Гидродинамический привод-генератор
HYDRODYNAMIC DRIVE-GENERATOR

Изобретение относится к системам электроснабжения переменного тока постоянной частоты для транспортных средств, преимущественно летательных аппаратов.
Известен привод-генератор, содержащий генератор переменного тока, блок регулирования и гидродинамический преобразователь крутящего момента, использующий в качестве рабочей жидкости топливо двигателя транспортного средства и имеющий насосное колесо, кинематически связанное с валом двигателя транспортного средства и турбинное колесо, кинематически связанное с ротором генератора, и поворотные лопатки, связанные с блоком регулирования (Патент №2408503, опубл. 2009 г. ).
Особенностью указанного привода-генератора является то, что гидравлические потери, связанные с работой гидродинамического преобразователя крутящего момента, приводят к повышению температуры топлива, поступающего в двигатель, или, в случае использования перепуска части топлива, ведут к повышению температуры топлива в баках летательного аппарата, что недопустимо, особенно на длительном крейсерском режиме полета. Для устранения повышенного нагрева топлива приходится устанавливать в топливной системе летательного аппарата дополнительные топливовоздушные теплообменники, что значительно увеличивает массу летательного аппарата.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является уменьшение нагрева топлива от привода-генератора.
Технический результат достигается тем, что в гидродинамическом приводе-генераторе, содержащем генератор переменного тока, блок регулирования и гидродинамический преобразователь крутящего момента, сообщенный на входе с каналом подачи топлива системы топливоподачи двигателя транспортного средства, используемого в качестве рабочей жидкости, и имеющий насосное колесо, кинематически связанное с валом двигателя транспортного средства и турбинное колесо, кинематически связанное с ротором генератора, насосное колесо гидродинамического преобразователя дополнительно кинематически связано через расцепляемую муфту с турбинным колесом гидродинамического преобразователя, при этом расцепляемая муфта может быть выполнена фрикционной, содержит поршень, рабочая полость которого сообщена с каналом подачи топлива, связанным с блоком регулирования привода-генератора, и имеет на периферии отверстие, сообщающее рабочую полость поршня с внутренней полостью привода-генератора.
Включение в состав гидродинамического привода-генератора дополнительной кинематической связи, например, с помощью зубчатых колес, между насосным и турбинным колесами гидродинамического преобразователя крутящего момента с установкой в ней расцепляемой муфты позволяет отключить гидродинамический преобразователь из работы привода-генератора на длительном крейсерском режиме полета, тем самым исключив потери мощности в гидропреобразователе и, как следствие, уменьшить температуру топлива, поступающего в двигатель.
Изобретение поясняется графически, где на чертеже схематично представлен предлагаемый гидродинамический привод-генератор.
Гидродинамический привод-генератор содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента 1, в рабочей полости которого имеется насосное колесо 2, вал которого сцеплен с приводным валом 3, связанным кинематически с валом двигателя транспортного средства, турбинное колесо 4, связанное с валом генератора 5 переменного тока, и поворотные лопатки 6, управляемые блоком регулирования 7.
Зубчатые колеса 8 и 9 связывают вал насосного колеса 2 с валом внутренней полумуфты 10 фрикционной муфты. Вал наружной полумуфты 11 фрикционной муфты связан зубчатыми колесами 12 и 13 с валом турбинного колеса 4.
В наружной полумуфте 11 размещен поршень 14, контактирующий с пакетом фрикционных дисков 15. Рабочая полость 16 поршня 14 сообщается через полый вал 17 и уплотнение 18 с каналом 19 подвода топлива системы топливоподачи двигателя, содержащим кран 20, связанный электрическим управлением с блоком регулирования 7. На периферии рабочей полости 16 поршня 14 выполнено дозирующее отверстие 21, сообщающее рабочую полость 16 с внутренней полостью привода-генератора.
Предлагаемый привод-генератор работает следующим образом.
При частоте вращения вала двигателя ниже или выше пределов заданного диапазона, охватывающего крейсерский режим полета, крутящий момент от вала двигателя передается ротору генератора 5 через гидродинамический преобразователь 1, использующий в качестве рабочей жидкости топливо. При этом под действием блока регулирования 7 путем поворота лопаток 6 обеспечивается постоянная частота вращения ротора генератора 5, а значит и постоянная частота вырабатываемого генератором переменного тока. При вхождении частоты вращения вала двигателя в пределы упомянутого заданного диапазона блок регулирования 7 по сигналу от системы автоматического управления двигателя открывает кран 20 и закрывает поворотные лопатки 6. Вследствие этого поршень 14 под действием повышения давления в его рабочей полости 16 сжимает пакет фрикционных дисков 15, что приводит к сцеплению полумуфт 10 и 11; одновременно момент, передаваемый от вала двигателя ротору генератора 5 через гидродинамический преобразователь 1, уменьшается практически до нуля, и передача крутящего момента от вала двигателя ротору генератора происходит через зубчатые колеса и замкнутую муфту, минуя гидродинамический преобразователь 1, т.е. с коэффициентом полезного действия, близким к единице. При выходе частоты вращения вала двигателя в любую сторону за пределы заданного диапазона блок регулирования 7 по соответствующему сигналу от системы автоматического управления двигателя закрывает кран 20, топливо выбрасывается из рабочей полости 16 через отверстие 21 во внутреннее пространство привода-генератора с более низким давлением, полумуфты 10 и 11 расцепляются, а блок регулирования 7 по тому же сигналу начинает снова управлять поворотными лопатками 6, поддерживая работой гидродинамического преобразователя 1 постоянную частоту вращения ротора генератора 5. Передаточные отношения зубчатых колес 8, 9, 12 и 13 таковы, что на нижней границе заданного диапазона частоты вращения вала двигателя вырабатываемая генератором 5 частота тока имеет минимально допустимое значение, а на верхней границе этого диапазона данная частота тока имеет максимально допустимое значение.
Полученная таким образом работа привода-генератора на длительном крейсерском режиме полета с отключенным гидродинамическим преобразователем исключает потери в нем мощности, уменьшая температуру топлива, поступающего в двигатель. Этим исключается необходимость установки дополнительных топливовоздушных теплообменников, что снижает массу летательного аппарата в целом.