Результат интеллектуальной деятельности: Гидродинамический привод-генератор

Изобретение относится к системам электроснабжения транспортных средств, преимущественно летательных аппаратов.

Известны системы электроснабжения переменного тока постоянной частоты для транспортных средств, например, летательных аппаратов, в которых источником электроэнергии является гидродинамический привод-генератор с гидродинамическим преобразователем крутящего момента, имеющим насосное колесо, кинематически связанное с валом двигателя транспортного средства, и турбинное колесо, кинематически связанное с ротором генератора (Патент РФ №2408503, публ. 2010 г.)

В известном гидродинамическом приводе-генераторе турбинное колесо гидродинамического преобразователя крутящего момента связано с ротором единственного генератора переменного тока, входящего в состав привода-генератора. Вместе с тем, в связи с отсутствием в настоящее время генераторов большой мощности (более 200 кВт) система электроснабжения летательного аппарата существенно ограничивается по мощности. Размещение же на одном двигателе двух и более приводов-генераторов привело бы к недопустимому увеличению габаритов и массы системы. Кроме того, в этом случае обеспечение работы генераторов на общую сеть потребовало бы дополнительных сложных устройств.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является увеличение мощности системы электроснабжения, уменьшение ее удельной массы, т.е. массы, приходящейся на один кВт электроэнергии, повышение надежности ее работы и качества вырабатываемого тока.

Технический результат достигается тем, что гидродинамический привод-генератор, содержащий генератор переменного тока и гидродинамический преобразователь крутящего момента с насосным колесом, кинематически связанным с валом двигателя транспортного средства, и турбинным колесом, кинематически связанным с ротором генератора, также содержит, по меньшей мере, еще один дополнительный генератор переменного тока, при этом турбинное колесо гидродинамического преобразователя связано с роторами всех генераторов шестеренными передачами с одинаковым передаточным отношением, при этом во всех генераторах роторы расположены относительно статоров в одинаковом положении для обеспечения симфазности вращения роторов генераторов.

Включение в состав предлагаемого привода-генератора двух или более генераторов, обеспечивает, по меньшей мере, двухканальную систему генерирования, в которой генераторы могут работать, как на общую сеть, так и на отдельные группы бортовых потребителей электроэнергии транспортного средства. Это позволяет увеличить мощность системы электроснабжения, повышает надежность ее работы и качество вырабатываемого тока.

Предлагаемое изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 схематично изображен привод генератор для летательного аппарата, на фиг. 2 представлена график зависимости КПД генератора от нагрузки в двухканальной системе генерирования.

Привод-генератор содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента 1 и два генератора трехфазного переменного тока 2 и 3. В полости гидродинамического преобразователя крутящего момента 1 содержится насосное колесо 4, вал которого связан с валом двигателя летательного аппарата и турбинное колесо 5, на валу которого установлено зубчатое колесо 6, сцепленное с зубчатыми колесами 7 и 8, имеющими одинаковое число зубьев. Зубчатое колесо 7 связано рессорой с валом генератора 2, а зубчатое колесо 8 связано рессорой с валом генератора 3. В полости гидродинамического преобразователя крутящего момента 1 содержатся также поворотные лопатки 9, связанные с регулятором 10 частоты вращения.

Предлагаемый привод-генератор работает следующим образом.

Вращение от вала двигателя передается роторам генераторов 2 и 3 с помощью насоса 4 и турбины 5 через рабочую жидкость (топливо), циркулирующую в гидродинамическом преобразователе 1. При этом обеспечивается постоянная частота вращения вала турбины 5 регулятором 10 частоты вращения, управляющим поворотными лопатками 9. Так как колеса 7 и 8 имеют одинаковое число зубьев и сцеплены с одним и тем же колесом 6 на валу турбины, то роторы обоих генераторов (2 и 3) имеют одинаковую постоянную частоту вращения, а значит вырабатывают переменный ток одинаковой постоянной частоты.

Равенство частот переменного тока, вырабатываемого генераторами дает возможность отрегулировать при сборке привода-генератора такое положение роторов генераторов, которое обеспечивает совместную работу генераторов на общую сеть трехфазного переменного тока.

Предлагаемый привод-генератор дает возможность повысить экономичность выработки электроэнергии. Например, при двухканальной системе энергоснабжения (два маршевых двигателя с приводом-генератором на каждом) в штатном режиме генераторы нагружены на 50% и нагружаются полностью только при выходе из строя одного привода-генератора. При использовании предлагаемых приводов-генераторов с двумя генераторами вся штатная нагрузка привода-генератора может быть возложена на один генератор. При этом КПД генератора существенно увеличится, так как КПД генератора возрастет с ростом нагрузки (см. фиг. 2). На таком режиме другой генератор может быть полностью отключен от бортовой электросети.

Кроме того, в случае наличия на летательном аппарате бортовых потребителей, работающих на режимах импульсно-периодической нагрузки, сопровождающихся переходными процессами по частоте и напряжению тока согласно ГОСТ Р 54073-2010, в предлагаемом приводе-генераторе эти нагрузки могут подключаться к одному из генераторов, в то время, как другой генератор может обеспечивать более высокое качество тока. При этом надежность работы потребителей электроэнергии, работающих без режимов импульсно-периодической нагрузки, существенно возрастает.