УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ПОДЗАРЯДА ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АВТОНОМНОГО ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам поддержания заряда бортового источника питания автономного подводного объекта (АПО), и может использоваться для бесконтактного подзаряда бортовой аккумуляторной батареи АПО от судна-носителя или от специального глубоководного энергетического комплекса.
Из уровня техники известны бесконтактные устройства зарядки аккумуляторных батарей необитаемых подводных аппаратов, использующие высокочастотные трансформаторы с разделенными первичной и вторичной обмотками (патент RU 2611068 опубл. 21.02.2017, патент RU 2602078 опубл. 10.11.2016, патент RU 2603852 опубл. 10.12.2016). Данный способ используется преимущественно для полной зарядки аккумуляторных батарей при продолжительной эксплуатации АПО без извлечения из водной среды. Однако в целях компенсации эффекта саморазряда аккумуляторных батарей расходных АПО длительно находящихся в водной среде в дежурном режиме использование указанного способа неэффективно ввиду сложности конструкции.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является «Устройство для зарядки аккумуляторной батареи автономного необитаемого подводного объекта» (патент RU 2611068 опубликован 21.02.2017), выполненное в трех конструктивных блоках, первый и второй из которых размещены на стационарном подводном объекте. Первичный преобразователь энергии помещен в первый конструктивный блок и связан с береговым источником электроэнергии кабельной линией или содержит автономный источник электроэнергии. Во второй конструктивный блок помещены конденсатор, однофазный автономный инвертор напряжения с блоком управления, первый и второй измерительные преобразователи температуры, отдельно выполненная первичная обмотка трансформатора. В третьем блоке, устанавливаемом на автономном необитаемом подводном аппарате, расположены отдельно выполненная вторичная обмотка трансформатора, выпрямитель, второй конденсатор, сглаживающий реактор, измерительные преобразователи зарядного тока и выходного напряжения устройства, регулятор тока заряда с блоком управления зарядным током. В устройство дополнительно введены второй регулятор тока заряда со вторым блоком управления зарядным током, вторые измерительные преобразователи тока и напряжения, второй сглаживающий реактор, коммутатор и вторая аккумуляторная батарея, также установленные во втором конструктивном блоке, а также дополнительно введен первичный преобразователь энергии, выход которого соединен с входом второго регулятора тока заряда. Сложность конструкции данного устройства делает малоэффективным ее использование для поддержания заряда бортовой аккумуляторной батареи АПО. К недостаткам относятся также необходимость предотвращения намагничивания устройств и систем АПО и, как следствие, необходимость удовлетворять требованиям электромагнитной совместимости.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение периода поддержания дежурного режима АПО в водной среде при упрощении конструкции устройства подзаряда его источника электропитания.
Технический результат достигается тем, что устройство бесконтактного подзаряда источника электропитания автономного подводного объекта содержит донора электроэнергии, на подводной части корпуса которого герметично выполнена светопроницаемая противостоящая внешнему расчетному давлению водной прослойки вставка. На вставке установлен осветитель, подключенный кабелями питания к источнику электроэнергии донора. При этом осветитель установлен с возможностью направления формируемого светового потока через светопроницаемую вставку на фотоэлемент солнечной батареи автономного подводного объекта для подзаряда его источника электропитания. Донор электроэнергии может быть выполнен в виде судна-носителя автономного подводного объекта или в виде глубоководного энергетического комплекса. Источник электропитания автономного подводного объекта выполнен в виде аккумуляторной батареи. На доноре может быть установлено устройство охлаждения осветителя.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве в качестве передатчика электроэнергии используется расположенный на доноре электроэнергии осветитель, который преобразует электрическую энергию донора в световую и направляет ее сквозь водную прослойку на расположенный на АПО фотоэлемент солнечной батареи, который в свою очередь преобразует световую энергию в электрическую, используемую для подзаряда источника электропитания АПО.
Схема возможной реализации полезной модели представлена на Фиг. 1.
Устройство бесконтактного подзаряда электропитания АПО включает донора электроэнергии (на фигуре не нумерован), на подводной части корпуса которого герметично выполнена светопроницаемая противостоящая внешнему расчетному давлению водной прослойки 7 вставка 6. На вставке 6 установлен осветитель 2, подключенный кабелями питания 4 и 9 к источнику электроэнергии 3 донора. На доноре установлено устройство охлаждения 1, подключенное кабелями питания 5 и 8 к источнику электроэнергии 3. На корпусе автономного подводного объекта (на фигуре не нумерован) герметично выполнена светопроницаемая противостоящая внешнему расчетному давлению водной прослойки 7 вставка 10, на которой установлена солнечная батарея 11, подключенная кабелями питания 12 и 17 к контроллеру заряда 16. Контроллер заряда 16 кабелями питания 14 и 15 подключен к аккумуляторной батарее 13.
Для достижения оптимальных показателей процесса подзаряда аккумуляторной батареи 13 АПО может быть оснащен вторичным преобразователем энергии, выполненным в виде подключенного последовательно между контроллером заряда 16 и аккумуляторной батареей 13 электронного усилителя выходного постоянного электротока (на фигуре не показан), направляемого на подзаряд бортового источника электропитания АПО.
Устройство работает следующим образом. На доноре источник электроэнергии 3 подает электропитание по кабелям 4, 9 на осветитель 2 и по кабелям 5, 8 на устройство охлаждения 1. Осветитель 2 формирует световой поток, который через вставку 6, водную прослойку 7 и вставку 10 направляется на фотоэлемент солнечной батареи 11. Солнечная батарея 11 преобразует световой поток в электрическую энергию, которая по кабелям 12 и 17 подается на контроллер заряда 16 и далее по кабелям 14 и 15 на аккумуляторную батарею 13, производя подзаряд последней. В случае наличия в устройстве установленного на АПО электронного усилителя происходит увеличение в заданном диапазоне силы тока, подаваемого по кабелям 14 и 15 для подзаряда аккумуляторной батареи 13.
Испытания предлагаемого устройства показали, что через водную прослойку толщиной 30 мм с применением источника света мощностью 50 Ватт, стандартного фотоприемника на основе фотодиода и без использования электронного усилителя в сутки можно передать до 26 кДж энергии, что достаточно для компенсации потерь от саморазряда аккумуляторной батареи АПО. При этом потери на прохождение лучом света водной прослойки составили не более 5%.