подвижной состав железных дорог. PS_псжд. Аван проект на проектирование локомотива и его систем, тепловоз тэм2
 Скачать 1.16 Mb.
|
5. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСКВыполнение патентных исследований можно разбить на несколько этапов: 1. Уяснение поставленной руководителем проекта задачи, которая должна быть решена при проведении патентных исследований, с последующим оформлением задания на проведение патентных исследований. 2. Разработка регламента поиска. 3. Поиск и отбор патентной и научно-технической информации, относящейся к теме курсовой работы, дипломного проекта, магистерской диссертации. 4. Систематизация и анализ отобранной информации. 5. Подготовка выводов. 6. Составление отчета о патентных исследованиях. При проведении поиска используют патентную и научно-техническую информацию. Необходимо оптимально выбрать источники информации, что существенно влияет на качество проводимых исследований и на их трудозатраты. При этом глубина поиска (ретроспективность) зависит от целей проводимых патентных исследований и может быть определена руководителем дипломного проекта. Так, например: – Для оценки технического уровня объектов техники поиск проводят на глубину, которая достаточна для установления тенденций развития данного вида техники (5–15 лет в зависимости от отрасли). – Если необходимо оценить патентоспособность (охраноспособность) технического решения, то поиск проводят, как правило, на глубину 50 лет (глубина поиска может быть скорректирована также, исходя из наличия источников информации, а также возможности доступа к информации по бесплатному (или платному) каналу в сети Интернет и т. д.). – При проведении поиска на патентную чистоту глубину поиска определяют в зависимости от срока действия патента в соответствующей стране поиска. Кроме того, при проведении поиска целесообразно обращать внимание на ссылки, которые указаны в первоисточнике (особенно представляют интерес ссылки, указанные в источниках, опубликованных за последние 3–5 лет). 5.1 Регламент патентного поиска Регламент патентного поиска представляет собой план работы, в соответствии с которым определяется область проведения поиска по фондам патентной и другой научно-технической информации. При этом оценивается наличие и состояние информационно-поисковых систем. При составлении регламента в первую очередь формулируют предмет поиска (объект исследования, его составные части). Далее определяют источники информации, по которым будет проводиться поиск; ретроспективу и страны поиска, а также классификационные индексы (МПК, если необходимо УДК). Регламент патентного поиска
5.2 Анализ результатов патентного поиска При проведении патентного поиска были рассмотрены техническими решениями по теме: «Двигатель внутреннего сгорания, работающий на водородосодержащих газах». Было рассмотрено 10 патентов. 1. "Устройство предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородосодержащего газа и способ его работы" Положительные тенденции: Достигается расширение технических возможностей транспортного средства, за счет использования устройства предпускового подогрева. Использование предлагаемого изобретения для получения водородосодержащего газа, на борту тепловоза с дизельным ДВС будет существенно уменьшать токсичность выхлопных газов, в первую очередь за счет снижение в них концентрации оксидов азота при использовании получаемого водородосодержащего газа в соответствующих системы очистки. Недостатки данного метода: При бедной смеси, обеспечить устойчивую работу двигателя становится невозможным, поскольку искра свечи зажигания перестает воспламенять такую смесь. 2. "Устройство предпускового подогрева двигателя, автономного отопления, генерации водородосодержащего газа и способ работы устройства" Положительные тенденции: Предлагаемое изобретение улучшает показатели безопасности, экономичности, долговечности и экологической чистоты тепловоза. Позволяет заметно снизить потребление топлива, износ двигателя и объем вредных выбросов. Недостатки данного метода: Общим недостатком всех известных способов подготовки ПНГ и сырых природных газов для использования в энергоустановках является то, что они снижают концентрацию соединений, склонных к детонации, разделяя тяжелые и легкие компоненты и отбрасывая хоть и непригодные для данного типа двигателей, но, тем не менее, ценные в энергетическом отношении составляющие. Вследствие этого снижается полное энергосодержание газового топлива. 3. "Система питания дизельного двигателя внутреннего сгорания водород-содержащим топливом" Положительные тенденции: Данное выполнение способствует повышению экологичности и экономичности дизельного двигателя внутреннего сгорания. Недостатки данного метода: Необходимость установки на двигателе громоздкой дополнительной емкости с газообразным топливом (водородом) основную массу которых составляет оболочка и пористый сплав-накопитель. 4. "Система(варианты) и способ создания обогащенного водородом топлива " Положительные тенденции: низкие капитальные затраты, низкое энергопотребление, удобное обслуживание и пониженные выбросы NOxи СО2 Недостатки данного метода: Для производства водородного газа высокой чистоты способом риформинга требуются большие капиталовложения на оборудование и большие производственные затраты, в основном, на энергию. 5. "Способ получения водорода - топлива для двигателя внутреннего сгорания" Положительные тенденции: Позволяет экономить бензин на 25% Выделение гремучей смеси прямопропорционально плотности электролита и подаваемой электроэнергии. Недостатки данного метода: Емкость сосуда не позволяет эксплуатировать аппарат продолжительное время. Через каждые 15-20 км необходимо доливать воду. Избежать этого можно путем установки в резервуар для подачи воды и электролита поплавка с клапаном-регулятором. 6. "Распылитель форсунки дизеля" Положительные тенденции: Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость» Недостатки данного метода: при запирании распылителя дизельной форсунки игла подвергается внецентренным сжимающим импульсам силы пружины и реакции запорной части вследствие наличия некоторого эксцентриситета их приложения, что приводит к ее перекосу, зависящему также от жесткости иглы на изгиб и прижатию поясков иглы к корпусу. 7. "Устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания" Положение тенденции: Данное изобретение может быть использована, как эффективное средство повышения экономических и экологических показателей на всех дизельных транспортных средствах. Недостатки данного метода: Недостатком этого устройства является то, что в устройстве отсутствуют емкость для сбора конденсата, калорифер для подогрева поступающего в резервуар воздуха и огненепроницаемая сетка на всасывающей трубке. 8. "Система питания водородом двигателя внутреннего сгорания" Положительные тенденции: Данное изобретение позволяет на каждом нагрузочном режиме работы ДВС обеспечить такое соотношение давлений заряда в камере сгорания и водорода в момент его подачи, чтобы требуемое количество газа можно было подать в зону электродов свечи импульсом регулируемой длительности и тем самым сократить расход водорода за счет обеспечения возможности точного дозирования его малых цикловых подач. Недостатки данного метода: Управление регулятором давления водорода осуществляется по сигналам от датчика нагрузки. 9. "Маневровый локомотив" Положительные тенденции: Предлагаемый маневровый локомотив позволяет решить проблему хранения водорода на борту тепловоза за счет получения водорода на его борту, снизить расход топлива на 5-40% за счет питания дизеля добавкой водорода 1-10% от массы основного топлива, обезвреживать токсичные составляющие выхлопных газов продуктами гидролиза, такие как оксид углерода (не менее 65%), монооксид углерода (не менее 85%), оксиды азота (не менее 45%), сажу (не менее 90%) и утилизировать отработанный аккумуляторный электролит. Недостатки данного метода: низкая эффективность его работы и большое содержание вредных веществ в выхлопных газах дизеля. 10. "Способ работы маневрового локомотива и маневровый локомотив" Положительные тенденции: маневровый локомотив является экологически чистым, позволяет получать водород и кислород в процессе работы, позволяет увеличить межэкипировочные пробеги маневрового локомотива более чем в два раза, позволяет форсировать мощность 20% Недостатки данного метода: длительный простой локомотива при зарядке тяговых аккумуляторных батарей в депо, малые пробеги локомотива между экипировкой топливом и зарядкой аккумуляторных батарей. 5.3 Источник информации Патентная информация, использованная при патентном поиске: 1. Описание патентов с 2001 года по настоящее время; 2. http://www.1fips.ru 6.ОФОРМЛЕНИЕ ЗАЯВКИ НА ВЫДАЧУ ПАТЕНТАСистема питания водородсодержащим топливом Реферат Заявленная система питания водородсодержащим топливом в сравнении с прототипом позволяет использовать добавки водородсодержащего синтез-газа применительно к дизельным двигателям внутреннего сгорания и способствует снижению содержания вредных веществ в отработавших газах и расходу топлива без изменения конструкции ДВС. Использование блока управления подачей конвертированного топлива, датчика положения рейки топливного насоса высокого давления, датчика положения органа управления подачей топлива, датчика частоты вращения коленчатого вала ДВС и датчика температуры каталитического элемента позволяет обеспечить подачу водородсодержащего синтез-газа в цилиндры дизельного ДВС в необходимой для эффективного использования добавок водорода пропорции к жидкому дизельному топливу и безопасность эксплуатации энергетической установки при остановке двигателя. МПК: F02M 61/12 Система питания водородсодержащим топливом Полезная модель относится к области машиностроения и может найти применение в производстве поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Перспективным направлением совершенствования конструкций двигателей внутреннего сгорания с целью обеспечения экологичности и экономичности рабочих процессов является применение в качестве топлива водорода. Но применение чистого водорода связано с необходимостью решения проблем обеспечения безопасности при транспортировке, заправке и хранении. Поэтому наиболее целесообразным является получение водородсодержащего топлива непосредственно на борту транспортного средства, а применительно к двигателям, работающим по принципу воспламенения от сжатия (дизельным ДВС), его получение и добавка в определенной пропорции (от 5 до 10% от массы жидкого дизельного топлива) к основному топливу. Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей дизельного двигателя, достижение оптимальной эксплуатации при форсированных режимах работы за счет дозированной и своевременной подачи водородного топлива. Поставленная задача достигается тем, что топливная система дизельного двигателя, содержащая топливный бак, фильтр, предпусковой подогреватель двигателя, активаторы дизельного топлива, форсунку, закрепленную на головке блока цилиндров и снабженную иглой, расположенной по центральной оси форсунки, насос высокого давления, связанный с рабочей камерой форсунки посредством топливопровода подачи дизельного топлива, снабженного клапаном, согласно предлагаемому решению содержит устройство подачи водорода, соединенное через топливопровод подачи водорода с рабочей камерой форсунки, сильфон с уплотнительной вставкой, установленный в верхней части форсунки и заполненный рабочей жидкостью, электроды, расположенные в полости сильфона, при этом сильфон снабжен поршнем, шток которого является продолжением иглы форсунки, а топливопривод подачи водорода снабжен дозирующим клапаном, при этом электроды сильфона и дозирующий клапан электрически связаны с датчиком угла поворота коленчатого вала двигателя. При этом устройство подачи водорода может быть выполнено в виде баллона с водородом. Дозирующий клапан выполнен электромеханическим. Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлена общая схема топливной системы, на Фиг.2 - продольный разрез электрогидравлической форсунки. Система содержит установленную на головке блока цилиндров 1 электрогидравлическую форсунку 2 с иглой 3, установленной по центру форсунки 2. Форсунка 2 соединена с устройством подачи водорода 14 через топливопровод 4, в котором установлен дозирующий клапан 5, являющийся, например, электромеханическим обратным клапаном, предотвращающий попадание дизельного топлива из рабочей камеры 16 форсунки 2 в топливопровод 4 и электрически связанный с датчиком угла поворота 19 коленчатого вала двигателя. Топливопровод 6, по которому дизельное топливо от насоса высокого давления 7 подается в рабочую камеру форсунки 2, имеет механический клапан 15, предотвращающий попадание водородного топлива из рабочей камеры 16 форсунки 2 в топливопровод 6. На форсунке 2 установлен сильфон 8, снабженный металлической крышкой 10. Внутри сильфона 8 расположена уплотнительная резиновая вставка 9, внутренняя поверхность которой выполнена параболической формы. Внутри полости сильфона 8 установлен поршень 11, шток которого является продолжением иглы 3, а в его верхней части установлена металлическая цилиндрическая втулка, внутри которой перемещается поршень 11. Полость сильфона 8 заполнена рабочей жидкостью 12, обеспечивающей при электрическом взрыве перемещение поршней 11, 17 и иглы 3 форсунки 2 для впрыска водорода. В качестве рабочей жидкости могут быть использованы различные виды топлива, в т.ч. бензин, керосин, имеющие низкую температуру замерзания. Внутри полости сильфона 8 установлены электроды 13 (диоды Ганна), связанные с датчиком угла поворота 19 коленчатого вала двигателя через блок электроники. Пример работы системы рассмотрим на одном цилиндре. При работе двигателя дизельное топливо подается от насоса высокого давления 7 по топливопроводу 6 в электрогидравлическую форсунку 2, электромеханический клапан 5 при этом закрыт и не пропускает дизельное топливо в топливопровод 4. После впрыска дизельного топлива в рабочую камеру цилиндра 1 происходит его взрыв в полости цилиндра, при этом давление и сила, действующие на поршень 17 рабочей камеры форсунки 2, падают и поршень 17 идет вниз. В следующий момент времени форсунка, с опережением в 10..14 угловых градуса, срабатывает от сигнала, поданного с датчика угла поворота 19 коленчатого вала на электроды 13; при этом игла 3 и поршень 17 поднимаются вверх и закрывается механический клапан 15, после чего происходит впрыск водорода в рабочую камеру цилиндра 1, что обеспечивает дополнительное сгорание дизельного топлива и дополнительное силовое действие на поршень головки блока цилиндра 1. В качестве датчика угла поворота 19 коленчатого вала двигателя может быть использован, например, бесконтактный полнооборотный датчик угла поворота, имеющий разрешающую способность 5 угл. мин и предназначенный для военной и космической техники, авиационных и автотракторных систем управления и контроля. Работа электрогидравлической форсунки 2 основана на электрогидравлическом эффекте Юткина (Юткин А.А. Электрогидравлический эффект. М.-Л., Машгиз, Ленин-кое отделение, 1955 г.). При подаче на электроды 13-кратковременного импульсного разряда по сигналу от датчика угла поворота коленчатого вала 19 в полости с рабочей жидкостью 12 возникает гидродинамический импульс, который создает два удара: гидравлический и кавитационный. Вектор сил ударов направляется с помощью резиновой вставки 9 и определенного, параллельного игле 3, расположения электродов 13 внутри полости и направлен вдоль хода поршня 11. Перемещаясь вверх, поршень 11 поднимает иглу 3 и открывает отверстие 18 для впрыска водородного топлива, производится впрыск. Количество впрыскиваемого водорода определяется временным промежутком впрыска, то есть соответственной величиной напряжения, подаваемого на электроды с блока электроники. При форсированном режиме работы двигателя водитель с панели приборов может контролировать время подачи водородного топлива в камеру сгорания. Блок электроники на фиг.1 условно не показан и может быть выполнен, например, в виде различных типовых электронных устройств, преобразующих в момент запуска двигателя постоянное напряжение требуемой величины и формы и согласующих сигнал, поступающий с датчика угла поворота на коленчатом вале. Использование водорода в качестве дополнительного топлива улучшает процесс сгорания дизельного топлива и делает топливную смесь более мелкодисперсной. Преимущества предлагаемого изобретения: - бесперебойная работа двигателя при длительных подъемах в гору за счет дополнительного включения подачи водорода; - возможность управления подачей водородного топлива с панели приборов автомобиля; - возможность использования одной форсунки для раздельной подачи дизельного и водородного топлива; - использование водорода снижает токсичность выброса угарного газа, что значительно снижает пагубное воздействие на окружающую среду. Таким образом, заявляемое техническое решение расширяет технологические возможности устройства путем развязки во времени момента впрыска для полного сгорания дизельного топлива и повышения мощности двигателя, при этом в качестве дополнительного топлива используется водород.   Заявитель:Проректор по науке и инновациям Заключение В ходе выполнения курсовой работы были усвоены принципы проектирования подвижного состава, принципы развески и компоновки оборудования локомотива; усвоена методика расчета основных параметров локомотива, методика построения тяговой характеристики; приобрел навыки разработки технического задания и навыки выполнения патентного поиска. Список используемой литературы1. Пассажирский тепловоз ТЭП70/Ю. В. Хлебников, Г. Е. Серделевич, Б. Н. Морошкин. М.: Транспорт, 1976. 232 с. 2. В.Г. Быков, Б.Н. Морошкин, Ю.В. Хлебников. Пассажирский тепловоз ТЭП70. – М.: «Транспорт», 1976. – 232 с. 3. Кононов В.Е., Хуторянский Н.М., А.В. Скалин. Тепловозы. Механическое оборудование, устройство и ремонт. М.: Транспорт, 2005. - 320с. 4. Кузьмич В.Д. и др. Локомотивы. Общий курс: учебник. - М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011. - 582 с. 5. Шелест В.П., Шелест П.А. Тепловозы. – М.: «Знание», 1971. – 48 с. 6. В.И. Бахолдин, О.В. Зинченко. Устройство и ремонт тепловозов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 416 с. |