Brevet FR2945786A1 — publié le 20101126

i L'invention concerne un navire comportant un ou plusieurs propulseurs longitudinaux et un ou plusieurs propulseurs latéraux. Un domaine d'application de l'invention est en particulier les navires de transport de voyageurs comme par exemple les paquebots. Les propulseurs principaux servent à faire avancer le navire sur l'eau, tandis que les propulseurs latéraux, de plus petite puissance que les propulseurs principaux, servent à faire tourner le navire vers la droite ou vers la gauche au cours des phases de manoeuvre, par exemple lors d'un accostage. Chaque propulseur nécessite un moteur électrique associé pour son 10 entrainement en rotation. L'un des problèmes de ces propulseurs est de faire varier indépendamment l'une de l'autre la vitesse de déplacement longitudinale du navire par le ou les propulseurs principaux et la vitesse de déplacement latérale du navire par le ou les propulseur(s) secondaire(s) droite ou gauche. 15 Ainsi, on connaît la solution de l'état de la technique, consistant à prévoir des propulseurs latéraux formés par des hélices à pas d'inclinaison variable pour faire varier la vitesse de déplacement latérale du navire et des convertisseurs électriques à fréquence variable pour alimenter les moteurs des propulseurs principaux. 20 Cette solution engendre toutefois d'autres problèmes liés au fait que les propulseurs latéraux sont à pas variable. La commande des propulseurs latéraux est compliquée à mettre en oeuvre du fait de l'utilisation d'une commande hydraulique de pas. De plus, ces propulseurs à pas variable ont une mauvaise 25 performance vibro-acoustique. L'invention vise à améliorer un navire pour résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un navire comportant au moins un moteur électrique principal d'entraînement d'au moins un propulseur principal suivant une vitesse de rotation du propulseur principal dépendant de la vitesse de 30 rotation du moteur principal pour déplacer le navire dans une direction longitudinale, au moins un moteur électrique secondaire d'entraînement d'au moins un propulseur secondaire de déplacement du navire dans une direction transversale et des moyens d'alimentation en électricité des moteurs, comportant des moyens 2 électriques de conversion de fréquence pour faire varier la vitesse de rotation du moteur principal, caractérisé en ce que les moyens électriques de conversion de fréquence sont reliés au moins en partie à des moyens de commutation permettant de commuter soit sur le moteur principal, soit sur le moteur secondaire pour faire varier à partir de ladite partie des moyens électriques de conversion de fréquence la vitesse de rotation du propulseur secondaire entraîné par ce moteur secondaire. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, - Les moyens électriques de conversion de fréquence comportent un premier convertisseur électrique de fréquence relié par des moyens de connexion directe au moteur principal et un deuxième convertisseur de fréquence formant ladite partie connectée aux moyens de commutation. - Le propulseur principal est à pales fixes sur un arbre de rotation relié au moteur principal et le propulseur secondaire est à pales fixes sur un arbre de 15 rotation relié au moteur secondaire. - Les moyens de commutation comportent un commutateur comportant un premier accès relié à une sortie de ladite partie des moyens électriques de conversion de fréquence, un deuxième accès relié au moteur principal, un troisième accès relié par des moyens de connexion au moteur 20 secondaire, un circuit de commutation et des moyens de commande du circuit de commutation pour relier, dans une première position de commutation, le premier accès au deuxième accès et pour relier, dans une deuxième position de commutation, le premier accès au troisième accès. - Plusieurs moteurs secondaires d'entrainement respectivement de 25 plusieurs propulseurs secondaires sont prévus, lesdits moyens de connexion comportant d'autres moyens de commutation pour commuter le troisième accès sur l'un et/ou l'autre des moteurs secondaires. - Des moyens de protection électrique de moteur sont prévus entre le troisième accès et le moteur secondaire. 30 - Les moyens de protection électrique de moteur comportent au moins un disjoncteur entre le troisième accès et le moteur secondaire. - Le navire comporte comme propulseur secondaire au moins un propulseur transversal situé à proximité de la poupe du navire et au moins un propulseur transversal situé à proximité de la proue du navire. 35 - Le propulseur secondaire est à inversion de son sens de rotation pour inverser le sens de la poussée qu'il exerce dans la direction transversale. 3 - Le propulseur secondaire est à inversion de son sens de rotation pour inverser le sens de sa poussée transversale par inversion du sens de rotation de son moteur électrique secondaire d'entraînement. - Les moyens électriques de conversion de fréquence comportent au 5 moins un onduleur en aval pour l'alimentation en électricité du moteur principal et du moteur secondaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé, sur lequel la figure unique est un schéma synoptique modulaire du circuit 10 électrique d'alimentation des propulseurs d'un navire suivant l'invention. Dans le mode de réalisation représenté sur cette figure, le navire 1 comporte deux propulseurs principaux 2a et 2b, désignés d'une manière générale par propulseur 2, ces deux propulseurs principaux 2a et 2b étant situé côte à côte à la poupe 11 du navire 1 et permettant de faire avancer le navire dans sa direction 15 longitudinale L, dans le sens avant allant de sa poupe 11 vers sa proue 12. Les propulseurs principaux 2a et 2b permettent aussi, par inversion du sens de rotation de leur hélice, d'exercer une poussée longitudinale vers l'arrière, pour ralentir le navire ou le faire reculer. Chaque propulseur principal 2a, 2b est relié respectivement à moteur électrique 3a, 3b pour son entrainement en rotation, 20 désigné d'une manière générale par moteur électrique 3. Le navire 1 comporte également des propulseurs secondaires transversaux 4 pour son déplacement dans le sens transversal T à la direction longitudinale du navire. On entend par déplacement transversal un déplacement du navire 1 vers la droite ou vers la gauche par sa proue 12 et/ou par sa poupe 11. Le 25 navire 1 comporte un ou plusieurs propulseurs transversaux 4 situés à proximité de la poupe 11 et/ou un ou plusieurs propulseurs transversaux 4 situés à proximité de la proue 12. Dans le mode de réalisation représenté au dessin, il est prévu des premier et deuxième propulseurs transversaux 41, 42 de poupe et des troisièmes, quatrième et cinquième propulseurs transversaux 43, 44, 45 de proue. Les propulseurs 30 transversaux 41, 42, 43, 44, 45 sont reliés chacun à un moteur respectif 51, 52, 53, 54, 55 pour leur entrainement en rotation, désigné d'une manière générale par moteur 5. D'une manière générale on désigne par moteur secondaire 5 l'un quelconque des moteurs transversaux 51, 52, 53, 54, 55. L'invention permet d'utiliser des propulseurs transversaux 4 à pales 35 fixes sur leur arbre de rotation relié au moteur 5, les propulseurs principaux 2 étant 4 également à pales fixes sur leur arbre de rotation relié au moteur 3. Les moteurs 3, 5 sont de type identique, par exemple des moteurs asynchrones. Dans le mode de réalisation représenté, les propulseurs transversaux 4, 41, 42, 43, 44, 45 sont par exemple situés chacun dans un tunnel transversal respectif 101, 102, 103, 104, 105 traversant le navire de la droite vers la gauche. Dans le mode de réalisation représenté, chaque propulseur transversal 4, 41, 42, 43, 44, 45 est apte à exercer une poussée vers la droite et vers la gauche dans la direction transversale T, la poussée vers la droite correspondant à la rotation des pales du propulseur 4 dans un premier sens de rotation par rapport à l'axe de leur arbre et la poussée vers la gauche correspondant à la rotation des pales du propulseur 4 dans un deuxième sens de rotation, qui est inverse du premier sens de rotation par rapport à cet axe de leur arbre. L'inversion du sens de rotation du propulseur transversal 4, 41, 42, 43, 44, 45 se fait par inversion du sens de rotation de son moteur 5, 51, 52, 53, 54, 55 d'entraînement associé. Les moyens de commande des convertisseurs 63, 63b de fréquence permettent d'inverser ce sens de rotation du moteur 5 et du propulseur transversal 4 associé. Durant les phases de manoeuvre, la commande de l'un des propulseurs 41 et 42 en combinaison éventuelle avec l'un des propulseurs 43, 44 et 45 permet soit de déplacer le navire 1 dans son ensemble dans la direction transversale vers la droite ou vers la gauche, soit de faire pivoter le navire autour d'un axe vertical pour déplacer dans la direction transversale la proue vers la droite et la poupe vers la gauche ou inversement déplacer dans la direction transversale la proue vers la gauche et la poupe vers la droite. Bien entendu, un ou plusieurs des propulseurs transversaux 4 peut être utilisé en même temps qu'un ou plusieurs des propulseurs principaux 2. Les propulseurs transversaux sont utilisés au cours des phases de manoeuvre durant lesquelles la puissance requise pour la propulsion principale est réduite. La vitesse maximale de déplacement longitudinale du navire pouvant être atteinte par le ou les propulseurs principaux 2 est supérieure à la vitesse maximale de déplacement transversale du navire pouvant être atteinte par le ou les propulseurs transversaux 4. Des moyens électriques 6 de conversion de fréquence sont prévus pour alimenter en électricité les moteurs 3 et 5 à partir d'une source de haute tension de bord 7. La source 7 comporte un ou plusieurs groupes électrogènes 710, 720, 730, 740 pour fournir une haute tension sur un réseau électrique 70 de bord ayant le tableau de distribution haute tension 75, chaque groupe électrogène comportant au moins un moteur à combustion de carburant embarqué dans une cuve du navire pour fournir de l'électricité au réseau 70. Les moyens 6 de conversion comportent des moyens de commande pour faire varier la fréquence du courant électrique envoyé aux moteurs 3, 5 et donc la vitesse de rotation des moteurs et par voie de conséquence la vitesse de rotation des propulseurs 2, 4 pour modifier la vitesse de 5 déplacement du navire dans la direction longitudinale L dans le sens allant de l'arrière vers l'avant ou dans le sens allant de l'avant vers l'arrière par le ou les propulseurs 2 ou pour modifier la vitesse de déplacement du navire dans la direction transversale T par le ou les propulseurs 4. Les moyens 6 de conversion comportent un premier convertisseur 61 relié par des moyens 71 de connexion directe au moteur principal 3a et un convertisseur 62 de fréquence relié par des moyens 72 de connexion direct au moteur principal 3b. En outre, suivant l'invention, les moyens 6 de conversion de fréquence comportent un autre convertisseur 63 relié par des premiers moyens 8 de 15 commutation à au moins un moteur 5. Les moyens 8 de commutation permettent de commuter la sortie 630 du convertisseur 63 soit sur le moteur 3a, soit sur le moteur transversal 51 ou le moteur transversal 52. Les moyens 8 de commutation comportent un commutateur 81 comportant un premier accès 811 relié à la sortie 630 du convertisseur 63 de 20 fréquence, un deuxième accès 812 relié au moteur 3a et un troisième accès 813 relié à des deuxièmes moyens 82 de connexion aux moteurs 51, 52. Dans une première position de commande, représentée au dessin, le circuit électrique 810 du commutateur 81 relie le premier accès 811 au deuxième accès 812. Dans une deuxième position de commande, le circuit 810 du commutateur 81 relie le premier 25 accès 811 au troisième accès 813. Le commutateur 81 comporte des moyens de commande pour passer entre l'une et l'autre des première et deuxième positions de commande et y être maintenu. Les deuxièmes moyens 82 de connexion comportent par exemple un premier interrupteur 821 interposé entre le moteur 51 et un circuit intermédiaire 824, un deuxième interrupteur 822 interposé entre le moteur 52 et le 30 circuit intermédiaire 824 et un troisième interrupteur 823 interposé entre le circuit intermédiaire 824 et le troisième accès 813. De même, il est prévu pour les moteurs 53, 54 et 55, un autre convertisseur électrique 63b de fréquence analogue au convertisseur 63 et les moyens 630b, 8b, 81b, 810b, 811b, 812b, 813b, analogues aux moyens 630, 8, 81, 35 810, 811, 812, 813 respectifs décrits ci-dessus pour les moteurs 3a, 51 et 52. Le troisième accès 813b est relié à des deuxièmes moyens 82b de connexion aux 6 moteurs 53, 54, 55. Les deuxièmes moyens 82b de connexion comportent par exemple un premier interrupteur 823b interposé entre le moteur 53 et un circuit intermédiaire 827b, un deuxième interrupteur 824b interposé entre le moteur 54 et le circuit intermédiaire 827b, un troisième interrupteur 825b interposé entre le moteur 55 et le circuit intermédiaire 827b et un quatrième interrupteur 826b interposé entre le circuit intermédiaire 827b et le troisième accès 813b. Les convertisseurs 61, 62, 63, 63b sont par exemple à modulation en largeur d'impulsion. Les convertisseurs 61, 62, 63, 63b sont reliés au réseau 70 de bord par des transformateurs respectifs 91, 92, 93, 93b. Lorsque l'on souhaite alimenter en électricité uniquement le moteur principal 3a, on commande le commutateur 81 dans la première position de commande pour relier le convertisseur 63 à ce moteur principal 3a. Les moteurs 5 secondaires 51 et 52 sont alors déconnectés du convertisseur 63, ne sont donc pas alimentés en électricité et sont donc à l'arrêt. Les moyens de commande sur les convertisseurs 61 et 63 permettent alors d'arrêter ou de mettre en marche le moteur principal 3a ou de faire varier sa vitesse de rotation pour faire varier la vitesse de déplacement longitudinal du navire 1 dans la direction L pour une poussée longitudinale vers l'avant ou vers l'arrière. Bien entendu, le fonctionnement est analogue pour le moteur 3b, les moteurs 3a et 3b pouvant fonctionner simultanément. Lorsque l'on souhaite mettre en marche l'un des moteurs secondaires 51, 52, on commande le commutateur 81 dans la deuxième position de commutation, on ferme l'interrupteur 823 et on ferme l'interrupteur 821 et/ou l'interrupteur 822. Le moteur 51 et/ou le moteur 52 est alors relié par l'interrupteur fermé 821 et/ou 822 au convertisseur 63 de fréquence pour sa mise en marche, son arrêt et pour faire varier sa vitesse de rotation par le moyen de commande de son convertisseur 63, la variation de vitesse de rotation du moteur 5 se traduisant par une variation de vitesse de rotation du propulseur 4 associé. Bien entendu, le fonctionnement est analogue pour les moteurs 53, 54 et 55. On ajoute donc en sortie d'une partie des convertisseurs de propulsion un commutateur permettant d'orienter la sortie du convertisseur vers le moteur de propulsion dans les phases de navigation en route libre ou vers les moteurs de propulseurs transversaux dans les phases de manoeuvre. Il y a donc une alimentation à vitesse variable des moteurs de propulseurs transversaux à partir de certains variateurs de fréquence de la propulsion. 7 Bien entendu, le nombre de moteurs 5 et de propulseurs transversaux associés 4 peut être quelconque, comme par exemple deux moteurs 53, 54 et propulseurs transversaux 43, 44 associés de proue ou trois moteurs 53, 54, 55 et propulseurs transversaux associés 43, 44, 45 de proue dans le mode de réalisation représenté au dessin. En outre, un convertisseur unique de fréquence 63 ou 63b peut alimenter en parallèle un ensemble de plusieurs moteurs de propulseurs transversaux. La commande du convertisseur de fréquence 63, 63b est adaptée en 10 fonction de la nature des moteurs 3, 5 entrainés. A des fins de protection individuelle des moteurs, on ajoute des organes de protection électrique entre chaque moteur et son convertisseur d'alimentation. Ces organes de protection électrique permettent de couper l'alimentation électrique d'un moteur en cas de défaut électrique de celui-ci et 15 comprennent par exemple un ou plusieurs disjoncteurs. Dans un mode de réalisation, ces organes de protection électrique sont par exemple réalisés par le fait que les interrupteurs 821, 822 et/ou l'interrupteur 823 (et/ou les interrupteurs 823b, 824b, 825b et/ou 826b) sont des disjoncteurs, associés à des moyens de commande en ouverture et fermeture de 20 l'interrupteur et s'ouvrant automatiquement en cas de détection de défaut électrique sur le moteur associé. Dans un mode de réalisation, un nombre suffisant d'onduleurs est prévu en aval dans chaque convertisseur 61, 62, 63, 63b de façon à ce que chaque moteur 5 de propulseur transversal 4 puisse être alimenté par son propre onduleur 25 qui assurera de fait sa protection sans ajout d'équipements supplémentaires. L'introduction du fonctionnement à vitesse variable des propulseurs transversaux présente les avantages suivants : - simplification du propulseur par la suppression de la commande hydraulique de pas, 30 - optimisation du fonctionnement, en particulier concernant la performance vibro-acoustique, - suppression des contraintes liées au démarrage direct des moteurs de propulseurs à partir de la source haute tension comme cela était le cas dans l'état de la technique pour les propulseurs transversaux à pas variable, qui avaient une 35 alimentation en courant à fréquence fixe à partir du tableau de distribution haute tension du navire. REVENDICATIONS1. Navire comportant au moins un moteur électrique principal (3) d'entraînement d'au moins un propulseur principal (2) suivant une vitesse de rotation du propulseur principal (2) dépendant de la vitesse de rotation du moteur principal (3) pour déplacer le navire dans une direction longitudinale (L), au moins un moteur électrique secondaire (5) d'entraînement d'au moins un propulseur secondaire (4) de déplacement du navire dans une direction transversale (T) et des moyens d'alimentation en électricité des moteurs, comportant des moyens électriques (6) de conversion de fréquence pour faire varier la vitesse de rotation du moteur principal (3), caractérisé en ce que les moyens électriques (6) de conversion de fréquence sont reliés au moins en partie à des moyens (8) de commutation permettant de commuter soit sur le moteur principal (3), soit sur le moteur secondaire (5) pour faire varier à partir de ladite partie (63, 63b) des moyens électriques (6) de conversion de fréquence la vitesse de rotation du propulseur secondaire (4) entraîné par ce moteur secondaire (5). 2. Navire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électriques (6) de conversion de fréquence comportent un premier convertisseur électrique (61) de fréquence relié par des moyens (71) de connexion directe au moteur principal (3) et un deuxième convertisseur (63) de fréquence formant ladite partie connectée aux moyens (8) de commutation. 3. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le propulseur principal (2) est à pales fixes sur un arbre de rotation relié au moteur principal (3) et le propulseur secondaire (4) est à pales fixes sur un arbre de rotation relié au moteur secondaire (5). 4. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (8) de commutation comportent un commutateur (81) comportant un premier accès (811) relié à une sortie (630) de ladite partie (63) des moyens électriques (6) de conversion de fréquence, un deuxième accès (812) relié au moteur principal (3), un troisième accès (813) relié par des moyens (82) de connexion au moteur secondaire (5), un circuit (810) de commutation et des moyens de commande du circuit (810) de commutation pour relier, dans une première position de commutation, le premier accès (811) au deuxième accès (812) et pour 9 relier, dans une deuxième position de commutation, le premier accès (811) au troisième accès (813). 5. Navire suivant la revendication 4, caractérisé en ce que plusieurs moteurs secondaires (51, 52) d'entrainement respectivement de plusieurs propulseurs secondaires (41, 42) sont prévus, lesdits moyens (82) de connexion comportant d'autres moyens (821, 822) de commutation pour commuter le troisième accès (813) sur l'un et/ou l'autre des moteurs secondaires (51, 52). 6. Navire suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que des moyens (821, 822) de protection électrique de moteur sont prévus entre le troisième 10 accès (813) et le moteur secondaire (5). 7. Navire suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (821, 822) de protection électrique de moteur comportent au moins un disjoncteur (821, 822) entre le troisième accès (813) et le moteur secondaire (5). 8. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce qu'il comporte comme propulseur secondaire (4) au moins un propulseur transversal (41, 42) situé à proximité de la poupe du navire et au moins un propulseur transversal (43, 44) situé à proximité de la proue du navire. 9. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le propulseur secondaire (4) est à inversion de son sens de 20 rotation pour inverser le sens de la poussée qu'il exerce dans la direction transversale (T). 10. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le propulseur secondaire (4) est à inversion de son sens de rotation pour inverser le sens de sa poussée transversale par inversion du sens de 25 rotation de son moteur électrique secondaire (5) d'entraînement. 11. Navire suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens électriques (6) de conversion de fréquence comportent au moins un onduleur en aval pour l'alimentation en électricité du moteur principal (3) et du moteur secondaire (5).