МОРСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
OFF-SHORE ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к морской системе электроснабжения (МСЭ) для подачи электроэнергии на причаленное судно, в частности контейнеровоз, трейлеровоз (судно с горизонтальной, или бескрановой, погрузкой и выгрузкой), круизное судно или любое другое моторное судно.
Уровень техники
Проблема охраны окружающей среды в портовых городах принимает все большее значение во всем мире. На протяжении последних 15 лет значительно больше внимания стало уделяться необходимости уменьшения загрязнения окружающей среды дизельными двигателями судов, которые в постоянно возрастающем количестве появляются в портах и на терминалах. Контейнеровозы, трейлеровозы, круизные суда и моторные суда часто стоят у причала в порту в течение нескольких дней, при этом во время стоянки двигатели продолжают работать для поддержания в рабочем состоянии холодильных установок и систем жизнеобеспечения судна (кондиционирование воздуха, системы управления и др.). Очевидно, что это является существенной причиной загрязнения окружающей среды, которую следует устранить. Поэтому было предложено подавать электропитание к таким судам с причала по кабелям, при этом двигатели на время стоянки судна могут быть выключены. Основная проблема состоит в том, что на причаленные суда необходимо подавать электроэнергию при высоких напряжениях и силах тока, в связи с чем зачастую приходиться использовать до десяти параллельно включенных кабелей. Из-за столь большого количества используемых кабелей не представлялось возможным быстро и безопасно их подсоединять и отсоединять, не говоря уже о неравномерном распределении нагрузки между кабелями. Большое количество кабелей, как правило, создает беспорядок, что также представляет опасность. Более того, зачастую нет возможности напрямую подсоединить кабель электроснабжения с причала к входному разъему, расположенному на судне, поэтому кабели протягиваются по палубе судна или по причалу, что мешает передвижению и представляет большую опасность.
К верфи или причалу обычно подается питание напряжением в 6600 вольт, а к основной части судов подается питание с напряжением от 230 до 660 вольт. Следовательно, возникает необходимость использования понижающих трансформаторов и/или преобразовательных агрегатов (преобразователей тока).
Была предложена морская система энергоснабжения (МСЭ), имеющая систему размотки-намотки кабеля с катушкой, на которой крепится силовой кабель. Такая система размотки-намотки кабеля может быть размещена, например, на краю причала, причем один конец силового кабеля судна подсоединяется к источнику питания на причале. Другой конец силового кабеля можно размотать с системы размотки-намотки кабеля и поднять на судно для подсоединения к судовому разъему. Для того чтобы не тянуть кабели по палубе судна, система размотки-намотки кабеля может быть установлена на причале подвижно. Например, ее можно установить на колесную или неподвижную платформу, которую можно передвигать в заданное место. В качестве возможного варианта на причале можно стационарно установить несколько систем размотки-намотки кабеля так, чтобы одна из них располагалась не слишком далеко от судового разъема. Однако проблема, связанная с использованием стационарных систем размотки-намотки кабеля, состоит в том, что на краю причала часто не хватает места, так как на причале обычно располагаются большие краны для погрузки и выгрузки контейнеров на борт и с борта судна. В другом варианте такая система размотки-намотки кабеля может быть стационарно установлена на борту судна, при этом один конец силового кабеля подключается к судовому разъему. Противоположный конец силового кабеля может быть смотан с катушки и спущен для подсоединения к источнику питания на причале. Так как электрическое напряжение, частота и сила тока электроснабжения на причале не обязательно соответствуют номинальным параметрам судовой системы электроснабжения, между источником питания на причале и судовым разъемом необходимо устанавливать понижающий трансформатор и/или преобразователь тока. При размещении подобных трансформаторов и преобразователей на судне или на причале они создают препятствия при передвижении. Более того, при одновременном использовании нескольких систем размотки-намотки кабеля на одном причале для каждой из них, возможно, понадобится трансформатор или преобразователь. Очевидно, что это довольно дорого и создает большие неудобства.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача создания усовершенствованной морской системы энергоснабжения (МСЭ) для подачи электроэнергии на причаленное судно, в частности контейнеровоз, трейлеровоз, круизное судно или любое другое моторное судно. Эта задача решается системой по пункту 1 формулы изобретения. Еще одной задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа подачи электроэнергии на подобное причаленное судно. Эта задача решается в способе по пункту 12 формулы изобретения.
Предлагаемая в изобретении морская система энергоснабжения (МСЭ) для подачи электроэнергии на причаленное судно, в частности контейнеровоз, трейлеровоз, круизное судно или любое другое моторное судно, включает в себя систему размотки-намотки кабеля (т.е. управления или манипулирования кабелем) по меньшей мере с одним силовым кабелем, имеющим на своем первом конце первые соединительные средства, предпочтительно электрические разъемы, рассчитанные на напряжение 6600 вольт, для подсоединения силового кабеля к причаленному судну, а на втором, противоположном, конце - вторые соединительные средства для подсоединения силового кабеля к источнику питания на причале, и катушкой для намотки на нее и размотки с нее по меньшей мере одного силового кабеля. В настоящем изобретении предлагается разместить систему размотки-намотки кабеля в штабелируемом контейнере электроснабжения, расположенном на судне. Это позволяет легко устанавливать МСЭ в любом заданном месте на судне. При этом отпадает необходимость иметь на судне несколько систем размотки-намотки кабеля. На борту судна будет достаточно единственно контейнеризированной системы размотки-намотки кабеля, причем подобная контейнеризированная система размотки-намотки кабеля может быть помещена на левом, правом борту или в кормовой части судна. Кроме того, подобная контейнеризированная система размотки-намотки кабеля может быть поставлена в любом месте вдоль борта судна, т.е. там, где она окажется ближе всего к источнику питания на причале. По прибытию судна к причалу контейнер МСЭ можно постановить на заданное место с помощью портового или любого другого крана, что позволяет вскоре после этого заглушить корабельные двигатели. Если судно оснащено бортовым краном, то при благоприятной погоде контейнер электроснабжения может быть установлен в нужное место до причаливания судна, что позволяет заглушить двигатели еще раньше.
Таким образом, предлагаемая в изобретении МСЭ позволяет подавать электроэнергию на причаленное судно, такое как контейнеровоз, трейлеровоз, круизное судно или любое другое моторное судно, не требуя применения длинных кабелей, тянущихся вдоль причала. Кроме того, нет необходимости устанавливать на причале или на судне несколько систем размотки-намотки кабеля. Систему размотки-намотки кабеля в составе предлагаемой морской системы энергоснабжения можно легко и быстро поместить в нужное место, т.е. поблизости к источнику питанию на причале. Подобная система размотки-намотки кабеля не ограничивает рабочего пространства на причале и не занимает слишком много места, используемого для складирования грузов на судне.
Предпочтительно, чтобы контейнер электроснабжения имел размеры, идентичные размерам грузовых контейнеров, расположенных на судне (контейнеры ISO). Таким образом, осуществление изобретения не приведет к чрезмерному уменьшению количества контейнеров, размещаемых на борту судна. Кроме того, для перемещения контейнеров электроснабжения с одного места на другое могут использоваться стандартные портовые или бортовые краны.
Предпочтительно, чтобы система размотки-намотки кабеля содержала двигатель, связанный с кабельным барабаном для приведения катушки во вращение. При использовании такого двигателя намотка и размотка силового кабеля может производиться в управляемом режиме.
Целесообразно также использовать кабельную направляющую для направления движения по меньшей мере одного силового кабеля при его размотке с катушки и намотке на нее. Подобная кабельная направляющая позволяет безопасно спускать силовой кабель через край борта судна вниз на причал, избегая волочения кабеля по краю борта, способного привести к повреждению кабеля.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения кабельная направляющая установлена с возможностью поворота между рабочим положением, в котором кабельная направляющая способна направлять движение силового кабеля через край борта судна, и нейтральным положением, в котором кабельная направляющая убрана. Если кабельная направляющая не используется, она может быть убрана, что обеспечивает более компактную конфигурацию системы.
Управление поворотной кабельной направляющей может осуществляться посредством гидравлического насоса. Такой гидравлический насос может иметь ручной или механический привод.
Поворотная кабельная направляющая в предпочтительном варианте осуществления изобретения содержит по меньшей мере два опорных элемента, расположенных параллельно друг другу, и множество роликов, расположенных между опорными элементами для поддержки силового кабеля и направления его движения.
В комплект МСЭ может также входить выносной пульт управления или блок радиоуправления для управления двигателем катушки и/или гидравлическим насосом кабельной направляющей. Таким образом, управлять системой размотки-намотки кабеля можно на безопасном расстоянии. Однако это не исключает возможности управления системой размотки-намотки кабеля на более близком расстоянии, в том числе непосредственно из контейнера электроснабжения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагаемая МСЭ может также включать в себя понижающий трансформатор и/или преобразователь тока, включенный между первым концом силового кабеля и судном. Это позволяет легко согласовывать параметры тока, выдаваемого источником питания на причале, с нуждами системы электроснабжения судна.
Кроме того, между силовым кабелем и понижающим трансформатором и/или преобразователем тока может быть включено синхронизирующее устройство для синхронизации гармонических колебаний напряжения, подаваемого с берега на судно.
Понижающий трансформатор, и/или преобразователь тока, и/или синхронизирующее устройство могут быть размещены в контейнере энергоснабжения, содержащем систему размотки-намотки кабеля. Как возможный вариант, они могут размещаться в отдельном специальном дополнительном контейнере.
Настоящее изобретение также относится к способу подачи электроэнергии на причаленное судно, в частности контейнеровоз, трейлеровоз, круизное судно или любое другое моторное судно, при осуществлении которого в заданном месте на судне располагают штабелируемый контейнер электроснабжения, содержащий систему размотки-намотки кабеля по меньшей мере с одним силовым кабелем, закрепленным на катушке и имеющим первый конец и противоположный ему второй конец, посредством электрических разъемов подсоединяют силовой кабель первым концом к судну, разматывают силовой кабель с катушки и посредством электрических разъемов подсоединяют силовой кабель вторым концом к источнику питания на причале.
За счет размещения штабелируемого контейнера электроснабжения в заданном месте перед прибытием или сразу после прибытия судна в порт обеспечивается возможность размещения системы размотки-намотки кабеля там, где это необходимо, т.е. вблизи источника питания на причале. В связи с этим нет необходимости иметь на борту судна несколько систем размотки-намотки кабеля, что таким образом обеспечивает экономию средств.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения для облегчения процедуры размотки и намотки размотку силового кабеля с катушки выполняют посредством двигателя, связанного с кабельным барабаном.
Предлагаемый способ перед размоткой силового кабеля с катушки может предусматривать перевод кабельной направляющей из нейтрального в рабочее положение для направления силового кабеля через край борта судна, что исключает волочение силового кабеля по краю борта судна и, таким образом, предотвращает повреждение кабеля.
Перевод кабельной направляющей в рабочее положение может выполняться посредством гидравлического насоса. Гидравлический насос может иметь ручной или электрический привод.
Управление двигателем и/или гидравлическим насосом может осуществляться посредством выносного пульта управления или блока радиоуправления.
Предлагаемый в изобретении способ также может предусматривать применение понижающего трансформатора и/или преобразователя тока, включенного между силовым кабелем и судном и размещенного в штабелируемом контейнере электроснабжения.
Краткое описание чертежей
Сущность настоящего изобретения иллюстрируется приведенным ниже описанием варианта его осуществления, не ограничивающего возможностей осуществления изобретения, со ссылкой на чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид сбоку судна-контейнеровоза с предлагаемой в изобретении МСЭ,
на фиг.2 - вид сверху контейнеровоза, показанного на фиг.1,
на фиг.3 - вид сбоку МСЭ, показанной на фиг.1,
на фиг.4 - вид сбоку катушки МСЭ, показанной на фиг.1,
на фиг.5 - вид сверху катушки, показанной на фиг.4.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематично показана передняя часть левого борта контейнеровоза 10 с морской системой 12 энергоснабжения (МСЭ) для подачи электроэнергии на причаленное судно-контейнеровоз. Морская система 12 энергоснабжения включает в себя штабелируемый контейнер 14 электроснабжения, размещенный на контейнеровозе 10. Штабелируемый контейнер 14 электроснабжения, детально показанный на фиг.3 и 4, содержит по меньшей мере одну систему 15 размотки-намотки кабеля, имеющую силовой кабель 16, намотанный на катушку 18. Силовой кабель 16 имеет на своем первом конце первые соединительные средства (не показаны) для подсоединения системы 15 размотки-намотки кабеля к контейнеровозу 10, а на втором, противоположном, конце - вторые соединительные средства 22, предпочтительно разъемы, рассчитанные на напряжение 6600 В, для подключения системы 15 размотки-намотки кабеля к источнику 24 питания на причале. Катушка 18 установлена таким образом, чтобы обеспечить надлежащую намотку и размотку силового кабеля 16.
Штабелируемый контейнер 14 электроснабжения можно расположить в любом месте вдоль борта судна, которым оно пришвартовано. Хотя судно может стоять к причалу любым бортом - левым или правым, и хотя источник 24 питания на причале редко находится на одном и том же месте по отношению к судну, на борту контейнеровоза 10 достаточно иметь одну единственную систему 15 размотки-намотки кабеля и при этом будет обеспечено как можно меньшее расстояние между морской системой 12 энергоснабжения и источником 24 питания на причале, что позволяет избежать прокладки кабелей вдоль борта судна или вдоль причала.
Штабелируемый контейнер 14 электроснабжения имеет стандартные размеры, соответствующие стандартам ISO и идентичные размерам грузовых контейнеров 26, которые размещаются на контейнеровозе 10. Это дает особые преимущества, так его можно использовать с теми же фиксирующими люками, что используются для грузовых контейнеров 26. Кроме этого, штабелируемый контейнер 14 электроснабжения можно перемещать с помощью тех же устройств, что и грузовые контейнеры 26, т.е. с помощью стандартных портовых или бортовых кранов.
Вторые соединительные средства 22 силового кабеля 16, например электрические разъемы, рассчитанные на напряжение 6600 В, рекомендуется подключать к источнику 24 питания на причале посредством самозапирающегося соединителя. Другой конец силового кабеля, выходящий из системы размотки-намотки кабеля и снабженный скользящим кольцом, подсоединяется, через первые соединительные средства, к понижающему трансформатору и/или преобразователю 28 тока, расположенному в штабелируемом контейнере 14 электроснабжения для согласования параметров тока, выдаваемого источником 24 питания на причале, с нуждами системы электроснабжения судна. Электрические разъемы в составе первых и вторых соединительных средств целесообразно контрольными цепями для обеспечения электробезопасности. На выходе трансформатора и/или преобразователя 28 тока имеются третьи соединительные средства 30, например низковольтные разъемы для подсоединения к судну. Как показано на фиг.2, контейнеровоз 10 может быть снабжен входным электрическим разъемом 32 для получения электроэнергии от МСЭ и системы 15 размотки-намотки кабеля и подачи этой электроэнергии на судно 10. Соединение штабелируемого контейнера 14 электроснабжения и входного электрического разъема 32 может осуществляться посредством бортового силового кабеля 34, который проходит между контейнером 14 электроснабжения и входным электрическим разъемом 32 и который одним концом подключен к третьим соединительным средствам 30, а другим концом - к входному электрическому разъему 32 судна.
На фиг.2 показан штабелируемый контейнер 14' электроснабжения, установленный на правом борту судна, и бортовой силовой кабель 34' для подсоединения штабелируемого контейнера 14' электроснабжения к входному электрическому разъему 32 судна. Входной электрический разъем 32 может быть расположен в любом месте на судне.
Следует отметить, что бортовой силовой кабель 34 можно протянуть по палубе или проложить по кабельному трапу судна 10 между контейнерами 14, 26.
Судно может быть также снабжено стационарной системой 36 размотки-намотки кабеля, которую предпочтительно располагать в том месте, где нельзя поставить штабелируемый контейнер 14 электроснабжения, например на участке 38 палубы судна 10.
Ниже со ссылкой на фиг.4 рассматривается система 15 размотки-намотки кабеля, установленная в штабелируемом контейнере 14 электроснабжения. Система 15 размотки-намотки кабеля содержит катушку 18, установленную с возможностью вращения и предназначенную для намотки на нее силового кабеля 16. При вращении катушки 18, обычно осуществляемом посредством двигателя, связанного с кабельным барабаном катушки 18, силовой кабель 16 наматывается на катушку 18 или разматывается с нее.
Катушка 18 может располагаться в штабелируемом контейнере 14 электроснабжения таким образом, чтобы ее ось вращения была перпендикулярна боковой стенке контейнера 14, обращенной к причалу, или, как показано на фиг.3, параллельна боковой стенке, обращенной к причалу.
МСЭ 12 также включает в себя поворотную кабельную направляющую 40, установленную возле обращенной к причалу боковой стенки штабелируемого контейнера 14 электроснабжения. Кабельная направляющая 40 переводится из рабочего положения, показанного на фиг.4, в нейтральное положение, показанное на фиг.4 пунктирными линиями. Кабельная направляющая 40 установлена таким образом, чтобы, находясь в рабочем положении, направлять движение силового кабеля 16 через край борта контейнеровоза 10. Это позволяет предотвратить повреждение силового кабеля 16 вследствие волочения последнего через край борта судна. Когда кабельная направляющая 40 не используется, она может быть убрана с переводом в нейтральное положение, что обеспечивает МСЭ 20 более компактную конфигурацию.
Если ось вращения катушки 18 перпендикулярна боковой стенке, обращенной к причалу, то МСЭ 12 включает в себя также опорно-направляющее устройство (не показано) для вывода силового кабеля 16 от катушки 18 к направляющему ручью 40 и для выравнивания силового кабеля 16 по линии с направляющим ручьем 40. Если же ось вращения катушки 18 параллельна боковой стенке, обращенной к причалу, то кабельная направляющая 40 предпочтительно располагается на одной линии с силовым кабелем 16, так что необходимость в опорно-направляющем устройстве отсутствует. В таком случае система 15 размотки-намотки кабеля и кабельная направляющая 40 предпочтительно образуют катушечно-направляющее устройство, при этом система 15 размотки-намотки кабеля размещается на опоре 42, а кабельная направляющая 40 соединена с опорой 42 с возможностью поворота. Система 15 размотки-намотки кабеля подобного типа в целом изображена на фиг.4 и 5.
Кабельная направляющая 40 содержит первый и второй опорные элементы 44, 46. Эти опорные элементы 44, 46 расположены параллельно друг другу и изготовлены из прочного материала, например из металла. В действительности кабельная направляющая 40 должна быть достаточно прочной для того, чтобы выдерживать очень высокие нагрузки и не повреждаться при крайне неблагоприятных погодных условиях.
Между первым и вторым опорными элементами 44, 46 расположено множество роликов 48 для поддержки и направления движения силового кабеля 16. Эти ролики 48 также предпочтительно изготавливать из прочного материала, например из металла.
В одном из вариантов осуществления изобретения кабельная направляющая 40 может содержать по меньшей мере третий опорный элемент (не показан), расположенный между первым и вторым опорными элементами 44, 46. Тогда первая группа роликов располагается между первым и третьим опорными элементами, а вторая группа роликов - между третьим и вторым опорными элементами. Третий опорный элемент дополнительно укрепляет конструкцию кабельной направляющей 40 и делит кабельную направляющую 40 на две зоны, по которым через край борта судна можно независимо друг от друга направлять два отдельных кабеля.
Поворотная кабельная направляющая 40 шарнирно сочленена первым концом 50 с опорой 42, а для поворота кабельной направляющей 40 между рабочим и нейтральным положениями между кабельной направляющей 40 и опорой 42 установлено по меньшей мере два поршня 52, 54. Поршни 52, 54 могут приводиться в действие посредством ручного гидравлического насоса 56. Вместе с тем, кабельная направляющая 40 также может быть связана с электродвигателем.
На втором конце 58 кабельной направляющей 40 имеется направляющий элемент 60 для вывода силового кабеля 16 от кабельной направляющей 40 вниз по борту судна. Такой направляющий элемент 60 обычно включает последний из роликов 48 и дополнительный ролик 62, расположенный на таком расстоянии от него, чтобы между ними можно было пропустить силовой кабель 16. Расстояние между последним из роликов 48 и дополнительным роликом 62 достаточно также для пропускания между ними электрического разъема 22 силового кабеля 16. Направляющий элемент 60 может также включать два поперечных ролика 64, 66. Такой направляющий элемент 60 позволяет всегда направлять силовой кабель 16 с причала в кабельную направляющую 40.
Понятно, что описанное выше катушечно-направляющее устройство, содержащее систему 15 размотки-намотки кабеля и установленную на опоре 42 кабельную направляющую 40, также может располагаться на судне, не будучи встроенным в контейнер энергоснабжения.
Система 15 размотки-намотки кабеля может также быть оснащена выносным пультом управления или блоком радиоуправления (не показаны) для управления любым двигателем или гидравлическим насосом 56, размещенными в штабелируемом контейнере 14 электроснабжения для приведения катушки 18 во вращение и/или поворота кабельной направляющей 40. Это позволяет оператору МСЭ 12 управлять системой размотки-намотки кабеля на безопасном расстоянии, вдали от каких-либо движущихся частей.