Плавучее средство, содержащее резервный накопитель энергии
WATERCRAFT COMPRISING REDUNDANT ENERGY ACCUMULATOR

Изобретение относится к плавучему средству с корпусом, который содержит пропускной канал или который выполнен в виде пропускного канала, причем в пропускном канале установлено приводимое двигателем устройство для ускорения потока воды, в частности, гребной винт, причем двигатель соединен с накопителем энергии.
Плавучее средство указанного типа известно из документа DE 102004049615 B4. Указанное плавучее средство содержит корпус, который образует поверхность для лежания, на которой пользователь может по меньшей мере частично лежать областью своего туловища. Корпус содержит две рукоятки с управляющими элементами. Устройство двигателя может управляться в части мощности посредством указанных управляющих элементов. Устройство двигателя приводит в действие гребной винт. Гребной винт размещен в пропускном канале, причем в области днища плавучего средства гребной винт образует водозаборное отверстие, через которое вода может быть выведена из окружающей среды. Поток воды ускоряется в пропускном канале при помощи гребного винта и выводится в хвостовой части, как в случае с реактивным приводом. Гребной винт приводится в движение электродвигателем, который соединен посредством линий электропитания с аккумуляторной батареей, как накопителем энергии. Накопитель энергии установлен в кожухе, а кожух установлен с внешней стороны в передней выемке в корпусе. Такие плавучие средства в некоторых случаях используются как подводные аппараты для транспортировки водолазов, с помощью которого водолазы осуществляют погружения на достаточно большие расстояния, в частности, если плавучие средства используются в открытом море, где важнейшими являются техническая надежность и высокий уровень удобства передвижения.
Целью изобретения является обеспечение плавучего средства указанного во введении типа, отличающегося высоким уровнем удобства для пользователя.
Указанная цель достигается тем, что в корпусе установлено два накопителя энергии, причем накопители энергии размещены по обеим сторонам центральной продольной плоскости, проходя в продольном направлении корпуса.
Техническая надежность существенно улучшается за счет использования двух накопителей энергии. В частности, в случае выхода из строя одного накопителя энергии, например, вследствие непредвиденных рабочих состояний, пользователь может использовать второй накопитель энергии для возвращения, таким образом, в свой пункт отправления. Таким образом, обеспечивается резерв. Благодаря тому, что накопители энергии размещены по обе стороны центральной продольной плоскости, проходя в направлении движения, обеспечивается уменьшение веса плавучего средства. Таким образом, удобство передвижения в значительной степени увеличивается, поскольку вес накопителя энергии в пространстве для установки корпуса распределяется более равномерно. В частности, это улучшает устойчивость положения и движения.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что накопители энергии размещены по меньшей мере частично по обеим сторонам пропускного канала. Таким образом, обеспечивается компактность конструкции. Кроме того, крутящий момент, инициируемый устройством для ускорения вращающейся воды, может быть по меньшей мере частично стабилизирован, благодаря чему устойчивость передвижения дополнительно улучшается.
В целях равномерного распределения веса, накопители энергии особенно преимущественно должны быть размещены симметрично по отношению к центральной продольной плоскости.
Накопители энергии, например, аккумуляторные батареи, генерируют тепловые потери в ходе эксплуатации. С целью предотвращения перегрева аккумуляторных батарей и, как следствие, преждевременного выхода из строя, в одном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что в дополнение к пропускному каналу в корпусе устанавливается наливная камера, через которую может течь вода, а также то, что в наливной камере по меньшей мере частично размещены накопители энергии. В данном случае, накопители энергии могут рассеивать по меньшей мере часть своих тепловых потерь в воде, протекающей вокруг них.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что по меньшей мере один из накопителей энергии может быть закреплен по меньшей мере в двух установочных положениях в корпусе, причем установочные положения расположены со смещением по отношению друг к другу в направлении продольной оси плавучего средства. Благодаря этому, центр тяжести накопителей энергии может быть смещен в продольном направлении плавучего средства. Благодаря этому, может регулироваться балансировочное положение плавучего средства.
Плавучее средство согласно изобретению также может отличаться тем, что корпус содержит верхнюю часть и нижнюю часть, которая может быть соединена взаимозаменяемым образом с указанной верхней частью, причем в пространстве, образованном верхней частью и нижней частью, образованы отсеки для накопителей энергии, в которых размещены накопители энергии с возможностью снятия. Такая конструкция, прежде всего, требует относительно незначительного обслуживания, поскольку накопители энергии легко доступны и при необходимости могут быть заменены. Для этой цели необходимо только лишь отсоединить нижнюю часть от верхней части. Кроме того, такое выполнение подразумевает простой принцип конструирования, поскольку накопители энергии могут быть размещены в защищенном установочном пространстве между верхней и нижней частями. В частности, накопители энергии защищены от воздействия внешних механических сил.
Было доказано, что будет особенно преимущественным, если центр тяжести накопителей энергии будет расположен со смещением в направлении хвостовой части по отношению к центральной поперечной плоскости, являющейся перпендикулярной продольной оси. Такая конструкция особенно является преимущественной, если тяжелые компоненты, такие как приводной двигатель и управляющие компоненты, размещены в области носовой части.
Плавучее средство согласно изобретению может отличаться тем, что к управляющей электронике присоединено контрольное устройство, осуществляющее контроль за одним или несколькими рабочими состояниями накопителей энергии, и тем, что управляющая электроника содержит устройство переключения, при помощи которого в каждом случае один или оба накопителя энергии могут быть выборочно соединены с двигателем. Например, контрольное устройство может осуществлять контроль за температурой накопителя энергии и в случае неприемлемого увеличения максимальной температуры, указанный накопитель энергии может быть отключен при помощи устройства переключения. Таким образом, в смысле резервной работы, питание двигателя осуществляется отдельно из второго накопителя энергии. Такое устройство значительным образом увеличивает техническую надежность плавучего средства.
Цель изобретения также достигается за счет конструктора для плавучего средства с корпусом, который содержит пропускной канал или который выполнен в виде пропускного канала, причем в пропускном канале установлено приводимое двигателем устройство для ускорения потока воды, в частности, гребной винт, и причем двигатель соединен с накопителем энергии. В соответствие с изобретением, предусмотрено, что корпус содержит отсеки для двух накопителей энергии, которые могут быть установлены в корпусе, причем отсеки выполнены с возможностью выборочной установки накопителей энергии, обладающих различными конструктивными габаритами. Благодаря использованию двух накопителей энергии, снова обеспечивается резервная работа. Благодаря тому, что отсеки выполнены для накопителей энергии, обладающих различными конструктивными габаритами и различной энергоемкостью, изменение мощности может осуществляться простым образом. Таким образом, имея единую конструкцию корпуса, представляется возможным обеспечение различных вариантов моделей, или же имеющееся плавучее средство может быть модифицировано до более мощного варианта посредством замены накопителей энергии.
Изобретение будет описано более подробно ниже, опираясь на приведенный в качестве примера вариант осуществления, изображенный на чертежах, где:
на фиг. 1 изображен вид в перспективе плавучего средства сзади сбоку,
на фиг. 2 изображен вид в перспективе плавучего средства по фиг. 1 снизу сбоку с отсоединенной нижней частью,
на фиг. 3 изображен вертикальный разрез по области хвостовой части плавучего средства вида по фиг. 2, и
на фиг. 4 изображено плавучее средство по фиг. 2 снизу в увеличенном виде.
На фиг. 1 изображено плавучее средство, содержащее корпус 10. В данном случае, корпус 10 содержит верхнюю часть 20 и нижнюю часть 30. Верхняя часть снабжена двумя рукоятками 14 управления, расположенными по обеим сторонам корпуса 10. Пользователь может держаться за указанные рукоятки 14 управления и может управлять плавучим средством при помощи управляющих элементов, присоединенных к рукояткам 14 управления. В частности, таким способом также может изменяться мощность двигателя плавучего средства. Пользователь, держащийся за рукоятки 14 управления, лежит своим туловищем частично на верхней части 20 в области позади дисплея 15.
Как можно увидеть на фиг. 2, нижняя часть 30 может быть отсоединена от верхней части 20. Для этой цели нижняя часть прикреплена винтами к верхней части 20. На фиг. 2 изображено плавучее средство со снятой нижней частью 30. Как можно увидеть на данном изображении, между верхней частью 20 и нижней частью 30, соответственно, образовано приемное пространство. Указанное приемное пространство ограничено верхней стороной основной стенки 22 верхней части 20. Компоненты плавучего средства могут быть устойчиво установлены на указанной основной стенке 22.
Как можно увидеть на фиг. 2, управляющая электроника 40 установлена в области носовой части 11 плавучего средства. Приводной механизм в виде электродвигателя 50 размещен защищенным образом в кожухе за управляющей электроникой 40 для смещения в направлении хвостовой части 12. Выходной вал двигателя 50 проходит через полую трубу 51 и удерживает гребной винт 52 на своем свободном конце. Гребной винт 52 размещен в пропускном канале 60. В данном случае, пропускной канал 60 образован полым телом, которое образует водозаборное отверстие 61 в области днища плавучего средства. Указанное водозаборное отверстие 61 стабилизируется посредством направляющего элемента 62, размещенного по центру в водозаборном отверстии 61. В дополнение к своей механической защитной функции, направляющий элемент 62 предназначен для обеспечения устойчивости движения. Он функционирует подобно килю парусного судна. Кроме того, направляющий элемент 62 также защищает пропускной канал 61 от механической нагрузки в области водозаборного отверстия, когда плавучее средство находится на мели или лежит на суше. Как уже было указано выше, в области между верхней частью 20 и нижней частью 30 ниже основной стенки 22 образована приемная камера, в которой установлены электрические компоненты, в частности, управляющая электроника 40, двигатель 50, а также накопители 70 энергии (аккумуляторные батареи). Указанная приемная камера сообщается с окружающей средой посредством водопроводящих отверстий. В данном случае водопроводящие отверстия выполнены в нижней части 30. Как можно увидеть на фиг. 1, водопроводящие отверстия выполнены в виде отверстий 35 для впуска воды в области носовой части 11 и в виде отверстий 33 для выпуска воды в области хвостовой части 12. Таким образом, приемная камера образует наливную камеру. Когда плавучее средство погружается в воду, указанная наливная камера заполняется водой, которая проходит через водопроводящие отверстия. Когда плавучее средство начинает движение, в наливной камере образуется поток. Следовательно, вода заполняет наливную камеру через отверстия 35 для впуска воды. Вода течет через наливную камеру и во время этого омывает электрические компоненты, размещаемые в наливной камере. При работе, вода поглощает потери мощности от электрических компонентов и охлаждает их. После протекания через наливную камеру, вода выходит из нее через отверстия 33 для выпуска воды, которые размещены симметрично по обеим сторонам сопла 34.
На фиг. 2 также можно увидеть, что пропускной канал 60 проходит в области наливной камеры и частично ограничивает две подобласти наливной камеры по отношению друг к другу. В каждом случае один накопитель энергии (аккумуляторная батарея) размещен в каждой подобласти. Каждая подобласть также имеет одно из двух отверстий 33 для выпуска воды. Электрические компоненты установлены на основной стенке 22 верхней части 20 при помощи подвесок. Здесь подвески выбираются так, что в областях, через которые рассеиваются тепловые потери, электрические компоненты установлены на расстоянии от основной стенки 22. Таким образом, вода в наливной камере может непрерывно протекать вокруг установленных в ней компонентов. Было установлено, что размещение пропускного канала 60 в наливной камере приводит к сужению поперечного сечения наливной камеры. Таким способом, обеспечивается увеличение скорости потока в суженой области. Посредством такого изменения скорости, представляется возможным направленное регулирование потока воды, а следовательно - охлаждающее действие, в зависимости от того, какой электрический компонент должен быть охлажден. В приведенном в качестве примера варианте осуществления настоящего изобретения накопители 70 энергии размещены в области суженных поперечных сечений в подобластях.
На своем конце, выходящем из водозаборного отверстия 61 в направлении потока, полое тело образует область фланца, на которую может быть установлен корпус 63 рабочего колеса при помощи фланцевого крепления. Гребной винт 52 установлен внутри корпуса 63 рабочего колеса. За гребным винтом 52 в направлении потока установлен статор 53 потока. При эксплуатации гребной винт 52 черпает воду в пропускной канал 16 через водозаборное отверстие 61, ускоряет и откачивает ее через корпус 63 рабочего колеса в области сопла 34. В данном случае, назначением статора 53 является выравнивание движения вращающейся воды так, чтобы в целях улучшения эффективности, поток выходил из сопла с наименее возможным завихрением.
Как можно увидеть на фиг. 1, верхняя часть 20 содержит отсеки 21 в области основной стенки 22. Указанные отсеки 21 расположены по обеим сторонам пропускного канала 60.
Из фиг. 3 может быть видно, что отсеки 21 размещены по обеим сторонам центральной продольной плоскости плавучего средства, проходя по центральной продольной оси L (см. фиг. 2). На фиг. 3 центральная продольная плоскость проходит вертикально. Установка двух отсеков 21 в центральной продольной плоскости осуществляется для обеспечения симметричности выполнения. Накопители 70 энергии, которые в данном случае выполнены в виде аккумуляторных батарей, могут быть размещены в отсеках 21. Вследствие симметричного расположения отсеков 21, накопители 70 энергии размещены также симметрично относительно центральной продольной плоскости.
На фиг. 4 изображено размещение накопителей 70 энергии в отсеках 21. Как показано на фиг. 4, отсек 21 имеет такие размеры, чтобы в продольном направлении L плавучего средства его длина была больше, чем длина накопителя 70 энергии в указанном направлении. Следовательно, отсек 21 обеспечивает пространство для альтернативной установки другого накопителя 70 энергии, имеющего, соответственно, более крупные габариты, и который, соответственно, обладает более высоким выходом мощности.