Електричне моторне судно з охолоджуванням оточуючою водою

1. Моторне судно з корпусом судна, на який користувач щонайменше частково лягає або стає, з проточним каналом, що проходить в корпусі судна, з гребним гвинтом, що приводиться в рух електромотором, при цьому електромотор і батареї, а також прилад керування електромотором і гребний гвинт щонайменше на окремих ділянках розміщені в проточному каналі, яке відрізняється тим, що батареї (5, 6) встановлені у водонепроникному кожусі (9) і знаходяться щонайменше на окремих ділянках в теплопровідному контакті з кожухом (9), причому кожух (9) щонайменше частково складається з теплопровідного матеріалу і виконаний з можливістю теплопровідного контакту з протікаючою водою, причому батареї (5, 6) мають напругу, яка менше або дорівнює 60 В. 2. Моторне судно за п. 1, яке відрізняється тим, що кожух (9) щонайменше частково складається з алюмінію. 3. Моторне судно за п. 1, яке відрізняється тим, що кожух (9) розташований щонайменше частково в ділянці проточного каналу (8). 4. Моторне судно за п. 1, яке відрізняється тим, що кожух (9) з батареями (5, 6) розташований у виконаному на нижній стороні корпусу (10) судна поглибленні (13), яке щонайменше частково розташоване поза проточним каналом (8) і вхідним отвором (11) проточного каналу (8) і при цьому кожух (9) щонайменше з боку правого і лівого бор 2 (19) 1 3 94573 4 відносно оточуючого середовища, причому привідний вал (3.1) через ущільнювальну касету (40) виходить з приймального корпусу (3.5), при цьому ущільнювальна касета (40) ущільнює привідний вал (3.1) за допомогою щонайменше двох ущільнювальних кілець (3.3), і при цьому ущільнювальна касета (40) виконана з можливістю сполучення з привідним валом (3.1) в різних монтажних положеннях і з можливістю регулювання в осьовому напрямку. 11. Моторне судно за п. 10, яке відрізняється тим, що робоча поверхня привідного вала (3.1), з якою взаємодіють ущільнювальні кільця (3.3), піддана обробці для поліпшення поверхні, наприклад, покрита твердим сплавом. 12. Моторне судно за п. 10, яке відрізняється тим, що між або за двома і більше ущільнювальними кільцями (3.3) розташований датчик протікань. 13. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що проточний канал (8) сформований за одне ціле в корпусі (10) судна. 14. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що проточний канал (8) починається вхідним отвором (11) в ділянці носа корпусу (10) судна і закінчується вихідним отвором (12) в ділянці корми корпусу (10) судна, причому підводний привідний блок встановлений в проточному каналі (8) у вигляді штовхального і всмоктувального пристрою. 15. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що з підводним привідним блоком сполучений прилад дистанційного керування, який рознімно встановлений на корпусі (10) судна і через безпровідну передавальну лінію має дійовий зв'язок з приладом (4) керування підводним блоком. 16. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що корпус (10) судна під підводним привідним блоком в проточному каналі має пластину, що відкривається, заслінку або тому подібне для забезпечення доступу до підводного блока. 17. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що гребний гвинт (2), електромотор (3) і прилад (4) керування виконані у вигляді підводного привідного блока, який встановлений в проточному каналі (8), причому батареї (5, 6) для електромотора (3) встановлені в окремому кожусі (9), який нерухомо або з можливістю заміни встановлений в корпусі (10) судна. 18. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що з гребним гвинтом (2) в проточному каналі (8), в напрямку потоку перед або після гребного гвинта, сполучений статор потоку, який щонайменше частково випрямляє водяний потік, що обертається, виникаючий в проточному каналі. 19. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що статор (1) потоку нерухомо з'єднаний з корпусом (10) судна. 20. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що статор (1) потоку має направляючі лопатки, які концентрично розташовані в проточному каналі (8). 21. Моторне судно за п. 1 або 7, яке відрізняється тим, що статор (1) потоку розташований в ділянці випускаючого воду сопла (дифузора) проточного каналу (8), що звужується в поперечному пеперерізі. Винахід стосується моторного судна з корпусом судна, на який користувач щонайменше частково лягає або стає, з проточним каналом, що проходить в корпусі судна, з гребним гвинтом, що приводиться в рух електромотором, при цьому електромотор і батареї, а також прилад керування електромотором і гребний гвинт, щонайменше на окремих ділянках розміщені в проточному каналі. Моторне судно такого роду відоме з WO 96/30087. При цьому користувач лежить на корпусі судна, а гребний гвинт в проточному каналі приводиться в рух електромотором, який працює від батарей, так що через проточний канал засмоктується водний потік, який проходить проти напряму руху моторного судна. Водяний потік може відводитися від користувача, а за допомогою форми корпусу судна рухомий водяний потік може направлятися мимо користувача. Це полегшує плавання і пірнання з моторним судном. Виконання моторного судна складне за своєю конструкцією і незручне для обслуговування. Електромотор сполучений з гребним гвинтом через передачу. Для підтримки потужності електромотора всередині корпусу судна здійснюється його охолоджування. Потужність такого моторного судна відносно обмежена. Крім того, в зв'язку зі скла дною конструкцією воно має значну вагу і внаслідок цього незручне для використання. Задачею винаходу є створення моторного судна згаданого на початку типу, яке має високий коефіцієнт корисної дії. Задача винаходу вирішується за допомогою того, що батареї встановлені у водонепроникному кожусі і щонайменше на окремих ділянках знаходяться в теплопровідному контакті з кожухом, причому кожух щонайменше частково складається і теплопровідного матеріалу і знаходиться в теплопровідному контакті і протікаючою водою. У цьому місці потрібно зазначити, що під поняттям «батареї» треба мати на увазі також акумулятори. При цьому неминуче виникаюче при високій потужності електромотора тепловиділення в батареях може бути надійно і просто передано воді. Вона представляє практично необмежений охолоджуючий резервуар. Щоб забезпечити хорошу теплопередачу воді, переважним чином може бути передбачено, що кожух щонайменше частково складається з алюмінію. Алюмінієвий матеріал, зокрема, в середовищі морської води, має достатню корозійну стійкість. Для збереження достатньої безпеки при використанні у випадку аварії, згідно з одним можливим варіантом винаходу передбачено, що батареї ма 5 ють напругу меншу або рівну 60 В. При цьому відповідне винаходу охолоджування особливо придатне для відведення виникаючого тепла, як пояснює наведений нижче приклад. При потужності, що віддається, на привідному валу 4 кВт і загальному коефіцієнті корисної дії системи приводу (90% двигун + 5% електроніка = 85% загальний) близько 85% споживана потужність від батарей становить 4,7 кВт. При 45 В/понад 100 А можливий струм, що установився, нагріває всю систему. Це означає, що нарівні з досягненням високого технічного коефіцієнта корисної дії згідно з винаходом надійно охолоджує 700 Вт. Інше виконання винаходу може відрізнятися тим, що кожух з батареями розташований щонайменше частково в ділянці проточного каналу. У цій ділянці має місце великий об'ємний потік охолоджуючої води, що сприяє ефективному охолоджуванню. Згідно з іншим переважним варіантом винаходу може бути передбачено, що кожух з батареями розташований у виконаному на нижній стороні корпусу судна поглибленні, яке щонайменше частково розташоване поза проточним каналом і вхідним отвором проточного каналу, і, що кожух щонайменше з боку правого і лівого боргів і/або з боку кіля частково розташований в протікаючій воді. При такому розташуванні є можливим обтікання водного потоку по великій площі. Вагове тарування моторного судна відносно оптимального центра ваги може підтримуватися простим способом за допомогою того, що кожух проходить навколо центральної ділянки корпуси судна, утвореної між носом і кормою, в напрямі носа. Батареї легко доступні для процесу зарядки або можуть бути легко витягнуті завдяки цьому може бути вставлений новий кожух із зарядженими батареями. Батареї витягнутого кожуха можуть повторно заряджатися. Таким чином, моторне судно знаходиться в стані готовності, що для станції прокату є особливою перевагою. Кожух для батарей водонепроникний і має переважним чином водонепроникне гніздо для зарядки. У даного моторного судна може бути забезпечена тривала робота з високим коефіцієнтом корисної дії в тому випадку, якщо передбачено, що електромотор виконаний у вигляді двигуна з внутрішнім ротором, що статор за допомогою теплопровідного вузла знаходиться в теплопровідному контакті з приймальним корпусом електромотора, причому приймальний корпус в сполученій з теплопровідним вузлом ділянці щонайменше частково складається з теплопровідного матеріалу, і при цьому приймальний корпус щонайменше частково розташований в проточному каналі. Виконаний таким чином електромотор може надійно віддавати своє тепло протікаючій воді. При цьому теплопровідність забезпечує визначене і швидке відведення тепла. При такому розташуванні можна відмовитися від додаткових охолоджуючих пристроїв, що істотно знижує кількість частин для моторного судна. Однаковим чином у разі необхідності електронний прилад керування, який має 94573 6 електронну систему комутації і при необхідності силові частини, може охолоджуватися у воді. Переважно електроніка і мотор утворюють єдиний блок, в якому ці вузли при необхідності можуть бути термічно з'єднані. Згідно з переважним виконанням винаходу може бути передбачено, що теплопровідний вузол виконаний у вигляді теплопровідної заливальної маси, яка з'єднана з приймальним корпусом за допомогою замикання матеріалом. Таким чином, створюється хороша теплопередача між статором і приймальним корпусом електромотора. Для забезпечення можливості переналагодження простим способом електромотора на різні рівні потужності може бути передбачено, що корпус електромотора утворює приймальний елемент для статора, в якому можуть бути встановлені різні в плані набору комплектуючих елементів статори, при цьому статори мають відповідно до різних діапазонів потужності різну протяжність в осьовому напрямі привідного вала ротора. Надійна герметизація приймального корпусу досягається за рахунок того, що ротор і статор встановлені в приймальному корпусі, герметично закритому відносно навколишнього середовища, причому привідний вал через ущільнювальну касету виходить з приймального корпусу, при цьому ущільнювальна касета ущільнює привідний вал за допомогою щонайменше двох ущільнювальних кілець і при цьому ущільнювальна касета виконана з можливістю сполучення з привідним валом в різних монтажних положеннях і з можливістю регулювання в осьовому напрямі. Зміщувана ущільнювальна касета дозволяє сполучати (встановлювати) ущільнювальні кільця з різними ділянками вала. У цьому може виникнути необхідність у випадку, коли після певного терміну служби ущільнювальні кільця припрацювалися до поверхні вала і виникає небезпека протікань. Термін служби привідного вала може бути збільшений за рахунок того, що робоча поверхня привідного вала, з якою взаємодіють ущільнювальні кільця, піддана обробці для поліпшення поверхні, наприклад, покрита твердим сплавом. Простий контроль за протіканнями можливий завдяки тому, що між або за двома або переважно після всіх ущільнювальних кілець розташований датчик протікань. Згідно з винаходом може бути передбачене об'єднання гребного гвинта, електромотора і приладу керування електродвигуном в один підводний блок і його установлення в проточному каналі. Це дає істотне спрощення в конструкції частин, зокрема, корпусу судна, і вигідне для обслуговування моторного судна. Якщо передбачено, що корпус судна має над проточним каналом поверхню для лежання або платформу для користувача, то він може використовуватися в двох варіантах застосування. Конструктивне виконання може бути додатково спрощене за рахунок того, що проточний канал сформований за одне ціле в корпусі судна. Особливо переважним виявилося виконання, яке відрізняється тим, що проточний канал почи 7 нається вхідним отвором в ділянці носа корпусу судна і закінчується вихідним отвором в ділянці корми корпусу судна і при цьому підводний привідний блок встановлений в проточному каналі у вигляді штовхального і всмоктувального пристрою. Для обох різних видів застосування моторного судна, тобто в положенні лежачи або в положенні стоячи, має перевагу виконання, яке відрізняється тим, що з підводним привідний блоком зв'язаний прилад дистанційного керування, який роз'ємно встановлений на корпусі судна і через безпровідну передавальну лінію має дійовий зв'язок з приладом керування підводним блоком. Для простого обслуговування або ремонту підводного привідного блока додатково передбачено, що корпус судна під підводним привідним блоком в проточному каналі має пластину, що відкривається, заслінку або тому подібне, за допомогою чого можливий доступ до підводного блока. Згідно з переважним варіантом виконання винаходу може бути передбачено, що з гребним гвинтом в проточному каналі в напрямі потоку перед або після гребного гвинта, може бути сполучений статор потоку, який щонайменше частково випрямляє водяний потік, що обертається, виникаючий в проточному каналі. Статор потоку сприймає обертальний рух прискореної гребним гвинтом води і перетворює його в додаткову штовхальну силу. Створений струмінь води поступає в оточуючу воду без зменшуючого штовхальну силу спіралеподібного вихрового потоку, внаслідок чого досягається ефективна робота з високим коефіцієнтом корисної дії. Статор потоку переважно нерухомо з'єднаний безпосередньо з корпусом судна. Проста конструкція статора потоку одержується тоді, коли передбачено, що статор потоку має декілька направляючих лопаток, які концентрично розташовані в проточному каналі. Направляючі лопатки сприятливо для потоку можуть бути розташовані конічно. Для досягнення оптимального прискорення води, яка рухається в проточному каналі, може бути передбачено, що статор потоку розташований в ділянці випускаючого воду сопла (дифузор) проточного каналу, що звужується в поперечному перерізі. Далі винахід більш детально пояснюється за допомогою прикладу виконання моторного судна, зображеного на кресленнях, на яких: Фіг.1 - вигляд збоку моторного судна, і Фіг.2 - вигляд збоку в розрізі електродвигуна моторного судна. Зовнішній контур корпусу 10 судна по суті відповідає зовнішньому контуру корпусу моторного судна відомого з WO 96/30087. Проточний канал 8 проходить від вхідного отвору 11 в ділянці носа до вихідного отвору 12 в ділянці корми корпусу 10 судна. Вхідний отвір 11 проходить при цьому від центральної ділянки корпусу 10 судна в напрямі до носа. У проточному каналі 8, який в ділянці вхідного отвору 11 і вихідного отвору 12 злегка зігнений вниз, встановлений підводний привідний блок, який складається зі статора 1 потоку, електромотора 3, гребного гвин 94573 8 та 2 і приладу 4 керування мотором. Статор потоку нерухомо з'єднаний з корпусом 10 судна. Його задачею є по можливості орієнтувати прямообертовий потік води, виникаючий в проточному каналі 8. Завдяки цьому досягається підвищення коефіцієнта корисної дії. Моторне судно може бути розраховане таким чином, що воно може бути використане в проточній воді без яких-небудь побоювань. Проточний канал 8 може бути виконаний всередині корпусу 10 судна і настільки просто наскільки можливо, однак, корпус повинен виконуватися настільки гідродинамічно сприятливо і зручно для користувача наскільки це можливо. Проточний канал може бути сформований за одне ціле в корпусі 10 судна. У даному прикладі виконання проточний канал утворений верхньою частиною 10.1 і нижньою частиною 10.2. Конструктивні частини з'єднані одна з одною за допомогою відповідних кріпильних засобів. Для обслуговування підводного привідний блока проточний канал зроблений доступним за рахунок зняття нижньої частини 10.2. Однак, під підводним привідним блоком може бути передбачена пластина, заслінка або тому подібне, за допомогою яких може бути забезпечений доступ до підводного привідного блока. У ділянці носа верхньої частини 10.1 корпусу 10 судна на нижній стороні виконане поглиблення 13, в якому роз'ємно встановлений кожух 9 з батареями 5 і 6. Кожух 9 з розрядженими батареями може бути легко і швидко замінений на кожух 9 із зарядженими батареями 5 і 6, так що моторне судно постійно готове до роботи. Ділянка вхідного отвору 11 проточного каналу 8 перекрита кожухом 9 таким чином, що не є вільного доступу до ротора 2, однак вода може подаватися з достатнім об'ємним потоком. За допомогою такого простого рішення досягається те, що доступ до ротора 2 можливий тільки при знятому кожусі 9, тобто у випадку, коли електромотор 3 знеструмлений. Також може бути передбачено, що доступ у проточний канал 8 закритий за допомогою запірних елементів, які розташовані в ділянці вхідного і/або вихідного отвору. Кожух 9 вздовж своїх обох сторін (по лівому борту і правому борту) і з боку кіля омивається протікаючою водою і тут може оптимально охолоджуватися з метою виключення недопустимого перегріву батарей 5 і 6 при роботі. Якщо користувач лежить на корпусі 10 судна, то в цьому випадку він тримається за ручки 7 або захоплювальні виїмки. У одну або в обидві ручки 7 інтегровані виконавчі органи приладу 14 ручного керування. Так само може бути передбачений безпровідний прилад дистанційного керування. Він з'єднаний за допомогою лінії радіозв'язку з приладом 4 керування мотором. Прилад 14 ручного керування, який з'єднаний з приладом 4 керування мотором, закріплений в полі зору користувача на корпусі 10 судна. Якщо користувач стоїть на корпусі 10 судна, то в цьому випадку прилад 14 ручного керування може використовуватися у від'єднаному від корпусу 10 судна вигляді. У цьому приладі можуть відображатися різні робочі параметри, наприклад, фа 9 ктична швидкість руху, глибина осідання або стан зарядки батарей 5 і 6. Електромотор виконаний у вигляді двигуна з внутрішнім ротором. Він встановлений безпосередньо в проточному каналі 8 і віддає своє тепло потоку води, як це ще буде більш детально описано нижче. Однаковим чином прилад керування мотором, який може мати силову електроніку і/або мікропроцесор, розташований в проточному каналі 8 і охолоджується в ньому. Як альтернатива прилад 4 керування мотором може бути розташований у воді поза проточним каналом 8. На фіг.2 електромотор 3 зображений в деталях. Згідно з цим електромотор 3 має привідний вал 3.1. який встановлений за допомогою двох підшипників 3.2. Один кінець привідного вала 3.1 забезпечений посадочною ділянкою, на якій змонтований гребний гвинт 2. При цьому гребний гвинт 2 своєю основною частиною 2.1 закріплений на привідному валу 3.1. Основна частина 2.1 має вставні гнізда, в які вставляються лопаті 2.2 гвинта. Для фіксації лопатей 2.2 гвинта у вставних гніздах використовується кришка 2.3. Вона з'єднана з основною частиною 2.1 (різьбове з'єднання 2.4). Привідний вал 3.1 має на кінці різьбову ділянку 3.4. На неї може бути нагвинчена гайка і таким чином здійснюється закріплення гребного гвинта 2. Привідний вал несе ротор 20 привідного двигуна, який виконаний у вигляді внутрішнього ротора. З ротором зв'язаний нерухомий статор 21. Статор 21 за допомогою виконаного у вигляді заливальної маси теплопровідного вузла 22 відлитий з внутрішньою стінкою приймального корпусу 3.5. Приймальний корпус 3.5 може закриватися кришкою 3.10 корпусу, яка розташована на повернутій від гребного гвинта 2 стороні привідного вала 3.1. На повернутій від кришки 3.10 корпусу стороні приймальний корпус 3.5 закритий корпусною час 94573 10 тиною 3.6 (різьбове з'єднання 3.7). Кришка 3.10 корпусу і корпусна частина 3.6 мають встановлювальні гнізда для обох підшипників 3.2. У приймальному корпусі 3.5 утворений приймальний елемент 3.11 для статора. Він проходить в ділянці більшій, ніж перекрита статором 21 ділянка. Така конструкція дозволяє встановлювати великі статори 21 (і ротори 20), так що можуть реалізуватися різні варіанти по потужності. У ділянці корпусної частини 3.6 поверх привідного вала 3.1 дзвоноподібно встановлена корпусна частина 30. Всередині порожнини, оточеної корпусною частиною 30, розташована ущільнювальна касета 40. Вона оточує привідний вал 3.1 і ущільнює його за допомогою трьох ущільнювальних кілець 3.3 (кільця для радіального ущільнення вала). Ущільнювальна касета 40 герметично з'єднана з корпусною частиною 3.6 з проміжною установкою дистанційної шайби 3.8 (різьбове з'єднання 3.9). Корпусна частина 30 герметично з'єднана з приймальним корпусом 3.5. Для цього корпусна частина 30 затягується з ущільнювальною касетою 40 (різьбове з'єднання 45). Як можна бачити на фіг.2, в ділянці між ущільнювальними кільцями 3.3 розташовані порожнини, в які виступають датчики, які можуть бути змонтовані в приймальних елементах 41 для датчиків. Датчики служать для реєстрації води, проникаючої у випадку протікання. Щоб усунути припрацювання ущільнювальних кілець 3.3 до сполученої робочої поверхні привідного вала 3.1, дистанційна шайба 3.8 після певного терміну служби може бути замінена на дистанційну шайбу 3.8 з відмінною товщиною. Ущільнювальні кільця 3.3 в цьому випадку попадають в незастосовувану ділянку вала. Як далі можна бачити на фіг.2, може зміщатися лише повернута до гребного гвинта 2 ущільнювальне кільце 3.3. (дистанційна шайба 43). 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 94573 Підписне 12 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601