Система энергообмена для преобразования различных видов энергии

Система энергообмена для преобразования различных видов энергии

Реферат

 

Изобретение относится к реализации силовых установок на летательных аппаратах и касается двунаправленного преобразования гидравлической энергии в электрическую или наоборот. Система энергообмена обеспечивает энергоснабжение органов летательного аппарата и построена таким образом, что мощность переносится по выбору из гидравлической системы в электрическую и обратно. В гидравлической бортовой системе предусмотрены один или несколько источников, питающих гидросистему с подключенными к ней гидравлическими потребителями. В электрической бортовой системе также имеются один или несколько источников, питающих электрическую распределительную систему с электрическими потребителями. Общая система состоит из гидравлической и электрической подсистем, которые соединены для передачи вращения редуктором или валом. К обеим подсистемам подключен управляющий блок, который управляет машинами на базе зарегистрированного режима, характеризующего гидросистему или электрическую распределительную систему. В результате происходит подналадка или изменение положения элемента переключения режима, встроенного в каждую из подсистем, и ввод в действие одной из двух двунаправленных функций обеих подсистем. Предложенное техническое решение позволяет снизить установленную общую мощность и повысить уровень надежности гидравлической и электрической бортовых систем. 41 з.п.ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к системе энергообмена для преобразования различных видов энергии, в частности, гидравлической в электрическую и наоборот для энергоснабжения транспортного средства, причем двунаправленно преобразуемым и по выбору применяемым видом энергии осуществляется питание электрической (электрическими) или гидравлической (гидравлическими) энергосистемы (энергосистем) на борту транспортного средства, предпочтительно на борту самолета.

В бортовых энергосистемах известных транспортных систем их эксплуатационная надежность наиболее последовательно обеспечивается автономно работающими источниками энергии, вырабатываемой (отдаваемой) гидравлической и (или) электрической энергией (мощностью) которых постоянно пользуются установленные в системе потребители самых различных энергосистем, обуславливающих уровень надежности. К их числу относятся (установленные в данном транспортном средстве) гидравлические системы для приведения в действие исполнительных органов (для управления транспортным средством), а также электрические и электронные системы, в особенности энергетические и вычислительные агрегаты (компьютеры) (для навигации и коммуникации или для управления транспортным средством). Эти защищенные от отказов гидравлические и электрические бортовые энергосистемы традиционного рода состоят (обычно) из резервированных (избыточных) независимых источников энергии (генераторов или насосов), которые предусмотрены в каждой силовой установке транспортного средства и питают распределительную систему, главным образом через сборную шину трехфазного тока (AC-BUS BAR) или через гидравлическую сеть.

Для этого в транспортных средствах применяются системные решения для электрических и гидравлических бортовых систем, которые подробнее описываются ниже с помощью упрощенных схем.

Одно из этих системных решений относится к типичной бортовой энергетической системе для транспортного средства с четырьмя силовыми установками, каждая из которых несет генератор трехфазного тока со встроенным генератором постоянной частоты вращения (integrated drive generator), отдающим в нормальном случае электроэнергию в предназначенную для него сборную шину трехфазного тока (AC BUS). При отказе одной или нескольких из этих силовых установок или одного либо нескольких (находящихся на силовых установках) генераторов имеется (лишь) возможность при помощи (установленного за генераторами) переключателя сборных шин отключить (изолировать) их от соответствующей питаемой генератором главной сборной шины.

Питаемые генератором главные сборные шины соединены друг с другом поперек (горизонтально) посредством других отключаемых сборных шин. Тогда (при неполадке в силовой установке или отказе отдельных генераторов) важные потребители электроэнергии питаются энергией поперек через переключатель сборных шин между другими сборными шинами и, поэтому, получают питание от соответствующих питаемых генераторов главных сборных шин. Внутри таких энергосистем смонтированы известные аппараты, которые внутри электрической бортовой системы работают в качестве генераторов аварийного энергоснабжения. Эти аппараты (CSMG (constant speed motor generator)) дают возможность превращать гидравлическую энергию в электрическую, которая подается в сборную шину трехфазного тока (AC ESS (essential)) для питания особо важных потребителей энергии. Первичная энергия для такого (учитываемого в представленном системном решении) генератора аварийного энергоснабжения забирается с одной (из трех установленных) гидравлических систем, в которые гидравлическая энергия поступает из гидронасоса с приводом от силовой установки, или от турбины с приводом от набегающего воздуха (RAT - Ram Air Turbine) с присоединенным гидронасосом. Необходимость обеспечения электрической аварийной энергии при помощи генератора аварийного энергоснабжения может быть (в случае надобности) вызвана многосторонним отказом (отказом всех приданных данным силовым установкам генераторов, совместным отказом силовых установок и генераторов, временным отказом всех четырех силовых установок). Данное системное решение предусматривает, что при появлении таких (единичных) отказов в ситуациях аварийности дополнительная важная для обеспечения надежности сборная шина осуществляет через многоканальный переключатель альтернативное питание (по меньшей мере двух) поперечно соединенных (поперечно питаемых) сборных шин трехфазного тока, а затем снабжается аварийной электроэнергией (от генератора аварийного тока).

Гидравлический бортовой энергетический агрегат транспортного средства состоит при рассматриваемом системном решении из трех независимых гидросистем, из которых две питаются своими гидронасосами с приводом от силовых установок. Эти насосы обычно имеют регулирование постоянного давления. Для того, чтобы при множественном отказе силовых установок и (или) гидронасосов с приводом от силовых установок (подобно изображенным комбинациям при предоставлении электроэнергии в аварийных ситуациях) расходовать минимум гидравлической энергии, в турбине с приводом от набегающего воздуха установлен гидронасос, который в аварийном случае (в случае необходимости ввода в действие) подает гидравлическую, энергию в гидравлическую сеть одной (из трех) независимой гидросистемы.

Далее в каждой из независимых гидравлических систем дополнительно установлен регулируемый по давлению гидронасос с приводом от своего электродвигателя (в типичном случае трехфазного асинхронного двигателя), питаемого от одной из сборных шин. Эти дополнительные (с приводом от электродвигателей) гидронасосы служат, как правило, для питания энергией гидравлических систем (паркующего транспортного средства), когда гидронасосы с приводом от силовых установок или силовые установки (по отдельности или все вместе) не находятся в эксплуатации - т.е. предпочтительно во время ухода и обслуживания или во время испытаний. Однако, при соответствующем исполнении они могут служить и для того, чтобы в нормальной эксплуатации (транспортного средства) обеспечить поддержку мощности (при большой потребности в гидравлической мощности) или при отказе соответствующих гидронасосов с приводом от силовых установок той же системы снабжать ее дополнительно подаваемой гидравлической энергией. Эта ситуация может возникнуть, когда две из указанных независимых гидросистем оснащены только одним гидронасосом с приводом от силовой установки. Далее между (каждый раз двумя) гидросистемами можно подключить гидравлическое устройство для переноса мощности (PTU - power transfer unit), которое может альтернативно заменить дополнительные гидронасосы с приводом от электродвигателей. Такое устройство для переноса мощности дает возможность осуществлять двунаправленное поперечное питание от одной независимой гидросистемы с избытком мощности в другую (в остальном независимую) гидросистему с недостающим энергоснабжением, напр., при низком давлении или повышенной потребности в мощности. Далее преобразование трехфазного тока, который вырабатывают генераторы с приводом от силовых установок отдельно от соединенных с ними главных сборных шин, осуществляется преобразовательно-выпрямительным устройством (TRU - transformer/rectifier unit), которое отдельно подключено к соответствующей главной сборной шине. Отдельные преобразовательно-выпрямительные устройства питают подключенную главную сборную шину (DC BUS) постоянным током.

Другие известные системные решения относятся к типичной бортовой энергосистеме для транспортного средства с двумя силовыми установками, причем тоже каждая из этих силовых установок несет генератор трехфазного тока со встроенным редуктором постоянной частоты вращения (integrated drive generator), который в нормальных условиях подает электроэнергию в приданную ему сборную шину трехфазного тока (AC BUS). Два описываемые ниже решения относятся тоже к бортовой энергосистеме с тремя независимыми гидросистемами, но в отличие от ранее рассмотренной конфигурации системы с четырьмя силовыми установками и четырьмя сборными шинами постоянного тока здесь имеются две силовые установки и две сборные шины постоянного тока.

Оба системных решения имеют в своих отдельных узлах (гидронасосы, генераторы силовых установок, гидронасосы, приводимые в действие турбиной с приводом от набегающего воздуха, генератор аварийного токоснабжения и т.п.) идентичные элементы, которые в этих системных решениях по-разному включены в электрическую цепь в отношении питания трех независимых гидросистем или обеих главных сборных шин трехфазного тока и обуславливающей уровень надежности сборной шины трехфазного тока.

В другом системном решении предусматривается, что каждая из двух силовых установок приводит в действие два первичных гидронасоса с регулируемым постоянным давлением и главный генератор. Для наземного режима работы гидросистемы для аварийного гидроснабжения тоже предусмотрено по одному насосу постоянного давления с приводом от электродвигателя и насос с приводом от турбины, имеющей привод от набегающего воздуха. Между двумя главными сборными шинами трехфазного тока тоже можно при отказе главного генератора осуществлять поперечное питание энергией путем замыкания переключателя сборных шин. Другое преобразование (поступающего из главных сборных шин) трехфазного тока осуществляется (аналогично первому рассмотренному системному решению) посредством преобразовательно-выпрямительного устройства, причем два таких устройства питают подключенные к ним сборные шины постоянным током. Альтернативное энергоснабжение обуславливающей уровень надежности сборной шины трехфазного тока через многоканальный переключатель происходит тоже аналогично первому рассмотренному системному решению. При отказе главных генераторов энергоснабжение этой обуславливающей уровень надежности сборной шины трехфазного тока тоже обеспечивается генератором аварийного тока из центральной гидросистемы. При полном (в данном случае двойном) отказе силовых установок или при одновременных отказах гидронасоса с приводом от силовой установки и второй силовой установки гидравлическая аварийная энергия, а тем самым и электрическая аварийная энергия, может быть создана и выдана центральной системе через турбину с приводом от набегающего воздуха с присоединенным гидронасосом.

Последнее известное системное решение для транспортного средства с двумя силовыми установками имеет подобный же вид (вид, близкий к второму системному решению). Основное отличие (от второго системного решения) заключается в том, что каждая силовая установка приводит в действие лишь один гидронасос, каждый из которых обслуживает свою независимую гидросистему. Третью гидросистему снабжает первичной гидроэнергией (в том числе и в нормальных условиях) гидронасос с приводом от электродвигателя. К этой (третьей) гидросистеме подключен также гидронасос, приводимый в действие турбиной с приводом от набегающего воздуха. Третья гидросистема приводит в действие в аварийном случае гидромотор, который механически присоединен к генератору аварийного тока. Тогда последний снабжает аварийной электроэнергией обуславливающую уровень надежности сборную шину трехфазного тока. Специфичным для этой системы является также применение (упоминавшегося ранее) гидравлического устройства для переноса мощности, которое позволяет питать гидравлической мощностью по выбору ту или другую из двух имеющихся независимых гидросистем. Оно заменяет известным образом (как отмечалось при описании первого системного решения) приводимый в действие электродвигателем гидронасос в гидравлической системе.

В целом можно сказать, что все три указанные (и подробно рассмотренные) решения гидравлических и электрических бортовых энергосистем, которые из соображения надежности и безопасности каждый раз выполнены с резервированием (избытком), имеют описываемые ниже идентичные по функциям и целям частичные системы или аппараты в (возможно лишь) различных формах соединения и сочетания по отношению к отдельным гидравлическим системам или (электрическим) сборным шинам. В частности, несколько регулируемых по давлению гидронасосов с приводом от электродвигателей применены для создания необходимой гидравлической энергии для нормального наземного или альтернативного режима работы и в отдельном случае также используются или альтернативно включаются в качестве первичных насосов в нормальном режиме работы. При этом электроэнергия преобразуется в механическую энергию (вала или привода), при помощи которой приводятся в действие монофункционально работающие гидронасосы. Далее эти бортовые энергосистемы обслуживаются монофункционально работающим генератором аварийного тока, чтобы при отказе электрических первичных генераторов (главных генераторов) из предоставляемой в распоряжение гидравлической энергии (по меньшей мере одной) гидравлической системы получать с ее помощью электрическую энергию. Кроме того, каждая из предусмотренных в этом системном решении силовых установок несет по меньшей мере один генератор трехфазного тока и один гидронасос, причем во втором названном системном решении для каждой силовой установки предусмотрены даже два гидронасоса. Тем самым, избыточность имеющихся силовых установок и - также с выгодой в отношении готовности к работе гидравлических и электрических первичных источников энергии (генераторов и насосов) - улучшена благодаря большому количеству (на каждое системное решение).

В то же время рассмотренные системные решения содержат большое число частичных функциональных систем, чтобы в интересах требуемой надежности установленных бортовых энергосистем обеспечить постоянное наличие гидравлической и электрической энергии в данных системах и одновременно высокую надежность энергоснабжения тех и других энергетических систем. Это неблагоприятно отражается на сложности конструкции на весе транспортного средства, а также на эксплуатационных расходах (расход горючего, затраты на уход и ремонтные работы). Кроме того, следует отметить, что ни в одном из упомянутых системных решений не предусматривается использование двунаправленных возможностей поперечного питания гидравлических и электрических энергосистем и не содержатся предпосылки для того, чтобы создать систему такого рода.

Вследствие этого в основу изобретения поставлена задача создать такую систему энергообмена, при помощи которой можно известные системные решения преобразовать с меньшим числом частичных (функциональных) систем, обеспечивая при этом одинаковый или более высокий уровень надежности гидравлической и электрической бортовой энергосистемы транспортного средства (по сравнению с известными системными решениями). При помощи такой системы энергообмена нужно достигнуть такого положения, чтобы путем использования двунаправленной возможности поперечного питания гидравлической и электрической энергией в соответствующей энергосистеме уменьшилась установленная общая мощность. Одновременно при помощи такой системы энергообмена в транспортном средстве должно быть обеспечено управление гидравлической и электрической энергией на базе потребности в энергии, причем применение этой системы помимо снижения затрат на изготовление и эксплуатацию бортовых энергетических систем должно приводить к снижению веса транспортного средства.

Эта задача решается признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения. В дополнительных пунктах указаны целесообразные варианты и исполнения этих признаков.

Подробнее изобретение объяснено на примере исполнения при помощи прилагаемых чертежей. В частности, показаны: на фиг. 1 - типичные известные гидравлические и электрические системы производства энергии и энергоснабжения в транспортном самолете с четырьмя силовыми установками; на фиг. 2 - типичные известные гидравлические и электрические системы производства энергии и энергоснабжения в транспортном самолете с двумя силовыми установками; на фиг. 3 - типичные известные гидравлические и электрические системы производства энергии и энергоснабжения в транспортном самолете с двумя силовыми установками; на фиг. 4 - структурная схема системы энергообмена для двунаправленного преобразования гидравлической энергии в электрическую и наоборот с подключением к снабжающим энергосистемам и соединением с кабиной пилота; на фиг. 4a - подробное изображение двунаправленной системы гидроэлектрического энергообмена согласно фиг. 4; на фиг. 5 - двунаправленная система гидроэлектрического энергообмена при высоком качестве регулирования частоты вращения гидромотора; на фиг. 6 - упрощенное изображение двунаправленной системы гидроэлектрического энергообмена согласно фиг.4a и 5; на фиг.7a - двунаправленная система энергообмена в режиме "Электронасос"; на фиг.7b - двунаправленная система энергообмена в режиме "Альтернативный или аварийный генератор"; на фиг.7c -двунаправленная система энергообмена в гидросистеме, которую питает на первичном уровне электронасос с турбиной, имеющей привод от набегающего воздуха; на фиг.8a - гидравлическая и электрическая системы производства энергии и энергоснабжения согласно фиг. 3 при применении двунаправленной системы энергообмена; на фиг.8b - гидравлическая и электрическая системы производства энергии и энергоснабжения согласно фиг. 2 при применении двунаправленной системы энергообмена; на фиг.8c - гидравлическая и электрическая системы производства энергии и энергоснабжения согласно фиг. 1 при применении двунаправленной системы энергообмена.

Как известно, на борту самолета необходимо иметь электрические и гидравлические аварийные и альтернативные источники энергии, которые в настоящее время реализуются в виде установленных с резервированием преобразователей энергии (насосов, генераторов). При этом применяются гидронасосы с приводом от электродвигателей или аварийные генераторы с приводом от гидравлики, которые встраиваются в известные (описанные во введении) системные решения согласно фиг.1-3. В связи с этими системными решениями, которые содержат типичные гидравлические и электрические системы производства энергии и энергоснабжения самолета с четырьмя силовыми установками (фиг.1) или двумя силовыми установками (фиг.2 и 3), описаны в дальнейшем усовершенствования этих решений, при помощи которых устраняются присущие им (и критически рассмотренные ранее) недостатки. Ввиду (подробного) вводного описания этих применяемых в настоящее время в самолетах системных решений другие (относящиеся к этим решениям) исполнения не рассматриваются. При помощи прилагаемых условных обозначений (учитывая их применение в составляющих систему средствах и схемных соединениях) опытный специалист без особого труда сможет оценить известные системные решения согласно фиг. 1-3 (в сочетании с вводной частью описания).

В дальнейшем подробнее объясняется структура и функции двунаправленной системы энергообмена согласно фиг.4-8c.

На фиг.4 представлена в виде структурной схемы система энергообмена для двунаправленного преобразования гидравлической и электрической энергии. При этом "система энергообмена" в совокупности своих средств и их образующего систему взаимодействия воплощает (так называемую) двунаправленно работающую "Гидроэлектрическую Систему Энергообмена" (обозначаемую HELW), которая (с точки зрения выполняемой функции) превращает электрическую энергию в гидравлическую или (наоборот) гидравлическую энергию в электрическую. Она состоит из гидравлической подсистемы 12 и электрической подсистемы 13, которые механически соединены посредством редуктора или вала 14, причем дальнейшие разъяснения относятся (в общем) к соединению обеих подсистем при помощи вала.

Гидравлическая подсистема 12 состоит в основном из гидравлического моторно-насосного узла, (характерной) частью которого является гидравлическая (вытеснительная) машина 15, имеющая по меньшей мере один предусмотренный для механического соединения с валом элемент, смонтированный на подшипниках.

Основу электрической подсистемы 13 образует (так называемый) "электрический генератор "дикой" частоты - электрический двигатель", (характерную) часть которого образует электрическая (синхронная) машина 20, имеющая по меньшей мере один предусмотренный для механического соединения с валом элемент, смонтированный на подшипниках. Смонтированные на подшипниках элементы гидравлической и электрической машины 15, 20 гидравлической и электрической подсистем 12, 13 соединены валом 14 или редуктором механически для передачи вращения, чтобы (забегая вперед по отношению к дальнейшим разъяснениям) можно было согласовывать коэффициенты полезного действия обеих подсистем 12, 13 по номинальной мощности. К электрической подсистеме 13 относится также (так называемая) "комбинированная электроника регулирования VSCF и мощности двигателя" (VSCF - Variable Speed Constant Frequency), которая (в общем случае) представляет собой электронный аппарат 22, электрически связанный с электрической машиной 20.

О составе гидравлической и электрической подсистем 12, 13 и принципе действия входящих в них элементов будет более подробно сказано позднее (при объяснении фиг.4a).

К обеим подсистемам 12, 13 электрически как средство информационной техники подключен управляющий блок 26, выполняющий функцию (так называемого) "Приоритетно-предохранительного узла" для наблюдения за системой. Управляющий блок 26 наблюдает за обеими подсистемами 12, 13 и осуществляет управление на основании данных о (фактическом) рабочем состоянии гидравлической или электрической системы 12, 13 (гидравлической или электрической машины 15, 20), полученных из (в общем) гидросистемы 10, объединяющей несколько (гидравлических) линий в одну центральную гидросеть, и из (в общем) электрической системы распределения 3, объединяющей несколько электрических сборных шин в центральную электрическую сеть сборных шин, благодаря чему осуществляется соответствующая подналадка или переключение (не показанных на фиг.4) первого и второго элементов переключения режима, встроенных в обе подсистемы 12, 13, и вводится в действие одна из двунаправленных функций подсистем 12, 13.

В соответствии с этим управляющий блок 26 управляет режимом работы подсистем 12, 13 с преобразованием принятого рода энергии в механическую ротационную энергию, передаваемую в (редуктор или) вал 14, или с принятием ротационной энергии (редуктора или) вала и ее преобразованием в требуемый вид энергии для гидравлической или электрической бортовой сети (в общем случае) транспортного средства. При этом, например, гидравлическая энергия, поступающая из гидравлической машины 15, передается при помощи гидравлической машины 15 в гидросистему 10 (центральную гидросеть), подключенную трубопроводом к гидравлической подсистеме 12.

В другом случае, например (переданная на электрическую машину 20 ротационная энергия преобразуется ею в электроэнергию), причем тогда на выходе электрической машины 20 электроэнергия передается в электронный аппарат 22. При этом электронный аппарат 22 выполняет функцию "комбинированной электроники регулирования VSCF и мощности двигателя", которая воплощает (описываемую более подробно позднее) часть электроники мощности, входящую в подсистему 13. Отдаваемая далее электронным аппаратом 22 (рассматриваемая в направлении потока мощности) электроэнергия поступает затем через соединенную с ним электрическую распределительную систему 3 в систему энергоснабжения данного транспортного средства.

На фиг.4a двунаправленно работающая система энергообмена, преобразующая электрическую энергию в гидравлическую или в обратном направлении потока мощности, представлена более подробно на примере самолета.

Согласно схеме системы энергообмена, показанной на фиг.4a, каждая из двух механически соединенных валом 14 или редуктором машин 15, 20, как уже отмечалось, может при соответствующем включении работать как в качестве двигателя, так и в качестве преобразователя мощности вала (ротационной энергии) в электрическую или гидравлическую мощность. При этом приводимая валом гидравлическая машина 15 в режиме насоса преобразует механическую мощность вала в соответствующую развиваемую насосом гидравлическую мощность. В другом случае гидравлическая машина 15, принимающая гидравлическую мощность из гидросистемы 10, в режиме генератора на выходе ее смонтированного на подшипниках элемента выдает механическую мощность вала, которая (механически) через вал 14 или редуктор передается на смонтированный на подшипниках элемент электрической машины 20. Машина 20, как уже указывалось, преобразует механически принятую мощность вала в режиме генератора в электрическую мощность. В другом случае наоборот принятая электрической машиной электроэнергия преобразуется в механическую энергию вала (ротационную энергию), которую ее смонтированный на подшипниках элемент в режиме двигателя на выходной стороне (механически) передает через вал 14 на смонтированный на подшипниках элемент гидравлической машины 15.

Гидравлическая подсистема 12 согласно фиг. 4a состоит в основном из примененной в качестве гидравлической машины регулируемой гидравлической вытеснительной машины, предпочтительно аксиально-поршневой машины с регулируемым наклонным диском 15a, рабочий объем которого определяется регулировочным устройством 16, например, переставным плунжером или электромеханическим устройством, а также из различным образом (электрически, электронным аппаратом или электромеханически) переключаемых регуляторов 17a, 17b, которые воздействуют на механизм регулирования 16, и первого элемента 18 переключения режима, присоединенного трубопроводом к гидравлической вытеснительной машине 15.

Первый элемент 18 переключения режима выполняет функцию клапанной группы, которая, например, состоит из двух включенных параллельно, соединенных трубопроводами клапанов 18a, 18b. Первый клапан 18a выполнен в виде обратного клапана, а второй клапан 18b служит запорным клапаном, вход которого соединен с первым ответвлением 18c (трубопроводное ответвление), которое является входом в гидравлическую подсистему 12. Выходы обоих клапанов 18a, 18b связаны трубопроводами со вторым ответвлением 18d (трубопроводное ответвление), которое соединено трубопроводами с гидравлической вытеснительной машиной 15.

Первый клапан 18a приводится здесь, например, пружиной в пассивное основное положение (в котором он лишен электрического воздействия); в этом положении гидравлическая мощность не может быть принята из гидросистемы 10, но зато нет препятствия насосному режиму гидравлической машины 15, т.е. гидравлическому переносу мощности в гидросистему 10. Следовательно, эта пружина (приводящая клапан 18a в положение, лишенное электрического воздействия) препятствует принятию гидравлической мощности из гидросистемы 10 (точнее - из гидролинии 98). Наоборот, в этом положении гидравлическая машина 15 (в режиме насоса) может через (обратный) клапан 18a вводить в качестве насоса мощность в гидросистему 10 (точнее - в гидролинию 98).

Включаемый здесь (например, электрическим) сигналом второй клапан 18b вводит в действие режим двигателя гидравлической машины 15, благодаря чему гидравлическая мощность принимается из гидросистемы 10 и преобразуется в механическую мощность для электрической подсистемы 13 или (точнее) для (находящейся в режиме генератора) электрической машины 20.

Ту же функцию, которую выполняет описанная выше (и состоящая из клапанов 18a, 18b) клапанная группа, мог бы осуществлять и один альтернативно установленный клапан (single valve), так называемый обратный клапан свободного переключения. В нем функция первого клапана 18a обеспечивается запертым положением второго клапана 18b.

Эта гидравлическая подсистема 12 работает в качестве (известного в современной технике) регулируемого по давлению насоса, комплекс функциональных элементов которого (на фиг.4a) изображен первым контурным участком 19a, или в качестве (известного в современной технике) регулируемого по частоте вращения или так называемого вторично регулируемого гидромотора, комплекс функциональных элементов которого изображен (на фиг.4a) вторым контурным участком 19b.

В обоих комплексах функциональных элементов оба регулятора 17a, 17b соединены отдельно и при помощи информационной техники с регулировочным устройством 16 (например, с переставным плунжером). Далее первый регулятор 17a соединен с (по меньшей мере одним) датчиком, который встроен в (подключенную к второму ответвлению 18 и к вытеснительной машине 15) трубопроводную линию. Аналогичным образом второй регулятор 17b соединен с (по меньшей мере одним) датчиком, который регистрирует (например) вращательное движение (точнее - число оборотов) вала 14. Оба эти датчика 17a, 17b могут быть электрическими, электромеханическими или гидромеханическими (т.е. использующими для передачи сигнала находящуюся под давлением гидравлическую среду); иными словами, датчики используют для передачи сигнала находящуюся под давлением гидравлическую среду.

Первый датчик 17a работает в режиме "Регулируемый по давлению насос" в качестве регулятора давления, реагирующего на выходное давление p₀ насоса. В этом режиме насоса нагнетаемый насосом поток течет в гидравлическую энергосистему через первый клапан 18a (обратный клапан), тогда как второй клапан 18b, как изображено на схеме, запирает поток (внутри клапанной группы).

Второй датчик 17b работает в режиме "Вторично регулируемый гидромотор" в качестве регулятора частоты вращения, который регулирует или управляет частотой вращения n_н вытеснительной машины 15 (в этом режиме работы). Режим работы вводится перестановкой второго клапана 18b в положение "Проход", в результате чего поток течет из гидролинии высокого давления 98 в гидромотор 15.

Второй регулятор 17b, воздействующий на регулировочный механизм, может быть гидромеханическим регулятором, который реагирует на частоту вращения n_н. Он может быть также выполнен в виде электрогидравлического регулятора с электрическим датчиком, осуществляющим измерение частоты вращения n_н. Оба регулятора 17a, 17b, скорреллированные с клапанной группой первого элемента 18 переключения режима через второй (запорный) клапан 18b, соединены с гидравлической вытеснительной машиной 15 с возможностью переключения.

Первый регулятор 17a может - для режима "Регулируемый по давлению насос" - быть гидромеханическим или электронным регулятором с электрогидравлическим исполнительным органом, воздействуя каждый раз на регулировочное устройство 16 для наклонного диска 15a.

В исполнении в качестве электронного регулятора первый регулятор 17a имеет две особые возможности включения в схему: а) Первая возможность включения этого электронного регулятора давления состоит в "Пусковом включении насоса", чтобы из состояния покоя двунаправленной системы энергообмена можно было быстро (т.е. без нагрузки) запустить ее на полную мощность. В стадии пуска, которую задает логический канал режима в управляющем блоке 26, наклонный диск 15b остается в положении нулевого хода, а следовательно, без нагрузки, до тех пор, пока не будет достигнута примерно синхронная частота вращения электрической машины 20 в электрической подсистеме 13. Только после этого первый регулятор 17a начинает регулировать нужное давление p₀.

b) Вторая возможность включения этого электронного регулятора давления относится к установлению заданного давления (т.е. давления, которое должно быть получено путем регулирования). Заданное давление может иметь постоянное значение, соответствующее номинальному давлению p₀ (показанных на фиг.8a-8c) главных насосов 9a-9d с приводом от силовых установок. Установление заданного давления, которое соответствует характеристике (так называемой) "плоской отсечки" (flat cut-off) гидронасоса 9a-9d, задается для первого регулятора 17a логическим каналом режима в управляющем блоке 26 тогда, когда двунаправленная система энергообмена должна работать в качестве поддерживающего гидронасоса в условиях пиковой потребности при параллельно работающем первичном насосе (первичных насосах 9a, 9b, 9c, 9d).

Заданное давление p₀ может также изменяться в зависимости от объемной подачи насоса в соответствии с характеристикой (так называемой) "мягкой отсечки" (soft cut-off) насосов с регулируемым давлением. Такое давление задается для первого регулятора 17a логическим каналом режима в управляющем блоке 26 предпочтительно тогда, когда однонаправленная система энергообмена подает в гидросистему гидравлическую мощность в качестве единственного источника или заменяющего гидронасоса для отказавших первичных насосов (9a, 9b, 9c, 9d) и необходимую для этого максимальную мощность двигателя надо сильнее ограничить.

Электрическая подсистема 13 согласно фиг.4a состоит в основном из электрической машины 20, второго элемента 21 переключения режима и электронного аппарата 22. Электрическая машина 20 может представлять собой, например, синхронную машину трехфазного тока, которая работает в данной системе в качестве электродвигателя или генератора. Второй элемент 21 переключения режима снабжен устройством для переключения полюсов. При этом контактные выводы электронно или электрически регулируемых частей синхронной машины и устройства переключения полюсов (в общем случае) подключены к регулятору напряжения. Электронный аппарат 22 представляет собой известный силовой электронный аппарат, состоящий из подключенных в последовательную цепь в указанном ниже порядке: выпрямитель, инвертор, выходная ступень фильтра. Контактные выводы трехфазного тока в синхронной машине соединены с контактными выводами трехфазного тока (педальными контактами переключательного органа) в устройстве 21 для переключения полюсов. На входной стороне главные контактные выводы выпрямителя (силового электронного аппарата) подключены к одному из контактов (трехфазного тока) многополюсного переключательного органа устройства 21 для переключения полюсов.

К другим контактам (трехфазного тока) в устройстве 21 для переключения полюсов, имеющего по меньшей мере два положения, подключены контактные выводы (трехфазного) соединения, которые можно отключить посредством первого (трехфазного) выключателя 23a, и электрически соединены с первой электрической (трехфазной) сборной шиной 3a. Таким образом на выходной стороне главные контактные выводы выходной ступени фильтра (силового электронного аппарата) тоже соединены с (трехфазным) соединением, которое можно отключить вторым (трехфазным) выключателем 23b, и электрически соединены со второй электрической (трехфазной) сборной шиной 3b. Оба (трехфазных) выключателя 23a, 23b могут быть также иденти