15.07.2020
220.018.32a0

Устройство электроэнергетической системы питания автономного необитаемого подводного аппарата с гибридной энергетической установкой

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области судовой электротехники и может быть использовано при создании системы электропитания автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). Устройство электроэнергетической системы питания АНПА с гибридной энергетической установкой содержит не менее двух электрохимических генераторов, емкость кислорода и емкость водорода, подключенные к электрохимическим генераторам, емкость воды реакции, по меньшей мере, две аккумуляторные батареи, шину питания постоянного тока, выход которой соединен с драйвером электродвигателя. Один из отводов шины питания является входом для питания аппаратуры навигации, аппаратуры управления и аппаратуры связи. Дополнительно в устройство электрической системы введена вторая шина питания постоянного тока, причем обе шины питания содержат дополнительно введенный блок коммутации и управления. Входы блока коммутации и управления соединены с соответствующими выходами электрохимического генератора и аккумуляторной батареи. Выход второй шины питания постоянного тока является входом питания аппаратуры навигации, аппаратуры управления и аппаратуры связи. Достигается снижение уровня помех в работе аппаратуры навигации, связи и управления, а также увеличивается количество запасенной энергии для увеличения времени автономности АНПА. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области судовой электротехники и может быть использовано при создании системы электропитания автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) тяжелого класса с электродвижителем. Изобретение предназначено для системы питания блоков АНПА, обеспечивающих движение и управление аппаратом.

Автономные необитаемые подводные аппараты тяжелого класса с водоизмещением более 5 тонн могут быть оснащены оборудованием для решения широкого круга задач - океанографических исследований, сейсморазведки, обследования кабельных трасс и трубопроводов, поиска затонувших объектов, охраны акватории. Решение данных задач требует длительного времени автономности: до нескольких месяцев, а уклонение от препятствий и плавание в районах с высокой скоростью течения требует использования пропульсивной установки мощностью до нескольких сотен киловатт. Электроэнергетическая система АНПА данного класса должна иметь большой объем запасенной энергии и обеспечивать одновременно стабильность и качество электропитания высокоточных электронных систем и электродвигателей большой мощности.

Известна судовая электроэнергетическая система для перспективных неатомных подводных лодок с электродвижителем (патент RU №2534470), принимаемая за аналог, содержащая две группы аккумуляторных батарей, каждая из которых разделена в свою очередь на две подгруппы, два дизель-генератора, два электрохимических генератора, автоматические выключатели и распределительные щиты.

Электроэнергетическая система образует два борта электропитания, каждая подгруппа аккумуляторных батарей подключена к силовой сети через сдвоенные автоматические выключатели. Каждый электрохимический генератор обеспечивает электропитание потребителей, заряд группы аккумуляторной батареи своего борта и электропитание всережимной системы электродвижения. Судовая электроэнергетическая система генерирует один вид энергии, электропитание устройств лодки осуществляется от единого источника, когда часть энергии через преобразователи одного вида энергии преобразуется в другой вид потребляемой энергии столько раз, сколько это необходимо.

Недостатком данного решения являются большие массогабаритные размеры аппаратуры электропитания, необходимость участия человека для управления системой и высокий уровень электромагнитных помех по сети питания постоянного тока, создаваемых на частотах вращения электродвигателей и на частотах широтно-импульсной модуляции драйверов управления электродвигателями, что создает помехи работе систем навигации, связи и управления.

Известна гибридная энергетическая установка для аппаратов (патент US №2006071630), принимаемая за прототип, включающая аккумуляторную батарею, топливные элементы, емкость хранения и подачи в топливные элементы водорода, емкость хранения и подачи в топливные элементы кислорода, емкость воды реакции, связанную с топливными элементами, шину питания постоянного тока с подключенным к ней драйвером-преобразователем напряжения постоянного тока в переменный, которое используется для питания электродвигателя пропульсивной установки.

Электропитание от топливного элемента и аккумуляторной батареи через шину питания постоянного тока подается на электродвигатель, при этом для режима движения АНПА на малых скоростях используется электроэнергия, вырабатываемая топливными элементами, для режима движения на больших скоростях используется электроэнергия и от топливных элементов, и от батареи. Топливные элементы и батареи могут содержать более чем один топливный элемент и батарею для подачи электроэнергии более чем одному электродвигателю.

Недостатком технического решения прототипа является высокий уровень электромагнитных помех по сети питания постоянного тока, создаваемых на частотах вращения электродвигателей и на частотах широтно-импульсной модуляции драйверов управления электродвигателями, что создает помехи работе аппаратуры навигации, связи и управления. Также для обеспечения работы АНПА в течение нескольких месяцев для хранения необходимых запасов водорода и кислорода в газообразном состоянии под давлением требуются значительные объемы в АНПА.

Задачей заявляемого изобретения является снижение уровня помех в работе аппаратуры навигации, связи и управления, передаваемой по цепям электропитания и увеличение количества запасенной энергии и, как следствие, увеличение времени автономности АНПА.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства электроэнергетической системы питания АНПА, которое содержит блок электрохимических генераторов 1 ЭХГ, состоящий не менее, чем из двух электрохимических генераторов 1.1 и 1.2, емкость кислорода 8, емкость водорода 9. Выходы емкости кислорода 8 и емкости водорода 9 подключены к входу электрохимических генераторов 1.1 и 1.2.

В результате процесса горения (окисления) водорода с кислородом на топливных элементах блока электрохимических генераторов 1, образуется вода, которая утилизируется в емкость воды 10 от этой реакции. Также устройство электроэнергетической системы питания АНПА содержит блок аккумуляторных батарей 2 АБ, состоящий не менее, чем из двух аккумуляторных батарей 2.1 и 2.2, шину питания постоянного тока 14, выход которой соединен с драйвером 3 электродвигателя 4, при этом один из отводов шины питания постоянного тока является входом для питания аппаратуры навигации 11, аппаратуры управления 12, аппаратуры связи 13, при необходимости дополнительного погашения уровня помех через блок преобразователя 6 постоянного тока одного значения напряжения в постоянный ток другого значения напряжения с гальванической развязкой и дополнительные буферные аккумуляторы 7.

Для уменьшения уровня индуцированных в сеть постоянного тока электромагнитных помех введена вторая шина питания постоянного тока 15.

Шины питания постоянного тока 14 и 15 включены в дополнительно введенный блок коммутации и управления 5.

Входы блока коммутации и управления 5 соединены с соответствующими выходами электрохимических генераторов 1.1, 1.2 и аккумуляторных батарей 2.1, 2.2.

Снижение уровня электромагнитных помех для режимов экономического хода достигается за счет разделения источников и цепей питания электродвигателя и аппаратуры навигации, связи и управления путем подключения одного электрохимического генератора 1.1 и одной аккумуляторной батарее 2.1 на шину питания драйвера 3 электродвигателя 4, а второй электрохимический генератор 1.2 и аккумуляторная батарея 2.2 через соответствующие входы блока коммутации и управления 5 подключены на шину питания аппаратуры навигации 11, аппаратуры управления 12, аппаратуры связи 13 через блок преобразователя 6 и буферные аккумуляторы 7.

Снижение уровня электромагнитных помех в режимах, когда требуется максимальная скорость движения АНПА, достигается за счет подключения в блоке коммутации и управления 5 обеих аккумуляторных батарей 2.1 и 2.2 к входу шины питания драйвера 3 электродвигателя 4, а электрохимических генераторов 1.1 и 1.2 к входу шины питания аппаратуры навигации 11, аппаратуры управления 12, аппаратуры связи 13.

По завершении режима максимальной скорости электроэнергетическая система переходит в режим экономического хода, зарядки и балансировки литий ионных аккумуляторных батарей.

Для увеличения количества запасов водорода и кислорода в условиях ограниченного объема АНПА емкость водорода 9 размещается внутри емкости кислорода 8, при этом водород и кислород находятся в сжиженном состоянии.

В случае необходимости дополнительного погашения уровня помех, создаваемых работе аппаратуры навигации связи и управления по цепям электропитания на выходе второй шины электропитания может быть включен блок преобразователя 6 постоянного тока одного значения напряжения в постоянный ток другого значения напряжения с гальванической развязкой и дополнительные буферные аккумуляторы 7, обеспечивающие качество электропитания в процессе перекоммутации цепей питания в блоке коммутации и управления 5.


Устройство электроэнергетической системы питания автономного необитаемого подводного аппарата с гибридной энергетической установкой
Устройство электроэнергетической системы питания автономного необитаемого подводного аппарата с гибридной энергетической установкой
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 152.
13.01.2017
№217.015.88dc

Одномодовый плазмонный волновод

Изобретение относится к плазмонной интегральной оптике и может быть использовано при конструировании компонентов плазмонных устройств различного назначения. Одномодовый плазмонный волновод, выполненный в виде заполненного диэлектриком протяженного V-образного канала в пленке металла на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602737
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.b204

Квантовый генератор случайных чисел

Изобретение относится к квантовым генераторам случайных чисел и может быть использовано в криптографии. Техническим результатом является повышение качества, степени надежности и скорости генерации. Устройство содержит источник фотонов, однофотонный детектор, измеритель времени, задающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613027
Дата охранного документа: 14.03.2017
25.08.2017
№217.015.b401

Генератор плазмонных импульсов терагерцовой частоты

Изобретение относится к технике генерации импульсов терагерцовой частоты. Генератор плазмонных импульсов терагерцовой частоты включает спазер в режиме пассивной модуляции добротности на основе активной среды, помещенной в резонансную структуру, образованную в тонкой пленке металла, размещенной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613808
Дата охранного документа: 21.03.2017
25.08.2017
№217.015.c0b4

Устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры

Изобретение относится к области изготовления трехмерных интегральных оптических волноводных структур. Устройство для изготовления интегральной оптической волноводной структуры в оптически прозрачном образце с показателем преломления n, включающее в себя трехмерную систему перемещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617455
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.d079

Устройство для сейсмической разведки

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения подводной многомерной сейсмической разведки на акваториях, покрытых льдом. Устройство для сейсмической разведки снабжено буксируемой капсулой. Капсула состоит из правого и левого бортов, в которых на специальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621272
Дата охранного документа: 01.06.2017
25.08.2017
№217.015.d304

Способ подводной сейсмической разведки

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска и уточнения строения месторождений углеводородов и других полезных ископаемых на акваториях, покрытых льдом круглогодично или большую часть года, и повышения эффективности процесса их освоения. При реализации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621638
Дата охранного документа: 06.06.2017
25.08.2017
№217.015.d32a

Сеть квантового распределения ключей

Изобретение относится к области сетевой волоконно-оптической квантовой криптографии - к защищенным информационным сетям с квантовым распределением криптографических ключей. Технический результат - создание сети с возможностью реконфигурации, а также обладающей большей выживаемостью при потере...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621605
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.de15

Подводный буровой модуль для бурения нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым модулям, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин на шельфах морей. Подводный буровой модуль, имеющий открытую рамную конструкцию, включает буровую вышку с вертикальными направляющими для бурильной машины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624841
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.e62e

Система детектирования одиночных фотонов

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы детектирования одиночных фотонов. Система включает в себя приемный модуль с приемной зоной, блок ориентации, оптический модуль и световод, который имеет оболочку с первым и вторым окончаниями и сердцевину с первым и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627025
Дата охранного документа: 02.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0bd

Композиция для получения полупроницаемой пористой мембраны

Изобретение относится к составу формовочного раствора для получения нетканого материала методом электроформования и может использоваться для получения водоупорной, воздухо-, паропроницаемой мембраны, а также регулирования комплекса эксплуатационных свойств мембранного материала. Композиция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638981
Дата охранного документа: 19.12.2017
Показаны записи 1-10 из 19.
10.09.2013
№216.012.68a0

Способ измерения мощности гидроакустического излучателя и устройство для осуществления способа

Использование: в способе измерения мощности гидроакустического излучателя и устройстве для его осуществления. Сущность: измеряют колебательное ускорение излучающей поверхности излучателя под воздействием возбуждающего сигнала, для этого в состав излучателя введен акселерометр, а излучаемая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492431
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6cf4

Способ измерения параметров гидроакустического пьезоэлектрического преобразователя и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована для определения параметров гидроакустических пьезоэлектрических преобразователей. Способ предполагает этапы, на которых формируют линейно нарастающую цифровую последовательность, преобразуют ее в тестовый управляемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493543
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.01.2015
№216.013.1f35

Сейсмографическое судно для сейсморазведки по 2d технологии в арктических морях вне зависимости от ледовых условий

Изобретение относится к области сейсморазведки подводных месторождений нефти и газа в арктических морях. Предложено судно с конструкцией, объединяющей преимущества надводного корабля (высокий уровень обитаемости, безопасность, большие площади палуб, позволяющие производить обслуживание и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539430
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.11.2015
№216.013.8c8b

Направляющий раструб бурового научно-исследовательского судна для бурения без использования райзера

Изобретение относится к буровым научно-исследовательским судам (БНИС) для бурения без использования райзера. БНИС сборной конструкции состоит из двух симметричных половин, закрепленных на сдвижных крышках люков буровой шахты. Каждая половина выполнена выдвижной из днища судна, а их выдвижение и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567586
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e2d

Якорная система позиционирования бурового судна

Изобретение относится к якорным системам на буровых судах и предназначено для их удержания в точке бурения. Якорная система позиционирования бурового судна включает якоря, якорные линии из тросов или цепей и турель для подсоединения якорных линий, расположенную под буровой шахтой судна....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568006
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.05.2018
№218.016.4756

Система безопасности объекта в открытой акватории

Система безопасности объекта в открытой акватории, включающая в себя донные гидролокационные станции, донный коммутатор, пункт управления, магистральный кабель, автономный необитаемый подводный аппарат, характеризуется тем, что донные гидролокационные станции, кроме локальных целей в охраняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650798
Дата охранного документа: 17.04.2018
02.08.2018
№218.016.7796

Аппаратно-батарейный комплекс подводного аппарата

Изобретение относится к области электротехники, а именно к судовым электроэнергетическим системам подводных аппаратов. Аппаратно-батарейный комплекс подводного аппарата содержит литий-ионные аккумуляторные батареи напряжением 110 В-440 В, распределительное устройство, преобразователь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662802
Дата охранного документа: 31.07.2018
17.03.2019
№219.016.e27b

Спасательный подводный аппарат

Изобретение относится к подводному судостроению, в частности к спасательным подводным аппаратам, предназначенным для спасения экипажей аварийных подводных лодок. Спасательный подводный аппарат, имеющий отсек управления для размещения экипажа аппарата и спасательный отсек для размещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682146
Дата охранного документа: 14.03.2019
24.05.2019
№219.017.5f7a

Камера спасательная всплывающая

Изобретение относится к области судостроения, а именно к аварийно-спасательному оборудованию подводной лодки. Камера спасательная всплывающая для подводной лодки содержит прочный корпус с верхним и нижним входными люками, устройство для крепления к комингс-площадке подводной лодки и систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688569
Дата охранного документа: 21.05.2019
01.12.2019
№219.017.e8fd

Спасательная авиадесантируемая система

Изобретение относится к подводному судостроению, а именно к спасательным подводным средствам. Спасательная авиадесантируемая система состоит из двух и более обитаемых подводных буксировщиков и прочной спасательной эвакуационной капсулы. Доставку системы к месту проведения работ осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707860
Дата охранного документа: 29.11.2019

Похожие РИД в системе