ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЕ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTRIC IMPULSE DE-ICING DEVICE

Предложение относится к противообледенительным электроимпульсным устройствам и может быть использовано для удаления льда с металлических обшивок различных транспортных средств, преимущественно таких, как самолеты, экранопланы, вертолеты и суда.
Известно противообледенительное устройство (патент RU 2112708, МПК B64D 15/16, 10.06.1998), содержащее зарядный элемент, накопительный конденсатор, катушки, тиристоры, блок управления и формирователь импульсов напряжения. Недостаток устройства заключается в том, что при включении устройства обработке подвергаются все участки обшивки как обледеневшие, так и свободные ото льда. Это, с одной стороны, повышает вероятность повреждения свободных ото льда участков обшивки, а, с другой, из-за затрат времени на обработку не нуждающихся в ней участков затягивает процесс удаления льда с обледеневших участков.
Известен электроимпульсный антиобледенитель (патент US RE 38,024 Е, МПК B64D 15/00, B64D 15/16, 11.03.2003), включающий в себя размещенные в крыльях самолета электромагнитные индукторы, подключенные через тиристоры параллельно накопительному конденсатору, соединенному с зарядным устройством, и распределитель управляющих импульсов, выходы которого связаны с управляющими электродами тиристоров. Недостатком устройства является жесткий алгоритм работы распределителя управляющих импульсов, при котором в работе участвуют все индукторы независимо от наличия или отсутствия льда на том или ином крыле самолета. При этом частота следования импульсов тока через отдельно взятый индуктор не меняется.
Наиболее близким к предлагаемому является электроимпульсное противообледенительное устройство для самолета (патент US 4678144, МПК B64D 15/16, 07.07.1987), содержащее расположенные внутри крыльев самолета индукторы, подключенные через управляемые коммутационные элементы параллельно накопителю энергии, и логическую импульсную цепь, к выходам которой подключены управляющие входы коммутационных элементов. Недостаток устройства также заключается в отсутствии гибкого изменения режима его работы при различном характере обледенения крыльев самолета, что не позволяет оптимизировать процесс удаления льда.
Введение в устройство двух датчиков обледенения крыльев самолета, генератора, счетчика, двух дешифраторов, триггера и двух элементов И позволяет минимизировать время, необходимое для сброса льда, снизить вероятность повреждения обшивки, уменьшить потребляемую устройством электроэнергию и повысить безопасность эксплуатации самолета в целом.
На чертеже представлена функциональная схема электроимпульсного противообледенительного устройства.
Устройство содержит укрепленные вблизи металлических обшивок 1, 2 (например, правого и левого крыла самолета) электромагнитные индукторы 3-1-3-n и 4-1-4-n, подключенные через управляемые коммутационные элементы 5-1-5-n и 6-1-6-n параллельно накопительному конденсатору 7, соединенному с зарядным устройством 8. Устройство содержит также логическую управляющую цепь 9, выходы которой связаны с управляющими входами элементов 5-1-5-n и 6-1-6-n.Устройство снабжено двумя датчиками 10, 11 обледенения, расположенными у обшивок 1 и 2. Логическая управляющая цепь 9 включает в себя генератор 12 тактовых импульсов, счетчик 13 импульсов, два дешифратора 14, 15, триггер 16 и два элемента И 17, 18 с прямым и инверсным входами. Генератор 12 подключен к входу счетчика 13, выходы всех разрядов которого подсоединены к входам дешифраторов 14, 15, а выход старшего разряда подключен также к счетному входу триггера 16. Вход S установки в единицу и вход R установки в ноль триггера 16 связаны с выходами элементов И 17, 18, а прямой Q и инверсный Q выходы - с первыми стробирующими входами А1 соответственно дешифраторов 14, 15. Второй стробирующий вход А2 дешифратора 14 подключен к выходу датчика 10 и к прямому и инверсному входам элементов И 17, 18. Второй стробирующий вход А2 дешифратора 15 подсоединен к выходу датчика 11 и к инверсному и прямому входам элементов И 17, 18.
Электроимпульсное противообледенительное устройство работает следующим образом.
При включении зарядное устройство 8 заряжает конденсатор 7, подготавливая противообледенительное устройство к началу работы. При отсутствии льда на обшивках 1, 2 на выходах датчиков 10, 11 присутствуют низкие потенциалы, поступающие на стробирующие входы А2 дешифраторов 14, 15 и блокирующие их работу. При появлении на одной из обшивок, например обшивке 1, льда на выходе датчика 10 появляется высокий потенциал, поступающий на вход А2 дешифратора 14 и на прямой вход элемента И 17, на инверсном входе которого присутствует низкий потенциал от датчика 11. В результате на выходе элемента И 17 появляется высокий потенциал, устанавливающий триггер 16 в единичное состояние. С прямого выхода триггера 16 высокий потенциал поступает на стробирующий вход А1 дешифратора 14. При этом дешифратор 14 переводится в рабочее состояние, а дешифратор 15 остается в нерабочем состоянии. Под действием импульсов генератора 12 заполняется счетчик 13, а на выходах дешифратора 14 появляются импульсы, последовательно открывающие элементы 5-1-5-n, замыкающие разрядные цепи конденсатора 7 на индукторы 3-1-3-n, которые, в свою очередь, воздействуют на обшивку 1, сбрасывая с нее лед. После полного заполнения счетчика 13 очередной импульс генератора 12 сбрасывает его в нулевое состояние и процесс очистки обшивки 1 начинается вновь до окончательного завершения удаления льда. При этом пауз между циклами обработки обшивки 1 не возникает.
При появлении льда на обшивке 2 и отсутствии его на обшивке 1 высокий потенциал от датчика 11 поступает на стробирующий вход А2 дешифратора 15 и на прямой вход элемента И 18, на инверсном входе которого присутствует низкий потенциал от датчика 10. В результате на выходе элемента И 18 появляется высокий потенциал, устанавливающий триггер 16 в нулевое состояние. С инверсного выхода триггера 16 высокий потенциал поступает на стробирующий вход А1 дешифратора 15, переводя его в рабочее состояние. Под действием импульсов генератора 12 заполняется счетчик 13, а на выходах дешифратора 15 появляются импульсы, последовательно открывающие элементы 6-1-6-n, замыкающие разрядные цепи конденсатора 7 на индукторы 4-1-4-n, которые сбрасывают обшивки 2 лед. После полного заполнения счетчика 13 при поступлении очередного импульса от генератора 12 начинается очередной цикл обработки обшивки 2.
В случае одновременного обледенения обшивок 1, 2 на выходах обоих датчиков 10, 11 появляются высокие потенциалы, поступающие на входы А1 дешифраторов 14, 15 и на прямые и инверсные входы элементов И 17, 18. При этом на выходах элементов И 17, 18 появляются низкие потенциалы, обеспечивающие перевод триггера 16 в счетный режим. Исходное состояние триггера 16 в этом режиме может быть любым, например единичным. При этом дешифратор 14 оказывается в рабочем состоянии. Под действием импульсов генератора 12 заполняется счетчик 13, а дешифратор 14 вырабатывает импульсы, последовательно открывающие элементы 5-1-5-n, которые, в свою очередь, замыкают разрядные цепи индукторов 3-1-3-n, очищающих обшивку 1 ото льда. После полного заполнения счетчика 13 с поступлением очередного импульса от генератора 12 счетчик 13 сбрасывается в ноль, а на выходе его старшего разряда появляется импульс, опрокидывающий триггер 16 в противоположное состояние (нулевое). В результате дешифратор 14 блокируется, а дешифратор 15 переводится в рабочее состояние и на его первом выходе появляется импульс, замыкающий элемент 6-1. В дальнейшем появляются импульсы на последующих выходах дешифратора 15 и работа устройства осуществляется аналогичным образом, до того момента, пока один из датчиков 10, 11 не зафиксирует полную очистку обшивки 1 или 2 ото льда. После этого устройство начинает работать по одному из вышеописанных алгоритмов, соответствующих случаю срабатывания одного датчика 10 или 11. В режиме одновременной очистки обшивок 1 и 2 длительность полного цикла удваивается, а частота следования импульсов тока через отдельно взятый индуктор вдвое уменьшается. По окончании удаления льда с обшивок 1, 2 устройство автоматически прекращает свою работу.
Логическая управляющая цепь 9 может быть реализована на широко распространенных интегральных микросхемах ТТЛ или МОП (КМОП) серий. При отсутствии в устройстве датчиков 10, 11 обледенения, а также при наличии условий для визуального контроля за состоянием очищаемых ото льда обшивок 1, 2, возможна замена автоматического управления работой устройства на ручное. Для этого в устройство должен быть введен электромеханический переключатель на три положения и два направления, имитирующий сигналы датчиков 10, 11.
Таким образом, в предложенном устройстве реализуется оптимальный режим его работы, характеризующийся высоким быстродействием, малой вероятностью повреждения обшивки и низким потреблением электроэнергии. При необходимости оно может быть распространено на объекты с большим количеством удаленных друг от друга обшивок, находящихся в различных, с точки зрения их обледенения, условиях.