ОПОРА РАХИНСКИХ ДЛЯ ПОЛЕВОГО КАБЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК A01B71/00 A01D73/00 

Изобретение относится к тяговой электрификации полевых сельскохозяйственных машин/тракторов, комбайнов, косилок и других самоходных агрегатов, работающих с навесными и прицепными орудиями/.

Известным является тяговое электрообеспечение от воздушных ВЛ через силовой кабель, выпускаемый на почву и собираемый обратно полевой сельскохозяйственной машиной при ее возвратно-поступательном технологическом движении по полю. Следовательно, опорой полевого кабеля является поверхность почвы по следу машины, что сковывает ее маневренность. Аналогом данной аэродинамической опоры является кн. Зубков Б. Муслин Е. О стихиях Цидо и реальности фантастики, М. изд. Молодая гвардия, 1965 г. стр.60-70. Однако для сельскохозяйственных регионов с частными ветрами в период полевых работ предпочтительной явится данная опора, так как она аэродинамически противостоит ветровому дрейфу полевого электрокабеля.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, повышение степеней свободы полевого силового электрокабеля тягово-электрифицированной полевой сельхозмашины в ветреную погоду.

Указанная цель достигается тем, что алюминиевый полевой силовой кабель трехфазного тока напряжением 380 В подвешен за середину длины совместно с несущим его буксирным пропиленовым фалом в системный центр тяжести тягово-электрифицированной аэродинамической винтолетной опоры, имеющей каркасное двухъярусное спицеколесное защитное ограждение диска, ометаемого несущим винтом.

Защитное ограждение подобно двум горизонтально расположенным одно над другим /в два яруса/ невращающимся велосипедным спицеколесам, имеющим малую инерционность, при наружных диаметрах до 8 м, закрепленным и отрихтованным стальными проволочными спицами на общей раструбной оси опорокаркаса, с ободами, соединенными распорками и снабженными буферными прорезиненными пневмокамерами. У винтолетной опоры восходящая и нисходящая ветви фалокабеля имеют наверху по пучку пропиленовых вожжевых строп, верхние концы которых вразбежку от фалокабеля привязаны к диаметрально противоположным проушинам крестовины опоропосадочной розетки /шасси/винтолетной опоры.

Между нижним и верхним спицеколесом опорокаркаса на его раструбной оси свободно посажен своей ступицей на упорно-опорных подшипниках качения /как у автожира/ 12-лопастной несущий винт опоры, имеющий на конце каждой лопасти, подвешенной комлем на осевом и горизонтальном шарнире ступицы несущего винта, также подвешенным на осевом и горизонтальном шарнире /по касательной к диску вращения несущего винта/, осевой электровентиляторный движитель со стабилизатором, обеспечивающий горизонтально-направленную силу вращения несущего винта на всех режимах полета аэродинамической винтолетной опоры. Двигателями всех лопастных осевых электровентиляторных движителей являются высокооборотистые бесконтактные электродвигатели постоянного тока мощностью 1 кВт и массой 1 кг каждый, принятые по серии для космической техники. Тяговое бортовое напряжение постоянного тока подводится к электровентиляторным движителям по внутрилопастной электропроводке через скользящие контакты на раструбной оси опорокаркаса от блока бортового электропитания винтолетной опоры. Блок бортового электропитания, состоящий из фазного понижающего трансформатора и селенового выпрямителя, размещен в качестве сбалансированной пригрузки на диске гравитационного отвеса, размещенного в свою очередь на осевой сфероподвеске в раструбной полости оси опорокаркаса и являющегося следящим и исполнительным устройством автомата перекоса лопастей на их циклический угол установки при выравнивании кренодифферентов винтолетной опоры. Фазное электронапряжение поступает через перемычку в блок бортового электропитания от электровыдела, проходящего транзитом, через диаметрально противоположные клюзы раструбной оси несущего винта, полевого фалокабеля. От блока бортового электропитания трансформированное бортовое электронапряжение винтолетной опоры по внутренней проводке в полости раструбной оси подводится к двум наружным красномедным кольцевым скользящим контактам, закрепленным снаружи раструбной оси над ступицей несущего винта. Затем бортовое электронапряжение постоянного тока через параллельно скользящие по кольцевым контактам пары меднографитовых щеток держателя, концентрично закрепленного на верхнем торце ступицы несущего винта, через перемычки к внутрилопастным электропроводкам попадает на клеммы лопастных осевых электровентиляторных движителей. Под ступицей несущего винта на его раструбную ось свободно посажена посредством сферошарнира верхняя вращающаяся тарелка автомата перекоса лопастей, которая сверху на кольцевой образующей имеет 12 /по числу лопастей/ радиально-кулисных прорезей, подвижно сочлененных с ползунками шарнирновильчатых пят тяг автомата перекоса, подвешенных шарнирно к поводкам лопастей.

Снизу верхняя вращающаяся тарелка снабжена 12 радиально расположенными направляющими пальцами, на которых свободно посажены подпружиненные к оси вращения верхней тарелки /следовательно, и несущего винта/ конические роликогрузики, зацепленные с вилками пят тяг и образующие центробежный регулятор, являющийся следящим и исполнительным устройством автомата перекоса лопастей на их общий угол установки в зависимости от режима полета винтолетной опоры. Снизу конические роликогрузики вразбежку или всбежку по своим осям обкатываются по коническому ободу нижней не вращающейся тарелки автомата перекоса, закрепленной на выступающей из боковых отверстий раструбной оси несущего винта, шапочной подпружиненной крестовине гравитационного отвеса.

Нижний конец восходящей ветви фала привязан к выступающему из грунта спереди полевого трансформатора сдвоенному капроново-канатному хвостовику вертикально и наклонно погруженных в грунт геогарпунов /т.е. спаренных грунтовых анкеров аэродинамической винтолетной опоры полевого электрокабеля, изготовленных из конверсированных и модернизированных затем выстрело-погруженных и безосколочно взорванных стальных оболочек артиллерийских снарядов, застывших в доставленном ими под купол взрыва пенобетоне/.

Нижний конец нисходящей ветви фала привязан к буксирному рыму оправки винта диэлектрической винтовой пары вертлюга трехфазного с трехзаходной электропроводной резьбой, установленного оправкой гайки на сферошарнир электроприемной мачты тягово-электрифицированной полевой сельхозмашины.

Несущая трехзаходная резьба винтовой пары вертлюга имеет межвитковые электропроводные шины каждой фазы в отдельности, к которым подводится фазное напряжение через клеммы винта и перемычки от полевого силового кабеля, закрепленного с компенсаторными просветами на фале. Пройдя межвитковые резьбовые контакты вертлюга, фазное напряжение попадает на клеммы гайки, а затем через перемычки на проводку электроприемной мачты и на главный распределительный щит тягово-электрифицированной полевой сельхозмашины, производящей продольную, поперечную, диагональную или криволинейную технологическую проходку по полю под буксируемым ею по воздуху фалокабелем и его аэродинамической винтолетной опорой, имеющей через фал заземление. Все конструктивные элементы аэродинамической винтолетной опоры полевого электрокабеля изготовлены из легких и прочных авиационных материалов. Для обеспечения безопасности ночных полетов самолетов в период круглосуточных полевых работ аэродинамическая винтолетная опора имеет сигнальные и опознавательные авианавигационные огни.

При завершении сезонной работы на поле, подкомандном фалокабелю на аэродинамической винтолетной опоре, тягово-электрифицированная полевая сельхозмашина, имеющая рацию, занимает исходную позицию отстоят на границе смежных полей в створе полевого силового трансформатора и опоро-посадочной депо-площадки, оснащенной геогарпунным анкерным хвостовиком для стояночной привязки опоры. После подтверждения по рации готовности винтолетной опоры к приземлению помощник тракториста-электрика выключает на полевом трансформаторе электронапряжение в полевом электрокабеле. При этом обесточивается блок бортового электропитания винтолетной опоры и лопастные осевые электровентиляторные движители останавливаются. Но несущий винт у начавшей вертикальный спуск /парашютирование/ винтолетной опоры продолжает вращаться /авторотировать/ в прежнем направлении за счет набегающего снизу воздуха атмосферы. После вертикального приземления винтолетной опоры несущий винт останавливается и подпружиненные конические роликогрузики остановившегося центробежного регулятора автомата перекоса, утратив центробежную силу, начинают синхронно прижиматься своими пружинами к оси вращения несущего винта. При этом сближении конические роликогрузики через вилки и кулисные шарниры возвращают тяги и лопастные поводки автомата перекоса в стартовое исходное положение, при котором все лопасти несущего винта устанавливаются под нулевым углом к его диску вращения. Приземленная винтолетная опора анкеруется и частично зачехляется, а развернутый фалокабель укладывается в борозду и присыпается почво-грунтом.

Перед началом полевых работ и после согласования по рации на взлет аэродинамической винтолетной опоры с фалокабелем помощник тракториста-электрика готовит винтолетную опору к работе и, произведя смазку автомата перекоса несущего винта, определяет допуски омического сопротивления бортовой электроизоляции и изоляции полевого электрокабеля, после чего информирует по рации тракториста-электрика о готовности винтолетной опоры и фалокабеля к взлету. При включении электронапряжения в полевой электрокабель начинается раскручивание несущего винта опоры лопастными осевыми электровентиляторными движителями, а с ним синхронно набирает обороты и автомат перекоса лопастей с центробежным регулятором общего угла установки лопастей, конические роликогрузики которого, обретая центробежню силу, синхронно расходятся, сжимая при этом свои пружины возврата, а через вилки и кулисные шарниры конические роликогрузики приподнимают тяги с их лопастными поводками автомата перекоса в положение, при котором все вращающиеся лопасти несущего винта устанавливаются на одинаковый угол перекоса до семи угловых градусов относительно диска вращения несущего винта. В процессе роста общего угла установки лопастей у вращающегося с ускорением несущего винта возрастает вертикальная подъемная сила, которая обеспечивает вертикальный взлет и продолжительное парение /зависание/ винтолетной опоры с полевым электрокабелем трехфазного тока под напряжением 380 Вт.

При кратковременных или постоянных ветровых или буксировочных кренодифферентах на взлетающую, парящую, приземляющуюся винтолетную опору с полевым электрокабелем в режиме слежения автоматически срабатывает гравитационный отвес, который через шапочную крестовину воздействует снизу в азимутальном направлении кренодифферента на постоянно подпружиненную невращающуюся тарелку /нижнюю тарелку/ автомата перекоса, которая через конические роликогрузики азимутально передает воздействие на вращающуюся верхнюю тарелку автомата перекоса, которая в свою очередь через кулисные шарниры тяг и поводки лопастей переключает на ходу лопасти азимутального направления на восстанавливающий антикренодифферентный циклический угол установки лопастей, у которых лопастные осевые электровентиляторные движители за счет их шарнирной подвески, стабилизаторов и проявления гироскопического эффекта продолжают удерживать векторы сил тяги в плоскостях, параллельных горизонтальной плоскости. Появившийся при этом восстанавливающий момент горизонтальной составляющей /наклонившегося вектора подъемной силы тяги несущего винта/ устраняет кренодифферент винтолетной опоры. В результате невращающаяся тарелка автомата перекоса вслед за гравитационным отвесом занимает горизонтальное положение, а циклический угол установки лопастей становится равным нулю при сохранении общего угла установки лопастей центробежным регулятором.

При постоянном ветре одного направления аэродинамическая винтолетная опора, оставаясь внешне в относительном покое, работает постоянно в двух режимах полета: во-первых, в режиме висения за счет вертикальной составляющей /наклоняемой подъемной силы несущего винта/ против системной равнодействующей силы собственного веса опоры и фалокабеля, а также буксировочного усилия работающей полевой сельхозмашины; во-вторых, в режиме горизонтального полета за счет горизонтальной составляющей /наклоняемой подъемной силы несущего винта/, преодолевающей силу ветра. Следовательно, для обеспечения двух вышеуказанных режимов полета внешне зависшей неподвижно винтолетной опоры автомат перекоса в сочетании с центробежным регулятором и гравитационным отвесом в следящем режиме будут непрерывно дифференцированно обеспечивать наличие общего угла установки перекоса лопастей и циклического угла перекоса лопастей несущего винта, сопровождающегося их азимутальным взмахом против ветра.

При завершении сменной работы аэродинамической винтолетной опоры ее приземление с последующим взлетом вышеописанным способом производится без вывода фалокабеля сельхозмашиной за пределы загонки обрабатываемого поля.

На приведенной схеме фиг.1 в профиль и сверху показаны два смежных поля I и II с тремя позициями а, б, в работающей полевой тягово-электрифицированной сельхозмашины в контуре лесополос 1 с опоро-посадочной депо-площадкой 2, оснащенной геогарпунным анкером приземленной опоры. За периметром полей проходит внутрихозяйственная высоковольтная линия электропередач 3, к которой подключен полевой понижающий трехфазный трансформатор 4, перед которым выстрело-погружены вертикальный и наклонный геогарпунный анкер 5 с общим выступающим из земли капроново-канатным хвостовиком 6, к которому привязан пропиленовый фал 7 с четырьмя вожжевыми стропами 8 и проложенным по нему алюминиевым трехфазным полевым электрокабелем 9. Верхние концы восходящей и нисходящей ветви фала и его вожжевых строп привязаны к проушинам крестовины посадочной розетки каркаса аэродинамической винтолетной опоры 10, снабженной веревочным гайтропом 11 ручной корректировки опоро-приземления.

На фиг. 2 представлен сборочный чертеж с вырывом по силовому резьбовому электропроводному соединению винтовой пары вертлюга диэлектрического 12, установленного на шапочном сферошарнире 13 электроприемной мачты 14 полевой тягово-электрифицированной сельхозмашины. Вертлюг диэлектрический 12 имеет несущую трехзаходную пофазно электропроводную резьбу 15. Верхний торец винта 16 имеет буксирный рым фала 7 и фазные клеммы крепления концов полевого кабеля 9 к выводам резьбы 15. Нижний торец гайки 17 снабжен сфероседлом и фазными клеммами для закрепления концов мачтовой электропроводки к главному распределительному щитку тягово-электрифицированной полевой сельхозмашины.

На фиг. 3 представлена схема выстрело-погруженного в почво-грунт затем безосколочно разорвавшегося и застывшего в пенобетоне 18 геогарпуна 19 с капроново-канатным хвостовиком 20.

На приведенном сборочном чертеже фиг. 4 показана в профиле с четвертым вырезом и на плане в половину вида до оси симметрии аэродинамическая винтолетная опора 10, двухъярусный спицеколесный защитный каркас 21 которой имеет на ободах /соединенных распорками 22/ спицеколес буферные нижнюю и верхнюю прорезиненные пневматические торокамеры 23. Каркас 21 стальными проволочными спицами 24 крепится к перфорированным поясам раструбной оси 25, несущей между верхним и нижним ярусом на радиально-упорных подшипниках качения ступицу 26 несущего 12-лопастного винта, имеющего на концах, шарнирно подвешенных в ступице, лопастей 27 с внутренней электропроводкой также шарнирно подвешенные осевые электровентиляторные движители 28, у которых бесконтактные электродвигатели постоянного тока получают параллельно тяговое электронапряжение по внутрилопастной электропроводке от щеткодержателя 29, закрепленного сверху на ступице несущего винта и имеющего скользящие контакты через меднографитовые щетки с двумя красномедными кольцами 30 на поверхности раструбной оси. Красномедные кольца 30 получают электронапряжение по скрытой внутри раструбной оси проводке от блока бортового питания 31 опоры /составленного из понижающего фазного трансформатора и селенового выпрямителя, концентрично размещенного в качестве пригрузки на диске гравитационного отвеса 32/ и получающего электронапряжение от фазного электровыдела полевого электрокабеля 9 /на фале 7/, проходящего транзитом опору 10 через диаметрально противоположные клюзы раструба оси 25, расположенные над крестовиной опоро-посадочной розетки 33. Под ступицей несущего винта 26 на раструбной оси 25 на сферошарнире посажен верхней вращающейся тарелкой 34 автомат перекоса 35 лопастей, снабженный центробежным регулятором 36 и гравитационным отвесом 32, на шапочной крестовине 37 которого закреплена по нормали к отвесу нижняя невращающаяся тарелка 38.

На приведенном сборочном чертеже фиг. 5 показан спереди и в плане осевой электровентиляторный движитель 28 со стабилизаторным оперением, который закреплен осевым шарниром соосно креплению лопасти 27, имеющей внутреннюю электропроводку 39.

На приведенной фиг. 6 показана кинематическая связь тяги 40 автомата перекоса 35, сочлененной радиально-кулисным шарниром 41 с вращающейся верхней тарелкой 34 и вильчатым рычагом 42 с роликогрузиками 43 центробежного регулятора 36 общего угла установки лопастей, подпружиненных невращающейся нижней тарелкой 38, закрепленной на крестовине 37 шапочного узла сфероподвески гравитационного отвеса 32.

Концепция тягового электроэнергетического перевооружения самоходной полевой сельхозтехники существует с 20-х годов нынешнего столетия. В наше время зоны сплошного земледелия располагают развитыми системами электроснабжения большинства отраслей сельхозпроизводства, кроме полевого. Изначально предлагается использовать для тягового электрообеспечения модернизированной самоходной полевой сельхозтехники электровыделы от существующих внутрихозяйственных ВЛ электропередач, проходящим по границам полей земледелия, т. е. за счет резерва экономии и рационального использования электроэнергии в хозяйстве.

Использование: изобретение относится к тяговой электрификации полевых сельскохозяйственных машин. Сущность изобретения: новым в предложенной опоре Рахинских для полевого электрокабеля является, собственно, аэродинамическая винтолетная опора, оснащенная несущим воздушным винтом с модернизированным автоматом перекоса лопастей и планетарно приводными тягово-электрифицированными воздушно-реактивными электровентиляторными движителями, подвешенными шарнирно на концах каждой лопасти, в т.ч. для независимой стабилизации сил тяги гироскопическим эффектом. Постоянно развернутый полевой электрокабель закреплен по всей длине на двухветвьевом фале, который восходящей ветвью у полевого трансформатора удерживается за хвостовик вертикально и наклонно погруженных геогарпунов, застывших в пенобетоне. Вертикально погруженным анкером оснащена также депо-площадка опоры. Наконец, новым является также и то, что нижний конец нисходящей ветви фалокабеля закреплен шарнирным диэлектрическим трехфазным вертлюгом, установленным наверху электроприемной мачты тягового электрифицированной полевой сельхозмашины. 6 ил.

Опора для полевого электрокабеля, содержащая аэродинамический несущий винт с шарнирно подвешенными лопастями и автоматом перекоса лопастей, размещенным под его ступицей, подвижно посаженной на ось, отличающаяся тем, что на концах лопастей несущего винта, имеющего спицеколесное двухъярусное защитное ограждение на его раструбной оси, шарнирно подвешены осевые электровентиляторные движители, снабженные стабилизаторным оперением и имеющие внутрилопастную электропроводку со скользящими контактами на раструбной оси от размещенного в качестве пригруза блока бортового электропитания на гравитационном отвесе циклического угла лопастей в раструбной полости оси и имеющего совместно с центробежным регулятором общего угла лопастей связь через нижнюю невращающуюся тарелку с верхней вращающейся тарелкой автомата перекоса лопастей, посаженной шарнирно на наружный сферический пояс раструбной оси, через клюзы раструба которой пропущен полевой электрокабель с фазным электроподводом на блок бортового питания опоры, а к проушинам крестовины опоропосадочной розетки раструбной оси диаметрально противоположно прикреплены возжевые стропы и верхние концы восходящей и нисходящей ветвей фала кабеля, причем нижний конец восходящей ветви фала привязан за общий хвостовик двух анкерных гарпунов у полевого трансформатора, нижний конец нисходящей ветви фала привязан к рыму трехфазного вертлюга для установки на электроприемной мачте сельхозмашины.