Способ создания движущей силы и устройство для его осуществления

Способ создания движущей силы и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в двигательных системах для перемещения в условиях пониженной гравитации невесомости. Для улучшения тяговых характеристик в.процессе взаимодействия с внешним магнитным .полем токопроводящего контура его токоиндуцирующие элементы перемещают с различными тангенциальными скоростями, а при переходах в противофазы вращения индуцирование тока в нем прерывают. Реализующее данный способ устройство, содержит периодически размыкаемый прямоугольный токопроводящий контур, со смещенной относительно оси симметрии 00 осью привода О1 О1 . 2 с. и 1 з.п.ф-лы. 3 ил, СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4913179/07 (22) 25.02.91 (46) 07.03,93. Бюл, N 9 (71) Кабардино-Балкарский государственный университет (72) В,И.Алтухов, А.И.Алтухов и М.Б,Байдаев (73) Кабардино-Балкарский государственный университет (56) Патент Франции ¹ 2059822, кл, F 03 Н 5/00, 1971.

Патент Франции ¹ 2094762, кл. F 03 Н 5/00, 1973.

Pajak i. — Budowa i dziaiarne statkow

Kosrniznych z napedem magnetycznym.—

Przeglad techniczny. — Warszawa, 1980, N 16, с. 21 — 23.

Бурдаков В.П„Данилов Ю.И. — Внешние ресурсы и космонавтика. — 1976, с. 444445, Изобретение относится к проблеме создания движущей силы в безопорном пространстве и может использоваться при разработке. двигательных систем, например, автономного типа, применяемых в космической навигации.

Целью изобретения является улучшение тяговых характеристик, На фиг.1 показана принципиальная схема движителя (его простейший вариант), поясняющая принцип возникновения движущей силы; на фиг.2 — зависимость эффективности движителя от размерного фактора контура и фактора смещения оси вращения; на фиг. 3 — зависимость удельной весовой тяги контура от его размерного фактора.

На фигурах приняты следующие обозначения:

L и Н вЂ” длина и ширина контура;, Ы, l 801245 A3

00 осью привода О О . 2 с. и 1 з.п.ф-лы. 3

I I ил, аЬ, cd — верхний и нижний токоиндуцирующие элементы-стороны контура;

00, ΠΠ— ось симметрии контура и ось

1 его вращения;

Л вЂ” смещение оси вращения относительно оси симметрии контура; я = i/Í вЂ” размерный фактор;

Л/Н вЂ” фактор смещения оси вращения;

 — индукция внешнего однородного постоянного магнитного поля; в- частота вращения контура;

i — ток, индуцируемый в контуре;

М) и М2 — моменты сил, действующие соответственно на элементы:.контура ab и с;

FA, F u Fx — соответственно сила Ампера, движущая сила и проекция движущей силы на ось Х

P — вес контура-движителя; ,00

О

Ю

;Ql

1801245

К вЂ” ключ, коммутатор, Предложение реализуется следующим образом, Токопроводящий контур abed помещают во внешнем однородном постоянном магнитном поле и закрепляют на оси О О и ри вода, находя щейся со смещением Л относительно оси симметрии ОО контура. При вращении последнего с частотой в в направлении, показанном стрелкой, в нем индуцируется ток i, направление которого определяется в соответствии с правилом правой руки, В свою очередь на участки ab и cd с током i в магнитном поле В действует сила Ампера FA = iLB, под действием которой совершается механическая работа.

Под влиянием указанной силы на,элементы ab u cd констра (в моменты времени, когда плоскость контура будет непараллельной вектору В) будут действовать соответственно различные по величине моменты сил.

В положении контура, показанном на фиг.1, которое назовем фазой, это будут моменты

M> = FA(H/2+ Л) и М = FA(H/2 — ® Разность моментов и является причиной возникновения результирующей силы Fx, которая приложена к оси вращения контура и дает импульс для его поступательного движения, Нетрудно видеть, что величина движущей силы зависит от соотношения геометрических размеров контура, положения его оси вращения, величин го и В, а также числа контуров.

В указанном на фиг.1 положении контура Fx имеет наибольшую величину, При повороте контура на 90 величина Fx уменьшится до нуля. Если при дальнейшем вращении и переходе в противофазу контур не разорвать путем размыкания его концов, например, с помощью электронного ключа

"К" или иного коммутирующего элемента, то — в результате изменения направления индукционного тока i на противоположное и связанного с этим изменением на противоположное действие движущей силы-контур, испытания действие обратного импульса, вернется в исходное положение. Таким образом, чтобы исключить колебания подвески контура (ею можно считать ось привода) и обеспечить поступательность движения, необходимо токоиндуцирующую цель (контур) периодически при переходах из фазы в противофазу — разрывать, а при переходах и з и роти вафа зы в фазу — за м ы кать.

Рассмотрим конкретный пример простейшего варианта движителя, представляющий собой плоский контур-катушку прямоугольной формы длиной 5х10 м, шириной 1х10 м, имеющей 600 витков медной

55 проволоки диаметром 1х10 м (R = 100 ом), концы которой посредством подвижных контактов взаимодействуют с кольцом-прерывателем (не показано).

При вращении такого контура вокруг стороны cd в однородном постоянном магнитном поле В = 0,16 Тл с частотой () = 10

Гц величина возникающей движущей силы, приводящей контур в каждой фазе (положительный полупериод) вращения в поступательное движение, достигала, как было определено экспериментально, наибольшего значения 12 г, которое хорошо согласуется с теоретически найденным значением, равным 14,46 г. Для указанного контура его удельная весовая тяга Fx/Ð 1,86, что во много раз превышает величину удельной весовой тяги устройства-прототипа.

В других примерах изменялись геометрические параметры контура, положение оси вращения, значения В, в, P. Результаты экспериментальных исследований представлены графически на фиг.2 и 3, из которых можно сделать следующие выводы; наибольшая удельная весовая тяга развивается в случае, когда е 3 (см, фиг.3); — движущая сила при различных значениях о максимальна, когда ЛН 0,3 (см. фиг,2); — в интервале (O,с о) значений упри оптимальном значения Л/Ны 0,3 величина удельного Амперового усилия Гх/Гд

=0,5...0,866. Э ксперименты также показали, что предлагаемое решение обеспечивает высокий (98 ) КПД преобразования энергии привода, Для описанного примера величина удельной весовой тяги Fx/Р 2 (при весе рамки, равном 6,45 г), что во много раз превышает этот показатель у прототипа, Простота и технологичность конструкции обеспечивает высокую надежность движителя (наработка на отказ — до 10 час)

5 исключает потребность в дефицитных материалах и приборах для управления движением, Предлагаемое решение характеризуется высокой точностью фиксирования величины тяги ЬFx/Fx 0,01/, При этом надо отметить, что характер движения существенно улучшается, если движитель выполнен в виде ротора, содержащего систему идентичных контуров, закрепленных с определенным шагом на единой оси вращения.

Описанные преимущества несомненно позволят широко использовать предлагаемое решение при создании различного типа летательных аппаратов для перемещения в условиях пониженной гравитации и невесомости.

1801245

Формула изобретения

1. Способ создания движущей силы, основанный на взаимодействии индуцируемого во вращающемся контуре электрического тока с внешним магнитным полем, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения тяговых характеристик, в процессе вращения контура его токоиндуцирующие элементы перемещают с различными тангенциальными скоростями, причем при переходах контура в противофэзу индуцирование тока в нем прерывают.

2, Устройство для создания движущей силы, включающее по меньшей мере один токопроводящий контур, привод контура во вращение, отл и ча ю щеес я тем, что, с целью улучшения тяговых характеристик, контур выполнен в виде прямоугольника с

5 возможностью его периодического размыкания и замыкания, а ось привода смещена параллельно оси симметрии контура и расположена в плоскости нахождения контура.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е10 с я тем, что отношение длины контура к его ширине равно 0,2...30,0, а отношение величины смещения оси привода относительно оси симметрии контура к его ширине—

0,003 — 3,0, 15

1801245

Соста вител ь Г. Иска кова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И.Шулла

Редактор

Заказ 1192 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Р

Ц01ППЬ 1 Ю,З fC П З,Ф

Рог. Я

Р

П1 ЦЗ fbi ЛР 100 Ю Л

Риг 3