способ разгона и торможения судна-электрохода при отходе-подходе его к пирсу с электрическим питанием от береговой сети

Формула изобретения

1. Способ разгона и торможения судна-электрохода при отходе-подходе его к пирсу с электрическим питанием от береговой сети, заключающийся в том, что при отходе судна от пирса перед началом его движения подают электрическое питание в судовую сеть от береговой сети, имеющей протяженный участок контактного токопровода, посредством прижатия к нему подвижного токосъемного устройства судна, включают гребной электродвигатель судна, соединенный с его гребным винтом, на работу от судовой сети, сообщенной в данный момент с береговой, на переднем ходу и развивают его обороты, осуществляя разгон судна, а при подходе судна к пирсу останавливают гребной электродвигатель или снижают частоту его вращения, переключают его на работу на "задний ход", осуществляя торможение судна, отличающийся тем, что токосъемное устройство судна используют в виде расположенного над судном подвижного устройства, контактирующего с береговым токопроводом, который располагают над водной поверхностью и которому придают ограниченную протяженность над водой, контактирование осуществляют кратковременно, а именно только при нахождении судна у пирса, причем при отходе судна подачу электрического питания в судовую сеть осуществляют путем перемещения вверх и прижатия токосъемного устройства к береговому токопроводу, осуществляя отход и разгон судна, а по его достижению, в момент окончания длины ограниченного участка берегового токопровода, производят отключение его сети от береговой сети с одновременным переключением на судовой источник электрического питания, и опускают подвижное токосъемное устройство, а при подходе судна к пирсу после остановки гребного электродвигателя или снижения частоты его вращения поднимают подвижное токосъемное устройство и в момент нахождения устройства под оконечным участком токопровода береговой сети прижимают подвижное токосъемное устройство к участку токопровода береговой сети, переключают одновременно судовую сеть на питание от береговой сети, гребной электродвигатель включают на работу на "задний ход", осуществляя торможение судна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвижное токосъемное устройство судна используют выполненным в виде пантографа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что протяженный участок токопровода береговой сети выполнен в виде контактного рельса.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к области транспорта, в частности транспортных средств-судов с электродвижением, и может быть использовано для увеличения эффективности использования судов с электрической гребной установкой и расширения области их применения на различных акваториях.

Анализ применения судов с гребными электрическими установками (ГЭУ) показал, что использование в них химического источника тока является наиболее эффективным и экономичным способом энергоснабжения судов-электроходов с ограниченной автономностью плавания. Химическим источником тока этих судов может являться аккумуляторная батарея. Это наиболее характерно для малотоннажных судов-паромов, использующихся на линиях незначительной протяженности (внутригородские и внутрипортовые линии-переправы). Однако особенностью передвижения паромов является большое количество пусков и реверсов гребного электродвигателя, особенно вблизи берега, сопровождающихся повышенным энергопотреблением в динамических режимах, таких как разгон при отходе и торможение при подходе судна к берегу. Это приводит к повышенному, в значительной степени, расходу ограниченной емкости аккумуляторной батареи и уменьшению ее энергоресурса. Назревшей общественной потребностью является оптимизация расхода емкости аккумуляторной батареи такого судна при его разгоне и торможении, т.е. в таких режимах использования судна, когда расход емкости максимален.

Известен способ разгона и торможения судна-электрохода (парома) при береговом электроснабжении гребного электродвигателя судна-парома, осуществляющего переправу через реку, заключающийся в том, что подводят электрическое питание к судовой сети через протяженный вдоль всего пути судна подвесной токопровод, соединенный со станцией берегового питания, и через токосъемную каретку контактным способом (см. источник ww.psrb.de/eisenbahn/faehre/images). Этот известный способ характерен тем, что подвесной токопровод используют протянутым на всю длину пути судна-парома. В данном случае передвижение судна по водоему, включающее в себя необходимые маневры при отходе и подходе к берегу, особенно разгон и торможение судна, производят путем постоянной подачи берегового электрического питания на гребной электрический двигатель, соединенный с гребным винтом. Известный способ позволяет экономно расходовать емкость аккумуляторных батарей судна. Существенным недостатком является то, что данный способ ограничивает маневренные свойства передвигающегося по акватории судна из-за фиксированного расположения над ней подвесного токопровода, что делает практически неприменимым использование способа на речных водоемах и водоемах с повышенным волнением. Применению известного способа для передвижения судна на дальних маршрутах препятствует необходимость дополнительных затрат, неизбежных при установке подвесного токопровода на всю длину переправы. Кроме того, размещение линии токопровода над акваторией между одним берегом и другим затрудняет движение судов, осуществляющих движение по этой акватории. Другим его недостатком является то, что судно, движение которого осуществляется путем постоянной подачи берегового электрического питания на гребной электрический двигатель, обладает минимальной автономностью на случай внезапного прекращения электропитания от береговой сети, что в значительной степени снижает безопасность плавания и ограничивает область применения такого известного способа. По указанным причинам известный способ своего применения не нашел.

Известен также способ разгона и торможения судна-электрохода при отходе и подходе его к пирсу при электропитании судна от подводных рельс по всему пути судна посредством подводной каретки с тросом, питаемым от электростанции берегового питания, являющийся наиболее близким к заявляемому (см. заявку на патент РФ №95104766).

Известный способ заключается в том, что при отходе судна от пирса и разгоне перед началом его движения подают электрическое питание в судовую сеть от береговой сети, имеющей протяженный по всему пути судна участок контактного токопровода. Это осуществляют прижатием к данному токопроводу подвижного токосъемного устройства судна в виде подводной каретки с тросом. После этого включают гребной электродвигатель судна, соединенный с его гребным винтом, на работу от судовой сети, сообщенной в данный момент с береговой, на переднем ходу и развивают его обороты, осуществляя разгон судна. При подходе же судна к пирсу при его электропитании, также осуществляемом от береговой сети, останавливают гребной электродвигатель или снижают частоту его вращения, далее переключают его на работу на "задний ход", осуществляя торможение судна. Контактный токопровод используют в виде рельсов, проложенных по дну водоема, а токосъемное устройство - в виде подводной каретки с тросом.

Известный способ разгона и торможения судна при таком электроснабжении гребного электрического двигателя судна позволяет применять его при движении судна-парома на водоеме с пресной водой. Этот известный способ уже не затрудняет движение на акватории других судов, и он также позволяет экономно расходовать емкость аккумуляторной батареи судна.

Однако он имеет недостатки, ограничивающие его использование. Во-первых, данный электроход может функционировать лишь на пресных водоемах по причине возможности возникновения коротких замыканий в системе подвода электрического питания при использовании судна в акваториях с морской водой. Во-вторых, такая техническая система не может обеспечить свободной траектории надежного и безопасного передвижения судна и снижает маневренные качества судна по причине фиксированного расположения подводного рельса-токопровода в определенном маршрутном направлении. Это делает способ практически неприменимым на речных водоемах, особенно с быстрым течением. В-третьих, судно-паром здесь обладает минимальной автономностью на случай внезапного прекращения электропитания от береговой сети, что в значительной степени также снижает безопасность плавания. В-четвертых, прокладывание подводных рельс, наличие в подводной части корпуса судна токосъемной подвижной каретки с тросом усложняет и удорожает применение известного способа.

Отмеченные недостатки ограничивают использование данного известного способа.

Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является устранение указанных недостатков, а именно удешевление использования, повышение надежности, расширение сферы применения.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе разгона и торможения судна-электрохода при отходе-подходе его к пирсу с электрическим питанием от береговой сети, заключающемся в том, что при отходе судна от пирса перед началом его движения подают электрическое питание в судовую сеть от береговой сети, имеющей протяженный участок контактного токопровода, посредством прижатия к нему подвижного токосъемного устройства судна, включают гребной электродвигатель судна, соединенный с его гребным винтом, на работу от судовой сети, сообщенной в данный момент с береговой, на переднем ходу и развивают его обороты, осуществляя разгон судна, а при подходе судна к пирсу останавливают гребной электродвигатель или снижают частоту его вращения, переключают его на работу на "задний ход", осуществляя торможение судна, в отличие от него в заявляемом способе токосъемное устройство судна используют в виде расположенного над судном подвижного устройства, контактирующего с береговым токопроводом, который располагают над водной поверхностью и которому придают ограниченную протяженность над водой. Контактирование осуществляют кратковременно, а именно только при нахождении судна у пирса, причем при отходе судна подачу электрического питания в судовую сеть осуществляют путем перемещения вверх и прижатия токосъемного устройства к береговому токопроводу, осуществляя отход и разгон судна. Далее по достижению разгона судна, в момент окончания длины ограниченного участка берегового токопровода, производят отключение его сети от береговой сети с одновременным переключением ее на судовой источник электрического питания и опускают подвижное токосъемное устройство. При подходе судна к пирсу, после остановки гребного электродвигателя или снижения частоты его вращения, поднимают подвижное токосъемное устройство и в момент нахождения устройства под оконечным участком токопровода береговой сети прижимают первое ко второму, переключают одновременно судовую сеть на питание от береговой сети. После этого гребной электродвигатель включают на работу на "задний ход", таким образом, осуществляя торможение судна.

Наиболее целесообразно подвижное токосъемное устройство использовать выполненным в виде пантографа, а протяженный участок токопровода береговой сети - в виде контактного рельса.

Заявляемый способ позволяет обеспечить поставленную задачу, а именно упрощение и удешевление использования, повышение надежности и расширение сферы использования. Так, наличие берегового токопровода, располагаемого над водной поверхностью, позволяет использовать судно как на пресных водоемах, так и в акваториях с морской водой. Ввиду того, что применяется токопровод ограниченной протяженности, обеспечивается свободная траектория передвижения судна по маршруту, что повышает и маневренные качества, и автономность судна во время передвижения по воде. Кроме того, это позволяет использовать судно на акваториях с повышенным волнением. В заявляемом способе не требуется установка подвесного токопровода на всю длину переправы, что позволяет снизить затраты на осуществление переправы и не препятствует движению судов по водоему. Этим обеспечивается простота, повышение надежности, сравнительная дешевизна и расширение сферы использования заявляемого способа. Кроме того, как и у известных технических решений, заявляемый способ в некоторой степени позволяет экономно расходовать емкость аккумуляторной батареи судна, т.е. сберегать ее энергоресурс.

Заявляемый способ поясняется чертежами, на которых представлен состав (фиг.1) и схема (фиг.2) устройства, реализующего способ разгона и торможения судна-электрохода при отходе-подходе его к пирсу с электрическим питанием от береговой сети.

Устройство, реализующее способ, содержит береговой подвесной токопровод 1 в виде двух параллельно расположенных рельс (не показаны) с питающим напряжением переменного тока для судна 2, подвижные токосъемные устройства, выполненные в виде пантографов с электрическими приводами подъема (не показано) - носового 3 и кормового 4, гребной электрический двигатель 5, аккумуляторную батарею 6, устройство преобразования постоянного тока в переменный ток и переменного тока в постоянный ток 7, коммутирующий аппарат в виде контактора с катушкой, подключенной в цепь 8, замыкающими контактами 9, размыкающими контактами 10 и блок-контактами (не показано) контактора, коммутирующее устройство 11, выполненное в виде включателя, скользящие контакты 12, 12' пантографов 3 и 4 соответственно.

Способ осуществляют следующим образом. Во время рейса судна 2 питание его судовой сети осуществляется от аккумуляторной батареи 6, а катушка 8 контактора обесточена, так как к контактному токосъемнику (носовому пантографу 3 или кормовому пантографу 4) напряжение не подведено ввиду того, что соприкосновение между токопроводом 1 и скользящими контактами 12 или 12' отсутствует. По этой причине контакты 9 разомкнуты, а контакты 10 контактора замкнуты. Питание гребного электрического двигателя 5 и вспомогательных электрических потребителей (не показано) судна 2 осуществляется от аккумуляторной батареи 6 через преобразователь 7, работающий в режиме преобразования постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, необходимый для питания гребного электрического двигателя 5. При подходе судна 2 к пирсу 13 гребной электрический двигатель 5 обычно останавливают или снижают частоту его вращения. В момент, когда расстояние между судном 2 и пирсом 13 достаточно для контакта между токопроводом 1 и скользящими контактами 12 или 12' одного из подвижных токосъемных устройств (например, носового 3 при подходе судна носом), поднимают токосъемник-пантограф 3, осуществляют контактное прижатие его скользящих контактов 12 к токопроводу 1 (кормовое токосъемное устройство 4 при этом опущено). В результате катушка контактора 8 получает питание от напряжения сети берегового питания, происходит размыкание контактов 10 контактора и практически одновременное отключение гребного электрического двигателя 5 и вспомогательных электрических потребителей (не показано) судна 2 от аккумуляторной батареи 6, и практически одновременное замыкание контактов 9 этого контактора в судовой цепи, осуществляя тем самым подключение питания гребного электрического двигателя 5 и вспомогательных электрических потребителей судна (не показано) к сети берегового питания через скользящие контакты 12 носового токосъемного устройства 3, а также замыкание блок-контактов (не показано) контактора, которые замыкают цепь питания сигнальной лампы (не показано), информирующей о подключении сети судна к береговому электрическому питанию. После этого включают гребной электродвигатель 5 на работу на "задний ход" и можно производить увеличение оборотов его заднего хода, осуществляя его питание от берегового источника, для торможения судна 2. В таком состоянии происходит торможение судна, остановка, стоянка судна у пирса.

Коммутирующее устройство 11, выполненное в виде включателя, выполняет функцию подключения аккумуляторной батареи 6 к сети берегового питания через преобразователь 7, работающий в режиме выпрямителя, для осуществления ее заряда в момент, когда это необходимо, т.е. при ее разряде. Это обычно производят в ночной период, когда судно-электроход простаивает, а этого времени вполне достаточно для ее полного заряда. Таким образом достигается сбережение энергоресурса аккумуляторной батареи.

Разгон судна при его отходе производят до момента, когда скользящие контакты 12' или 12 одного из подвижных токосъемных устройств (например, кормового 4 при отходе судна носом) прекратят скольжение и соприкосновение с токопроводом 1 по причине окончания длины токопровода. Происходит прекращение питания катушки контактора 8, который разомкнет контакты 9, одновременно замкнет контакты 10, размыкает блок-контакты (не показано) цепь питания сигнальной лампы (не показано), информирующей об отключении гребного электрического двигателя 5 и вспомогательных электрических потребителей (не показано) судна 2 от сети берегового питания. Практически одновременно происходит подключение их к питанию от аккумуляторной батареи 6. Так производят использование способа.