RU114938U1 - Судно - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к судостроению и может быть использовано при создании новых типов морских грузопассажирских судов с экологически чистыми энергетическими установками. Судно содержит на главной палубе по обоим бортам ряды ветродвигателей, электродвигатель, связанный с гребным винтом и соединенный с электрогенератором через аккумуляторную батарею. При этом ветродвигатель включает крыльчатку, закрепленную на валу, содержащем карданный вал, соединенный с ротором электрогенератора, и выполненную с возможностью ее ориентирования относительно палубы. Технический результат заключается в повышении надежности, обусловленной конструктивным выполнением элементов судна. 1 з.п. ф-лы., 6 илл.

Description

Полезная модель относится к судостроению и может быть использовано при создании новых типов морских грузопассажирских судов с экологически чистыми энергетическими установками.

Из уровня техники известно судно, содержащее ветродвигатель, связанный посредством вала с крыльчатым движителем. Известное судно снабжено электродвигателем, связанным с гребным винтом, электрогенератором, связанным с упомянутым валом, вторым валом с закрепленным на одном из его концов гребным винтом. Причем на другом его конце установлена коническая шестерня, взаимодействующая с конической шестерней, установленной на первом валу, а упомянутые электрический генератор и электродвигатель электрически связаны между собой (см. Патент РФ №2031053, опубл. 20.03.1995).

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, обусловленная использованием только одного источника энергии. Кроме того, известная энергетическая установка не пригодна для морских судов с большим водоизмещением.

Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении надежности, обусловленной конструктивным выполнением элементов, обеспечивающих повышение остойчивости судна при больших ветровых нагрузках и исключение возникновения опасного крена при сильных боковых ветрах. Технический результат обеспечивается тем, что судно содержит на главной палубе по обоим бортам ряды ветродвигателей, электродвигатель, связанный с гребным винтом и соединенный с электрогенератором через аккумуляторную батарею. При этом ветродвигатель включает крыльчатку, закрепленную на валу, содержащем карданный вал, соединенный с ротором электрогенератора, и выполненную с возможностью ее ориентирования относительно палубы.

Кроме того, судно дополнительно может содержать дизель-генератор. Устройство поясняется следующими иллюстрациями:

Фиг.1 - вид сбоку судна в разрезе;

Фиг.2 - вид сверху судна;

Фиг.3 - изображение энергосистемы судна. Фиг.4 - изображение, вертикального и горизонтального положений ветродвигателя.

Фиг.5 - изображение функции карданного вала в энергогенерирующего механизма.

Фиг.6 - Схема ветрогенератора, состоящего из вала и крыльчатки, вид сверху.

Судно 1 содержит на главной палубе 2 по обоим бортам ряды ветродвигателей 3, электродвигатель 4, связанный с гребным винтом 5, электрогенераторы 6, закрепленные под главной палубой 2 и связанные с.электродвигателем 4 через аккумуляторную батарею 7, и дизель-генератор 8. При этом ветродвигатель 3 включает крыльчатку 9, закрепленную на валу 10, соединенном через карданный вал 11 с ротором электрогенератора 6. При средней силе ветра вал 10 ориентирован вертикально относительно главной палубы 2. При штормовых условиях для исключения возможности повреждения ветродвигателей существует возможность ориентирования вала 10 и крыльчатки 9 под углом к палубе 2 или параллельно ей. Эта возможность обеспечивается гидравлическими плунжерами 12.

Устройство работает следующим образом.

Ветер воздействует на вогнутые лопасти крыльчатки 9, которые вращают вал 10, соединенный через карданный вал 11 с ротором электрогенератора 6, вырабатывающего постоянный электрический ток. Далее электрический ток по электрокабелям подается на клеммы аккумуляторной батареи 7 судна. От аккумуляторной батареи 7 питание может поступать на инвертор, который преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение. Напряжение инвертора через блок управления подается на электродвигатель 4 судна, обеспечивающий вращение гребного винта 5.

При штормовых условиях для исключения возможности повреждения ветродвигателей существует возможность ориентирования вала 10 и крыльчатки 9 под углом к палубе 2 или параллельно ей. Эта возможность обеспечивается гидравлическими плунжерами 12, осуществляющими ориентирование вала 10. Приведение крыльчатки 9 в горизонтальное положение (параллельно) относительно палубы 2 не отразится отрицательно на работе ветродвигателей 3, поскольку карданный вал 11 передает вращательное движение ротору электрогенератора 6 при любом положении крыльчатки 9.

В период безветрия, напряжение аккумуляторной батареи 7 начинает уменьшаться, и, по достижению порогового значения, блок управления дает сигнал на запуск дизель-генератора 8. После запуска дизель-генератора 8 электродвигатель переводится на него. Трансформатор блока оптимизации нагрузки дизель-генератора 8 представляет собой силовой трансформатор, двухсекционная первичная обмотка которого имеет по восемь отпаек с каждой стороны. Эти обмотки коммутируются пятью бесконтактными тиристорными ключами силового блока по команде, поступающей с блока управления. В каждый момент времени замкнут только один тиристорный ключ. Таким образом, меняется коэффициент трансформации трансформатора и, следовательно, напряжение вторичной обмотки. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется диодным мостом силового блока и подается на заряд аккумуляторной батареи. Ток заряда аккумуляторной батареи обратно пропорционален коэффициенту, трансформации трансформатора.

Число отпаек по количеству больше количества тиристорных ключей, что позволяет при введении комплекса в работу подстраивать блок оптимизации нагрузки дизеля по условия работы в период безветрия.

Первичная обмотка трансформатора подключена к напряжению дизель-генератора 8. Силовая цепь дизель-генератора 8 до точки подключения трансформатора пропущена через датчик тока, который считывает сумму тока внешней нагрузки и тока заряда аккумуляторной батареи 7. В блоке управления реализован следующий алгоритм: имеются два настраиваемых порога срабатывания по току, верхний и нижний. Верхний соответствует 80-90% номинальной нагрузки дизель-генератора 8, нижний - 60-70%. Если ток через датчик тока превысит верхний порог, блок управления немедленно разрывает первичную обмотку трансформатора. Затем блок управления начинает по очереди переключать отпайки трансформатора, поднимая его вторичное напряжение и увеличивая ток заряда. Это происходит, пока ток не превысит нижний порог срабатывания. Когда напряжение на аккумуляторной батарее 7 достигает верхнего порогового значения, дизель-генератор 8 останавливается, вся нагрузка опять переводится на инвертор.

Схема датчика тока и блока управления реализована на программируемом процессоре. Наличие цифрового индикатора и кнопок позволяет настраивать, пороги срабатывания и временные уставки при настройке блока для работы с конкретным оборудованием судна 1.

Такое конструктивное выполнение позволяет обеспечить постоянное электроснабжение, не зависящее от наличия ветра, а также обеспечить дизель-генератор 8 нагрузкой на периоды работы, исключить вероятность его работы на холостом ходу и с малыми нагрузками.

Claims (2)

1. Судно, содержащее на главной палубе по обоим бортам ряды ветродвигателей, электродвигатель, связанный с гребным винтом и соединенный с электрогенератором через аккумуляторную батарею, при этом ветродвигатель включает крыльчатку, закрепленную на валу, содержащем карданный вал, соединенный с ротором электрогенератора, и выполненную с возможностью ее ориентирования относительно палубы.

2. Судно по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит дизель-генератор.