RU2734148C1 - Ship engine, primarily, electric motor cooling system - Google Patents

Ship engine, primarily, electric motor cooling system Download PDF

Info

Publication number
RU2734148C1
RU2734148C1 RU2019118362A RU2019118362A RU2734148C1 RU 2734148 C1 RU2734148 C1 RU 2734148C1 RU 2019118362 A RU2019118362 A RU 2019118362A RU 2019118362 A RU2019118362 A RU 2019118362A RU 2734148 C1 RU2734148 C1 RU 2734148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seawater
engine
water
fresh water
circuit
Prior art date
Application number
RU2019118362A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Тараненко
Максим Сергеевич Воронков
Роман Владимирович Найденов
Original Assignee
Александр Александрович Тараненко
Максим Сергеевич Воронков
Роман Владимирович Найденов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Александрович Тараненко, Максим Сергеевич Воронков, Роман Владимирович Найденов filed Critical Александр Александрович Тараненко
Priority to RU2019118362A priority Critical patent/RU2734148C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734148C1 publication Critical patent/RU2734148C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12Heating; Cooling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding.
SUBSTANCE: invention relates to water cooling systems of marine power plants. Marine engine, primarily, electric motor cooling system comprises internal fresh water circuit, external outline water circuit, marine engine temperature sensor and electronic control unit. Inner circuit comprises fresh water pipeline, fresh water circulating pump and expansion tank. Outer circuit comprises connected in series receiving and drain pipelines, seawater circulating pump and heat exchanger. Engine temperature sensor is connected to the electronic control unit and through it is additionally connected to the circulating seawater pump. Heat exchanger is water-water, which is a reservoir with the possibility of pumping through it seawater, inside which part of the pipeline of fresh water passes.
EFFECT: higher effective power and reliable operation of engine for a long time.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к системам водяного охлаждения судовых энергетических установок.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular, to water cooling systems for ship power plants.

Известна полезная модель «Устройство охлаждения судового дизельного двигателя» по патенту РФ №152215 с приоритетом от 06.10.2014 г., МПК В63Н 21/14, 21/38, F01P 5/10, опубликовано 10.05.2015 г.A useful model is known "Cooling device for a marine diesel engine" according to RF patent No. 152215 with a priority of 06.10.2014, IPC V63N 21/14, 21/38, F01P 5/10, published on 05/10/2015.

Указанное устройство охлаждения судового дизельного двигателя содержит открытый контур забортной воды и замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла.The specified cooling device for a marine diesel engine contains an open circuit of seawater and a closed circuit for cooling the charge air and oil.

Открытый контур забортной воды в свою очередь содержит насос забортной воды самовсасывающего типа, трубопроводы подачи и слива забортной воды, теплообменник забортной воды, а замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла содержит теплообменник. Устройство охлаждения также содержит расширительный бак, разделенный перегородкой на две изолированные полости: одна полость предназначена для соединения с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, другая - для соединения с замкнутым контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла. Насос забортной воды через трубопровод подает забортную воду в теплообменник забортной воды. Теплообменник забортной воды выполнен разделенным на четыре изолированных отсека. Крайние отсеки соединены входом - выходом при помощи трубопроводов с соответствующими замкнутыми контурами, а два отсека, находящиеся между ними, соединены с трубопроводами подачи и слива забортной воды. Забортной водой, находящейся в теплообменнике, отводят тепло от охлаждающей жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре охлаждения дизельного двигателя, и замкнутом контуре охлаждения наддувочного воздуха и масла, а затем сливают за борт по трубопроводу. Если охлаждающая жидкость контуров не превышает заданную температуру и не требует охлаждения, то поступает в дизельный двигатель, теплообменники через термостаты, минуя теплообменник. В расширительном баке происходит компенсация давления охлаждающей жидкости при ее нагревании или охлаждении в замкнутых контурах охлаждения дизельного двигателя и наддувочного воздуха и масла.The open seawater circuit, in turn, contains a self-priming seawater pump, seawater supply and discharge pipelines, a seawater heat exchanger, and a closed charge air and oil cooling circuit contains a heat exchanger. The cooling device also contains an expansion tank, divided by a partition into two isolated cavities: one cavity is intended for connection with a closed cooling circuit of a diesel engine, the other for connection with a closed circuit for cooling the charge air and oil. The seawater pump supplies seawater through a pipeline to the seawater heat exchanger. The seawater heat exchanger is divided into four isolated compartments. The extreme compartments are connected by inlet - outlet by means of pipelines with corresponding closed circuits, and the two compartments located between them are connected to the pipelines for supplying and discharging seawater. The outside water in the heat exchanger removes heat from the coolant circulating in the closed cooling circuit of the diesel engine and the closed circuit for cooling the charge air and oil, and then it is discharged overboard through the pipeline. If the coolant of the circuits does not exceed the set temperature and does not require cooling, then it enters the diesel engine, heat exchangers through thermostats, bypassing the heat exchanger. In the expansion tank, the pressure of the coolant is compensated when it is heated or cooled in closed cooling circuits of the diesel engine and charge air and oil.

Помимо систем охлаждения дизельных энергетических установок, используемых в судостроении, известны также решения, характеризующие охлаждение электрических машин посредством охлаждающих жидкостей, циркулирующих по трубопроводам, введенным в конструкцию электромашин.In addition to cooling systems for diesel power plants used in shipbuilding, solutions are also known that characterize the cooling of electric machines by means of coolants circulating through pipelines introduced into the design of electric machines.

Например, известна полезная модель «Рубашка охлаждения статора электромашины», описанная в патенте РФ №169095 с приоритетом от 30.09.2016 г., МПК Н02К 9/16, опубликовано 03.03.2017 г.For example, the utility model "Stator cooling jacket of an electric machine" is known, described in RF patent No. 169095 with a priority of 09/30/2016, IPC N02K 9/16, published 03.03.2017.

Рубашка охлаждения статора электромашины выполнена в виде спирального трубчатого элемента с патрубками входа и выхода охлаждающей жидкости и установлена между статором и корпусом электромашины. Спиральный трубчатый элемент выполнен таким образом, что между витками одной спиральной ветви с входным патрубком размещены витки второй ветви с выходным патрубком, при этом обе ветви гидравлически соединены между собой с противоположного патрубкам торца. В рубашке охлаждения статора электромашины посредством входного патрубка и выходного патрубка создается проток теплоносителя. В качестве теплоносителя используется, например, вода с добавлением антикоррозионных агентов. По мере движения по трубчатой рубашке теплоноситель забирает тепло статора электрической машины и нагревается. При этом за счет встречного расположения звеньев ветвей, средняя температура теплообменника стремится по всей длине к равновесному значению, чем обеспечивается равномерное понижение температуры по всей длине статора.The stator cooling jacket of the electric machine is made in the form of a spiral tubular element with coolant inlet and outlet pipes and is installed between the stator and the electric machine body. The spiral tubular element is made in such a way that the turns of the second branch with the outlet pipe are placed between the turns of one spiral branch with the inlet branch pipe, while both branches are hydraulically connected to each other from the end opposite to the branch pipes. In the cooling jacket of the stator of the electric machine, a coolant flow is created by means of the inlet pipe and the outlet pipe. For example, water is used as a heat carrier with the addition of anti-corrosion agents. As it moves along the tubular jacket, the coolant takes the heat from the stator of the electric machine and heats up. At the same time, due to the opposite arrangement of the branches of the branches, the average temperature of the heat exchanger tends along the entire length to the equilibrium value, which ensures a uniform decrease in temperature along the entire length of the stator.

Известен патент РФ №2631677 на изобретение «Система и способ охлаждения электродвигателя» с приоритетом от 10.04.2012 г., МПК Н02К 9/19, Н02К 19/06, Н02К 5/20, опубликовано 26.09.2017 г.Known RF patent No. 2631677 for the invention "System and method of cooling an electric motor" with a priority of 04/10/2012, IPC N02K 9/19, N02K 19/06, N02K 5/20, published on September 26, 2017

Согласно изобретению корпус электродвигателя снабжен наружной и внутренней оболочками, между которыми расположен канал для охлаждающей жидкости, который имеет впускное и выпускное отверстия. Внутренняя оболочка корпуса имеет отверстие для обеспечения возможности прохода воздуха из воздушного канала в роторе электродвигателя вдоль второго воздушного канала, который проходит между внутренней и наружной оболочками корпуса, поперечно каналу для охлаждающей жидкости, каждое из которых проходит через наружную оболочку и второй воздушный канал.According to the invention, the motor housing is provided with an outer and an inner shell, between which a coolant channel is located, which has an inlet and an outlet. The inner shell of the housing has an opening for allowing air to pass from the air channel in the rotor of the electric motor along the second air channel, which runs between the inner and outer shells of the housing, transversely to the coolant channel, each of which passes through the outer shell and the second air channel.

Известен патент РФ №2369519 на изобретение «Электрическое моторное судно с охлаждением окружающей водой» с приоритетом от 07.10.2005 г., МПК В63В 35/74, В63Н 21/17, Н01М 10/50, опубликовано 10.10.2009 г.Known RF patent No. 2369519 for the invention "Electric motor vessel with ambient water cooling" with a priority of 07.10.2005, IPC В63В 35/74, В63Н 21/17, Н01М 10/50, published 10.10.2009.

Изобретение касается моторного судна, с проходящим в корпусе судна проточным каналом, с гребным винтом, приводимым в движение электромотором. Проточный канал начинается входным отверстием в области носа корпуса судна и заканчивается выходным отверстием в области кормы корпуса судна, при этом подводный приводной блок установлен в проточном канале в виде толкающего и всасывающего устройства. Электромотор, батареи, прибор управления электромотором и гребной винт размещены в проточном канале. Батареи установлены в водонепроницаемом кожухе и на отдельных участках находятся в теплопроводном контакте с кожухом, причем кожух частично состоит из теплопроводного материала и находится в контакте с протекающей водой. Эффективному охлаждению способствует большой объемный поток охлаждающей воды.The invention relates to a motor ship with a flow channel passing through the ship's hull, with a propeller driven by an electric motor. The flow channel starts with an inlet in the bow of the ship's hull and ends with an outlet in the stern of the ship's hull, while the underwater drive unit is installed in the flow channel in the form of a pusher and suction device. An electric motor, batteries, an electric motor control device and a propeller are located in the flow channel. The batteries are installed in a waterproof casing and in some areas are in heat-conductive contact with the casing, the casing partly consisting of a heat-conducting material and in contact with the flowing water. Effective cooling is facilitated by the large volume flow of cooling water.

Описанные системы охлаждения двигателей сложны конструктивно. Кроме того, в них отсутствует возможность регулирования теплового состояния судового двигателя.The described engine cooling systems are structurally complex. In addition, they lack the ability to regulate the thermal state of the ship engine.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является полезная модель «Система охлаждения судового двигателя», описанная в патенте РФ №183697 с приоритетом от 10.11.2017 г., МПК B63J 2/12, F01P7/16, опубликовано 01.10.2018 г. (прототип).Closest to the claimed technical solution is the utility model "Marine engine cooling system", described in the patent of the Russian Federation No. 183697 with a priority of 10.11.2017, IPC B63J 2/12, F01P7 / 16, published 01.10.2018 (prototype) ...

Система охлаждения судового двигателя содержит внутренний контур пресной воды для непосредственного охлаждения судового двигателя и внешний контур забортной воды, поддерживающий с помощью холодильника (теплообменника) необходимую температуру пресной воды во внутреннем контуре. При этом во внутренний контур включен циркуляционный насос пресной воды, датчик температуры на выходе судового двигателя и расширительный бак. Внешний контур содержит соединенные последовательно приемные и сливные трубопроводы, навешенный циркуляционный насос забортной воды, установленный на крепежной раме и связанный механическим приводом с валом судового двигателя посредством муфты скольжения, которая установлена на раме между навешенным насосом забортной воды и судовым двигателем, управляется электронным блоком управления и соединена с валом судового двигателя и с валом насоса забортной воды фланцевыми соединениями. Датчик температуры установлен во внутренний контур пресной воды и подключен к электронному блоку управления, который на основании сигналов от датчика температуры, регулирует частоту вращения навешенного циркуляционного насоса забортной воды. Управляемая муфта скольжения автоматически поддерживает необходимую температуру пресной воды на выходе из двигателя за счет изменения скорости прохождения забортной холодной воды навешенным насосом забортной воды через теплообменник при постоянной частоте вращения вала судового двигателя.The cooling system of the marine engine contains an internal fresh water circuit for direct cooling of the marine engine and an external seawater circuit that maintains the required fresh water temperature in the internal circuit with the help of a refrigerator (heat exchanger). At the same time, a fresh water circulation pump, a temperature sensor at the outlet of the ship engine and an expansion tank are included in the internal circuit. The external circuit contains inlet and drain pipelines connected in series, a hinged seawater circulating pump mounted on a mounting frame and mechanically connected to the ship's engine shaft by means of a slip clutch, which is installed on the frame between the hinged seawater pump and the marine engine, controlled by an electronic control unit and connected to the shaft of the marine engine and to the shaft of the seawater pump by flange connections. The temperature sensor is installed in the internal fresh water circuit and connected to an electronic control unit, which, based on signals from the temperature sensor, controls the speed of the hinged seawater circulation pump. The controllable slip clutch automatically maintains the required fresh water temperature at the engine outlet by changing the speed of the outboard cold water passing through the heat exchanger at a constant speed of the ship's engine shaft.

Если блок управления не подает сигнал на управляемую муфту скольжения, она полностью включена и рабочее колесо навешенного циркуляционного насоса забортной воды вращается с частотой вращения вала судового двигателя. При максимальной температуре пресной воды 85°С на выходе из судового двигателя управляемая муфта работает с минимальным скольжением. При падении температуры двигателя и, соответственно, температуры пресной воды во внутреннем контуре ниже 70°С управляемая муфта работает с максимальным скольжением.If the control unit does not send a signal to the controlled slip clutch, it is fully engaged and the impeller of the mounted seawater circulation pump rotates at the speed of the ship's engine shaft. At a maximum fresh water temperature of 85 ° C at the outlet of the ship's engine, the steerable clutch operates with minimal slip. When the temperature of the engine and, accordingly, the temperature of fresh water in the internal circuit drops below 70 ° C, the controlled clutch works with maximum slip.

В данной системе охлаждения регулирование теплового состояния судового двигателя производится с помощью изменения скорости подачи забортной воды путем изменения частоты вращения навешенного насоса при неизменной частоте вращения коленчатого вала судового двигателя. Регулирование температуры осуществляется механически с помощью управляемой муфты скольжения, определяющей интенсивность циркуляции в контуре охлаждения. Управляемая муфта начинает работать с минимальным скольжением при максимальной температуре пресной воды 85°С на выходе из судового двигателя. Минимальная температура пресной воды на выходе из двигателя 70°С. При падении температуры двигателя ниже 70°С управляемая муфта работает с максимальным скольжением. Такой режим работы характерен для двигателей внутреннего сгорания, на КПД которых оказывает влияние тепловой режим работы двигателя в зависимости от характеристик используемого топлива, стабильности тепловых зазоров и т.д. Поддержание температуры двигателя в диапазоне от 70°С до 85°С сопровождается постоянным отбором мощности на систему охлаждения, что способствует износу двигателя.In this cooling system, the thermal state of the marine engine is controlled by changing the seawater feed rate by changing the speed of the mounted pump at a constant speed of the crankshaft of the marine engine. Temperature control is carried out mechanically by means of a controlled slip clutch, which determines the rate of circulation in the cooling circuit. The steerable clutch begins to operate with minimum slip at a maximum fresh water temperature of 85 ° C at the outlet of the ship engine. The minimum temperature of fresh water at the engine outlet is 70 ° C. When the engine temperature drops below 70 ° C, the controlled clutch works with maximum slip. This operating mode is typical for internal combustion engines, the efficiency of which is influenced by the thermal operating mode of the engine, depending on the characteristics of the fuel used, the stability of thermal gaps, etc. Maintaining the engine temperature in the range from 70 ° C to 85 ° C is accompanied by constant power take-off to the cooling system, which contributes to engine wear.

С появлением новых типов высокоэффективных электрических машин встает вопрос их охлаждения в целях повышения КПД.With the advent of new types of highly efficient electric machines, the issue of cooling them in order to increase efficiency arises.

Известны способы охлаждения электрических машин с помощью охлаждающих жидкостей, циркулирующих по трубопроводам, внедренным в конструкцию электромашин. При этом отбор тепла охлаждающей жидкости осуществляется с помощью воздушного радиатора-теплообменника, в свою очередь охлаждаемого набегающим потоком воздуха, либо с помощью принудительного вентилятора. Как правило, подобные системы способны охладить обмотки статора только до температуры +80°С.Known methods of cooling electrical machines using coolants circulating through pipelines embedded in the design of electrical machines. In this case, the selection of heat from the coolant is carried out using an air radiator-heat exchanger, in turn cooled by an incoming air flow, or using a forced fan. As a rule, such systems are capable of cooling the stator windings only to a temperature of + 80 ° C.

Задачей заявляемого технического решения является создание системы охлаждения судового двигателя, преимущественно электрического, позволяющей понизить температуру двигателя до уровня температуры забортной воды, которая редко превышает +25°, что позволяет улучшить его тепловой баланс, повысить эффективную мощность и обеспечить надежную работу двигателя в течение длительного времени.The objective of the proposed technical solution is to create a cooling system for a marine engine, mainly electric, which allows to lower the engine temperature to the level of the seawater temperature, which rarely exceeds + 25 °, which improves its thermal balance, increases the effective power and ensures reliable engine operation for a long time. ...

Поставленная задача решается тем, что в системе охлаждения судового двигателя, которая содержит внутренний охлаждающий контур пресной воды для непосредственного охлаждения судового двигателя, внешний контур забортной воды, датчик температуры судового двигателя и блок управления, при этом внутренний контур содержит трубопровод пресной воды, циркуляционный насос пресной воды и расширительный бак; а внешний контур содержит соединенные последовательно приемные и сливные трубопроводы, циркуляционный насос забортной воды, теплообменник, причем датчик температуры двигателя соединен с блоком управления, согласно изобретению датчик температуры двигателя через блок управления соединен с циркуляционным насосом пресной воды внутреннего контура и насосом забортной воды внешнего контура, а теплообменник выполнен водоводяным.The problem is solved by the fact that in the cooling system of the marine engine, which contains an internal fresh water cooling circuit for direct cooling of the marine engine, an external seawater circuit, a marine engine temperature sensor and a control unit, while the internal circuit contains a fresh water pipeline, a fresh circulation pump water and expansion tank; and the external circuit contains inlet and drain pipelines connected in series, a seawater circulation pump, a heat exchanger, and the engine temperature sensor is connected to the control unit, according to the invention, the engine temperature sensor is connected through the control unit to the internal circuit fresh water circulation pump and the external circuit seawater pump, and the heat exchanger is made water-to-water.

Во внутреннем контуре с помощью циркуляционного насоса совершается замкнутый оборот пресной воды, непосредственно охлаждающей судовой двигатель. Расширительный бак служит для компенсации перепадов давления за счет теплового расширения пресной воды во внутреннем контуре.In the internal circuit, with the help of a circulation pump, a closed circulation of fresh water is made, which directly cools the ship's engine. The expansion tank serves to compensate for pressure drops due to thermal expansion of fresh water in the internal circuit.

В заявляемой системе использован водоводяной теплообменник, представляющий собой емкость, внутри которой проходит часть трубопровода внутреннего контура (например, в виде змеевика или спирали), причем емкость выполнена с возможностью прокачки через нее забортной воды, омывающей часть трубопровода внутреннего контура, погруженного в емкость теплообменника.In the inventive system, a water-to-water heat exchanger is used, which is a container inside which a part of the internal circuit pipeline passes (for example, in the form of a coil or a spiral), and the container is made with the possibility of pumping outboard water through it, washing part of the internal circuit pipeline immersed in the heat exchanger container.

Во внешнем контуре с помощью другого циркуляционного насоса, приемных и сливных трубопроводов, снабженных фитингами на днище судна ниже ватерлинии, через емкость водоводяного теплообменника прокачивается забортная вода.In the external circuit, with the help of another circulation pump, intake and drain pipelines equipped with fittings on the bottom of the vessel below the waterline, outboard water is pumped through the tank of the water-to-water heat exchanger.

Датчик температуры установлен не во внутреннем контуре, как в прототипе, для измерения температуры пресной воды, а установлен внутри судового двигателя, например, для электродвигателя - внутри статора рядом с обмоткой, для измерения температуры самого двигателя.The temperature sensor is not installed in the internal circuit, as in the prototype, to measure the temperature of fresh water, but is installed inside a ship engine, for example, for an electric motor - inside the stator next to the winding, to measure the temperature of the engine itself.

В случае, когда судовой двигатель абсолютно холодный (при малой мощности) циркуляционный насос пресной воды внутреннего контура и циркуляционный насос забортной воды внешнего контура не работают. При увеличении мощности двигателя и, соответственно, повышении его температуры, сигнал с датчика температуры поступает на блок управления, по команде с которого включается циркуляционный насос внутреннего контура и начинается охлаждение двигателя за счет теплоемкости циркулирующей в нем пресной воды. Если температура судового двигателя продолжает повышаться, блок управления подключает циркуляционный насос забортной воды внешнего контура. При этом более холодная забортная вода, циркулирующая во внешнем контуре через емкость теплообменника, охлаждает пресную воду, циркулирующую во внутреннем контуре, охлаждающую непосредственно судовой двигатель.When the marine engine is completely cold (at low power), the internal fresh water circulation pump and the external seawater circulation pump do not work. With an increase in engine power and, accordingly, an increase in its temperature, the signal from the temperature sensor goes to the control unit, on command from which the circulation pump of the internal circuit is turned on and the cooling of the engine begins due to the heat capacity of the fresh water circulating in it. If the temperature of the marine engine continues to rise, the control unit will activate the external circuit seawater circulation pump. In this case, the colder seawater circulating in the external circuit through the heat exchanger tank cools the fresh water circulating in the internal circuit, cooling the ship engine directly.

Блок управления в зависимости от температуры двигателя регулирует интенсивность работы обоих циркуляционных насосов, что снижает общее время их работы и повышается ресурс всей системы охлаждения.The control unit, depending on the engine temperature, regulates the intensity of the operation of both circulation pumps, which reduces the total operating time and increases the resource of the entire cooling system.

В заявляемой системе охлаждения отсутствуют механические связи между циркуляционными насосами и судовым двигателем, что позволяет располагать насосы в любых удобных местах, образуя компактную систему.In the claimed cooling system, there are no mechanical connections between the circulation pumps and the marine engine, which allows the pumps to be located in any convenient places, forming a compact system.

Заявляемая система охлаждения, в отличие от прототипа, не поддерживает стабильную температуру двигателя, а обеспечивает температуру его работы на уровне температуры забортной воды, которая редко превышает +25°С, что особенно важно для судовых электродвигателей.The claimed cooling system, in contrast to the prototype, does not maintain a stable engine temperature, but ensures its operating temperature at the level of the seawater temperature, which rarely exceeds + 25 ° C, which is especially important for marine electric motors.

В частном случае выполнения система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, дополнительно содержит во внешнем контуре на входе приемного трубопровода датчик температуры забортной воды, соединенный с блоком управления. В зависимости от показаний этого датчика, блок управления меняет интенсивность работы насоса забортной воды: чем холоднее забортная вода, тем меньше работает насос.In a particular case, the cooling system of the marine engine, mainly the electric motor, additionally contains in the external circuit at the inlet of the receiving pipeline a seawater temperature sensor connected to the control unit. Depending on the readings of this sensor, the control unit changes the intensity of the seawater pump: the colder the seawater, the less the pump works.

В частном случае выполнения система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, позволяет все элементы внешнего контура забортной воды расположить внутри судна, что положительно влияет на надежную работу двигателя.In a particular case, the cooling system of a ship engine, mainly an electric motor, allows all elements of the external seawater circuit to be located inside the ship, which has a positive effect on the reliable operation of the engine.

Таким образом, заявляемая система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, характеризующаяся совокупностью указанных существенных признаков, позволяет понизить температуру двигателя до уровня температуры забортной воды, что позволяет повысить эффективную мощность и обеспечить надежную работу двигателя в течение длительного времени.Thus, the claimed cooling system of a marine engine, mainly an electric motor, characterized by a combination of these essential features, allows the engine temperature to be lowered to the level of the seawater temperature, which allows to increase the effective power and ensure reliable engine operation for a long time.

Заявляемое изобретение иллюстрируется представленной на чертеже (фиг.) схемой системы охлаждения судового двигателя.The claimed invention is illustrated in the drawing (Fig.) Diagram of the cooling system of a marine engine.

Система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, в общем случае выполнения содержит внутренний контур для непосредственного охлаждения судового двигателя 1, включающий трубопровод 2 пресной воды, циркуляционный насос 3 пресной воды и расширительный бак 4; содержит датчик температуры 5 двигателя 1, содержит внешний контур, включающий соединенные последовательно приемные и сливные трубопроводы 6, 7 с фитингами на входе и выходе, водоводяной теплообменник 8 и циркуляционный насос 9 забортной воды; а также - блок управления 10, причем датчик температуры 5 через блок управления 10 соединен с насосом 3 пресной воды внутреннего контура и с насосом 9 забортной воды внешнего контура.The cooling system of a marine engine, mainly an electric motor, generally comprises an internal circuit for direct cooling of a marine engine 1, including a fresh water pipeline 2, a fresh water circulation pump 3 and an expansion tank 4; contains a temperature sensor 5 of the engine 1, contains an external circuit, including connected in series inlet and outlet pipelines 6, 7 with fittings at the inlet and outlet, a water-to-water heat exchanger 8 and a seawater circulation pump 9; and also a control unit 10, wherein the temperature sensor 5 is connected through the control unit 10 to the fresh water pump 3 of the internal circuit and to the pump 9 of the external circuit seawater.

В частном случае выполнения система охлаждения двигателя имеет те же элементы, что и в общем случае, и дополнительно содержит на входе приемного трубопровода 6, перед насосом 9 внешнего контура, датчик 11 температуры забортной воды, соединенный с блоком управления 10.In a particular case of execution, the engine cooling system has the same elements as in the general case, and additionally contains at the inlet of the intake pipeline 6, in front of the external circuit pump 9, a seawater temperature sensor 11 connected to the control unit 10.

При этом, в частности, все элементы внешнего контура забортной воды могут быть установлены внутри судна.In this case, in particular, all elements of the external seawater contour can be installed inside the vessel.

Заявляемая система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, работает следующим образом.The claimed cooling system for a marine engine, mainly an electric motor, operates as follows.

В тех случаях, когда судовой двигатель 1 холодный (при малой мощности) циркуляционный насос 3 пресной воды внутреннего контура и циркуляционный насос 9 забортной воды внешнего контура не работают. При увеличении мощности двигателя 1 и, соответственно, повышении его температуры, сигнал с датчика температуры 5 поступает на блок управления 10, по команде с которого включается насос 3 внутреннего контура, пресная вода начинает циркулировать по трубопроводам 2 замкнутого внутреннего контура и охлаждает двигатель 1 за счет своей теплоемкости.In cases where the marine engine 1 is cold (at low power), the internal circuit fresh water circulation pump 3 and the external circuit seawater circulation pump 9 do not work. With an increase in the power of engine 1 and, accordingly, an increase in its temperature, the signal from the temperature sensor 5 goes to the control unit 10, on command from which the pump 3 of the internal circuit is switched on, fresh water begins to circulate through the pipelines 2 of the closed internal circuit and cools the engine 1 due to its specific heat.

При этом в расширительном баке 4 происходит компенсация перепадов давления, вызванная тепловым расширением пресной воды во внутреннем контуре.At the same time, the expansion tank 4 is compensated for pressure drops caused by thermal expansion of fresh water in the internal circuit.

При дальнейшем повышении температуры судового двигателя 1, блок управления 10 подключает насос 9 забортной воды, с помощью которого осуществляется циркуляция забортной воды во внешнем контуре по соединенным последовательно приемным и сливным трубопроводам 6, 7 с фитингами на входе и выходе. При этом забортная вода по приемному трубопроводу 6 поступает в емкость водоводяного теплообменника 8, омывает погруженную в нее часть трубопровода 2 внутреннего контура, например, в виде змеевика или спирали, с циркулирующей в нем с помощью насоса 3 пресной водой, затем выходит из теплообменника 8 и по сливному трубопроводу 7 сливается за борт.With a further increase in the temperature of the marine engine 1, the control unit 10 connects the seawater pump 9, with the help of which seawater is circulated in the external circuit through the intake and drain pipelines 6, 7 connected in series with fittings at the inlet and outlet. In this case, the seawater through the intake pipeline 6 enters the tank of the water-to-water heat exchanger 8, washes the part of the pipeline 2 of the internal circuit immersed in it, for example, in the form of a coil or spiral, with fresh water circulating in it with the help of pump 3, then leaves the heat exchanger 8 and through the drain pipeline 7 it is discharged overboard.

В результате более холодная забортная вода, циркулирующая во внешнем контуре через емкость теплообменника 8, охлаждает пресную воду, циркулирующую во внутреннем контуре, охлаждающую непосредственно судовой двигатель 1.As a result, colder seawater circulating in the external circuit through the heat exchanger tank 8 cools the fresh water circulating in the internal circuit, cooling the ship's engine 1 directly.

В частном случае выполнения, когда система охлаждения дополнительно содержит датчик 11 температуры забортной воды на входе приемного трубопровода 6, перед насосом 9 внешнего контура, который соединен с блоком управления 10, система работает также, как и в общем случае, за исключением того, что в зависимости от показаний этого датчика 11, блок управления 10 меняет интенсивность работы насоса 9 забортной воды: чем холоднее забортная вода, тем меньше работает насос 9.In a particular case of execution, when the cooling system additionally contains a seawater temperature sensor 11 at the inlet of the intake pipeline 6, before the pump 9 of the external circuit, which is connected to the control unit 10, the system works the same as in the general case, except that in depending on the readings of this sensor 11, the control unit 10 changes the intensity of the seawater pump 9: the colder the seawater, the less the pump 9 works.

Таким образом блок управления 10 по мере необходимости регулирует интенсивность работы обоих циркуляционных насосов 3 и 9 по выбранным алгоритмам в зависимости от температуры двигателя 1 и температуры забортной воды.Thus, the control unit 10, as required, regulates the intensity of operation of both circulation pumps 3 and 9 according to the selected algorithms, depending on the temperature of the engine 1 and the temperature of the seawater.

При этом, в частности, все элементы внешнего контура забортной воды, включая насос 9 и датчик 11, могут быть установлены внутри судна.In this case, in particular, all elements of the external seawater circuit, including pump 9 and sensor 11, can be installed inside the vessel.

Заявляемая система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, может быть изготовлена и собрана из готовых составных частей, блоков, узлов с использованием известных материалов, крепежа и технологий.The claimed cooling system for a marine engine, mainly an electric motor, can be manufactured and assembled from ready-made components, blocks, assemblies using known materials, fasteners and technologies.

Так, для судового электродвигателя 1 типа ДВИТ 300 система охлаждения может быть собрана, например, из следующих блоков и частей.So, for a marine electric motor 1 of type DVIT 300, the cooling system can be assembled, for example, from the following blocks and parts.

В качестве трубопроводов 2 охлаждающей жидкости могут быть использованы, например, трубы медные с внутренним диаметром 10 мм.As pipelines 2 coolant can be used, for example, copper pipes with an inner diameter of 10 mm.

В качестве циркуляционного насоса 3 охлаждающей жидкости может быть использован, например, насос типа Jabsco V-FLO 5.0.As the coolant circulation pump 3, for example, a pump of the Jabsco V-FLO 5.0 type can be used.

В качестве расширительного бака 4 может быть использован, например, любой автомобильный расширительный бачок с объемом не менее 5 литров.As the expansion tank 4 can be used, for example, any automobile expansion tank with a volume of at least 5 liters.

В качестве датчика температуры 5 на судовом двигателе может быть использован, например, датчик STP-1X 1/8''-27NPT или Autonics TW-V.As temperature sensor 5 on a marine engine, for example, STP-1X 1/8 '' - 27NPT sensor or Autonics TW-V can be used.

В качестве приемных и сливных трубопроводов 6, 7 забортной воды могут быть использованы, например, трубы медные или ПНД с внутренним диаметром не менее 1''.As intake and drain pipelines 6, 7 of sea water, for example, copper or HDPE pipes with an internal diameter of at least 1 '' can be used.

В качестве циркуляционного насоса 9 забортной воды может быть использован, например, насос типа Jabsco V-FLO 5.0.As a seawater circulation pump 9, for example, a pump of the Jabsco V-FLO 5.0 type can be used.

В качестве водоводяного теплообменника 8 может быть использован, например, холодильник VOLVO-PENTA D4/D6.As a water-to-water heat exchanger 8, for example, a VOLVO-PENTA D4 / D6 refrigerator can be used.

В качестве датчика 11 температуры забортной воды, может быть использован, например, датчик STP-1X 1/8''-27NPT или Autonics TW-V.As a seawater temperature sensor 11, for example, a STP-1X 1/8 '' - 27NPT sensor or Autonics TW-V can be used.

В качестве блока управления 10 может быть использован, например, термоконтроллер типа Autonics T4WM.As a control unit 10 can be used, for example, a temperature controller of the Autonics T4WM type.

Claims (3)

1. Система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, содержащая внутренний контур пресной воды, внешний контур забортной воды, датчик температуры судового двигателя и электронный блок управления, при этом внутренний контур содержит трубопровод пресной воды, циркуляционный насос пресной воды и расширительный бак, а внешний контур содержит соединенные последовательно приемные и сливные трубопроводы, циркуляционный насос забортной воды, теплообменник, причем датчик температуры двигателя соединен с электронным блоком управления, отличающаяся тем, что датчик температуры двигателя через электронный блок управления дополнительно соединен с циркуляционным насосом забортной воды, а теплообменник выполнен водоводяным, представляющим собой емкость с возможностью прокачки через нее забортной воды, внутри которой проходит часть трубопровода пресной воды.1. The cooling system of a marine engine, mainly an electric motor, containing an internal fresh water circuit, an external seawater circuit, a marine engine temperature sensor and an electronic control unit, while the internal circuit contains a fresh water pipeline, a fresh water circulation pump and an expansion tank, and the external circuit contains sequentially connected intake and drain pipelines, a seawater circulation pump, a heat exchanger, and the engine temperature sensor is connected to an electronic control unit, characterized in that the engine temperature sensor is additionally connected to the seawater circulation pump through an electronic control unit, and the heat exchanger is made of water-to-water type, representing a container with the possibility of pumping outboard water through it, inside which a part of the fresh water pipeline passes. 2. Система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик температуры забортной воды, установленный на входе приемного трубопровода забортной воды перед циркуляционным насосом внешнего контура, который соединен с электронным блоком управления.2. The cooling system of the marine engine, mainly the electric motor, according to claim 1, characterized in that it further comprises a seawater temperature sensor installed at the inlet of the seawater intake pipeline in front of the external circuit circulation pump, which is connected to the electronic control unit. 3. Система охлаждения судового двигателя, преимущественно электродвигателя, по пп.1, 2, отличающаяся тем, что все элементы внешнего контура забортной воды установлены внутри судна.3. The cooling system of a marine engine, mainly an electric motor, according to claims 1, 2, characterized in that all elements of the external seawater circuit are installed inside the vessel.
RU2019118362A 2019-06-13 2019-06-13 Ship engine, primarily, electric motor cooling system RU2734148C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118362A RU2734148C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Ship engine, primarily, electric motor cooling system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118362A RU2734148C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Ship engine, primarily, electric motor cooling system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734148C1 true RU2734148C1 (en) 2020-10-13

Family

ID=72940374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118362A RU2734148C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Ship engine, primarily, electric motor cooling system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734148C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114132474A (en) * 2021-11-26 2022-03-04 江苏海事职业技术学院 Ship power cabin cooling system for cooling by seawater series flow
RU2769254C1 (en) * 2021-03-10 2022-03-29 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method for storing hydrocarbon fuels in arctic conditions
RU2785247C2 (en) * 2021-03-10 2022-12-05 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Device for provision of temperature mode of storage of hydrocarbon fuels in the arctic

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030079728A1 (en) * 2001-10-01 2003-05-01 Marsh Gregory Alan Unified rotary flow control valve for internal combustion engine cooling system
RU183697U1 (en) * 2017-11-10 2018-10-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "АГТУ" COOLING ENGINE COOLING SYSTEM

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030079728A1 (en) * 2001-10-01 2003-05-01 Marsh Gregory Alan Unified rotary flow control valve for internal combustion engine cooling system
RU183697U1 (en) * 2017-11-10 2018-10-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "АГТУ" COOLING ENGINE COOLING SYSTEM

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769254C1 (en) * 2021-03-10 2022-03-29 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method for storing hydrocarbon fuels in arctic conditions
RU2785247C2 (en) * 2021-03-10 2022-12-05 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Device for provision of temperature mode of storage of hydrocarbon fuels in the arctic
CN114132474A (en) * 2021-11-26 2022-03-04 江苏海事职业技术学院 Ship power cabin cooling system for cooling by seawater series flow
CN114132474B (en) * 2021-11-26 2023-10-10 江苏海事职业技术学院 Ship power cabin cooling system for cooling by utilizing seawater serial flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2734148C1 (en) Ship engine, primarily, electric motor cooling system
RU2420413C2 (en) Exhaust gas cooling system of amphibious transport facility
US6414399B1 (en) Multifunctional operating unit for nautical use
US9545985B1 (en) Outboard-motor closed-loop cooler system method
US9580159B1 (en) Outboard-motor closed-loop cooler system apparatus
US7128025B1 (en) Dual temperature closed loop cooling system
JP5797284B2 (en) Ship
US7005756B2 (en) Marine power generation and engine cooling
US6418887B1 (en) Lubricant cooling system for outboard motor
US11454158B2 (en) Outboard motor and marine vessel
RU183697U1 (en) COOLING ENGINE COOLING SYSTEM
NO323884B1 (en) Method and device for cooling electric motors
JPH11513458A (en) Multi-engine device with common fresh water cooling system
US11691707B1 (en) Cooling system for a power generation system on a marine vessel
RU132492U1 (en) COOLING SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN109494935A (en) The cooling system and marine propulsion of marine propulsion
AU2016410305B2 (en) Outboard-motor closed-loop cooler system
CN207944994U (en) Engine-cooling system
KR20150076854A (en) Closed cooling system for outboard engine
KR102144114B1 (en) cooling apparatus of an engine for ship
CN219248384U (en) Outboard motor and ship
KR19990016979A (en) Marine Engine Cooling System
US11293335B1 (en) Active draining of engine cooling system
RU2459093C1 (en) Internal combustion engine cooling system
CN115593599B (en) Electric drive ship