RU2418712C1

RU2418712C1 - Motor boat

Info

Publication number: RU2418712C1
Application number: RU2010111450/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук (RU); Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-05-20

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention relates to ship building. Motor boat comprises hull, cabin, cockpit, internal control station, power plant, shut-off clutch with forward and reverse reduction gear, propeller screw and control mechanisms. Power plant is made up of several identical units. Each unit is made up of hollow vertical torus accommodating valve in its top section and with its bottom section communicated with the inlet and outlet chambers of screw propulsor. Rotors of all propulsors are fitted on common shaft. Torus central part is provided with water-tube heater arranged on one side with its furnace communicated with pump unit that comprises air heater, injector, fluid fuel feed pump, igniter and drive motor. Tor opposite side is provided with water-tune cooler communicated with cooling system that comprises compressor, cooling radiator, drying filter, capillary nozzle opened inside evaporator case and drive motor. Cooling system is filled with Freon. Inner chamber of each torus is filled with low-boiling fluid, a working medium of power plant. Power plant control mechanisms are connected with water-tube heater fuel and air feed control system and water-tube cooler cooling degree control system. ^ EFFECT: reduced heat losses, fuel savings and increased self-dependency of navigation. ^ 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области водного транспорта и может найти применение в качестве водоизмещающего судна.The present invention relates to the field of water transport and may find application as a displacement vessel.

Известен прогулочный катер "Бриджит", корпус, каюта, открытый кокпит, подвесной лодочный мотор. Длина - 4,8 м, ширина 2,0 м, высота борта 0,9 м, мощность двигателя 80 л.с., скорость движения 50 км/час.Known pleasure boat "Bridget", hull, cabin, open cockpit, outboard motor. Length - 4.8 m, width 2.0 m, side height 0.9 m, engine power 80 hp, driving speed 50 km / h.

/Х.Баадер, Разъездные, туристские и спортивные катера. Л., Судостроение, 1976, с.98-100.// H.Baader, Outboard, tourist and sports boats. L., Shipbuilding, 1976, p. 98-100. /

Недостатками прогулочного катера "Бриджит" являются: большой расход топлива и его ограниченный запас, большие тепловые потери в двигателе, потери на трение в механизмах двигателя, сильное загрязнение окружающей среды выхлопными газами.The disadvantages of the Bridget boat are: high fuel consumption and its limited supply, large heat losses in the engine, friction losses in the engine mechanisms, severe environmental pollution by exhaust gases.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией прогулочного катера и его двигателем.These disadvantages are due to the design of the pleasure boat and its engine.

Известен также туристский катер "Бойеро", содержащий корпус с остроскулыми обводами, закрытый кокпит, носовую каюту, двигатель, размещенный внутри корпуса и кинематически связанный с гребным винтом, внутренний и наружный посты управления. Длина 7,0 м, ширина 2,5 м, мощность двигателя 120 л.с., максимальная скорость движения 35 км/час, расход топлива 18 л при 3/4 максимальной скорости.Also known is the tourist boat Boyer, which contains a hull with sharp-edged contours, a closed cockpit, a bow cabin, an engine located inside the hull and kinematically connected to the propeller, and an internal and external control posts. Length 7.0 m, width 2.5 m, engine power 120 hp, maximum speed 35 km / h, fuel consumption 18 l at 3/4 of maximum speed.

/Там же, с.123-125.// Ibid., P. 123-125. /

Известный туристский катер "Бойеро", как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.The famous tourist boat "Boyero", as the closest in technical essence and achieved useful result, is taken as a prototype.

Недостатками известного туристского катера "Бойеро", принятого за прототип, являются: большой расход топлива, небольшая скорость движения, большие тепловые потери в двигателе.The disadvantages of the famous tourist boat "Boyero", taken as a prototype, are: high fuel consumption, low speed, large heat loss in the engine.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией корпуса судна и его двигателем.These disadvantages are due to the design of the hull and its engine.

Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик водоизмещающего судна.The aim of the present invention is to improve the technical characteristics of a displacement vessel.

Указанная цель согласно изобретения обеспечивается тем, что двигатель заменен силовой энергетической установкой, выполненной в форме нескольких, одинаковых по конструкции, блоков, каждый из которых представляет собой пустотелый тор, установленный вертикально, имеющий внутри верхней части клапан, а в нижней части - соединенный с впускной и выпускной полостями лопастного двигателя, причем ротора всех лопастных двигателей закреплены на общем валу, который через разобщительную муфту и редуктор прямого и обратного хода соединен с гребным винтом, а с другой стороны соединен с генератором для зарядки аккумуляторных батарей и питания электродвигателей вспомогательных агрегатов, кроме того в средней части каждый тор имеет с одной стороны водотрубный нагреватель, топка которого имеет выпускную трубу и связана с насосным узлом, включающим в себя воздухонагнетатель, форсунку, насос подачи жидкого топлива, приводимые в движение электродвигателем, питаемым от аккумуляторных батарей или от генератора, воспламеняющее устройство, с другой стороны - водотрубный охладитель, связанный с системой охлаждения, имеющей компрессор, приводимый в движение электродвигателем, питаемым от аккумуляторных батарей или от генератора, радиатор охлаждения, фильтр-осушитель, капиллярную насадку, открывающуюся внутрь корпуса-испарителя, соединенных между собой трубопроводами, терморегулятор, включенный в цепь электродвигателя привода компрессора, причем система охлаждения заполнена фреоном, кроме того внутренняя полость каждого тора заполнена низкокипящей жидкостью, являющейся рабочий телом силовой энергетической установки, механизмы управления которой связаны с системой регулирования подачи топлива и воздуха водотрубного нагревателя и системой регулирования степени охлаждения водотрубного охладителя.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that the engine is replaced by a power power plant made in the form of several blocks of the same construction, each of which is a hollow torus mounted vertically, having a valve inside the upper part and connected to the inlet in the lower part and the exhaust cavities of the vane engine, and the rotors of all vane engines are mounted on a common shaft, which is connected to the propeller through the uncoupling clutch and the forward and reverse gears intom, and on the other hand connected to a generator for charging batteries and powering the electric motors of auxiliary units, in addition, in the middle part, each torus has a water pipe heater on one side, the firebox of which has an exhaust pipe and is connected to a pump unit including an air blower and nozzle , a liquid fuel feed pump, driven by an electric motor powered by batteries or from a generator, an ignition device, on the other hand, a water pipe cooler, are connected th with a cooling system having a compressor driven by an electric motor powered by batteries or a generator, a cooling radiator, a filter drier, a capillary nozzle that opens inside the evaporator body, connected by pipelines, a temperature regulator included in the compressor drive electric motor circuit moreover, the cooling system is filled with freon, in addition, the internal cavity of each torus is filled with low-boiling liquid, which is the working fluid of the power plant, control mechanisms of which are associated with a system for regulating the supply of fuel and air to a water tube heater and a system for regulating the degree of cooling of a water tube cooler.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид моторного судна, на фигуре 2 - общий вид силовой энергетической установки, на фигуре 5 - вид на силовую энергетическую установку опереди, на фигуре 4 - разрез по АА фигуры 3, на фигуре 5 - разрез по ББ фигуры 5, на фигуре 6 - принципиальная схема силовой энергетической установки.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a motor vessel, figure 2 is a General view of a power plant, figure 5 is a view of a power plant in front, figure 4 is a section along AA of figure 3, figure 5 - section along the BB of figure 5, in figure 6 is a schematic diagram of a power plant.

Моторное судно содержит корпус 1, каюту 2, внутренний пост управления 5, силовую энергетическую установку 4, разобщительную муфту 5, редуктор прямого и обратного хода 6 и гребной винт 7. В задней части корпуса установлен руль 8. Силовая энергетическая установка выполнена из нескольких, одинаковых по конструкции, блоков 9. Каждый блок представляет собой пустотелый тор 10, установленный вертикально, имеющий внутри верхней части клапан 11, а в нижней части - соединенный с впускной 12 и выпускной 15 полостями лопастного двигателя, содержащего корпус 14, внутрь которого вставлен ротор 15. Ротор имеет радиальные пазы, в которые вставлены подпружиненные лопасти 16, продольная ось которого смещена относительно продольной оси корпуса. Роторы всех лопастных двигателей закреплены на общем валу 17, который с одной стороны соединен с генератором электрического тока 18, а с другой стороны кинематически связан с гребным валом. В средней части каждый тор имеет с одной стороны водотрубный нагреватель, а с другой стороны - водотрубный охладитель. Водотрубный нагреватель содержит корпус 19, внутри которого пропущены водяные трубы 20 тора, топку 21, соединенную с насосным узлом 22, включающим в себя воздухонагнетатель 23, топливный насос, приводимые в движение электродвигателем 24, питаемым от аккумуляторной батареи или от генератора, форсунку 25 и воспламеняющее устройство 26. Корпус нагревателя оканчивается выпускной трубой 27. Водотрубный охладитель содержит корпус 28 (испаритель), компрессор 29, приводимый в движение электродвигателем 30, питаемым от аккумуляторных батарей или от генератора, радиатор охлаждения 31, фильтр-осушитель 32, капиллярную насадку 33, открывающуюся внутрь корпуса-испарителя, соединенных между собой трубопроводами, регулятор охлаждения 34, установленный на корпусе-испарителе и включенный в цепь электродвигателя привода компрессора вместе с пускающим устройством 35. Система заполнена фреоном, а все ее узлы размещены в шкафу 36. Внутрь каждого из торов залита низкокипящая жидкость 37, являющаяся рабочим телом силовой энергетической установки. Состав низкокипящей жидкости может быть: СН₄, Ar, С3НВ в воде; этиловый эфир 50%, углеводородов низкокипящих 45%, изопропилиитрата 5%; спирт технический 70%, вода 30% и другие. Механизмы управления силовой энергетической установкой связаны с системами регулирования подачи топлива, воздуха, а также степени охлаждения.The motor vessel contains a hull 1, a cabin 2, an internal control room 5, a power power plant 4, an uncoupling clutch 5, a forward and reverse gear 6 and a propeller 7. A steering wheel is installed at the rear of the hull 8. The power power plant is made of several identical by design, blocks 9. Each block is a hollow torus 10 mounted vertically, having a valve 11 inside the upper part, and in the lower part connected to the inlet 12 and outlet 15 by the cavities of the vane engine containing the casing 14, the inside of which the rotor 15 is inserted. The rotor has radial grooves in which spring-loaded blades 16 are inserted, the longitudinal axis of which is offset from the longitudinal axis of the housing. The rotors of all vane engines are mounted on a common shaft 17, which is connected on one side to an electric current generator 18, and kinematically connected on the other hand to the propeller shaft. In the middle part, each torus has a water pipe heater on one side and a water pipe cooler on the other. The water tube heater comprises a housing 19, inside of which torus water pipes 20 are passed, a firebox 21 connected to a pump assembly 22 including an air blower 23, a fuel pump driven by an electric motor 24 powered by a storage battery or a generator, an injector 25 and an igniter device 26. The heater body terminates in the exhaust pipe 27. The water-tube cooler comprises a body 28 (evaporator), a compressor 29, driven by an electric motor 30 powered by batteries or from a generator RA, cooling radiator 31, filter drier 32, capillary nozzle 33, which opens inside the evaporator housing, connected by pipelines, cooling regulator 34 mounted on the evaporator housing and included in the compressor drive motor circuit together with the starting device 35. The system is full freon, and all its nodes are located in the cabinet 36. Inside each of the tori low-boiling liquid 37 is poured, which is the working fluid of the power plant. The composition of the low boiling liquid can be: CH ₄ , Ar, C3HB in water; ethyl ether 50%, low-boiling hydrocarbons 45%, isopropylitrate 5%; technical alcohol 70%, water 30% and others. The control mechanisms of the power plant are associated with systems for regulating the supply of fuel, air, as well as the degree of cooling.

Работа моторного суднаMotor boat operation

Перед запуском силовой энергетической установки 4 необходимо повернуть ручку разобщительной муфты 5 и отсоединить от нее гребной винт 7. Подключить электродвигатели 24, 30 к аккумуляторным батареям (не показаны). При этом газообразный фреон засасывается компрессором 29 из корпуса-испарителя 28, сжимается, нагревается и в жидком виде поступает в радиатор охлаждения 31. Охлажденный жидкий фреон проходит через фильтр-осушитель 52 и поступает в капиллярную насадку 33, где и распыляется внутрь корпуса-испарителя 28, отбирая тепло от стенок водяных труб 20 и, тем самым, охлаждая низкокипящую жидкость 37. В это же время электродвигатель 24, питаемый от аккумуляторных батарей, приводит в движение насосный узел 22. В топку 21 впрыскивается топливо через форсунку 25 и подается воздух воздухонагнетателем 23. В топке 21 топливо смешивается с воздухом и зажигается воспламеняющим устройством 26. Нагретые газы проходят вверх между водяными трубами 20 тора, разогревая низкокипящую жидкость 37, которая с одной стороны нагревается и расширяется, а с другой стороны охлаждается и уменьшается в объеме. При небольшом нагревании низкокипящая жидкость закипает, превращается в пар, давление в левой части тора и на лопасти 16 лопастного двигателя увеличивается, последние начинают поворачиваться и вращают вал 17. Пройдя через корпус 14 лопастного двигателя, низкокипящая жидкость охлаждается в водяных трубах 20 водотрубного охладителя, ее давление и объем уменьшаются и через клапан 11 она снова поступает в зону нагрева. Клапан 11 обеспечивает движение низкокипящей жидкости 37 только в одном направлении (на фигуре 6 показано стрелками). Скорость движения низкокипящей жидкости в торе регулируется степенью нагрева и охлаждения. Остальные блоки 9 работают также. Для более быстрого запуска силовой энергетической установки можно дополнительно поворачивать вал 17 генератором 18, подавая на него ток от аккумуляторных батарей, используя его в качестве электродвигателя. Как только вал 17 наберет необходимые обороты, электродвигатели 24, 30 отключаются от аккумуляторных батарей и подключаются к цепи генератора 18. Затем необходимо повернуть ручку редуктора 6 в ту или иную сторону в зависимости от направления движения, а затем ручкой разобщительной муфты 5 соединить вал 17 с гребным винтом 7. После чего судно начнет движение в необходимом направлении. Регулируя подачу топлива и воздуха в топку 21, а также степень охлаждения можно изменять частоту вращения вала 17 и гребного винта 7, соответственно скорость движения судна. Мощность на валу 17 регулируется включением или отключением одного или нескольких блоков 9 силовой энергетической установки 4. Для остановки силовой энергетической установки необходимо отключить электродвигатели 24, 30, остановить подачу воздуха и топлива и прекратить нагрев и охлаждение рабочего тела. После чего вал 17 остановится,Before starting the power plant 4, it is necessary to turn the handle of the uncoupling clutch 5 and disconnect the propeller 7 from it. Connect the electric motors 24, 30 to the batteries (not shown). In this case, the gaseous freon is sucked in by the compressor 29 from the evaporator body 28, is compressed, heated and in liquid form enters the cooling radiator 31. The cooled liquid freon passes through the filter dryer 52 and enters the capillary nozzle 33, where it is sprayed inside the evaporator body 28 , taking heat from the walls of the water pipes 20 and, thereby, cooling the low-boiling liquid 37. At the same time, the electric motor 24, powered by rechargeable batteries, drives the pump assembly 22. Fuel is injected into the furnace 21 through the nozzle 25 and air is supplied by an air blower 23. In the furnace 21, fuel is mixed with air and ignited by an ignition device 26. Heated gases pass upward between the water pipes 20 of the torus, heating the low-boiling liquid 37, which is heated and expanded on the one hand, and is cooled and reduced in volume on the other hand. . With little heating, the low-boiling liquid boils, turns into steam, the pressure on the left side of the torus and on the blades of the 16 vane engine increases, the latter begin to turn and rotate the shaft 17. After passing through the casing 14 of the vane engine, the low-boiling liquid is cooled in the water pipes 20 of the water pipe cooler, its the pressure and volume decrease and through the valve 11 it again enters the heating zone. The valve 11 provides the movement of low-boiling liquid 37 in only one direction (figure 6 is shown by arrows). The speed of the low-boiling liquid in the torus is controlled by the degree of heating and cooling. The remaining 9 blocks work as well. For a faster start-up of the power plant, it is possible to further rotate the shaft 17 by the generator 18, supplying current from the batteries to it, using it as an electric motor. As soon as the shaft 17 reaches the required speed, the electric motors 24, 30 are disconnected from the batteries and connected to the generator circuit 18. Then, it is necessary to turn the gear knob 6 in one direction or another, depending on the direction of travel, and then connect the shaft 17 with the handle of the isolation clutch 5 propeller 7. After which the ship will begin to move in the required direction. By adjusting the supply of fuel and air to the furnace 21, as well as the degree of cooling, you can change the speed of the shaft 17 and the propeller 7, respectively, the speed of the vessel. The power on the shaft 17 is regulated by turning on or off one or several blocks 9 of the power power plant 4. To stop the power power plant, it is necessary to turn off the electric motors 24, 30, stop the flow of air and fuel and stop heating and cooling the working fluid. After which the shaft 17 will stop,

Положительный эффект: экономия топлива, меньшие тепловые потери, так как нет необходимости нагревать рабочее тело до высокой температуры, упрощение конструкции силовой установки, меньшее загрязнение окружающей среды.Positive effect: fuel economy, less heat loss, since there is no need to heat the working fluid to a high temperature, simplification of the power plant design, less environmental pollution.

Claims

A motor vessel containing a hull, cabin, cockpit, internal control room, a power plant located in the engine compartment of the hull, kinematically connected with a propeller, control mechanisms, characterized in that the power plant is made in the form of several identical blocks in design, each of which is a hollow torus mounted vertically, having a valve inside the upper part, and in the lower part connected to the inlet and outlet cavities of the vane engine, Therefore, the rotors of all vane engines are mounted on a common shaft, which is connected to the propeller through the isolation clutch and the forward and reverse gears, and, on the other hand, is connected to a generator to charge the batteries and power the auxiliary motors, in addition, in the middle part, each torus has a water pipe heater on one side, the firebox of which has an exhaust pipe and is connected to a pump unit including an air blower, nozzle, and a liquid fuel feed pump driven ix electric motor powered by batteries or from a generator, an ignition device; on the other hand, a water-tube cooler, which is connected to a cooling system having a compressor, driven by an electric motor powered by batteries or a generator, a cooling radiator, a filter dryer, a capillary nozzle that opens inside the evaporator body, interconnected by pipelines, a thermostat included in the circuit of the compressor drive motor, the cooling system is filled with freon, in addition, the internal cavity of each torus is filled with low-boiling liquid, which is ysya power working fluid of the power plant, which control mechanisms are connected to a fuel supply control system and the water tube air heater and control system the degree of cooling water tube cooler.