ЭНЕРГОУСТАНОВКА ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам электропитания и управления электрооборудованием телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (НПА). В частности предлагаемая полезная модель может использоваться на НПА научно-исследовательского или поискового назначения.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание энергоустановки НПА с высокой пиковой мощностью разряда и с увеличенным периодом поддержания заряда электронакопителей при хранении НПА в забортной среде в дежурном режиме, допускающей использование, в том числе, на расходных полуавтономных НПА.
Из уровня техники известно «Устройство для электроснабжения подводного аппарата с судна носителя» (патент RU 2058644, опубликован 20.04.1996). Устройство содержит установленный на судне-носителе прямой индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП), вход которого соединен с судовой электрической сетью, линию связи, питающий конец которой соединен с выходом прямого ИЕП, и установленные на подводном аппарате потребители неизменного тока, обратные ИЕП и потребители неизменного напряжения, подключенные к выходам обратных ИЕП, входы которых, а также потребители неизменного тока включены последовательно и образуют цепь нагрузки, соединенную своими концам с приемным концом линии связи. Индуктивно-емкостные преобразователи выполнены по несимметричной Т-образной схеме с реактором, обе обмотки которого размещены на общем сердечнике. Сопротивление входной обмотки реактора прямого ИЕП, подключенной к судовой электрической сети, равно сопротивлению батареи конденсаторов этого ИЕП. Сопротивление выходных обмоток обратных ИЕП, подключенных к потребителям неизменного напряжения, равны сопротивлениям батареи конденсаторов соответствующих ИЕП. У каждого реактора число витков той обмотки, которая подключена к зажимам ИЕП с большим напряжением, больше, чем у другой, подключенной к зажимам с меньшим напряжением. В устройство входят установленные на подводном аппарате гребные электродвигатели постоянного тока, якорные цепи которых, включенные последовательно, подключены к выходу выпрямителя, вход которого включен в цепь нагрузки. Такое техническое решение не удовлетворяет требованиям длительного хранения в дежурном режиме без обслуживания и пополнения электроэнергией модулей питания при их саморазряде.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение времени хранения НПА в забортной среде в дежурном режиме при повышении пиковой мощности разряда бортового источника электроэнергии, а также снижение массогабаритных и моментных характеристик электродвигателя НПА.
Указанный технический результат достигается тем, что энергоустановка телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (НПА) включает кабель телеуправления, соединяющий через установленный на корпусе НПА гермоввод судно-носитель с НПА, источник электроэнергии постоянного тока, устройство подзаряда источника электроэнергии постоянного тока, по крайней мере один силовой электродвигатель движителя НПА, щит управления силовыми контакторами и блок контроля, распределения и управления бортовым электропитанием. При этом источник электроэнергии постоянного тока выполнен в виде емкостного накопителя. Силовой контур НПА включает последовательно соединенные устройство подзаряда, емкостный накопитель, преобразователь постоянного тока в переменный, стабилизатор выходного напряжения, щит управления силовыми контакторами и силовой электродвигатель. Управляющий контур НПА содержит блок контроля, распределения и управления бортовым электропитанием, выходы которого соответственно подключены ко входу устройства подзаряда, ко входу преобразователя постоянного тока в переменный и ко входу щита управления силовыми контакторами. Вход блока контроля, распределения и управления бортовым электропитания подключен к выходу устройства подзаряда, которое кабелем телеуправления соединено с судном-носителем. Силовой электродвигатель выполнен в виде модульной электромашины с коммутацией магнитного потока, а блок контроля, распределения и управления бортовым электропитанием включает устройство коммутации магнитного потока.
Технический результат достигается за счет того, что в расходной комплектации НПА оснащается источником электроэнергии постоянного тока емкостного типа, которому характерна высокая пиковая мощность разряда, а поддержание в нем требуемого начального напряжения в течение длительного времени достигается подачей импульсов малой энергоемкости по кабелю телеуправления с судна-носителя на устройство подзаряда бортового источника электроэнергии, что вместе способствует снижению массогабаритных и моментных характеристик электродвигателя.
Схема возможной реализации полезной модели представлена на Фиг. 1.
Энергоустановка телеуправляемого необитаемого подводного аппарата 1 содержит кабель телеуправления 3, соединяющий судно-носитель 2 через гермоввод 4 подводного аппарата 1 с устройством 7 подзаряда источника электроэнергии постоянного тока, выполненного в виде емкостного накопителя 5. Управляющий кабель 21 подключает выход устройства подзаряда 7 ко входу блока 11 контроля, распределения и управления бортовым электропитанием, включающим устройство коммутации магнитного потока (на Фиг. 1 не показано), который через управляющие кабели 22, 24 и 25 подключен соответственно ко входам устройства подзаряда 7, преобразователя постоянного тока в переменный 12 и щита управления силовыми контакторами 14. Щит управления силовыми контакторами 14 силовыми кабелями 17 и 18 соединен соответственно со стабилизатором выходного напряжения 13 и силовым электродвигателем, выполненным в виде модульной электромашины 8 с адаптивной коммутацией магнитного потока, которая через редукторный блок 9 подключена к движителю 10. Устройство подзаряда 7 силовым кабелем 23 соединено с горловиной 6 начального заряда емкостного накопителя 5, а силовым кабелем 15 - с входом емкостного накопителя 5, выход которого силовым кабелем 16 соединен с преобразователем постоянного тока в переменный 12.
Энергоустановка работает следующим образом. Перед выходом в море через горловину 6 по силовому кабелю 15 осуществляется начальный заряд емкостного накопителя 5 до штатного напряжения на его клеммах. Во время похода на борту судна-носителя 2 в автоматическом режиме посредством силовых кабелей 15, 23, управляющих кабелей 21, 22 и кабеля телеуправления 3 блоком 11 контроля, распределения и управления бортовым электропитанием поддерживается начальное значение напряжения на клеммах накопителя 5. При падении начального значения напряжения накопителя 5 ниже минимального критического уровня по кабелю телеуправления 3 подается импульс малой энергоемкости на устройство подзаряда 7, которое преобразует входное напряжения до уровня подзаряда емкостного накопителя 5. Процесс подзаряда прекращается при повышении начального напряжения на клеммах накопителя 5 до штатного значения. После выпуска НПА 1 судном-носителем 2 в воду управление НПА 1 осуществляется по кабелю телеуправления 3 блоком 11, который получает управляющий сигнал по управляющему кабелю 21. В соответствии с заданной в блоке 11 программой по управляющему кабелю 24 командой управления включается преобразователь постоянного тока 12, который через стабилизатор 13 по силовому кабелю 17 подает питание на щит управления силовыми контакторами 14, который в свою очередь управляется командами, поступающими по управляющему кабелю 25 с блока 11. По силовым кабелям 19, 20 подается питание на рулевые машинки (на Фиг. 1 не показаны), а по силовому кабелю 18 осуществляется коммутация магнитного потока и подается питание на приводной электродвигатель 8. С помощью редукторного блока 9 возникающий на роторе электродвигателя 8 момент передается движителю 10.
Заявляемая энергоустановка НПА допускает, в частности, использование в качестве источника электроэнергии постоянного тока известную пусковую установку «Тарзан» производства ОАО «Энергия» с саморазрядом не более 2 В в сутки и ресурсом в 300000 срабатываний, что позволяет при достижении длительности хранения аппарата на судне-носителе существенно повысить экономичность эксплуатации, даже при применении НПА в качестве расходного средства.