RU214993U1 - Устройство энергетической установки речного трамвая с электродвижением - Google Patents
Устройство энергетической установки речного трамвая с электродвижением Download PDFInfo
- Publication number
- RU214993U1 RU214993U1 RU2022112736U RU2022112736U RU214993U1 RU 214993 U1 RU214993 U1 RU 214993U1 RU 2022112736 U RU2022112736 U RU 2022112736U RU 2022112736 U RU2022112736 U RU 2022112736U RU 214993 U1 RU214993 U1 RU 214993U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power plant
- batteries
- electric
- power
- electric motor
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 abstract description 2
- GLUCAHCCJMJHGV-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(oxo)titanium Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Ti]([O-])=O GLUCAHCCJMJHGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 4
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 4
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 description 1
- 108010063290 Aquaporins Proteins 0.000 description 1
- 206010020400 Hostility Diseases 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к судостроению и может быть использована проектными организациями судостроительных предприятий, а также при модернизации энергетических установок, например проекта 544. В заявке предложена энергетическая установка речного трамвая с электродвижением, которая включает в себя гребной вал с движителем, электродвигатель постоянного тока, аккумуляторные батареи, главный распределительный щит, зарядно-подзарядное устройство (ЗПУ), инвертор и электрические источники питания: дизель-генератор (ДГЗ), термоэлектрический генератор (ТЭГ) и береговой источник энергии (БИЭ). ТЭГ установлен на канале выхлопного трубопровода и выполняется по патенту №92247. Холодные и горячие спаи термоэлектрических генераторных модулей охлаждаются забортной водой. В полезной модели предлагается электродвигатель постоянного тока марки 100 МВО-3СР 100 кВт, который является очень маневренным приводом, простым регулированием электрических параметров позволяет получать малые скорости хода судна, осуществлять удобное регулирование скорости хода и автоматическое регулирование мощности. Аккумуляторные батареи обеспечивают работу электродвигателя. На судне могут быть использованы аккумуляторы на основе титаната лития. При этом LTO-аккумуляторы имеют меньшую плотность хранения энергии, но заряжаются быстрее, служат дольше и выдерживают более низкие температуры. Зарядно-подзарядное устройство (ЗПУ) с выходами постоянного напряжения, предназначенное для питания электродвигателя, формирует постоянное напряжение для содержания аккумуляторной батареи в режиме автоматического постоянного подзаряда и питания нагрузки. Береговой источник энергии в два и более раз дешевле, чем производимая энергия на судне, по этой причине при длительных стоянках ее использование экономически выгодно. Энергетическая установка речного трамвая с электродвижением работает следующим образом. 1. Энергетическая установка работает от ДГ. Тогда заводится дизель-генератор, который начинает вырабатывать электрическую энергию, которая подается в ЗПУ, которое начинает заряжать аккумуляторы и подает электроэнергию на электродвигатель. Одновременно начинает работать ТЭГ. При этом на горячих спаях ТЭГ происходит поглощение теплоты от ОГ, а с холодной стороны отводится теплота охлаждающей водой за вычетом электроэнергии, полученной на внешней нагрузке. На внешней нагрузке ТЭГ создает напряжение, равное ЭДС, за вычетом падения напряжения и внутреннего сопротивления, электроэнергия через инвертор подается в ЗПУ, и начинается совместная работа с электроэнергией, полученной от ДГ. 2. Энергетическая установка работает от БИЭ 12. В этом случае энергетическая установка подключается к БИЭ, и электрическая энергия поступает в ЗПУ, который через ГРЩ начинает заряжать аккумуляторы и подает электроэнергию на электродвигатель. Таким образом, предложенное устройство позволяет создать энергетическую установку речного трамвая с электродвижением, работающую на электрической тяге, при этом электрической энергией энергетическая установка может обеспечивать дизель-генератор ТЭГ или от берегового источника электрической энергии.
Description
Полезная модель относится к судостроению и может быть использована Министерством обороны при проведении боевых действий для перевозки военнослужащих с одного берега на другой на внутренних водных путях, а также в случае отсутствия заправочных станций на рабочем объекте.
Известен патент 2136515, Россия, МПК B60L 9/00. Способ питания электротранспортных средств и устройство для его осуществления/ Стребков Д.С.; Авраменко С.В.; Некрасов А.И. Опубл. 1999.09.10 [1].
Изобретение предназначено для использования при реализации электропитания электромобилей, электропогрузчиков, трамваев, троллейбусов и других транспортных средств с электрической тягой и резиновыми колесами. Электрическую энергию подают на монополярный электростатический генератор электрических зарядов, а полученные в генераторе заряды перемещают через контактную однопроводную сеть и токоприемники к каждому электротранспортному средству и осуществляют обратное преобразование энергии электрического поля свободных зарядов в электрическую энергию переменного тока. В устройстве питания электротранспортных средств между высокочастотным преобразователем и контактной сетью установлен монополярный электростатический генератор электрических зарядов. Данное техническое решение предопределяет высокую эксплуатационную надежность электроснабжения и малые потери мощности, а также позволяет получить повышенную маневренность электротранспортного средства при многорядном движении.
Основным недостатком данного патента является то, что это устройство предназначено преимущественно для наземных транспортных средств.
Известен также патент РФ 2369519, МПК, В63Н 21/17. Электрическое моторное судно с охлаждением окружающей водой/ Гриммайзен Юрген (DE), опубл. 10.10.2009 [2].
Судно имеет проходящий через корпус судна проточный канал. В корпусе судна расположен электромотор и батареи, а также прибор для управления электромотором и гребной винт, которые по меньшей мере на отдельных участках размещены в проточном канале. При этом батареи размещены в водонепроницаемом кожухе и по меньшей мере на отдельных участках находятся в теплопроводном контакте с кожухом, по меньшей мере частично состоящим из теплопроводного материала. Электромотор выполнен в виде двигателя с внутренним ротором. Статор с помощью теплопроводящего узла находится в теплопроводном контакте с приемным корпусом электромотора. При этом приемный корпус, по меньшей мере частично сопряженный с теплопроводящим узлом, состоит из теплопроводного материала и по меньшей мере частично расположен в проточном канале. Повышается КПД судна.
Основным недостатком данного технического решения является то, что в устройстве не предусмотрена зарядка аккумуляторов.
Наиболее близким техническим решением является статья «Павленко И.В. Разработка электроэнергетической установки маломерного судна с электродвижением / И.В. Павленко, В.А. Никитенко, Б.А. Авдеев // Образование, наука и молодежь - 2018: Сборник трудов по материалам научно-практических конференций ФГБОУ ВО «КГМТУ» 2018 г. - Керчь: ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2018. - С. 156-160» [3].
В данной статье разработана электроэнергетическая установка маломерного судна с электродвижением. В качестве источников электроэнергии установлены аккумуляторные батареи, для них выбраны инвертор и частотный преобразователь. Приводятся расчеты для выбранных элементов и краткие теоретические сведения.
Основным недостатком данного проекта является то, что предлагаемая энергетическая установка маломерного судна работает только от берегового источника электроэнергии, зарядка аккумуляторных батарей от дизель-генератора отсутствует.
Заявляемая полезная модель решает задачу создания устройства энергетической установки речного трамвая с электродвижением, обладающего возможностью питаться как от судового дизель-генератора и термоэлектрического генератора, так и от берегового источника электроэнергии.
Техническим результатом, достигаемым при этом, является готовность к эксплуатации энергетической установки речного трамвая и при отсутствии возможности заправится дизельным топливом, например, во время выполнения боевых действий или при эксплуатации трамвая в удаленных регионах страны.
Технический результат достигается тем, что энергетическая установка речного трамвая с электродвижением, содержащая гребной вал, винт фиксированного шага, электродвигатель, аккумуляторные батареи, главный распределительный щит, береговой источник электрической энергии дополнительно содержит дизель-генератор, вход которого через зарядно-подзарядное устройство и главный распределительный щит подключен к аккумуляторным батареям, выход связан через пульт управления с электродвигателем. Кроме того, дизель-генератор дополнительно содержит термоэлектрический генератор, установленный на канале отработавших газов дизель-генератора, вход которого через инвертор и совместно с дизель-генератором через зарядно-подзарядное устройство, главный распределительный щит подключен к аккумуляторным батареям, выход через пульт управления связан с электродвигателем.
На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство энергетической установки речного трамвая с электродвижением и содержит дизель-генератор (ДГ) 1,2; гребной винт 3, гребной вал 4, электродвигатель 5, аккумуляторные батареи 6, термоэлектрический генератор 7, главный распределительный щит 8, зарядно-подзарядное устройство (ЗПУ) 9, инверторная установка (ИУ) 10, пульт управления (ПУ) 11, береговой источник энергии (БИЭ) 12, выключатели 13, 14, канал отработавших газов 15, каналы забортной воды 16, 17.
Дизель-генератор 1, 2, установленный на судне, служит для выработки электрической энергии и зарядки аккумуляторов.
Аккумуляторные батареи 6 обеспечивают электродвигатель 5 электрической энергией. На судне в настоящее время могут быть использованы аккумуляторы на основе титаната лития. При этом LTO-аккумуляторы имеют меньшую плотность хранения энергии, но заряжаются быстрее, служат дольше и выдерживают более низкие температуры.
В данной заявке используется электродвигатель 5 постоянного тока марки 100 МВО-3СР 100 кВт и связан с гребным валом 4. Электродвигатель 5 постоянного тока является очень маневренным приводом, простым регулированием электрических параметров позволяют получать малые скорости хода судна, осуществлять удобное регулирование скорости хода и автоматическое регулирование мощности установки. Электродвигатель 5 обеспечивает автоматическое уменьшение развиваемого момента при заклиниваниях винта и ударах.
Зарядно-подзарядное устройство 9 с выходами постоянного напряжения, предназначенное для питания электродвигателя 5 и параллельной работы с аккумуляторными батареями 6, ЗПУ 9 формирует постоянное напряжение для содержания аккумуляторных батарей в режиме автоматического постоянного подзаряда, и питания нагрузки. Аккумуляторные батареи 6 подключаются параллельно нагрузке и, следовательно, это устройство хорошо работает с кратковременными пиковыми перегрузками ЗПУ 9, обеспечивают все режимы заряда подзаряда АБ 6 и питание нагрузки полностью в автоматическом режиме. Обслуживающий персонал вмешивается в работу только в случае появления сигналов об ошибках или для выполнения стандартных периодических проверок.
Главный распределительный щит (ГРЩ) 8 - центральный пункт, куда поступает электрическая энергия от источников (аккумуляторов) и где она распределяется между различными группами потребителей на судне. Часть электроэнергии может отбираться на общесудовые нужды. ПУП обеспечивает управление энергетической установкой вахтенным начальником трамвая из рулевой рубки; процессами движения, маневрирования и его остановки путем изменения частоты и реверса электродвигателя 5.
Электродвигатель 5 обеспечивает вращение гребного вала 14 и гребного винта 3. Конструкция валопровода при такой передаче мощности значительно упрощается, облегчается дистанционное управление энергетической установкой.
Дизель-генератор 1, 2 служит для выработки электроэнергии и зарядки через ЗПУ 9 аккумуляторных батарей 6 в тех случаях, когда у энергетической установки нет возможности осуществить зарядку аккумуляторных батарей от берегового источника электрической энергии 12. На выхлопном канале 15 отработавших газов дизель-генератора 1, 2 установлен термоэлектрический генератор 7, который при работе дизель-генератора 1, 2 вырабатывает электрическую энергию и через инвертор 10 совместно с дизель-генератором 1, 2 заряжают аккумуляторные батареи 6 и обеспечивают питанием электродвигатель 5. ТЭГ 7 выполнятся по патенту «№92247, H01L 35/28. Судовой термоэлектрический генератор / В.Н. Тимофеев. Опубл. 10.03.2010 в БИ №7», [4.]. Для охлаждения горячих и холодных спаев термоэлектрических генераторных модулей ТЭГ 7 используется забортная вода, которая по каналу 16 поступает в ТЭГ 7 и по каналу 17 сливается за борт.
Береговой источник энергии 12, то есть береговая электроэнергия в два и более раз дешевле, чем производимая на судне, по этой причине при длительных стоянках ее использование экономически выгодно. Питание от другого судна может применяться в аварийных случаях, когда своя аварийная электростанция, по каким-либо причинам, не может его обеспечить.
При использовании берегового питания необходимо учитывать некоторые особенности. У береговых источников (генераторы и трансформаторы) заземляются нейтральные провода являющиеся общим нулевым проводом в трехфазной сети соединенной по схеме *звезда.*
На судне, по Правилам Регистра, такое соединение отсутствует. Поэтому судно подключают к береговой сети через разделительный трансформатор, у которого первичная обмотка подключается к береговой сети и ее нулевой провод заземляют, а вторичная имеет трехфазную вторичную обмотку без нулевого провода. В целях безопасности, как для судна, так и для судового персонала, корпус судна следует заземлять. Если это условие не выполнять, то корпус судна будет под потенциалом береговой сети и любое замыкание фазы судовой сети на корпус может привести к гибели людей или тяжелым повреждениям судового оборудования.
Энергетическая установка речного трамвая с электродвижением работает следующим образом.
1. Энергетическая установка работает от ДГ 1, 2 (см. фиг. 1). Тогда выключатель 12 находится в отключенном состоянии, а выключатель 13 - в включенном состоянии; заводится дизель-генератор 1, 2, который начинает вырабатывать электрическую энергию, через ЗПУ 9 и ГРЩ 8 начинает заряжать аккумуляторные батареи 6, а через пульт управления 11 начинается подача электроэнергии на электродвигатель 5. Одновременно начинает работать термоэлектрический генератор 7. При работе предлагаемого устройства на горячих спаях ТЭГ 7 (термоэлектрические генераторные модули на фиг. 1 не показаны) происходит поглощение теплоты от ОГ, а с холодной стороны отводится теплота охлаждающей водой за вычетом электроэнергии, полученной на внешней нагрузке. На внешней нагрузке ТЭГ 7 создает напряжение, равное ЭДС, за вычетом падения напряжения и внутреннего сопротивления, электроэнергия через инвертор 10 совместно с электроэнергией ДГ 1, 2 подается к в ЗПУ 9 и через ГРЩ 8 происходит зарядка аккумуляторных батарей 6 и подача электроэнергии через пульт управления 11 на электродвигатель 5.
2. Энергетическая установка работает от БИЭ 12. В этом случае выключателем 14 энергетическая установка подключается к БИЭ 12 и электрическая энергия по каналу поступает в ЗПУ 9, который через ГРЩ 12 начинает заряжать аккумуляторные батареи 6 и происходит подача электроэнергии через пульт управления 11 на электродвигатель 5.
Таким образом, предложенное устройство «Энергетическая установка речного трамвая с электродвижением» позволяет создать энергетическую установку речного трамвая, работающей на электрической тяге, при этом электрической энергией энергетическая установка может обеспечивать дизель-генератором 1, 2 и ТЭГ 7 или от берегового источника электрической энергии 12. Такое конструктивное решение по судовой энергетической установке расширяет функциональные возможности эксплуатации речного трамвая в период ведения боевых действий, например, когда речной трамвай не может заправиться дизельным топливом или дизель-генератор находиться в неисправном состоянии. Тогда на помощь приходит береговая электростанция и, вовремя зарядив аккумуляторные батареи, речной трамвай сможет вовремя выполнять свои обязанности.
При работе речного трамвая от БИЭ 12 речной трамвай не выбрасывает в атмосферу вредные выбросы, происходит экономия дизельного топлива.
Кроме того, подводные и надводные корабли с электродвижением, наиболее распространенные уже сегодня, в дальнейшем будут лишь совершенствоваться, особенно с учетом все более широкого применения винто-рулевых комплексов. При этом в будущем электродвижение на кораблях военно-морского флота во всех странах мира будет приобретать все больший размах.
Источник информации
1. Патент 2136515, Россия, МПК B60L 9/00. Способ питания электротранспортных средств и устройство для его осуществления/ Стребков Д.С.; Авраменко С.В.; Некрасов А.И. Опубл. 1999.09.10.
2. Патент РФ 2369519, МПК, В63Н 21/17. Электрическое моторное судно с охлаждением окружающей водой / Гриммайзен Юрген (DE), Опубл. 10.10.2009.
3. Павленко И.В. Разработка электроэнергетической установки маломерного судна с электродвижением / И.В. Павленко, В.А. Никитенко, Б.А. Авдеев // Образование, наука и молодежь - 2018: Сборник трудов по материалам научно-практических конференций ФГБОУ ВО «КГМТУ» 2018 г. - Керчь: ФГБОУ ВО «КГМТУ», 2018 - С 156-160.
4. Тимофеев В. Н. Методы и средства автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС: дис. докт. техн. наук /В. Тимофеев - СПб, 2015, 2015, - 385 с.
Claims (2)
1. Энергетическая установка речного трамвая с электродвижением, содержащая гребной вал, винт фиксированного шага, электродвигатель, аккумуляторные батареи, главный распределительный щит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дизель-генератор, вход которого через зарядно-подзарядное устройство и главный распределительный щит подключен к аккумуляторным батареям, выход связан через пульт управления с электродвигателем.
2. Энергетическая установка речного трамвая с электродвижением по п.1, отличающаяся тем, что дизель-генератор дополнительно содержит термоэлектрический генератор, установленный на канале отработавших газов дизель-генератора, вход которого через инвертор и совместно с дизель-генератором через зарядно-подзарядное устройство, главный распределительный щит подключен к аккумуляторным батареям, выход через пульт управления связан с электродвигателем.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU214993U1 true RU214993U1 (ru) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3109121A1 (de) * | 1981-03-11 | 1982-09-23 | Christos 2000 Hamburg Economou | Schiffshilfsantrieb fuer seegehende schiffe |
RU2369519C2 (ru) * | 2004-10-12 | 2009-10-10 | Ротинор Гмбх | Электрическое моторное судно с охлаждением окружающей водой |
US20130200691A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-08-08 | Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. | Power distribution systems |
RU176333U1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-01-17 | Виталий Никифорович Тимофеев | Энергосберегающая установка речного судна |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3109121A1 (de) * | 1981-03-11 | 1982-09-23 | Christos 2000 Hamburg Economou | Schiffshilfsantrieb fuer seegehende schiffe |
RU2369519C2 (ru) * | 2004-10-12 | 2009-10-10 | Ротинор Гмбх | Электрическое моторное судно с охлаждением окружающей водой |
US20130200691A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-08-08 | Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. | Power distribution systems |
RU176333U1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-01-17 | Виталий Никифорович Тимофеев | Энергосберегающая установка речного судна |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101212621B1 (ko) | 상이한 등급들 및 크기들의 저공해 표면 해상 (해군) 선박들을 위한 전력 생성, 분배 그리고 온-보드 전력 공급 시스템 | |
US8244419B2 (en) | Marine power train system and method of storing energy in a marine vehicle | |
US9318894B2 (en) | Methods of operating dual fed systems | |
EP2709229A1 (en) | Power distribution systems | |
Paul | A history of electric ship propulsion systems [history] | |
CN210971490U (zh) | 一种增程式纯锂电池动力船舶推进*** | |
JP5164048B2 (ja) | 電気推進システム | |
KR102278067B1 (ko) | 디젤-축전지 하이브리드 추진 선박의 원격 시동 및 예열 시스템 | |
CN108674625A (zh) | 一种带燃料电池的气电并联式船舶混合动力*** | |
CN101767645A (zh) | 新型电力推进*** | |
CN102145743A (zh) | 燃料电池船舶电力推进***及应用方法 | |
De Breucker et al. | Possible applications of plug-in hybrid electric ships | |
CN108438190A (zh) | 一种带燃料电池的单轴式船舶混合动力*** | |
CN110182348A (zh) | 一种小型无人船的混合动力自主控制装置 | |
RU214993U1 (ru) | Устройство энергетической установки речного трамвая с электродвижением | |
JP2005073467A (ja) | ハイブリッド移動体システム | |
KR20190091881A (ko) | 엔진 pto 출력을 이용한 선박용 하이브리드 추진시스템 | |
KR20190091882A (ko) | 소형선박용 전기모터추진시스템 | |
Belkhayat | Ship electrification: DC versus ac and the rise of digital power [technology leaders] | |
KR101271757B1 (ko) | 대용량 충전 장치를 가진 선박 내의 전력 관리 시스템 | |
KR101878720B1 (ko) | 제로 에미션 운항 하이브리드 전기 선박의 고효율 가변 구동 전기적 시스템 및 그 제어 방법 | |
CN216508978U (zh) | 一种无人船直流组网电力推进*** | |
RU2693745C1 (ru) | Электроэнергетическая установка судна с системой электродвижения | |
Kifune et al. | Overview of Electric Ship Propulsion and Fuel Consumption | |
RU2560198C1 (ru) | Электроэнергетическая установка судна |