ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА РЕЧНОГО СУДНА

Полезная модель относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам маломерных судов Речного флота.
Известна электроэнергетическая установка судна [1]. Установка содержит главный дизель, валогенератор, соединенный с главным дизелем с помощью муфты; главный распределительный щит с шинами судовой электростанции. Кроме того, установка содержит вспомогательный дизель-генератор электрически соединенного с шинами судовой электростанции.
Недостатком данного патента является то, что на маломерных судах Речного флота при вынужденной стоянке для удовлетворения судна в электроэнергии приходится включать дизель-генератор, что связано с дополнительным расходом топлива.
Наиболее близким по техническому решению является работа [2], которая содержит главный судовой дизель, дизель-генератор, электроэнергетическую установку и термоэлектрический генератор (ТЭГ), установленный на выхлопном трубопроводе. Отмечается, что у большинства речных теплоходов валогенераторы имеют мощность 1-1,2 кВт. Исходя, из этого следует, что ТЭГ, установленный на выхлопном трубопроводе могут заменить существующие валогенераторы.
Недостатком этой работы является отсутствие информации, каким образом будет осуществляться замена существующего валогенератора предлагаемым термоэлектрическим генератором. Кроме того, на вынужденных стоянках судна предлагаемый ТЭГ не может выработать электроэнергию.
Заявляемая полезная модель решает задачу создания дополнительной электроэнергетической установки, как в ходовом режиме, так и на стоянке судна.
Техническим результатом при этом является обеспечение судна дешевой электрической энергией в результате утилизации отработавших газов и применения солнечной тепловой энергии.
Технический результат достигается тем, что в электроэнергетической установке, содержащей главный судовой дизель, валогенератор, вспомогательный дизель-генератор, судовой термоэлектрический генератор (ТЭГ), установленный на выхлопном трубопроводе, главный распределительный щит, аккумуляторные батареи, блок сравнения, дополнительно содержит солнечный термоэлектрический генератор, вход которого связан с каналом солнечной энергии, выход подключен к главному распределительному щитку и аккумуляторной батарее. Кроме того, электроэнергетическая установка дополнительно содержит переключатель, вход которого связан через блок сравнения с аккумуляторными батареями, выход подключен к валогенератору с возможностью переключения к дизель-генератору.
На приведенном чертеже (фиг.1) представлена электроэнергетическая установка речного судна, которая содержит главный судовой дизель 1; судовой ТЭГ 2; солнечный ТЭГ 3 (СТЭГ 3); тепловой аккумулятор 4; валогенератор 5; вспомогательный дизель-генератор 6; главный распределительный щит (ГРЩ) 7; аккумуляторные батареи 8; блок сравнения 9; задатчик 10; датчик работы дизеля 11; переключатель 12 с контактами К1, К2; сигнализатор 13; каналы подачи электроэнергии 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23; каналы подачи сигналов 24, 25, 26, 27, 28, 29; каналы отработавших газов 30, 31; канал солнечной энергии 32.
Судовой ТЭГ 2 установлен на выхлопном трубопроводе - канале 30. Отработавшие газы (ОГ) проходят ТЭГ 2 и по каналу 31 направляются в атмосферу.
Солнечный ТЭГ 3 (СТЭГ 3) установлен на свободном месте судна. В канале 32 происходит прием, передача солнечной энергии в СТЭГ 3 и аккумулятор теплоты 4. В этом аккумуляторе 4 происходит накопление теплоты. Эта теплота используется солнечным термоэлектрическим генератором 3 при отсутствии солнечной энергии [3, стр.56].
Валогенератор 5 с помощью электрической муфты подключен к главному дизелю 1 и служит для выработки электроэнергии. Если ТЭГ 2 и СТЭГ 3 вырабатывают требуемую мощность электроэнергии, то валогенератор 5 находится в выключенном состоянии. Дизель - генератор 6 служит для выработки электроэнергии во время стоянки судна, если СТЭГ 3 не может обеспечить судовые потребители электроэнергией.
Аккумуляторные батареи 8 служат в качестве основного источника энергии при стоянке судна, если не работают дизель - генератор 6 и СТЭГ 3. Для контроля допустимого напряжения в аккумуляторных батареях 8 предусмотрен блок сравнения 9 и задатчик 10. При этом задатчик 10 устанавливается на оптимальный параметр напряжения, например 24 В.
Предложенная электроэнергетическая установка речного судна работает следующим образом.
После запуска главного дизеля 1 предложенная установка начинает работать. При этом отработавшие газы, проходят канал 30 и судовой ТЭГ 2, который начинает вырабатывать электроэнергию, которая по каналам 16, 18 поступает на ГРЩ 7 и аккумуляторные батареи 8. Одновременно работает солнечный ТЭГ 3, который тоже вырабатывает электроэнергию и по каналам 17, 16, 18 подает на ГРЩ 7 и аккумуляторные батареи 8. ГРЩ 7 преобразовывает поступившую электроэнергию и по каналам 20, 21 подает к потребителям. В ночное время СТЭГ 3 работает от аккумулятора теплоты 4. Таким образом, судно на ходу в потребности электроэнергии обеспечивается без эксплуатации валогенератора 5 и дизель-генератора 6, в результате чего происходит значительная экономия топлива.
Если по каким-то причинам ТЭГ 2, СТЭГ 3 не работают, то потребители судна обеспечиваются электроэнергией от аккумуляторных батарей 8. В этом случае электроэнергия от аккумуляторных батарей 8 по каналам 22, 23 поступает на ГРЩ 7, напряжение контролируется блоком сравнения 9, куда одновременно поступает сигнал от задатчика 10. При этом, если напряжение становится меньше заданного, например меньше 24 В, то сигнал рассогласования по каналу 25 поступает в переключатель 12, замкнет контакт К1 канала 28, запускается валогенератор 5 и вырабатывается электроэнергия, которая поступает по каналам 14, 19 на ГРЩ 7 и аккумуляторные батареи 8.
Во время стоянки судна на СТЭГ 3 по каналу 32 происходит прием и передача солнечной энергии в СТЭГ 3, который вырабатывает электроэнергию, которая обеспечивает судно в потребности электроэнергией, при этом в ночное время СТЭГ 3 питается от аккумулятора теплоты 4.
Если СТЭГ 3 не может выработать электроэнергию, то электроэнергетическая установка судна работает от аккумуляторных батарей 8. В этом случае за напряжением электроэнергии контролирует блок сравнения 9. При этом, если напряжение становится меньше заданного (допустимого), блок сравнения 9 выдает сигнал рассогласования по каналу 25 в переключатель 12, где замыкается контакт К2 канала 26, контакт К1 размыкается и сигнал по каналу 26 поступает в сигнализатор 13, где решается вопрос о возможности эксплуатации дизель-генератора 6. Если дизель-генератор 6 готов к эксплуатации, например на нем не работают члены экипажа, то пользователь по каналу 29 подает сигнал на дизель-генератор 6, который запускается, при этом вырабатывается электроэнергия, которая подается на ГРЩ 7 и аккумуляторные батареи 8. По вышеприведенной схеме электроэнергетическая установка судна обеспечивается электроэнергией.
Таким образом, электроэнергия, выработанная валогенератором 5, дизель-генератором 6, ТЭГ 2, СТЭГ 3 и от аккумуляторных батарей 8 поступает в главный распределительный щит 7, где происходит преобразование требуемого напряжения и по каналу 21 напряжение 220 В подается к потребителям, например к холодильнику, а по каналу 20 напряжение 24 В подается на освещение и другим потребителям.
Данная работа «Электроэнергетическая установка речного судна» позволяет получить новую судовую электроэнергетическую установку, обеспечивающей электроэнергией все судовые потребители, экономичное расходование топлива, а также увеличить ресурсы валогенератора и дизель-генератора. Внедрение проекта будет способствовать получению значительного экономического эффекта и формированию комплексных систем автоматизации судов Речного флота.
Источники информации
1. Патент РФ 2110435, В63Н 23/24. Электроэнергетическая установка судна.
2. Зайцев С.В. Персаективная схема утилизации теплоты в энергетических установках речных судов: Дис. … канд. техн. наук. - Л., 1987. - 164 с.
3. Котырло, Г.К., Лобунец, Ю.Н. Расчет и конструирование ТЭГ и тепловых насосов: Справочник. - Киев: Наук. Думка, 1980. - 327 с., ил.: 21 см.