ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ПОДДУВА ГИБРИДНОЙ АЭРОЛОДКИ Российский патент 2024 года по МПК B63B1/18 B63B1/38 B63H7/00 B63H21/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, в частности, к электрическим машинам используемых в качестве электроприводов для водного транспорта.

Уровень техники

Из уровня техники известно высокоскоростное судно (RU2163555C1, 27.02.2001), содержащее обладающий аэродинамической подъемной силой корпус с подводными крыльями, отсеки для машинного отделения, камбуза, грузов, экипажа, рубку управления, бак с топливом, двигатель и гребной винт , вал которого закреплен на стойках под днищем упомянутого корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленными под днищем на подвижных полых стойках роторно-цилиндровым гидравлическим, или пневматическим, или паровым, или газовоздушным двигателем или электрическим двигателем, предназначенным для привода вала упомянутого гребного винта , с использованием энергоносителя от двигателя, который размещен в упомянутом корпусе, снабженном подводными крыльями, образующими пространственную форму.

Также из уровня техники известно судно (RU273756 C1, 01.12.2020), содержащее корпус с движительной установкой , создающей давление воздуха под днищем судна, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, причем днище оборудовано боковыми скегами, оборудованными внутри продольными напорными каналами, выполненными в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава, корпус содержит движительную установку в виде соосного импеллера, соединенного с двигателем внутреннего сгорания, при этом винты соосного импеллера выполнены левого и правого вращения и углы атаки лопастей равны и противоположного знака.

Кроме того, известен аэроглиссер-амфибия RU2508997C2, 10.03.2014), содержащий корпус с кабиной, моторным отсеком и движителем в виде воздушного винта с защитным кольцом , снабженные воздушными нагнетателями надувные поплавки, закрепленные на корпусе параллельно оси симметрии с помощью быстросъемных устройств.

Недостатками известных решений являются использование только двигателя внутреннего сгорания или электромотора от электротранспорта с силовой аккумуляторной батареей напряжением DC 48V. Данные решения имеют низкий КПД, большой расход топлива, малую грузоподъемность, высокий уровень шума, высокое содержание выхлопных газов СО2, высокую стоимость аккумуляторной батареи, постоянный температурный контроль и заряд аккумуляторной батареи, возможность ее возгорания. Также известные решения имеют низкие эксплуатационные характеристики, не эффективны в управлении, имеют низкую надежность и сложность конструкции, работа силовой установки во время движения является не стабильной.

Заявленное изобретение устраняет вышеуказанные недостатки.

Раскрытие изобретения

Техническая задача заключается в создании простой, легкой и надежной силовой установки гибридной аэролодки без использования силовой аккумуляторной батареи, на основе электрического двигателя на постоянных магнитах и генератора на постоянных магнитах, обеспечивающей высокий КПД и оптимальные и стабильные режимы работы во всех режимах движения аэролодки, позволяющей снизить расход топлива и увеличить грузоподъемность аэролодки.

Технический результат заключается в повышении эффективности в управлении аэролодкой, повышении надежности и упрощении конструкции, обеспечении оптимальной и стабильной работы силовой установки во всех режимах движения аэролодки, снижении расхода топлива и увеличении грузоподъемности.

Технический результат достигается за счет того, что электрическая силовая установка поддува гибридной аэролодки содержит соединенные между собой генератор постоянного тока, выполненный с возможностью установки на ДВС, электрический двигатель, снабженный вентилятором нагнетания, аккумуляторную батарею, блок управления электрическим двигателем, регулятор напряжения и пульт управления, причем электродвигатель выполнен бесщеточным на постоянных магнитах, а генератор постоянного тока соединен с регулятором напряжения и выполнен на постоянных магнитах с обмоткой возбуждения, при этом блок управления электрическим двигателем содержит контроллер управления электродвигателем, выполненный программируемым на постоянных магнитах с датчиками холла, реле времени К2, при этом пульт управления содержит переключатели S1 и S2, причем переключатель S1 соединен с реле К1, который в свою очередь соединен с регулятором напряжения, а переключатель S2 через регулятор оборотов, в котором установлены подстроечные резисторы, соединен с программируемым контроллером, в питании которого установлен конденсатор C1.

Кроме того, электродвигатель выполнен с воздушным охлаждением,

Кроме того, генератор постоянного тока выполнен с жидкостным охлаждением

Кроме того, аккумуляторная батарея соединена с регулятором напряжения и линией К1 - S1.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 – Электрическая схема силовой установки.

Осуществление изобретения

Предлагаемое решение предназначено для использования в гибридных аэролодках, где используется система нагнетания как ДВС, так и вспомогательная электрическая система для движения аэролодки с принудительной подачей воздуха под днище аэролодки. Электрический двигатель с помощью вентилятора нагнетания осуществляет принудительную подачу нагнетания воздуха под давлением под днище аэролодки, что, с учетом нижеописанной электрической схемой силовой установки, дает, в том числе, эффективность в управлении аэроглиссером, а также экономию топлива и увеличение грузоподъемности.

Электрическая силовая установка поддува аэролодки содержит электрически соединенные между собой генератор постоянного тока, выполненный с возможностью установки на ДВС (двигателе внутреннего сгорания), электрический двигатель, снабженный вентилятором нагнетания, блок управления электрическим двигателем, включающий программируемый контроллер, регулятор напряжения, пульт управления.

Для вращения вентилятора был выбран бесщеточный электродвигатель на постоянных магнитах с воздушным охлаждением. Электрический двигатель очень быстро набирает обороты, создает движение быстрее и лучше и не требует технического обслуживания. Также его преимуществом является экологичность, т.к. он не выделяет выхлопных газов.

Источником питания для электродвигателя был выбран генератор постоянного тока, соединенный с регулятором напряжения, и выполненный на постоянных магнитах с обмоткой возбуждения и с жидкостным охлаждением.

Блок управления электрическим двигателем содержит контроллер управления электродвигателем, выполненный программируемым, на постоянных магнитах с датчиками холла.

Также предусмотрена аккумуляторная батарея (АКБ) для бортового питания аэролодки (12 вольт) и для стабильной работы генератора электрической силовой установки поддува аэролодки (сам генератор выдает 52 вольта).

Для регулировки напряжения генератора используется импульсный регулятор напряжения, который управляется реле К1 и переключателем S1, и соединен с аккумуляторной батареей 12V.

Для сглаживания помех в питании контроллера установлен конденсатор C1.

Также электрическая схема аэролодки содержит реле времени К2, переключатель S2, задающий обороты электромотора, регулятор оборотов, в котором установлены подстроечные резисторы и которыми регулируются обороты №1 и №2.

На фиг.1 показана электрическая схема силовой установки, из которой можно, в том числе, увидеть соединенные между собой генератор постоянного тока 1, соединенный с регулятором напряжения 2, электрический двигатель 3, блок управления электрическим двигателем 4, содержащий контроллер 5 управления электродвигателем с датчиками холла, реле времени К2, регулятор оборотов 6, и пульт управления 7, содержащий переключатели S1 и S2, где переключатель S1 соединен с реле К1, который в свою очередь соединен с регулятором напряжения 2, а переключатель S2 через регулятор оборотов 6, в котором установлены подстроечные резисторы, соединен с программируемым контроллером 5, в питании которого установлен конденсатор C1, а также аккумуляторную батарею 8, соединенную с регулятором напряжения 2 и линией К1 - S1.

Генератор установленный на ДВС (двигателя внутреннего сгорания) при работе через ременную передачу в 2000об/мин вырабатывает напряжение DC 52V и током 85А с помощью регулятора напряжения который управляется реле К1 и переключателем S1.

При включении S1 включается реле К1 и реле времени К2 которое дает время для зарядки конденсатора С1 и конденсаторов контроллера перед запуском. Переключатель S2 задает обороты электромотора с помощью регулятора оборотов в котором установлены подстроечные резисторы и которыми регулируются обороты №1 и №2.

Программируемый контроллер отслеживая показания на входе SIG задает обороты электромотору.

У контроллера имеются внутренние программируемые защиты:

Защита от перенапряжения;

Защита от превышения тока (при превышении идет уменьшение оборотов если уменьшение тока не произошло он отключается);

Защита по температуре электромотора (при превышении идет уменьшение оборотов если уменьшение температуры не произошло он отключается);

Защита по температуре контроллера (при превышении идет уменьшение оборотов если уменьшение температуры не произошло он отключается).

В отличии от известных решений, в предлагаемом изобретении используется электрический двигатель на постоянных магнитах с генератором на постоянных магнитах без использования силовой аккумуляторной батареи на DC 52V 85A. Кроме того обеспечивается быстрый выход в глиссирующее состояние, курсовая устойчивость, маневренность при движении, стабильность передвижений без рыскания и заносов, что улучшает управляемость при прямолинейном движении и поворотах и снижает расхода топлива, увеличивает дальность эксплуатации судна на одной заправке, позволяет передвигаться по порогам бурных рек и по запорошенному ледовому полю.

Предлагаемое решение более экологичное, экономичное и надежное решение для двигателя поддува.

Технология поддува воздуха под днище аэролодки позволяет увеличить грузоподъемность на 30% и при этом снизить расход топлива на 25%.

Это расширяет возможности аэролодок для перевозки людей, грузов и проведения спасательных операций в межсезонье, на мелководье и в любых труднодоступных местах.

Использование электрической силовой установки аэролодки с системой поддува позволяет достичь следующих показателей:

- Набор скорости при средней загрузке до 100 км/ч;

- Расход топлива 0,7-0,9 л/км;

- Грузоподъемность на глиссере до 1200 кг.

Выполненная вышеописанным образом электрическая силовая установка улучшает эксплуатационные характеристики аэролодки, повышает эффективность в управлении, обеспечивает стабильное движение аэролодки, позволяет снизить расход топлива и увеличить грузоподъемность, при этом конструкция выполнена без использования силовой аккумуляторной батареи, что дополнительно повышает ее надежность и упрощает.

Изобретение относится к водному транспорту. Электрическая силовая установка поддува гибридной аэролодки содержит соединенные между собой генератор постоянного тока, ДВС, бесщеточный электродвигатель на постоянных магнитах с блоком управления и вентилятором, аккумуляторную батарею, регулятор напряжения и пульт управления. Генератор соединен с регулятором напряжения и выполнен на постоянных магнитах с обмоткой возбуждения. Блок управления электродвигателем содержит программируемый контроллер с датчиками холла, реле времени. Пульт управления содержит переключатели S1 и S2. Переключатель S1 соединен с реле К1 и с регулятором напряжения, а переключатель S2 через регулятор оборотов, в котором установлены подстроечные резисторы, соединен с программируемым контроллером, в питании которого установлен конденсатор. Повышается эффективность управления аэролодкой, надежность, обеспечивается оптимальная и стабильная работа силовой установки, снижается расход топлива. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрическая силовая установка поддува гибридной аэролодки, характеризующаяся тем, что содержит соединенные между собой генератор постоянного тока, выполненный с возможностью установки на ДВС, электрический двигатель, снабженный вентилятором нагнетания, аккумуляторную батарею, блок управления электрическим двигателем, регулятор напряжения и пульт управления, причем электродвигатель выполнен бесщеточным на постоянных магнитах, а генератор постоянного тока соединен с регулятором напряжения и выполнен на постоянных магнитах с обмоткой возбуждения, при этом блок управления электрическим двигателем содержит контроллер управления электродвигателем, выполненный программируемым на постоянных магнитах с датчиками холла, реле времени К2, при этом пульт управления содержит переключатели S1 и S2, причем переключатель S1 соединен с реле К1, которое в свою очередь соединено с регулятором напряжения, а переключатель S2 через регулятор оборотов, в котором установлены подстроечные резисторы, соединен с программируемым контроллером, в питании которого установлен конденсатор C1.

2. Электрическая силовая установка поддува гибридной аэролодки по п.1, характеризующаяся тем, что электродвигатель выполнен с воздушным охлаждением.

3. Электрическая силовая установка поддува гибридной аэролодки по п.1, характеризующаяся тем, что генератор постоянного тока выполнен с жидкостным охлаждением.

4. Электрическая силовая установка поддува гибридной аэролодки по п.1, характеризующаяся тем, что аккумуляторная батарея соединена с регулятором напряжения и линией К1-S1.