RU2690120C1

RU2690120C1 - Hydrodynamic drive-generator

Info

Publication number: RU2690120C1
Application number: RU2018129769A
Authority: RU
Inventors: Виктор Израилевич Думов; Айрат Наилевич Галиев; Николай Юрьевич Львов; Сергей Викторович Родионов; Виктор Лазаревич Тучинский
Original assignee: Виктор Израилевич Думов
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2019-05-30

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to power supply systems of vehicles, mainly aircraft. Hydrodynamic drive-generator contains at least two alternating-current generators (2, 3) and hydrodynamic torque converter (1) with pump wheel (4) and turbine wheel (5). Pump wheel (4) is kinematically connected to vehicle engine shaft. Turbine wheel (5) is kinematically connected with rotors of all generators by gear transmissions with identical gear ratio. At that, in all generators the rotors are located relative to the stators in the same position to ensure symmetry of rotation of the rotors of the generators.

EFFECT: invention increases capacity of power supply system, reduces its specific weight, increases reliability of its operation and quality of generated current.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам электроснабжения транспортных средств, преимущественно летательных аппаратов.The invention relates to power supply systems of vehicles, mainly aircraft.

Известны системы электроснабжения переменного тока постоянной частоты для транспортных средств, например, летательных аппаратов, в которых источником электроэнергии является гидродинамический привод-генератор с гидродинамическим преобразователем крутящего момента, имеющим насосное колесо, кинематически связанное с валом двигателя транспортного средства, и турбинное колесо, кинематически связанное с ротором генератора (Патент РФ №2408503, публ. 2010 г.)Known AC power supply systems of constant frequency for vehicles, for example, aircraft, in which the source of electricity is a hydrodynamic drive-generator with a hydrodynamic torque converter having a pump wheel, kinematically connected to the motor shaft of the vehicle, and a turbine wheel, kinematically connected generator rotor (Patent RF №2408503, publ. 2010)

В известном гидродинамическом приводе-генераторе турбинное колесо гидродинамического преобразователя крутящего момента связано с ротором единственного генератора переменного тока, входящего в состав привода-генератора. Вместе с тем, в связи с отсутствием в настоящее время генераторов большой мощности (более 200 кВт) система электроснабжения летательного аппарата существенно ограничивается по мощности. Размещение же на одном двигателе двух и более приводов-генераторов привело бы к недопустимому увеличению габаритов и массы системы. Кроме того, в этом случае обеспечение работы генераторов на общую сеть потребовало бы дополнительных сложных устройств.In the known hydrodynamic drive-generator, the turbine wheel of the hydrodynamic torque converter is connected with the rotor of a single alternator included in the drive-generator. At the same time, due to the absence of high-power generators (more than 200 kW) at present, the power supply system of the aircraft is significantly limited in power. Placing two or more drive-generators on the same engine would lead to an unacceptable increase in the size and weight of the system. In addition, in this case, ensuring the operation of generators on a common network would require additional complex devices.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является увеличение мощности системы электроснабжения, уменьшение ее удельной массы, т.е. массы, приходящейся на один кВт электроэнергии, повышение надежности ее работы и качества вырабатываемого тока.The task, which the claimed invention is directed to, is to increase the power of the power supply system, to reduce its specific gravity, i.e. mass per one kW of electricity, increasing the reliability of its work and the quality of the generated current.

Технический результат достигается тем, что гидродинамический привод-генератор, содержащий генератор переменного тока и гидродинамический преобразователь крутящего момента с насосным колесом, кинематически связанным с валом двигателя транспортного средства, и турбинным колесом, кинематически связанным с ротором генератора, также содержит, по меньшей мере, еще один дополнительный генератор переменного тока, при этом турбинное колесо гидродинамического преобразователя связано с роторами всех генераторов шестеренными передачами с одинаковым передаточным отношением, при этом во всех генераторах роторы расположены относительно статоров в одинаковом положении для обеспечения симфазности вращения роторов генераторов.The technical result is achieved by the fact that a hydrodynamic drive-generator comprising an alternator and a hydrodynamic torque converter with a pump wheel, kinematically connected to the motor shaft of the vehicle, and a turbine wheel, kinematically connected to the generator rotor, also contains at least one additional alternator, with the turbine wheel of the hydrodynamic converter connected to the rotors of all generators by gear transmissions with one Nakov gear ratio, while in all the generator rotor relative to the stators are arranged at the same position for rotation simfaznosti generator rotors.

Включение в состав предлагаемого привода-генератора двух или более генераторов, обеспечивает, по меньшей мере, двухканальную систему генерирования, в которой генераторы могут работать, как на общую сеть, так и на отдельные группы бортовых потребителей электроэнергии транспортного средства. Это позволяет увеличить мощность системы электроснабжения, повышает надежность ее работы и качество вырабатываемого тока.The inclusion of two or more generators in the proposed drive generator provides at least a two-channel generating system in which the generators can operate both on a common network and on separate groups of vehicle electrical energy consumers. This allows you to increase the power supply system, increases the reliability of its work and the quality of the generated current.

Предлагаемое изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 схематично изображен привод генератор для летательного аппарата, на фиг. 2 представлена график зависимости КПД генератора от нагрузки в двухканальной системе генерирования.The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 schematically shows a drive generator for an aircraft; FIG. 2 is a graph of generator efficiency versus load in a two-channel generating system.

Привод-генератор содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента 1 и два генератора трехфазного переменного тока 2 и 3. В полости гидродинамического преобразователя крутящего момента 1 содержится насосное колесо 4, вал которого связан с валом двигателя летательного аппарата и турбинное колесо 5, на валу которого установлено зубчатое колесо 6, сцепленное с зубчатыми колесами 7 и 8, имеющими одинаковое число зубьев. Зубчатое колесо 7 связано рессорой с валом генератора 2, а зубчатое колесо 8 связано рессорой с валом генератора 3. В полости гидродинамического преобразователя крутящего момента 1 содержатся также поворотные лопатки 9, связанные с регулятором 10 частоты вращения.The drive-generator contains a hydrodynamic torque converter 1 and two three-phase alternating current generators 2 and 3. The cavity of the hydrodynamic torque converter 1 contains a pump wheel 4, the shaft of which is connected to the shaft of the aircraft engine and the turbine wheel 5, on the shaft of which a gear wheel 6, coupled with gear wheels 7 and 8, having the same number of teeth. The gear wheel 7 is connected by a spring with the shaft of the generator 2, and the gear wheel 8 is connected by a spring with the shaft of the generator 3. In the cavity of the hydrodynamic torque converter 1 there are also rotating vanes 9 associated with the speed regulator 10.

Предлагаемый привод-генератор работает следующим образом.The proposed drive-generator works as follows.

Вращение от вала двигателя передается роторам генераторов 2 и 3 с помощью насоса 4 и турбины 5 через рабочую жидкость (топливо), циркулирующую в гидродинамическом преобразователе 1. При этом обеспечивается постоянная частота вращения вала турбины 5 регулятором 10 частоты вращения, управляющим поворотными лопатками 9. Так как колеса 7 и 8 имеют одинаковое число зубьев и сцеплены с одним и тем же колесом 6 на валу турбины, то роторы обоих генераторов (2 и 3) имеют одинаковую постоянную частоту вращения, а значит вырабатывают переменный ток одинаковой постоянной частоты.Rotation from the motor shaft is transmitted to the rotors of the generators 2 and 3 by means of a pump 4 and a turbine 5 through the working fluid (fuel) circulating in the hydrodynamic converter 1. This ensures a constant rotational speed of the shaft of the turbine 5 by the speed regulator 10 that controls the rotating blades 9. So as wheels 7 and 8 have the same number of teeth and are coupled with the same wheel 6 on the turbine shaft, the rotors of both generators (2 and 3) have the same constant rotation frequency, and therefore produce alternating current in the same way th constant frequency.

Равенство частот переменного тока, вырабатываемого генераторами дает возможность отрегулировать при сборке привода-генератора такое положение роторов генераторов, которое обеспечивает совместную работу генераторов на общую сеть трехфазного переменного тока.The equality of the frequencies of the alternating current generated by the generators makes it possible to adjust the position of the rotors of the generators during assembly of the drive generator, which ensures the joint operation of the generators on a common three-phase alternating current network.

Предлагаемый привод-генератор дает возможность повысить экономичность выработки электроэнергии. Например, при двухканальной системе энергоснабжения (два маршевых двигателя с приводом-генератором на каждом) в штатном режиме генераторы нагружены на 50% и нагружаются полностью только при выходе из строя одного привода-генератора. При использовании предлагаемых приводов-генераторов с двумя генераторами вся штатная нагрузка привода-генератора может быть возложена на один генератор. При этом КПД генератора существенно увеличится, так как КПД генератора возрастет с ростом нагрузки (см. фиг. 2). На таком режиме другой генератор может быть полностью отключен от бортовой электросети.The proposed drive-generator makes it possible to increase the efficiency of power generation. For example, with a two-channel power supply system (two main engines with a drive-generator on each), in normal mode, the generators are loaded by 50% and are loaded only when a single drive-generator fails. When using the proposed drive-generators with two generators, the entire nominal load of the drive-generator can be assigned to one generator. In this case, the efficiency of the generator will increase significantly, since the efficiency of the generator will increase with increasing load (see Fig. 2). In this mode, another generator can be completely disconnected from the on-board power network.

Кроме того, в случае наличия на летательном аппарате бортовых потребителей, работающих на режимах импульсно-периодической нагрузки, сопровождающихся переходными процессами по частоте и напряжению тока согласно ГОСТ Р 54073-2010, в предлагаемом приводе-генераторе эти нагрузки могут подключаться к одному из генераторов, в то время, как другой генератор может обеспечивать более высокое качество тока. При этом надежность работы потребителей электроэнергии, работающих без режимов импульсно-периодической нагрузки, существенно возрастает.In addition, if there are airborne consumers operating on the pulse-periodic load modes accompanied by frequency and voltage transients according to GOST R 54073-2010, in the proposed drive-generator these loads can be connected to one of the generators, While another generator can provide higher current quality. At the same time, the reliability of operation of electricity consumers operating without pulsed-periodic load modes increases significantly.

Claims

1. A hydrodynamic drive generator comprising an alternator and a hydrodynamic torque converter with a pumping wheel kinematically connected to the motor shaft of the vehicle and a turbine wheel kinematically connected to the generator rotor, characterized in that it comprises at least one additional alternator, while the turbine wheel of the hydrodynamic converter is connected to the rotors of all generators by gears with the same transmission gear with respect.

2. Hydrodynamic drive-generator according to claim. 1, characterized in that in all generators the rotors are located relative to the stators in the same position to ensure that the rotation of the rotors of the generators is simple.