ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЕ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTRIC IMPULSE DE-ICING DEVICE

Изобретение относится к противообледенительным импульсным устройствам и может быть использовано для механического удаления льда с металлических обшивок транспортных средств, таких как самолеты, вертолеты, экранопланы 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 независимо от степени обледенения обшивки устройство создает импульсы силового воздействия неизменной максимальной величины. При этом в обшивке возникает остаточная деформация, что, с одной стороны, приводит к ее повреждению, а с другой - к снижению эффективности противообледенительного устройства.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электроимпульсное устройство для удаления льда с крыльев самолета (Патент US 5129598, МПК B64D 15/00, В64D 15/16, 14.07.1992), содержащее индукторы, расположенные внутри крыльев вблизи от металлической обшивки, зарядное устройство с накопительным конденсатором, к которому через тиристоры параллельно подключены индукторы, и блок распределения управляющих тиристорами импульсов.
Недостаток устройства также состоит в том, что амплитуда импульсов силового воздействия на обшивку крыльев не меняется в зависимости от степени их обледенения и во многих случаях является избыточной. Это приводит к повреждению обшивки, увеличению зазоров между индукторами и обшивкой и, как следствие, снижению эффективности устройства.
Предлагаемое устройство позволяет менять амплитуду импульсов силового воздействия на очищаемую ото льда поверхность в зависимости от степени ее обледенения, обеспечивая щадящий режим работы.
с
разр
На фиг.1 представлена функциональная схема электроимпульсного противообледенительного устройства, а на фиг.2 - временные диаграммы напряжения на накопительном конденсаторе - u и импульсов разрядного тока - i в различных режимах работы устройства.
Устройство содержит укрепленные вблизи металлической обшивки 1 электромагнитные индукторы 2, подключенные через тиристоры 3 параллельно накопительному конденсатору 4, соединенному с зарядным устройством 5, и распределитель управляющих импульсов, включающий в себя последовательно соединенные тактовый генератор 6, счетчик 7 импульсов и дешифратор 8. Выходы дешифратора 8 через импульсные усилители 9 подключены к управляющим электродам тиристоров 3. Устройство снабжено датчиком 10 обледенения очищаемой поверхности 1, а тактовый генератор 6 выполнен управляемым по частоте, причем выход датчика 10 подключен к управляющему входу 11 генератора 6.
Генератор 6 содержит задающий генератор 12, соединенный с входом трехразрядного двоичного счетчика 13, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора 14, с выходом которого связан выход 15 генератора 6, и три компаратора 16, 17, 18. Общий вход компараторов 16, 17, 18 соединен с входом 11 генератора 6, а выходы - с адресными входами мультиплексора 14. Неиспользуемые информационные входы мультиплексора 14 подключены к земле (на фиг.1 не показаны).
Электроимпульсное противообледенительное устройство работает следующим образом.
С образованием льда на металлической обшивке 1 оператор включает противообледенительное устройство. При этом зарядное устройство 5 начинает заряжать конденсатор 4, а на выходе датчика 10 появляется напряжение, величина которого пропорциональна толщине льда. Одновременно с этим начинает работать генератор 12, запускающий счетчик 13, на первом (верхнем) выходе которого частота импульсов будет в два раза выше, чем на втором (среднем), и в четыре раза выше, чем на третьем (нижнем) выходе. При малой толщине льда напряжение, поступающее от датчика 10 на вход 11 генератора 6, мало и в нем из трех компараторов 16, 17, 18 срабатывает только компаратор 16. В результате на выходах компараторов 16, 17, 18 образуется кодовая комбинация 100, переводящая мультиплексор 14 в состояние, при котором на его выход проходят импульсы, поступающие на его вход «01» с первого выхода счетчика 13, то есть импульсы с наибольшей частотой. Период следования импульсов выбран равным четверти времени полного заряда конденсатора 4 (3T/4=0,75Т). Под действием этих импульсов заполняется счетчик 7, управляющий дешифратором 8, который поочередно с указанной частотой открывает тиристоры 3, разряжающие конденсатор 4 на индукторы 2, удаляющие с обшивки 1 лед. В этом режиме конденсатор 4 успевает зарядиться до величины, составляющей примерно половину от максимального значения напряжения конденсатора при неограниченном времени его заряда. Амплитуда импульса тока разряда также равна половине от максимальной амплитуды. Таким образом, обработка обшивки при малой толщине льда осуществляется маломощными импульсами силового воздействия, но при высокой частоте их следования. Соответствующие этому случаю диаграммы приведены на фиг.2в).
При увеличении толщины льда на обшивке 1 увеличивается выходное напряжение датчика 10. В дополнение к компаратору 16 срабатывает компаратор 17 и к адресным входам мультиплексора 14 прикладывается кодовая комбинация 110, переводящая мультиплексор 14 в состояние, при котором на его выход проходят импульсы, поступающие на его вход «03» со второго выхода счетчика 13. В этом случае период следования импульсов будет равен половине времени полного заряда конденсатора 4 (3Т/2=1,5Т). За это время конденсатор 4 будет успевать заряжаться до величины примерно равной 77% от возможного максимального значения. Амплитуда импульса разрядного тока также составит эту величину от максимально возможной. В результате обработка обшивки будет осуществляться более мощными импульсами силового воздействия, но с частотой в два раза ниже предыдущего случая. На фиг.2б) приведены соответствующие диаграммы.
При дальнейшем увеличении толщины льда в дополнение к компараторам 16, 17 срабатывает компаратор 18, к адресным входам мультиплексора 14 прикладывается комбинация 111 и на его выход проходят импульсы с третьего выхода счетчика 13. Период их следования равен времени полного заряда конденсатора 4 (3Т). За это время конденсатор 4 будет заряжаться до своего максимального значения, а при его разряде сформируется импульс тока с максимальной амплитудой. При этом обшивка будет подвергаться воздействию наиболее мощных импульсов силы, но частота их следования будет минимальна. Временные диаграммы для этого режима показаны на фиг.2а).
Генератор 6 может быть также выполнен с помощью широко распространенных преобразователей напряжения в частоту, однако, в данном случае они обладают некоторой избыточностью, усложняющей их применение.
Для получения других соотношений между периодами следования тактовых импульсов и величинами импульсов силовых воздействий в различных режимах работы устройства могут быть применены более сложные схемы счетчика 13 и мультиплексора 14.
При отсутствии датчика 10 режим работы устройства можно задавать и с помощью дополнительно введенного переключателя, подающего на адресные входы мультиплексора 14 соответствующие кодовые комбинации.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает щадящие режимы обработки импульсами силового воздействия очищаемой ото льда обшивки. Режим работы устройства определяется степенью обледенения объекта. В результате снижается вероятность повреждения обшивки, повышается эффективность действия противообледенительного устройства, увеличивается срок его службы и уменьшается потребляемая мощность.