Силова установка підводного апарата

 

Винахід відноситься до галузі морської підводної техніки, а саме до конструкцій силових установок підводних апаратів.

Схеми розміщення і конструктивні рішення силових установок підводних апаратів дуже різноманітні і визначаються призначенням підводного апарату та вимогами до його маневреним якостям. В даний час з метою збільшення енергетичних характеристик, підвищення коефіцієнта корисної дії та зниження шуму в силових установках сучасних автономних підводних апаратів поширене застосування електродвигунів змінного струму.

Відоме технічне рішення, реалізоване в торпеді MU 90 «Impact», яке містить високооборотний двигун змінного струму, з'єднаний з рушієм апарату через планетарний редуктор (Архипов А. В., Бистров Ю. А., Власов Е. Н. та ін. Енергетика спеціальної морської підводної техніки. - Санкт-Петербург. - 2009. - С. 97-98.).

Всі відомі силові установки підводних апаратів, що мають форму тіла обертання, містять двигун з вихідним валом, розташованим уздовж основної осі підводного апарату.

В якості прототипу прийнята силова установка PB-50 фірми STN Atlas Elektronik. Дана установка містить високошвидкісний керівника. (SEAHAKE DM 2 А4. THE UNDERWATER. Рекламний проспект фірми STN Atlas Elektronik, 2008 р.).

Силова установка цього підводного апарата також містить двигун з вихідним валом, розташованим уздовж основної осі підводного апарату. При цьому редуктор розташований також по основній осі підводного апарату.

Недоліками даного розташування силових установок є збільшений осьової габарити і маса, знижена керованість (остійність) підводного апарата з малим зниженням центру мас і його гучність.

Метою пропонованого винаходу є забезпечення найменших масогабаритних характеристик підводного апарату, зменшення його гучності і поліпшення керованості (остійності) при збереженні високих енергетичних характеристик силової установки.

Зазначена мета досягається тим, що в силовій установці підводного апарату, що містить високооборотний двигун змінного струму, застосований одноступінчатий редуктор з високим передавальним відношенням. Одноступінчатий редуктор має паралельно розташовані вхідний і вихідний вали. Вал електродвигуна є вхідним валом редуктора. Вісь вихідного вала редуктора, з'єднаного з рушієм апарату, збігається з основ�удет розташована паралельно на деякій відстані від основної осі підводного апарату. Величина зміщення електродвигуна дорівнює міжцентровій відстані валів редуктора.

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена пропонована силова установка підводного апарату.

Пропонована силова установка підводного апарата містить високооборотний електродвигун 1 змінного струму і одноступінчатий редуктор 2 з високим передавальним відношенням. Вал 3 електродвигуна 1 є вхідним валом редуктора 2. Редуктор 2 розташований таким чином, що вісь його вихідного вала 4 співпадає з основною віссю підводного апарату. Відповідно, високооборотний електродвигун 1 змінного струму, з'єднаний з вхідним валом редуктора 2, буде зміщений відносно основної осі підводного апарата при його установці в корпус підводного апарату. Величина зміщення електродвигуна 1 дорівнює міжцентровій відстані валів редуктора 2.

При роботі силової установки потужність високообертового електродвигуна 1 через вал 3 передається одноступінчатому редуктора 2 з високим передавальним відношенням, в якому відбувається зміна моменту і частоти обертання до величин, оптимальних для рушія, і через вихідний вал 4 редуктора 2 надходить на рушій (на чер�сят від характеристик його двигуна. В даний час практичний інтерес представляють силові установки з двигунами малого діаметра великої потужності. Застосування високообертового двигуна змінного струму дозволяє зменшити вагу і габарити силової установки підводного апарату в порівнянні з використанням електродвигуна постійного струму тієї ж потужності з прямим приводом на рушій.

У пропонованій силової установки підводного апарату мінімізовані вагові та габаритні характеристики. Компактні розміри одноступінчатого редуктора з високим передавальним відношенням і високооборотний двигун змінного струму зменшують вагу і розміри силової установки, що дозволяє в заданому діаметрі підводного апарату змістити електродвигун щодо основної осі підводного апарата на величину, яка визначається міжцентровою відстанню валів редуктора.

У разі підводного апарату, що має форму тіла обертання, система силовий привід - підводний апарат буде сприяти зміщення центру мас підводного апарата відносно його центру величини, що покращує його керованість без застосування додаткових стабілізаторів, так як за рахунок ваги двигуна і редуктора підводний аппар�ктором буде додатково виконувати функцію стабілізаторів руху.

Одноступінчатий редуктор з паралельними валами володіє зниженою гучністю в порівнянні з планетарним редуктором. Також малі розміри силової установки дозволяють виділити вивільнений обсяг для розміщення додаткової системи амортизації та шумопоглинання.

Таким чином, пропоноване винахід дозволяє вирішити завдання створення потужної силової установки підводного апарата з зменшеними масогабаритними характеристиками і зменшеною гучністю, а також спрямоване на поліпшення керованості (остійності) підводного апарату, що має форму тіла обертання.

Силова установка підводного апарату, що містить високооборотний двигун змінного струму, з'єднаний з рушієм апарату через редуктор, що відрізняється тим, що редуктор виконаний одноступеневим з паралельно розташованими вхідним і вихідним валами та високим передавальним відношенням, вал електродвигуна є вхідним валом редуктора, а вісь вихідного вала редуктора збігається з основною віссю підводного апарату, при цьому вісь електродвигуна зміщена щодо основної осі підводного апарату, величина зміщення електродвигуна дорівнює міжцентровій відстані валів редуктіл

 

Схожі патенти:

Движительная система

Винахід відноситься до пристрою для подачі движительной енергії до движительной системі з протилежно обертаються гребними гвинтами в морському судні. Пристрій містить перший гребний гвинт, що приводиться обертовим силовим агрегатом, і другий гребний гвинт, що приводиться двигуном змінного струму. Другий гребний гвинт обертається в напрямку, протилежному першому гребного гвинта. Генератор змінного струму наводиться обертовим силовим агрегатом, а також електрично з'єднаний з двигуном змінного струму. Швидкість обертання другого гребного гвинта становить між 95-150% від швидкості обертання першого гребного гвинта. Двигун змінного струму і генератор змінного струму мають однакову електричну частоту і кількість полюсів генератора змінного струму становить від 2 до 40 і кількість полюсів двигуна змінного струму становить від 2 до 40. Відношення кількості генератора змінного струму і двигуна змінного струму становить від 0,05 до 20. Досягається рентабельність пристрої для забезпечення електричної енергії на кораблі або морському судні. 13 з.п. ф-ли, 9 іл.

Судова електроенергетична установка

Винахід відноситься до суднобудуванню, зокрема до суднових електроенергетичних установок з комбінованим пропульсивним комплексом. Судова електроенергетична установка має в своєму складі головний тепловий двигун, разъединительную муфту, додатковий тепловий двигун, з'єднаний з додатковим генератором, головні шини, шини живлення суднових електроспоживачів, систему управління установки, автоматичні вимикачі, датчики датчики струму і напруги, перший керований і оборотний перетворювач частоти, який має керовані випрямлячі та інвертор, конденсаторний накопичувач ланки постійного струму, локальний блок управління, також додатковий гребний електродвигун, приєднаний до гребного гвинта і другий гребний електродвигун кільцевої конструкції з вбудованим другим гребним гвинтом, другий перетворювач частоти, перетворювач напруги і чотири силові електричні ланцюги. Досягається зменшення маси і габаритів, підвищення максимального ККД, мінімальність втрат енергії і економічність палива, підвищення надійності електроенергетичної установки. 2 з.п. ф-ли, 2 іл.

Судова електроенергетична установка

Винахід відноситься до суднобудуванню, зокрема до електроенергетичних установок судів з перетворювачами частоти і гребними електродвигунами. Судова електроенергетична установка містить головні дизелі або турбіни, головні синхронні генератори, аварійний дизель-генератор, обмотки статора, головний розподільний щит, входи випрямлячів перетворення частоти. Обмотки статора через автоматичні вимикачі підключені до ліній живлення головного розподільного щита, до яких через автоматичні вимикачі підключені входи випрямлячів або перетворювачів частоти. Число випрямлячів дорівнює числу ліній головного розподільного щита, виходи випрямлячів підключені до входів багаторівневих інверторів, складових з випрямлячами перетворювачі частоти, що живлять гребні електродвигуни. До кожної лінії головного розподільного щита через автоматичні вимикачі підключені також первинні багатофазні обмотки трансформаторів з обертовим магнітним полем, а вторинні трифазні обмотки цих трансформаторів через автоматичні вимикачі приєднані до трифазної лінії живлення розподільного щита інших суднових споживача�нді харчування суднових споживачів. На статорі кожного головного синхронного генератора розміщена одна багатофазна обмотка з числом фаз більше трьох, фази якого з'єднані зіркою або трикутником, а лінії головного розподільного щита мають таке ж число фаз, що і обмотки головних синхронних генераторів. Досягається забезпечення електроенергією суднових споживачів та електродвигунів від однієї електростанції, підвищення к.к.д. і якості електроенергії в суднової мережі. 1 іл.

Судова система электродвижения з двухвинтовим рухово-движительним модулем з двигунами кільцевої конструкції

Винахід відноситься до галузі суднобудування, зокрема до судновим системам электродвижения з перетворювачами частоти і гребними електродвигунами. Судова система электродвижения містить шини розподільного щита, підключені через автоматичний вимикач і дросель до оборотного перетворювача частоти. До перетворювача частоти з двома окремими вихідними силовими ланцюгами підключені відповідно два гребних електродвигуна. Гребні двигуни з збудженням від постійних магнітів мають кільцеву конструкцію. В порожнині ротора кожного з електродвигунів встановлені гвинти фіксованого кроку. Лопаті першого гребного гвинта виконані з противонаправленним розворотом до лопат другого гребного гвинта. Перетворювач частоти містить встановлений на вході керований випрямляч, силовий вихід якого з'єднаний з конденсаторним накопичувачем ланки постійного струму, датчик напруги ланки постійного струму з силовими входами двох інверторів, а також два задатчика частот. Управління елементами перетворювача частоти здійснюється за допомогою локальної системи управління. Досягається підвищення ККД, зниження втрат енергії, зниження уровн

Судова електроенергетична установка

Винахід відноситься до суднобудуванню, зокрема до суднових електроенергетичних установок з валогенераторами. Судова електроенергетична установка містить перший тепловий двигун, другий тепловий двигун, валогенератор, генератор, перший, другий і третій вали, варіатор, який з'єднаний з гребним гвинтом, систему управління, шини живлення, датчики швидкості обертання. До складу варіатора включені три уніполярні машини, які електрично з'єднані між собою. При цьому ротор валогенератора закріплений на третьому валу, який виконаний порожнистим і встановлений коаксіально першому валу з допомогою підшипників або електромагнітного підвісу. Також на всіх трьох валах встановлені датчики швидкості обертання, сполучені з системою управління, з якої також з'єднані керуючий вхід пускового пристрою, збудник валогенератора і обмотки збудження уніполярних машин, а також входи управління роз'єднувальних муфт, автоматичних вимикачів і блоку керування швидкістю обертання першого теплового двигуна. Досягається: харчування суднових електроспоживачів від валогенератора окремо і спільно з генератором, робота валогенератора в руховому режимі з постійною чнах харчування суднових електроспоживачів, підвищення надійності, зниження маси і габаритів. 3 з.п. ф-ли, 1 іл.

Спосіб функціонування суднового приводного двигуна, що живиться інвертором з широтно-імпульсною модуляцією, а також система суднового приводу

Винахід відноситься до способу функціонування суднового приводного двигуна (2), питомого щонайменше одним імпульсним інвертором (3), при якому елементи (5) перемикання імпульсного інвертора (3) переключаються із змінною частотою перемикання. Частота перемикання вручну управляється обслуговуючим персоналом судна незалежно від робочого стану суднового приводного двигуна (2) та імпульсного інвертора (3), щоб змінити акустичний спектр шуму судна. Судновий приводний двигун живиться кількома імпульсними інверторами, при цьому елементи перемикання всіх імпульсних інверторів управляються з однаковою частотою перемикання. Досягається зменшення шуму суднового двигуна. 4 н. і 6 з.п. ф-ли, 3 іл.

Судова електроенергетична установка

Винахід відноситься до галузі суднобудування. Судова електроенергетична установка містить головний двигун, з'єднаний з головним генератором, і локальну систему управління. Головний генератор через електричний ланцюг, що має перший автоматичний вимикач, головні шини та сполучені через трансформатор шини електроспоживачів, перетворювач частоти і додатковий двигун, з'єднаний з гребним електродвигуном. Додатковий двигун з'єднаний з додатковим генератором, підключеним через другий автоматичний вимикач до шин електроспоживачів. В якості головного і додаткового генератора використані трифазні генератори з електромагнітним збудженням, забезпечені на виході першим і другим датчиками струму фаз. Локальна система управління виконана з можливістю підключення до системи керування верхнього рівня і приєднана до першого і другого датчиків струму фаз і датчика напруги, встановленим на шинах електроспоживачів. Перетворювач частоти виконаний керованим зворотнім і містить послідовно з'єднані керовані випрямлячі та інвертор, забезпечені власним контролером. У вихідний силовий ланцюга випрямира. З силовим входом керованого випрямляча з'єднаний дросель, приєднаний іншим висновком до датчика напруги фаз і третій автоматичного вимикача, підключеному головним висновком до шинам. Датчик напруги фаз пов'язаний з контролером випрямляча. У ланцюзі між датчиком струму вихідний силовому ланцюзі випрямляча і датчиком струму вхідний силовий ланцюга інвертора встановлений конденсаторний накопичувач ланки постійного струму і датчик постійної напруги, підключений до обох контролерам. Контролери приєднані до задатчика режимів, пов'язаній з локальною системою управління. Досягається підвищення якості та ефективного використання електроенергії на шинах живлення. 1 іл.

Гребний електрична установка з багаторівневими перетворювачами частоти

Винахід відноситься до тяговим електричним системам транспортних засобів, зокрема до гребний електричної установки

Електропривод підводного апарата

Винахід відноситься до галузі водного транспорту та направлено на вдосконалення підводного апарату, який забезпечує пересування у водному середовищі автономних засобів, і може бути використане як рушій автономних засобів в надводному і підводному положеннях

Судова електроенергетична установка (варіанти)

Винахід відноситься до суднобудуванню, зокрема до суднових електроенергетичних установок з перетворювачами частоти і гребними електродвигунами

Підводний апарат підвищеної маневреності

Винахід відноситься до галузі суднобудування, зокрема до підводних апаратів підвищеної маневреності, і може використовуватися при зведенні морських нафтовидобувних платформ з прокладкою трубопроводів на дні моря. Підводний апарат підвищеної маневреності містить обтічний корпус, движительний комплекс, водометні труби з вхідними і вихідними патрубками, причому він забезпечений електрогенераторами, акумуляторними батареями, направляючими екранами і вертикальним водозабірником. Обтічний корпус має форму краплі. Движительний комплекс включає фронтальний, кормової, лівий, правий і центральний гідравлічні рушії, які виконані у вигляді пустотілої гвинтової поверхні і встановлені в зоні вихідних патрубків водометних труб. Вхідні патрубки водометних труб розміщені всередині вертикального водозабірника. Електрогенератори встановлені на гідравлічних рушіях. Напрямні екрани мають форму круглої чаші і з зазором жорстко кріпляться до корпусу в зонах вихідних патрубків водометних труб. Технічний результат полягає в поліпшенні експлуатаційних характеристик підводного апарату. 3 з.п. ф-ли, 4 іл.
Винахід відноситься до галузі суднобудування і стосується експлуатації підводних суден у льодових умовах. Підводний човен містить корпус, ємності для зміни плавучості човни шляхом заповнення їх забортною водою або повітрям. Для можливості плавання під льодом по мілководдю вона має плоский корпус або корпус катамаран, з уздовж верхньої частини двома паралельними полозами для захисту корпусу від контакту з льодом, екстреного гальмування і стоянки. Технічний результат полягає в поліпшенні експлуатаційних характеристик підводного човна.

Підводний апарат

Винахід відноситься до області підводного суднобудування. Підводний апарат містить корпус, гребний електродвигун, пов'язаний через головний редуктор з гребним гвинтом. Ведений вал головного редуктора з'єднаний одним кінцем з гидропневмомотором, інший кінець вала з'єднаний з гребним гвинтом. Гидропневмомотор містить циліндричний корпус, закритий кришками, всередині якого перегородка з отвором розділяє корпус на дві камери: переднього та заднього ходу, мають впускні і випускні штуцери. В отвір перегородки вставлений вал, на якому в першій камері закріплено ротор переднього ходу, у другій - ротор заднього ходу. Кожен ротор виконаний з набору декількох дисків, кожен з яких має на торцевій поверхні зовнішній канал прямокутного перерізу, а коли диски притиснуті одна до одної, утворюються внутрішні канали, що представляють собою дві дуги, кожна з яких дорівнює 1/4 повної окружності, розміщені симетрично один одному по різні сторони від осі обертання, закриті наглухо з одного боку так, що площина дна кожного з них лежить на лінії діаметра диска ротора, що проходить через центр обертання по обидві сторони від діаметра. Відкрита частина кожної дуги з'єднана з відповідними�також рівні по площі, причому обидва прямокутних каналу відкриваються на бічну поверхню диска в протилежні сторони. Підвищується швидкість руху апарату, збільшується дальність плавання. 15 іл.

Спосіб функціонування суднового приводного двигуна, що живиться інвертором з широтно-імпульсною модуляцією, а також система суднового приводу

Винахід відноситься до способу функціонування суднового приводного двигуна (2), питомого щонайменше одним імпульсним інвертором (3), при якому елементи (5) перемикання імпульсного інвертора (3) переключаються із змінною частотою перемикання. Частота перемикання вручну управляється обслуговуючим персоналом судна незалежно від робочого стану суднового приводного двигуна (2) та імпульсного інвертора (3), щоб змінити акустичний спектр шуму судна. Судновий приводний двигун живиться кількома імпульсними інверторами, при цьому елементи перемикання всіх імпульсних інверторів управляються з однаковою частотою перемикання. Досягається зменшення шуму суднового двигуна. 4 н. і 6 з.п. ф-ли, 3 іл.

Підводний човен і рухова установка підводного човна

Група винаходів відноситься до підводного кораблебудування і може бути використана переважно для підводних човнів. Підводний човен містить міцний корпус, що охоплює його легкий корпус, цистерни між цими корпусами, кормовий край з гребним гвинтом, з маточиною, встановленої на гребному валу, з'єднаний з електродвигуном, сполученим електричним кабелем з акумулятором, електрогенератор, вал якого з'єднаний з головним валом рухової установки. Всередині міцного корпусу встановлені баки окислювача і пального, з'єднані трубопроводами з турбонасосним агрегатом. Рухова установка складається з турбонасосного агрегату і камери згоряння, сполучених газоводами, двигуна зовнішнього нагріву, що містить системи нагріву і охолодження, система охолодження містить теплообмінник-охолоджувач, що використовує хладоресурс одного з компонентів палива, при цьому до легкого корпусу прикріплений колектор скидання вихлопних газів, з'єднаний з двигуном зовнішнього нагріву. Технічний результат полягає в поліпшенні експлуатаційних характеристик підводного човна, підвищення її надійності і бойової живучості. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 8 іл.

Підводний човен і рухова установка підводного човна

Група винаходів відноситься до підводного кораблебудування і може бути використана переважно для підводних човнів. Підводний човен містить міцний корпус, що охоплює його легкий корпус, цистерни між цими корпусами, міцну рубку і рятувальну спливаючу камеру, встановлену всередині міцного корпусу під міцною рубкою, кормовий край з гребним гвинтом, з маточиною, встановленої на гребному валу, з'єднаний з електродвигуном, сполученим електричним кабелем з акумулятором, електрогенератор, вал якого з'єднаний з валом рухової установки. Рухова установка складається з двигуна зовнішнього нагріву, турбонасосного агрегату і камери згоряння, сполучених газоводами, при цьому до легкого корпусу прикріплені три кільцевих колектора обтічної форми для забору і скидання води та скидання вихлопних газів, сполучені з двигуном зовнішнього нагріву. Технічний результат полягає в поліпшенні експлуатаційних характеристик підводного човна, підвищення її надійності і бойової живучості. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 8 іл.
Винахід відноситься до області вимірювально-виконавчих телекерованих роботизованих систем

Підводний транспортна система

Винахід відноситься до галузі суднобудування і стосується питань створення засобів для здійснення підводних транспортних операцій, наприклад для транспортування підводних технологічних засобів розвідки, облаштування і експлуатації морських родовищ корисних копалин, необхідних витратних матеріалів

Воздухонезависимая енергетична установка для підводного човна

Винахід відноситься до суднобудування та енергетиці, стосується створення енергоустановок підводних човнів

Енергетична установка підводного човна

Винахід відноситься до суднобудування і стосується створення енергетичної установки підводного човна
Up!