Незалежний модуль для виробництва енергії для судна і відповідне складене судно

Реферат: Запропоновано модуль для виробництва електричної енергії для основного судна (1), що забезпечує можливість подачі енергії, необхідної для пересування зазначеного основного судна (1), причому даний модуль виконаний у вигляді допоміжного судна (2), незалежного від основного судна (1), і містить енергоустановку (3), а допоміжне судно (2) забезпечене засобами (7) електричного з'єднання для встановлення електричного з'єднання між енергоустановкою (3) і основним судном (1), а також засобами (6а, 6b) прикріплення до основного судна (1) для забезпечення його сумісного переміщення із зазначеним основним судном (1). Модуль відрізняється тим, що засоби (7) електричного з'єднання виконані з можливістю подачі електричної енергії рушійним засобам (4) основного судна (1). UA 103669 C2 (12) UA 103669 C2 UA 103669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки, до якої належить винахід Даний винахід належить до області систем енергоживлення, що забезпечують можливість постачання суден електроенергією. Конкретніше, винахід належить до модулів виробництва електроенергії, виконаних з можливістю приєднання до суден з метою постачання їх енергією, необхідною для їх пересування і функціонування. Рівень техніки В даний час багато суден містять рушійні засоби, які живляться від енергоустановки, що виробляє електроенергію. У більшості випадків така енергоустановка буває встановлена безпосередньо на судні. Проте для деяких типів суден або енергоустановок може бути вигідне відокремлення енергоустановки від судна, особливо у випадку суден, які рухаються за допомогою атомної енергії. Дійсно, використання атомної енергії може бути пов'язане зі значними обмеженнями, такими як заборона на заходження до певних портів і довготривалі простої судна в період обслуговування енергоустановки, заміни паливних елементів і тому подібне. Тому пропонувалися вирішення з використанням енергоустановок, встановлених на окремих суднах. Так, у публікації WO01/49562 пропонується складене судно, до якого входять, зокрема, баржа і буксир-штовхач, обладнаний рушійними засобами, які одержують живлення від енергоустановки. Форма корми баржі відповідає формі носа буксира-штовхача із забезпеченням можливості механічного з'єднання між ними, що дозволяє переміщати баржу за допомогою буксира-штовхача. Недолік даного вирішення полягає у відсутності можливості незалежного переміщення баржі без використання відповідного буксира-штовхача. Крім того, розмір такого складеного судна зазвичай обмежений, зокрема, унаслідок втрат енергії в механічному з'єднанні. У патентному документі GB949645 також був запропонований роз'єднуваний комплекс суден, що містить судно електроживлення і, щонайменше, одне судно-супутник, кожне з яких обладнане власними рушійними засобами. Енергію, яку виробляє судно електроживлення передають на судно-супутник за допомогою електричних кабелів, що забезпечує відносну незалежність суден, що утворюють даний комплекс. Кожне з суден-супутників додатково містить допоміжну енергоустановку, що забезпечує можливість тимчасового від'єднання даного судна від судна електроживлення, причому судносупутник може бути підводним човном або надводним великогабаритним судном. Проте, переміщення в'язки із судна електроживлення і одного або декількох суденсупутників, наприклад, у несприятливих метеоумовах, може бути ускладнене, а здійснення передачі енергії утруднене. Крім того, переміщення судна електроживлення і судна-супутника потребує більшої витрати енергії, ніж переміщення одного судна. Розкриття винаходу Завдання, на вирішення якого спрямований даний винахід, полягає в усуненні недоліків, властивих відомим вирішенням. Для вирішення поставленого завдання відповідно до винаходу пропонується відокремлюваний модуль для виробництва енергії для судна, виконаний з можливістю подачі енергії, необхідної для пересування судна, і такий, що адаптується для використання з суднами всіх типів, зокрема, з великогабаритними суднами, такими як вантажні судна, контейнеровози або пасажирські судна. Подальше завдання, на вирішення якого спрямований винахід, полягає у пропозиції відокремлюваного модуля для виробництва енергії для судна, що забезпечує прості і надійні засоби передачі енергії в будь-яких обставинах, зокрема, у складних метеорологічних умовах. Так, відповідно до першого аспекту винаходу запропоновано модуль для виробництва електричної енергії для основного судна, виконаний з можливістю подачі енергії, необхідної для пересування зазначеного основного судна, причому модуль виконаний у вигляді допоміжного судна, незалежного від основного судна і містить енергоустановку, при цьому допоміжне судно забезпечене засобами електричного з'єднання для встановлення електричного з'єднання між енергоустановкою і основним судном, а також засобами прикріплення до основного судна для забезпечення його сумісного переміщення із зазначеним основним судном. Засоби електричного з'єднання виконані з можливістю подачі електричної енергії на рушійні засоби основного судна. Відповідно до деяких кращих, але таких, що не накладають будь-яких обмежень, аспектів модуля для виробництва енергії за винаходом, допоміжне судно додатково містить рушійні засоби, що забезпечують його переміщення, незалежно від основного судна, а енергоустановкою є атомна установка, газова установка або воднева установка. 1 UA 103669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Відповідно до другого аспекту винаходу пропонується складене судно, що містить основне судно і допоміжне судно, причому допоміжним судном є модуль, а основне судно містить засоби для розміщення допоміжного судна. Відповідно до деяких кращих, але таких, що не накладають будь-яких обмежень, аспектів складеного судна за винаходом, засоби для розміщення допоміжного судна розташовані у кормовій або бічній частині основного судна; основне судно містить приймальну порожнину, форма якої доповнює форму допоміжного судна так, що під час прикріплення допоміжного судна до основного судна засобами прикріплення допоміжне судно не містить виступних поверхонь, що перешкоджають переміщенню складеного судна; під час прикріплення допоміжного судна до основного судна засобами прикріплення допоміжне судно залишається на плаву; засоби прикріплення допоміжного судна до основного судна виконані так, що під час прикріплення допоміжного судна до основного судна засобами прикріплення основне судно буксирує допоміжне судно; основне судно містить док, що забезпечує можливість прийому допоміжного судна у внутрішній простір; а основне судно містить допоміжну енергоустановку, виконану з можливістю подачі живлення на рушійні засоби основного судна у стоянковій конфігурації, причому продуктивність рушійних засобів у такій конфігурації значно нижча, ніж у разі подачі живлення на рушійні засоби основного судна від енергоустановки допоміжного судна. Короткий опис креслень Інші характеристики, завдання і переваги винаходу будуть ясні з нижченаведеного докладного опису прикладів його здійснення, що не накладають будь-яких обмежень, наведеного з посиланнями на креслення, що додаються. На кресленнях: на фіг. 1 представлений у розрізі вигляд зверху складеного судна за першим варіантом здійснення винаходу у похідній конфігурації; на фіг. 2 представлений у розрізі вигляд зверху складеного судна за першим варіантом здійснення винаходу у стоянковій конфігурації; на фіг. 3 представлений у розрізі вигляд зверху складеного судна за другим варіантом здійснення винаходу в похідній конфігурації; на фіг. 4 представлений у розрізі вигляд зверху складеного судна за другим варіантом здійснення винаходу у стоянковій конфігурації. Здійснення винаходу Даний винахід може бути використаний на суднах будь-яких типів. Однак, застосування винаходу особливо вигідне на великогабаритних вантажних суднах, контейнеровозах, військових суднах, круїзних суднах або ж поромах. Енергетичний модуль 2 за винаходом містить енергоустановку 3, що забезпечує можливість вироблення енергії, необхідної для переміщення судна 1, званого основним судном. Потужність і тип енергоустановки 3 відповідають потребам основного судна 1, на яке енергоустановка передає енергію. Так, наприклад, якщо основним судном 1 є великогабаритне вантажне судно, як енергоустановка 3 може бути використана атомна установка. Енергоустановка також може бути газовою установкою, водневою установкою або джерелом електроенергії будь-якого іншого типу. Енергетичний модуль 2 виконаний у вигляді судна, званого допоміжним судном 2, незалежного від основного судна 1, і обладнаний засобами 7 електричного з'єднання для встановлення електричного з'єднання між енергоустановкою 3 і основним судном 1 з метою подачі електроживлення на рушійні засоби 4 основного судна 1. У оптимальному варіанті допоміжне судно 2 має невеликі розміри. Як правило, його розмір менше розміру основного судна 1, причому воно може мати довжину, що складає від приблизно однієї десятої до приблизно однієї п'ятої довжини основного судна 1. Відповідно до необов'язкового варіанта здійснення винаходу допоміжне судно 2 може містити власні рушійні засоби 5, що забезпечують його автономне переміщення, зокрема, коли допоміжне судно не приєднане ні до якого основного судна. У такому разі, енергоустановка 3 допоміжного судна 2 забезпечує енергією тільки його власні рушійні засоби 5. Однак, слід зазначити, що рушійні засоби 5 допоміжного судна 2 не пристосовані для переміщення основного судна 1: допоміжне судно 2 не призначене для штовхання або буксирування основного судна 1, але лише для забезпечення енергії, необхідної для його рушійних засобів 4. У разі відсутності рушійних засобів 5 допоміжне судно 2, коли воно не приєднане до основного судна 1, переміщають за допомогою одного або декількох буксирів. 2 UA 103669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Крім того, допоміжне судно 2 і основне судно 1 містять додаткові засоби 6а, 6b прикріплення, що дозволяють забезпечити сумісне переміщення допоміжного судна 2 і основного судна 1 таким чином, щоб переміщення основного судна 1 викликало відповідне переміщення допоміжного судна 2. Відповідно до першого варіанта здійснення винаходу, проілюстрованого на фіг. 1, засоби 6а прикріплення забезпечують можливість жорсткого прикріплення допоміжного судна 2 до основного судна 1. Таке прикріплення може бути здійснене у будь-якій частині судна 1, зокрема, у кормовій або бічній частині основного судна 1. У цьому разі, засоби 6а прикріплення містять засоби механічного з'єднання, розташовані в кормовій (або, відповідно, бічній) частині основного судна. Наприклад, форма носової частини допоміжного судна 2 може доповнювати форму кормової частини основного судна 1. Такими взаємно доповнюючими формами можуть бути, зокрема, виїмка і виступ, розташовані, відповідно, у кормовій частині основного судна 1 і в носовій частині допоміжного судна 2, або навпаки. Відповідно до одного з варіантів здійснення винаходу, проілюстрованого на фіг. 1 і 2, основне судно 1 містить приймальну порожнину 12, яка, зокрема, може бути передбачена в його кормовій (або, відповідно, бічній) частині, причому її форма доповнює загальну форму допоміжного судна 2 так, що допоміжне судно 2 може бути повністю вставлене в основне судно 1 при їх з'єднанні у похідній конфігурації, представленій на фіг. 1, причому кормова (або, відповідно, бічна) частина допоміжного судна 2 розташована, по суті, у площині кормової (або, відповідно, бічної) частини основного судна 1. При цьому допоміжне судно 2 утворює складову частину основного судна 1. У будь-якому варіанті здійснення винаходу, коли судна з'єднані за допомогою механічних з'єднувальних засобів 6а, основне судно 1 і допоміжне судно 2 жорстко скріплені і утворюють складене судно, що переміщається як єдине ціле. Оскільки розміри допоміжного судна 2 менше розмірів основного судна 1, то допоміжне судно 2, коли воно прикріплене до основного судна 1, краще не містить поверхонь, що перешкоджають сумісному переміщенню складеного судна, унаслідок чого механічне навантаження на його з'єднання 6а з основним судном 1 невелике. Крім того, допоміжне судно 2, коли воно прикріплене до основного судна 1, краще залишається на плаву. Таким чином, у процесі переміщень допоміжне судно 2 може зменшити навантаження на засоби 6а прикріплення шляхом використання частини енергії, яка виробляється енергоустановкою 3, для забезпечення роботи своїх власних рушійних засобів 5. Це не означає, що допоміжне судно 2 виконує функцію штовхача та/або буксира основного судна 1, оскільки слід пам'ятати, що рушійні засоби 5 допоміжного судна 2 не пристосовані для такої операції. Нарешті, відповідно до даного варіанта здійснення винаходу передбачені засоби 7 електричного з'єднання, які можуть бути розташовані, наприклад, у кормовій і носовій частинах основного судна 1 і допоміжного судна 2 відповідно, причому такі засоби забезпечують можливість встановлення електричного з'єднання між енергоустановкою 3 допоміжного судна 2 і основним судном 1. Таке положення засобів 7 з'єднання не накладає будь-яких обмежень. Дані засоби 7 також можуть бути передбачені у верхній частині допоміжного судна 2 і відповідній їй частині основного судна 1, або ж у будь-якому іншому придатному для цього місці суден 1 і 2. Аналогічним чином, засоби механічного зчеплення можуть бути розташовані в інших частинах основного судна 1 і допоміжного судна 2, причому їх число може бути більшим або меншим відповідно до співвідношення розмірів суден 1 і 2, типу засобів прикріплення і так далі. Відповідно до іншого варіанта здійснення винаходу, проілюстрованого на фіг. 3 і 4, основне судно 1 містить док 8, виконаний з можливістю введення до нього допоміжного судна 2. Таким чином, допоміжне судно 2 може бути розташоване у внутрішньому просторі 9 основного судна 1. Термін "док" означає в даному випадку заглибний док, тобто внутрішній резервуар, що утворює плавучий док. Таким чином, наповнення і осушення доку 8 забезпечує можливість введення у док і виводу з нього плавучого устаткування, яке транспортується, наприклад, допоміжного судна 2. Для забезпечення цієї можливості основне судно 1 містить ворота 10, які забезпечують можливість доступу допоміжного судна 2 у док 8. Ворота 10 і док 8 краще передбачені у кормовій частині основного судна 1. Після введення у док 8 допоміжного судна 2 воно може бути залишене на плаву, або док може бути осушений. 3 UA 103669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відповідно до інших варіантів здійснення винаходу ворота 10 і док 8 можуть бути передбачені в інших частинах основного судна, таких як носова або бічна частина і тому подібне. Док 8 може бути обладнаний, наприклад, засобами 6b прикріплення відомого типу, що забезпечують фіксацію допоміжного судна 2 у доці основного судна 1, такими як система кріплення вантажів. Проте кріплення допоміжного судна 2 в основному судні 1 за допомогою засобів 6b прикріплення не обов'язково повинно бути жорстким, оскільки допоміжне судно 2 у будь-якому випадку переміщається разом із основним судном 1 (оскільки воно розташоване у доці 8). Док 8 також містить засоби 7 електричного з'єднання з допоміжним судном 2, що забезпечують з'єднання між енергоустановкою 3 допоміжного судна 2 і основним судном 1. Відповідно до даного варіанта здійснення винаходу основне судно 1 і допоміжне судно 2 переміщаються спільно, оскільки основне судно 1 транспортує допоміжне судно 2, яке закріплене у ньому. Основне судно 1 за винаходом також може містити одночасно засоби 6а прикріплення, розташовані в його кормовій частині, і засоби 6b прикріплення, передбачені у внутрішньому просторі зазначеного основного судна 1, щоб забезпечити сумісність із допоміжними суднами за усіма варіантами здійснення винаходу. Зокрема, те саме допоміжне судно 2 може бути з'єднане з основним судном 1 як за одним, так і за іншим варіантом. Відповідно до одного з варіантів здійснення винаходу основне судно 1 може бути одночасно з'єднане з декількома допоміжними суднами. Наприклад, перше допоміжне судно може бути прикріплене до кормової частини основного судна 1 (відповідно до першого варіанта здійснення винаходу, проілюстрованого на фіг. 1), тоді як друге допоміжне судно може бути розташоване у внутрішньому просторі 9 основного судна (відповідно до другого варіанта здійснення винаходу, проілюстрованого на фіг. 3). У всіх варіантах здійснення винаходу у похідній конфігурації, в якій допоміжне судно 2 жорстко прикріплене до основного судна 1, енергоустановка 3 забезпечує електроенергією рушійні засоби 4 основного судна. Рушійні засоби 4 основного судна можуть містити електродвигуни, виконані з можливістю електричного з'єднання із засобами 7 електричного з'єднання у похідній конфігурації. Відповідно до інших варіантів здійснення винаходу рушійні засоби можуть мати іншу конструкцію, причому між рушійними засобами 4 і засобами 7 електричного з'єднання можуть бути передбачені засоби перетворення енергії. Таким чином, переміщення складеного судна, утвореного основним судном 1 і допоміжним судном 2, здійснюють за допомогою рушійних засобів 4 основного судна 1, що одержує живлення від енергоустановки 3 допоміжного судна 2. Отже, допоміжне судно 2 переміщається у відповідності до переміщень основного судна 1. Можливість такого примусового переміщення допоміжного судна 2 забезпечена, зокрема, завдяки жорсткому механічному прикріпленню допоміжного судна 2 до основного судна 1, як у варіанті здійснення винаходу за фіг. 1, так і у варіанті здійснення винаходу за фіг. 3. Для цього засоби 6а, 6b прикріплення повинні бути виконані з достатньою міцністю, щоб витримувати протягом довгого часу і в будь-яких метеорологічних умовах навантаження, що створюється допоміжним судном 2 у процесі його переміщення основним судном 1. У оптимальному варіанті засоби 6а, 6b прикріплення виконані з урахуванням відповідних характеристик допоміжного судна 2 і основного судна 1 (форми, маси, вантажопідйомності, водотоннажності, парусності, швидкості, типу маршрутів і т. д.). Основне судно 1 може додатково містити допоміжну енергоустановку 11, що забезпечує його переміщення незалежно від допоміжного судна 2. Допоміжна енергоустановка 11, як правило, менш потужна, ніж енергоустановка 3 допоміжного судна 2, забезпечує живлення рушійних засобів 4 основного судна під час переміщень на малі відстані або у разі несправності енергоустановки 3, причому продуктивність рушійних засобів у таких випадках значно нижча, ніж у режимі живлення зазначених рушійних засобів 4 основного судна 1 від енергоустановки 3 допоміжного судна 2. Потужність і тип допоміжної енергоустановки 11, передбаченої на борту основного судна 1, підбирають відповідно до потреб основного судна 1 у стоянковій конфігурації або у разі часткового або повного виходу з ладу енергетичного модуля 2 в результаті поломки. Зокрема, використання допоміжної енергоустановки 11 передбачається для забезпечення енергетичних потреб власної бортової електричної мережі і рушійних засобів основного судна тільки під час переміщень на малі відстані, під час переміщень з малою швидкістю і тому подібне. Наприклад, допоміжна енергоустановка 11 виконана з можливістю забезпечення заходження основного 4 UA 103669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 судна 1 у порт. Вона також виконана з можливістю забезпечення переміщення судна в інших ситуаціях, що вимагають обмеженого пересування, таких як маневрування судна 1 або його благополучне повернення в порт у разі несправності енергетичного модуля 2. Допоміжною енергоустановкою 11 може бути, наприклад, установка, що працює на рідкому паливі, така як набір генераторних модулів, обладнаних дизельним генератором. Допоміжна енергоустановка 11, встановлена на борту основного судна 1, краще сумісна з рушійними засобами 4 основного судна 1. В іншому разі, основне судно 1 додатково містить засоби перетворення енергії, передбачені між рушійними засобами і допоміжною енергоустановкою 11 основного судна 1. Таким чином, у разі потреби основне судно 1 може бути відокремлене від допоміжного судна 2 і здійснювати переміщення в автономному режимі. До числа умов, що викликають таку необхідність, може входити заходження у порт, яке не дозволяє використання атомних енергоустановок, заміна паливних елементів в енергоустановці 3 і тому подібне. Наприклад, під час наближення складеного судна до пункту призначення або під час підходження до берега основне судно 1 може "віддавати" допоміжне судно 2 шляхом відкріплення засобів 6а, 6b прикріплення, роз'єднання електричних з'єднань 7 і, у разі потреби, виведення допоміжного судна 2 у море через ворота 10 доку 8. У такій стоянковій конфігурації основне судно 1 і допоміжне судно 2 взаємно вільні і можуть переміщатися незалежно одне від одного. Таким чином, у стоянковій конфігурації основне судно 1 стає судном відомого типу, переміщення якого забезпечує, наприклад, допоміжна енергоустановка 11, що, зокрема, полегшує його заходження у порти, тоді як допоміжне судно 2 стає автономним судном. У разі пересування у складі великого флоту суден, відокремлення основного судна 1 від його енергоустановки 3 (тобто від допоміжного судна 2) спрощує операції обслуговування і завантаження енергоустановки 3. Дійсно, це не потребує зупинки основного судна 1, оскільки допоміжне судно 2, на якому повинні бути проведені такі роботи, може бути просто замінене (шляхом стандартного обміну) на інше допоміжне судно, що вже знаходиться в робочому стані. Можливість автономного переміщення допоміжних суден значно спрощує і прискорює такий обмін, а також забезпечує можливість їх відведення до спеціальних терміналів перезарядки енергоустановок, наприклад, таких як газові, водневі або атомні установки. Нарешті, завантаження реакторів (ядерних, водневих і т. п.) може бути здійснене в умовах підвищеної безпеки і без зупинки основного судна 1, оскільки в проведенні такого завантаження в той час, коли енергоустановка 3 з'єднана з основним судном 1, немає необхідності. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Модуль для виробництва електричної енергії для основного судна (1), виконаний з можливістю подачі енергії, необхідної для пересування основного судна (1), причому зазначений модуль виконаний у вигляді допоміжного судна (2), незалежного від основного судна (1), і містить енергоустановку (3), при цьому допоміжне судно (2) обладнане засобами (7) електричного з'єднання для встановлення електричного з'єднання між енергоустановкою (3) і основним судном (1), а також засобами (6а, 6b) прикріплення до основного судна (1) для забезпечення його сумісного переміщення з основним судном (1), який відрізняється тим, що засоби (7) електричного з'єднання виконані з можливістю подачі електричної енергії на рушійні засоби (4) основного судна (1). 2. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що допоміжне судно (2) містить рушійні засоби (5), що забезпечують його переміщення незалежно від основного судна (1). 3. Модуль за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що енергоустановкою (3) є атомна установка, газова установка або воднева установка. 4. Складене судно, що містить основне судно (1) і допоміжне судно (2), причому допоміжним судном (2) є модуль за будь-яким з пп. 1-3, а основне судно (1) містить засоби для розміщення допоміжного судна (2). 5. Складене судно за п. 4, яке відрізняється тим, що засоби для розміщення допоміжного судна (2) розташовані у кормовій або бічній частині основного судна (1). 6. Складене судно за п. 4 або 5, яке відрізняється тим, що основне судно (1) містить приймальну порожнину, форма якої доповнює форму допоміжного судна (2) так, що при прикріпленні допоміжного судна (2) до основного судна (1) засобами (6а) прикріплення допоміжне судно (2) не містить виступних поверхонь, що перешкоджають переміщенню складеного судна. 5 UA 103669 C2 5 10 7. Складене судно за одним з пп. 4-6, яке відрізняється тим, що при прикріпленні допоміжного судна (2) до основного судна (1) засобами (6а) прикріплення допоміжне судно (2) залишається на плаву. 8. Складене судно за одним з пп. 4-7, яке відрізняється тим, що засоби (6а) прикріплення допоміжного судна (2) до основного судна (1) виконані так, що при прикріпленні допоміжного судна (2) до основного судна (1) засобами (6а) прикріплення основне судно (1) буксирує допоміжне судно (2). 9. Складене судно за одним з пп. 4-8, яке відрізняється тим, що основне судно (1) містить док (8), що забезпечує можливість приймання допоміжного судна (2) у внутрішній простір (9). 10. Складене судно за одним з пп. 4-9, яке відрізняється тим, що основне судно (1) містить допоміжну енергоустановку (11), виконану з можливістю подачі живлення на рушійні засоби (4) основного судна (1) у стоянковій конфігурації, причому продуктивність рушійних засобів у такій конфігурації значно нижча, ніж у разі подачі живлення на рушійні засоби (4) основного судна (1) від енергоустановки (3) допоміжного судна (2). 6 UA 103669 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7