RU2402454C1

RU2402454C1 - River ferry

Info

Publication number: RU2402454C1
Application number: RU2009114182/11A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Бирюлин (RU); Игорь Борисович Бирюлин; Анжелика Амировна Ветрова (RU); Анжелика Амировна Ветрова; Валентина Анатольевна Белая (RU); Валентина Анатольевна Белая; Иван Борисович Башилов (RU); Иван Борисович Башилов
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2010-10-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to river vehicles and can be used for all-the-year-round transportation of people and cargoes from one river bank to another. Proposed ferry comprises water craft with symmetric boa parts supporting vertical barrels furnished with rings, ropes, two rotor-type windmills, hydraulic turbines mounted in cylindrical flow passages, electric generators connected with storage batteries mounted on water craft deck, nearby control post. Note here that one end of the rope is secured to the barrel and another one is jointed to support mounted on river bottom in headwaters. Water craft bow part with its bottom having suction openings houses water-jet propeller representing a multi-blade impeller linked by shaft with electric motor.

EFFECT: improved operating conditions.

4 dwg

Description

Изобретение относится к речному транспорту, в частности к паромам, позволяющим круглогодично перемещать людей и грузы с одного берега реки на другой и обратно.The invention relates to river transport, in particular to ferries, allowing year-round transport of people and goods from one river bank to another and vice versa.

Известно устройство для преобразования энергии волн в электрическую энергию, содержащее опору, с одной стороны которой под консолью расположены электрогенератор и вал с прикрепленными к нему через кронштейны поплавками (A.с. 112481, СССР).A device is known for converting wave energy into electrical energy containing a support, on one side of which an electric generator and a shaft with floats attached to it via brackets are located under the console (A.с. 112481, USSR).

Опора испытывает односторонний опрокидывающий момент, что отрицательно влияет на ее основание, закрепленное на дне моря.The support experiences a one-sided overturning moment, which negatively affects its base fixed on the bottom of the sea.

Известны суда с водометными двигателями, в днище которых имеется всасывающее отверстие, широкая труба, подводящая воду к многолопастной крыльчатке. Она засасывает воду и с большой скоростью выбрасывает ее через отливное отверстие в корме.Known vessels with water-jet engines, in the bottom of which there is a suction hole, a wide pipe that leads water to the multi-blade impeller. She sucks in water and throws it out at a high speed through the drain hole in the feed.

Известна прямоточная турбина, содержащая водонепроницаемый корпус вместе с генератором электрического тока, установленная в толще самой гидропластины (Б.Ф.Билимович. Законы механики в технике. М., Просвещение, 1975, стр.91, рис.84, стр.172, рис.174).A direct-flow turbine is known that contains a waterproof casing together with an electric current generator installed in the thickness of the hydroplate itself (B.F. Bilimovich. Laws of mechanics in engineering. M., Education, 1975, p. 91, p. 84, p. 172, p. .174).

Водометные двигатели приемлемы для речных паромов из-за мелководья у берегов, а прямоточные турбины могут вырабатывать электроэнергию, используя течения рек.Water-jet engines are acceptable for river ferries due to the shallow water off the coast, and once-through turbines can generate electricity using river flows.

Известна гелиоветростанция, содержащая центральный вертикальный ствол, солнечные батареи и ветродвигатели, осями прикрепленные к вершинам треугольника, который через радиальные кронштейны расположен в верхней части ствола (Патент РФ № 2182674).A known solar power plant containing a central vertical barrel, solar panels and wind turbines, axially attached to the vertices of a triangle, which through radial brackets is located in the upper part of the trunk (RF Patent No. 2182674).

Ветродвигатели с агрегатированными с ними электрическими генераторами способны вырабатывать электрический ток с передачей электроэнергии через кабель на береговые подстанции.Wind turbines with electrical generators aggregated with them are capable of generating electric current with the transmission of electricity through cable to coastal substations.

Известен паром, содержащий плавсредство с мачтой, установленной в носовой части, и канат, один конец которого закреплен на мачте, а другой - на дне середины реки в верхнем ее течении, причем мачта установлена с возможностью наклона в обе стороны. По совокупности существенных признаков изобретение принято за прототип (A.C. 1009890, СССР).Famous is a steam containing a watercraft with a mast installed in the bow, and a rope, one end of which is fixed on the mast, and the other on the bottom of the middle of the river in its upper stream, and the mast is mounted with the possibility of tilting in both directions. In the aggregate of essential features, the invention is taken as a prototype (A.C. 1009890, USSR).

К недостаткам парома относятся малая грузоподъемность, низкая скорость перемещения, невозможность эксплуатации при образовании на реке льда.The disadvantages of the ferry include low payload, low speed, the inability to operate when ice forms on the river.

Технический результат, заключающийся в улучшении условий эксплуатации паромов больших размеров, - получение электрической энергии с использованием силы ветра и течения воды, электрификация и механизация процессов ускоренного перемещения парома с одного берега к другому, даже при наличии ледовой обстановки, все это достигается за счет того, что речной паром, содержащий плавсредство со стволами, установленными в носовых его частях, и основной канат, один конец которого закреплен на опоре, установленной на дне середины реки, в верхнем ее течении, а другой разветвленный - на стволах, а также ветродвигатели, прямоточные гидротурбины, водометные двигатели, электрические генераторы и двигатели, согласно изобретению плавсредство имеет симметричное расположение левой и правой носовых частей, на которых установлены вертикально пустотелые стволы, имеющие в верхних частях кольца, разветвленные канаты, связанные с разветвляющим кольцом, основным канатом и опорой. В стволах установлены приводные валы, сверху через муфты, соединенные с карусельными ветродвигателями, а снизу - с электрогенераторами, установленными внутри плавсредства, электрически через провода, соединенные с аккумуляторными батареями, размещенными на палубе плавсредства у пульта управления. В сквозных цилиндрических каналах, расположенными поперек плавсредства, ниже уровня воды, установлены прямоточные гидротурбины с электрогенераторами, электрически связанными через провода с аккумуляторными батареями. Водометные двигатели, установленные в носовых частях, внутри плавсредства, многолопастные крыльчатки, механически связанные через валы с электродвигателями, установленными внутри плавсредства, и отливные отверстия в носовых торцевых частях плавсредства, перед которыми на проушинах, на осях подвешены со свободным качанием ледорезные устройства с зубьями. Кольца, установленные в верхних частях опоры и стволов, крепятся к ним с помощью стержней, с другой свободной стороны обхвачены хомутами, которые жестко прикреплены к канатам. Над кольцом опоры, над стержнями, с обратной стороны каната прикреплена Z-образная пластина, к верхней части которой на вертикальной оси через сферический шарнир расположен ветрогенератор с крыльчатыми колесами.The technical result, which consists in improving the operating conditions of large ferries, is the production of electric energy using wind power and water flow, the electrification and mechanization of the process of accelerated movement of the ferry from one coast to another, even in the presence of ice conditions, all this is achieved by that a river ferry containing a watercraft with trunks installed in its bow, and the main rope, one end of which is fixed on a support installed on the bottom of the middle of the river, in its upper part according to the invention, the watercraft has a symmetrical arrangement of the left and right bow parts, on which vertically hollow trunks are installed, having branched rings in the upper parts of the trunk, and also wind turbines, ram turbines, water-jet engines, electric generators and engines. ropes connected with a branching ring, a main rope and a support. The shafts are equipped with drive shafts, from above through couplings connected to rotary wind turbines, and from below - to electric generators installed inside the craft, electrically through wires connected to batteries placed on the deck of the craft at the control panel. In through cylindrical channels located across the craft, below the water level, there are direct-flow turbines with electric generators electrically connected through wires to the batteries. Water-jet engines installed in the bow, inside the watercraft, multi-vane impellers, mechanically connected through shafts with electric motors installed inside the watercraft, and casting holes in the nose end parts of the watercraft, in front of which on the eyes, on the axes, ice-cutting devices with teeth are suspended with free swing. Rings installed in the upper parts of the support and trunks are attached to them with the help of rods, on the other free side they are surrounded by clamps, which are rigidly attached to the ropes. Above the support ring, above the rods, on the reverse side of the rope, a Z-shaped plate is attached, to the upper part of which a wind generator with wing wheels is located through a spherical hinge on a vertical axis.

На фиг.1 схематически изображен паром, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 изображена опора, вид сбоку; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3, повернутое.Figure 1 schematically depicts a steam side view; figure 2 is the same, a top view; figure 3 shows the support, side view; figure 4 - section aa in figure 3, rotated.

Речной паром содержит плавсредство 1, основной канат 2 и опору 3. Паром удерживается на плаву между причалами 4 и 5. Плавсредство 1 имеет симметричное расположение левой 6 и правой 7 носовых частей, соединенных грузовой палубой, на которых вертикально установлены пустотелые стволы 8 и 9, имеющие в верхних частях кольца 10 и 11, разветвленные канаты 12 и 13, связанные с разветвляющим кольцом 14, основным канатом 2 и опорой 3. В стволе 8 установлен приводной вал 15, сверху через муфту соединен с карусельным ветродвигателем 16, а снизу - с электрогенератором 17, установленным внутри плавсредства 1. В стволе 9 установлен приводной вал 18, сверху через муфту соединен с карусельным ветродвигателем 19, а снизу - с электрогенератором 20, установленным внутри плавсредства 1. Электрогенераторы 17 и 20 проводами (не показаны) электрически соединены с аккумуляторными батареями 21, размещенными на палубе плавсредства 1, у пульта управления 22. В сквозных цилиндрических каналах 23 и 24, расположенных поперек плавсредства 1, установлены прямоточные гидротурбины с электрогенераторами (не показаны), электрически связанных через провода с аккумуляторными батареями 21. Водометные двигатели, установленные в левой 6 и правой 7 носовых частях плавсредства 1 от 1 до 3, имеют всасывающее отверстие 23, выполненные на днище плавсредства 1 многолопастную крыльчатку 26, механически связанную через вал 27 с электродвигателем 28, установленные внутри плавсредства 1, и отливное отверстие 29, в торцевой части плавсредства 1, консольные проушины 30 и 31, обеих носовых частей, на осях 32 и 33 подвешены со свободным качанием ледорезные устройства 34 и 35 с зубьями 36 и 37. Кольцо 38 (см. фиг.3 и 4) прикреплено стержнями 39 к верхней части опоры 3, справа обхвачено хомутом 40, который жестко прикреплен к канату 2. Слева над кольцом 38 к опоре 3 прикреплена Z-образная пластина 41, к верхней части которой на вертикальной оси 42 через сферический шарнир 43 расположен ветрогенератор 44 с крыльчатыми колесами 45. Сигнальные огни 46 установлены в верхних частях опоры 3 и стволов 8 и 9 плавсредства 1.The river ferry contains a watercraft 1, the main rope 2 and a support 3. The steam is kept afloat between berths 4 and 5. The watercraft 1 has a symmetrical arrangement of the left 6 and right 7 bow, connected by the cargo deck, on which hollow trunks 8 and 9 are vertically mounted, having in the upper parts of the rings 10 and 11, branched ropes 12 and 13 connected with a branching ring 14, the main rope 2 and the support 3. In the barrel 8 there is a drive shaft 15, connected through the coupling to the rotary wind turbine 16, and from the bottom to the electric generator 17, installed inside the watercraft 1. A drive shaft 18 is installed in the barrel 9, connected to a rotary wind turbine 19 from above through a coupling, and from the bottom to an electric generator 20 installed inside the watercraft 1. Electric generators 17 and 20 are electrically connected to the batteries 21, placed on the deck of the boat 1, at the control panel 22. In through cylindrical channels 23 and 24 located across the boat 1, there are installed direct-flow turbines with electric generators (not shown), electrically connected x through wires with batteries 21. Water-jet engines installed in the left 6 and right 7 bow of the watercraft 1 from 1 to 3 have a suction hole 23 made on the bottom of the watercraft 1 multi-vane impeller 26, mechanically connected through a shaft 27 with an electric motor 28, mounted inside the watercraft 1, and a casting hole 29, in the end part of the watercraft 1, cantilever eyes 30 and 31, of both bow parts, on the axes 32 and 33, ice-cutting devices 34 and 35 with teeth 36 and 37 are suspended with free swinging. Ring 38 (see . Figures 3 and 4) are attached by rods 39 to the upper part of the support 3, grasped on the right by a clamp 40, which is rigidly attached to the rope 2. On the left above the ring 38 to the support 3 is attached a Z-shaped plate 41, to the upper part of which on the vertical axis 42 through a spherical hinge 43 is located wind generator 44 with the wing wheels 45. The signal lights 46 are installed in the upper parts of the support 3 and the trunks 8 and 9 of the ship 1.

Высота Н у опоры 3, т.е. основной канат 2, должен в половодье реки находиться не ниже 4 м над водой для беспрепятственного прохождения маломерных судов. Высота h у стволов 8 и 9, т.е. разветвляющие канаты 12 и 13, должна находиться не ниже 3 м над палубой плавсредства 1. Кольца 10 и 11 аналогичны кольцу 38, крепятся к стволам 8 и 9 на кронштейнах (не показаны). Ветродвигатели 16 и 19 и прямоточные турбины с электрогенераторами существующих конструкций должны обеспечить выработку электроэнергии для работы электродвигателей водометных движителей в условиях покрытия реки льдом толщиной до 20-30 см и более. Ледорезные устройства 34 и 35 имеют до 10 шт. и более зубьев 36 и 37 в зависимости от ширины плавсредства 1. На весенне-летний период ледорезные устройства могут быть сняты и вновь установлены с появлением заморозков.The height H of the support 3, i.e. the main rope 2 should be at least 4 m above the water in the flood for smooth passage of small vessels. The height h of the trunks 8 and 9, i.e. branching ropes 12 and 13 should be at least 3 m above the deck of the watercraft 1. Rings 10 and 11 are similar to ring 38, attached to the trunks 8 and 9 on brackets (not shown). Wind turbines 16 and 19 and direct-flow turbines with electric generators of existing structures should provide power generation for the operation of electric motors of water-jet propulsion devices in conditions of river coating with ice up to 20-30 cm thick and more. Ice-cutting devices 34 and 35 have up to 10 pcs. and more teeth 36 and 37, depending on the width of the vehicle 1. For the spring-summer period, ice-cutting devices can be removed and reinstalled with the appearance of frosts.

На опоре 3, с левой стороны, на Z-образных пластинах необходимо установить 1, 3, 5 и т.д. ветрогенераторов для компенсации опрокидывающего момента, создающегося силой F (см. фиг.3). Причалы 4 и 5 необходимо установить на вертикальных сваях, что позволит стоящему у них плавсредству 1 производить подзарядку аккумуляторных батарей 21, используя проток воды по сквозным каналам 23 и 24. Водометных движителей может быть установлено по три с каждой стороны плавсредства 1. В летний период работают 1-2 двигателя, в зимний - все три, с одной из частей плавсредства 1. При жестких, неудлиняющихся канатах 12 и 13 причалы 4 и 5 необходимо устраивать под углом α=60-70° к берегам, в сторону течения реки Р.On the support 3, on the left side, on the Z-shaped plates it is necessary to install 1, 3, 5, etc. wind generators to compensate for the overturning moment created by the force F (see figure 3). Moorings 4 and 5 must be installed on vertical piles, which will allow the floating vessel 1 to charge the batteries 21 using the water channel through the through channels 23 and 24. Three jet engines can be installed on each side of the vessel 1. During summer, 1-2 engines, in winter - all three, from one part of the boat 1. With hard, non-extendable ropes 12 and 13, berths 4 and 5 must be arranged at an angle α = 60-70 ° to the banks, in the direction of the river R.

Паром работает следующим образом. В заглушенном нормальном положении плавсредство 1 удерживается у причала 4 швартовыми. После отдачи швартовых плавсредства от причала включают в работу на пульте управления 22 водометный движитель 1 или 2 левой носовой части 6. Плавсредство 1 отойдет от причала 4 и со скоростью θ начнет двигаться к причалу 5, удерживаемое основным канатом 2 и разветвленными канатами 12 и 13 одинаковой длины. При наличии ветра и течения реки электрогенераторы 17 и 20 и электрогенераторы прямоточных гидротурбин внутри каналов 23 и 24 начнут вырабатывать электроэнергию и заряжать аккумуляторные батареи 21. При отсутствии ветра аккумуляторные батареи 21 будут круглосуточно подзаряжаться от электрогенераторов прямоточных гидротурбин. При достижении причала 5 водометный двигатель на пульте управления 22 выключают и плавсредство 1 швартуется к причалу 5. Перемещение плавсредства 1 от причала 5 к причалу 4 повторится в прежней последовательности, только включен будет водометный движитель 1 или 2 правой носовой части плавсредства 1.The ferry operates as follows. In the muffled normal position, the vessel 1 is held at the berth by 4 mooring lines. After returning the mooring boats from the berth, the water jet propeller 1 or 2 of the left bow 6 is put into operation on the control panel 22. The boat 1 will move away from the berth 4 and at a speed θ will begin to move to the berth 5, held by the main rope 2 and branched ropes 12 and 13 of the same lengths. If there is wind and a river, the electric generators 17 and 20 and the electric generators of the ram turbines inside the channels 23 and 24 will begin to generate electricity and charge the batteries 21. If there is no wind, the batteries 21 will be recharged 24 hours a day from the generators of the ram turbines. When berth 5 is reached, the water-jet engine on the control panel 22 is turned off and the watercraft 1 is moored to berth 5. The movement of the watercraft 1 from berth 5 to berth 4 will be repeated in the same sequence, only the water-jet propulsion 1 or 2 of the right bow of the watercraft 1 will be turned on.

На осеннее-зимний период на проушины 30 и 31 с помощью осей 31 и 32 устанавливают ледорезные устройства 34 и 35. При движении плавсредства 1 от причала к причалу встречная корка льда будет разрезаться (крошиться) зубьями 36 и 37. Если толщина льда не поддастся крошению, то зубья 36 и 37 подлезают или налезают на кромку льда, в итоге она будет измельчена, и плавсредство 1 продолжит движение. Паром в этом случае должен работать круглосуточно, чтобы толщина льда не увеличивалась за ночь в образованной майне и позволяла его мощности передвигаться с берега на берег.In the autumn-winter period, ice-cutting devices 34 and 35 are installed on the eyes 30 and 31 using the axes 31 and 32. When the vehicle 1 moves from berth to berth, the oncoming ice crust will be cut (crumbled) with teeth 36 and 37. If the thickness of the ice does not lend itself to crushing , then the teeth 36 and 37 crawl or fit on the edge of the ice, as a result, it will be crushed, and the watercraft 1 will continue to move. In this case, the ferry should work around the clock so that the thickness of the ice does not increase overnight in the formed lane and allows its power to move from coast to coast.

Предлагаемый речной паром больших размеров не использует электроэнергию извне, т.е. производится ее получение на самом пароме с использованием силы ветра и течения воды, это обеспечит электрификацию и механизацию процессов круглогодичного перемещения в южных регионах России парома с одного берега реки к другому.The proposed large-sized river steam does not use external electricity, i.e. it is received on the ferry itself using wind power and water flow, this will provide electrification and mechanization of the processes of year-round movement in the southern regions of Russia of the ferry from one river bank to another.

Claims

A river ferry containing a watercraft with trunks installed on its bow and a main rope, one end of which is fixed on a support installed on the bottom of the middle of the river in its upper reaches, and the other branched one on the trunks, as well as wind turbines, direct-flow turbines, water jets, electric generators and engines, characterized in that the craft has a symmetrical arrangement of the left and right bow, on which vertically hollow trunks are installed, having rings in the upper parts; branched ropes are connected with a branching ring, a main rope and a support; in the trunks, drive shafts are installed, which are connected through the couplings to rotary wind turbines from above and from below to electric generators installed inside the craft, which are electrically connected via batteries to batteries located on the deck of the craft at the control panel; and in through cylindrical channels located transverse to the watercraft below the water level, direct-flow hydraulic turbines with electric generators are installed, electrically connected through wires with batteries; water-jet propulsors are installed in the bow inside the boat, each of which has a suction hole made in the bottom of the boat, a multi-blade impeller and is mechanically connected through a shaft with an electric motor installed inside the boat; casting holes in the bow of the boat, in front of which on the eyes on the axes are suspended with free swing ice-cutting devices with teeths; while the rings installed in the upper parts of the support and trunks are attached to them using rods, on the other, free side are covered by clamps that are rigidly attached to the ropes, and a Z-shaped plate is attached to the support above the ring, in the upper part of which is vertical axis through a spherical hinge mounted wind generator with wing wheels.