Електротеплова система протиобмерзання, наприклад, для лопатей вертольота

Винахід відноситься до авіації, зокрема до протиобледенительных систем літальних апаратів, і може бути використане для видалення та запобігання утворенню льоду, наприклад, на лопатях несучого та рульового гвинтів. Електротеплова система протиобмерзання містить теплоелектричні нагрівачі, з'єднані послідовно з тиристорними ключами. Теплоелектричні нагрівачі змонтовані у вигляді пар, з'єднаних провідниками в кінцевій частині лопаті, при цьому кожна наступна пара нагрівачів охоплює попередню пару. Нагрівачі мають змінний опір по всій довжині лопаті. Для контролю справності системи встановлені трансформатори струму, обмотки яких пов'язані з операційними підсилювачами. Подача живлення до нагрівачів здійснюється блоком управління циклограмою з витримкою часу між циклами, залежної від температури зовнішнього повітря. Технічний результат полягає у зниженні ваги та підвищенні надійності протиобледенительной системи. 6 з.п. ф-ли, 4 іл.

Відомо протиобледенітельний пристрій для несучого гвинта вертольота, що містить нагрівальні опори, що запитуються від трифазної бортової мережі живлення через контактні кільця і контактори, які керуються програмним пристроєм, перемикачі силових ланцюгів на тиристорах, а управління програмним розподільником здійснюється через контактні кільця за допомогою модульованого сигналу. Св. СРСР № 454729. Протиобморожувач для несучого гвинта вертольота, МКИ В 64 D 15/12, БІ №47,25.12.1974). Недоліком відомого протиобледенительного пристрою є відсутність можливості коригування часу нагрівання нагрівальних пристроїв відповідно до їх характеристики, що може призводити до утворення бар'єрного льоду.

Відома протиобледенительна система літального апарату, що містить систему сигналізації, датчик зледеніння, датчик температури з чутливим елементом і відповідними перетворювачами, блок формування команд з розподільником, до виходу якого через контактори підключені нагрівальні елементи поверхонь, що обігріваються, поріговий пристрій обмеження тривалості роботи нагрівальних елементів, пристрій нагрівання, блок порівняння, керуючий тригер і схема збігу, причому входи пристрою моделювання процесу нагрівання з'єднані з відповідними виходами розподільника, вихід пристрою моделювання з'єднаний з входом блокування видачі команд розподільника через блок порівняння, інший вхід якого через поріговий пристрій обмеження тривалості роботи нагрівальних елементів перетворювачем датчика температури, а керуючий тригер підключений одним входом до перетворювача зледеніння, іншим - до одного з виходів розподільника і своїм виходом до входу схеми збігу, інший вхід якої з'єднаний з одним з виходів розподільника, а вихід з одним з входів розподільника (авт. св. СРСР №669638. Протиобмерзання літального апарату, МКИ В 64 D 15/12, БІ №37, 07.10.1986). Недолік відомої протиобледенительной системи полягає в тому, що у схемі комутації ланцюгів живлення нагрівальних елементів використовуються електромагнітні контактори, відсутній контроль справності ланцюгів живлення нагрівачів. Це призводить до зниженняексплуатаційної надійності, великої ваги системи.

Відомо електричний протиобледенітельний пристрій, що містить трифазний колектор і триланцюгові комутуючі елементи, через які електричні нагрівачі, об'єднані в групи по три нагрівальних елементи в кожній, підключені до трифазної мережі живлення, причому управляючі входи комутуючих елементів підключені до виходу програмного перемикача, кожна елементів відповідної групи розщеплена на дві, причому в двох фазах одна з розщеплених ланцюгів підключена до нагрівальних елементів в обхід комутуючого елемента, а в третій фазі кожна з розщеплених ланцюгів підключена до нагрівального елемента через самостійну комутуючу ланцюг (патент СРСР №6955). МКИ 64 D 15/12, БІ №40, 30.10.1979). Недоліком відомого протиобледенітельного пристрою є складність конструкції, відсутність контролю справності ланцюгів живлення нагрівачів, що знижує експлуатаційну надійність.

Недоліком відомої протиобледенительной системи, прийнятої за прототип, є застосування контакторів, використання великої кількості струмових трансформаторів, що виділяють велику кількість тепла, великі габарити та маса.

Завданням пропонованого рішення є зниження ваги та підвищення експлуатаційної надійності електротеплової протиобледенительной системи шляхом скорочення числа та ваги струмових трансформаторів за рахунок застосування операційних підсилювачів та тиристорних ключів для комутації нагрівальних елементів та оптимізації їх конструкції.

Технічним результатом, що досягається при здійсненні заявленого винаходу, є підвищення безпеки польоту та збільшення ресурсу системи.

Зазначений технічний результат досягається тим, що у відому електротеплову протиобледенительную систему, що містить теплоелектричні нагрівачі, підключені до трифазного джерела змінного струму через комутують елементи, трансформатори струму, обмотками яких охоплені живильні дроти теплоелектричних нагрівачів, блок управління, виходи якого з'єднані а входи - з обмотками трансформаторів струму, згідно із запропонованим технічним рішенням, введені операційні підсилювачі, через які обмотки трансформаторів струму з'єднані з входами блоку управління; комутують елементи виконані у вигляді тиристорних ключів, кожен з яких з'єднаний з нагрівачем лопаті; нагрівачі виконані довжиною, що дорівнює всій довжині поверхні, що обігрівається лопаті; нагрівачі виконані зі змінним опором по довжині лопаті; нагрівачі виконані попарно, кожна пара яких з'єднана перемичкою в кінцевій частині лопаті, а в комлевій частині - з джерелом струму через тиристорні ключі з охопленням внутрішньої пари нагрівачів; в неї введені сигналізатор зледеніння та датчик температури з відповідним перетворювачем сигналу, які з'єднані з блоком управління; керуючі входи тиристорних ключів підключені до виходів блоку управління, які відповідають кожному порядковому номеру установки нагрівачів на всіх лопатях; в систему введений блокуючий ключ, через який підключений один вихід блоку управління, причому вхід керуючий блокуючого ключа з'єднаний з перетворювачем датчика температури.

Наведений заявником аналіз рівня техніки дозволив встановити, що аналоги, що характеризуються сукупностями ознак, тотожними всіма ознаками заявленої електротеплової системи проти обмерзання,відсутні. Отже, заявлене технічне рішення відповідає умові патентоспроможності "новизна".

Результати пошуку відомих рішень в даній галузі техніки з метою виявлення ознак, що збігаються з відмінними від прототипу ознаками технічного рішення, що заявляється, показали, що вони не випливають явним чином з рівня техніки. З певного заявником рівня техніки не виявлено популярність впливу передбачуваних суттєвими ознаками з технічного рішення, що заявляється, перетворень на досягнення зазначеного технічного результату. Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає умові патентоспроможності "винахідницький рівень".

На фіг.1 представлена структурна схема протиобледенительной системи; на фіг.2 - схема з'єднання теплоелектричних нагрівачів та тиристорних ключів; на фіг.3 - розгортка поверхні, що обігрівається лопаті з теплоелектричними нагрівачами; на фіг.4 - циклограма роботи системи.

Електротеплова протиобледенительна система містить теплоелектричні нагрівачі 1, наприклад, по чотири штуки на всій довжині кожної лопаті несучого гвинта, тиристорні ключі 2, послідовно з'єднані з кожним нагрівачем, трансфоматори струму 3, обмотки яких охоплюють проводи А, В і С, що підводять живлення до нагрівача , операційні підсилювачі 4, входи яких з'єднані з обмотками трансформаторів струму 3. Управляючі входи тиристорних ключів групи 2 групи нагрівачів з одним порядковим номером установки їх на всіх лопатях з'єднані з відповідним виходом блоку управління 5, причому в одному з ланцюгів управління тиристорними ключами , а перший, другий та третій входи блоку управління - з виходами операційних підсилювачів 4. П'ятий та шостий входи блоку управління5 з'єднані з сигналізатором зледеніння 7 і датчиком температури 8 через перетворювач 9, керуючий вхід блокуючого ключа 6 з'єднаний з виходом перетворювача сигналу 9 датчика температури 8 (фіг.1). Тиристорні ключі 2 підключені до трьох фаз А, і С джерела змінного струму за схемою "трикутник" (фіг.2). Теплоелектричні нагрівачі 1 попарно змонтовані на всій довжині лопаті і з'єднані провідниками 10 в кінцевій частині лопаті, при цьому кожна наступна пара нагрівачів охоплює попередню. Теплоелектричні нагрівачі 1 виконані зі змінним опором по довжині лопаті (фіг.3).

Подача живлення до теплоелектричних нагрівачів 1 лопатей здійснюється за циклограмою (фіг.4).

Протиобморожувальна система працює наступним чином.

При утворенні льоду на лопаті сигналізатор зледеніння 7 видає сигнал блок управління 5, який запускає протиобледенительную систему на циклічне включення обігріву лопаті. З виходів блоку управління по черзі подаються сигнали на входи тиристорних ключів 2, які підключають групи нагрівачів одного порядкового номера на всіх лопатях. Завдяки змінному опору нагрівачів 1 відбувається рівномірне скидання льоду по всій довжині лопаті. В залежності від температури зовнішнього повітря, величина якої у вигляді сигналу від датчика температури 8 і перетворювача сигналу 9 надходить в блок керування 5 між циклами підключення нагрівачів витримується інтервал часу. Чим нижче температура зовнішнього повітря, тим менший інтервал між циклами витримує блок керування 5. При температурі вище заданої від перетворювача сигналу 9 датчика температури 8 включається блокуючий ключ 6, який роз'єднує ланцюг одного виходу блоку управління 5 і виключає зциклу нагрівання по одному нагрівачу кожної лопаті. Оскільки конструктивно кожен нагрівач попарно з'єднаний провідниками 10, обігрів припиняється рівномірно на нижній і верхній поверхнях лопаті. У процесі роботи здійснюється контроль справності системи. При нормальній роботі протиобледенительной системи в обмотках трансформаторів струму 3 з'являється струм, який посилюється операційними підсилювачами 4 і надходить на відповідні входи блоку управління 5. Наявність струму заданого рівня є сигналом нормальної роботи нагрівачів 1 блок управління 5. У разі виникнення короткого замикання або обриву у групі нагрівачів 1 рівень сигналу від операційного підсилювача 4 стає меншим або падає до нуля, блок управління 5 розмикає керуючі входи тиристорних ключів 2, відключаючи тим самим несправні нагрівачі від джерела живлення разом з групою нагрівачів. Про наявність відмов у роботі противообледенительной системи блок управління 5 видає інформацію бортові системи контролю та реєстрації.

На запропоновану електротеплову систему протиобмерзання розроблена конструкторська документація і виготовлений дослідний зразок.

1. Електротеплова протиобледенительна система, наприклад, для лопатей вертольота, що містить теплоелектричні нагрівачі, підключені до трифазного джерела змінного струму через комутуючі елементи, трансформатори струму, обмотками яких охоплені живильні проводи теплоелектричних нагрівачів, блок управління, виходи якого з'єднані з входи - з обмотками трансформаторів струму, що відрізняється тим, що в систему введені операційні підсилювачі, через які обмотки трансформаторів струму з'єднані з входами блоку управління, при цьомунагрівачі виконані попарно, кожна пара яких з'єднана перемичкою в кінцевій частині лопаті з охопленням внутрішньої пари нагрівачів.

2. Система п.1, відрізняється тим, що комутують елементи виконані у вигляді тиристорних ключів, кожен з яких з'єднаний з нагрівачем лопаті.

3. Система по п.1, яка відрізняється тим, що нагрівачі виконані довжиною, що дорівнює всій довжині поверхні лопаті, що обігрівається.

4. Система п.1, відрізняється тим, що нагрівачі виконані зі змінним опором по довжині лопаті.

5. Система п.1, яка відрізняється тим, що в систему введені сигналізатор зледеніння і датчик температури з відповідним перетворювачем сигналу, які з'єднані з блоком управління.

6. Система п.1, яка відрізняється тим, що керуючі входи тиристорних ключів підключені до виходів блоку управління, що відповідають кожному порядковому номеру установки нагрівачів на всіх лопатях.

7. Система пп.1 і 6, відрізняється тим, що в систему введений блокуючий ключ, через який підключений один вихід блоку управління, причому керуючий вхід блокуючого ключа з'єднаний з перетворювачем датчика температури.