×
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 51-60 из 174.
29.12.2018
№218.016.ac71

Мощный импульсный свч фотодетектор

Изобретение относится к области разработки и изготовления мощных фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs, в частности к импульсным полупроводниковым сверхвысокочастотным (СВЧ) фотодетекторам. Мощный импульсный СВЧ фотодетектор лазерного излучения на основе гетероструктуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676228
Дата охранного документа: 26.12.2018
29.12.2018
№218.016.ac8a

Способ изготовления полупроводниковых лазеров

Способ изготовления полупроводниковых лазеров содержит этапы, на которых расщепляют лазерную гетероструктуру на линейки полупроводниковых лазеров во внешней атмосфере, обеспечивая грани резонатора, напыляют на внутреннюю поверхность рабочей вакуумной камеры слой алюминия толщиной не менее 50...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676230
Дата охранного документа: 26.12.2018
29.12.2018
№218.016.acdd

Способ изготовления импульсного фотодетектора

Изобретение относится к области разработки и изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs. Способ изготовления мощного импульсного фотодетектора, работающего в фотовольтаическом режиме (с нулевым напряжением смещения), на основе GaAs включает последовательное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676221
Дата охранного документа: 26.12.2018
29.12.2018
№218.016.acf3

Способ изготовления свч фотодетектора

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для создания мощного СВЧ фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlGaAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм. Способ заключается в создании многослойной структуры из системы чередующихся слоев AlGaAs...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676185
Дата охранного документа: 26.12.2018
29.12.2018
№218.016.acfa

Свч фотоприемник лазерного излучения

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, применяемым в электронике. СВЧ фотоприемник лазерного излучения состоит из подложки 1, выполненной из n-GaAs, и последовательно осажденных: слоя тыльного потенциального барьера 2 n-AlGaAs, базового слоя, выполненного из n-GaAs 3, с толщиной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676188
Дата охранного документа: 26.12.2018
29.12.2018
№218.016.acff

Свч фотодетектор лазерного излучения

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано для создания фотодетекторов (ФД) лазерного излучения (ЛИ). СВЧ фотодетектор лазерного излучения состоит из подложки 1, выполненной из n-GaAs, и последовательно осажденных: Брегговского отражателя 2, настроенного на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676187
Дата охранного документа: 26.12.2018
23.02.2019
№219.016.c6dd

Способ получения термостойких сополиэфиркетонов с улучшенными физико-механическими характеристиками

Настоящее изобретение относится к способу получения сополиэфиркетонов с высокой термостойкостью и повышенными физико-механическими характеристиками на основе 4,4'-дигидроксибензофенона, 4,4'-дифторбензофенона, карбоната калия в качестве щелочного агента, характеризующемуся тем, что в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680524
Дата охранного документа: 22.02.2019
26.02.2019
№219.016.c81c

Способ изготовления чувствительного элемента электроакустического преобразователя на основе пьезоактивной пленки из поливинилиденфторида (пвдф) и устройство для склейки чувствительного элемента

Изобретение относится к области изготовления электроакустических преобразователей. Способ изготовления чувствительного элемента на основе пьезоактивной пленки ПВДФ с токопроводящим покрытием включает нанесение на поверхность двух пьезоактивных пленок липкого слоя эпоксидной клеевой композиции,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680670
Дата охранного документа: 25.02.2019
28.02.2019
№219.016.c853

Ампульное устройство для реакторных исследований

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к ампульным облучательным устройствам для реакторных исследований свойств тепловыделяющих элементов. Ампульное устройство для реакторных исследований включает внешнюю цилиндрическую оболочку с герметизирующими торцевыми крышками, внутри которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680721
Дата охранного документа: 26.02.2019
03.03.2019
№219.016.d231

Способ изготовления мощного фотодетектора

Изобретение может быть использовано для создания СВЧ-фотодетекторов на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlGaAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм. Способ заключается в создании фоточувствительной области и контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680983
Дата охранного документа: 01.03.2019
Показаны записи 21-21 из 21.
16.06.2023
№223.018.7aa1

Система транспортировки нефтяной смеси для ликвидации подводных разливов нефти устройством типа "купол"

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к способу транспортировки на поверхность обводненной нефтяной смеси при ликвидации подводных разливов нефти. Техническим результатом изобретения является транспортировка обводненной нефтяной смеси, образующейся в результате аварийного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002739664
Дата охранного документа: 28.12.2020
+ добавить свой РИД