ES2347972T3 - Dispositivo de celulas de combustible de un submarino, especialmente para una seccion readaptable del submarino. - Google Patents

Dispositivo de celulas de combustible de un submarino, especialmente para una seccion readaptable del submarino. Download PDF

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Armin Quante
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Gerd Ahlf
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Abstract

Dispositivo de células de combustible de un submarino con células de combustible de H2-O2 en una estructura modular en un submarino con al menos un motor de hélice eléctrico, un conjunto de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de fuente de alimentación de corriente, así como con dispositivos de conmutación y de automatización, donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación que preferentemente se encuentra dispuesto en la misma sección del submarino que el dispositivo de células de combustible y donde el cuadro de conmutación es complementado al menos por el cuadro de control de células de combustible (BZ), el cual presenta un controlador del sistema del dispositivo de células de combustible, un dispositivo automático de seguridad y dispositivos electrónicos modulares, y donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación auxiliar, el cual se encarga de las conexiones de componentes de la técnica naval que son específicas del tipo de submarino, por ejemplo del arranque en corriente continua, de las bombas del dispositivo de células de combustible, etc., donde el cuadro de conmutación auxiliar contiene dispositivos para adaptar los dispositivos de las células de combustible y los componentes electrónicos del dispositivo de células de combustible a diferentes diseños de submarinos.

Description

Dispositivo de células de combustible, en particular para una sección readaptable del submarino.
La presente invención hace referencia a un dispositivo de células de combustible con células de combustible de H2-O2 en estructura modular en un submarino con al menos un motor de hélice eléctrico, un conjunto de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de fuente de alimentación de corriente, así como con dispositivos de conmutación y de automatización, donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación que preferentemente se encuentra dispuesto en la misma sección del submarino que el dispositivo de células de combustible.
Por la publicación NAVAL FORCES SPECIAL ISSUE, SUBCON 2003 AIP PLUG-IN SECTIONS: "A NEW SUBMARINE STANDARD" se conoce un submarino con un dispositivo de células de combustible como el descrito anteriormente.
El documento "Fuel cells going on-board", JOURNAL OF POWER SOURCES, marzo del 2000, considerado como el estado del arte más reciente, describe un dispositivo de células de combustible para el equipamiento readaptable de submarinos.
Es objeto de la presente invención el conformar de modo tal el dispositivo de células de combustible descrito y representado básicamente en un dibujo en el mencionado ensayo, que éste presente una ejecución particularmente más segura que pueda cumplir con las exigencias de servicio de un submarino con células de combustible. Además, debe presentar funciones de seguridad especiales para la red eléctrica de un submarino con un dispositivo de células de combustible. En conjunto, debe proporcionarse una instalación, la cual mantenga al submarino, en caso de un equipamiento readaptable o de un nuevo equipamiento con células de combustible, dentro del estado del arte más elevado de los vehículos submarinos por un período de 20 a 30 años.
Este objeto se alcanzará esencialmente gracias a que el cuadro de conmutación es complementado por al menos un cuadro de control de las células de combustible (BZ), el cual presenta un controlador del sistema del dispositivo de células de combustible, un dispositivo automático de seguridad y de dispositivos electrónicos modulares para los módulos BZ.
A través del anexo conforme a la invención del cuadro de conmutación conocido, también de varias piezas, mediante componentes electrónicos en la misma ubicación, es decir, en las mismas cajas, se logra la ejecución de un dispositivo de células de combustible particularmente compacto y que cumpla con los requerimientos de seguridad de un submarino. En la ubicación del dispositivo de células de combustible en el submarino se crea, por tanto, una central auxiliar para el dispositivo de células de combustible, la cual permite al dispositivo de células de combustible ser capaz de funcionar de forma independiente a la embarcación, así como también el abastecimiento de electricidad BZ de la embarcación se mantiene con una seguridad apta para el trabajo, de forma independiente al funcionamiento de la estación de control de la embarcación. Conforme a este objeto, el dispositivo de células de combustible contiene todos los componentes que se requieren para la adaptación al sistema de abastecimiento de corriente de a bordo, así como a su alimentación principal de corriente. Para ello debe alcanzarse un estándar de seguridad que alcance al estándar de seguridad de los grupos de baterías habituales. Particularmente, deben ser cumplidos todos los requisitos de seguridad en el dispositivo de células de combustible. Para ello es útil el dispositivo automático de seguridad, puesto que controla todos los componentes importantes del dispositivo de células de combustible y, dado el caso, los conecta, así como también el controlador del sistema del dispositivo, el cual monitoriza y, dado el caso, conecta los componentes por separado, así como dispositivos electrónicos modulares que monitorizan en forma individual los módulos de células de combustible por separado y los controla.
En una conformación de la presente invención se prevé que el dispositivo de células de combustible de un submarino presente un cuadro de conmutación auxiliar ZB que se encargue de la conexión de componentes de técnica naval específicos del respectivo tipo de submarino. De este modo, el dispositivo de células de combustible es particularmente adecuado para un equipamiento readaptable de los submarinos diesel–eléctricos existentes en la actualidad. El cuadro de conmutación auxiliar BZ sirve, por así decir, como un adaptador para el respectivo submarino, cuyas redes de a bordo presentan una realización diferente. Para un equipamiento readaptable de los submarinos existentes, esta función, a modo de un adaptador, es particularmente ventajosa, puesto que de este modo resulta una separación técnica clara entre la parte antigua del abastecimiento de electricidad del submarino y la parte nueva del abastecimiento de electricidad. De esta manera, el dispositivo de células de combustible presenta un núcleo invariable para un submarino de nueva construcción
o una ya existente, en forma de módulos de células de combustible, los cuales son controlados mediante un cuadro de control del dispositivo de células de combustible, de modo que el cuadro de conmutación auxiliar BZ se encarga de la adaptación de los diferentes tipos.
En caso de que el dispositivo de células de combustible de un submarino con células de combustible de H2-O2 en una estructura modular sea incorporado a un nuevo tipo de submarinos, por ejemplo a los tipos 212 ó 214, puede suprimirse el cuadro de conmutación auxiliar BZ; en este caso el cuadro de conmutación auxiliar se encuentra integrado al cuadro de conmutación principal de la embarcación. Esto es posible en el caso de nuevas construcciones.
En el caso de un complemento del dispositivo de accionamiento de un submarino diesel–eléctrico ya existente, el cuadro de conmutación auxiliar BZ se ocupa de la adaptación. Para ello, éste es diseñado como un componente independiente, el cual, ventajosamente, se encuentra dispuesto en la sección de equipamiento readaptable del submarino.
En otra conformación de la presente invención se prevé que el dispositivo de células de combustible de un submarino contenga un cuadro de control BZ para el accionamiento, para la conexión y la desconexión, así como a los fines de prueba y de verificación del dispositivo de células de combustible. Mediante el complemento del cuadro de control con respecto a los componentes tradicionales de accionamiento, para la conexión y la desconexión, a través de componentes incorporados a los fines de la prueba y la verificación, se conforma un cuadro de control BZ que corresponde en forma particularmente ventajosa a los requerimientos de un dispositivo de células de combustible de un submarino. Un dispositivo de células de combustible no puede ser mantenido permanentemente en un estado disponible para el funcionamiento, como si se tratara de un dispositivo de batería. En primer lugar, antes de la conexión debe ser verificada y probada la función debida de la célula de combustible. Para ello se requieren componentes que pongan en funcionamiento los agregados auxiliares y lleven a cabo una operación de prueba con una evaluación del orden de funcionamiento y del sucesivo comportamiento, así como una prueba de los componentes. Justo cuando todas las pruebas y evaluaciones resulten positivas puede ser accionado el dispositivo de células de combustible, sin temor a un funcionamiento erróneo. Las pruebas y las evaluaciones deben ser llevadas a cabo, en particular, después de un período en espera del submarino, de modo que junto al equipo de hidrógeno, el equipo de oxígeno, el equipo de nitrógeno, el equipo de agua producida por reacción y el sistema de refrigeración, sea probada y evaluada la densidad másica de las células, así como la capacidad funcional de los transmisores, sensores y válvulas en los módulos BZ.
En otra conformación de la presente invención se prevé que el dispositivo de células de combustible presente un cuadro de control BZ con las siguientes dimensiones: (medidas vistas desde adelante) Ancho de 1100 mm a 2000 mm Profundidad de 500 mm a 700 mm Altura de 1000 mm a 2100 mm.
De este modo, se obtiene un cuadro de control con las dimensiones óptimas, las cuales permiten la incorporación de todos los dispositivos de control necesarios, sin que las dimensiones sean de un tamaño tal que el cuadro de control BZ no pueda ser integrado sin más en el submarino, en particular que no pueda ser integrado en una sección de equipamiento readaptable de la embarcación.
En otra conformación de la invención se prevé que el cuadro de conmutación auxiliar BZ contenga dispositivos para adaptar el dispositivo de células de combustible a diferentes diseños de submarinos. Para ello, el cuadro de conmutación auxiliar debe presentar las siguientes dimensiones: (medidas vistas frontalmente)
Ancho de 500 mm a 1300 mm Profundidad de 500 mm a 700 mm Altura de 1000 mm a 2100 mm.
De esta manera, para el cuadro de conmutación auxiliar con sus dispositivos para la adaptación del dispositivo de células de combustible a diferentes diseños de submarinos, se logran dimensiones que pueden alojar tanto a los dispositivos necesarios de un cuadro de conmutación auxiliar, sin recurrir demasiado al espacio disponible a bordo en los submarinos readaptables.
En otra conformación de la presente invención se prevé que el cuadro de conmutación presente al menos un desconectador de potencia para por lo menos 1000 A, así como, dado el caso, un punto para fusible. El desconectador de potencia brinda la posibilidad de conectar de forma readaptable el dispositivo de células de combustible a la red de a bordo, así como nuevamente separarlo de la red de a bordo. En el caso de redes de corriente continua con elevadas corrientes de cortocircuito adicionadas, si fuera necesario, se prevé un punto para fusible que corresponde a los requerimientos particulares de la red de corriente continua presente a bordo de los submarinos.
Junto con el desconectador de potencia, éste se ocupa de una separación segura del dispositivo de células de combustible de la red de a bordo del submarino, donde pueden producirse corrientes considerables de cortocircuito a través de efectos producidos en caso de combate.
En otra conformación de la presente invención se prevé que el cuadro de conmutación presente las siguientes dimensiones: (medidas vistas desde adelante) Ancho de 500 mm a 1300 mm Profundidad de 500 mm a 1300 mm Altura de 1000 mm a 2100 mm.
De las mediciones del cuadro de control BZ, del cuadro de conmutación BZ y del cuadro de conmutación, resulta ventajoso un sistema de armario de distribución a bordo de un submarino, el cual, de acuerdo a su tamaño, pueda ser incorporado fácilmente en el submarino, en particular en una sección readaptable del dispositivo de células de combustible, de este modo, brindando la posibilidad de abarcar en forma compacta y no obstante, de modo suficientemente accesible, todos los dispositivos de conmutación, dispositivos de automatización y sus dispositivos auxiliares. De esta manera pueden cumplirse en forma óptima los requerimientos particulares respectivos al espacio a bordo de un submarino.
En otra conformación de la invención se prevé que el cuadro de control BZ presente al menos un controlador lógico programable (PLC), así como por ejemplo un SIMATIC S 7, de la empresa Siemens. De este modo, en forma ventajosa, se obtiene una red de automatización homogénea a bordo de un submarino moderno, el cual, generalmente se encuentra automatizado mediante controladores lógicos programables. Con ello, es posible utilizar un software de uso continuo que corresponde a las prestaciones de seguridad a bordo de un submarino.
En forma ventajosa, se prevé que al menos uno de los dispositivos de conmutación y de control, por ejemplo el cuadro de control BZ, así como el cuadro de conmutación auxiliar BZ, presente un equipo de monitorización y de control con un monitor, así como botones de conmutación y de control e instrumentos de medición necesarios. De esta manera, en el área del dispositivo de células de combustible se constituye un dispositivo de observación y de manejo para el dispositivo de células de combustible, el cual posibilita in situ una monitorización completa y el manejo del dispositivo de células de combustible. Esto puede tener lugar en forma visual a través de diferentes dispositivos y del monitor con la ayuda del sentido del oído e incluso de las impresiones del personal capacitado de servicio con respecto al estado del dispositivo de células de combustible.
En una conformación particularmente ventajosa del dispositivo de células de combustible de un submarino se prevé que en el sistema de fuente de alimentación de corriente se encuentre dispuesto un limitador de corriente HTS que es refrigerado mediante un líquido criogénico y que actúa conjuntamente con un desconectador de potencia.
El limitador de corriente HST, en forma ventajosa, se encuentra conectado a un depósito de reserva para líquido criogénico, el cual, en particular, es refrigerado en forma eléctrica. Mediante el limitador de corriente HST resulta la posibilidad de la separación ventajosa del dispositivo sensible de células de combustible en el caso de producirse cortocircuitos en la red de a bordo. Los limitadores de corriente HTS son conocidos per se; en el caso de ser empleados para asegurar los dispositivos de células de combustible a bordo de un submarino, sin embargo, se alcanza una seguridad particularmente elevada con respecto a efectos de retroalimentación de corriente del sistema de abastecimiento de electricidad del submarino. Esto se considera como ventajoso especialmente en caso de combate, donde en particular deben impedirse caídas de tensión en la red que se producen como reacción de los desconectadores de potencia. De este modo, se impide en forma muy ventajosa una "salida" de los dispositivos electrónicos sensibles y es mejorada la seguridad funcional de los componentes electrónicos existentes en el submarino.
En otra conformación de la invención se prevé que el limitador de corriente HTS se encuentre conectado a un depósito de reserva, cuyo calor latente es utilizado para transmitir calor al oxígeno líquido requerido para el accionamiento del dispositivo de células de combustible. De este modo se logra un consumo de electricidad particularmente reducido del sistema HTS, puesto que no debe disponerse de energía eléctrica para la refrigeración del líquido criogénico. De este modo, la red de a bordo se ve aliviada de carga. Simultáneamente, se produce una interconexión de electricidad ventajosa entre el dispositivo de células de combustible con sus agregados de abastecimiento y el sistema de conmutación de seguridad.
De forma ventajosa, el dispositivo de células de combustible, el limitador de corriente HTS y su depósito de reserva con líquido criogénico se encuentran dispuestos en el área del cuadro de conmutación y del cuadro de conmutación auxiliar. De este modo se presenta espacio disponible en uno de los pocos sitios de un submarino y resultan breves longitudes de potencia. De esta manera es incrementada la seguridad del sistema de abastecimiento de electricidad en correspondencia con el espacio limitado en el submarino.
La disposición anterior es particularmente ventajosa cuando el dispositivo de células de combustible es utilizado para el equipamiento readaptable de un submarino, es decir, en una sección nueva incorporada al submarino existente. Se comprende aquí que en esta sección se encuentran dispuestas también las bombas para gas y agua, así como la unidad del arranque, conjuntamente con todos los dispositivos y componentes restantes. Gracias a la sección de equipamiento readaptable se obtiene un funcionamiento bajo el agua poco ruidoso considerablemente más prolongado para los submarinos de construcción ya existente.
Esta extensión de funcionamiento poco ruidoso no es capaz obtenerse a través de una ampliación de los bloques de baterías, entre otras cosas, debido a motivos de espacio.
La presente invención es explicada en detalle mediante dibujos, de los cuales resultan, al igual que de las reivindicaciones dependientes, otros datos esenciales relativos a la invención
Los dibujos muestran:
Figura 1: una vista superior esquemática por encima de un cuadro de control
de un dispositivo de células de combustible con sus conexiones a los módulos
de células de combustible y el cuadro de conmutación auxiliar para
equipamientos readaptables;
Figura 2: los dispositivos por separado del dispositivo de células de
combustible para equipamientos readaptables de forma esquemática;
Figura 3: una vista frontal del cuadro de control del dispositivo de células de
combustible;
Figura 4: un módulo de células de combustible, y
Figura 5: una representación esquemática de un limitador de corriente HTS.
En la figura 1, el número de referencia 1 designa a un primer módulo de células de combustible, así como el número de referencia 2 a un segundo módulo de células de combustible. Los módulos de células de combustible para un dispositivo de células de combustible readaptable presentan, por lo general, una potencia de 120 a 140 kW. Esta potencia puede ser incrementada o disminuida a través de la incorporación o separación de niveles adicionales en el módulo de células de combustible, de acuerdo a los requerimientos.
Los módulos de células de combustible 1, 2 se encuentran conectados, a través de cables de señal de proceso 3, 4, al cuadro de control 5 del dispositivo de células de combustible. Mediante el empleo de dos bloques de cables de señal de proceso, uno en cada módulo de células de combustible, se obtiene una elevada disponibilidad, puesto que la eliminación de un módulo de células de combustible no presenta efectos retroactivos con respecto a la función del otro segundo módulo de células de combustible 1, 2. Las señales de proceso desde los módulos de células de combustible 1, 2 son procesadas en la unidad electrónica 6 de los módulos de células de combustible, la cual se encuentra conectada al control 7 del equipo de células de combustible. El control 7 del equipo de células de combustible, por otra parte, se encuentra conectado al dispositivo automático de seguridad 8 de las células de combustible, el cual posibilita un funcionamiento seguro del dispositivo de células de combustible 9.
El cuadro de control 5 del dispositivo de células de combustible presenta, a su vez, una estación de operaciones 9, mediante la que pueden ser reguladas las funciones por separado, en particular a los fines de prueba y de verificación. El cuadro de control 5 del dispositivo de células de combustible se encuentra conectado a un cuadro de conmutación auxiliar 11 de las células de combustible, encargado de la adaptación del dispositivo de células de combustible a los diferentes tipos de submarinos. El cuadro de control de las células de combustible se encuentra conectado a la estación de control 15 de técnica naval, mediante el cuadro de conmutación auxiliar 11. Esto se indica mediante las flechas 12 y 13. La estación de control 15 de técnica naval y sus subestaciones se encuentran representadas de forma alusiva, puesto que no llevan a cabo una función directa en relación al dispositivo de células de combustible. Éste se encuentra conformado como una unidad capaz de funcionar de forma autónoma.
Sólo se hace referencia de forma alusiva a los agregados auxiliares para el dispositivo de células de combustible, como bombas, el dispositivo del arranque, un convertidor de continua, el interruptor maestro de la embarcación y los diferentes controladores para los dispositivos operativos de la embarcación. Esto mismo es válido con respecto a los equipos auxiliares (periferia del dispositivo de células de combustible), como por ejemplo el sistema de refrigeración, el equipo de oxígeno, el equipo de nitrógeno y el equipo de agua producida por reacción. Todos estos componentes son suministrados por la planta astillera de construcción naval en función de la clase de embarcación y se encuentran conectados técnicamente, en cuanto al control y la señal, al cuadro de control de las células de combustible.
En la figura 2 se encuentran representados nuevamente los componentes por separado con sus interfaces técnicas, independientemente de su disposición en la embarcación. Para el manejo y la observación del dispositivo de células de combustible sirve el cuadro de control 20 de las células de combustible, el cual contiene dos dispositivos electrónicos modulares, y además contiene el control del dispositivo de células de combustible y el dispositivo automático del dispositivo de células de combustible; así como una estación de operaciones. La, así llamada, batería de células de combustible contiene dos módulos de células de combustible, sin embargo, dado el caso, pueden ser asociados más módulos en un dispositivo de células de combustible. Los módulos estándar presentan una potencia de aproximadamente 120 -140 kW, una segunda ejecución de módulos estándar se ubica en una potencia de entre 30 y 40 kW. A partir de estos módulos pueden formarse los más variados dispositivos de células de combustible, por ejemplo de ocho a diez módulos de células de combustible de cada uno 30 a 40 kW pueden formar un dispositivo de células de combustible, pero también dos o, dado el caso, tres módulos de 120 kW, pueden formar un dispositivo de células de combustible.
La así llamada batería de células de combustible, formada por los módulos de células de combustible, contiene por lo general, para equipamientos readaptables, dos módulos de células de combustible que presentan, respectivamente, un bloque de cables de señal de proceso. Asimismo, la batería de células de combustible presenta, ventajosamente, dispositivos de acoplamiento de los medios para los medios individuales, como hidrógeno, oxígeno, agua, nitrógeno, etc., los cuales son introducidos en la batería de células de combustible de forma hermética. La batería de células de combustible presenta, a su vez, adaptadores de conexión para los cables de transporte de energía eléctrica que transmiten la potencia eléctrica generada al sistema de fuente de alimentación de corriente del submarino. Puesto que los módulos de células de combustible deben ser conducidos bajo gas inerte, estos presentan una unidad bomba, una unidad secadora y una unidad de válvulas para gas inerte.
Todos los componentes anteriores son componentes en serie para dispositivos de células de combustible, los cuales pueden ser empleados y agrupados independientemente de la clase de embarcación. Esto permite una ventajosa conformación en serie de los costosos dispositivos de células de combustibles. El dispositivo de células de combustible presenta interfaces técnicas 23 que contienen interfaces de alto voltaje con respecto al convertidor de continua/continua, para el MSR (medir, controlar, ajustar) desde y hacia el dispositivo de células de combustible, así como una interfaz de datos, para un bus de datos SINEC-H 1 para el sistema de dirección de la embarcación. La interfaz técnica 24 simboliza la conexión para el abastecimiento de hidrógeno, para el abastecimiento de oxígeno, para el abastecimiento de nitrógeno, para la descarga de gas residual, para el agua resultante del proceso y para los equipos de refrigeración. Como entrada de datos, simbolizada por la interfaz técnica 26, se insertan los datos referidos a la condición del entorno, es decir, la temperatura, la humedad del aire, la inclinación lateral, el lugar de montaje, el efecto de impacto y los condicionamientos del lugar, así como el respetar la concentración de H2-O2 de acuerdo a las reglamentaciones y normalizaciones navales y navieras. Como salida, simbolizada a través de la flecha 25, resulta un tiempo de inmersión prolongado en gran medida, una generación de electricidad libre de ruidos, una generación de electricidad libre de emisiones con signaturas magnéticas EMV reducidas con elevada disponibilidad, alta fiabilidad y pequeñas cantidades de gas residual.
En la figura 3 se observa una ejecución típica de un cuadro de control de un dispositivo de células de combustible. El monitor 30, en el cual pueden ser representados diferentes diagramas de estado, requeridos de acuerdo a la necesidad, se encuentra en una sección superior del cuadro de control, en forma especialmente ventajosa arriba a la derecha. Junto a éste se encuentra una sección con instrumentos de medición 31 y luces de control 32, así como botones, donde en forma ventajosa, los botones simultáneamente sirven como luces de control. Las secciones por separado son cubiertas con los elementos necesarios para el control, el manejo y la observación y son accesibles a través de las aberturas de las secciones en el lado frontal. La entrada para los cables y el acceso para el agua fría se encuentra por debajo de las cajas de las secciones, donde el acceso para el agua fría tiene lugar, ventajosamente, vista frontalmente, abajo a la izquierda y la salida de agua fría, abajo a la derecha. El diseño del cuadro de control, que corresponde con el cuadro de control, no es obligatorio sino que puede ser modificado.
En la figura 4 se encuentra representado un módulo de células de combustible de 120 kW en su depósito de aire comprimido. El depósito de aire comprimido se compone de acero inoxidable fino y, en su lado frontal, presenta conexiones de alto voltaje 35, así como acoplamientos de enchufe multipolares (los cuales no pueden observarse en la representación) para los cables de señal de proceso que se observan en la figura 1. Además, el lado frontal presenta un bloque de conexión de medios 36 altamente integrado para el abastecimiento del módulo de células de combustible con H2 y O2.
En la figura 5 puede observarse el limitador de corriente HTS que complementa a los dispositivos de conmutación del dispositivo de células de combustible, con su periferia, en una representación esquemática. Éste opera conjuntamente con un desconectador de potencia. Sus componentes por separado se encuentran explicados brevemente en la representación.
La ingeniosa distribución de funciones por sí mismas y en cuanto a sus detalles, entre el cuadro de control BZ y el cuadro de conmutación auxiliar BZ, puede observarse en la siguiente enumeración para todas las aplicaciones Air Independent Propulsion (AIP).
El cuadro de control ZB se ocupa de las siguientes funciones principales: -control y monitorización de los módulos BZ (los transmisores y las válvulas incorporados en los módulos BZ obtienen la electricidad requerida mediante convertidores CC / CC CC24 desde el cuadro de control BZ, la electricidad principal para los así llamados convertidores CC / CC proviene del cuadro de conmutación auxiliar BZ) -control y monitorización de la totalidad de los equipos BZ, incluso de los sistemas de abastecimiento y de eliminación para H2, O2 , agua fría, nitrógeno, agua desionizada, vacío, etc.; en primer lugar, todas las señales para la excitación de los transmisores y las válvulas en el equipo BZ (sin módulos BZ) son conducidas al cuadro de control auxiliar BZ y retransmitidas desde allí al transmisor y a la válvula correspondiente (la electricidad requerida para la excitación de los transmisores y las válvulas mencionadas anteriormente proviene del cuadro de conmutación auxiliar BZ) -manejo del equipo BZ in situ a través de los mandos programables incorporados al cuadro de control BZ -suministro de las señales para el sistema maestro para la visualización de las condiciones del equipo (no en el caso del equipamiento readaptable AIP)
En el cuadro de control BZ, entre otros, se encuentran incorporados los siguientes componentes de hardware: -controladores lógicos programables SIMATIC S 7 para el control y la monitorización de los módulos BZ
-controladores lógicos programables SIMATIC S 7 para el control y la monitorización del equipo BZ -controladores lógicos programables SIMATIC S 7 para el control y la monitorización para el dispositivo automático de seguridad del equipo BZ -convertidor de corriente continua / continua para el abastecimiento separado de potenciales transmisores y válvulas en los módulos BZ -sistemas de medición de tensión inteligentes para la medición y la monitorización de las tensiones de células de los módulos BZ -ICOS-PC, incluso con teclado con TrackBall, para el manejo y la observación del equipo BZ in situ -módulo de enlace óptico para la retransmisión de la señales en el sistema de conducción maestro para la visualización de las condiciones del equipo BZ (no en el caso del equipamiento readaptable AIP)
El cuadro de conmutación auxiliar se ocupa de las siguientes funciones principales: -abastecimiento del cuadro de control BZ -abastecimiento eléctrico de la totalidad de transmisores, válvulas, bombas, etc., de la totalidad de los equipos BZ, incluso de los sistemas de abastecimiento y de eliminación para H2 , O2 , agua fría, nitrógeno, agua desionizada, vacío, etc., con la electricidad requerida (DC 24V, DC 160 -330V, 3 AC 60Hz 115V) -manejo (control manual) de las bombas y de la instalación de calefacción para precalentamiento de los equipos BZ in situ -medición e indicaciones del aislamiento de los equipos BZ -obtención y retransmisión de señales de diversos sistemas de embarcaciones, por ejemplo instalación de navegación, red de a bordo, equipo BZ, etc.
En el cuadro de conmutación auxiliar BZ, entre otros, se encuentran incorporados los siguientes componentes de hardware: -dispositivos de medición para la medición del aislamiento de la instalación BZ -equipos de suministro de corriente en CC 330 V / CC 24 V -condensadores para la igualación de la tensión
-14-desconectador de potencia tripolar para conectar y desconectar las bombas y los consumidores con una elevada corriente de conexión en la instalación BZ.

Claims (14)

  1. Reivindicaciones
    1.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino con células de combustible de H2-O2 en una estructura modular en un submarino con al menos un motor de hélice eléctrico, un conjunto de baterías, un generador de carga con accionamiento y un sistema de fuente de alimentación de corriente, así como con dispositivos de conmutación y de automatización, donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación que preferentemente se encuentra dispuesto en la misma sección del submarino que el dispositivo de células de combustible y donde el cuadro de conmutación es complementado al menos por el cuadro de control de células de combustible (BZ), el cual presenta un controlador del sistema del dispositivo de células de combustible, un dispositivo automático de seguridad y dispositivos electrónicos modulares, y donde el dispositivo de células de combustible presenta un cuadro de conmutación auxiliar, el cual se encarga de las conexiones de componentes de la técnica naval que son específicas del tipo de submarino, por ejemplo del arranque en corriente continua, de las bombas del dispositivo de células de combustible, etc., donde el cuadro de conmutación auxiliar contiene dispositivos para adaptar los dispositivos de las células de combustible y los componentes electrónicos del dispositivo de células de combustible a diferentes diseños de submarinos.
  2. 2.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque en el cuadro de conmutación auxiliar se encuentran incorporados los siguientes componentes: -dispositivos de medición para la medición del aislamiento de la instalación BZ -equipos de suministro de corriente en CC 330 V / CC 24 V -condensadores para la igualación de la tensión -desconectador de potencia tripolar para conectar y desconectar las bombas y los consumidores con una elevada extracorriente de conexión en la instalación BZ.
  3. 3.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuadro de conmutación auxiliar BZ presenta las siguientes dimensiones: un ancho de 500 mm a 1300 mm, una profundidad de 500 mm a 700 mm y una altura de 100 mm a 2100 mm.
  4. 4.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el cuadro de control BZ contiene componentes para la operativa, la conexión y la desconexión, también para fines de prueba y de verificación del dispositivo de células de combustible.
  5. 5.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizado porque el cuadro de control BZ presenta las siguientes dimensiones: un ancho de 1100 mm a 2000 mm, una profundidad de 500 mm a 700 mm y una altura de 1000 mm a 2100 mm.
  6. 6.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de conmutación presenta al menos un desconectador de potencia para al menos 1000 A, así como un punto para fusible si fuera necesario.
  7. 7.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de conmutación presenta las siguientes dimensiones: un ancho de 500 mm a 1300 mm, una profundidad de 500 mm a 1300 mm y una altura de 1000 mm a 2100 mm.
  8. 8.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de control BZ presenta al menos un controlador lógico programable (PLC), así como por ejemplo un SIMATIC S 7.
  9. 9.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuadro de control BZ, y /o uno de los cuadros de conmutación, presenta al menos un dispositivo de control y de monitorización con un monitor, así como botones de conmutación y de control y los instrumentos de medición necesarios.
  10. 10.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el sistema de fuente de alimentación de corriente se encuentra dispuesto un limitador de corriente HTS que es refrigerado mediante un líquido criogénico y que actúa conjuntamente con un desconectador de potencia.
  11. 11.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 10, caracterizado porque el limitador de corriente HTS se encuentra
    conectado a un depósito de reserva para líquido criogénico, el cual, en particular, es refrigerado en forma eléctrica.
  12. 12.
    Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el limitador de corriente HTS se
    5 encuentra conectado a un depósito de reserva, cuyo calor latente es utilizado para transmitir calor al oxígeno líquido requerido para el accionamiento del dispositivo de células de combustible.
  13. 13. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a la reivindicación 10, 11 ó 12, caracterizado porque el limitador de corriente HTS y su
    10 depósito de reserva con líquido criogénico se encuentra dispuesto en la misma sección que el dispositivo de células de combustible con su cuadro de conmutación, el cuadro de control BZ y, dado el caso, el cuadro de conmutación auxiliar.
  14. 14. Dispositivo de células de combustible de un submarino conforme a una o a varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mismo se
    15 encuentra dispuesto, junto con sus instalaciones auxiliares necesarias, como bombas para gas y agua, así como anexo a la unidad del arranque, en una sección de la embarcación readaptable.
    20
    “Siguen 5 páginas de dibujos”
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