Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПРИЦЕП КАШЕВАРОВА К ЭЛЕКТРОТЯГАЧУ
ПРИЦЕП КАШЕВАРОВА К ЭЛЕКТРОТЯГАЧУ

ПРИЦЕП КАШЕВАРОВА К ЭЛЕКТРОТЯГАЧУ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: прицеп к электротягачу относится к транспортному машиностроению и предназначен для замены жидкого топлива, используемого в автомобильных двигателях внутреннего сгорания, на каменный уголь с добавкой сжиженного (природного) газа и замены автомобилей на электромобили. Сущность: прицеп имеет газогенератор, ДВС и электрогенератор с устройствами, обеспечивающими их работу, включающими компрессор 1 первой ступени сжатия воздуха, пусковой компрессор 2 второй ступени сжатия воздуха, гидрокомпрессор 3 второй ступени сжатия воздуха, гидрокомпрессор 4 третьей ступени сжатия воздуха, баллон 5 для каменного угля, баллон 6 для сжиженного газа, бак 7 с водой, электропреобразователь 8, аккумуляторы 9, бункеры с углем 10. 5 з. п. ф-лы, 10 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2059501
Класс(ы) патента: B62D53/00, B62D63/06
Номер заявки: 93057967/11
Дата подачи заявки: 27.12.1993
Дата публикации: 10.05.1996
Заявитель(и): Кашеваров Юрий Борисович
Автор(ы): Кашеваров Юрий Борисович
Патентообладатель(и): Кашеваров Юрий Борисович
Описание изобретения: Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к прицепам к электротягачам. Электротягачом может быть электромобиль, электротрактор, электрокомбайн и др. специальные машины с электродвигателями, снабжающими электроэнергией электротягач.
Основным отличием двигательной установки предлагаемого прицепа от известных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) передвижных электростанций является газогенератор, перерабатывающий каменный угол в водяной газ, и ДВС, использующий водяной газ без предварительной очистки и охлаждения благодаря наличию компрессоров, сжимающих воздух перед его подачей в топку и в камеру сгорания, и благодаря использованию гидроцилиндров с эластичными поршнями, для работы которых не требуется предварительная очистка продуктов горения топлива.
Аналогом предлагаемого газогенератора и двигателя является генератор и двигатель, примененные в автомобиле ГАЗ-42 (БЭС изд. 1952, т.10 с. 62-64), газогенератор которого вырабатывает из твердого топлива газогенераторный газ с применением устройств его очистки и охлаждения для использования в известных ДВС.
Автомобиль ГАЗ-42 не нашел широкого применения из-за сложности аппаратуры получения газогенераторного газа для ДВС, низкого КПД, малой удельной мощности, малого радиуса действия с одной заправкой топливом газогенератора, сложности эксплуатации.
Предлагаемый газогенератор с принципиально новым ДВС устраняет эти недостатки ГАЗ-42.
За прототип предлагаемого прицепа принято техническое решение по авт. св. N 17579947, кл. В 62 D 53/00, 92.
Основным недостатком миниэлектростанции, смонтированной на известном автомобильном прицепе, является использование для ее работы жидкого водорода, что повышает стоимость и безопасность эксплуатации транспортного средства.
Предлагаемый прицеп может решить четыре актуальные задачи:
ускорить процесс введения электромобилей, как основного вида транспорта (городского) вместо автомобиля, загрязняющего воздух больших городов выхлопными газами в такой мере, что создается угроза здоровью и жизни городского населения;
ускорить электрификацию всего сельскохозяйственного производства и быта фермера и тем самым существенно повысить технический уровень выполняемых работ и культурно-бытовые условия сельского жителя;
уменьшить потребление в стране весьма дефицитных жидких топлив и технических масел, и тем самым, компенсировать их дефицит, вызванный сокращением добычи нефти и ее переработки на заводах;
уменьшить затраты на приобретение топлива владельцами транспорта и фермерами и тем самым уменьшить стоимость транспортировки грузов и пассажиров, уменьшить стоимость сельскохозяйственной продукции, производимой фермером и коллективными хозяйствами.
Основным недостатком электромобиля, препятствующим его широкому распространению, является малый радиус действия, обеспечиваемый емкостью аккумуляторов. В результате этого электромобиль не может использоваться на далеких рейсах по сельской местности. Предлагаемый прицеп даст возможность электромобилю, буксирующему прицеп, совершать рейсы длиной в тысячи километров. При этом, подъезжая к городу, он может остановить прицеп на охраняемой стоянке и совершать поездку по городу, используя аккумуляторы, не загрязняя его воздух выхлопными газами. В этом случае, израсходовав емкость (заряд) аккумулятора, электромобиль заменяет его на второй аккумулятор, который заряжается на прицепе во время езды электромобиля по городу. По такому способу могут эксплуатироваться как легковые, так и грузовые электромобили на любые расстояния и в любых городах, не ухудшая их воздушный бассейн.
Для фермера предлагаемый прицеп дает возможность иметь все сельскохозяйственные и транспортные машины с электродвигателями вместо ДВС, что позволит уменьшить стоимость изготовления и эксплуатации этих машин. Одновременно такой прицеп, как электростанция, позволит фермеру, вернувшемуся домой с полевых работ, пользоваться электроэнергией для улучшения его культурно-бытовых условий жизни.
Использование каменного угля для работы на прицепе электростанции вместо бензина или дизельного топлива, в 10-20 раз более дешевого, существенно уменьшит себестоимость с. х. производства и понизит цены на все продукты питания в стране.
Использование в ДВС прицепа более дешевого каменного угля с добавкой сжиженного (природного) газа является основным фактором возможности решения всех вышеупомянутых четырех актуальных задач, составляющих технико-экономическую основу такого решения.
На фиг. 1 дан вид прицепа сверху со срезанной крышей; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение А-А газогенератора; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг.5 сечение В-В на фиг.2; на фиг.6 сечение А-А ДВС на фиг.1; на фиг. 7 сечение Г-Г на фиг.6; на фиг.8 сечение Д-Д на фиг.6; на фиг.9 сечение Е-Е на фиг.7; на фиг.10 сечение Ж-Ж на фиг.6.
На двухколесном прицепе к электротягачу установлены газогенератор, ДВС и электрогенератор с устройствами, обеспечивающими их работу, включающими компрессор 1 первой ступени сжатия воздуха, пусковой компрессор 2 второй ступени сжатия воздуха, гидрокомпрессор 3 второй ступени сжатия воздуха, гидрокомпрессор 4 третьей ступени сжатия воздуха, баллон 5 для каменного угля, баллон 6 для сжиженного (природного) газа, бак 7 с водой, электропреобразователь 8, аккумуляторы 9, бункеры с углем 10.
В нижней части баллона 5 для угля установлен цилиндр 11 с электродвигателем 12 для подачи угля в топку 13 через углевод 14. Топка 13 имеет корпус 15 из жаропрочного материала с термоизолирующим покрытием его внутренней поверхности, стальной кожух 16 с термоизолирующим покрытием его внутренней поверхности, камеру 17 со сжатым воздухом между корпусом 15 и кожухом 16, кольцевой патрубок 18 со сжатым воздухом, поступающим по патрубку 19 от гидрокомпрессора 3 или пускового компрессора 2 (во время пуска), золонакопитель 20 с завинченной в него заглушкой 21, газовод 22, идущий от топки 13 и золонакопителя 20.
Топка 13 через газовод 22 поставляет водяной газ в камеру сгорания 23. В камере сгорания 23 периодически воспламеняется топливная смесь, продукты сгорания которой с помощью цилиндрического клапана 24 распределяется в порядке очередности через газоводы 25 между гидроцилиндрами 26.
Каждый гидроцилиндр 26 имеет поршень 27, выполненный из легкого эластичного нетеплопроводного материала, отделяющего раскаленные газы, находящиеся над ним, от воды, на которой он плавает. Под гидроцилиндрами 26 установлены камеры 28 высокого и камера 29 низкого давления воды, гидротурбина 30, соединенная валом 31 с электрогенератором и установленная в коническом патрубке 32 с обтекателем 33, соединяющим камеры 29 и 28 между собой. В патрубке 32 установлена дроссельная заслонка 34, перекрывающая патрубок 32 при ее повороте.
Баллон 5 имеет отверстие для загрузки топлива, в которое ввинчена заглушка 35 с ручкой. Топливом является каменный уголь с теплотворной способностью 7000-8000 ккал/кг, измельченный до частиц с поперечником в 1-3 мм.
Цилиндр 11 имеет пластинчатые пружины 36, жестко закрепленные в нем по радиальным направлениям. При вращении цилиндра 11 в направлении, указанном стрелкой на фиг.3, пластинчатые пружины 36 транспортируют строго дозированное количество топлива между цилиндрическими поверхностями 37 баллона 5 и цилиндра 11 в углевод 14. Далее пружины 36 под воздействием цилиндрической поверхности 38 отклоняются к поверхности цилиндра 11 в узком зазоре, образованном поверхностью 38 и цилиндром 11.
Кольцевой патрубок 18 имеет сквозные отверстия или трубочки 39, 40 и 41, по которым сжатый воздух поступает в баллон 5, в углевод 14 и верхнюю часть камеры 17, при этом более 0,9 воздуха поступает в камеру 17, около 3 см 3/с поступает в баллон 5, компенсируя расход угля и 1-2 см 3/с в углевод 14 для лучшего распыления частиц угля и противодействия проходу раскаленных газов из топки 13 в баллон 5.
Топка 13 для сгорания угля имеет конусную форму 42, в вершине которой установлена газовая горелка 43 с патрубком 44, соединяющим ее с баллоном 6 сжиженного природного газа, патрубок 45 с кольцом 46 для впрыска воды из бака 7 с помощью насоса (не показан). По образующим конусной поверхности 42 камеры 13 выполнены отверстия 47, по которым нагретый сжатый воздух поступает из камеры 17 в камеру 13. Для воспламенения газа, поступающего в горелку 43 из баллона 6, установлены электросвечи 48 с проводкой, подключенной к преобразователю 8.
Камера сгорания 23 водяного газа и сжиженного природного газа имеет выполненный из жаропрочного материала корпус 49, стальной кожух 50 с термоизоляционным покрытием внутренних поверхностей, между которыми образована камера 51, соединенная отверстиями в кольцевом патрубке 52 с патрубком 53, идущим от гидрокомпрессора 4 третьей степени сжатия воздуха, клапаны 54, 55, 56, 57 и 58, перекрывающие соответственно газовод 22, отверстие, соединяющее камеру 23 с камерой 51, патрубок 59, идущий к баллону 6 со сжиженным (природным) газом, патрубок 60, идущий к выхлопной трубе 61 и горловину камеры 23, идущую к цилиндрическому клапану 25, электросвечи 62 с проводкой, идущей к преобразователю 8.
Клапаны 54, 55, 56, 57 и 58 работают в строго установленной последовательности с помощью электронного блока 63 и установленных на клапанах реле, которые по электроимпульсам блока 63 поворачивают клапаны до положений "открыто" или "закрыто". Блок 63 также включает и выключает из электроцепи электросвечи 62.
Блок 63 имеет режим работы: пуска, остановки, холостого хода и рабочего хода, определяемого водителем электротягача с помощью пульта управления.
Гидрокомпрессоры 3 и 4 имеют одинаковое устройство, но гидрокомпрессор 3 получает воздух по патрубку 64 первой ступени сжатия от компрессора 1, доводит его до второй ступени сжатия и по патрубкам 65 и 19 поставляет его в гидрокомпрессор 4 и в кольцевой патрубок 18, а гидрокомпрессор 4 получает воздух второй ступени сжатия по патрубку 65 и 66 от гидрокомпрессора 3, доводит его до третьей степени сжатия и по патрубку 67 и 53 поставляет его через кольцевой патрубок 52 в камеру 51 и далее в камеру 23.
Гидрокомпрессор 3 имеет сдвоенные цилиндры 68 и 69 соответственно для воды и воздуха с общим штоком 70, на концах которого установлены поршни 71 и 72, проходящими через втулку 73.
Цилиндр 68 гидрокомпрессора 3 имеет клапаны 74 и 75, соединяющие его нижний торец соответственно с камерами 28 и 29 высокого и низкого давления воды, и клапаны 76 и 77, соединяющие его верхний торец патрубками 78 и 79 с теми же камерами.
Патрубок 79 имеет выступающий верхний конец 80 с отверстием, в которое завинчена заглушка 81, предназначенным для заливки воды в камеру 29, а через гидроцилиндры 26 и гидротурбину 30 в камеру 28.
Цилиндр 69 гидрокомпрессора 4 имеет самооткрывающиеся клапаны 82, 83, 84 и 85, предназначенные соответственно для впуска в верхнюю и нижнюю части цилиндра воздуха, сжатого до второй ступени сжатия через патрубки 65 и 66 в гидрокомпрессор 4 и в кольцевой патрубок 18, электродатчики 86 и 87 положения поршней 72 и 71.
Компрессоры 1 и 2 электромеханического типа работают от электродвигателей, компрессор 1 работает все время работы двигателя и поставляет сжатый воздух первой ступени сжатия в гидрокомпрессор 3 по патрубку 64. Компрессор 2 работает только в период пуска двигателя и поставляет воздух второй ступени сжатия в кольцевой патрубок 18, а от него через камеру 17 в топку 13. При этом сжатый воздух первой ступени сжатия поступает в компрессор 2 от компрессора 1.
В этом время гидрокомпрессор 3 в начале пуска двигателя получает воздух атмосферного давления, а гидрокомпрессор 4 в начале пуска двигателя получает от гидрокомпрессора 3 воздух первой ступени сжатия и поставляет воздуху второй ступени сжатия в камеру 51 и через нее в камеру сгорания 23, которая в начале пуска работает за счет сжиженного (природного) газа, поступающего из баллона 6 в камеру сгорания 23 через патрубок 59 и в горелку 43 через патрубок 44. Одновременно включаются электросвечи 48 топки 17 и 62 камеры сгорания 23.
Таким образом в начале пускового периода камера сгорания начинает работать на сжиженном (природном) газе при второй ступени сжатия воздуха и без водяного газа при положении дроссельной заслонки 34, перекрывающей выход воды из камеры 28 в гидротурбину. В результате этого начинают работать поршни 27 цилиндров 26, создавая напор воды в камере 28, приводящий в движение гидрокомпрессоры 3 и 4. С началом работы гидрокомпрессоров 3 и 4 при достижении давления воды в камере 28 до заданного значения, определяемого электродатчиком давления воды, установленном в камере 28 (на фиг. не показан) пусковой период работы двигателя заканчивается, пусковой компрессор 2 выключается, воздух первой ступени сжатия от компрессора 1 переключается на гидрокомпрессор 3, включается двигатель 12 цилиндра 11, а через 1-2 мин отключается патрубок 44 от баллона 6 и включается водяной насос (на фиг. не показан), нагнетающий воду в трубку 45. Дроссельная заслонка 34 поворачивается вдоль оси гидротурбины, которая начинает работать в установившемся режиме под нагрузкой, вращая вал 31 электрогенератора 88.
Гидроцилиндр 26 имеет клапан 89 выхлопной трубы 61 и электродатчики 90, 91 и 92 положения поршня 27, установленные на верхнем и нижнем торцах цилиндра и в средней части его цилиндрической поверхности, а также подпружиненные дверцы 93 и 94, перекрывающие отверстие, соединяющие гидроцилиндр 26 с камерами 28 и 29 высокого и низкого давления воды.
Камеры 28 и 29 высокого и низкого давления воды имеют компенсационные камеры 95 одинакового устройства с эластичной перегородкой 96 (например, из резины), отделяющей воду камер 28 и 29 от сжатого давления воды воздуха, находящегося в камере 95. Над камерой 95 между гидроцилиндрами 26 установлен шаговый электродвигатель 97, вращающий цилиндрический клапан 24 в соответствии с частотой электроимпульсов, вырабатываемых электронным блоком 63.
Камера 29 низкого давления воды имеет еще отстойную камеру 98 со сливным отверстием, перекрытым завинченной в него заглушкой 99.
Работа устройств прицепа.
Перед началом работы отвинчивают заглушку 99 и сливают пару литров воды с отстоем из отстойника 98, после чего заглушку 99 завинчивают до отказа. Через патрубок 80 с отвинченной заглушкой 81 доливают чистую воду взамен выпущенной из отстойника 98 и завинчивают заглушку 81 до отказа. Отвинчивают заглушку 35, в баллон 5 засыпают каменный уголь, плотно завинчивают заглушку 35.
Включается электронный блок 63 на режим "пуск", в результате чего включаются компрессоры 1 и 2, электросвечи 48 и 62, патрубок 44 с газовой горелкой 43, электродвигатель 12 с цилиндром 11, клапаны камеры сгорания 23 и электродвигатель 97 с цилиндрическим клапаном 24, и дроссельная заслонка 34 перекрывает конический патрубок 32, включаются в работу клапаны гидрокомпрессоров 3 и 4. Одновременно на 2-3 с отвинчивается заглушка 21 для продувки золонакопителя 20, а затем заглушка 21 плотно завинчивается.
В результате реализации программы "пуск" в течение 1 -2 мин давление в баллоне 5, камере 17 и камере 13 поднимается до второй ступени сжатия воздуха.
В топку 13 из баллона 5 через углевод 14 будет сыпаться каменный уголь, который под воздействием пламени газовой горелки 43 и струй сжатого воздуха, поступающего через отверстия 47 из камеры 17, начнет гореть в "кипящем слое".
В камеру 23 через патрубок 59 из баллона 6 поступает сжиженный (природный) газ и из камеры 51 сжатый воздух. Образованная топливная смесь воспламеняется искрой и продукты сгорания под высоким давлением в момент открытия клапана 58 через цилиндрический клапан 24 и газовод 25 устремляются в гидроцилиндр 26. Под их давлением поршень 27 начинает движение вниз, выталкивая воду из цилиндра 26 в камеру 28. Из камеры 28 вода поступает в гидроцилиндры 68, приводя в движение поршни гидроцилиндров компрессоров 3 и 4. После 1-2 мин работы гидрокомпрессоров 3 и 4 пусковой период работы заканчивается и электронный блок 63 переключается на работу в установившемся режиме. При этом отключается патрубок 44 газовой горелки 43 от баллона 6, отключаются электросвечи 48 топки 13, отключается пусковой компрессор 2.
В установившемся режиме работы включается водяной насос патрубка 45, работают на полную мощность гидрокомпрессоры 3 и 4, через отверстия кольцевого патрубка 46 "кипящий слой" каменного угля с температурой более 1500оС пронизывают многочисленные струйки перегретого пара, образуя водяной газ, поступающий в камеру сгорания 23 через газовод 22 и клапан 54, камера сгорания работает на полную мощность с высокой частотой воспламенения топливной смеси, состоящей из водяного газа, сжиженного (природного) газа и сжатого воздуха, поставляемого гидрокомпрессором 4 через патрубок 53, отверстия кольцевого патрубка 52 и камеру 51. Равномерно вращающийся цилиндрический клапан 24 попеременно наполняет до половины гидроцилиндры 26 сжатым до высокого давления продуктами горения топливной смеси. Поршень 27 вытесняет воду из цилиндров в камеру 28 высокого давления воды, откуда она при открытой заслонке 34 проходит через турбину 30, вращая ее, а вместе с ней через вал 31, приводя в действие электрогенератор 88, а также проходит через гидроцилиндры 68, приводя в действие гидрокомпрессоры 3 и 4.
Остановка ДВС и газогенератора производится также с помощью электронного блока 63 выключением двигателей 12 и 97, водяного насоса и всех клапанов камеры 23 и гидрокомпрессоров 3 и 4.
Холостой ход реализуется электронным блоком 63 соответствуя им уменьшением скорости работы двигателей 12 и 97, водяного насоса и всех клапанов при повороте заслонки 34 до перекрытия патрубка 32.
Ориентировочный расчет основных характеристик прицепа и эффективности его эксплуатации.
Для расчета примем: объем баллонов 5 и 6 по 50 л, заполненных соответственно каменным углем с теплотворной способностью 7000-8000 ккал/кг и сжиженным (природным) газом с теплотворной способностью в 10000 ккал/кг, шесть цилиндров 26 ДВС, два гидрокомпрессора 3 и 4, сжимающих воздух с 3 до 9 кг/см2 и с 9 до 27 кг/см2, компрессор 1, сжимающий воздух до 3 кг/см2, время непрерывной работы двигателя на одной заправке углем баллона 5 с плотностью 0,8 кг/л (литр) 4 ч, запас угля в бункерах 10-80 кг.
Баллон 5, изображенный на фиг.2, в масштабе: 1 мм чертежа соответствует 1 см натуры, будет иметь высоту от поверхности цилиндра 11 до заглушки 35 и диаметр верхней сферической его части равны 40 см.
Высота, ширина и длина платформы прицепа равны 1 м.
В баллон 5 загружается 40 кг каменного угля в виде частиц с поперечником в 13 мм. Расход угля будет равен
40 кг (4 ˙ 3600 с/ч) 2,8 г/с.
Для получения водяного газа в топку 13 подается 2,8 г/с угля, 14 г/с воздуха с давлением 9 кг/см2 и 1,2 г/с пара с давлением 20 кг/см2 и температурой 300-500оС. Из топки 13 по газоводу 22 в камеру сгорания 23 подается (2,8+1,2+14) 18 г/с водяного газа с теплотворной способностью 2 ккал/г при температуре 300-400оС и давлением 9 кг/см2. Затем в камеру 23 поступает сжатый воздух с давлением в 27 кг/см2 и температурой в 500-600оС по объему в два раза большему, чем уже находящийся в камере 23 водяной газ, который под давлением в 27 кг/см2 уменьшается в объеме в 3 раза и займет 1/3 камеры 23, а 2/3 этой камеры займет сжатый воздух. Однако по массе он будет превосходить водяной газ только в 1,5 раза, так как его температура была в 1,5 раза выше температуры водяного газа, и для сгорания водяного газа будет излишек сжатого воздуха, который будет использован для сгорания сжиженного (природного) газа в количестве 0,5 г, т.е. 20% от массы каменного угля, образовавшего водяной газ. С учетом ввода в камеру 23 сжиженного (природного) газа под давлением более 30 кг/см2, в камере 23 перед воспламенением будет находиться топливная смесь под давлением 30 кг/см2. Перед воспламенением топливная смесь в камере 23 будет состоять из 18 г/с водяного газа, 33 г/с сжатого воздуха и 0,5 г/с сжиженного (природного) газа, т.е. топливная смесь при давлении 30 кг/см2 будет иметь массу 51,5 г/с, температуру 600оС и плотность 1,3 г/л, 3 0-39 г/л (средняя плотность воздуха и водяного газа при давлении 30 кг/см2) и объем, равный 51,5 г/с (1 + 600о/273о) 39 г/л 4,2 л/с.
Принимая частоту воспламенений топливной смеси в камере 23, равной 20 в с, объем камеры 23 будет равен 0,21 л (на фиг.2 камера 25 и прилегающие к ней устройства изображены в более крупном масштабе, чем баллон 5 с корпусом 15 и цилиндры 26.
При воспламенении топливной смеси в результате сгорания 18г/с: 20 1/с 1 г водяного газа выделится 2 ккал и 0,5 г/с 20 1/с 0,025 г сжиженного газа еще 0,2 ккал, которые нагревают находящуюся в камере 23 топливную смесь, имеющую массу 51,5 г/с 20 1/с 2,6 г, теплоемкость 0,3 ккал/кг˙град до (2,4 ккал 2,6 г) (0,3 ккал/кг ˙град 1000 г/кг) 2800оС и увеличат давление продуктов сгорания топливной смеси до 30 кг/см2 (1 + 2800о 273о) 340 кг/см2.
Учитывая, что тепловые потери в камере 23 и в газоводах 24 могут составить более 20% примем, что в цилиндр 26 из камеры 23 по газоводу 24 будут поступать выхлопные газы, имеющие среднее давление 130 кг/см2.
Рабочий ход поршней 27 в верхней половине цилиндров 26 при заполнении их выхлопными газами в объеме 4,3 л/с будет равен 4340 см3/с 100 см2 43,4 см/с.
При этом будет реализована мощность, равная 0,434 м/с ˙100 см2 ˙130 кг/см2 102 кгм/кВт с 55 кВт.
Во время расширения выхлопных газов в нижней половине цилиндра 26 до давления в 10 кг/ см2 при движении поршня 27 получим дополнительную мощность, равную
(130 + 0)˙ 0,5 кг/см2 ˙100 см2 ˙ 0,434 м/с 102 кгм/кВт˙ с 30 кВт.
Суммарная мощность цилиндров будет равна
(55 + 30) 85 кВт.
Затрачивая 20% мощности на работу компрессоров и принимая КПД гидротурбины, равным 0,8, получим мощность на валу электрогенератора, равный 85 кВт ˙ 0,8 ˙0,8= 54 кВт.
Затрачивая 3 кВт на работу вспомогательных устройств, будем иметь полезную мощность двигателя 51 кВт. При полезной мощности 51 кВт во время горения 2,8 г/с угля и 0,5 г/с сжиженного (при родного) газа будет выделяться 24 ккал/. с. КПД двигателя при этом будет равен 51 кВт (24 ккал/с 4,18 кВт ˙с/ккал) 0,51.
Полученный КПД в 1,5 раза выше чем у известных дизельных двигателей и в 3 раза выше чем у газогенераторного двигателя автомобиля ГАЗ-42, работающего на твердом топливе.
Суммарный литраж шести цилиндров 26 двигателя 2 будет равен 8,63 л, в цилиндрах будет находиться 4,4 л воды. Втрое большее количество воды будет находиться в камерах 28 и 29 и в двух цилиндрах гидрокомпрессора, следовательно, в двигателе и гидрокомпрессорах будет 18 л воды.
Во время работы двигатель расходует 1,2 г/с ˙3600 с/ч 4,3 кг/ч воды, которая заливается в бак 7 емкостью 36 кг, достаточной на 8 ч работы двигателя 2.
Баллон 6 со сжатым газом емкостью 50 л при плотности сжиженного газа 0,524 кг/л будет иметь массу около 40 кг и обеспечивать работу двигателя при расходе 0,524 кг/л 50 л 18 кг/ч 14,5 ч среднее значение массы угля перевозимого на прицепе угля, воды и сжиженного газа равна 70 кг + 18 кг + 14 кг 102 кг масса двигателя, установленного на прицепе, может быть принята равной 200 кг и масса самого прицепа 100 кг. Таким образом прицеп, буксируемый электромобилем, будет иметь массу в среднем 500 кг (с полной загрузкой угля, воды и газа).
С таким прицепом электротягач, затрачивая среднюю мощность 51 кВт, может произвести пробег по запасу угля и сжиженного газа в течение 12 ч с доливкой воды через каждые 8 ч (необходимый запас для пробега, например, еще на 4 ч, равный 170 кг, может быть предусмотрен в баке электротягача).
При средней затрате мощности двигателя 51 кВт максимальная мощность, потребляемая моторами тягача (электромобиля), может быть 102 кВт, так как например, при разгоне тягача или при его движении в гору, или при движении по плохой дороге длительное время электромоторы будут потреблять электроэнергию, вырабатываемую как ДВС, так и запасную от аккумуляторов 9. Следовательно, использование прицепа позволит заменить автомобиль с ДВС мощностью до 100 кВт. Учитывая данный существенный признак предлагаемого прицепа он может обеспечить работу электротягача с грузоподъемностью в 3000 кг вместо, например, ЗИЛ-157КД, имеющего такую же полезную грузоподъемность при номинальной мощности двигателя 80,9 кВт (справочник водителя автомобиля, Москва, Транспорт, 1983, с. 222). При этом электротягач будет расходовать топливо стоимостью в 5-10 раз меньше чем автомобиль ЗИЛ -157КД.
Прицеп с массой 800-1000 кг может обеспечить работу грузового автомобиля с полезной нагрузкой более 12 т, например, вместо автомобиля КрАЗ-257 Б1 (справочник с.216).
Цена кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой прицепом ПКЭТ для зарядки аккумуляторов, которые будут использоваться электромобилем без прицепа в городах, будет в 2-3 раза меньше, чем цена кВт-ч электроэнергии, за которую должен будет заплатить владелец электромобиля при зарядке аккумуляторов на специализированной станции зарядки аккумуляторов.
Преимущество предлагаемого прицепа как перед существующими автомобилями, так и перед бегущими электромобилями таковы, что стоимость прицепа окупится менее чем за год его эксплуатации при 4-6-ти часовой работе в день. При этом будет получена не только большая экономия в государственном масштабе нефтепродуктов, но и в значительной мере решена проблема чистого воздуха для многих народов мира, население которых задыхается от автомобильного смога.
Предлагаемый прицеп будет иметь особую ценность для сельских жителей, дачников и автотуристов, так как на стоянке он как миниэлектростанция может обеспечивать дешевой электроэнергией все бытовые устройства, создающие комфорт (электроплита, холодильник, телевизор и т.д.).
Для фермера предлагаемый прицеп даcт возможность не только существенно снизить стоимость производимой им сельскохозяйственной продукции, но и улучшить свои бытовые условия, используя дешевую электроэнергию.
Снижение стоимости продукции будет не только за счет снижения расходов на каменный уголь вместо дизельного топлива, но также за счет использования одного прицепа поочередно для различных электромашин, например, трактора, легкового и грузового электромобилей, комбайна, косилки, пилорамы и т.д. с более дешевыми электродвигателями, чем ДВС.
Массовое производство предлагаемого прицепа даст возможность России и, особенно, странам ближнего зарубежья, предотвратить надвигающийся острый дефицит электроэнергии.
Очевидно, что в этом случае будет достигнута также большая (в государственном масштабе) экономия капитальных и эксплуатационных средств за счет замены производства автомобилей и других машин с электродвигателями вместо более дорогих ДВС, потребляющих более дорогое жидкое топливо, чем каменный уголь, потребляемый предлагаемым прицепом.
Формула изобретения: 1. Прицеп к электротягачу, содержащий установленную на прицепе энергосиловую установку, отличающийся тем, что энергосиловая установка выполнена в виде связанных между собой в единую функциональную систему газогенератора, двигателя внутреннего сгорания, гидротурбины, электрогенератора, устройств, обеспечивающих автоматическое регулирование, подачу сжатого воздуха, электроснабжение, а также бункера с углем, баллона с сжиженным газом и водяного бака, причем газогенератор соединен газоводом с двигателем внутреннего сгорания и имеет баллон для каменного угля, который расположен над цилиндром с углезахватами и посредством углевода связан с топкой, выполненной из корпуса и кожуха, в пространстве между которыми располагается сжатый воздух, поступающий через кольцевой патрубок из устройства, обеспечивающего подачу сжатого воздуха, при этом двигатель внутреннего сгорания имеет камеру сгорания, связанную газоводом с топкой газогенератора, воздуховодом с устройством, обеспечивающим подачу сжатого воздуха, газоводом с баллоном со сжиженным газом, патрубком с выхлопной трубой и горловиной с цилиндрическим клапаном и гидроцилиндрами, каждый из которых выполнен с плавающим эластичным поршнем и клапанами, соединяющими каждый гидроцилиндр с камерами высокого и низкого давления воды, которые связаны между собой водоводом с установленной в нем гидротурбиной, кинематически соединенной с электрогенератором, причем устройство, обеспечивающее автоматическое регулирование, имеет электронный блок, связанный электроцепями с шаговыми электродвигателями, клапанными реле и электросвечами, а устройство, обеспечивающее подачу сжатого воздуха, включает компрессор первой ступени сжатия воздуха, пусковой компрессор второй ступени сжатия воздуха, гидрокомпрессоры второй и третьей ступеней сжатия воздуха, причем компрессоры имеют электропривод, а каждый гидрокомпрессор выполнен в двумя цилиндрами - воздушным и гидравлическим, двумя поршнями и общим штоком, при этом воздушные цилиндры гидрокомпрессоров одной ступени соединены воздуховодом между собой, воздушные цилиндры гидрокомпрессора третьей ступени связаны с топкой газогенератора и с камерой сгорания двигателя, а гидравлические цилиндры соединены с камерами высокого и низкого давления воды, причем компрессор первой ступени соединен воздуховодами с гидрокомпрессором второй ступени и с пусковым компрессором, последний из которых связан воздуховодом с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания, при этом во время пуска двигателя компрессор первой ступени связан воздуховодом с топкой газогенератора, а устройство, обеспечивающее электроснабжение, включает связанные электрической цепью с преобразователем электросвечи, также съемные аккумуляторы, по крайней мере один из которых установлен на прицепе, а остальные могут быть расположены как на прицепе, так и на электротягаче.
2. Прицеп по п.1, отличающийся тем, что корпус топки газогененатора выполнен из жаропрочного материала с термоизоляционным покрытием в виде конуса с отверстиями, вокруг которого расположена трубка, связанная с водяным баком, а в вершине конусной поверхности установлены газовая горелка, связанная с баллоном со сжиженным газом, и электросвечи, причем кодух топки выполнен с термоизоляционным покрытием.
3. Прицеп по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания двигателя имеет жаропрочный корпус с термоизоляционным и стальной кожух с термоизоляционным покрытием, пространство между которыми через отверстия, выполненные в кольцевом патрубке, соединено воздуховодом с гидрокомпрессором третьей ступени сжатия воздуха.
4. Прицеп по п. 1, отличающийся тем, что в верхней, средней и нижней частях каждого гидроцилиндра установлены электродатчики положения поршня.
5. Прицеп по п.1, отличающийся тем, что камеры высокого и низкого давления воды имеют компенсационные камеры, в которых сжатый воздух отделен от воды эластичной перегородкой, камера высокого давления воды снабжена управляемой дроссельной заслонкой, выполненной с возможностью перекрытия водовода перед гидротурбиной, а камера низкого давления воды снабжена отстойной камерой с заглушкой.
6. Прицеп по п.1, отличающийся тем, что корпус баллона для каменного угля газогенератора выполнен в виде сферы с отверстием в верхней части загрузки угля, причем в отверстии установлена заглушка.