Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии



Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии
Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии
Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии
Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии
Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии

 


Владельцы патента RU 2621190:

ТУРБОМЕКА (FR)

Изобретение относится к аварийным стартерам, обеспечивающим реакцию указанного порядка величины, то есть в несколько секунд, и не имеющим недостатков, связанных с массой и с габаритами гидравлических или пневматических аварийных стартеров. Для этого настоящим изобретением предлагается объединить моментальное толкающее усилие газа пиротехнического типа с трансмиссионным объемным генератором в сочетании с автоматическим соединением/разъединением с запускаемой установкой. Система экстренного запуска в соответствии с изобретением содержит, по меньшей мере, один пиротехнический газогенератор, связанный с электрическим инициатором, который, в свою очередь, связан с вычислительным устройством, объемный двигатель, в котором находятся прямозубые зубчатые передачи, при этом пиротехнический газогенератор связан с двигателем через вход корпуса. Двигатель содержит средство соединения, выполненное с возможностью перемещаться на конце трансмиссионного вала и предназначенное для соединения этого трансмиссионного вала с приемным валом установки через центробежное сцепление. Изобретение позволяет повысить надежность экстренного запуска установки генерирования энергии в критических ситуациях. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение касается способа и системы экстренного запуска установки генерирования энергии в критических ситуациях, когда специальные приводные средства остановлены или их недостаточно для решения проблемы.

Изобретение находит свое применение в рамках содействия или крайних мер для включения активации или повторной активации генерирования энергии в различных областях техники:

- в области авиационных силовых установок для газовых турбин самолета или вертолета;

- в области электротехники для аварийных ограничительных выключателей в инфраструктурах производства и передачи электрической энергии, в частности на подводных лодках;

- в области подземного или подводного бурения для приводов фонтанных задвижек, роботов и т.д.; эта область называется нефтегазодобывающей;

- в экстремальных средах (больницы, атомные электростанции, аэропорты, серверные центры) для генераторов, насосов, защитных клапанов и т.д.;

- в области термодинамики для генерирующих установок типа Стерлинга или Эриксона;

- в области гидравлики или пневматики для манипулирования массами (силовые цилиндры взлетно-посадочных шасси, подъемные устройства и т.д.).

В случае двухмоторного вертолета критические ситуации могут возникнуть, когда один из двигателей был намеренно выключен. Действительно, этот режим рекомендован для минимизации расхода топлива во время фаз поиска и полета на крейсерской скорости при выполнении задачи. В этом контексте могут возникнуть две исключительные ситуации, которые требует экстренного повторного запуска выключенного двигателя:

- единственный активный двигатель останавливается или значительно сбавляет обороты по неизвестной причине;

- условия полета внезапно ухудшаются, что требует возврата к режиму полета на двух двигателях (например, недостаточная высота полета).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время повторный запуск газовой турбины можно осуществлять с использованием трех типов стартеров, различающихся по своей физической сущности:

- электрические стартеры, питаемые от бортовой сети или от батареи;

- пневматические стартеры, содержащие устройство преобразования крутящего момента (эпициклоидная передача или многоступенчатая зубчатая передача) и резервуар газа под давлением; и

- гидравлические стартеры, состоящие из генератора текучей среды под давлением, связанного с резервуаром текучей среды под давлением.

Пневматические и гидравлические стартеры имеют недостатки, связанные с их массой и габаритами. Кроме того, они требуют периодического контроля кожухов и замены резервуаров под давлением.

Поэтому для применения на вертолете в случае вышеупомянутой экстренной ситуации повторный запуск газотурбинного двигателя осуществляют при помощи электрического стартера, питаемого от бортовой сети или от резервной батареи. Однако эта технология является дорогостоящей: присутствие постоянных магнитов, поперечного потока, планарной архитектуры и т.д. Кроме того, она требует наличия электронного устройства контроля нагрузки и периодической замены батареи.

Кроме того, эти электрические стартеры не производят моментального крутящего момента. Время реакции обычно составляет около тридцати секунд для повторного запуска двигателя в режиме ожидания, что может оказаться слишком долго в зависимости от условий полета, например, на низкой высоте при, по меньшей мере, частичной неисправности единственного активного двигателя. Если двигатель в режиме ожидания не удается вовремя запустить повторно, посадка с проблемой в двигателе может оказаться критической.

Как правило, аварийные ситуации, которые могут возникать в вышеупомянутых вариантах применения, требуют времени реакции порядка нескольких секунд, в частности двух-трех секунд и даже одной секунды, чтобы обеспечивать экстренный запуск или повторный запуск с достаточным запасом надежности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение касается аварийных стартеров, обеспечивающих реакцию указанного порядка величины, то есть в несколько секунд, и не имеющих недостатков, связанных с массой и с габаритами вышеупомянутых гидравлических или пневматических аварийных стартеров.

Для этого настоящим изобретением предлагается объединить моментальное толкающее усилие газа, типа пиротехнического, с трансмиссионным объемным генератором в сочетании с автоматическим соединением/разъединением с запускаемой установкой.

В частности, объектом настоящего изобретения является способ экстренного запуска установки генерирования энергии, в котором при обнаружении ситуации необходимости экстренного запуска установки включают, по меньшей мере, один пиротехнический генератор сжигания газов. Посредством этого сжигания генерируют газы под давлением, которые напрямую нагнетают в объемный двигатель с зубчатыми передачами, предпочтительно прямозубыми. Часть этих газов приводит во вращение зубчатые передачи двигателя, и одновременно часть оставшихся газов толкает, против возвратной силы, систему соединения между двигателем и установкой. Система соединения обеспечивает передачу энергии посредством приведения во вращение вала зубчатой передачи объемного двигателя на приемном валу установки. Когда толкающее усилие становится меньше возвратной силы, последняя автоматически отталкивает систему соединения, и установка отсоединяется от объемного двигателя.

Согласно частным вариантам осуществления:

- система соединения между валом зубчатой передачи и приемным валом запускаемой установки осуществляют трением;

- оставшиеся газы нагнетают в объемный двигатель по периферии вокруг продольной оси таким образом, что за счет радиального сжатия система соединения вызывает приведение во вращение вала запускаемой установки;

- оставшиеся газы нагнетают в объемный двигатель по центру вдоль продольной оси таким образом, что посредством конусного зацепления система соединения вызывает приведение во вращение вала запускаемой установки за счет осевого и радиального сжатия;

- последовательно включают генерирования сжигания пиротехнических газов;

- возвратную силу создают средства, выбираемые из: упругой силы, электромагнитной силы и расширения сжатой текучей среды.

Объектом изобретения является также система экстренного запуска установки генерирования энергии, выполненная с возможностью осуществления вышеуказанного способа. Эта система содержит, по меньшей мере, один пиротехнический газогенератор, связанный с электрическим инициатором, который, в свою очередь, связан с вычислительным устройством, объемный двигатель, содержащий корпус, определяющий внутреннее пространство, в котором находятся прямозубые зубчатые передачи, при этом пиротехнический газогенератор связан с двигателем через вход корпуса. Двигатель содержит средство соединения, выполненное с возможностью перемещения на конце трансмиссионного вала, центрованного по оси зубчатой передачи объемного двигателя, и предназначенное для соединения этого трансмиссионного вала с приемным валом установки через центробежное сцепление, и возвратное средство, выполненное в виде упора, выполнено с возможностью действия возвратной силой против давления, действующего на средство соединения.

Как правило, размеры каждого объемного двигателя определяют таким образом, чтобы он развивал мощность порядка 40 кВт в течение примерно 2,5 секунд при каждом нагнетании пиротехнического газа с временем реакции порядка 0,5 секунды. Кроме того, система рассчитана и сертифицирована для обеспечения номинального использования в температурном диапазоне от -30°С до +50°С, который может быть расширен до предельных квалификационных температур окружающего оборудования, например, порядка 135°С для вышеупомянутых экстремальных сред. Окружающее давление использования составляет примерно от 60 кПа до 110 кПа.

Согласно предпочтительным вариантам выполнения:

- кольцевое пространство, образованное в продолжении корпуса на периферии трансмиссионного вала объемного двигателя, сообщается с упомянутым внутренним пространством для обеспечения нагнетания части газов, образующихся при сжигании пиротехнического газа, до средства соединения; при этом упомянутое средство соединения состоит из кольцевого поршня, выполненного с возможностью поступательного перемещения под действием толкающего усилия газов вдоль трансмиссионного вала двигателя с целью воздействия давлением на муфту, выполненную с возможностью раздвигаться под действием этого давления и приведения в действие центробежного сцепления посредством трения;

- второй элемент соединения состоит, по меньшей мере, из одного открытого кольцевого участка муфты, радиальное раздвигание которого осуществляется скольжением вдоль конусного участка трансмиссионного вала двигателя;

- канал, связанный с входом газов корпуса, сообщается с центральным отверстием трансмиссионного вала для обеспечения циркуляции части газов, поступающих из пиротехнического газогенератора, до средства соединения; при этом упомянутое средство соединения состоит из конусного поршня, выполненного с возможностью поступательного перемещения под действием толкающего усилия газов по оси трансмиссионного вала двигателя с целью захождения в конусное отверстие, выполненное в центробежном сцеплении, для его приведения в действие посредством трения;

- электрический инициатор состоит из электронного блока, содержащего автономный электрический источник энергии, и электронной карты управления, включающей в себя термочувствительный компонент и микроконтроллер управления электрическим источником, термочувствительным компонентом, функциональными автотестами, а также сигналами срабатывания запального патрона пиротехнического газогенератора;

- зубчатые передачи объемного двигателя представляют собой прямозубые зубчатые передачи;

- объемный двигатель является двухступенчатым, при этом первая ступень связана на выходе со второй ступенью, установленной в виде тандема, при этом первый двигатель является двигателем с прямозубыми зубчатыми колесами или пластинчатым двигателем, при этом выход газов первого двигателя соединен с входом газов второго двигателя, который может иметь размер, по существу превышающий размер первого двигателя, при этом центральный или трансмиссионный вал первого двигателя установлен на вторичном валу второго двигателя;

- в случае когда установка является турбомашиной, содержащей вал каскада высокого давления или ВД, приемный вал выбран из: вала коробки агрегатов, установленной на каскаде ВД, кожуха, неподвижно соединенного с зубчатым колесом коробки агрегатов и используемого в качестве центробежного сцепления, и вала каскада ВД;

- в случае когда установка является аварийным ограничительным выключателем, приемный вал является валом полюсов, освобождаемым при коротком замыкании;

- в области нефтегазодобывающей промышленности или в экстремальных средах приемный вал является валом механического приводного инструмента (вентиль, зубчатая рейка, робот, насос, решетка замедлителей);

- в случае установки типа термодинамического двигателя с циклом Стерлинга, или Эриксона, или эквивалентного типа, содержащей теплообменник и схему с регулируемым углом установки, приемный вал является валом привода теплообменника, и электронный блок включает в себя дополнительную функцию регулировки соответствующего угла установки во время изохорных фаз нагрева и конденсации цикла термодинамического двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие аспекты, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания частных вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид в поперечном разрезе первого примера объемного двигателя системы экстренного запуска в соответствии с изобретением.

Фиг. 2а и 2b - схематичный вид в продольном разрезе объемного двигателя, показанного на Фиг.1, до и после выброса пиротехнического газа.

Фиг. 3а-3с - вид в перспективе, в поперечном разрезе по плоскости ВВ и в продольном разрезе по плоскости СС другого примера объемного двигателя системы экстренного запуска в соответствии с изобретением.

Фиг. 4 - общий вид примера системы экстренного запуска в соответствии с изобретением, состоящей из электронного блока, пиротехнического генератора и объемного двигателя.

Фиг. 5 - вид в разрезе электронного блока, показанного на Фиг. 4.

Фиг. 6 - вид в разрезе пиротехнического генератора, показанного на Фиг. 4.

Фиг. 7а - вид в разрезе двухступенчатого объемного двигателя, содержащего два двигателя с прямозубыми зубчатыми колесами.

Фиг. 7b - вид в разрезе двухступенчатого объемного двигателя, содержащего роликовый двигатель, связанный с двигателем с прямозубыми зубчатыми колесами.

Фиг. 8а - пример монтажа объемного двигателя системы запуска в соответствии с изобретением на валу коробки агрегатов турбомашины.

Фиг. 8b - монтаж этого объемного двигателя на кожухе, жестко соединенном с зубчатым колесом коробки агрегатов, показанной на Фиг. 8а.

Фиг. 8с - монтаж этого объемного двигателя непосредственно на валу каскада ВД турбомашины, показанного на Фиг. 8а.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В настоящем описании выражение «поперечный разрез» относится к проекции в плоскости, перпендикулярной к продольной оси двигателей, которые в основном расположены вдоль такой оси. Выражение «продольный разрез» обозначает вид в разрезе вдоль упомянутой продольной оси. Определения «верхний» или «нижний» относятся к соответствующим местам стенки или стороны устройства, находящегося в стандартном положении использования. Кроме того, идентичные элементы, описанные в соответствующих разделах, обозначены одинаковыми позициями.

Как показано в поперечном разрезе на Фиг. 1, первый пример объемного двигателя 1 системы экстренного запуска в соответствии с изобретением содержит корпус 2, определяющий внутреннее пространство Е1, в котором находятся два прямозубых зубчатых колеса 3а и 3b, выполненных с возможностью вращения в противоположных направлениях (стрелки Ra и Rb) вокруг трансмиссионных валов 4а и 4b. Корпус 2 имеет две противоположные боковые стенки 2L и 2Lʹ, по существу симметричные относительно продольной плоскости II-II. Вход 21 газов и выход 22 газов, выполненные соответственно на стенках 2L и 2Lʹ, имеют одну и ту же ось А2, которая проходит по существу перпендикулярно к стенкам 2L и 2Lʹ посередине между зубчатыми передачами 3а и 3b.

В газовом входе 21 и в центре пиротехнического газогенератора 5 закреплен соединительный канал 2С для обеспечения выталкивания газов сгорания в двигатель 1. Этот газогенератор 5 содержит проперголевый блок 51, соединенный с запальным патроном 52.

Как показано на Фиг. 2 в продольном разрезе по плоскости II-II, корпус 2 двигателя 1 и вал 4b зубчатого колеса 3b продолжают друг друга в продольном направлении вдоль трансмиссионного вала 4b с осью зубчатой передачи XʹX для размещения вала 6 запускаемой установки генерирования энергии. Приемный вал 6 проходит через трансмиссионный вал 4b и соединяется за пределами вала 4b с центробежным цилиндрическим сцеплением 7.

В центробежном сцеплении 7 заключены подвижные кольцевые детали, - поршень 8а, муфта 8b и опора 8с, - для соединения во вращении между трансмиссионным валом 4b и сцеплением 7. Трансмиссионный вал 4b установлен на опорных подшипниках Р1 и Р2 в цилиндрических удлинениях 20а и 20b корпуса 2, а вал 4а зубчатого колеса 3а установлен в корпусе 2 при помощи механизма 40 с шариками и упругими пластинками.

На конце трансмиссионный вал 4b имеет конусный участок 41, на который опирается муфта 8b соответствующей ему усеченной конусной формы. Пружина 9, расположенная в пространстве, закрываемом сцеплением 7, между упором 8с и муфтой 8b, опирается одним концом на муфту 8b и другим концом на фланец 41F, выполненный на конце конусного участка 41.

Кроме того, кольцевое пространство Е2, образованное в удлинении 20а корпуса 2 на периферии трансмиссионного вала 8b, сообщается на одном конце с внутренним пространством Е1 двигателя 1 и на другом конце с радиальным пространством Е3, закрытым боковой стороной 8F поршня 8а.

Как показано на Фиг. 2b, когда газы, получаемые при горении проперголя, выталкиваются во внутреннее пространство Е1 (Фиг. 1) двигателя 1, часть этих газов нагнетается в кольцевое пространство Е2 до радиального пространства Е3. Под действием толкающего усилия газов на боковую сторону 8F, поршень 8а приводится в поступательное движение (стрелки F1) по оси X’X вдоль вала 4b, и действует соответствующим давлением на муфту 8b. Муфта 8b, состоящая из двух полумуфт, удерживаемых между поршнем 8а и опорой 8с, раздвигается в радиальном направлении (стрелки F2) посредством скольжения полумуфт вдоль конусного участка 41 и входит в плотный контакт с центробежным сцеплением 7. Сцепление приводится во вращение за счет трения и одновременно приводит во вращение приемный вал 6 запускаемой установки.

Как только давление газов падает ниже определенного порога, возвратная пружина 9 действует силой, достаточной для отталкивания муфты 8b в направлении, противоположном стрелке F1, и контакт этой муфты со сцеплением 7 прерывается: приемный вал 6 моментально отсоединяется.

Другой пример объемного двигателя установки экстренного запуска в соответствии с изобретением показан в перспективе и в разрезе на Фиг. 3а-3с.

Как показано на Фиг. 3а, объемный двигатель 100 снаружи выглядит, как и предыдущий двигатель, с корпусом 120, содержащим две боковые стенки 20L и 20Lʹ, и с центробежным сцеплением 170, установленным на цилиндрическом удлинении 120а корпуса вокруг трансмиссионного вала (см. Фиг. 3с). Для крепления двигателя на корпусе запускаемой установки на этом цилиндрическом удлинении 120а при помощи кольца 12В установлен фланец 130. На так называемой верхней стенке 12S корпуса 120 находится вход 121 газов.

Как показано в поперечном разрезе на Фиг. 3b (разрез по плоскости ВВ Фиг. 3а), корпус 120 определяет внутреннее пространство Е11, в котором внутри рубашек 124 находятся два прямозубых зубчатых колеса 3а и 3b из предыдущего примера, выполненные с возможностью вращения в противоположных направлениях (стрелки Ra и Rb) вокруг трансмиссионных валов 40а и 40b. Входящие газы (стрелки F8) разделяются дефлектором 125, а рубашки имеют отверстия 126 для прохождения газов во внутреннее пространство Е11. Трансмиссионный вал 40b содержит центральное отверстие 4А, выполненное с возможностью пропускания части газов сгорания. Две противоположные боковые стенки 20L и 20Lʹ корпуса 120 являются по существу симметричными. Вход 121 газов и выход 122 газов, соответственно выполненные в верхней и нижней стенках, соответственно 12S и 12I, имеют одну и ту же ось симметрии А2, которая проходит в медианной плоскости Pm параллельно стенкам 20L и 20Lʹ. Удаление газов происходит (стрелка F10) через отверстия 126.

На Фиг. 3с (в продольном разрезе по плоскости СС Фиг. 3а) видно, что средство соединения во вращении между трансмиссионным валом 40b, установленным на опорных подшипниках Р3 и Р4, и центробежным сцеплением 170, образовано конусным поршнем 18 и соответствующим конусным гнездом 18L, выполненным в кольцевой детали 19, жестко соединенной с центробежным сцеплением 170. Геликоидальная пружина 90 находится в отверстии 180 поршня 18 вдоль стержня 41, идущего от упора 43, жестко соединенного с концом трансмиссионного вала 40b. Пружина 90 расположена между упором 43 и заплечиком 181, образованным в дне отверстия 180 поршня 18. Кроме того, канал 140, имеющий продольный участок 14L и радиальный участок 14R, соединяет вход 121 газов корпуса 120 с центральным отверстием 4А трансмиссионного вала 40b.

Когда при горении проперголевого газа высвобождаются газообразные продукты горения, основная часть газов приводит во вращение зубчатые колеса 3а и 3b двигателя 100 и валы 4а и 4b. В свою очередь, трансмиссионный вал 4b приводит в действие поршень 18. Меньшая часть газов отбирается в канал 140 (стрелки F3, F4 и F5) и направляется в центральное отверстие 4А вала 40b. Газы выбрасываются при этом на радиальную сторону 18R поршня 18 (стрелка F6), которая поступательно перемещается вдоль оси X’X трансмиссионного вала 40b. Поршень 18 входит в плотный контакт с конусным гнездом 18L и за счет трения приводит во вращение кольцевую деталь 19, а также центробежное сцепление 170, жестко соединенное с деталью 19.

Как и в предыдущем примере, как только давление газов падает ниже определенного порога, возвратная пружина 90 действует силой, достаточной для отталкивания поршня 18 в направлении, противоположном стрелке F6, и контакт поршня с деталью 19, жестко соединенной со сцеплением 170, прерывается: приемный вал запускаемой установки, связанный со сцеплением 170, отсоединяется.

На Фиг. 4 показан общий вид системы 10 экстренного запуска в соответствии с изобретением. Эта система содержит электронный блок 3, пиротехнический генератор 5 и объемный двигатель 100. В частности, электронный блок 3 связан через электрический канал 11 с запальным патроном 52 пиротехнического генератора 5, который, в свою очередь, соединен с входом 121 двигателя 100 через жесткий металлический канал 12. Кроме того, электронный блок 3 связан с вычислительным устройством (не показано) запускаемой установки, в данном примере турбомашины, через электрический канал 13. Соединители 14, закрепленные при помощи винтов 15, обеспечивают соединение каналов 11-13 с электронным блоком 3, с пиротехническим генератором 5 и с объемным двигателем 100. Этот двигатель 100 содержит центробежное сцепление 170, связанное с трансмиссионным валом 40b для приведения во вращение вала запускаемой установки.

Как показано в разрезе на Фиг. 5, в электронном блоке 3 расположены батарея 31, представляющая собой автономный электрический источник энергии, и электронная карта 32 управления. Эта карта включает в себя термочувствительный компонент 33 и микроконтроллер 34 управления батареей 31, термочувствительным компонентом 33 и функциональными автотестами, а также сигналами срабатывания запального патрона 52 пиротехнического генератора 5. Проводники 11 и 13 соединены с блоком 3 при помощи соединителей 14.

Сигналы срабатывания включают в себя сигналы об обнаружении потенциального пожара, включаемые термочувствительным компонентом 33, и сигналы, управляемые вычислительным устройством в зависимости от данных, поступающих от датчиков скорости или от температурных датчиков.

Предпочтительно электронная карта 32 содержит компонент 35 измерения температуры, управляемый микроконтроллером 34, чтобы отслеживать высокие значения температуры и позволять вычислительному устройству устанавливать срок службы без снижения безопасности работы.

Кроме того, на Фиг. 6 в разрезе показан пиротехнический генератор 5. Этот генератор содержит металлический корпус 53, в котором на вставках 54 находится проперголевый блок 51. Блок 51 окружен сбоку слоем замедлителя 55. На корпусе 53 жестко закреплен металлический кожух 56 для обеспечения герметичного закрывания. Запальный патрон 52 завинчен в канал 57, образованный в кожухе 56 и закрытый наконечником 57а, выполненным с возможностью расплавления при температуре сверх заранее установленного порога. Газообразные продукты сгорания проперголя, поджигаемого патроном 52, выходят через заслонку 58а регулируемого сопла 58, связанного с металлическим каналом 12, ведущим к объемному двигателю 100 (см. Фиг. 4).

В варианте описанных выше примеров единственного объемного двигателя 1 или 100 на Фиг. 7а и 7b в разрезе показан двухступенчатый объемный двигатель, содержащий соответственно либо два двигателя 101 и 102 с прямозубыми зубчатыми колесами (Фиг. 7а), например, типа двигателя 100, либо роликовый или пластинчатый двигатель 200 (показан в разрезе) и двигатель 102 с прямозубыми зубчатыми колесами (фиг. 7b).

Газы, высвобождаемые пиротехническим генератором, выталкиваются на вход 121 или 221 первой ступени (стрелки F7), образованной соответственно двигателем 101 с прямозубыми зубчатыми колесами (Фиг. 7а) или роликовым или пластинчатым двигателем 200 (Фиг. 1b), связанным на выходе со второй ступенью, установленной в виде тандема и образованной двигателем 102 с прямозубыми зубчатыми колесами. На выходах 122 или 222 первой ступени газы выбрасываются на вход 121 (стрелки F8) и внутрь (стрелки F9) второго двигателя 102 через рубашки 124. Предпочтительно второй двигатель 102 имеет размер, превышающий размер первого двигателя 101 или 200, чтобы избегать блокировки первого двигателя. Трансмиссионный 400 или центральный 600 вал первого двигателя, соответственно 101 или 200, установлен во вторичном валу 300 второго двигателя 102 (стрелки Ft), при этом трансмиссионный вал 500 второго двигателя обеспечивает приведение во вращение запускаемой установки. Газы выходят через выход 122 второго двигателя 102 (стрелки F10).

В случае когда запускаемая установка является турбомашиной, содержащей вал каскада ВД, на Фиг. 8а-8с представлены примеры монтажа объемных двигателей 1 или 100 системы в соответствии с изобретением.

Как показано в перспективе на Фиг. 8а, приемный вал, введенный в трансмиссионный вал 4b объемного двигателя 1, является валом 61 коробки 71 агрегатов, установленной на каскаде ВД 80 турбомашины 81. Коробка 71 агрегатов оснащена электрическим стартером 91, который представляет собой избыточный резервный элемент запуска.

Как показано в перспективе на Фиг. 8b, приемный вал 62 турбомашины 81 установлен на кожухе, жестко соединенном с зубчатым колесом коробки 71 агрегатов. Кожух является центробежным сцеплением 170 объемного двигателя 100.

Как показано в перспективе на Фиг. 8с, приемный вал, введенный в трансмиссионный вал 4b объемного двигателя 1, непосредственно является валом ВД 82 каскада ВД 80 турбомашины 81.

Изобретение не ограничивается описанными и показанными на фигурах примерами.

Например, в объемных двигателях можно использовать зубчатые колеса геликоидальной формы, обеспечивающие герметичность корпуса, или «прилегающие» зубчатые колеса.

Альтернативно соединению посредством трения существуют другие средства сцепления: муфта свободного хода, электромагнитное зеркало (на токах Фуко), вязкое сцепление электрореологических или магнитореологических текучих сред.

Кроме двигателей с зубчатыми колесами и пластинчатых двигателей можно использовать роликовые роторы, используемые в сочетании с направляющими пазами в осевых фланцах.

Так, в случае установки типа термодинамического двигателя с циклом Стерлинга, или Эриксона, или эквивалентной установки, содержащей теплообменник или контур с регулируемым углом установки, приемный вал является валом привода теплообменника, и электронный блок включает в себя дополнительную функцию регулировки угла установки во время изохорных фаз цикла нагрева или конденсации цикла термодинамического двигателя.

Кроме того, естественно, число выступов или зубьев зубчатых колес может меняться, например, от 2 до 8 зубьев (как показано) и даже больше. Возвратные средства можно выбирать из: по меньшей мере, одной геликоидальной пружины, по меньшей мере, одной металлической пластинчатой пружины, электромагнита и поршневого газового патрона. Сигналы срабатывания включают в себя сигналы об обнаружении потенциального пожара термочувствительным компонентом и сигналы, управляемые вычислительным устройством.

Кроме того, электронная карта может включать в себя компонент измерения температуры, управляемый микроконтроллером, чтобы отслеживать высокие значения температур и позволять вычислительному устройству устанавливать срок службы без снижения безопасности работы.

Предпочтительно пиротехнические газогенераторы можно располагать в ряд в виде батареи в гнездах, установленных в барабане, обслуживаемом механизмом взвода, связанным с входным каналом корпуса объемного двигателя.

1. Способ экстренного запуска установки (81) генерирования энергии, отличающийся тем, что при обнаружении ситуации необходимости экстренного запуска установки включают, по меньшей мере, один пиротехнический генератор (5) сжигания газа, посредством этого сжигания генерируют газы под давлением и напрямую нагнетают их в объемный двигатель (1, 100, 101, 102) с зубчатыми передачами, тем, что часть этих газов приводит во вращение (Ra, Rb) зубчатые передачи (3a, 3b) двигателя и одновременно часть оставшихся газов толкает против возвратной силы (9) систему (8а-8с; 18, 19, 7, 170) соединения между двигателем (1, 100, 101, 102) и установкой (81), при этом система (8а-8с; 18, 19, 7, 170) соединения обеспечивает передачу энергии посредством приведения во вращение вала (4b, 40b; 500) зубчатой передачи объемного двигателя (1, 100, 101, 102) на приемном валу (61, 82) установки (81), и тем, что, когда толкающее усилие (Fl, F6) становится меньше возвратной силы, последняя автоматически отталкивает систему (8а-8с; 18, 19, 7, 170) соединения и установка (81) отсоединяется от объемного двигателя (1, 100, 101, 102).

2. Способ экстренного запуска по п. 1, в котором систему (8а-8с; 18, 19, 7, 170) соединения между валом (4b, 40b; 500) зубчатой передачи и приемным валом (61, 62, 82) запускаемой установки (81) осуществляют трением.

3. Способ экстренного запуска по предыдущему пункту, в котором оставшиеся газы нагнетают в объемный двигатель по периферии (Е2) вокруг продольной оси (ХʹХ) таким образом, что за счет радиального сжатия (F2) система (8а-8с) соединения вызывает приведение во вращение вала (61, 82) запускаемой установки.

4. Способ экстренного запуска по п. 2, в котором оставшиеся газы нагнетают в объемный двигатель по центру (4А) вдоль продольной оси (ХʹХ) таким образом, что посредством конусного зацепления система (18, 19, 7, 170) соединения вызывает приведение во вращение вала (62) запускаемой установки.

5. Способ экстренного запуска по одному из предыдущих пунктов, в котором последовательно включают генерирования сжигания пиротехнических газов.

6. Способ экстренного запуска по п. 2, в котором возвратную силу создают средства, выбираемые из: упругой силы, электромагнитной силы и расширения сжатой текучей среды.

7. Система (10) экстренного запуска установки (81) генерирования энергии, выполненная с возможностью осуществления способа по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, один пиротехнический газогенератор (5), связанный с электрическим инициатором (3), который, в свою очередь, связан с вычислительным устройством, объемный двигатель (1, 100, 101), содержащий корпус (2, 120), определяющий внутреннее пространство (E1, Е11), в котором находятся прямозубые зубчатые передачи (3а, 3b), при этом пиротехнический газогенератор (5) связан с двигателем (1, 100, 101) через вход (21, 121) корпуса (2, 120), тем, что двигатель (1, 100, 101) содержит средство (8а-8с; 18, 19) соединения, выполненное с возможностью перемещения на конце трансмиссионного вала (4b, 40b, 500), центрованного по оси (ХʹХ) зубчатой передачи объемного двигателя (1, 100, 101), и предназначенное для соединения этого трансмиссионного вала с приемным валом (61, 62, 82) установки (81) через центробежное сцепление (7, 170), и тем, что возвратное средство (9, 90), выполненное в виде упора (41F), выполнено с возможностью действия возвратной силой против давления (F1, F6), действующего на средство (8а-8с; 18, 19) соединения.

8. Система экстренного запуска по предыдущему пункту, в которой кольцевое пространство (Е2), образованное в продолжении (20а) корпуса (2) на периферии трансмиссионного вала (4b) объемного двигателя (1), сообщается с упомянутым внутренним пространством (Е1) для обеспечения нагнетания части газов, образующихся при сжигании пиротехнического газа, до средства соединения (8а-8с), при этом упомянутое средство соединения состоит из кольцевого поршня (8а), выполненного с возможностью поступательного перемещения (ХʹХ) под действием толкающего усилия (F1) газов вдоль трансмиссионного вала (4b) двигателя (1) с целью воздействия давлением на муфту (8b), выполненную с возможностью раздвигаться в радиальном направлении (F2) под действием этого давления и приведения в действие центробежного сцепления (7) посредством трения.

9. Система экстренного запуска по предыдущему пункту, в которой муфта (8b) состоит, по меньшей мере, из одного открытого кольцевого участка, радиальное раздвигание которого осуществляется скольжением вдоль конусного участка (41) трансмиссионного вала (4b) двигателя (1).

10. Система экстренного запуска по п. 8, в которой канал (140; 14L, 14R), связанный с входом (121) газов корпуса (120), сообщается с центральным отверстием (4А) трансмиссионного вала (40b) для обеспечения циркуляции части газов, поступающих из пиротехнического газогенератора (5), до средства (18, 19) соединения, при этом упомянутое средство соединения состоит из конусного поршня (18), выполненного с возможностью поступательного перемещения под действием толкающего усилия (F6) газов по оси (ХʹХ) трансмиссионного вала (40b) двигателя (100) с целью захождения в конусное отверстие (18L), выполненное в центробежном сцеплении (170), для его приведения в действие посредством трения.

11. Система экстренного запуска по п. 8, в которой электрический инициатор состоит из электронного блока (3), содержащего автономный электрический источник (31) энергии, и электронной карты (32) управления, включающей в себя термочувствительный компонент (33) и микроконтроллер (34) управления электрическим источником (31), термочувствительным компонентом (33), функциональными автотестами, а также сигналами срабатывания запального патрона (52) пиротехнического газогенератора (5).

12. Система экстренного запуска по п. 8, в которой зубчатые передачи объемного двигателя (1, 100, 101, 102) представляют собой прямозубые зубчатые колеса (3a, 3b).

13. Система экстренного запуска по п. 8, в которой, в случае когда установка является турбомашиной (81), содержащей вал (82) каскада ВД (80), приемный вал выбран из: вала (61, 62) коробки (71) агрегатов, установленной на каскаде ВД (80), кожуха (7, 170), неподвижно соединенного с зубчатым колесом коробки (71) агрегатов и используемого в качестве центробежного сцепления (7, 170), и вала (82) каскада ВД (80).



 

Наверх