ITPC20070047A1 - Sistema di propulsione ibrido per imbarcazioni - Google Patents

Description

SISTEMA DI PROPULSIONE IBRIDO PER IMBARCAZIONI

La presente invenzione propone un sistema di propulsione ibrido, in particolare un sistema di propulsione diesel-elettrica, idoneo sia per imbarcazioni da diporto, sia per imbarcazioni commerciali.

Un motore principale (generalmente diesel) è collegato ad una trasmissione del tipo a piede poppiero che comprende un invertitore di moto sul cui albero principale, direttamente collegato all’albero del motore, sono montate una coppia di ruote coniche folli, contrapposte, che ingranano con una ruota dentata conica solidale all'albero di trasmissione, all'interno di ciascuna ruota conica essendo previste frizioni in grado di rendere solidali a detto albero l'una o l'altra di dette ruote coniche, per comandare la rotazione in un senso o in senso opposto, dell'albero diretto alle eliche.

Alla seconda estremità dell’albero principale dell’invertitore è collegato un secondo motore, ad esempio un motore elettrico, di potenza inferiore al motore principale e atto a far avanzare l’imbarcazione a velocità ridotta. In questo modo è possibile viaggiare a bassa andatura senza mettere a repentaglio il motore principale che è stato progettato per velocità più elevate e che viaggiando ad un numero di giri più basso di quello previsto rischierebbe di danneggiarsi.

La velocità delle imbarcazioni, soprattutto nel diporto ma anche nelle imbarcazioni per trasporto di passeggeri, negli ultimi decenni è aumentata considerevolmente portando la maggior parte delle imbarcazioni a velocità superiori a 30 nodi, spesso oltre 40 nodi.

Questo ha comportato un notevole aumento della potenza installata a bordo, con aumento dei pesi, dei costi di gestione (consumi di gasolio) dei motori.

Le caratteristiche di un impianto di propulsione navale, costituito normalmente da una coppia di motori diesel sovralimentati, da due trasmissioni con riduttori di giri e da due eliche, sono necessariamente calcolate nel punto di massima velocità della nave. Per questo motivo, questo tipo di propulsione nella quale vengono fissate, in fase di progetto, le caratteristiche dell’elica (diametro, passo, area espansa) ed il rapporto di riduzione fra motore ed elica, male si adatta ad andature con velocità ridotte rispetto a quelle di progetto (il motore sovralimentato, lavorando a bassi regimi, ha maggiore usura, è più soggetto a rotture, intasamenti delle turbine che non girano più, e richiede maggiore manutenzione) Gli armatori che apprezzano l’emozione delle alte velocità sul mare, si accorgono che queste si ottengono a scapito del comfort (rumorosità e vibrazioni) e con altissimi consumi. Contemporaneamente si rendono conto che andando a bassa andatura spesso peggiorano le vibrazioni provenienti dai motori e mettono a repentaglio l’affidabilità del motore stesso.

Si presenta, perciò, il problema di realizzare un sistema di propulsione che permetta ad un’imbarcazione di viaggiare ad una velocità inferiore a quella di crociera, senza il rischio di danneggiare il motore.

Per ottenere questo scopo, allo stato attuale della tecnica si ricorre a sistemi di propulsione alternativa costituiti da motori elettrici o idraulici, di potenza ridotta rispetto al propulsore diesel principale (spesso il 30%), che vengono collegati alternativamente alla stessa linea d’assi del motore diesel principale.

E’ possibile perciò decidere se utilizzare un’andatura con un motore diesel al 100% della potenza (motore principale) o in alternativa scegliere un motore più piccolo per un’andatura più “tranquilla” (motore alternativo). Questo permette una riduzione dei consumi e la possibilità di andature prolungate senza rischiare il danneggiamento del motore principale.

Nel caso in cui poi il motore alternativo è elettrico, vi è inoltre un’importantissima riduzione della rumorosità a bordo con notevole aumento del confort.

Il gruppo elettrogeno, infatti, può essere cofanato ed insonorizzato, sorretto da supporti elastici, così da essere quasi insignificante fra le sorgenti di vibrazioni e rumorosità a bordo.

Con questa soluzione, l’armatore che desidera viaggiare ad elevata velocità per alcune ore al giorno, può viaggiare nel silenzio e con il massimo confort durante la notte.

L’adozione di questa soluzione nei sistemi di propulsione attualmente noti comporta però un aumento dei costi che non si limita a quelli del secondo motore e relativi collegamenti, ma comporta costi enormemente più elevati del gruppo riduttore-invertitore.

Occorre infatti realizzare un riduttore-invertitore con un secondo ingresso e relativi cinematismi, cosa che ne aumenta enormemente il costo, specie se si considera che si tratta di dispositivi che devono trasmettere potenze di diverse migliaia di cavalli.

In questo settore si inserisce ora la presente invenzione, che propone un sistema di propulsione ibrido per imbarcazioni nel quale è possibile collegare un secondo motore, in particolare ma non esclusivamente un motore elettrico, al gruppo riduttore-invertitore, senza la necessità di riprogettarlo o di intervenire con modifiche pesanti ed onerose.

La presente invenzione sarà ora descritta dettagliatamente, a titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate in cui:

• La figura 1 illustra schematicamente un sistema di propulsione secondo l'invenzione;

· La figura 2 è la sezione, lungo l’asse motore, del riduttore-invertitore del sistema di propulsione secondo l’invenzione.

Con riferimento alla figura 1, il sistema di propulsione secondo l’invenzione comprende un motore principale 1 con un albero motore 2, motore dimensionato per fornire la potenza massima richiesta, un gruppo riduttore/ invertitore 3 che trasmette il moto al gruppo elica 4, ed un secondo motore 5, di potenza inferiore, preferibilmente un motore elettrico.

Nel seguito della descrizione si farà riferimento ad un motore elettrico, ma l’invenzione si riferisce anche all’uso di differenti tipi di motore, quali ad esempio un motore a combustione interna, un motore idraulico o latro tipo di motore.

Si faccia ora riferimento alla figura 2.

All’albero motore 2 è collegato, con l’interposizione di una frizione 6, l’albero principale 7 o albero di ingresso del riduttore-invertitore.

L'albero 7 è montato, per mezzo di cuscinetti 8, in una scatola 9 che presenta una struttura rigida.

Sull'albero 7 sono montate, folli, una coppia di ruote dentate coniche 10 e 11 , coassiali e contrapposte, che ingranano entrambe con una ruota dentata 12 calettata su un albero 13 che trasmette il moto all’elica 4.

All'interno di ciascuna delle ruote dentate 10 e 11, sono presenti frizioni 14 che rendono solidale l’albero 7 rispettivamente con l’una o con l’altra delle ruote dentate 10 e 11.

Una descrizione più dettagliata di questo riduttore-invertitore è contenuta nel brevetto italiano N. 1.332.819 della stessa richiedente.

Dalla parte opposta rispetto al motore 1 , l’albero principale 7 sporge dalla scatola 9 e a questa estremità viene collegato, con l’interposizione di un opportuno riduttore 15, il motore elettrico 5.

Il riduttore 15 è di tipo noto ad esempio costituito da una coppia di ruote dentate come in figura, oppure da una coppia conica o altro.

II funzionamento avviene come segue.

Quando l’imbarcazione viaggia alla velocità di crociera, si innesta la frizione 6 rendendo così solidale l’albero motore 2 all’albero principale 7 del gruppo riduttore-invertitore.

Per comandare la rotazione in un senso dell'elica, ad esempio per fare avanzare l'imbarcazione, si aziona la frizione 14 alloggiata all'interno di una delle ruote dentate 10 e 11 , ad esempio la frizione alloggiata nella ruota conica 10.

Questa viene allora resa solidale all'albero 7 che la trascina in rotazione. Il moto viene trasmesso alla ruota 12, all'albero 13 e da questo alle eliche. Per invertire il moto, è sufficiente disinnestare la frizione contenuta nella ruota dentata 10 che potrà così ruotare liberamente rispetto all'albero 7, e rendere solidale la ruota 11 all'albero 7 tramite la rispettiva frizione.

Essendo montata in senso opposto alla ruota 10, la ruota 11 trascina in rotazione la ruota dentata 12 ma in senso opposto al precedente, invertendo così il moto dell'elica e quindi il senso di avanzamento del natante.

Quando invece si desidera far avanzare l’imbarcazione a velocità ridotta, sarà sufficiente disinnestare la frizione 6 svincolando così la trasmissione dal motore principale 1, ed azionare il motore elettrico 5 di potenza inferiore, collegato all’albero 7.

Grazie quindi all’adozione del particolare gruppo riduttore /invertitore descritto è possibile, semplicemente prolungandone l’albero principale 7, collegare ad esso un secondo motore, in particolare un motore elettrico, da utilizzare per muovere l’imbarcazione a velocità differente da quella di crociera, senza la necessità di riprogettare la trasmissione o di intervenire con modifiche onerose.

Inoltre, se necessario, sarà anche possibile utilizzare il motore elettrico 5 come “booster”, vale a dire come fonte di ulteriore potenza da inviare alle eliche, semplicemente facendolo funzionare assieme al motore principale 1.

Un esperto del ramo potrà poi prevedere numerose modifiche e varianti, che dovranno però ritenersi tutte comprese neN’ambito del presente trovato.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di propulsione ibrido per imbarcazioni del tipo comprendente: un motore principale (1) con un albero motore (2), atto a muovere l’imbarcazione alla massima velocità; una trasmissione (3) collegata all’albero motore (2); un secondo motore (5) atto a far avanzare l’imbarcazione a velocità ridotta collegato a detta trasmissione; caratterizzato dal fatto che detta trasmissione è costituita da un gruppo riduttore-invertitore che presenta un albero principale (7), collegato all’albero motore (2) con l’interposizione di una frizione (6), sul quale sono montate, folli, una coppia di ruote dentate coniche coassiali e contrapposte (10, 11) che ingranano con una ruota dentata (12) a 90°, che trasmette il moto a ll’elica, dette ruote dentate coniche contrapposte (10, 11) alloggiando altrettante frizioni (14) atte a rendere solidale con l’albero principale (7) l’una o l’altra di esse, detto secondo motore essendo collegato alla seconda estremità di detto albero principale (7).
2. 2) Sistema di propulsione ibrido per imbarcazioni secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto secondo motore(5) è un motore elettrico, 3) Sistema di propulsione ibrido per imbarcazioni secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto secondo motore (5) è collegato a detto albero principale (7) con l’interposizione di un riduttore (15). 4) Sistema di propulsione ibrido per imbarcazioni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi (6, 15) atti ad utilizzare detto motore elettrico (5) contemporaneamente al motore principale (1).