Способ и устройство электроснабжения воздушного летательного аппарата (варианты)
Владельцы патента RU 2554723:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)
Группа изобретений относится к наземным сооружениям для привязных летательных аппаратов. Первый вариант способа электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом характеризуется тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют повышенным напряжением 0,1…10 кВ постоянного тока путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению с 12…380 В до 0,1…10 кВ и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения 0,1…10 кВ до 12…380 В. Второй вариант способа характеризуется тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют резонансным способом на повышенной частоте 1…25 кГц путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению и частоте с 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения кабельной линии 0,1…10 кВ до 12…380 В. Каждый вариант устройства электроснабжения характеризуется использованием соответствующих преобразователей напряжения. Группа изобретений направлена на увеличение дальности и высоты электроснабжения. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к способу и устройству для передачи электрической энергии на воздушный летательный аппарат.
Известен осветительный аэростат на мобильной платформе в виде наполняемой газом оболочки, внутри которой на подвеске закреплен источник света, при этом подвеска прикреплена к двум противоположно расположенным фланцам, выполненным с возможностью доступа газа внутрь оболочки, аэростат через нижний фланец соединен с растяжкой, в котором растяжка закреплена на консоли мобильной платформы, на которой размещены генератор, обеспечивающий энергопитание, позволяющий осуществлять внешнее электрическое подключение; гелиевый коллектор и баллоны для гелия, блок управления и питания, страховочная сеть для фиксации аэростата при порывах ветра (патент РФ №124360, опубл. 20.01.2013. Бюл. №2).
Известен светящийся воздушный шар, содержащий надуваемую газом оболочку, по меньшей мере, один электрический источник света, размещенный внутри оболочки, источник электрического питания, размещенный за пределами оболочки, электрические провода, соединяющие источник питания с источником света, устройство герметичного ввода электрических проводов внутрь оболочки (патент РФ №59994, опубл. 10.01.2007. Бюл. №1). Шар снабжен электропроводным ниппелем, выполненным в виде втулки из эластичного электроизоляционного материала, снабженной электрическими проводниками, расположенными в теле втулки.
Наиболее близким изобретением является способ электроснабжения привязного аэростата и устройство для его реализации, в котором в положении привязного аэростата «на высоте» при пропадании наземного электропитания одновременно с переходом электропитания комплекса бортового электрооборудования на питание от бортовой аккумуляторной батареи формируют управляющий сигнал, который передают на комплекс бортового электрооборудования для его переключения в режим пониженного энергопотребления (патент №2449927, опубл. 10.05.2012. Бюл. №13).
В положении привязного аэростата «на земле» обеспечивают электропитание комплекса бортового электрооборудования от наземного источника питания, преобразуя его напряжение в напряжение постоянного тока, соответствующее рабочему напряжению комплекса бортового электрооборудования.
Устройство содержит размещенные на наземном объекте источник электроэнергии, блок защитно-коммутационной аппаратуры, первый преобразователь, лебедку с размещенным на ее барабане канат-кабелем, размещенные на упомянутом аэростате второй преобразователь и аккумуляторную батарею, являющуюся резервным источником питания комплекса бортового электрооборудования.
Недостатком этих изобретений является возможность передачи электроэнергии на борт воздушного шара, находящегося на небольшой высоте.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение дальности и высоты, на которую нужно будет передавать электроэнергию для летательного аппарата с Земли.
Технический результат предлагаемого устройства - осуществление наземного питания бортового оборудования воздухоплавательного аппарата и заряд резервных бортовых аккумуляторных батарей.
Вышеуказанный результат достигается тем, что в способе электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом передачу электроэнергии с земли осуществляют на воздушный летательный аппарат повышенным напряжением 0,1…10 кВ постоянного тока путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению с 12…380 В до 0,1…10 кВ и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения 0,1…10 кВ до 12…380 В, необходимого для питания бортового оборудования.
В другом варианте способа электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом, передачу электроэнергии с земли осуществляют резонансным способом на повышенной частоте 1…25 кГц путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению и частоте с 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения кабельной линии 0,1…10 кВ до 12…380 В, необходимого для питания бортового оборудования.
Технический результат устройства электроснабжения воздушного летательного аппарата, включающего привязной воздушный летательный аппарат с удерживающим тросом и источник питания, в котором источник питания расположен на земле и содержит повышающий преобразователь напряжения для повышения напряжения 12…380 В до 0,1…10 кВ постоянного тока, линию электропередачи или кабель, встроенный в удерживающий трос, и понижающий преобразователь на борту воздушного летательного аппарата с напряжением на выходе 12…380 В для питания бортового электрооборудования с зарядным устройством и блоком аккумуляторных батарей, при этом источник питания с повышающим преобразователем напряжения подключен к линии электропередачи или кабелю, встроенному в удерживающий трос, к которому подключен понижающий преобразователь, установленный на летательном аппарате для питания бортового электрооборудования и заряда бортовых аккумуляторных батарей.
В другом варианте устройства электроснабжения воздушного летательного аппарата, включающего привязной воздушный летательный
аппарат с удерживающим тросом и источник питания, источник питания расположен на земле и содержит повышающий преобразователь напряжения для повышения напряжения 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц, линию электропередачи или кабель, совмещающий функции удерживающего троса, и понижающий преобразователь на борту воздушного летательного аппарата с напряжением на выходе 12…380 В для питания бортового электрооборудования с зарядным устройством и блоком аккумуляторных батарей, при этом источник питания с повышающим преобразователем напряжения подключен к линии электропередачи или кабелю, встроенному в удерживающий трос, к которому подключен понижающий преобразователь, установленный на летательном аппарате для питания бортового электрооборудования и заряда бортовых аккумуляторных батарей.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, фиг. 2.
На фиг. 1 представлена общая схема способа и устройства для электроснабжения воздушного летательного аппарата с передачей электроэнергии по отдельной линии электропередачи.
На фиг. 2 представлена общая схема способа и устройства для электроснабжения воздушного летательного аппарата с передачей электроэнергии по линии электропередачи, встроенной в удерживающий трос.
Система фиг. 1 содержит привязной воздушный летательный аппарат 1 с понижающим преобразователем, наземный источник электроэнергии с повышающим преобразователем напряжения 2, линию электропередачи 3, удерживающий трос 4, крепление к земле 5.
Система фиг. 2 содержит привязной воздушный летательный аппарат 1 с понижающим преобразователем, наземный источник электроэнергии с повышающим преобразователем напряжения 2, удерживающий трос 4, крепление к земле 5, линию электропередачи, встроенную в удерживающий трос 6.
К наземному источнику электроэнергии с повышающим преобразователем напряжения 2 подключена линия электропередачи 3, которая соединена с воздушным летательным аппаратом 1 или встроена в удерживающий трос 6, который прикреплен к земле 5.
Устройство работает следующим образом.
От источника электроэнергии на земле напряжение постоянного или переменного тока поступает на повышающий преобразователь напряжения 2, который повышает напряжение источника питания по напряжению или по напряжению и частоте, повышенное напряжение поступает в отдельную линию электропередачи 3 или встроенную в удерживающий трос 6 и подается на воздушный летательный аппарат 1, в котором установлен обратный преобразователь, понижающий напряжение в необходимое для работы бортового электрооборудования и заряда аккумуляторных батарей.
Пример реализации способа и устройства электроснабжения воздушного летательного аппарата - в качестве источника электроэнергии на земле может быть использована аккумуляторная батарея или электросеть. Повышающий преобразователь напряжения повышает напряжение до 100…10000 В переменного тока с повышенной частотой до 1…50 кГц или до 100…10000 В постоянного тока. Провод линии электропередачи может быть выполнен в виде «витой пары», коаксиального кабеля или однопроводной кабельной линии, встроенной в удерживающий трос. На борту воздушного летательного аппарата установлен обратный преобразователь, который преобразует повышенное напряжение в пониженное, необходимое для работы зарядного устройства бортовых аккумуляторных батарей и для работы бортового электрооборудования и электродвигателя. При работе повышающего и понижающего преобразователей на повышенной частоте может использоваться резонансный режим передачи электроэнергии по однопроводной линии электропередачи.
Предлагаемые способ и устройство используются для электроснабжения высотного воздушного летательного аппарата до высоты 20…40 км.
1. Способ электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом, отличающийся тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют на воздушный летательный аппарат повышенным напряжением 0,1…10 кВ постоянного тока путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению с 12…380 В до 0,1…10 кВ и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения 0,1…10 кВ до 12…380 В, необходимого для питания бортового оборудования.
2. Способ электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом, отличающийся тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют резонансным способом на повышенной частоте 1…25 кГц путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению и частоте с 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения кабельной линии 0,1…10 кВ до 12…380 В, необходимого для питания бортового оборудования.
3. Устройство электроснабжения воздушного летательного аппарата, включающее привязной воздушный летательный аппарат с удерживающим тросом и источник питания, расположенный на земле, отличающееся тем, что источник питания, расположенный на земле, содержит повышающий преобразователь напряжения для повышения напряжения 12…380 В до 0,1…10 кВ постоянного тока, линию электропередачи или кабель, встроенный в удерживающий трос, и понижающий преобразователь на борту воздушного летательного аппарата с напряжением на выходе 12…380 В для питания бортового электрооборудования с зарядным устройством и блоком аккумуляторных батарей, при этом источник питания с повышающим преобразователем напряжения подключен к линии электропередачи или кабелю, встроенному в удерживающий трос, к которому подключен понижающий преобразователь, установленный на летательном аппарате для питания бортового электрооборудования и заряда бортовых аккумуляторных батарей.
4. Устройство электроснабжения воздушного летательного аппарата, включающее привязной воздушный летательный аппарат с удерживающим тросом и источник питания, расположенный на земле, отличающееся тем, что источник питания, расположенный на земле, содержит повышающий преобразователь напряжения для повышения напряжения 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц, линию электропередачи или кабель, совмещающий функции удерживающего троса, и понижающий преобразователь на борту воздушного летательного аппарата с напряжением на выходе 12…380 В для питания бортового электрооборудования с зарядным устройством и блоком аккумуляторных батарей, при этом источник питания с повышающим преобразователем напряжения подключен к линии электропередачи или кабелю, встроенному в удерживающий трос, к которому подключен понижающий преобразователь, установленный на летательном аппарате для питания бортового электрооборудования и заряда бортовых аккумуляторных батарей.
