UA144672U - WATER VEHICLE WITH ELECTRIC MOTOR - Google Patents
WATER VEHICLE WITH ELECTRIC MOTOR Download PDFInfo
- Publication number
- UA144672U UA144672U UAU202005284U UAU202005284U UA144672U UA 144672 U UA144672 U UA 144672U UA U202005284 U UAU202005284 U UA U202005284U UA U202005284 U UAU202005284 U UA U202005284U UA 144672 U UA144672 U UA 144672U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- electric motor
- water vehicle
- vehicle
- fact
- power plant
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Body Structure For Vehicles (AREA)
Abstract
Водний транспортний засіб з електричним двигуном складається з пустотілого багатокомпонентного корпусу, сформованого з остову, виготовленого із жорстко з'єднаних поперечних та повздовжніх балок, та водонепроникної оболонки, що зовнішньо опоясує кількома рядами остов, конструктивних надбудов, рубки, судового електрооснащення та навігаційного обладнання, машинний відсік з силовою установкою, що приводить в рух рушій для поступального переміщення транспортного засобу. Як силова установка виступає електричний двигун з обертальним привідним органом, що здійснює перетворення електричної енергії в механічну на основі принципу електромагнітної індукції.The water vehicle with electric motor consists of a hollow multicomponent hull formed of a skeleton made of rigidly connected transverse and longitudinal beams, and a waterproof shell, which is externally encircled by several rows of skeletons, structural superstructures, cabins, naval equipment and ship equipment. compartment with a power plant that drives the engine for translational movement of the vehicle. An electric motor with a rotating drive body acts as a power plant, which converts electrical energy into mechanical energy on the basis of the principle of electromagnetic induction.
Description
Корисна модель належить до галузі судно- та кораблебудування, зокрема до побудови нових або переоснащення чи модернізації вже існуючих водних транспортних засобів різного функціонального призначення та водотоннажності, рушії яких приводяться в рух від різного типу електричних двигунів.The useful model belongs to the field of shipbuilding and shipbuilding, in particular to the construction of new or re-equipment or modernization of already existing water vehicles of various functional purposes and water tonnage, the engines of which are driven by various types of electric motors.
Відомий корабель, який містить два корпуси з кормою у вигляді транця, з'єднані кормами за допомогою керованого тимчасового кріплення. Кожен корпус має вертикальний колодязь з рухомо вставленим в нього циліндром, причому в циліндрі розміщений двигун/двигуни внутрішнього згоряння, двоступеневий редуктор і плавник з гребним гвинтом. Як рушії для силових установок повного ходу використовуються водомети або напівзанурені гвинти, або приводи Арнесона, або кутові колонки, або повітряні гвинти (КО Мо 2572180 С1, В6ЗВ 3/08, ВбЗВ 1/0, В6ЗВ 35/00, 1/10, 2015).A known ship that contains two hulls with a stern in the form of a transom, connected at the stern by means of a controlled temporary attachment. Each hull has a vertical well with a cylinder movably inserted into it, and the cylinder houses the internal combustion engine(s), a two-stage gearbox and a propeller fin. Water jets or semi-submerged propellers, or Arneson drives, or corner columns, or air propellers are used as engines for full-stroke power plants (KO Mo 2572180 С1, В6ЗВ 3/08, ВбЗВ 1/0, В6ЗВ 35/00, 1/10, 2015 ).
Недоліком корабля є низький коефіцієнт корисної дії використання силової установки із-за наявності значної кількості проміжних кінематичних елементів між рушієм та двигуном. Також до негативних рис слід віднести відсутність гнучкості в керуванні та маневреності корабля, високу інерційність у виробленні керуючого впливу на хід та швидкість переміщення корабля.The disadvantage of the ship is the low efficiency of the use of the power plant due to the presence of a significant number of intermediate kinematic elements between the drive and the engine. Also, the lack of flexibility in steering and maneuverability of the ship, high inertia in the production of control influence on the course and speed of movement of the ship should be attributed to negative features.
Відоме також судно (патент України на корисну модель Мо 90200, заявка Мо и201400375 від 16.01.2014, опубл. 12.05.2014, бюл. Мо 9), що містить призначену для приводу рушія енергетичну установку й вітрогенераторну установку, шляхом виконання вітрогенераторної установки у вигляді хоча б одного, розташованого в носовій частині судна поперед надбудови, встановленого на колоні достатньої висоти, вітродвигуна, призначеного для приводу від повітряного потоку, що набігає, створюваного рухом судна; при цьому до складу вітрогенераторної установки можуть входити установлені на розташованих в діаметральній площині колонах лопатеві вітродвигуни з горизонтальною віссю обертання, розміри лопатей яких такі, що положення лопатей, при якому при вигляді на судно в плані відстань, по горизонталі між проекціями кінців лопатей не перевищує ширини судна.A vessel is also known (patent of Ukraine for utility model Mo 90200, application Mo и201400375 dated 16.01.2014, publ. 12.05.2014, bull. Mo 9), which contains a power plant and a wind generator set intended for driving the engine, by making a wind generator set in the form at least one, located in the bow of the ship in front of the superstructure, installed on a column of sufficient height, wind engine, designed to drive from the oncoming air flow created by the movement of the ship; at the same time, the composition of the wind generator installation may include bladed wind turbines installed on columns located in the diametrical plane with a horizontal axis of rotation, the dimensions of the blades of which are such that the position of the blades in which, when looking at the ship in plan, the horizontal distance between the projections of the ends of the blades does not exceed the width vessel
Недоліком судна є складність конструкції, низька якість аеродинаміки із-за значного лобового спротиву, наявність значної кількості передаточних механізмів між силовими установками та рушієм, що зменшує загальну ефективність їх роботи.The disadvantage of the ship is the complexity of the design, the low quality of aerodynamics due to significant frontal resistance, the presence of a significant number of transmission mechanisms between power plants and the engine, which reduces the overall efficiency of their work.
Найближчим аналогом є моторне судно (патент на винахід Мо КО2440276 С1, заявка Мо 2010144099/11 від 27.10.2010, опубл. 20.01.2012 Бюл. Мо 2), що містить багатокомпонентний корпус, складений з остову, обшитого водонепроникною оболонкою, каюту, силову установку у машинному відділенні корпусу, редуктор переднього і заднього ходу, роз'єднувальну муфту, гребний гвинт, внутрішній пост управління з навігаційним обладнанням. Силова установка виконана в формі роторно-поршневого дизельного двигуна, що містить раму, циліндр, розміщений горизонтально, закритий передніми і задніми кришками, що мають співвісні впускні і випускні вікна, пов'язані трубопроводами з випускними трубами і ротаційною повітродувкою.The closest analogue is a motor vessel (invention patent Mo КО2440276 С1, application Mo 2010144099/11 dated 27.10.2010, publ. 20.01.2012 Bul. Mo 2), which contains a multi-component hull, composed of a skeleton sheathed with a waterproof shell, a cabin, a power installation in the engine compartment of the hull, forward and reverse gear, disconnecting clutch, propeller, internal control post with navigation equipment. The power plant is made in the form of a rotary-piston diesel engine, which contains a frame, a cylinder placed horizontally, closed by front and rear covers, which have coaxial intake and exhaust windows, connected by pipelines with exhaust pipes and a rotary blower.
Ключовими недоліками аналога є невисокий рівень керованості, складність конструктивного виконання, низька ефективність силової установки, що обмежується недосконалістю процесу перетворення теплової енергії в механічну для роторно-поршневого дизельного двигуна.The key disadvantages of the analogue are the low level of controllability, the complexity of the design, the low efficiency of the power plant, which is limited by the imperfection of the process of converting thermal energy into mechanical energy for a rotary-piston diesel engine.
В основу корисної моделі поставлено задачу розробити водний транспортний засіб з електричним двигуном, який би характеризувався кращою керованістю, простотою конструктивного виконання та ефективно реалізовував експлуатаційні характеристики силової установки при приведенні в дію рушіїв для свого поступального переміщення по водній поверхні. Також досягти можливості легко змінювати хід транспортного засобу з переднього на задній і навпаки, не задіюючи додаткові механічні передачі чи реверсивні вузли, використовуючи лише кінематику руху привідного органу силової установки.The basis of a useful model is the task of developing a water vehicle with an electric motor, which would be characterized by better controllability, simplicity of design, and effectively implement the operational characteristics of the power plant when activating the thrusters for its translational movement on the water surface. It is also possible to easily change the movement of the vehicle from front to rear and vice versa, without using additional mechanical transmissions or reversing units, using only the kinematics of the drive body of the power plant.
Поставлена задача вирішується тим, що у водному транспортному засобі з електричним двигуном, який складається з пустотілого багатокомпонентного корпусу, сформованого з остову, виготовленого із жорстко з'єднаних поперечних та повздовжніх балок, та водонепроникної оболонки, що зовнішньо опоясує кількома рядами остов, конструктивних надбудов, рубки, судового електрооснащення та навігаційного обладнання, машинний відсік з силовою установкою, що приводить в рух рушій для поступального переміщення транспортного засобу, згідно з корисною моделлю, як силова установка виступає електричний двигун з обертальним привідним органом, що здійснює перетворення електричної енергії в механічну на основі принципу електромагнітної індукції.The task is solved by the fact that in a water vehicle with an electric motor, which consists of a hollow multi-component body, formed from a skeleton made of rigidly connected transverse and longitudinal beams, and a waterproof shell, which externally surrounds the skeleton with several rows of structural superstructures, cockpit, ship electrical equipment and navigation equipment, a machine compartment with a power plant that drives the thrusters for translational movement of the vehicle, according to a useful model, the power plant is an electric motor with a rotary drive body that converts electrical energy into mechanical energy based on principle of electromagnetic induction.
Крім цього, електричний двигун поєднується з рушієм водного транспортного засобу через роз'ємне жорстке з'єднання або через механічну передачу зі сталим або змінним передаточним відношенням.In addition, the electric motor is connected to the propulsion of the water vehicle through a detachable rigid connection or through a mechanical transmission with a fixed or variable gear ratio.
Також містить мікроконтролерний блок керування з електронною системою комутації напівпровідникових силових ключів, що забезпечує дозовану подачу електричної енергії для формування необхідних механічних характеристик електричного двигуна.It also contains a microcontroller control unit with an electronic switching system of semiconductor power switches, which provides a metered supply of electrical energy to form the necessary mechanical characteristics of the electric motor.
Відповідно, джерелом живлення для електричного двигуна виступають хімічні джерела електричного струму багаторазової дії, поєднані з мікроконтролерним блоком керування та електричним двигуном в одну електричну схему.Accordingly, the power source for the electric motor is chemical sources of electric current of multiple action, combined with a microcontroller control unit and an electric motor in one electrical circuit.
Додатково, задній та передній хід водного транспортного засобу задається напрямком обертання привідного органу електричного двигуна.Additionally, the reverse and forward motion of the water vehicle is determined by the direction of rotation of the drive body of the electric motor.
Суть корисної моделі пояснюється кресленнями на фіг. 1, де відображено схематичне зображення водного транспортного засобу, та фіг. 2, де приведена принципова схема приводу водного транспортного засобу в поступальний рух.The essence of the useful model is explained by the drawings in fig. 1, which shows a schematic representation of a water vehicle, and fig. 2, which shows the principle diagram of driving a water vehicle in translational motion.
Водний транспортний засіб з електричним двигуном складається з корпусу 1, сформованого з остову 2 та водонепроникної оболонки 3, що кількома рядами опоясує остов 2, конструктивних надбудов 4 для розміщення обслуговуючого персоналу, перевезення людей чи вантажу, рубки 5 для керування транспортним засобом, судового електрооснащення та навігаційного обладнання 6. У корпусі 1 міститься машинний відсік 7 для розташування електричного двигуна 8, що здійснює приведення в рух рушія 9 і переведення водного транспортного засобу в поступальний рух.A water vehicle with an electric motor consists of a body 1 formed from a frame 2 and a waterproof shell 3, which encircles the frame 2 in several rows, structural superstructures 4 for accommodating service personnel, transporting people or cargo, a cabin 5 for controlling the vehicle, ship electrical equipment and navigation equipment 6. The body 1 contains the engine compartment 7 for the location of the electric motor 8, which drives the engine 9 and moves the water vehicle into forward motion.
Як електричний двигун 8 використано електричну машину з обертальним привідним органом, що здійснює перетворення електричної енергії в механічну на основі принципу електромагнітної індукції. Електричний двигун 8 може передавати крутний момент від свого привідного органу до рушія 9 через роз'ємне жорстке з'єднання 10 або використовувати для цієї мети механічну передачу 11 зі сталим або змінним передаточним відношенням, що в останньому випадку дозволяє при заданій потужності електричного двигуна здійснювати регулювання величини крутного моменту та частоти обертання рушія 9.As an electric motor 8, an electric machine with a rotary drive body is used, which converts electrical energy into mechanical energy based on the principle of electromagnetic induction. The electric motor 8 can transmit the torque from its drive body to the driver 9 through a detachable rigid connection 10 or use for this purpose a mechanical transmission 11 with a fixed or variable gear ratio, which in the latter case allows for a given power of the electric motor to adjust values of torque and engine speed 9.
Живлення електричного двигуна 8 здійснюється від хімічних джерел 12 електричного струму багаторазової дії, енергія з яких відбирається дозовано за допомогою мікроконтролерного блока керування 13 з електронною комутацією напівпровідникових силових ключів. Самі хімічні джерела 12 електричного струму розміщені в машинному відсіку 7 корпусу 1.The power supply of the electric motor 8 is carried out from chemical sources 12 of electric current of multiple action, energy from which is taken in a dosed manner using a microcontroller control unit 13 with electronic switching of semiconductor power switches. The chemical sources 12 of electric current themselves are located in the machine compartment 7 of the housing 1.
Зо Мікроконтролерний блок керування 13 поєднується водночас з електричним двигуном 8 та хімічними джерелами електричного струму 12 за допомогою герметичних механічних з'єднань, що не допускають потрапляння вологого та запиленого середовища до місць поєднання електричних контактів цих з'єднань. Хімічні джерела енергії 12, мікроконтролерний блок керування 13 та електричний двигун 8 складають єдину електричну схему, яка є складовою частиною загальної системи електрооснащення та навігаційного обладнання б водного транспортного засобу.The microcontroller control unit 13 is connected at the same time to the electric motor 8 and chemical sources of electric current 12 with the help of hermetic mechanical connections, which prevent the ingress of wet and dusty media to the places where the electrical contacts of these connections are combined. Chemical energy sources 12, microcontroller control unit 13 and electric motor 8 make up a single electrical circuit, which is a component of the general system of electrical equipment and navigation equipment of a water vehicle.
Мікроконтролерний блок керування 13 здійснює управління електричним двигуном, генеруючи керуючі дії по перемиканню напівпровідникових силових ключів у певній послідовності, згідно з внутрішнім програмним алгоритмом. Програмне керування відбувається на основі інформаційних сигналів від сенсорних елементів 14, що відстежують зміну кінематичних, просторових, динамічних та інших параметрів поступального руху водного транспортного засобу.Microcontroller control unit 13 controls the electric motor, generating control actions for switching semiconductor power switches in a certain sequence, according to the internal software algorithm. Software control takes place on the basis of information signals from sensor elements 14, which monitor changes in kinematic, spatial, dynamic and other parameters of the forward movement of the water vehicle.
Водний транспортний засіб з електричним двигуном функціонує в наступний спосіб.A water vehicle with an electric motor functions in the following way.
При активації судового електрооснащення та навігаційного обладнання б водного транспортного засобу відбувається подача живлення і на мікроконтролерний блок керування 13.When activating the ship's electrical equipment and navigation equipment of the water vehicle, power is also supplied to the microcontroller control unit 13.
Судноводієм водного транспортного засобу задається в механічний або електронний спосіб стартова швидкість переміщення. Дана дія призводить до генерації керуючого сигналу у відповідному сенсорному елементі 14 та спрямуванні його в мікроконтролерний блок керування 13, де за внутрішнім програмним алгоритмом даний сигнал опрацьовується і формується послідовність дій по приведенню електричного двигуна 8 в активний стан з приведенням в дію рушія 9. Окреслена послідовність включає циклічне перемикання з певною послідовністю напівпровідникових силових ключів в мікроконтролерному блоці керування 13 та подачу до електричного двигуна 8 через окресленні силові ключі дозованої кількості електричної енергії від хімічних джерел 12.The pilot of the water vehicle sets the starting speed of movement mechanically or electronically. This action leads to the generation of a control signal in the corresponding sensor element 14 and its direction to the microcontroller control unit 13, where, according to the internal software algorithm, this signal is processed and a sequence of actions is formed to bring the electric motor 8 into an active state with the activation of the engine 9. The outlined sequence includes cyclic switching with a certain sequence of semiconductor power switches in the microcontroller control unit 13 and supply to the electric motor 8 through the outlined power switches of a dosed amount of electrical energy from chemical sources 12.
При активізації рушія 9 та по мірі його механічної взаємодії з водною масою відбувається виникнення та розвиток спрямованої тяги, завдяки якій відбувається поступове переміщення водного транспортного засобу.When the engine 9 is activated and as it mechanically interacts with the water mass, a directional thrust occurs and develops, thanks to which the water vehicle moves gradually.
В залежності від необхідності зміни або забезпечення сталості заданого швидкісно- навантажувального режиму та актуальної інформації про параметри руху водного бо транспортного засобу, що надходять від сенсорних елементів 14, програмний алгоритм мікроконтролерного блока керування 13 формує відповідні керуючі дії для зміни послідовності комутації напівпровідникових силових ключів і, відповідно, корегуються параметри живлення електричного двигуна 8. Це сприяє формуванню нових електромеханічних умов роботи електричного двигуна 8 і, як наслідок, коректується під впливом цих умов швидкісний та просторовий рух водного транспортного засобу.Depending on the need to change or ensure the constancy of the given speed-loading mode and current information about the movement parameters of the water or vehicle coming from the sensor elements 14, the software algorithm of the microcontroller control unit 13 forms the appropriate control actions to change the switching sequence of the semiconductor power switches and, accordingly, the power supply parameters of the electric motor 8 are adjusted. This contributes to the formation of new electromechanical operating conditions of the electric motor 8 and, as a result, the speed and spatial movement of the water vehicle is corrected under the influence of these conditions.
При потребі реалізації заднього ходу водного транспортного засобу мікроконтролерний блок керування 13 вносить зміну у роботі напівпровідникових силових ключів таким чином, що відбувається зміна характеру живлення електричного двигуна 8 зі зміною напрямку обертання його привідного органу на протилежний і, відповідно, здійснюється реверс в роботі рушія 9. Це дозволяє рушію 9 змінити вектор тяги на протилежний та організувати переміщення водного транспортного засобу заднім ходом.When it is necessary to implement the reverse motion of the water vehicle, the microcontroller control unit 13 makes a change in the operation of the semiconductor power switches in such a way that the nature of the power supply of the electric motor 8 changes with a change in the direction of rotation of its drive body to the opposite and, accordingly, a reverse is carried out in the operation of the engine 9. This allows the engine 9 to change the thrust vector to the opposite and organize the movement of the water vehicle in reverse.
Можливість електричного двигуна змінювати напрямок обертання свого привідного органу при зміні характеру живлення дозволяє гнучко та швидко змінювати хід транспортного засобу з переднього на задній і навпаки.The ability of the electric motor to change the direction of rotation of its drive body when the nature of the power supply changes allows the vehicle to be flexibly and quickly changed from front to rear and vice versa.
Таким чином, використання електричного двигуна з мікроконтролерним блоком керування дає змогу легко реалізувати можливість гнучкого та простого керування водним транспортним засобом, оперативно та швидко змінювати його хід, а так як коефіцієнт корисної дії електричних двигунів значно вищий від теплових двигунів, зокрема двигунів внутрішнього згорання, це дозволяє підвищити економічність його експлуатації. Відсутність додаткових проміжних механічних передач між силовою установкою та рушієм, притаманних для суден з тепловими двигунами, підвищить рівень ефективності використання експлуатаційних характеристик електричного двигуна як силової установки.Thus, the use of an electric motor with a microcontroller control unit makes it possible to easily realize the possibility of flexible and simple control of a water vehicle, to quickly and quickly change its course, and since the efficiency of electric motors is much higher than heat engines, in particular internal combustion engines, it allows to increase the efficiency of its operation. The absence of additional intermediate mechanical transmissions between the power plant and the engine, inherent in ships with thermal engines, will increase the level of efficiency in using the operational characteristics of the electric engine as a power plant.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202005284U UA144672U (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | WATER VEHICLE WITH ELECTRIC MOTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202005284U UA144672U (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | WATER VEHICLE WITH ELECTRIC MOTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA144672U true UA144672U (en) | 2020-10-12 |
Family
ID=73717932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU202005284U UA144672U (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | WATER VEHICLE WITH ELECTRIC MOTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA144672U (en) |
-
2020
- 2020-08-17 UA UAU202005284U patent/UA144672U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3141472B1 (en) | Podded all-direction pump-jet vector propeller | |
CN102256868B (en) | Lateral thruster for a vessel | |
JP4220970B2 (en) | Ship propulsion structure and ship drive device | |
EP1466826A2 (en) | Propulsion unit of marine vessel | |
WO2012035914A1 (en) | Marine propulsion apparatus | |
JP2013107596A (en) | Marine vessel, and marine vessel propulsion unit | |
KR20170126948A (en) | Engine room arrangement for marine vessels | |
CN107244405A (en) | A kind of pod propulsion hydraulic propeller | |
AU2020329624A1 (en) | Device for moving a watercraft | |
KR101261867B1 (en) | Pod type propulsion device and ship with the same | |
CN112512915A (en) | Outboard motor | |
UA144672U (en) | WATER VEHICLE WITH ELECTRIC MOTOR | |
WO2010110703A1 (en) | Propulsion unit for a boat | |
JP2007331466A (en) | Electric propulsion system for ship | |
RU210818U1 (en) | WATER VEHICLE WITH ELECTRIC ENGINE | |
KR20040074993A (en) | An arrangement for steering a water-craft | |
JP2005516844A5 (en) | ||
UA144675U (en) | WATER VEHICLE WITH HYBRID POWER PLANT | |
EP0867361A2 (en) | Nautical propulsor with ducted rotor propeller | |
US1190944A (en) | Boat. | |
US20060178059A1 (en) | Propulsion system for and amphibious track driven vehicle | |
KR20090076655A (en) | Propulsion and steering apparatus for a vessel | |
JP2010195240A (en) | Electric ship | |
US6413128B2 (en) | Device for changing the direction of travel of a watercraft | |
Dordea et al. | ELECTRIC DRIVES FOR AZIMUTH PROPULSORS. |