Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конвертерное производство

Конвертерное производство

Конвертерное производство — получение стали в сталеплавильных агрегатах-конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплава. Выделяющееся в процессе окисления тепло повышает температуру расплава до необходимой для расплавления стали, то есть конвертер не требует топлива для работы. На начало XXI века более 60 % стали в мире производится конвертерным способом [1] .

Содержание

  • 1 Процессы
    • 1.1 Классификация конвертерных процессов
    • 1.2 Бессемеровский процесс
    • 1.3 Томасовский процесс
    • 1.4 Кислородно-конвертерный процесс
    • 1.5 Устройство конвертера
  • 2 Автоматизация конвертерного процесса
    • 2.1 Основные понятия
    • 2.2 Системы контроля конвертерного процесса
    • 2.3 Автоматические системы управления технологией плавки
    • 2.4 Виды управления конвертерным процессом
  • 3 См. также
  • 4 Примечания

Процессы [ править | править код ]

Классификация конвертерных процессов [ править | править код ]

Основными способами классификации являются способ подвода, состав дутья и других реагентов, состав футеровки, способ ввода дополнительного тепла в конвертер. По способу подвода дутья процессы делятся на три группы:

  • с продувкой снизу;
  • с продувкой сверху;
  • с комбинированной продувкой.

Бессемеровский и томасовский процессы относятся к группе процессов с продувкой снизу. В качестве дутья в этих процессах применяется воздух, обогащённый кислородом воздух и парокислородная смесь. Кислородно-конвертерный процесс и процесс Кальдо относятся к группе процессов с продувкой сверху. Бессемеровский и томасовский процессы уступают место процессам с продувкой сверху.

По способу ввода дополнительного тепла в конвертер выделяют процессы:

  • со сжиганием дополнительного топлива в ходе продувки;
  • с дополнительным дожиганием монооксида углерода до оксидом углерода в полости конвертера;
  • с предварительным подогревом металлолома в конвертере;
  • со сжиганием дополнительного топлива и дожиганием монооксида углерода до оксидом углерода в ходе продувки;
  • с предварительным подогревом металлолома перед продувкой и сжиганием дополнительного топлива в процессе продувки;
  • с предварительным подогревом металлолома перед продувкой и дожиганием газов в ходе продувки;
  • с предварительным подогревом металлолома до продувки, сжиганием дополнительного топлива и дожиганием угарного газа до углекислого в ходе продувки [2] .

Бессемеровский процесс [ править | править код ]

Первый массовый способ получения жидкой стали открыл английский изобретатель Генри Бессемер в 1856. До Бессемера плавленой стали не существовало: невозможно было получить температуру свыше 1500°, необходимую для расплавления металла с пониженным относительно чугуна содержанием углерода. Сталь получали пудлингованием и ковкой криц.

Продувка расплава в бессемеровском конвертере осуществляется атмосферным воздухом. Содержащийся в нём азот уносит заметную часть полезного тепла реакции, не позволяя вносить в плавку большие количества лома, и частично переходит примесью в получаемую сталь. Основной недостаток процесса — невысокое качество металла за счёт неудалённых при продувке вредных примесей (фосфора и серы). Для выплавки бессемеровских чугунов нужны очень чистые по содержанию серы и фосфора железные руды, природные запасы которых ограничены.

Томасовский процесс [ править | править код ]

Англичанин Сидни Гилкрист Томас в 1878 вместо кислой динасовой футеровки бессемеровского конвертера применил основную футеровку, а для связывания фосфора предложил использовать известь. Томасовский процесс позволил перерабатывать высокофосфористые чугуны и получил распространение в странах, где железные руды большинства месторождений содержат много фосфора (Бельгия, Люксембург, др.). Однако и томасовская сталь была низкого качества.

В 1864 французский металлург П. Мартен разработал процесс получения стали в мартеновской печи. В отличие от конвертерных способов получения стали, мартеновский процесс отличался малой требовательностью к химическому составу исходного материала, позволял переплавлять большое количество стального лома; качество мартеновской стали было выше конвертерной. Однако следует заметить, что время плавки в мартеновской печи гораздо больше, чем в конвертере. Мартеновская печь требует внешнего обогрева в течение всей плавки, в то время как конвертер разогревается сам. Вследствие этого мартеновский способ вытесняется окончательно конвертерным. Единственным достоинством стали, выплавленной в мартеновской печи, по сравнению с конвертерной, остается её большой ассортимент, в то время как для повышения количества марок стали конвертерной используют установку доводки стали.

К середине XX века мартеновским способом изготовлялось около 80 % всей стали, производимой в мире. Но именно в этот период началось бурное возрождение конвертерного производства, связанное с применением продувки чистым кислородом.

Кислородно-конвертерный процесс [ править | править код ]

Первый патент на кислородное дутьё получил ещё сам изобретатель процесса Генри Бессемер. Однако опробование идеи долгое время сдерживалось отсутствием тоннажного производства кислорода. Только к началу 1930-х годов кислород промышленной чистоты стал доступен в больших количествах благодаря созданию криогенных установок для сжижения воздуха и разгонки его на фракции. Первые довоенные опыты по продувке чугуна кислородом производились в небольших ковшах вместимостью единицы тонн. В 1933—1936 годах с подачи и под руководством инженера Н. И. Мозгового на киевском заводе «Большевик» были проведены, по-видимому, первые в мировой практике плавки с применением кислородной продувки [3] . Параллельно шли опыты в Германии и Австрии.

Всеобщее вытеснение кислородно-конвертерным производством мартеновского началось только по окончании Второй мировой войны, с воплощением предвоенных наработок по криогенной технике, проектированием и постройкой очень крупных кислородных установок при металлургических заводах, обеспечивавших не только продувку конвертеров, но и обогащение кислородом доменного дутья. Одновременно развивались методы экспресс-контроля параметров плавки: по сравнению с мартеновской конвертерная плавка очень скоротечна (десятки минут) и требует тщательного отслеживания содержания углерода, температуры расплава и отходящих газов и др. с целью своевременного прекращения продувки. Совершенствование автоматики, лабораторной техники и измерительных приборов было таким же необходимым условием выплавки качественной конвертерной стали, как и получение нужных количеств кислорода. Металл, получаемый кислородно-конвертерным процессом, по качеству стал равноценным мартеновской стали, себестоимость стали снизилась на 20—25 %, производительность увеличилась на 25—30 %.

На сегодняшний день существует три основных режима работы кислородного конвертера: с полным дожиганием окиси углерода, с частичным и без дожигания СО.

Существует много разновидностей кислородно-конвертерного процесса, предназначенного для производства стали требуемого качества из чугунов различных составов: низко- и высокофосфористых, кремнистых и низкокремнистых, марганцовистых и высокомарганцовистых и т. п. Наибольшее распространение получил кислородно-конвертерный способ с верхней продувкой чугуна технически чистым кислородом (чистотой не менее 99,5 %, остальные 0,5 % — азот, аргон, криптон).

В начале развития кислородно-конвертерного производства стойкость футеровки была низкой (200—250 плавок), а продолжительность смены футеровки — достаточно высокой. При таком положении дел один из установленных в цехе конвертеров постоянно находился на ремонте. В дальнейшем время эксплуатации конвертера до замены футеровки увеличилась (Так, на ЗСМК в экспериментальном порядке достигли 2500 плавок), время на замену футеровки сократилось и загрузка цехов стала полной [4] .

Устройство конвертера [ править | править код ]

Бессемеровский и томасовский конвертеры представляют собой сосуд грушевидной формы, выполненный из стального листа с футеровкой изнутри. Футеровка бессемеровского конвертера кислая (динасовый кирпич), томасовского — основная (смолодоломит).

Сверху в суживающейся части конвертера — горловине — имеется отверстие, служащее для заливки чугуна и выпуска стали. В классическом конвертере с нижней продувкой дутье, подаваемое в воздушную коробку, поступает в полость конвертера через фурмы (сквозные отверстия), имеющиеся в футеровке днища. Дутьем служит воздух, подаваемый под давлением 0,30—0,35 МПа. Цилиндрическая часть конвертера охвачена опорным кольцом; к нему крепятся цапфы, на которых конвертер поворачивается вокруг горизонтальной оси.

Читать еще:  Двигатель 1kd расход топлива

Стойкость днища бессемеровского конвертера составляет 15—25 плавок, после чего их заменяют. Стойкость остальной футеровки выше: у томасовского конвертера 250—400 плавок, у бессемеровского 1300—2000 плавок. Таким образом, футеровка конвертера — химически активный расходный материал, требующий периодического обновления.

В современном кислородном конвертере дутьё подаётся через опускаемую сверху фурму с несколькими сверхзвуковыми соплами Лаваля на конце, направленными почти под прямым углом к поверхности расплава. Сама фурма, как правило, не заглубляется в расплав. Для предохранения от брызг и отвода газов горловина конвертера прикрывается опускающимся колоколом, также сверху смонтированы и контрольные приборы типа пирометров и газоанализаторов. Режим плавки и состав шихты (процент чугуна, лома, руды, состав и количество добавляемых ферросплавов) рассчитываются компьютером по результатам лабораторных экспресс-анализов и текущих измерений.

Автоматизация конвертерного процесса [ править | править код ]

Основные понятия [ править | править код ]

Конверторный процесс отличается высокой скоростью протекания, что усложняет процесс управления плавкой. Контролируемые параметры процесса разделяют на четыре группы:

  • заданные параметры;
  • начальные параметры;
  • параметры, изменяющиеся по ходу продувки;
  • конечные.

Заданные параметры в системах контроля обычно определены маркой стали и развесом отливаемых слитков. К таким параметрам относятся: масса жидкой стали, состав и температура металла, заданную основность конечного шлака. Начальными параметрами считаются состав, температура и масса жидкого чугуна, также вид и масса металлолома и сыпучих материалов. Относятся к начальным параметрам также и общая масса угля на плавку и общее количество кислорода, необходимое для процесса плавки.

Параметры, изменяющиеся по ходу продувки, называют динамическими. К ним относятся:

  • положение фурмы;
  • минутный и общий расход и давление кислорода;
  • состав и температура металла;
  • состав шлака;
  • расход, состав, температура отходящих газов;
  • светимость факела;
  • уровень шума;
  • вибрации конвертера и фурмы;
  • расход, давление и температура воды на охлаждение фурмы;
  • время присадки сыпучих материалов;
  • время продувки.

Конечные параметры передают информацию о массе получившейся стали, состав и температуру металла, состав шлака. Успешными результатами управления плавкой считается совпадение конечных и заданных параметров. Дополнительными факторами являются минимальные затраты материалов и время процесса плавки.

Системы контроля конвертерного процесса [ править | править код ]

Конвертерная плавка характеризуется следующими системами контроля:

  • Контроль параметров чугуна;
  • Определение массы шихтовых материалов и продуктов плавки;
  • Контроль качества извести;
  • Контроль параметров дутья;
  • Контроль положения кислородной фурмы;
  • Контроль содержания углерода в металле;
  • Контроль температуры металла;
  • Контроль уровня ванны в продувке;
  • Контроль шлакообразования.

Автоматические системы управления технологией плавки [ править | править код ]

С точки зрения автоматического управления в конвертерном производстве выделяют следующие величины [5] :

  • Основные выходные (управляемые) величины: масса металла в процессе и в конце продувки, концентрация углерода, фосфора и серы в ванне в процессе и в конце продувки, температура металла в процессе и в конце продувки.
  • Дополнительные выходные величины: масса шлака, температура шлака, температура конвертерных газов, количество конвертерных газов, состав шлака, состав конвертерных газов.
  • Входные управляющие величины: масса чугуна, масса стального лома, масса руды в каждой порции, масса извести, масса известняка, время ввода в конвертер сыпучих материалов, расход кислорода, расстояние между кислородной фурмой и уровнем спокойной ванны, продолжительность продувки.
  • Контролируемые возмущающие воздействия: содержание в чугуне кремния, марганца, серы, фосфора, температура чугуна, содержание кислорода в дутье, интервал времени между плавками.
  • Неконтролируемые возмущающие воздействия: содержание углерода в чугуне, состав сыпучих материалов, размеры и температура лома, масса и состав попадающего в конвертер миксерного шлака.

Виды управления конвертерным процессом [ править | править код ]

В общем случае рассчитывается необходимое для плавки его количество и количество примесей, а также общее число кислорода. Такие расчеты производят обычно для систем со статическим управлением конвертерной плавки. Динамическое управление процессом плавки используется как метод повышения точности управления, когда необходимо получить сталь заданного состава и температуры без дополнительной операции додувки.

Цель динамического управления состоит не только в получении к моменту прекращения продувки заданных температур и содержания углерода, но и в обеспечении определённых траекторий измерения температуры металла и концентрации углерода в ходе плавки. От того, как изменяется температура металла в процессе продувки, зависит ход шлакообразования, а от него возможность выбросов из конвертера и степень дефосфоризации и десульфурапии металла [5] .

Различают четыре периода плавки в зависимости от динамики изменения температуры отходящих газов [5] :

  • Начальный период (зажигание плавки), характеризуется постоянным расходом кислорода и медленным увеличением температуры.
  • Период подъёма температуры отходящих газов, характерен автоматическим изменением расхода кислорода для обеспечения определённой скорости повышения температуры.
  • Период неизменной температуры отходящих газов, в течение которого поддерживается примерно постоянный расход кислорода.
  • Конечный период понижения температуры отходящих газов, в течение которого расход кислорода поддерживается постоянным.

Конвертация двигателей ЯМЗ в судовые двигатели

ООО «Дизельный цех» производит конвертацию двигателей ЯМЗ в судовые двигатели.

Конвертируются как новые двигатели ЯМЗ, так и двигатели после капитального ремонта.

Стоимость конвертированных двигателей ЯМЗ

№ п/пНаименованиеЯМЗ 236СЯМЗ 238СЯМЗ 238ДСЯМЗ 7511СЯМЗ 240СЯМЗ 850С
1Стоимость конвертированного двигателя после капитального ремонта*, руб.895 000,00958 000,001 135 000,001 620 000,00
2Стоимость конвертированного нового двигателя, руб.1 165 000,001 230 000,001 495 000,001 669 000,002 048 000,00

Примечание: Стоимость может меняться в зависимости от курса валют.

Комплектация двигателей
  • Двухпроводный стартер;
  • Двухпроводный генератор;
  • Термоизолированные выпускные коллектора с защитными щитками;
  • Насос забортной воды;
  • Защита крутящихся механизмов;
  • Топливные трубки высокого давления с защитой от утечки топлива и датчиком сигнализации утечек;
  • Металлические топливные трубки низкого давления;
  • Топливный электромагнитный клапан аварийной останова двигателя;
  • Водо-масленный теплообменник;
  • Водо-водяной теплообменник;
  • Бачок расширительный;
  • Электромагнит рабочего останова двигателя;
  • Опоры передние дизеля;
  • Дублирующие капиллярные датчики температура охлаждающей жидкости, температура масла, давление масла.

Система управления и автоматики «Волна»:

  1. пуск и останова дизеля с основного пульта, установленного на дизеле;
  2. индикацию параметров дизеля на основном пульте;
  3. аварийно- предупредительную сигнализацию и защиту дизеля и редуктора;
  4. индикацию параметров дизеля на выносном пульте управления;
  5. пуск и останова дизеля (дистанционное управление).

Состав системы управления и автоматики «Волна»: основной пульт управления (ОПУ) на дизеле, выносной пульт управления в рубку (ВПУ) с жидкокристаллическим дисплеем.

Так же по желанию заказчика двигатель может комплектоваться: охлаждаемыми выпускными коллекторами, блоком фильтров грубой очистки топлива с обеспечением обслуживания без остановки двигателя, подогревом охлаждающей жидкости, комплектом ЗИП.

Документы
  • Сертификат РРР,
  • Свидетельство о соответствии судового двигателя техническим нормативам выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух,
  • технический паспорт выбросов вредных (загрязняющих) веществ с отработавшими газами,
  • формуляр,
  • руководство по эксплуатации.
Читать еще:  Что собой представляет забойный двигатель
Ресурс работы
  • нового двигателя — 18 000 моточасов;
  • двигателя с капитального ремонта — 12 600 моточасов.

Гарантия на новый двигатель – 1 год, гарантия на двигатель после капитального ремонта – 6 месяцев.

Поиск ответа

Всего найдено: 5

Вопрос № 308025

Здравствуйте! Как правильно написать: » конверсия -первый запуск», » конверсия – первый запуск» или еще как-то? Я перечитал все правила о составных словах, но нигде не нашел примеров, где связываются не два слова, а одно слово и словосочетание из двух слов. Спасибо!

Ответ справочной службы русского языка

Без контекста не вполне ясно, как соединяются эти два понятия. Но если выбор между дефисом и тире, то здесь нужно тире, поскольку вторая часть — это словосочетание.

Вопрос № 281532

Прощу прощения, если это вопрос уже задавали, но по поиску найти ответ на вопрос не удалось. Вопрос в следующем: какое существительное, образованное от глагола «конвертировать» считается наиболее правильным для употребления, если речь идет о конвертировании трафика сайта в покупателей магазина. Как правильнее говорить в подобном случае — конвертация или конверсия ? Заранее благодарю!

Ответ справочной службы русского языка

В словарях это значение не указано, но на практике в таком случае принято использовать слово конверсия .

Вопрос № 259212

Добрый день!
Скажите, пожалуйста, как правильно написать:
конверсия одной валюты в другую
или
конверсия одной валюты на другую.
Спасибо.

Ответ справочной службы русского языка

Верно: конверсия валюты (это и есть обмен валюты данной страны на иностранные валюты).

Вопрос № 217446

1. Корректно ли сочетание -иностранное государство- (например, в таком контексте: обмен ( конверсия ) наличной иностранной валюты одного иностранного государства на наличную валюту другого иностранного государства)? 2. Как вы считаете, возможно ли употребление слова «вноситель»? Контекст: Кассовый работник подписывает это объявление, квитанцию и ордер к нему, ставит печать на квитанции и выдает ее вносителю денег. Спасибо!

Ответ справочной службы русского языка

1. Корректно опустить слово _иностранное: одного государства на . другого государства_. 2. Считаем невозможным.

Вопрос № 211946

Здравствуйте! Что такое слова конверсимы, приведите пожалуйста какие нибудь примеры. Спасибо

Ответ справочной службы русского языка

_ Конверсия _ — выражение одного и того же действия или отношения субъекта и объекта и т. п. в разных, обратных направлениях в эквивалентных по смыслу высказываниях.
_Грамматические конверсивы_ — это прежде всего соотносительные формы залога в действительном и страдательном оборотах: _Государство охраняет памятники культуры — Памятники культуры охраняются государством.
Лексические конверсивы_ — слова, передающие двусторонние субъектно-объектные отношения. Например: _Наши хоккеисты превосходят соперников в скорости — Соперники уступают нашим хоккеистам в скорости; Брат старше сестры — Сестра младше брата_.

Что такое конвертируемый двигатель

180° относительно осей, проходящих через узлы крепления к силовым элементам крыла. При этом двухлопастные винты винтомоторных групп (ВМГ) также предварительно складываются поворотом одной лопасти к другой на 180 градусов, располагаясь попарно и параллельно в сложенном положении в одном обтекателе. Обтекатель имеет сдвижные и поворотные створки, которые позволяют ему выполнять открытие и закрытие в процессе уборки ВМГ внутрь и последующего выпуска при посадке. Исключается вероятность создания отрывного потока на остановленных подъемных винтах, неуправляемых моментов и флаттера. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике. Изобретение может быть использовано при разработке летательных аппаратов (ЛА), в частности вертикального взлета и посадки.

Конвертируемые ЛА, выполненные по классической конструктивно-силовой схеме, сочетают в себе преимущества вертикального взлета — посадки и крейсерского полета, при котором создание подъемной аэродинамической силы происходит на крыле. Такие ЛА способны решать проблемы развития аэродромной сети для труднодоступных районов нашей страны, где отсутствуют возможности использования альтернативных видов транспорта, и тем самым получили бы широкое практическое применение.

Применение многовинтовой схемы, в частности, с электрическими двигателями, решает проблему безопасности при отказе и позволяет использовать двигатели без редукторов, что снижает вес и упрощает конструкцию.

Аналогами являются конвертируемые ЛА, конструктивные решения которых описаны в патентах USA № US 20150274290 A1, ЕС № ЕР2669195 А1, РФ №2635431.

В первом из выше представленных (US 20150274290 A1, МПК В64С 27/50, В64С 27/52 2015 г.), подъемные винты, расположены в мотогондолах на концах крыла, поворачиваются вместе с двигателями на 90° в процессе переходного режима, после чего винт останавливается и его лопасти складываются вдоль оси вала двигателя по потоку. Во втором (ЕР 2669195 А1, МПК В64С 27/22, В64С 27/30, В64С 29/00, В64С 39/02, 2013 г.) — часть винтомоторных групп (ВМГ) на переходном режиме убираются внутрь фюзеляжа путем поворота или складывания пилона, на котором они крепятся, а оставшаяся часть поворачиваются на 90° вместе с пилоном и работают в качестве маршевых ВМГ на крейсерском режиме.

Недостатком таких концепций ЛА является необходимость в системе поворота ВМГ в вертикальной плоскости. Использование такой системы значительно увеличивает вес ЛА, а сложенные подъемные ВМГ в крейсерском режиме полета находятся в потоке и создают дополнительное сопротивление в случае аппарата, представленного в патенте USA № US 20150274290 A1.

В патенте ЕС № ЕР 2669195 А1 предлагается 9 вариантов компоновки 6-ти и 4-х подъемных ВМГ на конвертируемом ЛА, часть которых на переходном режиме — две, три или четыре убираются внутрь фюзеляжа путем поворота пилона, на котором они крепятся, а одна или две ВМГ поворачиваются на 90° вместе с пилоном и работают в качестве маршевой ВМГ на крейсерском режиме. Винты не складываются и не изменяют геометрии.

Так же известен конвертоплан (Патент RU №2635431, МПК В64С 27/22, В64С 27/30, В64С 37/00, 2017 г.), принятый за прототип. В данном решении предлагается конвертоплан, оснащенный силовой установкой с тремя ВМГ, включающими винты, двигатели и пилоны крепления. Две подъемные ВМГ оснащены поворотными пилонами с двумя степенями свободы, закреплены симметрично с боковых сторон в центральной части фюзеляжа, имеют возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости для уборки при горизонтальном полете вперед или назад в ниши фюзеляжа с возможностью фиксации положения, а также возможность поворота в вертикальной плоскости на переходном режиме для создания горизонтальной составляющей тяги и разгона конвертоплана на переходном режиме полета. Винты подъемных ВМГ оптимизированы для режима висения. Третья ВМГ, размещенная в хвостовой части конвертоплана, также имеет возможность поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях, на взлете выполняет функцию подъемной, а на крейсерском режиме — создает горизонтальную тягу и имеет винт, оптимизированный для работы на крейсерском режиме полета. Возможность поворота относительно продольной оси позволяет осуществлять маневрирование на режиме висения.

На режиме висения (вертикальный взлет и посадка) винты всех трех ВМГ создают вертикальную тягу. Затем на переходном режиме они постепенно отклоняются на небольшой угол, создавая горизонтальную составляющую тяги для разгона конвертоплана до скорости, когда крыло начинает создавать подъемную силу равную весу конвертоплана. В конце переходного режима кормовая ВМГ поворачивается на 90° и создает только горизонтальную тягу, а две подъемные ВМГ убираются в ниши внутрь фюзеляжа.

Читать еще:  Шевроле эпика какой двигатель установлен

Такое концептуальное решение наиболее применимо к ЛА, имеющим размерность малых беспилотных ЛА (взлетной массой до 1000 кг). Для беспилотных ЛА внутренний объем фюзеляжа используется для размещения специального оборудования и, как правило, не является критичной величиной.

Для пилотируемого ЛА большей размерности и взлетной массы, имеющего ограничение удельной нагрузки на ометаемую подъемными винтами площадь в соответствии с требованиями допустимой эрозии грунта, диаметры подъемных винтов должны будут достигать значительных размеров, соизмеримых с полуразмахом крыла ЛА или с длиной пассажирской кабины, что соответствует реальным размерам конвертируемого ЛА, имеющего пассажировместимость 9-19 мест и более. Длина поворотных пилонов должна быть не менее радиуса подъемных винтов плюс необходимый зазор для безопасности. При таких габаритах подъемных винтов, убираемые в фюзеляж ВМГ будут занимать значительный объем, который усложнит компоновку пассажирского салона и потребует значительного увеличения размеров фюзеляжа и его омываемой поверхности, а, следовательно, аэродинамического сопротивления ЛА в целом.

Предлагаемое конструктивное решение обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом. По сравнению с другими решениями (патент ЕС № ЕР2669195 А1) и прототипом, патент РФ №2635431, где подъемные винты убираются в фюзеляж, уборка подъемных ВМГ в расположенные на крыле обтекатели обеспечит большую компактность конструкции, позволит уменьшить: габариты поворотных пилонов: общий объем убираемой несущей системы (подъемных ВМГ): дополнительную омываемую поверхность и аэродинамическое сопротивление на крейсерском режиме полета.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является разработка конвертируемого летательного аппарата, который исключает вероятность создания отрывного потока на остановленных подъемных винтах, различных неуправляемых моментов и флаттера, то есть обеспечивает надежность и безопасность, а также высокие скоростные и экономические характеристики, позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление на крейсерском режиме полета.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в конвертируемом летательном аппарате, содержащем фюзеляж, крыло, маршевые винтомоторные группы и убираемые подъемные винтомоторные группы, подъемные винтомоторные группы оснащены складывающимися в плоскости вращения винтами, установлены парами на обоих концах крыла на поворотных пилонах, убираемых при повороте в обтекатели вместе с винтомоторными группами с предварительно сложенными винтами. Обтекатели для уборки подъемных винтомоторных групп оснащены сдвижными и/или поворотными створками. Поворотные пилоны выполнены из отдельных поворотных звеньев.

Фиг. 1 — Конвертируемый ЛА со складываемыми и убираемыми в обтекатели на крыле подъемными винтами во взлетно-посадочной конфигурации.

Фиг. 2 — Складывание подъемных винтов на переходном режиме конвертируемого ЛА.

Фиг. 3 — Уборка подъемных ВМГ внутрь обтекателя конвертируемого ЛА на переходном режиме.

Фиг. 4 — Закрытие створок обтекателя конвертируемого ЛА на завершающей фазе переходного режима.

Фиг. 5 — Конвертируемый ЛА со складываемыми и убираемыми в обтекатели на крыле подъемными винтами в крейсерской конфигурации Предлагаемое решение заключается в том, что закрепленные на поворотных пилонах подъемные винты с двигателями (винтомоторные группы), убираются внутрь специального обтекателя за счет их поворота на угол

180° относительно осей, проходящих через узлы крепления к силовым элементам крыла. При этом двухлопастные винты винтомоторных групп (ВМГ) также предварительно складываются поворотом одной лопасти к другой на 180 градусов, располагаясь попарно и параллельно в сложенном положении в одном обтекателе, что позволяет обеспечить максимальную компактность. Обтекатель имеет сдвижные и поворотные створки, которые и позволяют ему выполнять открытие и закрытие в процессе уборки ВМГ внутрь и последующего выпуска при посадке.

Предлагаемая конструкция конвертируемого ЛА во взлетно-посадочной конфигурации показана на фиг. 1. Конвертируемый ЛА имеет фюзеляж 1, хвостовое оперение 2, крыло 3 с маршевыми ВМГ, включающими воздушные винты 4, а также подъемные винты 5 с приводом от электродвигателей 6, закрепленных на концах крыла попарно на поворотных пилонах (консольных балках) 7, образующих в совокупности подъемные ВМГ. Обтекатели 8 имеют сдвижные и поворотные створки, позволяющие осуществить уборку двух ВМГ внутрь каждого обтекателя 8 на переходных режимах полета, а на крейсерском режиме полета они принимают удобообтекаемую форму. При вертикальном взлете и посадке подъемные винты 5, размещенные на поворотных пилонах 7, создают вертикальную тягу, необходимую для режима висения преобразуемого ЛА. Управление на режиме висения, изменение углов крена и тангажа конвертируемого ЛА осуществляется путем дифференциации тяги четырех подъемных ВМГ.

В начале переходного режима винты 4 маршевых ВМГ начинают создавать тягу, конвертируемый ЛА увеличивает горизонтальную скорость. Когда скорость конвертируемого ЛА достигает значения, при котором подъемная сила крыла становится равной взлетному весу, тяга подъемных винтов 5 уменьшается до 0. Подъемные винты 5 останавливаются и складываются в плоскости вращения путем поворота одной лопасти к другой, как показано на фиг. 2. Затем сложенные лопасти подъемных винтов 5 устанавливаются вдоль поворотных пилонов 7 и фиксируются.

На фиг. 3 показан процесс уборки подъемных ВМГ со сложенными лопастями винта 5 в обтекатель 8. Уборка осуществляется путем поворота пилонов 7 на угол

180°. Поворот осуществляется одновременно для обеих пар подъемных ВМГ, но с заданной десинхронизацией по угловой скорости поворота между передними и задними ВМГ с целью избежания столкновения передних и задних подъемных ВМГ при уборке. Центральные створки обтекателя 8 открываются вверх и вниз для перемещения подъемных ВМГ внутрь обтекателя 8. Завершение поворота при уборке передней и задней подъемных ВМГ происходит синхронно.

После завершения уборки подъемных ВМГ и их фиксации внутри обтекателей 8 их центральные створки закрываются, а передние и задние створки сдвигаются соответственно вперед и назад, как это показано на фиг. 4. Переходный режим завершается соединением и фиксацией створок обтекателя 8.

На фиг. 5 конвертируемый ЛА показан в конфигурации крейсерского полета. Обтекатель 8 с закрытыми створками имеет форму удобообтекаемого тела (каплевидная форма), близкого к телу вращения.

Существует возможность встраивания в поворотные пилоны 7 дополнительного узла поворота, разбивая его на два конструктивных звена или колена, которые при складывании системы будут поворачиваться друг относительно друга. В таком случае, возможно обеспечить большую компактность конструкции при складывании, а подъемные ВМГ будут совершать сложное пространственное перемещение, близкое к плоскопараллельному, так как ВМГ со сложенными винтами не будут разворачиваться при уборке. Такой вариант системы будет иметь преимущества в компактности и уменьшении размеров обтекателя 8, пилоны будут создавать меньшее сопротивление и влияние на аэродинамику конвертируемого ЛА в переходном режиме.

Выполненные расчеты подтверждают, что предлагаемый конвертируемый летательный аппарат исключает вероятность создания отрывного потока на остановленных подъемных винтах, различных неуправляемых моментов и флаттера, т.е. позволит обеспечить необходимую управляемость, надежность и безопасность на всех режимах полета, а также высокие скоростные и экономические характеристик

Конвертируемый летательный аппарат может быть эффективно использован для пассажирских и грузовых перевозок на местных и региональных авиалиниях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector