СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОД ВОДОЙ
METHOD OF ELECTRIC MOTOR OPERATION UNDER WATER

Изобретение относится к области надводной и подводной техники и робототехники, содержащей электрические двигатели общепромышленных серий, установленные внутри плотной полости, в том числе электродвигатели с самовентиляцией, подверженные аварийным затоплениям, способные продолжать длительно работать на переменных глубинах погружения.
Известен [1] способ работы электродвигателя под водой (аналог 1), содержащий затопление плотной оболочки с расположенным внутри ее электродвигателем через отверстие в нижней части плотной оболочки, сжатие воздушной подушки и повышение воздушного давления внутри упомянутой оболочки, сообщающейся с внутренней полостью двигателя через отверстие в верхней его части, выравнивание воздушного давления во внутренней полости двигателя с наружным давлением внутри плотной оболочки. Недостаток способа - затопление плотной оболочки на больших глубинах погружения с возможностью поступления воды во внутреннюю полость двигателя при кренах и дифферентах.
Известен [2] способ работы погружного воздухонаполненного электродвигателя вертикального исполнения (аналог 2), содержащий подачу сжатых газов в плотную полость погружающегося двигателя, вытеснение поступающей в двигатель воды с последующим травлением расширяющихся газов через отверстие в нижней части всплывающего двигателя. Недостаток способа - невозможность воздушного охлаждения общепромышленных самовентилируемых двигателей, непроизводительное расходование сжатых газов.
Наиболее близким по совокупности признаков является [3] способ работы воздухонаполненного самовентилируемого электродвигателя, охлаждаемого воздушной или жидкой средой (прототип), содержащий подачу сжатых газов в погружающуюся плотную полость с расположенным внутри ее электродвигателем, выравнивание давления воздуха внутри плотной полости с наружным давлением воды, травление избыточных газов через отверстие в нижней части плотной полости при ее всплытии.
Недостаток способа - непрерывное травление газов, потребность их постоянного пополнения от внешнего надводного источника в случае многократного изменения двигателем глубины погружения, большой расход энергии на сжатие газа, демаскирующий фактор в виде «пузырькового следа» в воде.
В основу изобретения поставлена задача нахождения такого способа работы под водой обычного электродвигателя общепромышленной серии, многократно изменяющего глубину погружения, при котором не требуется надводного источника газа повышенного давления, уменьшается расход энергии на сжатие газа и устраняется демаскирующий фактор в виде «пузырькового следа» в воде.
Это достигается с помощью того, что вытравленный из плотной полости газ сжимают компрессором, установленным на валу двигателя, а сжатый газ направляют в газовый баллон, причем при погружении плотной полости сжатый газ из баллона подают в плотную полость.
Пример реализации способа работы электродвигателя под водой показан на фиг. 1. Электродвигатель 1 с магнитным уплотнением рабочего вала 2 установлен внутри плотной полости 3. Другой конец вала двигателя с помощью автоматической муфты 4 соединен с компрессором 5. Воздушный переключающий клапан 6 соединяет плотную полость с нагнетательным трубопроводом компрессора и с воздушным баллоном 7. Клапан травления 8 соединяет плотную полость с всасывающим трубопроводом компрессора.
Устройство работает следующим образом. При погружении плотной полости 3 давление воды снаружи полости становится больше давления воздуха внутри полости, возникает угроза разуплотнения рабочего вала 2, попадания воды внутрь плотной полости и затопления двигателя 1. В этом случае автоматически срабатывает переключающий клапан 6, который подает воздух в плотную полость 3 из баллона 7. При выравнивании давления воздуха внутри плотной полости с наружным давлением воды переключающий клапан 6 закрывается, и подача воздуха прекращается. При всплытии плотной полости давление воздуха внутри полости 3 становится больше давления воды снаружи полости, при этом автоматически открывается клапан травления 8, включается муфта 4, которая приводит в действие компрессор 5 от работающего двигателя 1. Одновременно переключающий клапан 6 соединяет напорный трубопровод компрессора с воздушным баллоном 7, который пополняется воздухом из плотной полости 3.
Достоинства способа - возможность длительной работы под водой обычных электродвигателей общепромышленных серий с возможностью их самовентиляции при неограниченном числе циклов изменения глубины погружения, экономия сжатого воздуха и энергии для его получения, отсутствие демаскирующего фактора в виде «пузырькового следа» в воде.
Литература:
1. Электрический двигатель для работы под водой, изобретение, авторское свидетельство АС СССР, автор Кузнецов Б.И., №62276, 1940 г.
2. Погружной воздухонаполненный электродвигатель вертикального исполнения, изобретение, патент Украины UA №101180 С2, 2013 г.
3. Воздухонаполненный самовентилируемый электродвигатель, охлаждаемый воздушной или жидкой средой, изобретение, патент Украины UA №102356, 2013 г.