УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФОРМАЦИИ КОНСТРУКЦИИ И ОКРУЖАЮЩЕЙ ЕЕ СРЕДЫ Российский патент 1999 года по МПК B64D15/00 B08B7/02 H03K3/70 

Известно устройство для деформации обшивки летательного аппарата с отложившимися на ее поверхности льдообразованиями, включающее устройство накопления электрической энергии, триггерное устройство и катушки с витками проводников электрического тока [1].

Недостатком известного устройства является работа катушек, триггерного устройства и соединительных проводов под высоким постоянным напряжением устройства накопления электрической энергии, снижающим надежность работы устройства в жестких климатических условиях полета.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для деформации конструкции и окружающей ее среды, включающее накопительный конденсатор, зарядное устройство, катушки, тиристоры и блок управления [2].

Недостатком известного устройства является прямой разряд накопительного конденсатора через тиристор на индуктивность катушек и связанный с такой коммутацией переходный процесс, сопровождаемый большим перенапряжением на тиристоре в момент его запирания, а также работа катушек, тиристоров и соединительных проводов под высоким постоянным напряжением заряда накопительных конденсаторов, что в совокупности снижает надежность работы устройства.

Недостатком известного устройства является также снижение коэффициента полезного действия из-за токов утечки через тиристоры и расхода значительной части накопленной энергии на перезаряд конденсатора в процессе его разряда на индуктивность, с последующим рассеянием этой энергии в тепло.

Целью изобретения является увеличение надежности работы и коэффициента полезного действия устройства.

Сущность изобретения.

В основу изобретения поставлена задача увеличения надежности работы устройства и коэффициента полезного действия, которая решается введением формирователя импульсов напряжения в цепь между накопительным конденсатором с зарядным устройством и катушками с тиристорами.

Формирователь импульсов напряжения предотвращает работу катушек и тиристоров под постоянным напряжением заряда накопительных конденсаторов, исключая тем самым тепловые процессы в изоляции катушек и тиристоров, приводящие к ее пробою и выходу из строя устройства.

Увеличение коэффициента полезного действия происходит за счет блокировки формирователем импульсов напряжения токов утечки, протекающих от зарядного устройства через тиристоры.

Формирователь импульсов напряжения представляет собой устройство согласования накопительного конденсатора с активно-индуктивным сопротивлением соединительных проводов и катушек разрядной цепи, обеспечивающее полный разряд накопительного конденсатора в разрядную цепь без рекуперации накопленной энергии, вследствие чего коэффициент полезного действия устройства повышается.

При коротком замыкании катушек и соединительных проводов разрядной цепи на корпус самолета внутреннее сопротивление формирователя импульсов напряжения ограничивает ток короткого замыкания, чем обеспечивается пожаробезопасность эксплуатации установки.

На чертеже представлена схема устройства для деформации конструкции и окружающей ее среды.

Устройство содержит накопительный конденсатор 1, зарядное устройство 2, катушки 3, тиристоры 4, блок управления 5 и формирователь импульсов напряжения 6, выполненный из тиристорного ключа 7, дросселя 8, первого диода 9, второго диода 10 и выходного конденсатора 11.

Зарядное устройство 2 представляет собой трансформаторно-выпрямительное устройство, выполненное по схеме удвоения напряжения; блок управления 5 выполнен в виде двухтактного релейно-контактного распределителя; тиристорный ключ 7 представляет собой тиристор с импульсным трансформатором, вторичная обмотка которого соединена с управляющим электродом тиристора, а первичная - с управляющим входом тиристорного ключа.

Устройство работает следующим образом.

Накопительный конденсатор 1, заряженный зарядным устройством 2, разряжается через тиристорный ключ 7, дроссель 8, предварительно открытый тиристор 4 и катушку 3 по сигналу, поступающему с дополнительного выхода блока управления 5 на управляющий вход тиристорного ключа 7, при этом управление состоянием тиристоров 4 происходит по сигналам с выходов блока управления 5.

Ток индуктора 3, достигнув максимального значения, спадает по экспоненциальному закону по цепи, образованной диодом 10 и открытым тиристором 4.

В процессе разряда выходной конденсатор 11 ограничивает скорость нарастания напряжения на закрытых тиристорах 4 при открывании тиристорного ключа 7. Дроссель 8 ограничивает скорость нарастания тока через тиристорный ключ 7 и амплитуду тока короткого замыкания, а диод 9 ограничивает рост напряжения выходного конденсатора 11 до уровня напряжения накопительного конденсатора 1 и обеспечивает его полный разряд, удерживая тиристорный ключ 7 в открытом состоянии током, циркулирующим в процессе разряда по цепи: дроссель 8 - диод 9 - тиристорный ключ 7.

По окончании разряда в отсутствие разрядного тока тиристорный ключ 7 запирается и накопительный конденсатор 1 заряжается от зарядного устройства 2, после чего указанный процесс разряда повторяется по сигналам блока управления 5.

Пример конкретного выполнения.

Устройство для деформации обшивки летательного аппарата (см. чертеж) с образовавшимся на ее поверхности льдом содержит: зарядное устройство 2 с выходным напряжением 1800 В; накопительный конденсатор 1 емкостью 500 мкФ; формирователь импульсов напряжения; катушки проводников электрического тока 480 шт.; тиристоры 80 шт.

Каждая группа последовательно соединенных по 6 штук катушек подключена к выходу формирователя импульсов напряжения 6 через тиристор 4, диаметр катушки 55 мм; высота катушки 5,2 мм.

Двухконтактный релейно-контактный распределитель 5 рассредоточен по объекту с тиристорами 4. Плотность энергии конденсаторов 120 Дж/кг, амплитуда разрядного тока формирователя импульсов напряжения через индукторы 1000 А; период следования импульсов на выходе формирователя импульсов напряжения 2 с.

Применение предложенного устройства позволит повысить в десять раз вероятность безотказной работы устройства и увеличить на десять процентов его коэффициент полезного действия.

Источники информации
1. Патент США N 4678144 кл. B 64 D 15/00, опубл. 1987 г.

2. Патент США N 5129598 кл. B 64 D 15/00, опубл. 1992 г. - прототип.

Изобретение относится к электроимпульсным устройствам преобразования электрической энергии в механическую работу и может быть использовано для возбуждения ударных волн в конструкциях - акустических, гидравлических и геофизических. В данном устройстве накопительный конденсатор разряжается через тиристорный ключ и дроссель формирователя импульсов напряжения, а также предварительно открытый тиристор и катушку по сигналу, поступающему на управляющий вход тиристорного ключа от блока управления. Формирователь импульсов напряжения предотвращает работу катушек и тиристоров под постоянным напряжением заряда накопительных конденсаторов, исключая тем самым тепловые процессы в изоляции катушек и тиристоров, приводящие к ее пробою. Устройство характеризуется повышенным коэффициентом полезного действия, который обеспечивается за счет блокировки токов утечки, протекающих от зарядного агрегата через тиристоры. 1 ил.

Устройство для деформации конструкции и окружающей ее среды, включающее накопительный конденсатор, зарядное устройство, катушки, тиристоры и блок управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит формирователь импульсов напряжения, введенный в цепь между накопительным конденсатором с зарядным устройством и катушками с тиристорами, управляющий вход формирователя импульсов напряжения соединен с дополнительным выходом блока управления, вход формирователя импульсов напряжения соединен с накопительным конденсатором с зарядным устройством, а выход формирователя импульсов напряжения соединен с катушками, соединенными с тиристорами, при этом формирователь импульсов напряжения выполнен из тиристорного ключа, дросселя, двух диодов и выходного конденсатора, катод первого диода и вход тиристорного ключа соединены с входом формирователя импульсов напряжения, анод первого диода, катод второго диода, первый вывод дросселя и первый вывод выходного конденсатора соединены с выходом формирователя импульсов напряжения, второй вывод дросселя соединен с выходом тиристорного ключа, управляющий вход тиристорного ключа соединен с управляющим входом формирователя импульсов напряжения, второй вывод выходного конденсатора и анод второго диода соединены с общей минусовой шиной устройства.