ES2295747T3 - Estacion transportable de aprovisionamiento de reaccionantes. - Google Patents
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Abstract
Estación transportable de aprovisionamiento de reaccionantes para el repostaje de un submarino (44) equipado con un sistema de propulsión por pilas de combustible, en la que están previstos al menos un contenedor de equipamiento transportable (2), en el que está colocado un dispositivo de vigilancia (SE) para vigilar el proceso de repostaje, un dispensador preferiblemente transportable (DE) para el repostaje del submarino (44) con hidrógeno y un equipo de agua de refrigeración transportable (KE) para el suministro de agua de refrigeración a los acumuladores de hidrógeno dispuestos en el submarino (44).
Description
Estación transportable de aprovisionamiento de
reaccionantes.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención concierne a una estación
transportable de aprovisionamiento de reaccionantes para el
repostaje de un submarino equipado con un sistema de propulsión por
pilas de combustible.
Se conocen submarinos que están equipados con
instalaciones de pilas de combustible para el suministro de energía
con independencia del aire exterior. Estos sistemas de pilas de
combustible necesitan como reaccionantes hidrógeno y oxígeno, así
como nitrógeno empleado como gas de barrido y de presión. Por tanto,
es necesario repostar el submarino con estas materias de consumo.
Hasta ahora, no existen para ello estaciones adecuadas de
aprovisionamiento de reaccionantes que satisfagan especialmente los
requisitos impuestos a la utilización marítima y militar.
En el documento US 5762119 se ha descrito una
estación transportable de aprovisionamiento de reaccionantes. En el
documento US 2002/073618 se ha descrito un recipiente acumulador de
hidrógeno con un dispositivo de refrigeración integrado.
Por tanto, el cometido de la invención consiste
en crear una estación de aprovisionamiento de reaccionantes para
repostar un submarino equipado con un sistema de propulsión por
pilas de combustible.
Este problema se resuelve por medio de una
estación transportable de aprovisionamiento de reaccionantes con las
características indicadas en la reivindicación 1. Formas de
realización preferidas se desprenden de las reivindicaciones
subordinadas.
La estación transportable de aprovisionamiento
de reaccionantes según la invención para el repostaje de un
submarino equipado con un sistema de propulsión por pilas de
combustible presenta al menos un contenedor de equipamiento
transportable. En este contenedor de equipamiento está dispuesto al
menos un dispositivo de control o una unidad de vigilancia para
vigilar preferiblemente todo el proceso de repostaje del submarino.
Asimismo, está previsto un dispensador preferiblemente
transportable para el repostaje del submarino con hidrógeno. La
unidad dispensadora (trayecto de conducción de gas y de regulación)
forma la interfaz entre la acometida de un suministro de hidrógeno
gaseoso y la acometida del submarino. Sirve aquí para regular el
caudal másico de hidrógeno y la presión del hidrógeno para la carga
controlada de los acumuladores de hidruro metálico en el submarino.
El suministro se efectúa aquí con hidrógeno gaseoso, bien
directamente desde una cisterna (por ejemplo, un camión cisterna) o
bien desde una unidad de aumento de presión y de evaporación, en
caso de que se suministre el hidrógeno en forma líquida. El
dispensador sirve para limitar y controlar la presión y el caudal
másico de H_{2}. En particular, se protegen los acumuladores de
hidruro metálico en el submarino contra sobrepresión por medio de
la unidad dispensadora, ya que en el submarino no existe usualmente
ninguna válvula de seguridad.
La estación transportable de aprovisionamiento
de reaccionantes comprende también, como componente esencial, un
equipo transportable de agua de refrigeración para el suministro de
agua de refrigeración de los acumuladores de hidrógeno dispuestos
en el submarino. Durante la carga de los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno con hidrógeno gaseoso (GH_{2})
se libera calor, es decir que la recogida de hidrógeno se efectúa
por vía exoterma. Para una carga al 100% de los acumuladores de
hidruro metálico es necesaria una temperatura constante del agua de
como máximo 5ºC durante todo el tiempo que dura la carga, ya que, en
caso contrario, disminuye la capacidad de acumulación del hidruro
metálico. Por tanto, durante el repostaje con hidrógeno se refrigera
el acumulador de hidruro metálico por medio de agua,
preferiblemente agua de mar. El equipo de agua de refrigeración
comprende todas las partes necesarias de la instalación para el
suministro de agua de refrigeración a los acumuladores de hidruro
metálico. Éstas son especialmente tuberías de unión correspondientes
y equipos de bombeo para alimentar el agua de refrigeración
necesaria al submarino y a los acumuladores de hidruro metálico.
Todas las partes de la instalación de la estación de
aprovisionamiento de reaccionantes son de construcción
transportable, de modo que toda la estación de aprovisionamiento de
reaccionantes puede ser transportada con facilidad hasta una
instalación portuaria y puede ser erigida allí preferiblemente por
dos personas para repostar un submarino con los reaccionantes
hidrógeno y oxígeno y con el gas de barrido y de presión consistente
en nitrógeno.
En el contenedor de equipamiento está previsto
preferiblemente un distribuidor de corriente para el suministro de
corriente a otros componentes de la instalación. Esto quiere decir
que los demás componentes de la instalación, tales como
dispensador, bombas, unidad de aumento de presión y de evaporación y
otros equipos eléctricamente accionados, pueden conectarse al
distribuidor de corriente del contenedor de equipamiento. El
distribuidor de corriente posee a su vez unas interfaces
correspondientes para el suministro externo de corriente, el cual
puede efectuarse de preferencia discrecionalmente con 400 V, 50 Hz o
con 440 V, 60 Hz (lo que corresponde a la toma terrestre OTAN).
Asimismo, está previsto preferiblemente un punto de toma para la
puesta a tierra del contenedor de equipamiento.
El dispensador está dispuesto preferiblemente en
el contenedor de equipamiento. El dispensador es aquí
preferiblemente desplazable por rodadura y puede ser extraído del
contenedor de equipamiento. De esta manera, se reduce el número de
partes de la instalación que se han de transportar, con lo que la
instalación completa puede tenderse fácilmente en el lugar de
utilización deseado. Además, el dispensador está protegido contra
daños dentro del contenedor de equipamiento. Para el funcionamiento
de la instalación se puede colocar entonces el dispensador por
fuera del contenedor de equipamiento, permaneciendo preferiblemente
el dispositivo de control del dispensador, al igual que la unidad
de vigilancia, fijamente instalado en el contenedor de
equipamiento.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Más preferiblemente, el equipo de agua de
refrigeración está alojado también en el contenedor de equipamiento,
pudiendo extraerse el dispositivo de agua de refrigeración hacia
fuera del contenedor de equipamiento. Así, el equipo completo de
agua de refrigeración, especialmente las tuberías de unión y las
bombas de transporte, pueden ser estibados con seguridad en el
contenedor de equipamiento. Durante la puesta en funcionamiento de
la instalación se extraen del contenedor de equipamiento las partes
del equipo de agua de refrigeración y se instalan éstas en las
proximidades del submarino o del agua para suministrar al submarino
el agua de refrigeración necesaria, preferiblemente agua de mar,
para refrigerar los acumuladores de hidruro durante el repostaje con
hidrógeno.
El equipo de agua de refrigeración presenta
preferiblemente una unidad de bomba que puede ser unida
eléctricamente con el distribuidor de corriente y vigilada
preferiblemente por la unidad de vigilancia durante el
funcionamiento. Esto hace posible que las bombas del equipo de agua
de refrigeración sean alimentadas también centralmente con
corriente a través del distribuidor de corriente. Además, la unión
con la unidad de vigilancia dentro del contenedor de equipamiento
hace posible que el proceso de refrigeración durante el repostaje
pueda ser vigilada también por la unidad de vigilancia para
mantener los acumuladores de hidruro metálico a la temperatura
necesaria para el repostaje completo. Por ejemplo, el equipo de agua
de refrigeración puede presentar una unidad de control y regulación
propia que, en caso de averías, envíe señales de avería a la unidad
de vigilancia incorporada en el contenedor de equipamiento, la cual
puede señalarle entonces una avería al usuario y/o interrumpir el
proceso de repostaje.
Según una forma de realización especial, está
previsto, además, un conjunto transportable de agua fría para
refrigerar el agua de refrigeración transportada por el equipo de
agua de refrigeración. Este conjunto de agua fría es necesario para
enfriar el agua de mar empleada para la refrigeración en caso de que
la temperatura del agua de mar sea superior a 5ºC. Para el
repostaje completo de los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno tiene que asegurarse durante
todo el proceso de repostaje una temperatura del agua de
refrigeración de un máximo de 5ºC. En caso de que el agua de mar
circundante esté más caliente, no es necesario un llenado completo
de los acumuladores de hidruro metálico-hidrógeno o
bien se tiene que utilizar un conjunto correspondiente de agua fría
para enfriar el agua de mar hasta la temperatura deseada. El
conjunto de agua fría contiene un equipo de refrigeración cuya
potencia necesaria depende de los parámetros ambientales,
especialmente de la temperatura del agua de mar que está
disponible. El conjunto de agua fría está construido preferiblemente
como independiente de las restantes partes de la instalación, de
modo que tiene que ser habilitado únicamente en caso de que la
temperatura del agua de mar sea demasiado alta y sea necesaria una
refrigeración. El suministro eléctrico del conjunto de agua fría se
efectúa por separado o bien a través del distribuidor de corriente
del contenedor de equipamiento. Además, se ha previsto
preferiblemente, por motivos de seguridad, una puesta a tierra del
conjunto de agua fría. Para regular el grupo de refrigeración del
conjunto de agua fría se ha previsto en éste preferiblemente una
unidad de control y regulación propia que puede unirse con la unidad
de vigilancia central incorporada en el contenedor de equipamiento
para transmitir a ésta señales de avería en caso de que se presenten
averías.
Según otra forma de realización especial, se ha
previsto una unidad transportable de aumento de presión y de
evaporación que puede unirse con el dispensador para evaporar
hidrógeno líquido y alimentarlo al dispensador. Esta unidad de
aumento de presión y de evaporación es necesaria en caso de que se
proporcione en forma líquida el hidrógeno de repostaje del
submarino, ya que los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno de un submarino se pueden
repostar exclusivamente con hidrógeno gaseoso. La unidad de aumento
de presión y de evaporación está construida preferiblemente como
una unidad separada, de modo que esta unidad de la estación de
aprovisionamiento de reaccionantes tiene que ser habilitada
únicamente cuando se suministre el hidrógeno en forma líquida. En
caso de que se suministre el hidrógeno en forma gaseosa, se puede
prescindir de la unidad de aumento de presión y de evaporación, de
modo que ésta no tiene que ser transportada hasta la instalación
portuaria.
La unidad de aumento de presión y de evaporación
puede unirse eléctricamente de preferencia con el distribuidor de
corriente incorporado en el contenedor de equipamiento y puede ser
vigilada preferiblemente por la unidad de vigilancia. De esta
manera, el suministro de corriente de la unidad de aumento de
presión y de evaporación puede realizarse también centralmente a
través del distribuidor de corriente incorporado en el contenedor
de equipamiento. Cuando la unidad de aumento de presión y de
evaporación está unida con la unidad de vigilancia del contenedor
de equipamiento, ésta puede asumir también la vigilancia del proceso
de evaporación del hidrógeno líquido durante el repostaje del
submarino. A este fin, la unidad de aumento de presión y de
evaporación puede estar provista de un dispositivo de control y
regulación propio que, únicamente en caso de averías, envíe señales
de avería a la unidad de vigilancia incorporada en el contenedor de
equipamiento. La unidad de vigilancia sirve entonces como un
dispositivo de vigilancia central que vigila todo el proceso de
repostaje. Aparte de los terminales eléctricos para el suministro
de corriente y para la unión con la unidad de vigilancia incorporada
en el contenedor de equipamiento, la unidad de aumento de presión y
de evaporación presenta preferiblemente también, por motivos de
seguridad, una toma para la puesta a tierra de esta parte de la
instalación.
De manera especialmente preferida, el contenedor
de equipamiento, el conjunto de agua fría y/o la unidad de aumento
de presión y de evaporación están construidos como un contenedor
estándar y especialmente como un contenedor o bastidor de
contenedor estándar de 20'. La construcción de las distintas partes
de la instalación en forma de un contenedor estándar hace posible
un fácil transporte de toda la estación de aprovisionamiento de
reaccionantes hasta tierra, hasta el aire y hasta el mar, pudiendo
emplearse todos los medios de transporte adecuados para transportar
contenedores estándar. Así, no son necesarios vehículos de
transporte especiales. Además, los contenedores o los bastidores de
contenedor ofrecen durante el transporte una buena protección de
las distintas partes de la instalación. Así, los contenedores y los
bastidores de contenedor pueden construirse de manera que sean
especialmente resistentes al agua de mar. A este fin, se prefiere
una realización pesada de los contenedores con puerta de barco y
ventana de barco. Cuando no se necesita la instalación, se pueden
apilar y almacenar fácilmente los contenedores. En una forma de
realización mínima la estación de aprovisionamiento de
reaccionantes presenta preferiblemente al menos el contenedor de
equipamiento, en el cual se estiban el dispensador y la unidad de
vigilancia, así como las mangueras necesarias y las líneas
eléctricas necesarias para la conexión de la instalación. El
dispensador es desplazable preferiblemente por rodadura, de modo
que, para su funcionamiento, puede ser extraído del contenedor de
equipamiento, mientras que el distribuidor de corriente, la unidad
de vigilancia y el dispositivo de control para el dispensador están
de preferencia fijamente instalados en el contenedor de
equipamiento. Además, en el contenedor está dispuesto el equipo de
agua de refrigeración con bomba de agua de refrigeración y
mangueras, de modo que en el contenedor están presentes también
todos los dispositivos necesarios para la refrigeración de los
acumuladores de hidruro metálico-hidrógeno. Así, en
el caso de la configuración mínima se tiene que llevar al muelle
únicamente el contenedor de equipamiento para repostar un submarino
con los reactivos habilitados por separado. La unidad de aumento de
presión y de evaporación está alojada preferiblemente en un segundo
contenedor que solamente tiene que ser llevado al muelle en caso de
que se suministre el hidrógeno en forma líquida. El conjunto de agua
fría está alojado también preferiblemente en un contenedor separado
que tiene que ser llevado al muelle solamente cuando el agua de mar
disponible para la refrigeración presente una temperatura demasiado
alta. En la versión completa la estación transportable de
aprovisionamiento de reaccionantes presenta así preferiblemente tres
contenedores correspondientes en sus dimensiones a contenedores
estándar de 20'. Además, puede preverse un cuarto contenedor de
transporte para recoger partes de equipamiento que no puedan
estibarse en los restantes contenedores. Por otra parte, se ha
previsto preferiblemente en uno de los contenedores, en particular
preferiblemente en el contenedor de equipamiento, un compartimiento
de estancia para una persona de servicio a fin de protegerla contra
la intemperie.
Más preferiblemente, en el contenedor de
equipamiento están alojados en forma extraíble dispositivos para el
repostaje del submarino con oxígeno ultrafrío. Es necesario un
repostaje del submarino con oxígeno para garantizar un
funcionamiento de la instalación de pilas de combustible con
independencia del aire exterior. Los dispositivos de repostaje con
oxígeno comprenden sobre todo mangueras para unir una cisterna o un
camión cisterna cargado de oxígeno ultrafrío con las acometidas de
aprovisionamiento del submarino. Además, pueden estar previstas
líneas de unión eléctricas que unan la unidad de vigilancia
incorporada en el contenedor de equipamiento con el camión cisterna
de oxígeno y/o con el submarino a fin de vigilar y controlar el
proceso de aprovisionamiento con oxígeno. Las tuberías necesarias
pueden estibarse también en el contenedor de equipamiento o pueden
alojarse en el submarino.
Más preferiblemente, en el contenedor de
equipamiento están alojados en forma extraíble dispositivos de
repostaje del submarino con nitrógeno. Este dispositivo está
constituido preferiblemente por la estación de compresor portátil y
las mangueras y acometidas necesarias para unir un depósito de
nitrógeno gaseoso comprimido con la acometida de repostaje del
submarino. Las partes del dispositivo de repostaje del submarino con
nitrógeno están estibadas en forma extraíble dentro del contenedor
de equipamiento de tal manera que pueden ser extraídas del
contenedor de equipamiento y llevadas a las proximidades del
submarino para repostar éste con nitrógeno.
Más preferiblemente, se ha previsto un
contenedor de transporte adicional para recoger objetos de
equipamiento, pudiendo unirse también eléctricamente el contenedor
de transporte, a efectos del suministro de corriente, con el
distribuidor de corriente incorporado en el contenedor de
equipamiento. De esta manera, el distribuidor de corriente del
contenedor de equipamiento sirve de suministro de corriente central
para las diferentes partes de la instalación. En el contenedor de
transporte puede estar previsto, por ejemplo, un dispositivo de
iluminación eléctricamente
accionado.
accionado.
Todas las mangueras y líneas de unión que unen
partes de la instalación con el submarino son preferiblemente de
construcción tan larga y flexible que el submarino puede unirse con
las partes de la instalación a diferentes alturas de muelle y
también pueden compensarse diferencias de altura, por ejemplo a
consecuencia de las subidas de las mareas. En particular, el
conjunto de agua fría y el equipo de agua de refrigeración están
configurados de modo que se pueda aspirar agua de mar a diferentes
alturas de muelle y se pueda conducir ésta como agua de
refrigeración a los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno del submarino. Las mangueras de
unión con el submarino están provistas ventajosamente de un
dispositivo de transferencia al barco, sistemas de alivio de cargas
de tracción y una protección contra daños.
A continuación, se describe la invención a
título de ejemplo con ayuda de los dibujos adjuntos. Muestran en
éstos:
La figura 1, un diagrama de bloques esquemático
de la estación de aprovisionamiento de reaccionantes según la
invención y
La figura 2, esquemáticamente, la estructura de
la estación de aprovisionamiento de reaccionantes en el muelle para
el repostaje de un submarino.
La figura 1 muestra esquemáticamente en un
diagrama de bloques la estructura de la versión completa de una
estación de aprovisionamiento de reaccionantes según la invención.
La versión completa mostrada a título de ejemplo está constituida
por cuatro contenedores, el contenedor de equipamiento 2, un
contenedor 4 con la unidad DVE de aumento de presión y de
evaporación, un contenedor 6 con el conjunto de agua fría KW y un
contenedor de transporte 8.
La pieza nuclear de la estación transportable de
aprovisionamiento de reaccionantes es el contenedor de equipamiento
2. En el contenedor de equipamiento 2 está dispuesta una unidad
dispensadora DE que sirve de trayecto de conducción de gas y de
regulación para el repostaje de los acumuladores de hidruro metálico
del submarino con hidrógeno gaseoso y que está construida en forma
desplazable por rodadura, con lo que dicha unidad puede ser extraída
del contenedor de equipamiento 2 para el funcionamiento de la
instalación. A través de la unidad dispensadora se ajustan o
regulan el caudal másico y la presión durante la carga de los
acumuladores de hidruro metálico con hidrógeno gaseoso. Además, se
regulan la cantidad de carga máxima y la presión de carga máxima a
través de la unidad dispensadora. La unidad dispensadora sirve
también para proteger los acumuladores de hidruro metálico contra
sobrepresión, ya que en el submarino no están previstas usualmente
válvulas de seguridad. Asimismo, en el contenedor de equipamiento 2
está alojada una unidad de vigilancia o de control y regulación SE
que, como unidad de vigilancia central, vigila todo el proceso de
repostaje del submarino con los reaccionantes. Además, en el
contenedor de equipamiento está fijamente dispuesta una unidad de
control y regulación para el dispensador, la cual está unida con la
unidad dispensadora DE para controlarla o regularla. Esta unidad de
control y regulación permanece también dentro del contenedor de
equipamiento durante el funcionamiento de la instalación. La unidad
de control y regulación para el dispensador y la unidad de
vigilancia están instaladas fijamente en el contenedor de
equipamiento en forma de armarios de distribución separados,
pudiendo estar unida la unidad de control y regulación con la
unidad de vigilancia de tal manera que se puedan transmitir señales
de avería o de control entre las unidades.
Además, en el contenedor de equipamiento 2 está
alojado un equipo de agua de refrigeración KE que puede ser
extraído del contenedor de equipamiento 2. El equipo de agua de
refrigeración KE está constituido por al menos una unidad de bomba
y las mangueras necesarias para aspirar agua de mar a través de la
unidad de bomba y alimentarla a los acumuladores de hidruro
metálico del submarino para la refrigeración de los mismos. Las
mangueras son de construcción suficientemente larga y flexible para
poder asegurar un funcionamiento de la unidad de agua de
refrigeración incluso a alturas de muelle diferentes y con niveles
de agua fluctuantes. La unidad de agua de refrigeración es
extraíble del contenedor para poder llevarla directamente al muelle
hasta las proximidades del submarino. De esta manera, se pueden
mantener cortas las mangueras necesarias. El dispositivo de mando y
regulación de la unidad de agua de refrigeración KE está unido con
la unidad de vigilancia SE, con lo que la unidad de control y
regulación de la unidad de agua de refrigeración puede transmitir
señales de avería a la unidad de vigilancia SE. El dispositivo de
control y regulación de la unidad de agua de refrigeración KE se
hace cargo del control de esta última, controlándose o regulándose
especialmente su unidad de bomba de modo que la temperatura de los
acumuladores de hidruro metálico se mantenga en un valor determinado
durante el proceso de repostaje.
Además, en el contenedor de equipamiento 2 están
alojados unos equipos OV para el suministro de LOX y unos equipos
NV para el suministro de GN_{2} del submarino. Estos equipos
consisten en las uniones de manguera y las acometidas necesarias
para poder unir cisternas de oxígeno líquido y depósitos de
nitrógeno gaseoso comprimido N_{2} con las acometidas de
repostaje correspondientes del submarino. Para el repostaje de
N_{2} están previstos también una estación de compresor,
preferiblemente con accionamiento por aire comprimido, y un
reductor de presión. Los dispositivos OV y NV están alojados también
en forma extraíble dentro el contenedor de equipamiento 2, con lo
que estos dispositivos pueden ser llevados directamente al muelle
durante el repostaje para unir allí el submarino con las cisternas
correspondientes. El oxígeno sirve en el submarino para el
funcionamiento de la instalación de pilas de combustible con
independencia del aire exterior. El nitrógeno N_{2} se utiliza
como gas de barrido, de presión y de protección.
La unidad dispensadora DE se une en su entrada
10 con una fuente de hidrógeno gaseoso GH_{2} y en su salida con
una acometida de gas 12 de los acumuladores de hidrógeno del
submarino. El repostaje de los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno del submarino se efectúa
exclusivamente con hidrógeno gaseoso. Por consiguiente, la unidad
dispensadora DE tiene que ser alimentada también con hidrógeno
gaseoso. El hidrógeno gaseoso es proporcionado directamente en
cisternas de gas comprimido correspondientes o bien tiene que ser
generado a partir de hidrógeno líquido. A este fin, en la versión
completa mostrada se ha previsto como componente adicional en el
contenedor 4 la unidad DVE de aumento de presión y de evaporación.
La unidad DVE de aumento de presión y de evaporación es alimentada
en su entrada 14 con hidrógeno líquido LH_{2} proveniente de una
cisterna correspondiente, por ejemplo un camión cisterna o un
contenedor cisterna. La unidad DVE de aumento de presión y de
evaporación entrega, en su salida 16, hidrógeno gaseoso que se
alimenta a la entrada 10 de la unidad dispensadora DE. La unidad
DVE de aumento de presión y de evaporación está unida, a través de
una línea o líneas 18, con la unidad de vigilancia SE y con el
distribuidor de corriente incorporados en el contenedor de
equipamiento 2 para fines de control y de suministro de corriente.
La unidad DVE de aumento de presión y de evaporación presenta un
dispositivo de control y regulación propio que está unido con la
unidad de vigilancia SE incorporada en el contenedor de
equipamiento para poder enviar a ésta señales de avería. Así, se
controla o regula a través de la unidad de control y regulación el
funcionamiento de la unidad DVE de aumento de presión y de
evaporación y se vigila este funcionamiento por medio de la unidad
de vigilancia SE. El suministro de corriente de la unidad DVE de
aumento de presión y de evaporación puede efectuarse a través de un
distribuidor de corriente central (no mostrado aquí) previsto en el
contenedor de equipamiento 2 o a través de una toma de corriente
separada.
El equipo de agua de refrigeración KE aspira
agua de mar a través de su unidad de bomba y la alimenta por unas
mangueras correspondientes a una acometida de agua de refrigeración
de los acumuladores de hidrógeno incorporados en el submarino.
Cuando el agua de mar circundante presenta una temperatura demasiado
alta, es necesaria una refrigeración adicional del agua. Así, para
realizar un repostaje completo de los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno se tiene que asegurar una
temperatura máxima constante del agua de refrigeración de 5ºC. Para
enfriar el agua de refrigeración se ha previsto el conjunto de agua
fría KW en el contenedor 6. Este conjunto está unido a través de la
manguera 22 con la unidad de agua de refrigeración KE, la cual
alimenta el agua de refrigeración enfriada por el conjunto de agua
fría KW a la acometida de agua 20 del submarino. Asimismo, el
conjunto de agua fría KW está unido a través de líneas eléctricas 24
con el contenedor de equipamiento o con la unidad de vigilancia SE
para poder transmitir señales de avería de un dispositivo de control
y regulación del conjunto de agua fría a la unidad de vigilancia
central. Así, la unidad de vigilancia SE puede vigilar también de
manera correspondiente el enfriamiento del agua de refrigeración, de
modo que se proporcione una cantidad suficiente de agua de
refrigeración con la temperatura deseada para mantener los
acumuladores de hidrógeno del submarino a la temperatura máxima
deseada durante el proceso de repostaje. El suministro de corriente
se efectúa a través del distribuidor de corriente principal
incorporado en el contenedor de equipamiento 2 o a través de una
toma de corriente separada.
El contenedor de transporte adicional 8 sirve
para recoger otros objetos de equipamiento que no pueden ser
alojados en los otros tres contenedores 2, 4 y 6. Así, la estación
completa de aprovisionamiento de reaccionantes puede ser alojada en
cuatro contenedores estándar o bastidores de contenedores estándar
de 20' (20 pies), los cuales hacen posible un fácil transporte de
toda la instalación hasta tierra, hasta agua o hasta el aire. No son
necesarios vehículos de transporte especiales.
Los dispositivos de suministro de LOX y de
suministro de GN_{2} pueden unirse con una acometida 26 de LOX y
una acometida 28 de GN_{2} del submarino, respectivamente.
Todas las partes de la instalación de la
estación de aprovisionamiento de reaccionantes pueden ser
alimentadas con corriente a través del distribuidor de corriente
central del contenedor de equipamiento 2. Además, se ponen
preferiblemente a tierra todas las partes de la instalación para
evitar un riesgo de explosión. El distribuidor de corriente del
contenedor de equipamiento posee interfaces correspondientes para el
suministro externo de tensión o de corriente. Estas interfaces
están adaptadas a la norma eléctrica generalmente disponible y
presentan así discrecionalmente 400 V, 50 Hz o 440 V, 60 Hz (lo que
corresponde a una toma terrestre OTAN).
La instalación descrita es la versión completa
de la estación de aprovisionamiento de reaccionantes según la
invención. Eventualmente, se puede prescindir de algunas de las
partes de la instalación. Así, el contenedor 4 con la unidad DVE de
aumento de presión y de evaporación no es necesario en caso de que
se suministre directamente hidrógeno gaseoso. El contenedor 6 con
el conjunto de agua fría KW no es necesario en caso de que el agua
de mar disponible presente una temperatura suficientemente baja de
menos de 5ºC o solamente sea necesario un repostaje parcial de los
acumuladores de hidrógeno, el cual puede efectuarse a temperaturas
más altas. En caso de que los objetos de equipamiento necesarios
puedan alojarse completamente en los restantes contenedores 2, 4 y
6, se puede prescindir también del contenedor de transporte
adicional. Por tanto, en la versión mínima es necesario únicamente
el contenedor de equipamiento 2, en el cual están alojadas todas la
partes de instalación y objetos de equipamiento esenciales de la
estación de aprovisionamiento de reaccionantes. Además, en el
contenedor de equipamiento 2 puede estar previsto un compartimiento
de estancia para una persona de servicio, de modo que esta persona,
protegida contra influencias climatológicas, pueda manipular la
instalación durante el repostaje.
Los distintos componentes de la instalación
pueden distribuirse también de otra manera sobre varios
contenedores. Así, por ejemplo, la unidad dispensadora DE podría
ser alojada también en el contenedor 4 con la unidad DVE de aumento
de presión y de evaporación, pero esto tendría el inconveniente de
que el contenedor 4 seguiría siendo necesario aun cuando se
suministrara directamente hidrógeno gaseoso, ya que entonces la
unidad dispensadora DE no podría llevarse al muelle con
independencia de la unidad DVE de aumento de presión y de
evaporación.
La figura 2 muestra esquemáticamente la
instalación de la versión completa - descrita con ayuda de la figura
1 - de la estación de aprovisionamiento de reaccionantes en un
muelle 30. Se han instalado sobre el muelle 30 el contenedor de
equipamiento 2, los contenedores 4 y 6 y el contenedor de transporte
8. Cuando se efectúa el montaje, se han de mantener eventualmente
determinadas distancias de seguridad entre las distintas partes de
la instalación debido al riesgo de explosiones. El contenedor de
equipamiento 2 está unido con una toma de corriente 34 a través de
una línea de conexión eléctrica 32 para alimentar el distribuidor de
corriente central incorporado en el contenedor de equipamiento 2.
Además, entre los contenedores y entre un camión 35 de LH_{2} y
el contenedor 4 con la unidad DVE de aumento de presión y de
evaporación, entre la unidad DVE de aumento de presión y de
evaporación y el contenedor de equipamiento 2, y entre el grupo de
bomba 40, la unidad de agua de refrigeración KE y el submarino
están previstas líneas eléctricas 36 para la compensación del
potencial y para la unión con puntos 38 de puesta a tierra.
El hidrógeno se suministra en forma líquida en
el camión 35 y se alimenta por una tubería 41 a la unidad DVE de
aumento de presión y de evaporación. Desde la unidad de aumento de
presión y de evaporación incorporada en el contenedor 4, la cual
evapora el hidrógeno líquido, se alimenta el hidrógeno ahora
gaseoso, a través de otra tubería 42, a la unidad dispensadora DE,
la cual se ha extraído del contenedor de equipamiento 2 y montado
por fuera de éste. La unidad dispensadora DE está unida para su
control o regulación, a través de una línea correspondiente (no
mostrada aquí), con el dispositivo de control y regulación
correspondiente incorporado en el contenedor de equipamiento 2.
Desde la unidad dispensadora DE se alimenta el hidrógeno gaseoso, a
través de otra tubería flexible 43, a una acometida de repostaje
del submarino 44. Aparte de las tuberías de hidrógeno 41 y 42,
entre el contenedor de equipamiento 2 y el contenedor 4, así como el
camión 35 están previstas otras líneas de señal y líneas de
corriente para el suministro de corriente y la vigilancia de la
unidad de aumento de presión y de evaporación por medio de la
unidad de vigilancia SE dispuesta en el contenedor de equipamiento
2, las cuales no se muestran aquí con detalle.
Para refrigerar los acumuladores de hidruro
metálico-hidrógeno en el submarino 44 durante el
proceso de repostaje se han previsto el conjunto de agua fría KW en
el contenedor 6 y la unidad de agua de refrigeración KE constituida
sustancialmente por el grupo de bomba 40 y las mangueras 45, 46 y
47. A través de la manguera 45 se aspira agua de mar y se alimenta
ésta al conjunto de agua fría KW incorporado en el contenedor 6.
Allí se enfría el agua y ésta es alimentada por el grupo de bomba
40, a través de las mangueras 46 y 47, a una acometida de agua de
refrigeración del submarino 44. El suministro eléctrico del conjunto
de agua fría KW incorporado en el contenedor 6 y del grupo de bomba
40 se efectúa a través de tomas de corriente separadas o a través
del distribuidor de corriente central incorporado en el contenedor
de equipamiento 2. No se muestran aquí las líneas de conexión
eléctrica correspondientes. Además, están previstas líneas de datos
que unen la unidad de vigilancia SE incorporada en el contenedor de
equipamiento 2 con el conjunto de agua fría KW y el grupo de bomba 4
para la vigilancia de estos elementos.
El contenedor de transporte 8 sirve para
almacenar o transportar objetos de equipamiento que no están
alojados en ninguno de los demás contenedores. Para el suministro
de corriente, por ejemplo de una instalación de iluminación en el
contenedor de transporte 8, está prevista una línea de conexión
eléctrica 48 para su unión con el distribuidor de corriente
incorporado en el contenedor de equipamiento 2.
Además, la versión completa de la estación de
aprovisionamiento de reaccionantes presenta aún las partes de la
instalación para el suministro de LOX y para el suministro de
GN_{2}, las cuales se almacenan y transportan en el contenedor de
equipamiento 2 y se montan por separado en el muelle 30 para
efectuar el repostaje. Estas partes de la instalación no se
muestran en la figura 2. El repostaje con oxígeno líquido (LOX) y
nitrógeno gaseoso (GN_{2}) se efectúa directamente a través de
los objetos de equipamiento correspondientes desde las cisternas de
gas licuado o de gas comprimido en las que se mantienen preparados
oxígeno líquido y nitrógeno gaseoso.
En versiones parciales de la instalación se
puede prescindir del contenedor 4 con la unidad DVE de aumento de
presión y de evaporación cuando el hidrógeno es proporcionado
directamente en forma gaseosa. Además, se puede prescindir del
contenedor 6 con el conjunto de agua fría cuando el agua de mar
presenta una temperatura suficientemente baja para la refrigeración
o bien se realiza tan sólo una carga parcial con hidrógeno. En este
caso, el grupo de bomba 40 aspira el agua de refrigeración
directamente a través de la manguera 45 y la alimenta por la
manguera 47 a las acometidas de agua de refrigeración del
submarino.
El proceso de repostaje completo es vigilado
preferiblemente por una unidad de vigilancia prevista en el
contenedor de equipamiento 2. El suministro de corriente completo
de la instalación se efectúa también de preferencia centralmente a
través de un distribuidor de corriente incorporado en el contenedor
de equipamiento 2. Se pueden conectar y desconectar así todas las
partes de la instalación desde el contenedor de equipamiento 2 e
igualmente se señalizan y visualizan en la unidad de vigilancia
central SE las eventuales perturbaciones que sean captadas por las
unidades de control y regulación de los distintos componentes. Así
se simplifican la conexión, la puesta en servicio y el
funcionamiento de la instalación. Preferiblemente, la instalación
completa está concebida de modo que pueda ser puesta fácilmente en
funcionamiento por dos personas y se pueda realizar entonces el
repostaje.
- 2
- Contenedor de equipamiento
- 4, 6
- Contenedor
- 8
- Contenedor de transporte
- 10
- Entrada
- 12
- Acometida de gas del acumulador de H_{2}
- 14
- Entrada
- 16
- Salida
- 18
- Tubería
- 20
- Acometida de agua
- 22
- Manguera
- 24
- Línea
- 26
- Acometida de LOX
- 28
- Acometida de GN_{2}
- 30
- Muelle
- 32
- Línea de conexión eléctrica
- 34
- Toma de corriente
- 35
- Camión de LH_{2}
- 36
- Tuberías
- 38
- Punto de puesta a tierra
- 40
- Grupo de bomba
- 41, 42, 43
- Tuberías de H_{2}
- 44
- Submarino
- 45, 46, 47
- Mangueras
- 48
- Línea de conexión
- DVE
- Unidad de aumento de presión y evaporación
- KW
- Conjunto de agua fría
- DE
- Unidad dispensadora
- SE
- Unidad de vigilancia
- KE
- Unidad de agua de refrigeración
- OV
- Suministro de LOX
- NV
- Suministro de GN_{2}
Claims (12)
1. Estación transportable de aprovisionamiento
de reaccionantes para el repostaje de un submarino (44) equipado con
un sistema de propulsión por pilas de combustible, en la que están
previstos al menos un contenedor de equipamiento transportable (2),
en el que está colocado un dispositivo de vigilancia (SE) para
vigilar el proceso de repostaje, un dispensador preferiblemente
transportable (DE) para el repostaje del submarino (44) con
hidrógeno y un equipo de agua de refrigeración transportable (KE)
para el suministro de agua de refrigeración a los acumuladores de
hidrógeno dispuestos en el submarino (44).
2. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según la reivindicación 1, en la que está previsto en
el contenedor de equipamiento (2) un distribuidor de corriente para
el suministro de corriente a otros componentes de la
instalación.
3. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según la reivindicación 1 ó 2, en la que el
dispensador (DE) está dispuesto, preferiblemente en forma extraíble,
dentro del contenedor de equipamiento (2).
4. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el
equipo de agua de refrigeración (KE) está alojado en forma extraíble
dentro del contenedor de equipamiento (2).
5. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones 2 a 4, en la que el
equipo de agua de refrigeración (KE) presenta una unidad de bomba
(40) que se puede unir eléctricamente con el distribuidor de
corriente y cuyo funcionamiento puede ser vigilado preferiblemente
por el dispositivo de vigilancia (SE).
6. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones anteriores, en la
que está previsto un conjunto de agua fría transportable (KW) para
enfriar el agua de refrigeración transportada por el equipo de agua
de refrigeración (KE).
7. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones anteriores, en la
que está prevista una unidad transportable (DVE) de aumento de
presión y de evaporación que puede unirse con el dispensador (DE)
para evaporar nitrógeno líquido y alimentarlo al dispensador
(DE).
8. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según la reivindicación 7, en la que la unidad (DVE)
de aumento de presión y de evaporación puede unirse eléctricamente
con el distribuidor de corriente y puede ser vigilada durante el
funcionamiento preferiblemente por el dispositivo de vigilancia
(SE).
9. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones anteriores, en la
que el contenedor de equipamiento (2), el conjunto de agua fría (KW)
y/o la unidad (DVE) de aumento de presión y de evaporación están
construidos como un contenedor estándar o unos contenedores estándar
de 20' y especialmente como bastidores de contenedores estándar (2,
4, 6).
10. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones anteriores, en la
que unos dispositivos (OV) para el repostaje del submarino (44) con
oxígeno ultrafrío están alojados en forma extraíble dentro del
contenedor de equipamiento (2).
11. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones anteriores, en el
que unos dispositivos (NV) para el repostaje del submarino (44) con
nitrógeno están alojados en forma extraíble dentro del contenedor de
equipamiento (2).
12. Estación de aprovisionamiento de
reaccionantes según una de las reivindicaciones 2 a 11, en la que
está previsto un contenedor de transporte adicional (8) para recoger
objetos de equipamiento, el cual, para el suministro de corriente,
se puede unir eléctricamente con el distribuidor de corriente
incorporado en el contenedor de equipamiento (2).
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