RU2638884C1 - Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ - Google Patents
Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638884C1 RU2638884C1 RU2016126456A RU2016126456A RU2638884C1 RU 2638884 C1 RU2638884 C1 RU 2638884C1 RU 2016126456 A RU2016126456 A RU 2016126456A RU 2016126456 A RU2016126456 A RU 2016126456A RU 2638884 C1 RU2638884 C1 RU 2638884C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- power plant
- generator
- shaft
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок летательных аппаратов. Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ содержит основание, на котором установлены топливный бак, двигатель внутреннего сгорания, соединительная муфта, электрогенератор, выпрямитель переменного тока и аккумулятор. Выход топливного бака подключен к двигателю внутреннего сгорания, вал двигателя внутреннего сгорания посредством муфты подключен к валу электрогенератора. Выпрямитель переменного тока, вырабатываемого электрогенератором, подключен к аккумулятору, выходы которого подключены к блоку свечей зажигания двигателя внутреннего сгорания, к сервоприводу управления двигателем внутреннего сгорания, устройству управления двигателем внутреннего сгорания, к контроллеру оборотов вращения вала, соединяющего муфту и электрогенератор, а также к средствам вращения роторов, между муфтой и электрогенератором дополнительно на валу их соединяющем установлена крыльчатка охлаждения, подключенная к контроллеру оборотов. Обеспечивается увеличение радиуса полета, а также расширение возможности применения летательных аппаратов с такой силовой установкой. 6 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно силовых установок транспортных средств, и может быть использовано при конструировании, производстве и эксплуатации беспилотных летающих многороторных платформ.
Известна (GB, патент 1574694, опубл. 10.09.1980) силовая установка для игрушечного транспортного средства, содержащая барабан с шестерней, установленный с возможностью вращения на оси, на которой установлена втулка с уступом, связанным с внутренним концом спиральной пружины, имеющей на другом наружном конце выступ, предназначенный для взаимодействия с одним из ряда углублений, выполненных на внутренней поверхности барабана. Шестерня барабана находится в зацеплении с шестерней, закрепленной на валу отбора мощности, на котором закреплены ведущие задние колеса транспортного средства, а также шестерня, находящаяся в зацеплении с шестерней, имеющей храповой механизм, связанный с осью барабана, также несущей храповик с собачкой. Благодаря шестерням и храповикам обеспечивается однонаправленное вращение вала отбора мощности при раскручивании пружины, скручивание которой обеспечивается путем возвратно-поступательного перемещения устройства по поверхности.
Недостатком известной гибридной силовой установки следует признать непригодность для установки на летательных аппаратах из-за значительной массы.
Известна (RU, патент 2527248, опубл. 27.08.2014) гибридная силовая установка беспилотного вертолета - самолета, выполненная по последовательной гибридной технологии силового привода, снабженная левой и правой консольными мотогондолами с электродвигателями, вращательно связанными с соответствующими винтами поперечной группы. В состав силовой установки также входят носовая и кормовая мотогондолы продольной группы винтов, в которых наряду с поворотными валами соответствующих винтов размещены электродвигатели-генераторы, вращательно связанные с последними и выполненные обратимыми, а носовая мотогондола наряду с поршневым двигателем содержит выходную и входную муфты сцепления и имеет систему электропривода, включающую все электродвигатели, аккумуляторные перезаряжаемые батареи, преобразователь энергии с блоком управления силовой передачи, подключающим и отключающим электродвигатели и поршневой двигатель, переключающим генерирующую мощность и порядок подзарядки аккумуляторов.
Недостатком известной гибридной силовой установки следует признать ее массу, что делает сомнительной возможность полета летательного аппарата, на котором установлена данной силова установка.
Известна (RU, патент 33907, опубл. 20.11.2003) силовая установка, состоящая из двигателя внутреннего сгорания, соединенного с ним генератора переменного тока и аккумулятора. Она дополнительно снабжена генератором переменного тока, подключенным к двигателю внутреннего сгорания, и двигателем постоянного тока, установленным на одну ось с двигателем внутреннего сгорания и подключенным через реостат к аккумулятору и генератору переменного тока.
Известная установка предназначена для использования в электромобилях.
Недостатком известной гибридной силовой установки следует признать непригодность для установки на летательных аппаратах из-за значительной массы.
В ходе проведения патентно-информационного поиска не выявлено техническое решение, которое может быть использовано в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая с использованием разработанной конструкции, состоит в создании новой гибридной силовой установки для многороторных беспилотных летательных аппаратов.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в значительном увеличении радиуса полета, а также расширении возможности применения таких аппаратов.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную гибридную силовую установку для многороторных летающих платформ- мультикоптеров. Разработанная гибридная силовая установка содержит основание, на котором установлены топливный бак, двигатель внутреннего сгорания, соединительная муфта, электрогенератор, выпрямитель переменного тока и аккумулятор, при этом выход топливного бака подключен к двигателю внутреннего сгорания, вал двигателя внутреннего сгорания посредством муфты подключен к валу электрогенератора, выпрямитель переменного тока, вырабатываемого электрогенератором, подключен к аккумулятору, выходы которого подключены к блоку свечей зажигания двигателя внутреннего сгорания, к сервоприводу управления двигателем внутреннего сгорания, устройству управления двигателем внутреннего сгорания, к контроллеру оборотов вращения вала, соединяющего муфту и электрогенератор, а также к средствам вращения роторов, между муфтой и электрогенератором дополнительно на валу, их соединяющему, установлена крыльчатка охлаждения, подключенная к контроллеру оборотов.
Желательно, чтобы масса гибридной силовой установки не превышает 6 кг.
Предпочтительно, используемый топливный бак содержит средства подачи бензина и масла.
По условиям надежности, а также минимальных массогабаритных ограничений желательно, чтобы выпрямитель переменного тока был выполнен в виде диодного моста.
Предпочтительно номинальные обороты двигателя внутреннего сгорания, по меньшей мере, совпадают с номинальными оборотами генератора.
По техническим характеристикам (массогабариты, емкость, надежность и т.д.) используемый аккумулятор обычно представляет собой литий-полимерную батарею.
Также по техническим характеристикам желательно, чтобы в качестве электрогенератора был использован автомобильный генератор постоянного тока.
Разработанная конструкция гибридной силовой установки должна отвечать следующим требованиям:
1) выдавать на выходе постоянный ток;
2) выдавать напряжение, требуемое мультикоптеру для обеспечения питания винтомоторной группы (14-48 V);
3) выдавать силу тока, достаточную для обеспечения зависания мультикоптера в воздухе;
4) грузоподъемность, кг: 1-2;
5) время полета, мин: 90-180;
6) горизонтальная скорость, км/ч: 50;
7) дальность полета, км: 40-60;
8) иметь минимальный вес (не более 6 кг);
9) иметь минимальные габаритные размеры;
10) иметь модульную конструкцию;
11) содержать в себе все необходимые элементы для работы;
12) стабильно работать в течение полета;
13) иметь вибродемпфирование для гашения вибраций;
14) иметь электрические клеммы, совместимые с клеммами мультикоптера;
15) клеммы для коммутирования с мультикоптером должны располагаться удобным для работы образом.
Гибридная силовая установка (ГСУ) - это миниатюрная электростанция, характеристики которой оптимально подобраны под конкретную задачу. Ее устройство принципиально ничем не отличается от устройства общеизвестных бензо- и дизель-генераторов, которые используются для переработки жидкого топлива в электрическую энергию. ГСУ состоит из двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС), который во время работы сжигает топливо и вращает центральный вал, вырабатывая крутящий момент. Далее эта энергия через соединенную муфту передается на генератор тока. При вращении вала генератора с закрепленным на ним ротором на обмотках его статора генератора образуется электрический ток. Этот электрический ток, как правило, имеет трехфазный синусоидальный вид, что требует наличия на выходе выпрямительного устройства, как правило, в его роли выступает электрическая схема типа диодный мост. Управление двигателем требует наличия специального контроллера - т.н. гувернера. Это электронное устройство связано с датчиком оборотов и сервоприводом карбюратора ДВС. Гувернер управляет оборотами ДВС за счет принципа обратной связи и поддерживает обороты двигателя в заданных пределах. Питание электронных компонентов осуществляется компактной Li-Po-батареей.
Все компоненты ГСУ должны быть соединены друг с другом на единой несущей конструкции с целью обеспечения модульности и компактности. Компоновка элементов относительно друг друга зависит от собственных геометрических размеров, конструктивных особенностей, частоты номинальных оборотов и необходимости дополнительных передаточных редукторов.
Помимо взаимного расположения основных компонентов ГСУ: ДВС и генератора, в состав установки включаются еще несколько систем: топливная система, АКБ и управляющая электроника. Ввиду условия модульности, все компоненты ГСУ должны быть размещены на одной несущей конструкции, в едином блоке, в рамках одной несущей конструкции.
На основании вышеизложенного ГСУ предпочтительно состоит из следующих компонентов:
1) бензиновый двигатель внутреннего сгорания;
2) автомобильный электрогенератор постоянного тока;
3) механическая соосная муфта;
4) несущая конструкция, обеспечивающая крепление всех компонентов;
5) топливная система (топливный бак, топливные шланги);
6) система выпрямления и стабилизации напряжения;
7) система управления ДВС.
Компоновка основных узлов предпочтительно должна выполнятся с учетом следующих требований:
1) расположение валов генератора и ДВС должно быть соосно,
2) соединение друг с другом выполняется через упругую муфту;
3) рабочее направление вращения ДВС должно совпадать с рабочим направлением вращения генератора;
4) номинальные обороты ДВС должны совпадать быть не больше максимальных оборотов генератора.
Разработанная ГСу обеспечит достижение указанного технического результата.
Claims (7)
1. Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ, характеризуемая тем, что она содержит основание, на котором установлены топливный бак, двигатель внутреннего сгорания, соединительная муфта, электрогенератор, выпрямитель переменного тока и аккумулятор, при этом выход топливного бака подключен к двигателю внутреннего сгорания, вал двигателя внутреннего сгорания посредством муфты подключен к валу электрогенератора, выпрямитель переменного тока, вырабатываемого электрогенератором, подключен к акккумулятору, выходы которого подключены к блоку свечей зажигания двигателя внутреннего сгорания, к сервоприводу управления двигателем внутреннего сгорания, устройству управления двигателем внутреннего сгорания, к контроллеру оборотов вращения вала, соединяющего муфту и электрогенератор, а также к средствам вращения роторов, между муфтой и электрогенератором дополнительно на валу их соединяющем установлена крыльчатка охлаждения, подключенная к контроллеру оборотов.
2. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что ее масса не превышает 6 кг.
3. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что топливный бак содержит средства подачи бензина и масла.
4. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что выпрямитель переменного тока выполнен в виде диодного моста.
5. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что номинальные обороты двигателя внутреннего сгорания, по меньшей мере, совпадают с номинальными оборотами генератора.
6. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что аккумулятор представляет собой литий-полимерную батарею.
7. Силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве электрогенератора использован автомобильный генератор постоянного тока.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126456A RU2638884C1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126456A RU2638884C1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638884C1 true RU2638884C1 (ru) | 2017-12-18 |
Family
ID=60718930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126456A RU2638884C1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638884C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719993C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2020-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью (научно-коммерческая фирма) "Техноавиа" | Самолет - экраноплан многорежимный |
| WO2021118391A1 (ru) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Окб Авиарешения" | Беспилотный летательный аппарат мультикоптерного типа |
| RU2773972C1 (ru) * | 2021-11-22 | 2022-06-14 | Анатолий Михайлович Криштоп | Винтокрылый летательный аппарат криштопа (влак), гибридная силовая установка (гсу) и способ функционирования влак с гсу (варианты) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2357876C1 (ru) * | 2008-01-30 | 2009-06-10 | Нурбей Владимирович Гулиа | Гибридный силовой агрегат транспортного средства |
| US20140367525A1 (en) * | 2008-01-11 | 2014-12-18 | Ival O. Salyer | Aircraft using turbo-electric hybrid propulsion system |
| WO2015012935A2 (en) * | 2013-05-03 | 2015-01-29 | Aerovironment, Inc. | Vertical takeoff and landing (vtol) air vehicle |
| RU2554043C1 (ru) * | 2014-02-13 | 2015-06-20 | Дмитрий Сергеевич Дуров | Многодвигательный электросамолет короткого взлета и посадки |
| WO2015092389A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Geola Technologies Ltd. | Modular electric vtol aircraft |
-
2016
- 2016-07-01 RU RU2016126456A patent/RU2638884C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140367525A1 (en) * | 2008-01-11 | 2014-12-18 | Ival O. Salyer | Aircraft using turbo-electric hybrid propulsion system |
| RU2357876C1 (ru) * | 2008-01-30 | 2009-06-10 | Нурбей Владимирович Гулиа | Гибридный силовой агрегат транспортного средства |
| WO2015012935A2 (en) * | 2013-05-03 | 2015-01-29 | Aerovironment, Inc. | Vertical takeoff and landing (vtol) air vehicle |
| WO2015092389A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Geola Technologies Ltd. | Modular electric vtol aircraft |
| RU2554043C1 (ru) * | 2014-02-13 | 2015-06-20 | Дмитрий Сергеевич Дуров | Многодвигательный электросамолет короткого взлета и посадки |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719993C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2020-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью (научно-коммерческая фирма) "Техноавиа" | Самолет - экраноплан многорежимный |
| WO2021118391A1 (ru) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Окб Авиарешения" | Беспилотный летательный аппарат мультикоптерного типа |
| RU2773972C1 (ru) * | 2021-11-22 | 2022-06-14 | Анатолий Михайлович Криштоп | Винтокрылый летательный аппарат криштопа (влак), гибридная силовая установка (гсу) и способ функционирования влак с гсу (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11542021B2 (en) | Aircraft propulsion system | |
| US10661911B2 (en) | Optionally hybrid power system | |
| EP2995555B1 (en) | Propulsion system | |
| EP2962885B1 (en) | Hybrid power system for piston engine aircrafts | |
| EP2371702B1 (en) | Propulsion arrangement | |
| HUE028644T2 (en) | Hybrid aircraft | |
| US8004219B2 (en) | Operating method and system for hybrid vehicle | |
| EP2803519B1 (en) | Electrical power generating engine flywheel with active torque control | |
| EP2203339A2 (en) | A hybrid powertrain | |
| US11667391B2 (en) | Dual engine hybrid-electric aircraft | |
| CN109094790A (zh) | 一种用于直升机的混合动力系统的功率配置方案及控制方法 | |
| RU2638884C1 (ru) | Гибридная силовая установка для многороторных летающих платформ | |
| Recoskie et al. | Experimental testing of a hybrid power plant for a dirigible UAV | |
| CN102975853A (zh) | 自能电动飞机 | |
| RU2741136C1 (ru) | Система управления и передачи вращательного момента на винт(ы) в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), стартер-генератор, плата управления стартером-генератором и амортизатор для этой системы | |
| CN210027898U (zh) | 一种动力系统及无人机 | |
| CN210942240U (zh) | 多旋翼油电混合动力无人飞行器 | |
| Mills et al. | Fundamental Studies of Variable-Voltage Hybrid-Electric Powertrains | |
| RU2708118C1 (ru) | Способ накопления и стабилизации вырабатываемого напряжения бесколлекторным генератором в составе гибридной силовой установки | |
| CN206402054U (zh) | 动力输入端平行轴发电结构 | |
| CN109533353A (zh) | 一种无人机的油电混合动力系统 | |
| Orkisz et al. | Analysis of the possibility of using an engine with a rotating piston as the propulsion of an electric generator in application to a motor glider propulsion | |
| Trawick et al. | Development of a Series Hybrid Propulsion System for Unmanned Aerial Vehicles | |
| US20230264823A1 (en) | Charging System for Aircraft and Drones | |
| KR20120003727U (ko) | 관성 동력 구동장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180702 |