Система защиты поверхности объекта от обледенения

Изобретение относится к средствам защиты поверхностей объектов от обледенения и может быть использовано на летательных аппаратах для удаления образований льда. Система защиты содержит установленные под защищаемой от обледенения поверхностью обшивки индукторы, связанные с блоками распределения импульсов. Последние соединены с блоком выдачи высоковольтных импульсов, электрически связанным с выходом блока толщиномера. Суммарная толщина обшивки и установленного между ней и индуктором токопроводящего экрана должна быть не менее глубины проникновения электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктора. Токопроводящий экран с диаметром, равным диаметру рабочей поверхности индуктора, неподвижно прикреплен к обшивке через размещенный между ними эластичный элемент с диаметром, равным диаметру экрана. Индуктор по отношению к экрану установлен с зазором величиной 0,1-0,2 мм. Изобретение направлено на повышение эффективности удаления льда и сохранение необходимого ресурса каркаса объекта при снижении веса системы за счет увеличения одновременно защищаемой от обледенения площади поверхности обшивки. 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к системам защиты поверхности объекта от обледенения, и может быть использовано на летательных аппаратах для удаления образований льда.

В настоящее время известны системы защиты несущих поверхностей объекта от обледенения путем создания упругой деформации участков несущей поверхности объекта. Упругая деформация создается импульсом силы, возникающим в результате взаимодействия между токами быстроизменяющегося магнитного поля индуктора и токами наведенного электромагнитного поля в участках защищаемой поверхности.

Известна противообледенительная система самолета (см. патент США №4678144, кл. B64D 17/16, 1987 год) для предотвращения нарастания льда, например на крыле, путем деформации обшивки на передней кромке крыла с помощью распределенных по размаху крыла электромагнитных устройств, получающих импульсы электрического тока от накопителя энергии. Система содержит индукторы, расположенные непосредственно рядом с обшивкой, что снижает эффективность защиты от обледенения, так как в этом случае глубина проникновения электромагнитного поля больше, чем толщина обшивки, что является существенным недостатком известной системы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Электроимпульсная противообледенительная система» (см. а.с. №1187384, Кл. B64D 15/20, 15/12), содержащая толщиномер льда, установленные под защищаемой от обледенения поверхностью обшивки индукторы, связанные с блоками распределения импульсов, которые соединены с блоком выдачи высоковольтных импульсов, а также реле включения системы, подключенное к выходу сигнализатора обледенения, последовательно связанные толщиномер и реле блокировки.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной системы защиты от обледенения, принятой за прототип, относится недостаточная эффективность использования электромагнитного поля катушки индуктора для деформации обшивки с образовавшимся на ней льдом, вероятность разрушения каркаса объекта, высокий вес, вызванный наличием большого количества управляющих блоков и высоковольтных проводов.

В процессе испытаний известной системы на самолетах Ил-18 и Ил-38 могла возникнуть возможность разрушения обшивки в местах установки индуктора из-за установки индуктора вплотную к защищаемой от обледенения обшивки.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности удаления льда, сохранение необходимого ресурса каркаса объекта при снижении веса системы.

Указанный технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, достигается тем, что в системе защиты поверхности объекта от обледенения, содержащей установленные под защищаемой от обледенения поверхностью обшивки индукторы, связанные с блоками распределения импульсов, которые соединены с блоком выдачи высоковольтных импульсов, электрически связанным с выходом блока толщиномера, согласно изобретению между обшивкой и каждым из индукторов введён токопроводящий экран с диаметром, равным диаметру рабочей поверхности индуктора, причём экран неподвижно прикреплен к обшивке через размещенный между ними эластичный элемент с диаметром, равным диаметру экрана, индуктор по отношению к экрану установлен с зазором величиной 0,1-0,2 мм, суммарная толщина обшивки и экрана принята не меньшей глубины проникновения электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктора.

Глубина проникновения электромагнитного поля определяется из выражения:

где ω - частота импульса разряда, создаваемая блоком 7 высоковольтного напряжения;

γ - проводимость среды;

Ma - магнитная проницаемость.

См. Л.А.Бессонов «Теоретические основы электротехники». «Электромагнитное поле». Москва, «Высшая школа», 1978 г., стр.138.

При суммарной толщине обшивки и экрана менее глубины проникновения электромагнитного поля наличие отрицательной электромагнитной силы, воздействующей на обшивку, приводит к снижению эффективности защиты от обледенения.

Обеспечение суммарной толщины обшивки и установленного между ней и индуктором токопроводящего экрана не менее глубины проникновения электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктора, позволяет максимально увеличить эффективность электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктора при прохождении через нее высоковольтного импульса, и полную глубину проникновения электромагнитного поля, что в свою очередь дает возможность увеличить количество последовательно соединенных в одну группу индукторов и, соответственно, увеличить одновременно защищаемую от обледенения площадь поверхности обшивки, а также снизить общий вес с сохранением необходимого ресурса каркаса, так как уменьшается количество управляющих блоков и высоковольтных проводов.

Неподвижное крепление экрана с обшивкой через эластичный элемент компенсирует разницу деформаций обшивки и экрана при подаче импульсов на катушку индуктора, тем самым не допуская разрушения обшивки кромками экрана.

Наличие зазора 0,1-0,2 мм между индуктором и экраном обеспечивает бесконтактное воздействие на обшивку, препятствуя тем самым механическому воздействию индуктора на обшивку с экраном, не допуская разрушения обшивки.

В результате вышеизложенного повышается эффективность системы удаления льда при сохранении необходимого ресурса каркаса объекта при одновременном снижении веса системы, что, в конечном итоге, повышает безопасность полета.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на

фиг.1 представлена структурная схема системы;

фиг.2 - сечение А-А фиг.1;

фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1.

Система защиты поверхностей обшивки объекта от обледенения (см. фиг.1-3) содержит размещенные под защищаемой от обледенения поверхностью обшивки 1 индукторы 2. Индукторы установлены на кронштейнах 3 (фиг.2, фиг.3), которые посредством крепежного устройства 4 (фиг.3) прикреплены к каркасу 5 (фиг.3). Индукторы последовательно соединены в группы, каждая из которых связана с выходом блоков 6 (фиг.1) распределения импульсов, соединенных с блоками 7 (фиг.1) подачи высоковольтных импульсов. Между обшивкой 1 и каждым индуктором 2 размещен токопроводящий экран 8 (фиг.1, 2, 3), диаметр которого равен диаметру рабочей поверхности индуктора. Между токопроводящим экраном 8 и обшивкой 1 установлен тонкий эластичный элемент 9 (фиг.2), диаметр которого равен диаметру экрана 8. Индукторы 2 по отношению к экрану 8 установлены с зазором (Z) (фиг.2) величиной 0,1-0,2 мм, который обеспечивается вращающимися элементами 10 (фиг.3) крепежного устройства 4. Блок 7 подачи высокольтных импульсов электрически связан с выходом блока толщиномера 11.

Токопроводящий экран 8 неподвижно крепят к обшивке через тонкий эластичный элемент 9, кронштейны 3 с установленными на них индукторами 2 прикрепляют к каркасу с обшивкой посредством уголков с гайками, в которые ввернуты вращающиеся элементы 10 крепежного устройства 4.

Вращением элементов 10 крепежного устройства 4 перемещают кронштейны 3 с установленными на них индукторами 2 относительно токопроводящего экрана 8 с обшивкой 1, достигая величины зазора 0,1-0,2 мм, который должен оставаться неизменным на протяжении всего срока эксплуатации системы. При попадании объекта в зону обледенения и наборе на поверхности обшивки заданной толщины льда, которая определяется толщиномером льда 11 (фиг.1), выдается сигнал на блоки 7 подачи высоковольтных импульсов, которые посредством блоков 6 распределения импульсов распределяют эти импульсы по группам индукторов 2. Катушки индукторов 2 при подаче на них импульсов вырабатывают электромагнитное поле, которое в свою очередь наводит ответное электромагнитное поле в обшивке и экране 8. Взаимодействие электромагнитных полей катушки индуктора 2 и экрана 8 с обшивкой 1 приводит к деформации обшивки и сбросу льда, образовавшегося на поверхности обшивки.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении поставленной задачи, а именно - повышении эффективности удаления льда, сохранении необходимого ресурса каркаса объекта при снижении веса системы.

Система защиты поверхности объекта от обледенения, содержащая установленные под защищаемой от обледенения поверхностью обшивки индукторы, связанные с блоками распределения импульсов, которые соединены с блоком выдачи высоковольтных импульсов, электрически связанным с выходом блока толщиномера, отличающаяся тем, что между обшивкой и каждым из индукторов введен токопроводящий экран диаметром, равным диаметру рабочей поверхности индуктора, причем экран неподвижно прикреплен к обшивке через размещенный между ними эластичный элемент диаметром, равным диаметру экрана, индуктор по отношению к экрану установлен с зазором величиной 0,1-0,2 мм, суммарная толщина обшивки и экрана принята не меньшей глубины проникновения электромагнитного поля, создаваемого катушкой индуктора.