Қосымша қуат блогы (APU) – ұшақ, кемелердегі негізгі жүйелерге қуат беруге арналған құрылғы. 115В AC, 28В DC кернеуін шығарады, тарихы 1-ші Дүниежүзілік соғысқа дейін жетеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Көліктің баламалы қуат көзі
Alternative vehicle power source
Қосалқы қуат блогы (APU) – көлік құралындағы, жылдамдықтан басқа функцияларды энергиямен қамтамасыз ететін құрылғы. Олар көбінесе ірі ұшақтар мен теңіз кемелерінде, сондай-ақ кейбір үлкен құрлық көліктерінде кездеседі. Ұшақтардағы APU әдетте ұшақтың электр жүйелерін іске қосу үшін 400 Гц жиілігінде 115 В айнымалы ток (көбінесе электр желісінде 50/60 Гц болады) береді; ал кейбіреулері 28 В тұрақты ток бере алады. APU бір немесе үш фазалы жүйелер арқылы қуатты жеткізе алады.
An auxiliary power unit (APU) is a device on a vehicle that provides energy for functions other than propulsion. They are commonly found on large aircraft and naval ships as well as some large land vehicles. Aircraft APUs generally produce 115 V AC voltage at 400 Hz (rather than 50/60 Hz in mains supply), to run the electrical systems of the aircraft; others can produce 28 V DC voltage. APUs can provide power through single or three phase systems.
Тарих
Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде британдық жағалау класындағы дирижабльдер, Корольдік теңіз флоты қолданған бірнеше дирижабль түрлерінің бірі, ABC қосалқы қозғалтқышымен жабдықталды. Бұл қозғалтқыштар ұшақтың радио хабарларын таратушы генераторына қуат берді және төтенше жағдайда қосымша ауа сорғысын қосуға мүмкіндік берді. АПБ-ны алғашқы әскери ұшақтардың бірі ретінде британдық Supermarine Nighthawk, бірінші дүниежүзілік соғыс кезіндегі Zeppelin-ге қарсы түнгі жойғыш қолданды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде көптеген ірі американдық әскери ұшақтар АПБ-мен жабдықталды. Бұл қозғалтқыштарды тіпті ресми оқу құжаттарында да "путт-путт" деп атады. Төрт тактілі, Flat twin немесе V twin қозғалтқыштарының түрлі үлгілері қолданылды. Қозғалтқыш 28.5 вольт және 200 амперлік P2 тұрақты ток генераторын игерді (осы P2 генераторларының бірнешеуі негізгі қозғалтқыштармен жұмыс істеді және B-29 ұшағының ұшу кезіндегі тұрақты ток көзі болды). "Путт-путт" негізгі қозғалтқыштарды іске қосу үшін қуат берді және 10000 фут (3048 м) биіктікке көтерілгеннен кейін пайдаланылды. B-29 жерге түсуге дайындалғанда "путт-путт" қайта іске қосылды. Кейбір B-24 Liberator үлгілерінде "путт-путт" ұшақтың алдыңғы бөлігінде, алдыңғы доңғалақтың бөлімінде орнатылған. Douglas C-47 Skytrain көліктік ұшағының кейбір үлгілерінде "путт-путт" пилот кабинасының еденінің астында орналасқан.
During World War I, the British Coastal class blimps, one of several types of airship operated by the Royal Navy, carried a ABC auxiliary engine. These powered a generator for the craft's radio transmitter and, in an emergency, could power an auxiliary air blower. One of the first military fixed wing aircraft to use an APU was the British, World War 1, Supermarine Nighthawk, an anti Zeppelin night fighter. During World War II, a number of large American military aircraft were fitted with APUs. These were typically known as putt–putts, even in official training documents. The putt putt on the B 29 Superfortress bomber was fitted in the unpressurised section at the rear of the aircraft. Various models of four stroke, Flat twin or V twin engines were used. The engine drove a P2, DC generator, rated 28.5 Volts and 200 Amps (several of the same P2 generators, driven by the main engines, were the B 29's DC power source in flight). The putt putt provided power for starting the main engines and was used after take off to a height of 10000 feet (3048 m). The putt putt was restarted when the B 29 was descending to land. Some models of the B 24 Liberator had a putt–putt fitted at the front of the aircraft, inside the nose wheel compartment. Some models of the Douglas C 47 Skytrain transport aircraft carried a putt putt under the cockpit floor.
реактивті қозғалтқыштарға арналған механикалық "жұмысқа қосу" АББ ретінде
Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде салынған алғашқы неміс реактивті қозғалтқыштары неміс инженері Норберт Ридель жасаған механикалық АПУ іске қосу жүйесін пайдаланды. Ол екі тактілі, жазық қозғалтқыштан тұратын, ол Junkers Jumo 004 дизайны үшін сору арнасында жасырылған, әдетте реактивті қозғалтқышты іске қосуға арналған қосалқы қуат блогының алғашқы үлгісі ретінде жұмыс істеді. Арнаның алдыңғы бөлігінде орналасқан тесікте поршеньді қозғалтқышты іске қосатын қолмен тартылатын тұтқасы болды, ол өз кезегінде компрессорды айналдырды. Jumo 004 сору арнасында Riedel блогының цилиндрлерін техникалық қызмет көрсету үшін екі кіру тесігі болды. Riedel үшін бензин/май отынына арналған екі кішкентай "алдын ала араластыру" бактары сақина тәрізді соруға орнатылған. Қозғалтқыш өте қысқа тактілі (диаметрі/тақтысы: 70 мм / 35 мм = 2:1) конструкцияланған, сондықтан ол Jumo 004 сияқты реактивті қозғалтқыштардың сору арнасына сыйып отырды. Айналу жылдамдығын төмендету үшін планетарлық беріліс қосылған. Ол Нюрнбергтегі Victoria компаниясында өндірілді және 1945 жылдың мамыр айына дейін кемінде прототиптік деңгейге жеткен барлық үш неміс реактивті қозғалтқыштары үшін механикалық АПУ стиліндегі іске қосу құрылмысы ретінде қолданылды – Junkers Jumo 004, BMW 003 (Riedel АПУ үшін электрлік іске қосу құрылымын пайдаланғаны ерекше), және Heinkel HeS 011 қозғалтқышының 19 прототипі (сонымен қатар Heinkel жасаған қозғалтқыш корпусының металл жалатынан жоғары орнатылған). 1963 жылы Boeing 727 газ турбиналық АПУ-мен жабдықталған алғашқы реактивті лайнер болды, бұл оған жердегі жабдықтарға тәуелсіз, кішкентай әуежайларда жұмыс істеуге мүмкіндік берді. Көптеген қазіргі заманғы жолаушылар ұшақтарында АПУ ұшақтың құйрығындағы шығару түтігі арқылы анықталады.
The first German jet engines built during the Second World War used a mechanical APU starting system designed by the German engineer Norbert Riedel. It consisted of a two stroke flat engine, which for the Junkers Jumo 004 design was hidden in the intake diverter, essentially functioning as a pioneering example of an auxiliary power unit for starting a jet engine. A hole in the extreme nose of the diverter contained a manual pull handle which started the piston engine, which in turn rotated the compressor. Two spark plug access ports existed in the Jumo 004's intake diverter to service the Riedel unit's cylinders in situ, for maintenance purposes. Two small "premix" tanks for the Riedel's petrol/oil fuel were fitted in the annular intake. The engine was considered an extreme short stroke (bore / stroke: 70 mm / 35 mm = 2:1) design so it could fit within the intake diverter of jet engines like the Jumo 004. For reduction it had an integrated planetary gear. It was produced by Victoria in Nuremberg and served as a mechanical APU style starter for all three German jet engine designs to have made it to at least the prototype stage before May 1945 – the Junkers Jumo 004, the BMW 003 (which uniquely appears to use an electric starter for the Riedel APU), and the prototypes (19 built) of the more advanced Heinkel HeS 011 engine, which mounted it just above the intake passage in the Heinkel crafted sheetmetal of the engine nacelle nose. The Boeing 727 in 1963 was the first jetliner to feature a gas turbine APU, allowing it to operate at smaller airports, independent from ground facilities. The APU can be identified on many modern airliners by an exhaust pipe at the aircraft's tail.
Қуат секциясы
Қуат бөлімі – қозғалтқыштың газ генераторының бөлігі болып табылады және APU үшін барлық білік қуатын өндіреді. Қозғалтқыштың осы бөлімінде ауа мен отын араластырылып, қысылып, тұтандырылып, ыстық және кеңейіп жатқан газдар жасалады. Бұл газ жоғары энергетикалық және турбинаны айналдыру үшін қолданылады, ол өз кезегінде қосалқы беріліс қораптары, сорғылар, электр генераторлары сияқты қозғалтқыштың басқа бөлімдеріне, ал турбожелдеткіш қозғалтқышы болған жағдайда негізгі желдеткішке қуат жеткізеді.
The power section is the gas generator portion of the engine and produces all the shaft power for the APU. In this section of the engine, air and fuel are mixed, compressed and ignited to create hot and expanding gases. This gas is highly energetic and is used to spin the turbine, which in turn powers other sections of the engine, such as auxiliary gearboxes, pumps, electrical generators, and in the case of a turbo fan engine, the main fan.
Жүкті компрессор секциясы
Жүк компрессоры көбінесе ұшаққа пневматикалық қуат беруге арналған осьтік компрессор болып табылады, бірақ кейбір қосымша күш агрегаттары (APU) қуат бөлімінің компрессорынан қысымды ауа алады. Ауа ағынын басқаруға көмектесетін екі жұмыс істейтін құрылғы бар: жүк компрессорына ауа ағынын реттейтін кіріс бағыттағыш қанаттар және турбиналық машинаның тұрақты немесе тербеліссіз жұмысын қамтамасыз ететін қысымды реттеу клапаны. Борттағы қатты оксидті отын ұяшықтарын (SOFC) пайдаланатын қосымша күш агрегаттары зерттелуде.
The load compressor is generally a shaft mounted compressor that provides pneumatic power for the aircraft, though some APUs extract bleed air from the power section compressor. There are two actuated devices to help control the flow of air: the inlet guide vanes that regulate airflow to the load compressor and the surge control valve that maintains stable or surge free operation of the turbo machine. Onboard solid oxide fuel cell (SOFC) APUs are being researched.
Ғарыш кемесі
Ғарыш шаттлының АББ-лары гидравликалық қысыммен қамтамасыз етті. Ғарыш шаттлында гидразин отынымен жұмыс істейтін үш резервтік АББ болды. Олар көтерілу, қайта кіру және қону кезінде ғана қосылатын болды. Көтерілу кезінде АББ-лар шаттлдың үш қозғалтқышын бұруға және олардың ірі клапандарын басқаруға, сондай-ақ басқару беттерін қозғалтуға гидравликалық қуатты қамтамасыз етті. Қону кезінде олар басқару беттерін жылжытып, дөңгелектерді түсіріп, тежегіштерді және алдыңғы дөңгелектің рулін іске қосты. Қонуды тек бір АББ жұмыс істесе де жүзеге асыруға болады. Шаттлдың алғашқы жылдары АББ-ның сенімділігімен мәселелер болды, алғашқы тоғыз шаттл миссиясының үшеуінде бұзылғандықтар тіркелді.
The Space Shuttle APUs provided hydraulic pressure. The Space Shuttle had three redundant APUs, powered by hydrazine fuel. They were only powered up for ascent, re entry, and landing. During ascent, the APUs provided hydraulic power for gimballing of the Shuttle's three engines and control of their large valves, and for movement of the control surfaces. During landing, they moved the control surfaces, lowered the wheels, and powered the brakes and nose wheel steering. Landing could be accomplished with only one APU working. In the early years of the Shuttle there were problems with APU reliability, with malfunctions on three of the first nine Shuttle missions.
Қапталданған көліктер
Кейбір танктерге қосымша қуат агрегаты (APU) электр қуатын қамтамасыз ету үшін орнатылады, бұл негізгі қозғалтқыштың көп жанар майын жұмсауын және үлкен инфрақызыл ізді қабыстыруын болдырмайды. Екінші дүниежүзілік соғыстың басында американдық M4 Sherman танктерінде батареяларын зарядтау үшін поршенді қозғалтқышпен жұмыс істейтін кішкентай APU болған, ал советтік T-34 танктерінде мұндай мүмкіндік болмаған.
APUs are fitted to some tanks to provide electrical power without the high fuel consumption and large infrared signature of the main engine. As early as World War II, the American M4 Sherman had a small, piston engine powered APU for charging the tank's batteries, a feature the Soviet produced T 34 tank did not have.
Коммерциялық көліктер
Тоңазытылған немесе мұздатылған азық-түлік жартылай тіркемесі немесе вагон тасымалданатын кезде сыртқы қуат көзіне қажеттілік болмай, температураны төмен деңгейде ұстап тұру үшін тәуелсіз қосымша қуат блогы (APU) және жанармай багымен жабдықталуы мүмкін. Кейбір ескі дизельді қозғалтқыштарда негізгі қозғалтқышты іске қосу үшін электрмотордың орнына шағын бензинді қозғалтқыш (көбінесе "пони қозғалтқыш" деп аталады) қолданылды. Пони қозғалтқыштың түтін шығару жолы әдетте дизельдің құбырларын жылыту үшін, суық ауа райында іске қосуды жеңілдету үшін орналастырылды. Бұл көбінесе ірі құрылыс техникасында пайдаланылды.
A refrigerated or frozen food semi trailer or train car may be equipped with an independent APU and fuel tank to maintain low temperatures while in transit, without the need for an external transport supplied power source. On some older diesel engined equipment, a small gasoline engine (often called a "pony engine") was used instead of an electric motor to start the main engine. The exhaust path of the pony engine was typically arranged so as to warm the intake manifold of the diesel, to ease starting in colder weather. These were primarily used on large pieces of construction equipment.
Отын элементтері
Соңғы жылдары жүк көліктері мен отын элементтерін өндірушілер бірігіп, шығарындылардың көбісін жойып, дизель отынын тиімдірек пайдаланатын отын элементі APU-ын жасау, сынау және көрсетуге кірісті. 2008 жылы Delphi Electronics және Peterbilt арасындағы DOE қолдауымен құрылған серіктестік, отын элементінің Peterbilt Model 386 жүк көлігінің электроникасына және кондиционеріне симуляцияланған "бос жүріс" жағдайында он сағат бойы қуат бере алатынын көрсетті. Delphi компаниясы 8-ші сыныпты жүк көліктері үшін 5 кВт жүйенің 2012 жылы 8000-9000 долларға сатылатынын хабарлады, бұл басқа "орта деңгейдегі" екі цилиндрлі дизельді APU-лармен бәсекелесе алады, егер олар осы мерзімдерге және бағалық есептерге қол жеткізе алса.
In recent years, truck and fuel cell manufacturers have teamed up to create, test and demonstrate a fuel cell APU that eliminates nearly all emissions and uses diesel fuel more efficiently. In 2008, a DOE sponsored partnership between Delphi Electronics and Peterbilt demonstrated that a fuel cell could provide power to the electronics and air conditioning of a Peterbilt Model 386 under simulated "idling" conditions for ten hours. Delphi has said the 5 kW system for Class 8 trucks will be released in 2012, at an $8000–9000 price tag that would be competitive with other "midrange" two cylinder diesel APUs, should they be able to meet those deadlines and cost estimates.