ES2350643T3 - Sistema de propulsión eléctrica de buque con tres líneas de árboles. - Google Patents

Abstract

Sistema de propulsión eléctrica de buque que comprende dos líneas de árboles laterales (3) con hélices clásicas (7) y unos propulsores transversales posteriores (16), caracterizado porque una tercera línea de árbol (4) con hélice (12) está prevista de manera central, según el eje (5) del buque, y porque esta tercera línea de árbol (4) tiene su eje (9) que pasa por encima de los túneles (17) de los propulsores trasversales posteriores (16).

Description

Sistema de propulsión eléctrica de buque con tres líneas de árboles.

La presente invención se refiere a un sistema de propulsión eléctrica de buque y, más particularmente, a un sistema de propulsión para buque de gran tamaño y de velocidad de crucero elevada.

La demanda de los armadores, en términos de buque de pasajeros, para una función de buque de crucero por ejemplo, es obtener unos buques cada vez de mayor tamaño, a fin de aumentar el número de pasajeros por crucero y, al mismo tiempo, proponerles un máximo de cabinas que disponen de una vista sobre el mar.

Simultáneamente, se ha requerido realizar unos buques de pasajeros que tengan una velocidad de crucero cada vez más elevada, en particular superior a 25 nudos.

Actualmente, los buques de pasajeros del tipo "Panamax" o "Overpanamax" (es decir unos buques respectivamente capaces o no de transitar por el canal de Panamá) tienen generalmente una propulsión eléctrica con dos líneas de árbol con unos motores que tienen una potencia respectiva de aproximadamente 20 MWatios.

Dichas potencias de propulsión por línea de árbol, combinadas con el aumento de tamaño de los buques o la velocidad de crucero no son suficientes para responder a la demanda de los armadores.

Por "propulsión por línea árbol", se entiende un sistema de propulsión en el cual un motor situado en el interior del casco del buque, suministra su potencia a un medio de propulsión externo, por medio de un árbol de transmisión.

Un sistema de propulsión de buque que comprende tres líneas de árbol se describe en el documento GB 1 331 497.

Además, querer aumentar la potencia por línea de árbol plantea por naturaleza problemas técnicos relativos a la sobrepotencia del motor. Asimismo para el control de las vibraciones uno se encuentra confrontado a unos problemas de tamaño de hélice de propulsión y de juego en el casco, lo que impide obtener un buen rendimiento propulsor y unas pulsaciones bajas.

En unos buques de gran tonelaje y a fin de obtener una potencia de propulsión suficiente y necesaria, es bien conocido utilizar esta propulsión haciendo uso de una combinación de varios propulsores azimutales, denominados también "pods", por oposición a las propulsiones por línea de árbol.

Por el término "pod", se entiende un conjunto de propulsión sumergido, exterior al casco del buque y que contiene la motorización de la propulsión. Esta solución presenta la ventaja de cumplir las funciones de gobierno y de propulsión por la utilización de un pod orientable. Además, el número más importante de propulsores permite mejorar la redundancia del sistema en caso de funcionamiento degradado o defectuoso.

Sin embargo, algunos armadores no desean instalar este tipo de sistema de propulsión en su buque e imponen una instalación por línea de árbol con utilización de hélices clásicas y de propulsores laterales posteriores. Esta obligación, añadida a los riesgos generados por el aumento de la potencia por línea de árbol, conduce por tanto a repartir la potencia deseada sobre tres líneas de árbol.

Además esta solución conduce a repartir tres líneas de árbol en una según una posición central (es decir según el eje medio longitudinal del buque) y en dos líneas laterales (es decir paralelas a este eje medio longitudinal).

Estas dos líneas de árbol laterales se encuentran de nuevo en unas disposiciones clásicas conocidas y ya aplicadas.

Por el contrario, la línea de árbol central plantea potencialmente problemas con respecto a las dimensiones y las prestaciones a alcanzar.

Un primer nivel de problemas generados es de tipo vibratorio, lo que significa que unas vibraciones importantes se forman debido a la perturbación de la estela por el "skeg", es decir por la prolongación de la quilla del buque a nivel de la carena del espejo de popa del buque.

Este problema se resuelve clásicamente por unos bulbos reguladores de estela, como se ha practicado en los buques con una sola línea de árbol tales como, por ejemplo, en los buques de transporte de gas licuado. Para ello, es necesario prever una pieza de calderería compleja, costosa y voluminosa.

La situación es más problemática en el caso en que los buques están equipados con propulsores transversales posteriores puesto que la línea árbol debe pasar por encima de los túneles de estos propulsores, lo que aproxima la hélice al casco y no permite mantener los juegos con el casco requeridos para alcanzar los niveles vibratorios generalmente requeridos, salvo que se disminuya en gran manera el diámetro de la hélice y por tanto la parte de potencia tomada por esta hélice central.

La presente invención tiene por objetivo proponer un sistema de propulsión eléctrica de buque con tres líneas de árbol que evita los inconvenientes citados anteriormente, es decir que presenta un nivel vibratorio aceptable, así como un juego con el casco y una potencia de propulsión suficientes.

La presente invención tiene así por objeto un sistema de propulsión eléctrica de buque que comprende dos líneas de árboles laterales con hélices clásicas y unos propulsores transversales posteriores.

Según la invención, una tercera línea de árbol con hélice está prevista de manera central, según el eje del buque, teniendo esta tercera línea de árbol su eje que pasa por encima de los túneles de los propulsores transversales posteriores.

Ventajosamente, la propulsión de la línea de árbol central está asegurada por una bomba-hélice y, más particularmente, la bomba-hélice está constituida por una hélice y por una corona de alerones orientadores de flujo dispuestos corriente arriba de la hélice, rodeando una tobera el conjunto hélice/coronas de alerones.

De esta manera, la presencia de una propulsión de tipo bomba-hélice permite evitar los problemas de dimensiones de la hélice conservando una potencia equivalente a una hélice clásica, y evitar las perturbaciones acústica y vibratoria por una orientación del flujo a la salida de la bomba/hélice. Esto permite evitar los problemas de cavitación.

Debe observarse que como tal, el principio de propulsión por bomba-hélice es aplicado desde hace largo tiempo a unos sistemas de propulsión de submarinos, y que el posicionado de una bomba-hélice en la estela de un submarino permite obtener un buen rendimiento, reduciendo al mismo tiempo las perturbaciones acústicas. En efecto, la bomba-hélice trabaja en caudal de líquido, mientras que una hélice clásica trabaja en empuje de líquido.

Según una forma de realización de la invención, el diámetro de la hélice de la propulsión central es inferior al diámetro de las hélices de las propulsiones laterales y, según un modo de realización particular, el diámetro de la hélice central es de aproximadamente 4800 mm.

Según una característica particular de la invención, el juego con el casco de la hélice central es de 500 mm. La propulsión por bomba-hélice, debido a su dimensión inferior a las propulsiones por hélice clásica y, debido a la presencia de la tobera que canaliza la estela a la salida de la bomba, permite aproximar el conjunto de propulsión al casco del buque, sin generar vibraciones.

Ventajosamente, un bulbo regulador de estela está dispuesto corriente arriba de la hélice central. Así, la estela perturbada por el skeg está canalizada en la entrada de la bomba-hélice, de manera que mejore las prestaciones de la bomba-hélice.

Según una forma de realización preferida de la invención, el bulbo regulador de estela está constituido por una pieza de forma sustancialmente cilíndrica. La presencia de los alerones orientadores de flujo permite simplificar fácilmente la forma del bulbo regulador y, así, realizar una pieza simple y poco costosa para una propulsión en línea de árbol central.

La lectura de la descripción siguiente ayudará para una mejor compresión de la invención. Esta descripción, proporcionada únicamente a título de ejemplo, se da con referencia a los planos adjuntos, en los que:

- la figura 1 muestra de forma esquemática en vista por debajo de un sistema de propulsión según la invención,

- la figura 2 muestra una vista en sección longitudinal de una línea de árbol central según la invención,

- la figura 3 muestra una vista tridimensional de la parte posterior de un buque equipado con un sistema de propulsión según la invención.

Según la figura 1, el sistema de propulsión 1 según la invención está visto por debajo a nivel de la parte de popa del buque. Este sistema 1 está instalado bajo la cadena del espejo de popa 2, en la parte posterior del buque, y está constituido por dos propulsiones con líneas de árboles laterales 3 (es decir según unas líneas paralelas al eje central 5 del buque y dispuestas simétricamente a uno y otro lado de éste) y por una propulsión con línea de árbol central 4.

Las dos líneas de árboles laterales 3 están por tanto dispuestas clásicamente a uno y otro lado del eje central 5 del buque, a igual distancia de este último. Las mismas están constituidas por un árbol 6 y por una hélice 7 clásicas, tales como las conocidas por el experto en la materia. Unas palas de timón 8 están representadas en la continuidad de las dos líneas de árbol 3, asegurando estas palas de timón 8 la maniobrabilidad del buque. Los motores y medios de alimentación no han sido representados a fin de hacer la figura legible.

En las figuras 1 y 2, la línea de árbol central 4 está constituida por un eje 9 unido a una bomba-hélice 10, constituida por una tobera 11 que rodea una hélice 12 y unos alerones orientadores de flujo 13, así como de un bulbo regulador de flujo o skeg 14. Los cojinetes 19 de la bomba-hélice 10 están también representados.

Esta línea de árbol 4 central está situada en el plano delgado 15 del buque, plano delgado importante debido al tamaño del buque y necesario para el varado del buque. La figura 1 pone de manifiesto la función del skeg 14 con respecto a la unión con el plano delgado 15.

Unos propulsores transversales 16 posteriores están representados en sus túneles respectivos 17 a nivel de este plano delgado, pasando el árbol 9 por encima de estos dos túneles 17 y de manera centrada sobre los propulsores 16 y sus uniones 18, hacia los motores de alimentación.

Según la figura 2, los propulsores transversales posteriores 16 están representados de manera que muestren el posicionado del eje 9 de la propulsión con línea de árbol central 4 por encima de los túneles 17 de los propulsores transversales posteriores 16.

Resulta así evidente que el posicionado de una línea de árbol central 4 con propulsores transversales posteriores 16 impone una obligación en términos de posicionado muy limitativo y obliga entonces a aproximar la hélice hacia el casco del buque.

La figura 3 muestra una vista tridimensional de la parte de popa del buque, con un sistema de propulsión tal como el descrito según la invención. Esta figura pone en evidencia la posición relativa de las hélices 7 y de la bomba-hélice 10 con respecto al espejo de popa 2 del buque. El juego con el casco de la bomba-hélice 10 es mucho menos importante que para las hélices clásicas 7.

Así, este sistema de propulsión permite ventajosamente mantener una carena en el espejo de popa 2 sumergida o con unas formas en V para evitar los problemas de "slamming" (choques que se producen sobre la parte plana del fondo del buque cuando cae de nuevo en el mar después de emergencia) posterior.

Claims (8)

1. Sistema de propulsión eléctrica de buque que comprende dos líneas de árboles laterales (3) con hélices clásicas (7) y unos propulsores transversales posteriores (16), caracterizado porque una tercera línea de árbol (4) con hélice (12) está prevista de manera central, según el eje (5) del buque, y porque esta tercera línea de árbol (4) tiene su eje (9) que pasa por encima de los túneles (17) de los propulsores trasversales posteriores (16).

2. Sistema de propulsión eléctrica de buque según la reivindicación 1, caracterizado porque la propulsión de la línea de árbol central (4) está asegurada por una bomba-hélice (10).

3. Sistema de propulsión eléctrica de buque según la reivindicación 2, caracterizado porque la bomba-hélice (10) está constituida por una hélice (12) y por una corona de alerones orientadores de flujo (13) dispuestos corriente arriba de la hélice, rodeando una tobera (11) el conjunto hélice (12)/corona de alerones (13).

4. Sistema de propulsión eléctrica de buque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el diámetro de la hélice (12) de la línea central (4) es inferior al diámetro de las hélices (7) de las líneas laterales (3).

5. Sistema de propulsión eléctrica de buque según la reivindicación 4, caracterizado porque el diámetro de la hélice (12) de la línea central (4) es de aproximadamente 4800 mm.

6. Sistema de propulsión eléctrica de buque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el juego con el casco de la hélice (12) de la línea central (4) es de aproximadamente 500 mm.

7. Sistema de propulsión eléctrica de buque según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un bulbo (14) regulador de estela está dispuesto corriente arriba de la hélice (12) de la línea central (4).

8. Sistema de propulsión eléctrica de buque según la reivindicación 7, caracterizado porque el bulbo (14) regulador de estela está constituido por una pieza de forma sustancialmente cilíndrica.