Propulsore navale magneto-idro-dinamico dotato di un magnete superconduttore a doppio effetto
Titolo
Tipologia
Fascicolo
Descrizione
Specifiche del brevetto
Titolare: Ansaldo Spa
Inventori: Paolo Francia, Roberto Monaci
Riassunto: L’invenzione si riferisce a un propulsore navale magneto-idro-dinamico (nel seguito MHD) dl tipo dotato di almeno un magnete superconduttore e di un numero di elettrodi opportuno.
Sul fondo dell’imbarcazione, attrezzata col magnete MHD, è prevista almeno una coppia di bobine chiuse ad anello, formate da superconduttori; ognuna di dette bobine ha una pianta dotata di due lati sostanzialmente rettilinei e orientati secondo la direzione longitudinale dell’imbarcazione; le bobine sono disposte accostate in corrispondenza di uno dei lati rettilinei sopraccitati.
I lati rettilinei accostati delle due bobine contigue sono percorsi dalla corrente nello stesso senso.
Tra le coppie di lati rettilinei delle due bobine, inoltre, il fondo dell’imbarcazione prevede una coppia di canali sulle cui facce interne sono disposte due coppie di elettrodi a lato dei tratti rettilinei delle bobine, in cui i due elettrodi centrali hanno lo stesso segno.
Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione riguarda la propulsione navale, dove la conversione di energia elettrica in energia meccanica si attua mediante l’interazione tra la densità di corrente passante nell’acqua del mare e l’induzione magnetica, cui l’acqua stessa è soggetta; mediante detta interazione ha origine una spinta che agisce sull’acqua in direzione perpendicolare al piano individuato da densità di corrente e induzione e che produce, di conseguenza, il movimento della nave.
Tecnica nota e limiti della tecnica nota: I propulsori MHD alimentati in corrente continua, che sono stati finora oggetto di studio o di ricerca sperimentale si possono dividere in due categorie principali: ad elettrodi esterni allo scafo e d elettrodi collocati in un condotto.
Il propulsore a elettrodo esterni è costituito essenzialmente, oltre che dagli elettrodi, da un magnete posto sul fondo dello scafo; questo magnete deve generare in un ampio volume d’acqua induzioni dell’ordine di 3-5 T e può farlo con consumi d’energia accettabili solo se è un magnete superconduttore.
Con questo tipo di propulsore si sfrutta gran parte del volume d’acqua sottostante lo scafo; tuttavia, le linee di densità di corrente d’induzione magnetica seguono direzioni che formano angoli tanto più differenti da 90⁰ (valore necessario per avere la massima spinta specifica) quanto più si allontanano dallo scafo.
Nel caso di propulsore di elettrodi interni ad un condotto, il campo elettrico e quello magnetico risultano quasi perpendicolari nella zona di lavoro, che, tuttavia, è assai più ridotta di quella utile nel caso di propulsore ad elettrodi esterni.
Il magnete superconduttore rappresenta il componente critico di tutto il sistema di propulsione perchè deve produrre un’induzione nel volume di acqua utile alla propulsione non inferiore a circa 4 T, deve essere mantenuto a temperature poco superiori a 4 K da un apposito apparato criogenico, deve risultare di peso e di dimensioni limitati, deve essere schermato in modo che i valori del campo magnetico nello spazio sovrastante il propulsore non risultino pericolosi perle persone o fonte di disturbo per la strumentazione, deve presentare la massima affidabilità.
Dei requisiti precedenti quello il cui raggiungimento appare più problematico è costituito dal peso; quanto maggiori sono il valore d’induzione che è necessario produrre nell’acqua ed il volume d’acqua in cui tale induzione deve essere presente, ossia quanto maggiore è l’energia immagazzinata dal magnete, tanto maggiore è il peso dell’avvolgimento e di tutti gli apparati ausiliari.
Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione un propulsore navale MHD dotato di un magnete superconduttore e di un numero di elettrodi opportuni.
Sul fondo dell’imbarcazione, attrezzata col propulsore sopraccitato, è presente almeno una coppia di bobine chiuse ad anello, formate da superconduttori; ciascuna bobina ha una pianta dotata di almeno due lati sostanzialmente rettilinei e orientati secondo la direzione longitudinale dell’imbarcazione ed è disposta accostata in corrispondenza dei lati rettilinei suddetti, che sono percorsi da corrente nello stesso senso.
Tra le coppie di lati rettilinei delle due bobine il fondo dell’imbarcazione prevede una coppia di canali sulle cui facce interne, a lato dei tratti rettilinei, sono disposte due coppie di elettrodi; i due elettrodi centrali hanno lo stesso segno.
Il propulsore MHD oggetto della presente invenzione è costituito dall’integrazione di due propulsori in uno solo, che accomuna due lati delle due bobine superconduttrici, di cui il propulsore è provvisto, in una. In ognuno dei due semipropulsori i vettori densità di corrente ed induzione magnetica sono diretti in senso opposto, in modo da dare origine ad una forza agente sull’acqua nella medesima direzione.
Il propulsore può essere alimentato sia in corrente continua, sia in corrente alternata, facendo variare, nel secondo caso, in concordanza di fase le polarità degli elettrodi e il verso di circolazione della corrente nelle bobine del magnete in modo da produrre la spinta nella medesima direzione.
L’alimentazione in corrente alternata è di particolare interesse perché evita i fenomeni di elettrolisi dell’acqua, ma porta problemi di stabilità per i superconduttori.
Si osserva che il cavo centrale delle bobine ha sezione doppia rispetto ai cavi laterali, in quanto conduce una corrente doppia.
Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo un esempio di realizzazione dell’invenzione il fondo dello scafo di un’imbarcazione è dotato di due canali aperti, separati da una nervatura comune.
Sui fianchi di detti canali sono sistemati degli avvolgimenti, che presentano rami accostati in corrispondenza di una nervatura, nei quali la corrente fluisce con lo stesso segno.
Sui fianchi dei due canali sono sistemati degli elettrodi; la corrente generata da detti elettrodi interessa l’acqua che scorre nei canali.
Ulteriori elettrodi generano linee di corrente che si estendono alla massa d’acqua sottostante lo scafo.
Nei due canali il campo magnetico e la corrente hanno direzioni opposte.
La corrente elettrica fluisce dagli elettrodi centrali, posti tra le incavature, agli elettrodi laterali posti ai lati di queste, lo stesso effetto è prodotto tra l’elettrodo centrale e quelli laterali, posti sul fondo dello scafo, in modo da dare origine, sia nelle incavature, sia nell’acqua sottostante lo scafo, a forze agenti nella stessa direzione.
Vantaggi
1) Massimizzazione della spinta grazie alla presenza di una zona di propulsione sia interna sia esterna allo scafo.
2) Riduzione dello spazio complessivamente occupato a parità di prestazioni.
3) Riduzione del peso del propulsore dovuta alla compattezza maggiore.
4) Alleggerimento delle strutture di ancoraggio.
5) Minore potenzialità del circuito di refrigerazione.
6) Semplificazione della schermatura magnetica dovuta alla presenza di campi d’induzione magnetica in opposizione uno rispetto all’altro, che danno luogo ad una dispersione minore all’interno del mezzo navale.
7) Modularità: collegando in parallelo vari propulsori a doppio effetto è possibile ottenere un propulsore multiplo; questa caratteristica può essere usata per ampliare la riduzione di peso dl cavo, il peso delle strutture di ancoraggio e l’ingombro complessivo.
Titolare: Ansaldo Spa
Inventori: Paolo Francia, Roberto Monaci
Riassunto: L’invenzione si riferisce a un propulsore navale magneto-idro-dinamico (nel seguito MHD) dl tipo dotato di almeno un magnete superconduttore e di un numero di elettrodi opportuno.
Sul fondo dell’imbarcazione, attrezzata col magnete MHD, è prevista almeno una coppia di bobine chiuse ad anello, formate da superconduttori; ognuna di dette bobine ha una pianta dotata di due lati sostanzialmente rettilinei e orientati secondo la direzione longitudinale dell’imbarcazione; le bobine sono disposte accostate in corrispondenza di uno dei lati rettilinei sopraccitati.
I lati rettilinei accostati delle due bobine contigue sono percorsi dalla corrente nello stesso senso.
Tra le coppie di lati rettilinei delle due bobine, inoltre, il fondo dell’imbarcazione prevede una coppia di canali sulle cui facce interne sono disposte due coppie di elettrodi a lato dei tratti rettilinei delle bobine, in cui i due elettrodi centrali hanno lo stesso segno.
Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione riguarda la propulsione navale, dove la conversione di energia elettrica in energia meccanica si attua mediante l’interazione tra la densità di corrente passante nell’acqua del mare e l’induzione magnetica, cui l’acqua stessa è soggetta; mediante detta interazione ha origine una spinta che agisce sull’acqua in direzione perpendicolare al piano individuato da densità di corrente e induzione e che produce, di conseguenza, il movimento della nave.
Tecnica nota e limiti della tecnica nota: I propulsori MHD alimentati in corrente continua, che sono stati finora oggetto di studio o di ricerca sperimentale si possono dividere in due categorie principali: ad elettrodi esterni allo scafo e d elettrodi collocati in un condotto.
Il propulsore a elettrodo esterni è costituito essenzialmente, oltre che dagli elettrodi, da un magnete posto sul fondo dello scafo; questo magnete deve generare in un ampio volume d’acqua induzioni dell’ordine di 3-5 T e può farlo con consumi d’energia accettabili solo se è un magnete superconduttore.
Con questo tipo di propulsore si sfrutta gran parte del volume d’acqua sottostante lo scafo; tuttavia, le linee di densità di corrente d’induzione magnetica seguono direzioni che formano angoli tanto più differenti da 90⁰ (valore necessario per avere la massima spinta specifica) quanto più si allontanano dallo scafo.
Nel caso di propulsore di elettrodi interni ad un condotto, il campo elettrico e quello magnetico risultano quasi perpendicolari nella zona di lavoro, che, tuttavia, è assai più ridotta di quella utile nel caso di propulsore ad elettrodi esterni.
Il magnete superconduttore rappresenta il componente critico di tutto il sistema di propulsione perchè deve produrre un’induzione nel volume di acqua utile alla propulsione non inferiore a circa 4 T, deve essere mantenuto a temperature poco superiori a 4 K da un apposito apparato criogenico, deve risultare di peso e di dimensioni limitati, deve essere schermato in modo che i valori del campo magnetico nello spazio sovrastante il propulsore non risultino pericolosi perle persone o fonte di disturbo per la strumentazione, deve presentare la massima affidabilità.
Dei requisiti precedenti quello il cui raggiungimento appare più problematico è costituito dal peso; quanto maggiori sono il valore d’induzione che è necessario produrre nell’acqua ed il volume d’acqua in cui tale induzione deve essere presente, ossia quanto maggiore è l’energia immagazzinata dal magnete, tanto maggiore è il peso dell’avvolgimento e di tutti gli apparati ausiliari.
Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione un propulsore navale MHD dotato di un magnete superconduttore e di un numero di elettrodi opportuni.
Sul fondo dell’imbarcazione, attrezzata col propulsore sopraccitato, è presente almeno una coppia di bobine chiuse ad anello, formate da superconduttori; ciascuna bobina ha una pianta dotata di almeno due lati sostanzialmente rettilinei e orientati secondo la direzione longitudinale dell’imbarcazione ed è disposta accostata in corrispondenza dei lati rettilinei suddetti, che sono percorsi da corrente nello stesso senso.
Tra le coppie di lati rettilinei delle due bobine il fondo dell’imbarcazione prevede una coppia di canali sulle cui facce interne, a lato dei tratti rettilinei, sono disposte due coppie di elettrodi; i due elettrodi centrali hanno lo stesso segno.
Il propulsore MHD oggetto della presente invenzione è costituito dall’integrazione di due propulsori in uno solo, che accomuna due lati delle due bobine superconduttrici, di cui il propulsore è provvisto, in una. In ognuno dei due semipropulsori i vettori densità di corrente ed induzione magnetica sono diretti in senso opposto, in modo da dare origine ad una forza agente sull’acqua nella medesima direzione.
Il propulsore può essere alimentato sia in corrente continua, sia in corrente alternata, facendo variare, nel secondo caso, in concordanza di fase le polarità degli elettrodi e il verso di circolazione della corrente nelle bobine del magnete in modo da produrre la spinta nella medesima direzione.
L’alimentazione in corrente alternata è di particolare interesse perché evita i fenomeni di elettrolisi dell’acqua, ma porta problemi di stabilità per i superconduttori.
Si osserva che il cavo centrale delle bobine ha sezione doppia rispetto ai cavi laterali, in quanto conduce una corrente doppia.
Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: Secondo un esempio di realizzazione dell’invenzione il fondo dello scafo di un’imbarcazione è dotato di due canali aperti, separati da una nervatura comune.
Sui fianchi di detti canali sono sistemati degli avvolgimenti, che presentano rami accostati in corrispondenza di una nervatura, nei quali la corrente fluisce con lo stesso segno.
Sui fianchi dei due canali sono sistemati degli elettrodi; la corrente generata da detti elettrodi interessa l’acqua che scorre nei canali.
Ulteriori elettrodi generano linee di corrente che si estendono alla massa d’acqua sottostante lo scafo.
Nei due canali il campo magnetico e la corrente hanno direzioni opposte.
La corrente elettrica fluisce dagli elettrodi centrali, posti tra le incavature, agli elettrodi laterali posti ai lati di queste, lo stesso effetto è prodotto tra l’elettrodo centrale e quelli laterali, posti sul fondo dello scafo, in modo da dare origine, sia nelle incavature, sia nell’acqua sottostante lo scafo, a forze agenti nella stessa direzione.
Vantaggi
1) Massimizzazione della spinta grazie alla presenza di una zona di propulsione sia interna sia esterna allo scafo.
2) Riduzione dello spazio complessivamente occupato a parità di prestazioni.
3) Riduzione del peso del propulsore dovuta alla compattezza maggiore.
4) Alleggerimento delle strutture di ancoraggio.
5) Minore potenzialità del circuito di refrigerazione.
6) Semplificazione della schermatura magnetica dovuta alla presenza di campi d’induzione magnetica in opposizione uno rispetto all’altro, che danno luogo ad una dispersione minore all’interno del mezzo navale.
7) Modularità: collegando in parallelo vari propulsori a doppio effetto è possibile ottenere un propulsore multiplo; questa caratteristica può essere usata per ampliare la riduzione di peso dl cavo, il peso delle strutture di ancoraggio e l’ingombro complessivo.
Data testuale
1988 agosto 4 - 1991 febbraio 4
Estremi cronologici
August 4, 1988 – February 4, 1991
Consistenza
cc. 150
Stato di conservazione
Ottimo
Soggetto produttore
Identificativo
BRA.000038
Collocazione
Deposito 419
Note
La domanda di brevetto non era stata estesa all’estero.
Il brevetto italiano era stato rilasciato.
Il brevetto italiano era stato rilasciato.
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