimento de carga a ser encontrado acima. Isto torna possível atingir divisão extremamente flexível da área de carga nos vários compartimentos de carga.

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

O lado superior do casco do navio é de uma configuração favorável em termos da dinâmica de fluido em virtude da configuração de projeto da cobertura da braçola de escotilha, pois não existem superestruturas que poderiam causar turbulência fluxo de ar. Esta é também a razão para cobrir o convés principal até a parede externa do navio, de modo que resulte

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 19/44 sobre o convés principal 85 um passadiço que é protegido com relação ao tempo e fechado em uma maneira favorável em termos da dinâmica de fluxo.

A figura 5b mostra uma outra vista em corte do navio da figura 1. Uma parte da vista em seção da figura 5a é mostrada aqui. O convés exposto a intempéries 14 se estende sobre o convés principal 85 e segue-se à parede externa do navio, de modo que uma favorável configuração aerodinâmica é atingida. O convés principal 85 tem uma braçola de escotilha 86 no lado voltado para o compartimento de carga. A configuração do convés exposto a intempéries ou da cobertura do convés principal, que se segue à parede externa do navio também protege o convés principal 85 contra condições desfavoráveis do tempo, além da forma aerodinamicamente favorável.

O navio tem ainda uma escotilha de convés exposto a intempéries. Esta escotilha de convés exposto a intempéries tem, por exemplo, um tamanho de 70 x 22 m e é coberto com um sistema de cobertura de dobramento, acionado hidraulicamente, (tal como, por exemplo, um sistema MacGregor ou similar). A capacidade de suporte de carga da escotilha de convés exposto a intempéries é preferivelmente entre 3 a 5 toneladas por metro quadrado.

A escotilha de convés exposto a intempéries é fechada de trás para frente, de modo que coberturas de escotilha dispostas perpendicularmente estão entre os rotores Magnus sobre o corpo posterior do navio quando a escotilha é aberta. Preferivelmente, é provida uma pluralidade de olhais de amarração para transportar componentes e uma instalação de energia eólica. Os materiais para as coberturas de tanque do compartimento inferior 60 preferivelmente não representam materiais combustíveis, de modo que os olhais de amarração podem ser soldados no local no compartimento inferior 60.

A capacidade de suporte de carga da cobertura de tanque é

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 20/44 preferivelmente entre 17 e 20 toneladas por metro quadrado. Todos compartimentos de carga, incluindo a escotilha de convés exposto a intempéries, são preferivelmente igualmente configurados para o transporte de contêineres padronizados. Preferivelmente, podem existir cinco camadas 5 de contêineres marítimos padronizados abaixo do convés e cinco camadas sobre o convés, provendo assim uma capacidade máxima de 824 TEU.

A figura 5c mostra uma vista em corte da casaria 40 do navio da figura 1. A seção transversal mostrada na figura 5c apenas representa um exemplo. Neste caso, a casaria é de uma configuração arredondada em sua 10 uma extremidade, enquanto que a casaria se estreita para trás em uma maneira aerodinamicamente favorável.

O navio tem ainda um guindaste de bordo (não mostrado), o qual preferivelmente é provido na forma de um guindaste de portal com uma capacidade de suporte de carga de, por exemplo, 75 toneladas. O guindaste de 15 bordo é preferivelmente sobre o convés principal. Os trilhos para o guindaste de bordo se estendem preferivelmente em paralelo à braçola da escotilha de carga.

A altura do guindaste de portal, que se estende sobre o convés principal, deve preferivelmente ser configurado de tal maneira que o 20 guindaste seja projetado para girar componentes de instalações de energia eólica e seja usado de maneira secundária para girar contêineres. Como o guindaste é deslocável sobre todo o comprimento de escotilha e sobre toda a largura do navio, é possível atingir qualquer posição dentro dos compartimentos de carga. A lança do guindaste é preferivelmente ajustável 25 em altura para poder elevar componentes de diferentes tamanhos sobre a braçola de escotilha. Seu comprimento é, por conseguinte, 10 metros. O guindaste de portal é, neste caso, de tal maneira configurado, que ele tem uma posição de estacionamento na região frontal do segundo convés intermediário 70 tem. Preferivelmente, o guindaste de portal é disposto sobre uma

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 21/44 plataforma de elevação com trilhos, de modo que ele pode fechar por cima o convés exposto a intempéries.

O navio de acordo com o primeiro exemplo de concretização tem preferivelmente um acionamento principal diesel-elétrico.

Preferivelmente sete unidades a diesel com, cada, 1000 kW de saída de potência elétrica, suprem todo o sistema a bordo com os motores de propulsão principal e os motores de acionamento para os rotores Magnus bem como os lemes de empuxo transversal. Neste caso, os conjuntos a diesel são conectados e desconectados automaticamente de acordo com as demandas a 10 partir do sistema a bordo. A casa de máquinas para as unidades a diesel encontra-se preferivelmente disposta no castelo de proa abaixo das superestruturas do convés. O compartimento de montagem tem uma escotilha de montagem para o convés principal bem como correspondentes dispositivos, os quais permitem a substituição parcial ou completa das 15 unidades em um porto. Os tanques de combustível são preferivelmente dispostos 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 motor elétrico que recebe sua potência elétrica através de um gerador acionado a diesel. Os motores de propulsão elétricos principais atuam, neste caso, 20 diretamente sobre um propulsor de passo variável, o qual tem um ângulo de passo máximo de 90°. As lâminas podem, assim, ser movidas para a posição embandeirada. O motor de propulsão principal é disposto com todas unidades auxiliares no compartimento de motor principal, atrás do compartimento de carga mais inferior. As linhas de suprimento elétricas entre o compartimento 25 de unidades a diesel e o compartimento de motor principal são implementadas de forma redundante, tanto no lado da porta quanto também no lado do estibordo. Em adição a isto, o navio pode ter um compartimento a diesel de emergência na região corpo posterior do navio. O leme do navio é preferivelmente proporcionado por meio de um leme balanceado, operado

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 22/44 hidraulicamente, para assegurar boa capacidade de manobra.

O acionamento de hélice é basicamente provido para os quatro rotores Magnus 10. O acionamento bem como o controle dos quatro rotores Magnus é efetuado, neste caso, de forma totalmente automática e, em cada 5 caso, independentemente para cada um dos rotores Magnus, de modo que os rotores Magnus também podem ser controlados distintamente, isto é, na direção de rotação e número de rotações.

A figura 6 mostra um diagrama de ligação de blocos do controle do navio de acordo com o primeiro exemplo de concretização da 10 figura 1. Cada um dos quatro rotores Magnus 10 tem um próprio Motor M bem como um conversor separado U. Os conversores U são conectados com uma unidade de controle central SE. Um acionamento a diesel DA é conectado com um gerador G, para gerar energia elétrica. Os respectivos conversores U são conectados com o G. Ainda, também mostrado é um 15 acionamento principal HA, o qual é conectado igualmente com um motor elétrico M, que é novamente conectado com um conversor de freqüência separado U tanto com der unidade de controle SE como também com o gerador G. Os quatro rotores Magnus 10 podem ser controlados tanto individualmente como também independentemente um do outro. O controle 20 dos rotores Magnus bem como do acionamento principal é efetuado por meio da unidade de controle SE que, com base nas medições do vento que correntemente prevalece (velocidade de vento, direção de vento) E1, E2, bem como com base nos itens de informação que se refere à velocidade de deslocamento de referência e desejada E3 (e, opcionalmente, com base em 25 informação de navegação a partir da unidade de navegação NE), determina a correspondente velocidade de rotação e direção de rotação para o rotor Magnus individual 10 bem como do acionamento principal, a fim de atingir uma força de propulsão máxima. A unidade de controle SE, em dependência da força de empuxo dos quatro rotores Magnus bem como da velocidade atual

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 23/44 do navio e do valor de referência da velocidade, regula continuamente a instalação de acionamento principal para baixo, desde que isto seja necessário. Assim, a potência de energia eólica pode ser convertida diretamente e automaticamente em uma economia de combustível. O navio pode também ser controlado sem o acionamento principal em virtude do controle independente dos rotores Magnus 10. Em particular, a estabilização do navio pode ser atingida em um mar bravio por meio do controle apropriado dos respectivos rotores Magnus 10.

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

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

Preferivelmente, a faixa de ajuste do propulsor de passo variável é configurada de -20° a +100°. Assim, o hélice pode ser girado para uma posição embandeirada em aproximadamente +90°, pelo que a resistência do hélice é mínima quando o navio está operando com pura propulsão de

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Magnus. Isto é particularmente vantajoso à medida que, quando o avio é de uma configuração aerodinamicamente mais favorável, e é possível que o hélice seja desligado em um instante mais anterior que o acionamento Magnus pode em um instante mais anterior, provê a saída de potência requerida para propulsão para frente do navio quando a resistência das pás do hélice não mais tem que ser superada.

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

Neste contexto, referência deve ser feita à verdadeira direção de vento e à verdadeira velocidade de vento, as quais resultam dos dados meteorológicos que são superpostos pelo movimento do navio. A adição vetorial para a direção de vento meteorológica e velocidade de vento e o curso e a velocidade de movimento do navio conduzem ao que é referido como o verdadeiro vento, o que é descrito por meio da verdadeira direção e vento e pela verdadeira velocidade de vento.

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

Os rotores Magnus 10 têm preferivelmente uma altura total de 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 5

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 25/44 metros. Outras dimensões são naturalmente igualmente possíveis. Os motores elétricos bem como o conversor dos respectivos rotores Magnus são dispostos abaixo do rotor em um compartimento separado sob o convés. Isto significa que os conversores e os motores são acessíveis para finalidade de 5 manutenção.

Em adição aos exemplos de concretização acima descritos, o navio pode ter uma porta elevatória de amarração conectada com o navio com um cabo de amarração. Desta maneira, uma tal porta elevatória de amarração, com direções de vento apropriadas, pode ser usada como um acionamento 10 auxiliar para ainda mais economizar combustível.

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

A figura 7 mostra uma forma de concretização modificada do sistema de geração para a energia elétrica do navio. O sistema de geração de acordo com a figura 7 pode ser integrado no sistema de controle mostrado na figura 6. A título de exemplo, a figura mostra dois acionamentos a diesel ou motores de combustão interna DA com geradores elétricos G1, G2, conectados a jusante. Os gases de exaustão do acionamento a diesel DA são 20 descarregados através de um tubo de exaustão 110 e passados para uma unidade de pós-combustão NV. Nesta unidade de pós-combustão NV, os constituintes do gás de exaustão que ainda não foram inflamados nos acionamentos a diesel DA são queimados e, por meio de um trocador de calor WT, conectado a jusante, este calor de combustão, mas também uma parte 25 considerável do calor do gás de exaustão, é retirado do mesmo e usado para acionar um outro gerador G3, o qual gera, a partir deste calor, em adição, energia elétrica. Isto significa que os acionamentos a diesel DA são correspondentemente menos pesadamente carregados e seu consumo de combustível é correspondentemente mais baixo. Os gases de exaustão que

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 26/44 são sujeitos ao pós-tratamento desta maneira podem ser então descarregados por meio de uma chaminé 112.

A energia elétrica gerada pelos geradores G1 - G3 pode ser alimentada, como mostrado na figura 6, ao motor M do acionamento principal

X

HÁ, por exemplo através de uma rede elétrica a bordo. Em adição, os conversores U e os motores elétricos M dos rotores Magnus 10 podem ser supridos com energia elétrica por meio de uma rede a bordo. A rede a bordo pode também ser usada para assegurar o suprimento de energia elétrica para o navio.

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

Disposto em cada um dos dois lados do leme central 51 encontra-se um respectivo outro leme 52a, 52b. aqueles outros lemes 52a, 52b são arranjados deslocados por uma predeterminada distância a partir do leme central 51 em direção ao lado da porta (leme 52a) e ao lado de bordo de controle (leme 52b). Aqueles dois lemes adicionais 52a, 52b apresentam uma área cujo tamanho é aproximadamente o dobro da do leme central 51. A este respeito, 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 rotor Magnus.

A figura 9a mostra uma vista lateral uma forma de concretização alternativa do leme central 51. Nesta forma de concretização alternativa, o leme 51 tem um assim chamado bulbo-costa 53. Montadas neste bulbo-costa 53 estão aletas de guia 53a, 53b, as quais são configuradas de tal maneira que elas convertem pelo menos uma parte da turbulência gerada pelo hélice na água em uma força de propulsão para o navio. Desta maneira, a

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 27/44 potência suprida no hélice 50 é mais efetivamente convertido em uma força de propulsão e, desta maneira também contribui para a economia de combustível.

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

A figura 10a mostra em uma vista grandemente simplificada uma das pás de hélice 50a com um arco de borda 55 montado sobre as mesmas, na vista a partir de trás. A figura 10b mostra uma vista lateral desta pá de hélice 50a, 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 50a e o arco de borda 55a pode ser claramente visto como sendo e uma forma elíptica. Esta forma elíptica conduz a m comportamento particularmente desejável em termos de dinâmica de fluxo e uma soltura progressiva do fluxo ao longo da forma elíptica, de modo que existe ainda somente uma pequena parte muito pequena do fluxo que tem que se soltar a partir do arco de borda 55a, na sua ponta. Isto significa que soltura do fluxo é associado com perdas substancialmente menores e que também contribui para um desempenho de propulsão melhorado e, desta maneira, melhor utilização de combustível. Um arco de borda elíptico 55a' é mostrado em linha tracejada na parte esquerda desta figura. Isto indica que o arco de borda pode naturalmente ser encurvado para fora do plano da pá de hélice 5a não somente em direção ao lado mostrado na figura 10b, mas também em direção ao lado oposto, dependendo das respectivas exigências envolvidas.

As figuras 10d e 10e mostram uma forma de concretização

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 28/44 similar, senão alternativa. Poderá ser claramente visto da figura 10d que, aqui, existem dois arcos de borda 55a, 55b, os quais são angulados para lados mutuamente opostos do plano da pá de hélice 50a. Em contraste com a vista nas figuras 10b, 10c, nas quais somente um arco de borda foi representado, 5 são previstos aqui dois arcos de borda. Isto provê que as perdas devidas ao desligamento do fluxo a partir das pás de hélice 50a sejam ainda mais reduzidas e, assim, força ainda maior é disponível para a propulsão do navio.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Navio compreendendo uma pluralidade de rotores Magnus (10), caracterizado pelo fato de compreender um acionamento diesel-elétrico (DA) compreendendo uma pluralidade de grupos geradores a diesel, um motor elétrico para acionar um acionamento principal (HA) do navio, em que 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 a velocidade de rotações e/ou a direção de rotação do motor elétrico (M), o acionamento diesel-elétrico (DA) suprindo centralmente todo o sistema elétrico a bordo com o acionamento principal (HA) e os motores de acionamento dos rotores Magnus bem como os lemes de empuxo transversal, os respectivos grupos geradores a diesel sendo automaticamente conectados ao ou desconectados do sistema elétrico a bordo de acordo com demandas.
2. Navio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de controle central (SE) conectada com os conversores (U) para controlar os conversores individuais (U), para controlar a velocidade de rotações e/ou a direção de rotação dos rotores Magnus (10), em cada caso, independentemente dos outros rotores Magnus (10).
3. Navio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a velocidade de rotações e/ou a direção de rotação dos rotores Magnus (10) são controlados em dependência da velocidade de vento, da direção de vento, de um curso predeterminável e/ou de informações de navegação.
4. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

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3, caracterizado pelo fato de que um conversor (U) para controlar o motor está associado ao motor elétrico do acionamento principal (HA).
5. Navio, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que os rotores Magnus (10) são controlados de tal maneira pela unidade de controle central (SE) que uma propulsão máxima é atingida, em que a diferença entre a propulsão desejada e a propulsão obtida por rotação dos rotores Magnus (1) é proporcionada pelo acionamento principal (HA).
6. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5, caracterizado pelo fato de que compreende:

um convés exposto a intempéries que tem cantos arredondados e partes-componentes arredondadas para implementar uma forma aerodinâmica.
7. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

6, caracterizado pelo fato de que compreende:

um passadiço de operação (85) no convés principal, em que o passadiço de operação (85) é provido pelo menos por porções com uma cobertura de tal maneira que à cobertura se segue uma parede externa do navio e/ou um lado superior do navio.
8. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma casaria (40) cujo perfil é de uma configuração aerodinâmica de tal maneira que ele contribui para a propulsão do navio.
9. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de compartimentos de carga, nomeadamente um compartimento inferior (60), um primeiro convés intermediário (70) e um segundo convés intermediário (80), em que uma subdivisão do compartimento de carga (60, 70, 80) é efetuada por meio de uma instalação de coberturas de pontão.

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10. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

9, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma escotilha de convés exposto a intempéries (14), que pode ser fechada, em particular com um sistema de cobertura de dobramento, acionado hidraulicamente, que se estende sobre todo o comprimento do compartimento de carga (80).
11. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

10, caracterizado pelo fato de que compreende um portão de popa que pode ser fechada (90) que é preferivelmente acionado hidraulicamente.
12. Navio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende:

um elevador disposto na região do portão de popa (90) e através do qual o compartimento de carga pode ser alcançado.
13. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

12, caracterizado pelo fato de que compreende:

um convés principal com trilhos, e um guindaste de bordo, em particular um guindaste de portal, que pode ser deslocado sobre os trilhos.
14. Navio, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que:

o guindaste de bordo é disposto sobre uma plataforma de elevador de tal maneira que o guindaste de bordo pode ser deslocado em um plano abaixo do convés exposto a intempéries de tal maneira que o convés exposto a intempéries pode se fechar sobre o guindaste a bordo.
15. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

14, caracterizado pelo fato de que o acionamento diesel-elétrico tem pelo menos um motor de combustão interna (DA) que é acoplado com um gerador elétrico (G1, G2) para gerar energia elétrica.
16. Navio, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado

Petição 870180065647, de 30/07/2018, pág. 32/44 pelo fato de que compreende:

uma unidade de pós-combustão (NV) para a pós-combustão dos gases de exaustão do motor de combustão interna (DA), um trocador de calor (WT) para a remoção do calor de combustão da unidade de póscombustão (NV) e/ou do calor dos gases de exaustão do motor de combustão interna (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, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

16, caracterizado pelo fato de que compreende:

um hélice (50) acionado pelo acionamento principal (HA), e um leme (51) que tem um bulbo-costa (53), em que pelo menos duas aletas de guia (53a, 53b) são dispostas de tal maneira no bulbo-costa (53) que uma parte da turbulência gerada pelo hélice (50) é convertida em uma força de propulsão.
18. Navio, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um anel (54) que circunda as aletas de guia (53a - 53d).
19. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

18, caracterizado pelo fato de que compreende:

um hélice (50) com pás (50a), em que as pás (50a) do hélice (50), cada, têm um arco de borda (55) preferivelmente encurvado.
20. Navio, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as pás (50a) do hélice (50) têm um arco de borda (55a) elíptico.
21. Navio, de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que as pás (50a) do hélice (50) têm dois arcos de borda (55a, 55b) que são angulados em lados opostos da pá (50a).
22. Navio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

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21, caracterizado pelo fato de que compreende:

um primeiro leme central (51) e pelo menos dois segundos lemes (52a, 52b) que são respectivamente dispostos deslocados por uma predeterminada medida com relação ao primeiro leme central (51), sendo que 5 os dois segundos lemes (52a, 52b) apresentam um tamanho que é o dobro do tamanho do leme central (51).