propulsor subacuático

Los componentes principales de un propulsor eléctrico son:

1. Motor eléctrico: El motor eléctrico es el componente principal de los propulsores eléctricos y acciona la hélice. Los propulsores submarinos modernos suelen utilizar motores síncronos de imanes permanentes sin escobillas ( PMSM ). En algunos propulsores de baja calidad se utilizan motores de CC sin escobillas. La ventaja es un precio más bajo, pero la desventaja es una menor eficiencia. En la mayoría de los diseños modernos, se utilizan motores PMSM sin carcasa (producidos principalmente por Kollmorgen ) para reducir el peso y aumentar la eficiencia térmica . Esto mejora la relación potencia-peso , pero la desventaja es un mayor coste de montaje. La empresa danesa Copenhagen Subsea produce propulsores anulares eléctricos, donde la potencia se aplica en el perímetro y los componentes del motor están integrados en un conducto. ^{[ 6 ]}
2. Caja de engranajes: para igualar el par de la hélice con el del motor, algunos fabricantes utilizan una caja de engranajes. Generalmente, para reducir el peso y el volumen del propulsor, los engranajes se ensamblan directamente dentro de la carcasa del propulsor, que se utiliza como alojamiento de la caja de engranajes. De esta forma se reduce el peso, pero las reparaciones se complican, ya que las piezas de repuesto no se encuentran fácilmente en el mercado.
3. Accionamiento directo: En algunos diseños modernos que utilizan motores PMSM, la relación entre el par motor y su diámetro es tan alta que el motor puede hacer girar la hélice sin necesidad de una caja de engranajes. En los propulsores submarinos de accionamiento directo, los motores son más pesados ​​que los utilizados en los propulsores con engranajes, pero la ausencia de una caja de engranajes compensa esta diferencia. Los propulsores de accionamiento directo ofrecen mayor fiabilidad, menor ruido y mayor eficiencia, pero su precio es superior al de los propulsores con engranajes.
4. Controlador y electrónica del motor: Los motores sin escobillas requieren electrónica para conmutar y controlar su velocidad. En las primeras versiones, los controladores eran poco fiables, lo que generaba insatisfacción en los usuarios en comparación con los propulsores hidráulicos, que eran mucho más fiables. Más recientemente, los avances en la tecnología de electrónica de potencia han hecho que el controlador del motor sea más eficiente, fiable, económico y compacto, pudiendo instalarse directamente en el extremo del motor. En los diseños modernos, los controladores del motor no solo controlan las RPM de la hélice, sino también la fuerza de empuje en aplicaciones que requieren un control preciso de su posicionamiento.
5. Eje y sellado: Mantener la hélice en la posición correcta y garantizar su fiabilidad ante impactos con objetos externos como peces o redes de pesca es una de las principales preocupaciones en todo tipo de propulsores. Se han reportado numerosos fallos debido a este problema. Algunos fabricantes intentan solucionarlo utilizando acoplamientos magnéticos y evitando por completo el sellado rotativo. Esto mejora la fiabilidad del sellado y del eje, pero pierden eficiencia debido a la limitada capacidad de transferencia de par del acoplamiento magnético , y lo solucionan utilizando una hélice de alta velocidad y bajo par. En la mayoría de los modelos, la eficiencia es tan baja como el 25%, lo cual es muy bajo para propulsores subacuáticos. Los cojinetes magnéticos requieren que la hélice gire sobre las superficies exteriores de la carcasa utilizando una capa de agua como lubricante, lo que puede reducir considerablemente la vida útil del cojinete en agua contaminada. Otros fabricantes utilizan cojinetes cónicos y un sistema de sellado múltiple para mayor redundancia. En este diseño, si falla el sello principal (generalmente un sello cerámico ), los demás sellos mantienen el motor seguro y el propulsor puede seguir funcionando.
6. Hélice: La hélice es el componente que convierte la rotación en empuje. La selección de la hélice adecuada influye considerablemente en el rendimiento del propulsor. La línea de carga hidrodinámica de cada aplicación requiere una hélice específica para lograr la máxima eficiencia, pero la escasez de hélices estándar disponibles en el mercado impide solicitar el propulsor con la hélice de mayor eficiencia.Algunas empresas diseñan y desarrollan hélices a medida, pero sus precios son muy elevados.Otras ofrecen diversas opciones de hélices y permiten al usuario seleccionar la más adecuada mediante las tablas de rendimiento de sus propulsores.

   

7. Boquilla : Las boquillas se utilizan con propulsores de carga pesada y baja velocidad. La mayoría de los ROV tienen este tipo de cargas hidrodinámicas. En robots de alta velocidad y carga ligera, como los AUV, UUV y submarinos, los propulsores generalmente no tienen boquilla.
8. Protectores de hélice : Las hélices pueden dañarse por impactos de peces u otros objetos, y también pueden vibrar si el flujo hacia las palas no es uniforme. El diseño del protector de hélice puede afectar el flujo hacia la hélice y, por consiguiente, su rendimiento. Algunos fabricantes dejan el diseño del protector de hélice a criterio del usuario, pero una solución más eficiente consiste en integrar esta función con los soportes de la boquilla.
9. Carcasa : Las carcasas de los propulsores deben ser resistentes a la corrosión del agua de mar . Existen dos versiones comunes: aluminio anodizado duro y acero inoxidable grado 316. El acero es más pesado, más caro y más resistente. El aluminio es más ligero y más económico.
10. Conector eléctrico: Los conectores eléctricos son un componente importante de los propulsores submarinos. Existe una amplia gama de componentes fiables disponibles a través de proveedores externos. ^{[ 7 ]}