Противообледенительное устройство

 

Противообледенительное устройство относится к области противообледенительных импульсных средств и может быть использовано, преимущественно, на летательных аппаратах для удаления образований льда. Противообледенительное устройство содержит зарядный элемент, соединенный с ним накопительный конденсатор, катушки, тиристоры и блок управления, выходы которого соединены с тиристорами. Также содержит формирователь импульсов напряжения, соединенный с накопительным конденсатором и катушками с тиристорами и выполненный в виде тиристорного ключа, дросселя, двух диодов и выходного конденсатора. Катод первого диода и вход тиристорного ключа соединены с входом формирователя импульсов напряжения, а анод первого диода, катод второго диода, первый выход дросселя и первый выход выходного конденсатора соединены с выходом формирователя импульсов напряжения. Второй выход дросселя соединен с выходом тиристорного ключа, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока управления, а второй выход выходного конденсатора и анод второго диода соединены с минусовой шиной устройства. Изобретение направлено на увеличение надежности и КПД устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области противообледенительных импульсных устройств и может быть использовано преимущественно на летательных аппаратах для удаления образований льда.

Известно устройство для деформации обшивки летательного аппарата с отложившимися на ее поверхности льдообразованиями, содержащее элемент накопления электрической энергии, триггерные элементы и катушки с витками проводников электрического тока. (патент США N 4678144, кл. B 64 D 15/00, 1987 г.).

Недостатком данного устройства является работа его элементов под высоким постоянным напряжением, что снижает надежность работы устройства, особенно в жестких климатических условиях полета.

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности и достигаемому результату, является электроимпульсный противообледенитель периодического действия, содержащий накопительный конденсатор, зарядное устройство, катушки, тиристоры и блок управления. (патент США N 5129598, кл. B 64 D 15/00, 1992 г.) - наиболее близкий аналог.

Недостатками известного устройства являются невысокий коэффициент полезного действия из-за токов утечки через тиристоры и расхода значительной части накопленной энергии на перезаряд конденсатора в процессе его разряда на индуктивность, с последующим рассеянием этой энергии в тепло.

Задачами, решаемыми настоящим изобретением, являются повышение надежности работы устройства и ею коэффициента полезного действия.

Поставленные задачи решаются тем, что в противообледенительном устройстве, содержащем зарядный элемент, соединенный с ним накопительный конденсатор, катушки, тиристоры и блок управления, выходы которого соединены с тиристорами, новым является то, что оно дополнительно содержит формирователь импульсов напряжения, введенный между накопительным конденсатором и катушками с тиристорами и выполненный в виде тиристорного ключа, дросселя, двух диодов и выходного конденсатора, причем катод первого диода и вход тиристорного ключа соединены с входом формирователя импульсов напряжения, а анод первого диода, катод второго диола, первый выход дросселя и первый выход выходного конденсатора соединены с выходом формирователя импульсов напряжения, соединенным в свою очередь с катушками, при этом второй выход дросселя соединен с выходом тиристорного ключа, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока управления, а второй выход выходного конденсатора и анод второго диода соединены с минусовой шиной устройства, при этом вход формирователя импульсов напряжения соединен с накопительным конденсатором.

Формирователь импульсов напряжения предотвращает работу катушек и тиристоров под постоянным напряжением заряда накопительных конденсаторов, исключая тем самым тепловые процессы в изоляции катушек и тиристоров, приводящие к ее пробоям и выходу устройства из строя.

Увеличение коэффициента полезного действия происходит за счет блокировки формирователем импульсов напряжения токов утечки, протекающих от зарядного элемента через тиристоры.

Формирователь импульсов напряжения представляет собой блок согласования накопительного конденсатора с активно-индуктивным сопротивлением соединительных проводов и катушек разрядной цепи, обеспечивающий полный разряд накопительного конденсатора в разрядную цепь без рекуперации накопленной энергии, вследствие чего коэффициент полезного действия устройства повышается.

При коротком замыкании катушек и соединительных проводов разрядной цепи на корпус летательного аппарата внутреннее сопротивление формирователя импульсов напряжения ограничивает ток короткого замыкания, чем обеспечивается пожарная безопасность эксплуатации устройства.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность предложенного решения не следует явным образом из известных, что позволяет считать предложенное решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлено схематично предлагаемое устройство.

Устройство содержит накопительный конденсатор 1, соединенный с зарядным элементом 2, катушки 3 и тиристоры 4, а также блок управления 5. Между накопительным конденсатором и катушками расположен формирователь импульсов напряжения 6, в который входят тиристорный ключ 7 и последовательно соединенный с ним дроссель 8, а также два диода 9 и 10 и выходной конденсатор 11. Катод диода 9 и вход тиристорного ключа 7 соединены со входом 12 формирователя импульсов напряжения 6. а анод диода 9, катод диода 10. первый выход дросселя 8 и первый выход выходного конденсатора 11 соединены с выходом 13 формирователя импульсов напряжения, соединенным с катушками 3.

Второй выход дросселя 8 соединен с выходом тиристорного ключа 7. Управляющий вход тиристорного ключа соединен с дополнительным выходом 14 блока управления 5. Выходы блока управления, соединенные с тиристорами 4, обозначены позицией 15. Катушки устанавливают под участками несущей поверхности 16 летательного аппарата, подвергаемыми обледенению. Второй вывод выходного конденсатора и анод второго диода соединены с общей минусовой шиной устройства.

Зарядный элемент 2 представляет собой трансформаторно- выпрямительный блок, выполненный по схеме удвоения напряжения.

Тиристорный ключ 7 представляет собой тиристор с импульсным трансформатором.

Устройство работает следующим образом. Накопительный конденсатор 1, заряженный зарядным элементом 2. разряжается через тиристорный ключ 7. дроссель 8, катушки 3 и предварительно открытые по команде с блока управления 5 тиристоры 4 по сигналу, поступающему с дополнительного выхода 14 блока управления на управляющий вход тиристорного ключа 7. Управление состоянием тиристоров 4 осуществляют но сигналам с выхода 15 блока управления 5.

Ток катушек 3, достигнув максимального значения, понижает свое значение по экспоненциальному закону по цепи, образованной диодом 10 и открытыми тиристорами 4.

Количество катушек 3, тиристоров 4 и выходов 15 может быть различным и зависит в основном от объекта, на котором устанавливается устройство.

В процессе разряда выходной конденсатор 11 ограничивает скорость нарастания напряжения на закрытых тиристорах 4 при открывании тиристорного ключа 7. Дроссель 8 ограничивает скорость нарастания тока через тиристорный ключ 7 и амплитуду тока короткого замыкания, а диод 9 ограничивает рост напряжения выходного конденсатора 11 до уровня напряжения накопительного конденсатора 1 и обеспечивает его полный разряд, удерживая тиристорный ключ 7 в открытом состоянии током, циркулирующим в процессе разряда по цепи: дроссель 8 - диод 9 - тиристорный ключ 7.

По окончании разряда в отсутствии разрядного тока тиристорный ключ 7 запирается и накопительный конденсатор 1 заряжается от зарядного элемента 2, после чего описанный выше процесс разряда повторяется по сигналам блока управления 5.

Ударный ток разряда конденсатора 1, протекая через формирователь импульсов и одну из катушек, создает между катушкой и несущей поверхностью магнитное поле, деформирующее эту поверхность, вследствие чего лед, образовавшийся на поверхности, надламывается и сбрасывается набегающим потоком воздуха.

Пример выполнения устройства для осуществления деформации обшивки летательного аппарата с образовавшимся па ее поверхности льдом. Устройство содержит зарядный элемент с выходным напряжением 1800 В; накопительный конденсатор (емкость 500 мкФ); формирователь импульсов напряжения; катушки проводников электрического тока 480 шт.; тиристоры 80 шт.; плотность энергии конденсаторов 120 дж/кг; амплитуда разрядного тока формирователя импульсов напряжения через индукторы 1000 А; период следования импульсов на выходе формирователя импульсов напряжения 2 с; Применение предложенного устройства позволит повысить вероятность безотказной работы и увеличить ею коэффициент полезного действия.

Формула изобретения

Противообледенительное устройство, содержащее зарядный элемент, соединенный с ним накопительный конденсатор, катушки, тиристоры и блок управления, выходы которого соединены с тиристорами, и минусовую шину, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит формирователь импульсов напряжения, соединенный с накопительным конденсатором и катушками с тиристорами и выполненный в виде тиристорного ключа, дросселя, двух диодов и выходного конденсатора, причем катод первого диода и вход тиристорного ключа соединены с входом формирователя импульсов напряжения, а анод первого диода, катод второго диода, первый выход дросселя и первый выход выходного конденсатора соединены с выходом формирователя импульсов напряжения, при этом второй выход дросселя соединен с выходом тиристорного ключа, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом блока управления, а второй выход выходного конденсатора и анод второго диода соединены с минусовой шиной устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1