RU2534470C1 - Electric power system for perspective non-nuclear submarines - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electric power system comprises an accumulator battery, two diesel generating sets, two electrochemical generators, an automatic circuit breaker, electric propulsion system, control boards with switching and protective gear and switchboards. The electric propulsion system is made as all-mode electric propulsion system consisting of a propulsion motor and its power supply system, bypass power diodes are also installed in it and the system is connected to the power line by these diodes. The accumulator battery consists of two groups; each group is coupled to the power mains through automatic circuit breakers at the accumulator battery boards. The accumulator battery is made as a lithium-ion rechargeable cell; each group is divided into subgroups and connected to the power mains through double automatic circuit breakers. The distribution boards are connected to semi-groups of the lithium ion battery through diode isolation.

EFFECT: increased sea endurance of a submarine.

1 dwg

Description

Изобретение относится к судовой электротехнике.The invention relates to marine electrical engineering.

Предназначено для использования на перспективных неатомных подводных лодках. Может быть использовано также в подводных аппаратах с электродвижением.Designed for use on promising non-nuclear submarines. It can also be used in underwater vehicles with electric propulsion.

Известна электроэнергетическая система дизель-электрической подводной лодки (В.С.Соколов, Б.В.Никифоров и др. «Электротехнические и радиоэлектронные системы дизель-электрических подводных лодок», изд. ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин», 2005 г., стр.94), содержащая аккумуляторную батарею, состоящую из двух групп, подключенных к силовой сети через автоматические выключатели в щитах аккумуляторной батареи, два дизель-генератора, электрохимический генератор, подключенный к каждому борту силовой сети через согласующий преобразователь, систему электродвижения, состоящую из главного гребного электродвигателя и электродвигателя экономического хода, щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой, распределительные щиты.The electric power system of a diesel-electric submarine is known (V.S. Sokolov, B.V. Nikiforov and others. “Electrotechnical and radio-electronic systems of diesel-electric submarines”, published by FSUE “TsKB MT Rubin”, 2005, pp. .94) containing a battery consisting of two groups connected to the power network through circuit breakers in the battery boards, two diesel generators, an electrochemical generator connected to each side of the power network through a matching converter, an electric motor system tions, consisting of the main propeller of the motor and the motor of economic progress, control panels with switching and protective equipment, switchboards.

Известный аналог обладает следующими основными недостатками: малая энергоемкость аккумуляторной батареи и, как следствие, малая скрытность подводного хода подводной лодки;A well-known analogue has the following main disadvantages: low power consumption of the battery and, as a consequence, low secrecy of the submarine underwater passage;

длительное время заряда аккумуляторной батареи от электрохимического генератора ввиду его малой мощности.long battery charge from the electrochemical generator due to its low power.

Известна также электроэнергетическая система дизель-электрической подводной лодки, принимаемая за прототип (Дядик А.Н., Никифоров Б.В. «Корабельные энергетические системы», Санкт-Петербург, 2010, стр.507), содержащая аккумуляторную батарею, состоящую из двух групп, подключенных к силовой сети через автоматические выключатели в щитах аккумуляторной батареи, два дизель-генератора, электрохимический генератор, подключенный к каждому борту силовой сети, систему электродвижения, состоящую из главного гребного электродвигателя и электродвигателя экономического хода, щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой, распределительные щиты.Also known is the electric power system of a diesel-electric submarine, taken as a prototype (Dyadik AN, Nikiforov BV “Ship energy systems”, St. Petersburg, 2010, p. 507), containing a battery consisting of two groups connected to the power network through circuit breakers in the panels of the battery, two diesel generators, an electrochemical generator connected to each side of the power network, an electric movement system consisting of a main propeller motor and an electric motor For the economic course, control panels with switching protective equipment, switchboards.

Известная электроэнергетическая система обладает рядом недостатков, обусловленных использованием свинцово-кислотной аккумуляторной батареи и электрохимического генератора малой мощности:The known electric power system has a number of disadvantages due to the use of a lead-acid battery and a low power electrochemical generator:

- относительно низкая энергоемкость аккумуляторной батареи;- relatively low energy consumption of the battery;

- относительно низкие ресурсные показатели;- relatively low resource indicators;

- высокий уровень саморазряда аккумуляторной батареи;- high level of self-discharge of the battery;

- необходимость частого регулярного технического обслуживания во время эксплуатации;- the need for frequent regular maintenance during operation;

- необходимость наличия ряда вспомогательных систем;- the need for a number of auxiliary systems;

- относительно малая мощность электрохимического генератора, обеспечивающего заряд аккумуляторной батареи малыми токами длительное время.- a relatively low power electrochemical generator that provides a small amount of battery charge currents for a long time.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение подводной автономности неатомных подводных лодок за счет применения в составе электроэнергетической системы двух электрохимических генераторов, всережимной системы электродвижения и литий-ионной аккумуляторной батареи.The objective of the invention is to increase the underwater autonomy of non-nuclear submarines due to the use of two electrochemical generators, an all-mode electric propulsion system and a lithium-ion battery in the electric power system.

Поставленная задача достигается тем, что в составе электроэнергетической системы применены два электрохимических генератора, всережимная система электродвижения, литий-ионная аккумуляторная батарея. Каждый электрохимический генератор подключен к своему борту силовой сети через автоматический выключатель в соответствующем щите аккумуляторной батареи. Всережимная система электродвижения, состоящая из гребного электродвигателя и системы его электропитания, подключена к силовой сети через обратные силовые диоды, установленные в системе электропитания гребного электродвигателя. Каждая группа литий-ионной аккумуляторной батареи разделена на полугруппы, подключенные к силовой сети через сдвоенные автоматические выключатели.The task is achieved by the fact that two electrochemical generators, an all-mode electric propulsion system, and a lithium-ion battery are used in the electric power system. Each electrochemical generator is connected to its board of the power network through a circuit breaker in the corresponding shield of the battery. An all-mode electric propulsion system, consisting of a propeller motor and its power supply system, is connected to the power network through reverse power diodes installed in the power supply system of the propeller motor. Each group of a lithium-ion battery is divided into semigroups connected to the power network via dual circuit breakers.

Два распределительных щита подключены к полугруппам аккумуляторной батареи через диодные развязки.Two switchboards are connected to the semigroups of the battery through diode junctions.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема электроэнергетической системы.The essence of the invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a diagram of an electric power system.

Предлагаемая электроэнергетическая система для перспективных неатомных подводных лодок содержит: две группы аккумуляторной батареи - 1 разделенные на полугруппы - 2, каждая полугруппа аккумуляторной батареи - 2 подключена к силовой сети через сдвоенные автоматические выключатели - 4 в щитах аккумуляторной батареи - 3, каждый электрохимический генератор - 8 подключен к своему борту силовой сети через автоматический выключатель - 5 в соответствующем щите аккумуляторной батареи - 3, два распределительных щита - 6 подключены к полугруппам аккумуляторной батареи - 2 через диодные развязки - 7, два дизель-генератора - 9 и два распределительных щита - 11 подключены к своему борту силовой сети через щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой - 10, всережимная система электродвижения - 12, состоящая из гребного электродвигателя - 15 и системы его электропитания - 13 подключена к силовой сети через щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой - 10 с помощью обратных силовых диодов - 14, установленных в системе электропитания -13 гребного электродвигателя - 15.The proposed electric power system for promising non-nuclear submarines contains: two battery groups - 1 divided into semigroups - 2, each battery semigroup - 2 is connected to the power network through dual circuit breakers - 4 in the battery panels - 3, each electrochemical generator - 8 connected to its board of the power network through a circuit breaker - 5 in the corresponding battery box - 3, two switchboards - 6 are connected to the battery semigroups a nuclear battery - 2 through diode junctions - 7, two diesel generators - 9 and two switchboards - 11 are connected to their board of the power network through control panels with switching and protective equipment - 10, an all-mode electric propulsion system - 12, consisting of a rowing electric motor - 15 and its power supply systems - 13 is connected to the power network through control panels with switching and protective equipment - 10 using reverse power diodes - 14 installed in the power supply system -13 of the outboard motor - 15.

Работа электроэнергетической системы осуществляется следующим образом.The work of the electric power system is as follows.

Каждая группа литий-ионной аккумуляторной батареи 1 разбита на полугруппы 2. Защита каждой полугруппы 2 от токов короткого замыкания обеспечивается ее подключением через сдвоенные автоматические выключатели 4 в соответствующих щитах аккумуляторной батареи 3. Такая схема подключения и защиты литий-ионной аккумуляторной батареи позволяет при необходимости наращивать количество элементов аккумуляторной батареи, тем самым повышая ее суммарную энергию.Each group of lithium-ion battery 1 is divided into semigroups 2. Protection of each semigroup 2 from short-circuit currents is ensured by its connection via dual circuit breakers 4 in the corresponding panels of the battery 3. This connection and protection circuit of the lithium-ion battery allows you to increase if necessary the number of battery cells, thereby increasing its total energy.

Каждый электрохимический генератор 8 обеспечивает электропитание корабельных потребителей и заряд группы аккумуляторной батареи 1 своего борта, а также электропитание всережимной системы электродвижения 12. Использование двух электрохимических генераторов обеспечивает повышение надежности питания корабельных потребителей электроэнергии и сокращение времени заряда аккумуляторной батареи в подводном положении.Each electrochemical generator 8 provides power to ship consumers and the charge of the battery group 1 of its board, as well as power to the all-mode electric propulsion system 12. The use of two electrochemical generators improves the reliability of power supply to ship electricity consumers and reduces the charge time of the battery in the underwater position.

Электропитание потребителей обеспечивается от распределительных щитов 6 и 11. Для надежного электропитания важных потребителей в аварийных ситуациях предусмотрены два распределительных щита 6, подключенных непосредственно к полугруппам аккумуляторной батареи 2 через диодные развязки 7, что обеспечивает равномерный разряд и поддержание одинакового уровня напряжений на полугруппах 2.Power supply to consumers is provided from switchboards 6 and 11. For reliable power supply to important consumers in emergency situations, two switchboards 6 are connected directly to the battery semigroups 2 via diode junctions 7, which ensures uniform discharge and maintaining the same voltage level in the semigroups 2.

Для обеспечения хода во всех режимах эксплуатации подводной лодки применена всережимная система электродвижения 12, состоящая из гребного электродвигателя 15 и системы его электропитания 13. В системе электропитания 13 реализовано последовательное соединение групп аккумуляторной батареи 1 правого и левого бортов. Для сохранения безостановочной работы всережимной системы электродвижения 12, при выходе из строя одной из групп аккумуляторной батареи 1, в системе электропитания 13 установлены силовые обратные диоды 14.To ensure the course in all operating modes of the submarine, an all-mode electric propulsion system 12 was used, consisting of a rowing electric motor 15 and its power supply system 13. The power supply system 13 implements a series connection of the battery groups 1 of the starboard and starboard sides. To maintain the non-stop operation of the all-mode electric propulsion system 12, in the event of failure of one of the groups of the battery 1, power reverse diodes 14 are installed in the power supply system 13.

Предлагаемая электроэнергетическая система обеспечивает значительное увеличение подводной автономности подводной лодки и надежное электропитание ответственных потребителей.The proposed electric power system provides a significant increase in submarine autonomy of the submarine and reliable power supply for responsible consumers.

Claims (1)

Электроэнергетическая система для перспективных неатомных подводных лодок, содержащая аккумуляторную батарею, состоящую из двух групп, каждая из которых подключена к силовой сети через автоматические выключатели в щитах аккумуляторной батареи, два дизель-генератора, электрохимический генератор, систему электродвижения, щиты управления с коммутационно-защитной аппаратурой, распределительные щиты, отличающаяся тем, что электроэнергетическая система снабжена вторым электрохимическим генератором, каждый из которых подключен к своему борту силовой сети через автоматический выключатель, система электродвижения выполнена всережимной системой электродвижения, состоящей из гребного электродвигателя и системы его электропитания, в которой установлены обратные силовые диоды, с помощью которых она подсоединена к силовой сети, а аккумуляторная батарея выполнена в виде литий-ионной аккумуляторной батареи, каждая группа которой разделена на полугруппы и подключена к силовой сети через сдвоенные автоматические выключатели, причем распределительные щиты подключены к полугруппам литий-ионной аккумуляторной батареи через диодные развязки. An electric power system for advanced non-nuclear submarines, containing a battery consisting of two groups, each of which is connected to the power network through circuit breakers in the battery panels, two diesel generators, an electrochemical generator, an electric propulsion system, control panels with switching and protective equipment distribution boards, characterized in that the electric power system is equipped with a second electrochemical generator, each of which is connected to its onboard the power network through a circuit breaker, the electric propulsion system is made by an all-mode electric propulsion system consisting of a propeller motor and its power supply system, in which reverse power diodes are installed, with which it is connected to the power network, and the battery is made in the form of a lithium-ion battery , each group of which is divided into semigroups and connected to the power network through dual circuit breakers, with switchboards connected to the floor groups of lithium-ion batteries through diode isolation.