ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НЕАТОМНЫХ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК
ELECTRIC POWER SYSTEM FOR PERSPECTIVE NON-NUCLEAR SUBMARINES

Изобретение относится к судовой электротехнике.
Предназначено для использования на перспективных неатомных подводных лодках. Может быть использовано также в подводных аппаратах с электродвижением.
Известна электроэнергетическая система дизель-электрической подводной лодки (В.С.Соколов, Б.В.Никифоров и др. «Электротехнические и радиоэлектронные системы дизель-электрических подводных лодок», изд. ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин», 2005 г., стр.94), содержащая аккумуляторную батарею, состоящую из двух групп, подключенных к силовой сети через автоматические выключатели в щитах аккумуляторной батареи, два дизель-генератора, электрохимический генератор, подключенный к каждому борту силовой сети через согласующий преобразователь, систему электродвижения, состоящую из главного гребного электродвигателя и электродвигателя экономического хода, щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой, распределительные щиты.
Известный аналог обладает следующими основными недостатками: малая энергоемкость аккумуляторной батареи и, как следствие, малая скрытность подводного хода подводной лодки;
длительное время заряда аккумуляторной батареи от электрохимического генератора ввиду его малой мощности.
Известна также электроэнергетическая система дизель-электрической подводной лодки, принимаемая за прототип (Дядик А.Н., Никифоров Б.В. «Корабельные энергетические системы», Санкт-Петербург, 2010, стр.507), содержащая аккумуляторную батарею, состоящую из двух групп, подключенных к силовой сети через автоматические выключатели в щитах аккумуляторной батареи, два дизель-генератора, электрохимический генератор, подключенный к каждому борту силовой сети, систему электродвижения, состоящую из главного гребного электродвигателя и электродвигателя экономического хода, щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой, распределительные щиты.
Известная электроэнергетическая система обладает рядом недостатков, обусловленных использованием свинцово-кислотной аккумуляторной батареи и электрохимического генератора малой мощности:
- относительно низкая энергоемкость аккумуляторной батареи;
- относительно низкие ресурсные показатели;
- высокий уровень саморазряда аккумуляторной батареи;
- необходимость частого регулярного технического обслуживания во время эксплуатации;
- необходимость наличия ряда вспомогательных систем;
- относительно малая мощность электрохимического генератора, обеспечивающего заряд аккумуляторной батареи малыми токами длительное время.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение подводной автономности неатомных подводных лодок за счет применения в составе электроэнергетической системы двух электрохимических генераторов, всережимной системы электродвижения и литий-ионной аккумуляторной батареи.
Поставленная задача достигается тем, что в составе электроэнергетической системы применены два электрохимических генератора, всережимная система электродвижения, литий-ионная аккумуляторная батарея. Каждый электрохимический генератор подключен к своему борту силовой сети через автоматический выключатель в соответствующем щите аккумуляторной батареи. Всережимная система электродвижения, состоящая из гребного электродвигателя и системы его электропитания, подключена к силовой сети через обратные силовые диоды, установленные в системе электропитания гребного электродвигателя. Каждая группа литий-ионной аккумуляторной батареи разделена на полугруппы, подключенные к силовой сети через сдвоенные автоматические выключатели.
Два распределительных щита подключены к полугруппам аккумуляторной батареи через диодные развязки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема электроэнергетической системы.
Предлагаемая электроэнергетическая система для перспективных неатомных подводных лодок содержит: две группы аккумуляторной батареи - 1 разделенные на полугруппы - 2, каждая полугруппа аккумуляторной батареи - 2 подключена к силовой сети через сдвоенные автоматические выключатели - 4 в щитах аккумуляторной батареи - 3, каждый электрохимический генератор - 8 подключен к своему борту силовой сети через автоматический выключатель - 5 в соответствующем щите аккумуляторной батареи - 3, два распределительных щита - 6 подключены к полугруппам аккумуляторной батареи - 2 через диодные развязки - 7, два дизель-генератора - 9 и два распределительных щита - 11 подключены к своему борту силовой сети через щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой - 10, всережимная система электродвижения - 12, состоящая из гребного электродвигателя - 15 и системы его электропитания - 13 подключена к силовой сети через щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой - 10 с помощью обратных силовых диодов - 14, установленных в системе электропитания -13 гребного электродвигателя - 15.
Работа электроэнергетической системы осуществляется следующим образом.
Каждая группа литий-ионной аккумуляторной батареи 1 разбита на полугруппы 2. Защита каждой полугруппы 2 от токов короткого замыкания обеспечивается ее подключением через сдвоенные автоматические выключатели 4 в соответствующих щитах аккумуляторной батареи 3. Такая схема подключения и защиты литий-ионной аккумуляторной батареи позволяет при необходимости наращивать количество элементов аккумуляторной батареи, тем самым повышая ее суммарную энергию.
Каждый электрохимический генератор 8 обеспечивает электропитание корабельных потребителей и заряд группы аккумуляторной батареи 1 своего борта, а также электропитание всережимной системы электродвижения 12. Использование двух электрохимических генераторов обеспечивает повышение надежности питания корабельных потребителей электроэнергии и сокращение времени заряда аккумуляторной батареи в подводном положении.
Электропитание потребителей обеспечивается от распределительных щитов 6 и 11. Для надежного электропитания важных потребителей в аварийных ситуациях предусмотрены два распределительных щита 6, подключенных непосредственно к полугруппам аккумуляторной батареи 2 через диодные развязки 7, что обеспечивает равномерный разряд и поддержание одинакового уровня напряжений на полугруппах 2.
Для обеспечения хода во всех режимах эксплуатации подводной лодки применена всережимная система электродвижения 12, состоящая из гребного электродвигателя 15 и системы его электропитания 13. В системе электропитания 13 реализовано последовательное соединение групп аккумуляторной батареи 1 правого и левого бортов. Для сохранения безостановочной работы всережимной системы электродвижения 12, при выходе из строя одной из групп аккумуляторной батареи 1, в системе электропитания 13 установлены силовые обратные диоды 14.
Предлагаемая электроэнергетическая система обеспечивает значительное увеличение подводной автономности подводной лодки и надежное электропитание ответственных потребителей.