1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29323
(51) B63H 21/02 (2006.01)
B63H 21/04 (2006.01)
B63H 21/00 (2006.01)
B63H 21/20 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/0836.1
(22) 24.06.2013
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(76) Сложеникин Александр Александрович
(56) RU 2225805 C1, 20.03.2004
SU 1270380 A1, 15.11.1986
JP H03145505 A, 20.06.1991
US 4417878 A, 29.11.1983
(54) ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПАРОАТМОСФЕРНОГО ДВИГАТЕЛЯ В
РЕЧНОМ И МОРСКОМ ФЛОТЕ
(57) Изобретение относится к возобновляемым
источникам энергии, используя энергию солнца,
электроэнергию и в качестве резервного топлива -
паллеты, изготовленные из отходов древесины.
Используемый во флоте пароатмосферный
двигатель имеет два вида тепловых аккумуляторов.
Первый вид-тепловые аккумуляторы, способные
держать температуру 400-450 градусов Цельсия. Их
зарядка осуществляется с помощью
тепловакуумных трубок, использующих энергию
солнца. Второй вид - способны держать
температуру 1400 градусов Цельсия, разогреваются
электроэнергией во время стоянки судов в порту.
Также имеется резервный вид топлива - тепло,
получаемое в результате сгорания древесных
паллет, которые являются возобновляемыми
источниками энергии. Все тепло вырабатываемое
вышеперечисленными источниками энергии
необходимо для работы пароатмосферного
двигателя, который вырабатывает электроэнергию,
которое приводит в движение судно и все его
механизмы.
При переходе судов на данный вид двигателя
можно будет отказаться от традиционных видов
топлива, такие как дизтопливо и мазут. При
сгорании, которых происходит большое количество
выбросов вредных веществ в атмосферу. К тому же
запасы нефти на земле, из которого вырабатывается
мазут и дизтопливо, весьма ограничены.
(19)KZ(13)B(11)29323
2. 29323
2
Изобретение относится к возобновляемым
источникам энергии, используя энергию солнце,
электроэнергию и в качестве резервного топлива –
паллеты, изготовленные из отходов древесины.
Как известно, более 90% всех плавсредств
использующих в качестве двигателя двигатель
внутреннего сгорания, находятся в теплых широтах,
где довольно большое количество солнечных дней в
году. А, следовательно, имею возможность на
протяжении всего года использовать энергию
солнца для зарядки тепловых аккумуляторов. Также
известно, что все суда не постоянно находятся в
движении. А очень большое количество времени
находятся в портах, у причалов, на внешнем рейде.
Где затраты энергии у них минимальные. А в это
время солнечная энергия будет полностью заряжать
тепловые аккумуляторы. На судах имеется большое
количество мест, где можно разместить
тепловакуумные трубки с зеркалами, а проще
обвесить все судно паровакуумными трубками,
единственное условие - зеркала нужно выполнить не
из стекла, а из металла, чтоб во время непогоды их
не повредило волнами и ветром. Или из очень
прочного стекла. Тепловая энергия, полученная с
помощью энергии солнца поступает в
теплоаккумулятор.
Задача изобретения: заменить двигатель
внутреннего сгорания на морском и речном
транспорте на экологически чистую
пароатмосферную установку.
Принцип работы: на фиг.1 показан
горизонтальный разрез пароатмосферного
двигателя.
Обозначены: 1-рабочий цилиндр первого
двигателя, 2-диафрагма рабочего цилиндра первого
двигателя, 3- коленчатый вал первого рабочего
двигателя, 4-шатун, соединяющий диафрагму
рабочего цилиндра и коленчатый вал первого
рабочего двигателя, 5- моторгенератор первого
рабочего двигателя, 6-маховик- ротор генератора
первого рабочего двигателя, 7-единный блок двух
работающих независимо друг от друга
пароатмосферных двигателей, 8- термокамера, 9-
теплопровод подачи тепловой энергии в
термокамеру, 10-рабочий цилиндр второго
двигателя, 11-диафрагма рабочего цилиндра второго
двигателя, 12-коленчатый вал второго рабочего
двигателя, 13-шатун, соединяющий диафрагму
рабочего цилиндра и коленчатый вал второго
рабочего двигателя, 14- моторгенератор второго
рабочего двигателя, 15-маховик-ротор генератора
второго рабочего двигателя.
На фиг.2 показан вертикальный разрез рабочего
цилиндра одного из двух двигателей.
Обозначены: 1/1-рабочий цилиндр, 1/2-задняя
стенка рабочего цилиндра, 1/3-стакан, 1/4- стальная
сетка с крупными ячейками, 1/5- свеча с большими
контактами, 1/6-трубопровод для отсоса лишнего
конденсата, 1/7-форсунка подачи холодной воды в
цилиндр.
Принцип работы двигателя: в рабочем цилиндре
первого двигателя под №1 вода находится в стакане
№1/3, на свечу №1/5 подается мощный
электроразряд, в результате чего происходит
электрогидроудар открытый Юткиным. И
образуется локально давление в 100 000 атмосфер. В
следствии чего вода выстреливает из стакана.
Проходя через ряды сеток, она получает
дополнительный нагрев в результате трения о сетки.
Стакан в цилиндре установлен под наклоном 10
градусов в сторону задней стенки цилиндра. В
результате чего вся вода, вылетевшая из стакана,
попадает на заднюю стенку цилиндра, разогретую
термокамерой. В результате электрогидроудара, а
также трения о сетки и попадания на горячую
стенку цилиндра вода мгновенно превращается в
пар.
Согласна закона физики, конденсация пара равна
температуре кипения жидкости вещества. А,
следовательно, если водяной пар температурой 100
градусов охладить всего на один градус, он
превратится в конденсат. А затем конденсат нагреть
на один градус он снова превратится в пар. При
этом его объем уменьшится в 1630 раз.
В результате чего внутри цилиндра №1 создается
разряжение в 0,98 атмосфера. Конденсация пара
происходит за счет впрыскивания в рабочий
цилиндр через форсунку №1/7 небольшого
количества холодной воды. Во время конденсации
пара внутри цилиндра образуется разряжение и на
внешнюю стенку диафрагмы №2 давит давление в
1кг/см2
. Диафрагмы изготовлены из силиконовой
резины (мембрана) "FORSIL®". Производитель
"Rogers Corporation" (Бельгия). Твердость, Шор А:
40 Высокоэластичная Условная прочность:
68 кгс/см2
Температурный диапазон: от -70°С до
+250°С.
А следовательно на каждый квадратный метр
площади диафрагмы будет воздействовать давление
в 10 тонн, которое прогибает диафрагму, которая в
свою очередь увлекает за собой шатун №4 и,
следовательно, проворачивает коленчатый вал №3.
На конце коленчатого вала имеется маховик №6
который выполняет роль ротора в генераторе, а сам
генератор №5 имеет два режима. При первом
режиме он работает как мотор и выполняет роль
стартера для запуска пароатмосферного двигателя.
Стартер раскручивает пароатмосферный двигатель.
После того как в цилиндре постоянно происходит
парообразование, конденсации и снова
парообразование, и цикличность становится
постоянной, стартер отключается и переходит в
режим генератора и начинает выработку
электроэнергии. Управлением подачи
электроразряда на свечу и впрыска холодной воды
через форсунку занимается компьютерная
программа, которая полностью контролирует все
параметры работы пароатмосферного двигателя.
Большая часть выработанной энергии генератором
поступает на гребные винты судна с
электроприводом, а часть на электрогидроразряд
Юткина. В результате, которого в несколько раз
уменьшается расход тепловой энергии из теплового
аккумулятора. Такая конструкция двигателя, а
именно два двигателя в одном блоке выбрана для
значительного сокращения теплопотерь при работе
3. 29323
3
пароатмофсерного двигателя и его компактности.
На больших судах может быть установлено порядка
десяти таких энергоустановок. И в зависимости от
требуемой мощности, в определенный период
работы судно будет запускать то или иное
количество энергоустановок.
Второй теплоаккумулятор существует для того,
что не всегда имеются солнечные дни, а переход
судна может затянуться на несколько недель, а,
следовательно той энергии, которая вырабатывается
тепловыми энерготрубками не будет хватать. В этом
случае дополнительное тепло будет поступать из
теплового аккумулятора с плавящимся ТАМ с
температурой в 1400 градусов, который в состоянии
держать данную температуру в течение нескольких
недель. Данный теплоаккумалятор будет
разогреваться до 1400 градусов во время стоянки в
портах от центральных электросетей. В случае
полной разрядки первого и второго тепловых
аккумуляторов, имеется резервный источник тепла -
котел, разогревающий термомасло до 450 градусов,
тепловая энергия с данного котла обеспечит работу
пароатмосферных двигателей, а излишки тепла
аккумулируется в первом тепловом аккумуляторе.
Древесные паллеты взяты в качестве резервного
теплового источника потому что они являются
возобновляемым источником тепловой энергии,
чтоб судно перешло в разряд экологически чистого
вида транспорта. А, следовательно, и
налогообложение данного судна как в случае с
электромобилями будет в несколько раз ниже.
Древесные паллеты при сгорании имеют высокую
теплоотдачу.
Технический результат достигается путем
установки на суда пароатмосферных установок,
которые вырабатывают максимум электроэнергии
при минимальных затратах тепловой и солнечной
энергии.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пароатмосферный двигатель, используемый в
речном и морском транспорте, состоящий из двух
гребных винтов с электроприводом,
отличающийся тем, что состоит из двух тепловых
аккумуляторов, резервного теплового котла, десяти
блоков, покрытых термонепроницаемой оболочкой,
в каждом из которых находятся по два
пароатмосферных двигателя, каждый
пароатмосферный двигатель имеет коленчатый вал,
рабочий цилиндр с диафрагмой, шатун,
соединяющий диафрагму с коленчатым валом,
моторгенератор, выполняющий роль стартера и
генератора, маховик, выполняющий одновременно и
роль маховика и роль ротора в генераторе, в каждом
блоке между двумя рабочими цилиндрами
находится тепловая камера.
