Автoры: Бирюлин Игoрь Бoриcoвич, Ветрoва Анжелика Амирoвна, Белая Валентина Анатoльевна, Башилoв Иван Бoриcoвич
Изoбретение oтнocитcя к речнoму транcпорту и может быть круглогодично иcпользовано для перемещения людей и транcпортных cредcтв c одного берега реки на другой. Речной паром cодержит плавcредcтво c cимметричными ноcовыми чаcтями, на которых вертикально уcтановлены cтволы, имеющие в верхней чаcти кольца, канаты, два карусельных ветродвигателя, гидротурбины, установленные в цилиндрических проточных каналах, электрогенераторы, которые соединены с аккумуляторными батареями, размещенными на палубе плавсредства у пульта управления. При этом один конец каната закреплен на кольце опоры, установленной на дне середины реки в верхнем ее течении, а другой, разветвленный, на кольцах стволов - плавсредства. Внутри каждой носовой части плавсредства, в днище которого выполнены всасывающие отверстия, установлен водометный движитель в виде многолопастной крыльчатки, соединенной при помощи вала с элкетродвигателем. Достигается улучшение условий эксплуатации паромов больших размеров, обеспечиваются электрификация и механизация процессов круглогодичного перемещения парома с одного берега на другой, даже при наличии ледовой обстановки. 4 ил.
Известно устройство для преобразования энергии волн в электрическую энергию, содержащее опору, с одной стороны которой под консолью расположены электрогенератор и вал с прикрепленными к нему через кронштейны поплавками (A.с. 112481, СССР).
Опора испытывает односторонний опрокидывающий момент, что отрицательно влияет на ее основание, закрепленное на дне моря.
Известны суда с водометными двигателями, в днище которых имеется всасывающее отверстие, широкая труба, подводящая воду к многолопастной крыльчатке. Она засасывает воду и с большой скоростью выбрасывает ее через отливное отверстие в корме.
Известна прямоточная турбина, содержащая водонепроницаемый корпус вместе с генератором электрического тока, установленная в толще самой гидропластины (Б.Ф.Билимович. Законы механики в технике. М., Просвещение, 1975, стр.91, рис.84, стр.172, рис.174).
Водометные двигатели приемлемы для речных паромов из-за мелководья у берегов, а прямоточные турбины могут вырабатывать электроэнергию, используя течения рек.
Известна гелиоветростанция, содержащая центральный вертикальный ствол, солнечные батареи и ветродвигатели, осями прикрепленные к вершинам треугольника, который через радиальные кронштейны расположен в верхней части ствола (Патент РФ
2182674).
Ветродвигатели с агрегатированными с ними электрическими генераторами способны вырабатывать электрический ток с передачей электроэнергии через кабель на береговые подстанции.
Известен паром, содержащий плавсредство с мачтой, установленной в носовой части, и канат, один конец которого закреплен на мачте, а другой - на дне середины реки в верхнем ее течении, причем мачта установлена с возможностью наклона в обе стороны. По совокупности существенных признаков изобретение принято за прототип (A.C. 1009890, СССР).
К недостаткам парома относятся малая грузоподъемность, низкая скорость перемещения, невозможность эксплуатации при образовании на реке льда.
Технический результат, заключающийся в улучшении условий эксплуатации паромов больших размеров, - получение электрической энергии с использованием силы ветра и течения воды, электрификация и механизация процессов ускоренного перемещения парома с одного берега к другому, даже при наличии ледовой обстановки, все это достигается за счет того, что речной паром, содержащий плавсредство со стволами, установленными в носовых его частях, и основной канат, один конец которого закреплен на опоре, установленной на дне середины реки, в верхнем ее течении, а другой разветвленный - на стволах, а также ветродвигатели, прямоточные гидротурбины, водометные двигатели, электрические генераторы и двигатели, согласно изобретению плавсредство имеет симметричное расположение левой и правой носовых частей, на которых установлены вертикально пустотелые стволы, имеющие в верхних частях кольца, разветвленные канаты, связанные с разветвляющим кольцом, основным канатом и опорой. В стволах установлены приводные валы, сверху через муфты, соединенные с карусельными ветродвигателями, а снизу - с электрогенераторами, установленными внутри плавсредства, электрически через провода, соединенные с аккумуляторными батареями, размещенными на палубе плавсредства у пульта управления. В сквозных цилиндрических каналах, расположенными поперек плавсредства, ниже уровня воды, установлены прямоточные гидротурбины с электрогенераторами, электрически связанными через провода с аккумуляторными батареями. Водометные двигатели, установленные в носовых частях, внутри плавсредства, многолопастные крыльчатки, механически связанные через валы с электродвигателями, установленными внутри плавсредства, и отливные отверстия в носовых торцевых частях плавсредства, перед которыми на проушинах, на осях подвешены со свободным качанием ледорезные устройства с зубьями. Кольца, установленные в верхних частях опоры и стволов, крепятся к ним с помощью стержней, с другой свободной стороны обхвачены хомутами, которые жестко прикреплены к канатам. Над кольцом опоры, над стержнями, с обратной стороны каната прикреплена Z-образная пластина, к верхней части которой на вертикальной оси через сферический шарнир расположен ветрогенератор с крыльчатыми колесами.
На фиг.1 схематически изображен паром, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 изображена опора, вид сбоку; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3, повернутое.
Речной паром содержит плавсредство 1, основной канат 2 и опору 3. Паром удерживается на плаву между причалами 4 и 5. Плавсредство 1 имеет симметричное расположение левой 6 и правой 7 носовых частей, соединенных грузовой палубой, на которых вертикально установлены пустотелые стволы 8 и 9, имеющие в верхних частях кольца 10 и 11, разветвленные канаты 12 и 13, связанные с разветвляющим кольцом 14, основным канатом 2 и опорой 3. В стволе 8 установлен приводной вал 15, сверху через муфту соединен с карусельным ветродвигателем 16, а снизу - с электрогенератором 17, установленным внутри плавсредства 1. В стволе 9 установлен приводной вал 18, сверху через муфту соединен с карусельным ветродвигателем 19, а снизу - с электрогенератором 20, установленным внутри плавсредства 1. Электрогенераторы 17 и 20 проводами (не показаны) электрически соединены с аккумуляторными батареями 21, размещенными на палубе плавсредства 1, у пульта управления 22. В сквозных цилиндрических каналах 23 и 24, расположенных поперек плавсредства 1, установлены прямоточные гидротурбины с электрогенераторами (не показаны), электрически связанных через провода с аккумуляторными батареями 21. Водометные двигатели, установленные в левой 6 и правой 7 носовых частях плавсредства 1 от 1 до 3, имеют всасывающее отверстие 23, выполненные на днище плавсредства 1 многолопастную крыльчатку 26, механически связанную через вал 27 с электродвигателем 28, установленные внутри плавсредства 1, и отливное отверстие 29, в торцевой части плавсредства 1, консольные проушины 30 и 31, обеих носовых частей, на осях 32 и 33 подвешены со свободным качанием ледорезные устройства 34 и 35 с зубьями 36 и 37. Кольцо 38 (см. фиг.3 и 4) прикреплено стержнями 39 к верхней части опоры 3, справа обхвачено хомутом 40, который жестко прикреплен к канату 2. Слева над кольцом 38 к опоре 3 прикреплена Z-образная пластина 41, к верхней части которой на вертикальной оси 42 через сферический шарнир 43 расположен ветрогенератор 44 с крыльчатыми колесами 45. Сигнальные огни 46 установлены в верхних частях опоры 3 и стволов 8 и 9 плавсредства 1.
Высота Н у опоры 3, т.е. основной канат 2, должен в половодье реки находиться не ниже 4 м над водой для беспрепятственного прохождения маломерных судов. Высота h у стволов 8 и 9, т.е. разветвляющие канаты 12 и 13, должна находиться не ниже 3 м над палубой плавсредства 1. Кольца 10 и 11 аналогичны кольцу 38, крепятся к стволам 8 и 9 на кронштейнах (не показаны). Ветродвигатели 16 и 19 и прямоточные турбины с электрогенераторами существующих конструкций должны обеспечить выработку электроэнергии для работы электродвигателей водометных движителей в условиях покрытия реки льдом толщиной до 20-30 см и более. Ледорезные устройства 34 и 35 имеют до 10 шт. и более зубьев 36 и 37 в зависимости от ширины плавсредства 1. На весенне-летний период ледорезные устройства могут быть сняты и вновь установлены с появлением заморозков.
На опоре 3, с левой стороны, на Z-образных пластинах необходимо установить 1, 3, 5 и т.д. ветрогенераторов для компенсации опрокидывающего момента, создающегося силой F (см. фиг.3). Причалы 4 и 5 необходимо установить на вертикальных сваях, что позволит стоящему у них плавсредству 1 производить подзарядку аккумуляторных батарей 21, используя проток воды по сквозным каналам 23 и 24. Водометных движителей может быть установлено по три с каждой стороны плавсредства 1. В летний период работают 1-2 двигателя, в зимний - все три, с одной из частей плавсредства 1. При жестких, неудлиняющихся канатах 12 и 13 причалы 4 и 5 необходимо устраивать под углом
=60-70° к берегам, в сторону течения реки Р.
Паром работает следующим образом. В заглушенном нормальном положении плавсредство 1 удерживается у причала 4 швартовыми. После отдачи швартовых плавсредства от причала включают в работу на пульте управления 22 водометный движитель 1 или 2 левой носовой части 6. Плавсредство 1 отойдет от причала 4 и со скоростью
начнет двигаться к причалу 5, удерживаемое основным канатом 2 и разветвленными канатами 12 и 13 одинаковой длины. При наличии ветра и течения реки электрогенераторы 17 и 20 и электрогенераторы прямоточных гидротурбин внутри каналов 23 и 24 начнут вырабатывать электроэнергию и заряжать аккумуляторные батареи 21. При отсутствии ветра аккумуляторные батареи 21 будут круглосуточно подзаряжаться от электрогенераторов прямоточных гидротурбин. При достижении причала 5 водометный двигатель на пульте управления 22 выключают и плавсредство 1 швартуется к причалу 5. Перемещение плавсредства 1 от причала 5 к причалу 4 повторится в прежней последовательности, только включен будет водометный движитель 1 или 2 правой носовой части плавсредства 1.
На осеннее-зимний период на проушины 30 и 31 с помощью осей 31 и 32 устанавливают ледорезные устройства 34 и 35. При движении плавсредства 1 от причала к причалу встречная корка льда будет разрезаться (крошиться) зубьями 36 и 37. Если толщина льда не поддастся крошению, то зубья 36 и 37 подлезают или налезают на кромку льда, в итоге она будет измельчена, и плавсредство 1 продолжит движение. Паром в этом случае должен работать круглосуточно, чтобы толщина льда не увеличивалась за ночь в образованной майне и позволяла его мощности передвигаться с берега на берег.
Предлагаемый речной паром больших размеров не использует электроэнергию извне, т.е. производится ее получение на самом пароме с использованием силы ветра и течения воды, это обеспечит электрификацию и механизацию процессов круглогодичного перемещения в южных регионах России парома с одного берега реки к другому.
