IT201700015579A1 - Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni - Google Patents
Sistema integrato di propulsione per imbarcazioniInfo
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Description
“SISTEMA INTEGRATO DI PROPULSIONE PER IMBARCAZIONI”
La presente invenzione appartiene al campo dei sistemi di propulsione navale e si riferisce ad un sistema integrato, ovvero combinato, di propulsione per imbarcazioni civili in genere e più in particolare per imbarcazioni da lavoro.
In altri termini si riferisce ad un sistema ibrido per imbarcazioni che abbina agli attuali sistemi di propulsione navale un sistema di propulsione con trasmissione idrostatica. Stato dell’arte
Un’imbarcazione è una generica unità galleggiante avente dimensioni inferiori ai 24 m (limite dimensionale oltre il quale si parla invece di nave) e superiori ai 10 m (sotto i quali si parla invece di natante), indipendentemente dai sistemi di propulsione utilizzati (vela, motore, remi, ecc.).
Con il termine propulsione marina o navale ci si riferisce a quei sistemi propulsivi che permettono il moto di mezzi sull'acqua o attraverso di essa.
La maggior parte dei motori primi (più semplicemente, i motori, classificati separatamente dalle macchine operatrici generatori, pompe, compressori, ecc.) impiegati nella propulsione navale per imbarcazioni appartengono alla categoria dei motori a combustione interna, diesel o a benzina, i quali convertono in energia meccanica il calore primario liberato con continuità da una fonte di energia preventivamente accumulata a bordo, principalmente energia chimica contenuta in combustibili liquidi e liberata sotto forma termica da un processo di combustione.
L'elemento chiave della propulsione marina è l'elica navale, che consente di trasformare l'energia fornita dal motore in una spinta idrodinamica, mentre la linea d'assi è l'insieme di tutti gli assi rotanti che collegano il motore primo al propulsore e di tutti quegli indispensabili organi ausiliari che ne fanno parte, come i giunti, vari tipi di supporti o cuscinetti, eventuali riduttori del numero di giri, fino ad arrivare al propulsore.
L’aumento dei costi del carburante associato alle norme sempre più severe nei confronti delle emissioni nocive ha portato a rendere il trasporto navale sempre più “green” e, ove possibile, ad emissioni zero con lo studio di sistemi di propulsione ad alta efficienza energetica e basso impatto ambientale, tra i quali si citano i motori elettrici e i motori con trasmissione idrostatica.
La propulsione elettrica consiste nell'usare il motore principale (motore diesel o a benzina) per azionare un generatore elettrico (di solito un alternatore) il quale alimenta a sua volta un motore elettrico collegato con il propulsore.
La trasmissione idrostatica consente di gestire contemporaneamente la propulsione dell’imbarcazione, la produzione di energia elettrica, e nel caso di imbarcazioni da lavoro, l’azionamento di tutte le relative attrezzature.
Per trasmissione idrostatica del moto si intende un sistema costituito da una pompa oleodinamica (pompa volumetrica) azionata da un motore primo e collegata ad un circuito idraulico la cui portata volumetrica è rigidamente fissata dalla velocità di rotazione del motore primo e dal volume (geometria) della pompa.
Nel circuito idraulico sono presenti uno o più motori oleodinamici; la velocità di rotazione di ciascun motore oleodinamico è proporzionale alla portata del fluido al suo ingresso.
Il legame di proporzionalità fra portata nel circuito idraulico e velocità di rotazione del motore oleodinamico è rigidamente stabilito dal volume attivo del motore oleodinamico; detto volume può essere fisso o variabile (come per una pompa oleodinamico).
Un motore oleodinamico può azionare diverse tipologie di utenze (eliche, argani, generatori elettrici ecc.).
La trasmissione idrostatica richiede dispositivi di regolazione della portata del fluido che attraversa i motori oleodinamici e sistemi di sorveglianza e controllo delle variabili di processo (pressioni e temperature del fluido).
Un’imbarcazione cosiddetta ibrida è un’imbarcazione la cui propulsione è gestita contemporaneamente dal suo motore accoppiato ad un altro sistema di tipo, , oleodinamico, elettrico, solare.
Tutte le imbarcazioni, da quelle di grandi dimensioni alle barche da diporto e da lavoro, possono essere dotate di un sistema ibrido.
Tra i sistemi di propulsione navale ibrida si citano quelli provvisti di propulsioni elettriche ausiliarie e quelli provvisti di trasmissioni idrostatiche ausiliarie.
Nei sistemi di propulsione ibrida provvisti di propulsioni elettriche ausiliarie alla propulsione meccanica è accoppiato un sistema di alimentazione elettrica che si avvale di un motore elettrico e di batterie elettriche: mentre il sistema elettrico fornisce la potenza necessaria per assicurare la propulsione della barca, il motore a combustione interna consuma molto poco carburante; qualora sia necessario raggiungere una potenza elevata, il motore a combustione si mette in moto in maniera da fornire tale potenza.
In quelli provvisti di trasmissioni idrostatiche ausiliarie alla propulsione meccanica è accoppiato ad un altro sistema di tipo oleodinamico connesso con la linea d’asse. Nello stato dell’arte sono noti numerosi sistemi di propulsione navale ibrida provvisti di trasmissioni idrostatiche ausiliarie; alcuni di essi sono illustrati in documenti brevettuali tra i quali si citano i seguenti:
- US3888083 dal titolo “Variable speed dual hydrostatic drive” depositato in data 19.06.1974 con priorità del 21.11.1972;
- US3826097 dal titolo “Variable speed hydrostatic drive” depositato in data 21.11.1972;
- US6099367 dal titolo “Hydrostatic propulsion system for a marine vessel” depositato in data 02.03.1999;
- US4273543 dal titolo “Emergency marine propulsion using existing propeller shaft” depositato in data 01.10.1979;
- US2006035542 dal titolo “Boat propulsion system” depositato in data 25.10.2005 con priorità del 22.09.2003;
- US5121603 dal titolo “Device for pressure-regulated variable displacement motors with rpm-dependent set pressure compensation” depositato in data 19.10.1990 con priorità del 20.10.1989
- US3660975 dal titolo “Hydrostatic transmission systems” depositato in data 17.09.1970;
- US4215546 dal titolo “Hydrostatic transmission control system” depositato in data 24.08.1978 con priorità del 27.08.1977;
- US5168703 dal titolo “Continuously active pressure accumulator power transfer system” depositato in data 09.01.1990 con priorità del 18.07.1989.
Si citano inoltre alcuni sistemi in commercio:
- Beta Hydraulic Drive System della Beta Marine Limited (UK);
- Sistema Di Propulsione Idraulica della Vetus B.V. (NL).
I suddetti documenti si riferiscono a sistemi di trasmissione idrostatica del moto provvisti di un motore primo che aziona una pompa oleodinamica, ovvero una pompa volumetrica bidirezionale a geometria variabile, collegata ad un circuito idraulico la cui portata volumetrica è rigidamente fissata dalla velocità di rotazione del motore primo e dal volume (geometria) della pompa.
La trasmissione idrostatica richiede dispositivi di regolazione della portata del fluido che attraversa i motori idrostatici e sistemi di sorveglianza e controllo delle variabili di processo (pressioni e temperature del fluido).
Nel circuito idraulico sono presenti uno o più motori oleodinamici la cui velocità di rotazione è proporzionale alla portata del fluido in ingresso a ciascuno di essi; ciascun motore oleodinamico può azionare diverse tipologie di utenze (eliche, argani, ecc.).
Più in dettaglio il documento US3888083A descrive un sistema provvisto di doppia trasmissione idrostatica utilizzato per fornire la potenza richiesta dal carico massimizzando la potenza fornita dal motore primo; la trasmissione è controllata tramite un divisore di flusso o da camme scorrevoli (accoppiate, doppie).
Il sistema consente di impostare contemporaneamente il motore primo e la pompa ad esso collegata meccanicamente sfruttando le informazioni contenute nelle curve di potenza (coppia) in modo da ottenere un adattamento ottimale fra motore primo e carico, realizzando un rapporto di trasmissione variabile ed ottimizzato.
In altri termini l'operatore imposta la velocità di rotazione del motore primo (normalmente diesel), a seconda delle necessità: se il sistema è utilizzato per muovere un’imbarcazione, l'operatore agirà in funzione della differenza tra la velocità di spostamento desiderata e quella rilevata, comandando manualmente una leva che aziona l'elemento di comando del motore primo e l'attuatore della geometria (ovvero volume, portata) della pompa idrostatica.
Il sistema è dunque realizzato in modo da impostare la portata della pompa con ottimizzazione del rapporto di trasmissione in funzione del carico, ovvero per ottenere il massimo trasferimento di potenza.
Il sistema è definibile come trasmissione idraulica con pre-determinazione automatica del rapporto di trasmissione.
Quando l'operatore agisce sull'elemento di comando modifica sia la velocità di rotazione del motore primo che il rapporto di trasmissione.
Il documento US3826097A si riferisce ad un sistema realizzato in modo da consentire al motore oleodinamico di fornire la potenza richiesta per ogni condizione di carico e velocità massimizzando nel contempo il carico sul motore primo.
Il controllo di velocità ed il controllo di portata della pompa idrostatica sono interconnessi con una camma che permette un adattamento della velocità del motore primo, e quindi della potenza in uscita, alle condizioni di carico e ciò attraverso una opportuna impostazione del valore di portata nel circuito della pompa idrostatica. Il valore del rapporto di riduzione è variabile nell'intero intervallo operativo del sistema e non è scelto dall'operatore.
Nel sistema integrato di propulsione secondo la presente invenzione, a differenza dei due sistemi suddetti, l'operatore sceglie un regime di funzionamento del motore primo fra quelli prefissati, quindi imposta la trasmissione di potenza al carico agendo sul dispositivo di comando fino ad ottenere la velocità desiderata per il mezzo.
Se l'operatore modifica il trasferimento di potenza al carico, la velocità del motore primo non cambia.
Una impostazione automatica del rapporto di trasmissione è attiva solo nel caso sia richiesto dal sistema di sorveglianza delle variabili di sistema (pressioni idrauliche, temperature, RPM motore primo).
Il documento US6099367 riguarda un sistema di regolazione della portata in ingresso al motore oleodinamico: il regolatore è costituto da una valvola a tre vie con un ingresso e due uscite, una collegata al motore oleodinamico e l'altra al serbatoio dell'olio idraulico; la portata di ciascuna uscita è inversamente proporzionale a quella dell'altra mentre la somma delle portate in uscita è sempre pari a quella in ingresso pertanto regolando la posizione della valvola si riduce la portata per una delle uscite e contemporaneamente si aumenta quella dell'altra.
Con questo sistema, che può essere implementato con più motori a combustione interna (pompe e motori oleodinamici), è possibile determinare la portata attraverso il motore oleodinamico per una prefissata velocità di rotazione della pompa senza determinare pericolose sovrappressioni nel circuito.
La regolazione del sistema è effettuata attraverso la regolazione del numero di giri del motore primo in funzione della posizione della valvola a farfalla (acceleratore). La velocità all'asse del motore idrostatico è determinata dalla posizione della valvola a farfalla e dal carico (potenza) resistente, quindi non è impostata direttamente dall'operatore: con RPM elevati del motore primo la ECU tenderà a caricare il circuito idraulico e viceversa con RPM bassi.
In altri termini per un prefissato RPM del motore primo, scelto dall'operatore con leva di comando continua, a bassa coppia resistente corrisponde un alto numero di giri del motore idrostatico mentre ad alta coppia resistente corrisponde un basso numero di giri del motore idrostatico.
Quindi se in questo sistema l'operatore imposta la velocità di rotazione del motore primo secondo necessità, ovvero l'operatore agisce in funzione della differenza tra la velocità di spostamento desiderata e quella rilevata, comandando manualmente una leva che aziona - senza coinvolgere il controllo automatico del sistema - la valvola a farfalla, nel sistema secondo la presente invenzione, l'operatore fissa ad un valore prestabilito la velocità di rotazione del motore primo ed imposta il trasferimento di potenza al carico secondo necessità; se il sistema è utilizzato per muovere una imbarcazione, l'operatore agirà in funzione della differenza tra la velocità di spostamento desiderata e quella rilevata, comandando manualmente una leva, sia analogica che digitale, la cui posizione, o equivalente comando SW anche remoto, viene interpretata dalla ECU che determina la portata della pompa modulabile a geometria variabile che invia il flusso al motore idrostatico (a portata fissa, ovvero a geometria fissa) cui l'elica è collegata.
In altri termini nel sistema secondo la presente invenzione, la velocità di rotazione del motore primo viene scelta dall'utente, prima ancora di avviare la fase di movimento che egli decide, tramite un selettore manuale la cui posizione, o equivalente comando SW anche remoto, viene interpretata dalla ECU che la invia, tramite protocollo wired digitale o analogico, alla ECU del motore a combustione.
Se la potenza erogata dal motore primo risulta essere insufficiente e l'operatore seleziona la modalità con maggiore erogazione di potenza, fissando un nuovo valore di velocità di rotazione (maggiore) per il motore primo.
Ciò è vero, in generale, ad ogni selezione di un nuovo regime (ovvero nuova modalità) di funzionamento del motore primo.
Se la velocità del motore primo è fissata ad un nuovo valore la velocità dell'asse connesso al carico cambia in proporzione (se non era nulla).
Altre differenze tra il sistema esposto nel documento US6099367 e la presente invenzione sono date dalle seguenti caratteristiche:
- se il sistema US6099367 realizza una trasmissione idraulica automatica, ovvero fissata la velocità del motore primo (dall'acceleratore o leva) il rapporto di trasmissione è variabile in funzione del carico, il sistema secondo la presente invenzione realizza una trasmissione idraulica manuale,
- se nel sistema US6099367 possono essere utilizzati più motori primi ciascuno connesso ad una sola pompa e, tramite l'uso di un distributore a comando meccanico (non controllati da ECU), più motori oleodinamici ad ognuno dei quali la portata viene ripartita dal distributore, il sistema secondo la presente invenzione consente l'utilizzo di più motori, ciascuno con una o più pompe oleodinamiche connesse al suo albero motore e ciascuna pompa può azionare uno o più motori idrostatici; ciascuno degli abbinamenti (motore primo; pompa oleodinamica; motori idrostatici) è indipendente dagli altri; in altre parole ciascun gruppo di motori idrostatici può essere controllato (e/o regolato) in velocità in modo del tutto indipendente dagli altri, anche se tutti prelevano potenza dallo stesso motore primo.
- se il sistema US6099367 regola la portata nel motore oleodinamica agendo sull'entità della portata in bypass, ovvero il fluido in bypass è fonte di perdite di energia e riduzione del rendimento globale del sistema, il sistema secondo la presente invenzione consente la circolazione in un circuito di bypass solo in caso di eccessiva pressione nel circuito idraulico; l'eccessiva pressione rappresenta però solo un caso particolare di funzionamento del sistema; ciò allo scopo di eliminare, quando possibile, le perdite dovute alla circolazione di fluido nel sistema di bypass.
Il documento US4273543A riguarda un sistema di propulsione di emergenza per imbarcazioni a vela con due motori e singolo albero di trasmissione (elica) che sfrutta un motore secondario in caso di guasto del motore (diesel) principale.
E' costituito essenzialmente da un circuito idraulico comprendente una pompa oleodinamica, un motore oleodinamico ed un sistema di controllo della portata.
La pompa oleodinamica è azionata dal motore secondario mentre il motore oleodinamico aziona mediante una cinghia trapezoidale l'albero motore solo se il motore principale è disattivato.
Un sistema di frizioni consente l'accoppiamento/disaccoppiamento del motore idrostatico e del motore principale.
I difetti di detto sistema sono i seguenti:
- la pompa collegata meccanicamente al motore secondario determina la circolazione di fluido con una portata che dipende dalla velocità del motore primo ed il fluido aziona un motore oleodinamico la cui velocità di rotazione dipende dalla portata del fluido e quindi dalla velocità di rotazione della pompa, che è proporzionale a quella del motore secondario;
- il rapporto di trasmissione è fisso;
- l'operatore può comandare il motore secondario (che svolge la funzione di motore primo per il sistema idraulico) secondo necessità, in funzione della velocità desiderata all'asse del motore oleodinamico;
Nel sistema secondo l’invenzione l'operatore sceglie un regime di funzionamento del motore primo (manovra, eco, o altro) fra quelli prefissati, quindi imposta il rapporto di trasmissione all'albero motore agendo sul dispositivo di comando fino ad ottenere la velocità desiderata; in definitiva il rapporto di trasmissione è impostato direttamente dall'operatore secondo necessità.
Sommario dell’invenzione
Scopo generale della presente invenzione è quello di risolvere i suddetti inconvenienti attraverso un sistema che permette l’integrazione di tutti i sistemi di bordo intorno ad una trasmissione idrostatica consentendo di gestire contemporaneamente il sistema di propulsione, la produzione di energia elettrica e, nel caso di imbarcazioni da lavoro, l’azionamento delle relative attrezzature.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di propulsione che grazie all’utilizzo di una trasmissione idrostatica sia per l’elica sia per i servizi possa essere fruibile dall’utente in qualsiasi momento e secondo la migliore ripartizione possibile.
Per tali scopi la presente invenzione fornisce un sistema di propulsione per navi, imbarcazioni e natanti provvisto di una trasmissione idrostatica comprendente un motore primo accoppiato a una pompa oleodinamica che manda olio ad alta pressione a un motore oleodinamico connesso con la linea d’asse.
Attraverso lo sviluppo di un software dedicato alle specifiche esigenze del cliente e grazie all’utilizzo di una trasmissione idrostatica sia per l’elica sia per i servizi, il sistema permette all’utente la fruizione dei motori installati in qualsiasi momento e secondo la migliore ripartizione possibile.
Il sistema integrato di propulsione secondo la presente invenzione permette i seguenti vantaggi:
- gestione ottimale dell’iniezione;
- riduzione dei consumi fino al 50%;
- migliore erogazione e maggiore coppia;
- maggior sicurezza e durata del motore con incrementi degli intervalli di revisione; - riduzione delle manutenzioni fino al 50%;
- abbattimento delle emissioni gassose (particolato e NOx), acustiche e vibrazionali fino al 50%;
- ridotta fumosità in generale ed in particolare in fase di accelerazione, ai bassi regimi e durante l‘avviamento a freddo.
Descrizione breve delle figure
Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego del sistema integrato di propulsione per imbarcazioni secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione, presentata a scopo esemplificativo e non limitativo e con particolare riferimento alle figure allegate, in cui la:
figura 1 - illustra uno schema oleodinamico dell’impianto e dei relativi componenti; figura 2 - illustra un diagramma a blocchi con logica di funzionamento del software; figura 3 - illustra uno schema dell’impianto con le variabili di funzionamento meccaniche, elettriche ed elettroniche.
Legenda:
1 Pompa oleodinamica a geometria variabile
2 Comando elettro-proporzionale
3 Circuito oleodinamico
4 Serbatoio olio
5 Motore oleodinamico
6 Carico rotativo (Elica imbarcazione)
7 Sensori temperatura olio
8 Sensori pressione olio
9 Centralina di governo e controllo sistema
10 Comando proporzionale flusso olio
11 Motore primario
12 Selettore velocità motore primario
13 Cablaggio elettrico
Descrizione dell’invenzione
Il sistema integrato di propulsione per imbarcazioni secondo l’invenzione illustrato nello schema di figura 1 è composto da una pompa oleodinamica 1 a geometria variabile controllata mediante comando elettro-proporzionale 2, al cui circuito oleodinamico 3, provvisto di serbatoio 4, si collega un motore oleodinamico 5, al quale si collega in asse un carico rotativo 6 (elica dell’imbarcazione), sensori di temperatura 7 dell’olio, sensori di pressione 8 dell’olio.
Il sistema suddetto è provvisto inoltre di un sistema elettronico consistente in una centralina 9, provvista di idoneo software, per il controllo del flusso oleodinamico dalla pompa 1 verso il carico 6; il controllo del flusso oleodinamico è effettuato mediante un comando proporzionale 10 a disposizione dell'operatore come strumento per impostare la velocità all'asse del carico.
La centralina elettronica 9 ha inoltre la funzione di supervisionare e ottimizzare il sistema attraverso il monitoraggio e controllo dei principali parametri di trasmissione del moto e della potenza e integrazione con sistemi di bordo.
Detto sistema integrato di propulsione per imbarcazioni presenta almeno un motore primario 11, di tipo diesel, o elettrico, o di altro tipo, associato in asse ad una o più pompe idrauliche per il trasferimento di potenza mediante l’invio di fluido oleodinamico ad alta pressione ai rispettivi motori idraulici connessi ognuno al rispettivo circuito oleodinamico.
Al motore primario è associata almeno una pompa idraulica; il regime di rotazione di detto motore primario viene scelto dall’operatore tramite un selettore a posizioni discrete 12, che consentono la scelta di diversi regimi di marcia, tra cui il regime a minimo numero di giri, il regime a numero di giri per la maggior efficienza energetica del motore primo e il regime a massima potenza disponibile dal motore primo.
Il sistema elettronico di controllo è di tipo semi-automatico in cui parte del controllo è lasciato all'utente, tramite il selettore a posizioni discrete e leve a comando proporzionale, una per ogni pompa, e parte dei controlli sono invece automatici, stabiliti dalla centralina con algoritmi che valutano lo stato dei sensori ed un elevato numero di parametrizzazioni e valori settabili dall'operatore in fase di configurazione. Il sistema integrato di propulsione è provvisto inoltre di regolazione del senso di marcia utilizzando metà dell’escursione della leva proporzionale che, superato il punto centrale di zero, agisce invertendo il flusso delle pompe idrauliche.
Sensori per le funzioni di monitoraggio e controllo automatico fornite dalla centralina, consistenti in dispositivi per la misura del numero di giri (RPM) dei motori primi, consentono di ottenere:
- l’accuratezza del controllo della potenza disponibile in ingresso alla pompa, - la prevenzione del “fuorigiri” dei motori primi,
- riduzione della fumosità e consumi a bassi giri.
Ulteriori dispositivi consentono per ragioni di sicurezza:
- la misura della temperatura dell’olio del sistema idraulico,
- la misura della pressione dell’olio idraulico sia in ingresso che in uscita dalla pompa.
Il sistema integrato di propulsione per imbarcazioni secondo l’invenzione utilizza una trasmissione idrostatica che consente di gestire contemporaneamente:
- la propulsione dell’imbarcazione,
- l’azionamento di tutte le attrezzature (nel caso di imbarcazioni da lavoro: verricelli, gru, pompe di lavaggio, eliche di prua, ecc.),
- la produzione di energia elettrica.
E’ un sistema modulare e configurabile con la possibilità di combinare secondo le esigenze le seguenti opzioni:
- versione monomotore o plurimotore;
- versione monoelica o plurielica;
- versione giri costanti o giri variabili;
- elica in versione trasmissione in linea d’asse o tramite pod.
Nel sistema integrato oggetto della presente allorquando uno dei carichi è l’elica, si realizza una imbarcazione dove l’elica non è in asse con il motore primo ma è fisicamente abbinata ed azionata dal motore idraulico, consentendo di rendere libero e disponibile per altri usi tutto lo spazio il motore primo e l’elica stessa.
I motori utilizzati nel sistema oggetto della presente invenzione sono moderni motori diesel, tecnologicamente avanzati, costruiti con innovativi processi di produzione e rispettosi delle normative attualmente in vigore IMO / MARPOL e 2003 / 44 / EC – CCNR.
I suddetti motori funzionano nel punto di maggior rendimento (60-70% di max RPM) a velocità costante.
Il sistema oggetto della presente invenzione non necessita di invertitore; l’inversione del movimento e la variazione della velocità avviene variando la cilindrata delle pompe idrauliche e ciò significa:
- un rapporto di riduzione variabile;
- la possibilità di un giunto oleodinamico incorporato per protezione trasmissione da urti elica;
- elevatissima resistenza a cambi di marcia frequenti (avanti-indietro) e un controllo preciso della velocità alle basse andature.
Nel sistema oggetto della presente invenzione l’elica è azionata dal motore idraulico e questo consente molta libertà installativa: i motori infatti possono essere installati ovunque all’interno dell’imbarcazione, in accordo con le esigenze del progettista navale; è così possibile equipaggiare anche barche piccole con celle frigorifero, cucina, cabine per l’equipaggio.
Una imbarcazione da lavoro può essere ottimizzata nei pesi e negli assetti rendendola ancora più sicura anche con avverse condizioni climatiche; i motori possono essere posizionati lontano dalle zone di lavoro in modo da rendere più silenziosa la zona di operatività.
Tutti gli impianti ausiliari (verricelli, salpareti, pompe acqua, ecc. ecc.) sono azionati oleodinamicamente attraverso delle pompe montate sui motori diesel e quindi avremo un’assenza di prese di forza anteriori con pulegge e cinghie che intralciano e occupano la sala macchine; una razionalizzazione e ottimizzazione dello spazio occupato dagli impianti ausiliari e un generatore elettrico di bordo incorporato.
Il sistema oggetto della presente invenzione è gestito da una centralina elettronica che supervisiona e ottimizza il sistema per un miglior monitoraggio e controllo dei principali parametri motore e integrazione con sistemi di bordo (sistemi can-bus drive by wire).
Dal punto di vista della gestione degli spazi all’interno dell’imbarcazione un vantaggio del sistema consiste nel fatto che i sistemi di bordo sono integrati alla trasmissione idrostatica consentendo maggiore libertà ai progettisti ed in particolare:
- l’elica è azionata direttamente dal motore idraulico, consentendo molta flessibilità di posizionamento nel layout dell’imbarcazione;
- il motore diesel può essere installato ovunque all’interno dell’imbarcazione: è così possibile equipaggiare anche barche piccole con celle frigorifere, cucina, cabine per l’equipaggio;
- la barca può essere ottimizzata nei pesi e negli assetti rendendola ancora più sicura anche con avverse condizioni climatiche;
- i motori possono essere posizionati lontano dalle zone di lavoro in modo da rendere più silenziosa la zona di operatività, e non c’è il vincolo di posizionare il diesel in asse con l’elica.
Fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione del sistema secondo la presente invenzione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto a puro titolo esemplificativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni annesse.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. “Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni” comprendente una pompa oleodinamica a geometria variabile (1) controllata mediante comando elettroproporzionale (2), al cui circuito oleodinamico (3), provvisto di serbatoio (4), si collega un motore oleodinamico (5), al quale si collega in asse un carico di tipo rotativo (6), sensori di temperatura (7), sensori di pressione (8), caratterizzato da un sistema elettronico consistente in una centralina (9), provvista di idoneo software, per il controllo del flusso oleodinamico dalla pompa (1) verso il carico (6) effettuato attraverso un comando proporzionale (10) a disposizione dell'operatore come strumento per impostare la velocità all'asse del carico, la centralina elettronica (9) avendo inoltre la funzione di supervisionare e ottimizzare il sistema attraverso il monitoraggio e controllo dei principali parametri di trasmissione del moto e della potenza e integrazione con i sistemi di bordo.
- 2. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazione 1 caratterizzato da almeno un motore primario (11), di tipo diesel, o elettrico, o di altro tipo, associato in asse ad una o più pompe idrauliche per il trasferimento di potenza mediante l’invio di fluido oleodinamico ad alta pressione ai rispettivi motori idraulici connessi ognuno al rispettivo circuito oleodinamico.
- 3. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che al motore primario (11) è associata almeno una pompa idraulica, il regime di rotazione di detto motore primario essendo scelto dall’operatore tramite un selettore a posizioni discrete (12), che consentono la scelta di diversi regimi di marcia, tra cui il regime a minimo numero di giri, il regime a numero di giri per la maggior efficienza energetica del motore primo e il regime a massima potenza disponibile dal motore primo.
- 4. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui alle rivendicazioni 1, 2 e 3 caratterizzato dal fatto che il sistema elettronico di controllo è di tipo semi-automatico in cui parte del controllo è lasciato all'utente, tramite il selettore a posizioni discrete, e leve a comando proporzionale, una per ogni pompa, e parte dei controlli sono invece automatici, stabiliti dalla centralina con algoritmi che valutano lo stato dei sensori ed un elevato numero di parametrizzazioni e valori settabili dall'operatore in fase di configurazione.
- 5. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che è provvisto di regolazione del senso di marcia utilizzando metà dell’escursione della leva proporzionale che, superato il punto centrale di zero, agisce invertendo il flusso delle pompe idrauliche.
- 6. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che è provvisto di sensori per le funzioni di monitoraggio e controllo automatico fornite dalla centralina, consistenti in dispositivi per la misura del numero di giri (RPM) dei motori primi, e per la misura della temperatura e della pressione dell’olio del sistema idraulico sia in ingresso che in uscita dalla pompa.
- 7. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che gestisce contemporaneamente: - la propulsione dell’imbarcazione, - l’azionamento di tutte le attrezzature da lavoro (verricelli, gru, pompe di lavaggio, eliche di prua, ecc.), - la produzione di energia elettrica, laddove uno dei carichi può essere un alternatore.
- 8. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che è modulare e configurabile cambiando a seconda delle esigenze le seguenti opzioni: - versione monomotore o plurimotore; - versione monoelica o plurielica; - versione giri costanti o giri variabili; - elica in versione trasmissione in linea d’asse o tramite pod.
- 9. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che, allorquando uno dei carichi è l’elica, si realizza una imbarcazione dove l’elica non è in asse con il motore primo ma è fisicamente abbinata ed azionata dal motore idraulico.
- 10. Sistema integrato di propulsione per imbarcazioni di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che tutti gli impianti ausiliari quali verricelli, salpareti, pompe acqua, ecc. sono azionati oleodinamicamente attraverso pompe montate sui motori diesel.
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