SK6127Y1 - Auxiliary power unit of helicopters - Google Patents

Abstract

The technical solution relates to auxiliary power unit and connect it to the air conditioner inside of the helicopter. Auxiliary power unit in accordance with the present invention is formed as a single-board power source working independently from the main engines of the helicopter.

Description

Technické riešenie sa týka pomocnej energetickej jednotky a na ňu napojenej klimatizačnej jednotky vnútorného priestoru vrtuľníkov.

Doterajší stav techniky

Známe pomocné energetické jednotky slúžia ako zdroj stlačeného vzduchu na štartovanie hlavných motorov lietadiel na zemi aj za letu, napájanie palubnej siete pri kontrole elektrického a rádiového vybavenia na zemi, napájanie palubnej siete za letu v prípade vysadenia hlavných napájacích zdrojov. Na úpravu teploty vzduchu v kabínach vrtuľníka sa používajú rôzne prostriedky a klimatizačné systémy na pomocnej energetickej jednotke nezávislé.

Vo viacúčelovom dvojmotorovom vrtuľníku klasického usporiadania s päťlistovým nosným a trojlistovým vyrovnávacím rotorom je známe používanie kombinácie pomocnej energetickej jednotky a ohrevu vzduchu v pilotnom a nákladovom priestore vrtuľníka s použitím ohrievača vzduchu.

Tento systém má nevýhody v tom, že vzhľadom na resursiu pomocnej energetickej jednotky (životnosť a celkovú spoľahlivosť) je počet spustení hlavných motorov vrtuľníka obmedzený; spustenie hlavných motorov je možné len v obmedzenej výške, tzn., že pri pristátí vrtuľníka vo vyššej výške než 3000 m n.m. (napr. v horských podmienkach) často nie je možné z bezpečnostných dôvodov vypnúť motory a vyloženie a naloženie nákladu alebo osôb tak prebieha pri zapnutých hlavných motoroch pod točiacim sa rotorom; v kabíne pilotov a nákladovom priestore vrtuľníka (priestore pre cestujúcich) je možné vzduch ohrievať ohrievačom vzduchu a jeho teplotu udržiavať odvetraním do okolia. Ochladzovanie vzduchu v kabínach vrtuľníka oproti okolitému prostrediu nie je možné, len za letu je možné otvorením vetracích otvorov, prípadne dverí, znížiť teplotu vo vrtuľníku, tzn. pri lietaní vrtuľníka v prostredí s vysokými teplotami sa ohrievač vzduchu stáva nepotrebným až zbytočným zariadením; pred vzletom vrtuľníka za vyšších teplôt nie je možné vlastným palubným systémom upraviť (znížiť) teplotu vzduchu v kabínach vrtuľníka na štandardnú (komfortnú) hodnotu.

Sú známe aj klimatizačné systémy lietadiel, udržujúce konštantné prostredie v pilotnom alebo aj v nákladovom priestore lietadiel či vrtuľníkov. Všetky systémy sú navrhnuté pre konkrétny letún tak, aby vyhovovali hlavnému lietadlovému motoru, ktorý pre ne slúži ako zdroj stlačeného vzduchu, tzn. na napájanie klimatizácie sa využíva stlačený vzduch odoberaný od kompresora pracujúceho hlavného motora.

Takisto sa používajú samostatné elektrické klimatizačné jednotky.

Cieľom technického riešenia je vytvoriť také uskutočnenie pomocnej energetickej jednotky a na ňu viazaného klimatizačného systému, ktoré by odstraňovalo uvedené nevýhody.

Podstata technického riešenia

Uvedené nevýhody odstraňuje pomocná energetická jednotka podľa tohto technického riešenia, ktorá je vytvorená ako samostatný (autonómny) palubný zdroj energií, pracujúci nezávisle od hlavných motorov vrtuľníka. Jednotka umožňuje vrtuľníku operovať nezávisle od pozemného vybavenia (spúšťať motory a systémy letúna), zaisťuje všetky funkcie aj pri vypnutých hlavných motoroch, a to aj v extrémnych podmienkach a umožňuje ako zdroj stlačeného vzduchu svoje využitie aj na dodávku stlačeného vzduchu do systému klimatizácie.

Jednotka je primáme určená na dodávanie stlačeného vzduchu do spúšťacieho systému hlavných motorov vrtuľníka na zemi aj za letu a na dodávanie stlačeného vzduchu pre klimatizáciu. Systém klimatizácie pracuje za letu alebo na zemi aj v prípade vypnutých hlavných motoroch, na princípe odberu vzduchu z pomocnej energetickej jednotky a teplotu tohto vzduchu reguluje tak, aby v kabínach bola dosiahnutá požadovaná teplota, pričom celý proces udržovania teploty je riadený pomocou automatickej pneumatickej regulácie. V prípade vysadenia hlavnej palubnej elektrickej siete vrtuľníka za letu zabezpečuje dodávku elektrickej energie ako náhradný zdroj (na zvýšenie bezpečnosti letu) a takisto na zemi pri vypnutých hlavných motoroch, podľa potreby posádky. Vzhľadom na resursiu jednotky je možný neobmedzený počet spustenia hlavných motorov, spustenia hlavných motorov vo vysokých nadmorských výškach (napr. v horských podmienkach) a práce počas letu vrtuľníka.

Náhrada ohrievača vzduchu za systém klimatizácie výrazným spôsobom zlepší podmienky na palube vrtuľníka tak pred samotným vzletom vrtuľníka, ako aj v priebehu letu.

Pomocná energetická jednotka je tvorená samostatným palubným kombinovaným zdrojom energií, ktorého výstup vzduchu je cez prepínací ventil napojený na hlavné motory a klimatizačnú jednotku vrtuľníka, pričom pomocná energetická jednotka je pripojená na palubný palivový systém vrtuľníka.

SK 6127 Υ1

Klimatizačná jednotka je spojená so signalizátorom tlaku, signalizačným tablom a štartérom, pričom je ďalej prepojená s voličom teploty a napojená na kabínový termostat a na prepínací ventil, na ktorý sú napojené jednotlivé pilotné a nákladové kabíny.

Pomocná energetická jednotka obsahuje olejové čerpadlo, čistič oleja, blok filtrov a servomechanizmov, palivový filter, palivové čerpadlo, skrinku zapaľovania prepojenú so zapaľovacími sviečkami, snímač otáčok a snímač teploty výstupných plynov, pričom pomocná energetická jednotka je napojená na signalizačné tablo filter paliva, signalizačné tablo olej a signalizačné tablo ventil a ďalej na riadiacu skrinku, ktorá je napojená na skrinku signalizácie stavu, ukazovateľ teploty, signalizačné tablo zapnuté/vypnuté a riadiacu jednotku spúšťača.

Na rozdiel od pôvodnej energetickej jednotky, ktorej resurs je obmedzený nízkym počtom pracovných hodín a počtom spúšťania motoru, čo je dané jej konštrukciou, umožňuje pomocná energetická jednotka podľa technického riešenia súbežne prevádzku s predpísanými resursmi draka alebo motorov vrtuľníka. Pomocná energetická jednotka slúži ako zdroj stlačeného vzduchu, elektrickej energie a na pohon hydraulického systému.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 je znázornený príklad rozmiestenia zástavby pomocnej energetickej jednotky a klimatizačnej jednotky vo vrtuľníku.

Na obr. 2 je znázornené blokové zapojenie pomocnej energetickej jednotky.

Na obr. 3 je znázornené blokové zapojenie klimatizačnej jednotky.

Príklady uskutočnenia

Obrázok 1 znázorňuje v pôdoryse a náryse rozmiestenie novej zástavby pomocnej energetickej jednotky 1 SAFIR 5K/G MIS a klimatizačnej jednotky 2 ECS-MI do viacúčelového dvojmotorového vrtuľníka klasického usporiadania typového radu Mi-17 a 171 s motormi radu TV3-117 s päťlistovým nosným a trojlistovým vyrovnávacím rotorom. Táto nová zástavba je zámenou pôvodnej zástavby pomocnej energetickej jednotky typu AI-9V a ohrievača vzduchu KO-50, pričom nová zástavba je umiestená v mieste, kde sa nachádzala pôvodná energetická jednotka a ohrievač vzduchu.

S týmto cieľom bolo len nutné na vrtuľníku vykonať niektoré technické úpravy palivovej a elektrickej inštalácie, vzduchového rozvodu a doplnenie (alebo úpravu) ovládacích a kontrolných prvkov, ktoré v súlade s platnou legislatívou umožnia túto zámenu (zástavbu) realizovať.

V danom prípade došlo k úprave stredného ovládacieho panela 3, rozvodnej skrinky prúdu 4, pravého panelu elektropultu 5 a pravého ovládacieho panelu 6.

Z obrázku je zrejmé aj umiestenie skrinky signalizácie stavov 7 pomocnej energetickej jednotky 1, riadiacej jednotky 8 LUN 5271.80/CONA pomocnej energetickej jednotky 1, riadiacej jednotky dynamospúšťača 9 D25-800 a hermetického priechodu 10 na káblový zväzok pomocnej energetickej jednotky L

Obrázok 2 znázorňuje blokové zapojenie pomocnej energetickej jednotky. Pomocná energetická jednotka 1 SAFIR 5K/G MIS je tvorená samostatným palubným kombinovaným zdrojom energií, ako stlačeného vzduchu a elektrickej energie, ktorý je cez prepínací ventil 11 napojený na hlavné motory 12 TV3-117MT vrtuľníka a klimatizačnú jednotku 13 vrtuľníka, pričom pomocná energetická jednotka 1 je pripojená na palubný palivový systém 14 vrtuľníka. Prepínací ventil 11 je napojený na ovládaní 1 ľ.

Jednotka 1 je konštruovaná s ohľadom na spoľahlivosť a celkovú životnosť. Obe tieto vlastnosti je možné vyjadriť dobou bezporuchovej prevádzky jednotky a jej častí v určených podmienkach, dobou medzi generálnymi opravami (resurs jednotky) a celkovou životnosťou. Pomocná energetická jednotka 1 typového radu SAFÍR K/G obsahuje olejové čerpadlo 15 LUN 6320.02, čistič oleja 16 LUN 7627.02x, blok filtrov a servomechanizmov 17 B1-0488-10276, palivový filter 18 B3-0488-10791, palivové čerpadlo 19 B2-0488-10381, skrinku zapaľovania 20 9049800-4 prepojenú so zapaľovacími sviečkami 21 CH34630, snímač otáčok 22 LUN 1308-8 a snímač teploty výstupných plynov 23 LUN 1385.81. Pomocná energetická jednotka 1 je napojená na signalizačné tablo filter palivo 24, signalizačné tablo olej 25 a signalizačné tablo ventil 26 610200A a ďalej na riadiacu skrinku 27 LUN 5271-80, ktorá je napojená na skrinku signalizácie stavu 28, ukazovateľ teploty 29 LUN 1386-01, signalizačné tablo zapnuté/vypnuté 30 (ON/OFF) a jednotku spustenia/stop 31. Táto je napojená na akumulátorovú zbernicu 32 +27VDC. Z obrázka je zrejmé, že na túto zbernicu je napojený aj predradný odpor 33 25 ηιΩ, ako aj záložný generátor 34 a riadenie 35, ktoré sú napojené na riadiacu jednotku 36 D25-500. Odpor 33 je napojený na štartér generátora 37 THALES 515- 340 a tento na VA meter 38 a riadiacu jednotku 36. Na akumulátorovú zbernicu 32 je napojené diferenciálne relé 40 DMR-400.

SK 6127 Υ1

Obrázok 3 znázorňuje blokové zapojenie klimatizačnej jednotky 13 ECS. Klimatizačná jednotka 13 je spojená so signalizátorom tlaku 42 LÚN 1491.22, signalizačným tablom 43 CS STOP a prepínačom 44 CS STOP, CS ŠTART, pričom je ďalej prepojená s voličom teploty 45 LUN 5886.2 a napojená na kabínový termostat 46 LUN 5889.2. Ďalej je jednotka 13 napojená na prepínací ventil 47, ktorý je cez rozvody vzduchu 0 - 100 ⁰ C (vyhrievaný, chladený) napojený na jednotlivé pilotné kabíny 48, 49 hornej a dolnej a nákladovej kabíny 50, 51 hornej a dolnej. Do klimatizačnej jednotky 13 je cez prepínací ventil s ovládaním 1Γ privádzaný stlačený vzduch z pomocnej energetickej jednotky L

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (3)

1. Pomocná energetická jednotka vrtuľníka, vyznačujúca sa tým, že je tvorená samostatným palubným kombinovaným zdrojom energií, ktorý je napojený na palubný palivový systém (14) vrtuľníka, a zahrnuje zdroj stlačeného vzduchu, ktorého výstup (52) je cez ovládaný prepúšťací ventil (11) napojený na spúšťací systém hlavných motorov (12) a klimatizačnú jednotku (13) na reguláciu teploty vzduchu v jednotlivých kabínach (49 až 51) vrtuľníka.

2. Jednotka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že klimatizačná jednotka (13) je spojená so signalizátorom tlaku (42), signalizačným tablom (43) a štartérom (44), pričom je ďalej prepojená s voličom teploty (45) a napojená na kabínový termostat (46) a na ovládaný prepínací ventil (47), na ktorý sú cez rozvody vzduchu napojené jednotlivé pilotné kabíny hornej a dolnej (48) a (49) a nákladové kabíny hornej a dolnej (50) a (51).

3. Jednotka podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že pomocná energetická jednotka (1) obsahuje olejové čerpadlo (15), čistič oleja (16), blok filtrov a servomechanizmov (17), palivový filter (18), palivové čerpadlo (19), skrinku zapaľovania (20) prepojenú so zapaľovacími sviečkami (21), snímač otáčok (22) a snímač teploty výstupných plynov (23), pričom pomocná energetická jednotka (1) je napojená na signalizačné tablo filter paliva (24), signalizačné tablo olej (25) a signalizačné tablo ventil (26) a ďalej na riadiacu skrinku (8), ktorá je napojená na skrinku signalizácie stavu (7), ukazovateľ teploty (29), signalizačné tablo (30) a jednotku spúšťania/stop (31), ktorá je napojená na akumulátorovú zbernicu (32).