ES1300363U - Sistema propulsor y de control para barcos - Google Patents
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Abstract
Sistema propulsor y de control para barcos, que utiliza turbinas propulsoras de agua y se caracteriza porque comprende: a) Unas embarcaciones de pequeñas, medianas o grandes dimensiones, b) Un panel de control y mando de la embarcación, c) Una válvula selectora y otras reguladoras para controlar las rpm de cada una de las turbinas, d) Unas baterías alimentadoras de los motores eléctricos propulsores, e) Unas pilas de combustible (hidrógeno) alimentadoras de los motores eléctricos, f) Unos motores eléctricos que portan el estator de imanes permanentes unidos al eje de las turbinas y el estator con el bobinado fuera de la zona mojada. g) Unas turbinas propulsoras helicoidales en zonas anterior o posterior de las embarcaciones, h) Unas turbinas tangenciales con el eje vertical que se aplican en la zona delantera de las embarcaciones para succionar el agua y reducir el impacto frontal, i) Unas válvulas selectoras y otras reguladoras para controlar y regular la alimentación de los motores y las rpm de las turbinas, j) Unos sistemas de energías renovables: fotovoltaicos, eólicos o mediante energías de las olas que alimentan a los motores y circuitos eléctricos y k) Unos sistemas de seguridad y aviso de fallo de los sistemas propulsores.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema propulsor y de control para barcos
Sector de la técnica
Para todo tipo de naves o embarcaciones alimentadas y propulsadas por turbinas helicoidales impulsadas por medio de motores eléctricos. Aunque también se les puede aplicar motores de combustión interna, en especial los alimentados con combustibles poco contaminantes, hidrógeno, alcohol y sintéticos, algunos mezclados con gas natural. Los cuales impulsan directamente las turbinas o accionan generadores eléctricos que a su vez alimentan los motores eléctricos que accionan las turbinas.
El objeto de la invención consiste en:
Una embarcación de pequeñas. medianas o grandes dimensiones, Un panel de control y mando de la embarcación. Una válvula selectora y otras reguladoras para controlar las rpm de las de cada una de las turbinas. Unas baterías alimentadoras de los motores eléctricos propulsores. Unas pilas de combustible (hidrógeno) alimentadoras de los motores eléctricos.
Unos motores accionadores de generadores eléctricos que alimentan los motores eléctricos. Unas turbinas propulsoras helicoidales en zonas anterior o posterior de las embarcaciones. Unas turbinas tangenciales con el eje vertical, que se aplican en la zona delantera de las embarcaciones para succionar el agua y reducir el impacto frontal. Unas válvulas selectoras y otras reguladoras para controlar y regular la alimentación de los motores y las rpm de las turbinas. Unos sistemas de energías renovables: fotovoltaicos, eólicos o mediante energías de las olas que alimentan a los motores y circuitos eléctricos y Unos sistemas de seguridad y aviso de fallo de los sistemas propulsores.
Permite maniobrar fácilmente sin la ayuda de otros barcos, remolcadores, etc. y es muy difícil quedarse sin sistema de propulsión como ocurre en algunas embarcaciones, en especial en las de un solo motor.
Utilizar materiales ligeros o ultraligeros, resistentes, flexibles y anti-corrosión. Preferentemente polímeros.
Unas aletas en la zona lateral delantera, fuera del agua, permiten durante el avance por la acción del viento, una ligera elevación o hundimiento de la proa.
Aporta un sistema poco ruidoso.
Opcionalmente los motores eléctricos propulsores puedan tener el rotor formado por imanes permanentes fijados al rotor de la turbina y en zona externa al agua las bobinas del estator
Opcionalmente puede utilizar unos sopladores de aire o unas bombas de agua en las zonas laterales delanteras y posteriores para controlar la dirección de la embarcación Opcionalmente puede añadir un captador fotovoltaico de energía solar sobre la cubierta.
Favorece al medioambiente y evita el cambio climático, en especial si se utilizan los sistemas eléctricos y energías renovables.
Ventajas principales Por tener tracción delantera tienen gran estabilidad La succión frontal reduce la resistencia al avance. Tienen más rendimiento que las hélices y no mata los peces, ballenas, etc. Al no usar combustibles fósiles beneficia al medioambiente.
Antecedentes de la invención
Los inconvenientes más importantes de los barcos son las hélices por su bajo rendimeinto, su complejidad, tanto en su aplicación como en su mantenimiento. Siendo además destructores de la fauna.
Explicación de la invención
La presente invención trata de evitar los inconvenientes que tienen las embarcaciones por el uso de las hélices, aprovechando energías renovables y el hidrógeno al estar siempre rodeado de agua y reducir la resistentica frontal o de avance de los barcos.
El sistema propulsor y de control para barcos, utiliza turbinas propulsoras de agua y se caracteriza porque comprende:
a) Una embarcación de pequeñas. medianas o grandes dimensiones,
b) Un panel de control y mando de la embarcación,
c) Una válvula selectora y otras reguladoras para controlar las rpm de cada una de las turbinas, d) Unas baterías alimentadoras de los motores eléctricos propulsores,
e) Unas pilas de combustible (hidrógeno) alimentadoras de los motores eléctricos,
f) Unos motores eléctricos que portan el estator de imanes permanentes unidos al eje de las turbinas y el estator con el bobinado fuera de la zona mojada.
g) Unas turbinas propulsoras helicoidales en zonas anterior o posterior de las embarcaciones, h) Unas turbinas tangenciales con el eje vertical que se aplican en la zona delantera de las embarcaciones para succionar el agua y reducir el impacto frontal,
i) Unas válvulas selectoras y otras reguladoras para controlar y regular la alimentación de los motores y las rpm de las turbinas,
j) Unos sistemas de energías renovables: fotovoltaicos, eólicos o mediante energías de las olas que alimentan a los motores y circuitos eléctricos y
k) Unos sistemas de seguridad y aviso de fallo de los sistemas propulsores.
Opcionalmente unos motores de combustión, que accionan las turbinas directamente o que accionan los generadores eléctricos que alimentan los motores eléctricos.
Opcionalmente utiliza unas turbinas tangenciales de eje vertical en las zonas laterales (varias) y laterales posteriores para facilitar el control de la embarcación. Y otras también tangenciales en la zona frontal para succionar y reducir el impacto frontal de la embarcación.
Las turbinas son de alta resistencia y flexibilidad. En especial las frontales. Pueden tener forma exterior cilíndrica, cónica o troncocónica.
Opcionalmente puede utilizar unos sopladores de aire o unas bombas de agua en las zonas laterales delanteras y posteriores para controlar la dirección de la embarcación Opcionalmente puede utilizar unos motores de combustión interna accionadores de las turbinas directamente o mediante unos generadores y unos motores eléctricos,
Las aletas de las turbinas helicoidales pueden estar curvadas, de modo que durante su giro tienden a lanzar el agua de forma centrípeta, hacia el eje. De este modo se incrementa el rendimiento o eficiencia de las mismas.
Los propulsores delanteros succionan el agua de la zona delantera, lo cual reduce la resistencia frontal de impacto de la nave y la lanzan hacia atrás.
Útil para desplazamiento a alta velocidad, transporte, competición, pesca, paseo y deporte. En pequeñas embarcaciones la zona inferior puede ser plana, acanalada longitudinalmente o puede tener una quilla o dos quillas laterales. Los de alta velocidad pueden utilizar unas alas elevadoras y estabilizadoras aerodinámicamente. Dichas alas pueden portar unos esquíes en su zona inferior para aumentar la estabilidad sobre el agua. En los propulsados por agua, los chorros de agua delanteros succionan el agua de la zona delantera, lo cual reduce la resistencia frontal de impacto de la nave.
Permite maniobrar fácilmente sin la ayuda de otros barcos remolcadores, etc.
Utilizar materiales ligeros o ultraligeros, resistentes y anti-corrosión.
Los de alta velocidad pueden utilizar unas alas elevadoras y estabilizadoras aerodinámicamente. Dichas alas pueden portar unos esquíes en su zona inferior para aumentar la estabilidad sobre el agua. Unas aletas en la zona lateral delantera, fuera del agua, permiten una ligera elevación o hundimiento de la proa.
Aporta un sistema muy silencioso.
Opcionalmente puede añadir un captador fotovoltaico de energía solar sobre la cubierta.
Favorece al medioambiente y evita el cambio climático, en especial si se utilizan los sistemas eléctricos.
Las baterías se cargan con energías renovables y en las células de combustible (hidrógeno) el hidrógeno se obtiene con energías renovables.
Pueden utilizarse materiales resistentes y elásticos o flexibles, compuestos estructurales, (Estructuras de compuestos laminares, estructuras sándwich y estructuras no-laminares). Tienen alta resistencia: Baja densidad: Flexibilidad de formas: Alta resistencia dieléctrica: Resistencia a la corrosión, buen comportamiento a la fatiga. Al tener una buena resistencia a la fatiga y presentar muy buena resistencia a la corrosión se reducen las tareas de mantenimiento y costes de reparación. Como polímeros tenemos: Termoplásticos: Elastómeros y Termoestables. Las resinas termoestables son las más usadas en la industria naval: Resina Poliéster, Resina Vinilester y Resina Epoxi. Y Fibra de Vidrio y de Carbono. Principales recubrimientos: Gelcoat y Topcoat.
Las embarcaciones también se construyen con aleaciones de aluminio en las que interviene el níquel, el cromo y el cobre. Que usando el código de clasificación USA las más utilizadas son: Las 2014, 2024 y 2090 que utilizan el Al y Cu, que mejoran añadiendo Li, las 6060 y 6061 añaden Mg y Si, las 7075 que añaden Zn y las 8090 Al y Li.
También se pueden utilizar espumas metálicas de aluminio y de níquel.
Pueden usarse aleaciones de metales ligeros anticorrosión o con una capa protectora cuando sea necesario.
Todas estas aportan alta resistencia mecánica, dureza, alta resistencia a la corrosión, aumentan la resistencia a la fatiga y son muy ligeros de peso.
Entre los recubrimientos orgánicos para el interior de la embarcación se encuentran las lacas y pinturas. Y entre los inorgánicos: Vitrificadores o esmaltes vitreos, metálicos, de capas porosas, polímeros, etc.
Entre las más importantes está el microlattice, formado por pequeños tubos de níquel de 100 nanómetros.
Los materiales pueden mezclarse con grafeno u óxido de grafeno.
En caso de utilizar acero deberá ser inoxidable y preferentemente galvanizado
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una vista esquematizada y en planta lateral de una embarcación (submarino) con el sistema propulsor de la invención en la papa.
La figura 2 muestra una vista esquematizada y en planta de la embarcación de la invención, con el sistema de propulsión en la proa.
La figura 3 muestra una vista esquematizada y lateral de la embarcación de la invención, con el sistema de propulsión en la proa y en la popa.
La figura 4 muestra una vista esquematizada y lateral de un buque con el sistema de propulsión en la popa.
La figura 5 muestra una vista esquematizada y lateral de un buque con el sistema de propulsión en la proa.
La figura 6 muestra una vista esquematizada y lateral de un buque con el sistema de propulsión en la proa y la popa.
La figura 7 muestra una vista esquematizada y en planta de una embarcación (submarino) can una variante de turbina en la popa.
La figura 8 muestra una vista esquematizada y en planta de una embarcación con una variante de turbina en la popa y dos propulsores tangenciales en la proa.
La figura 9 muestra una vista esquematizada y lateral del buque de la figura 8 con las turbinas de proa y de popa.
La figura 10 muestra un corte seccional de una turbina helicoidal con las aletas curvas para aumentar la eficiencia.
La figura 11 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de la proa o popa de una embarcación impulsada con un motor eléctrico.
La figura 12 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una porción de proa de una embarcación con un sistema de control de la misma.
La figura 13 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una porción de proa de una embarcación con un sistema de control de la misma.
Realización preferente de la invención
La figura 1 muestra la embarcación (1) en este caso un submarino con la turbina helicoidal (2) en la popa.
La figura 2 muestra la embarcación (1), un submarino con la turbina (2) en la proa.
La figura 3 muestra la embarcación (1), un submarino con una turbina en la proa y otra en la popa (2).
La figura 4 muestra la embarcación (1), un buque con la turbina (2) en la popa.
La figura 5 muestra la embarcación (1), un buque con la turbina (2) en la proa.
La figura 6 muestra la embarcación (1), un buque con la turbina en la proa y en la papa (2). La figura 7 muestra la embarcación (1), un submarino con una turbina constituida por una placa alargada y torsional (3).
La figura 8 muestra la embarcación (1) un buque, con una turbina constituida por una placa alargada y torsional (3) en la popa y dos turbinas tangenciales (4) en la proa.
La figura 9 muestra la embarcación (1) un buque, con una turbina constituida por una placa alargada y torsional (3) en la popa y dos turbinas tangenciales (4) en la proa.
La figura 10 muestra la aleta (5) de las turbinas utilizadas (2, 3) la cual está curvada radialmente para reducir el efecto centrífugo aplicado al agua por las turbinas.
La figura 11 muestra la embarcación (1), el motor eléctrico (6), bobinado del estator (7), fuera de la zona mojada del agua, el rotor de imanes permanentes (8) de tierras raras unido a la turbina (2) y los cojinetes (9). Pueden utilizarse cojinetes magnéticos.
La figura 12 muestra la embarcación (1) la entrada de agua (10) succionada por la bomba de agua (11) y enviada por el conducto (12) y desaguando por la boca (13).
La figura 13 muestra la embarcación (1) y el compresor o soplador de aire (14) que lo envía y sale por la boca de salida (15) en zona sumergida mezclándose con el agua.
Las láminas muestran buques de grandes dimensiones, pero es válido para todo tipo de embarcaciones.
Claims (18)
1. Sistema propulsor y de control para barcos, que utiliza turbinas propulsoras de agua y se caracteriza porque comprende:
a) Unas embarcaciones de pequeñas. medianas o grandes dimensiones,
b) Un panel de control y mando de la embarcación,
c) Una válvula selectora y otras reguladoras para controlar las rpm de cada una de las turbinas, d) Unas baterías alimentadoras de los motores eléctricos propulsores,
e) Unas pilas de combustible (hidrógeno) alimentadoras de los motores eléctricos,
f) Unos motores eléctricos que portan el estator de imanes permanentes unidos al eje de las turbinas y el estator con el bobinado fuera de la zona mojada.
g) Unas turbinas propulsoras helicoidales en zonas anterior o posterior de las embarcaciones, h) Unas turbinas tangenciales con el eje vertical que se aplican en la zona delantera de las embarcaciones para succionar el agua y reducir el impacto frontal,
i) Unas válvulas selectoras y otras reguladoras para controlar y regular la alimentación de los motores y las rpm de las turbinas,
j) Unos sistemas de energías renovables: fotovoltaicos, eólicos o mediante energías de las olas que alimentan a los motores y circuitos eléctricos y
k) Unos sistemas de seguridad y aviso de fallo de los sistemas propulsores.
2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque añade unas turbinas tangenciales de eje vertical en los laterales de la proa y popa que facilitan el control de la embarcación.
3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque añade unas turbinas tangenciales de eje vertical en las zonas laterales frontal para reducir la resistencia frontal de la embarcación y facilitar el control de dicha embarcación.
4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas son de alta resistencia y flexibilidad y la forma exterior es cilíndrica, cónica o troncocónica.
5. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque utiliza unos sopladores de aire o unas bombas de agua en las zonas laterales delanteras y posteriores para controlar la dirección de la embarcación
6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas de las turbinas están curvadas, para que durante su giro tiendan a lanzar el agua centrípetamente hacia el eje.
7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque en pequeñas embarcaciones la zona inferior es plana, acanalada longitudinalmente, con una quilla o dos quillas laterales.
8. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las embarcaciones de alta velocidad utilizan unas alas elevadoras y estabilizadoras aerodinámicamente.
9. Sistema según reivindicación 8, caracterizado porque las alas portan unos esquíes en su zona inferior para aumentar la estabilidad sobre el agua.
10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas se fabrican con materiales ligeros o ultraligeros, resistentes flexibles y anti-corrosión.
11. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la embarcación se construye con materiales compuestos, estructurales de compuestos laminares, estructuras sándwich y estructuras no-laminares, materiales termoplásticos: elastómeros y termoestables, resinas termoestables: Resina Poliéster, Resina Vinilester, Resina Epoxi, Fibra de vidrio y Carbono. Y como recubrimeintos se utilizan: Gelcoat y Topcoat.
12. Sistema propulsor según reivindicación 1, caracterizado porque la embarcación se construye con aleaciones de metales ligeros anticorrosión o con una capa protectora, en las aleaciones de aluminio interviene el níquel, el cromo y el cobre.
13. Sistema propulsor según reivindicación 12, caracterizado porque las aleaciones más utilizadas en la embarcación son de aluminio, que usando el código de clasificación USA son: Las 2014, 2024 y 2090 que utilizan el Al y Cu, que mejoran añadiendo Li, las 6060 y 6061 añaden Mg y Si, las 7075 que añaden Zn y las 8090 Al y Li.
14. Sistema propulsor según reivindicación 1, caracterizado porque la embarcación se construye con espumas metálicas de aluminio y de níquel.
15. Sistema propulsor según reivindicación 1, caracterizado porque la embarcación se construye con microlattice, formado por pequeños tubos de níquel de 100 nanómetros.
16. Sistema propulsor según reivindicación 1, caracterizado porque los materiales utilizados se mezclan con grafeno u óxido de grafeno.
17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por portar los captadores fotovoltaicos de energía solar sobre la cubierta.
18. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por añadir unos motores de combustión que accionan directamente las turbinas propulsoras o que accionan los generadores eléctricos que alimentan los motores eléctricos.
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