RU222337U1 - Модульная силовая установка - Google Patents

Abstract

Модульная силовая установка, собранная по схеме «Двигатель - Центробежное сцепление - Центральный редуктор - Сцепление - Исполнительное устройство», состоит из не менее двух двигателей любого типа. В составе одной такой силовой установки могут использоваться как однотипные, так и разнотипные двигатели, синхронизированные между собой по скорости вращения посредством электронного управления. В состав модульной силовой установки входит центральный редуктор, который состоит из объединительной и распределительной частей. Объединительная часть центрального редуктора состоит из одной объединительной и нескольких ведущих шестерен (по количеству двигателей). Распределительная часть центрального редуктора состоит из одной распределительной и нескольких ведомых шестерен (по количеству исполнительных механизмов). Все двигатели соединены с объединительной частью центрального редуктора в одну силовую установку посредством сцеплений центробежного типа и имеют возможность отключения от общей схемы и включения в общую схему разных типов двигателей как одновременно, так и выборочно, путем обычных остановки или запуска двигателей с синхронизацией оборотов с остальными двигателями, входящими в состав модульной силовой установки. Объединительная и распределительная части центрального редуктора могут иметь как единый, так и отдельные корпуса, как одну общую шестерню, выполняющую роль объединительной и распределительной для объединительной и распределительной частей, так и отдельные (объединительная и распределительная) шестерни для каждой части. Также объединительная и распределительная части центрального редуктора могут иметь как одноуровневое построение, где все модули, такие как двигатели, обмотки генераторов, распределительные валы и так далее, располагаются в одной плоскости, в дальнейшем именуемое сегментом, так и многоуровневое построение, где сегменты располагаются многоярусным способом вдоль общей оси объединительных и распределительных шестерней центрального редуктора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области авиастроения, кораблестроения и электричеству, а именно к силовым установкам.

Из существующего уровня техники известны схемы силовой установки, описанные в патенте RU2653324C2, опубликованном в бюллетени №13 07.05.2018 г., авторы Штайнвандель Юрген, Штаглиано Флориан, Ван-Тор Ян, в котором связь двигателя и редуктора осуществляется посредством сцепного устройства с возможностью внешнего переключения. Недостатком такой конструкции, где используется управляемое из вне сцепное устройство, является то, что в силовой установке используется только один двигатель и в случае его поломки вся конструкция становится неработоспособной, либо, в случае использования резервного аварийного двигателя, основной двигатель необходимо принудительно отсоединить от исполнительных механизмов, а резервный принудительно присоединить к исполнительным механизмам с помощью внешне управляемых сцеплений. Обслуживание и ремонт основного и вспомогательного двигателей без остановки всей конструкции невозможен.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является летательный аппарат, описанный в патенте RU2520263C2, опубликованном в бюллетене №7 20.06.2014 г., автор Джайлз Кордозо, в котором два двигателя объединены в одну силовую установку посредством обгонных муфт, где каждая из них крепится ведущей частью на валу двигателя, а ведомой частью - на валу ведущей шестерни общего редуктора. Схема передачи крутящего момента от двигателя к исполнительному механизму через обгонную муфту является надёжной и широко применяемой в разных областях техники, но одним из ее недостатков является то, что при необходимости отремонтировать один из двигателей, в случае его поломки, необходимо остановить (выключить) оба двигателя.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание модульной универсальной силовой установки гибридного типа с возможностью добавления или уменьшения мощности, а также обслуживания или ремонта ее отдельных частей без остановки всей силовой установки.

Данная задача решается за счет того, что заявленная модульная силовая установка, собранная по схеме «Двигатель - Центробежное сцепление - Центральный редуктор - Сцепление - Исполнительное устройство», состоящая из не менее двух двигателей внутреннего сгорания, не менее двух электрических двигателей и центрального редуктора, состоящего из объединительной и распределительной частей, где все двигатели соединены с объединительной частью центрального редуктора в одну силовую установку посредством сцеплений центробежного типа, имеющих возможность выборочного отключения от общей схемы и включения в общую схему разных типов двигателей, путём остановки и запуска двигателей с синхронизацией оборотов с остальными двигателями, входящими в состав модульной силовой установки, где маховики с прижимными колодками центробежного сцепления крепятся на валах двигателей, а барабаны центробежных сцеплений соединены с ведущими шестернями объединительной части, причем объединительная и распределительная части центрального редуктора имеют жесткую механическую связь, где объединительная часть состоит из объединительной и ведущих шестерен, а распределительная часть состоит из распределительной и ведомых шестерен конической формы, при этом объединительная и распределительная части центрального редуктора имеют единый корпус, одну общую шестерню, выполняющую роль объединительной и распределительной частей, а также одноуровневое построение, где все модули, такие, как двигатели, обмотки генераторов, распределительные валы, располагаются в одной плоскости, причем оси ведущих шестерен объединительной части центрального редуктора расположены соосно с валами двигателей, а оси ведомых шестерен распределительной части центрального редуктора расположены соосно с валами нагрузок, причем распределительная часть центрального редуктора является повышающей передачу крутящего момента, при этом все модули нагрузки соединены с распределительной частью центрального редуктора посредством принудительно управляемого сцепления, где ведущая часть сцепления непосредственно связана с ведомой шестерней распределительной части центрального редуктора, а ведомая часть сцепления связана с соединительной муфтой, к которой присоединяется вал нагрузки.

Является предпочтительным, что модульная силовая установка в своем составе имеет электронный блок с набором датчиков, центральным процессором и сенсорной индикаторной панелью, обеспечивающий штатную и синхронную работу всех силовых и исполнительных модулей.

Является предпочтительным, что управление работой модульной силовой установкой осуществляется в ручном режиме через сенсорную индикаторную панель.

Является предпочтительным, что управление работой модульной силовой установкой осуществляется дистанционно посредством радиоканала и имеет двустороннюю связь передачи данных.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведённой совокупностью признаков, является то, что любой модуль может быть извлечен из системы и добавлен в систему без остановки всей системы в процессе её работы.

Сущность полезной модели поясняется эскизами, на которых изображено:

На фиг.1 - пример взаимного расположения объединительной и ведущих шестерен конической формы с центробежными сцеплениями и двигателями внутреннего сгорания ДВС;

На фиг.2 - пример взаимного расположения силовых модулей установки с ДВС и электродвигателями ЭД;

На фиг.3 - пример взаимного расположения силового сегмента с ДВС и сегмента нагрузки в виде электрогенераторов.

Модульная силовая установка состоит из двигателей любого типа, например, ДВС 5 (Фиг.1-маховика с прижимными колодками 4 (Фиг.1-3); центрального редуктора, состоящего из объединительной и распределительной частей, включающего в себя объединительно-распределительную шестерню конической формы 1 (Фиг.1-3), ведущих шестерен соответствующей конической формы 2 (Фиг.1-3), ведомых шестерен 8 (Фиг.3); ведомых валов 9 (Фиг.3); принудительно управляемых сцеплений 10 (Фиг.3) с соединительными муфтами 11 (Фиг.3) и электрогенераторов 7 (Фиг.3).

Модульная силовая установка работает следующим образом. Крутящий момент от ДВС 5 и/или ЭД 6 через центробежное сцепление, маховик 4 которого вместе с прижимными колодками крепится непосредственно на валу двигателя, за счет центробежной силы, в следствии которой прижимные колодки разжимаются и входят в соприкосновение с барабаном 3 центробежного сцепления, который в свою очередь соединён с ведущей шестерней 2, передаётся на объединительную шестерню 1, объединительной части центрального редуктора. Объединительная шестерня 1 объединительной части центрального редуктора, которая является, в данном случае, также распределительной шестерней 1 распределительной части центрального редуктора, передаёт крутящий момент через ведомые шестерни 8, ведомые валы роторы электрогенераторов 7. Причем ведущая часть принудительно управляемого сцепления соединена непосредственно с ведомой шестерней 8, а ведомая часть сцепления с внешним управлением соединена с соединительной муфтой 11.

Преимуществом такой схемы силовой и исполнительной компоновок является то, что в случае выхода из строя любого из модулей (силового или исполнительного) установку можно не останавливать, а потеря мощности будет составлять только ту часть, которая вышла из строя. Преимуществом будет являться также и быстрая замена вышедшего из строя модуля или агрегата на такой же целиком, а поскольку двигатели или электрогенераторы, которые будут использоваться в составе модульной силовой установки по своим габаритам будут меньше, то и ремонт их будет легче и обходится дешевле, включая и доставку необходимых запасных частей.

Описанная выше модульная силовая установка может применяться в авиастроении, например, в конструкциях конвертопланов, многороторных аппаратов (мультикоптерах), также может применяться в конструкциях силовых и вспомогательных установок в судостроении и в конструкциях электрогенераторных установок.

Claims (4)

1. Модульная силовая установка, собранная по схеме «Двигатель - Центробежное сцепление - Центральный редуктор - Сцепление - Исполнительное устройство», состоящая из не менее двух двигателей внутреннего сгорания, не менее двух электрических двигателей и центрального редуктора, состоящего из объединительной и распределительной частей, где все двигатели соединены с объединительной частью центрального редуктора в одну силовую установку посредством сцеплений центробежного типа, имеющих возможность выборочного отключения от общей схемы и включения в общую схему разных типов двигателей, путём остановки и запуска двигателей с синхронизацией оборотов с остальными двигателями, входящими в состав модульной силовой установки, где маховики с прижимными колодками центробежного сцепления крепятся на валах двигателей, а барабаны центробежных сцеплений соединены с ведущими шестернями объединительной части, причем объединительная и распределительная части центрального редуктора имеют жесткую механическую связь, где объединительная часть состоит из объединительной и ведущих шестерен, а распределительная часть состоит из распределительной и ведомых шестерен конической формы, при этом объединительная и распределительная части центрального редуктора имеют единый корпус, одну общую шестерню, выполняющую роль объединительной и распределительной частей, а также одноуровневое построение, где все модули, такие как двигатели, обмотки генераторов, распределительные валы, располагаются в одной плоскости, причем оси ведущих шестерен объединительной части центрального редуктора расположены соосно с валами двигателей, а оси ведомых шестерен распределительной части центрального редуктора расположены соосно с валами нагрузок, причем распределительная часть центрального редуктора является повышающей передачу крутящего момента, при этом все модули нагрузки соединены с распределительной частью центрального редуктора посредством принудительно управляемого сцепления, где ведущая часть сцепления непосредственно связана с ведомой шестерней распределительной части центрального редуктора, а ведомая часть сцепления связана с соединительной муфтой, к которой присоединяется вал нагрузки.

2. Модульная силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что в своем составе имеет электронный блок с набором датчиков, центральным процессором и сенсорной индикаторной панелью, обеспечивающий штатную и синхронную работу всех силовых и исполнительных модулей.

3. Модульная силовая установка по п.2, отличающаяся тем, что управление работой модульной силовой установкой осуществляется в ручном режиме через сенсорную индикаторную панель.

4. Модульная силовая установка по п.2, отличающаяся тем, что управление работой модульной силовой установкой осуществляется дистанционно посредством радиоканала и имеет двустороннюю связь передачи данных.