RU206969U1

RU206969U1 - DEVICE FOR OBTAINING ELECTRIC ENERGY IN A ROTATING ARTILLERY PRODUCT

Info

Publication number: RU206969U1
Application number: RU2021117210U
Authority: RU
Inventors: Владимир Вениаминович Алексеев; Василий Леонидович Литвинов; Алёна Алексеевна Нестерова; Константин Евгеньевич Милевский; Анатолий Васильевич Гуськов
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2021-10-04

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к источникам питания, которые могут быть использованы для инициирования взрывчатого вещества или питания электронных устройств в артиллерийском снаряде.Устройство для получения электрической энергии, содержащее корпус, который жёстко закреплён относительно корпуса снаряда, вал, который свободно вращается внутри корпуса, генератор, состоящий из ротора и статора, причем статор жёстко связан с корпусом, а ротор жёстко сцеплен с валом, систему подшипников и упорных элементов, расположенных внутри корпуса и обеспечивающих соединение и возможность относительного вращения корпуса и вала, а также провода, соединяющие обмотку генератора с потребляющим электрическую энергию устройством.Техническим результатом является получение электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде путем преобразования энергии вращательного движения снаряда. Ток (ЭДС) возникает в генераторе вследствие вращения ротора относительно статора, статор вращается вместе с корпусом, который жёстко закреплён относительно корпуса снаряда, а ротор, благодаря инерции, в момент прохождения снарядом дульного среза можно считать неподвижным. В устройстве вырабатывается энергия, пока есть вращение ротора относительно статора.The proposed utility model relates to power sources that can be used to initiate an explosive or to power electronic devices in an artillery projectile. A device for generating electrical energy, comprising a body that is rigidly fixed relative to the body of the projectile, a shaft that rotates freely inside the body, a generator, consisting of a rotor and a stator, and the stator is rigidly connected to the housing, and the rotor is rigidly coupled to the shaft, a system of bearings and thrust elements located inside the housing and providing connection and the possibility of relative rotation of the housing and the shaft, as well as wires connecting the generator winding with the electrical power energy device. The technical result is the production of electrical energy in a rotating artillery projectile by converting the energy of the rotational movement of the projectile. The current (EMF) arises in the generator due to the rotation of the rotor relative to the stator, the stator rotates together with the housing, which is rigidly fixed relative to the shell of the projectile, and the rotor, due to inertia, can be considered stationary at the moment the projectile passes the muzzle. The device generates energy as long as there is rotation of the rotor relative to the stator.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к источникам питания, которые могут быть использованы для инициирования взрывчатого вещества или питания электронных устройств в артиллерийском снаряде.The proposed utility model relates to power supplies that can be used to initiate an explosive or power electronic devices in an artillery shell.

Известен импульсный магнитоэлектрический генератор [Патент RU 2 250 433 C1], устройство предназначено для приведения в действие электровоспламенителей взрывательных устройств боеприпасов различного назначения при соударении последних с преградой (целью).Known pulsed magnetoelectric generator [Patent RU 2 250 433 C1], the device is designed to actuate electric igniters of explosive devices of ammunition for various purposes when they collide with an obstacle (target).

Однако в данном устройстве электрическая энергия вырабатывается только в момент удара снаряда о преграду (цель), выработка электрической энергии более длительное время, а также во время полёта снаряда, до удара о преграду (цель), не возможна.However, in this device, electrical energy is generated only at the moment the projectile hits the obstacle (target), the generation of electrical energy for a longer time, as well as during the flight of the projectile, before hitting the obstacle (target), is not possible.

Кроме того, известно устройство для получения электрической энергии [Патент US3170403A Маховик генератора в артиллерийской ракете], являющееся прототипом предлагаемой полезной модели, оно устроено следующим образом: в ракете установлен электрогенератор, использующий энергию набегающего потока воздуха для преобразования ее в электрическую энергию для питания потребляющего устройства (взрывателя).In addition, there is a known device for generating electrical energy [Patent US3170403A Generator flywheel in an artillery rocket], which is a prototype of the proposed utility model, it is arranged as follows: an electric generator is installed in the rocket, which uses the energy of the incoming air stream to convert it into electrical energy to power the consuming device (fuse).

В данном устройстве для получения электрической энергии используется кинетическая энергия поступательного движения снаряда, которая в системе координат, связанной со снарядом является энергией набегающего потока воздуха. Недостатком данного устройства является то, что при получении в ракете электрической энергии уменьшается ее кинетическая энергия, т.е. скорость.In this device, to obtain electrical energy, the kinetic energy of the projectile's translational motion is used, which in the coordinate system associated with the projectile is the energy of the incoming air stream. The disadvantage of this device is that when electric energy is received in the rocket, its kinetic energy decreases, i.e. speed.

Кроме того, для преобразования энергии набегающего потока воздуха в электрическую в данном устройстве используется турбина. Это так же является его недостатком, т.к. изготовление турбины ресурсоемкий процесс, ведущий к увеличению себестоимости.In addition, a turbine is used to convert the energy of the incoming air flow into electrical energy in this device. This is also its disadvantage, since the manufacture of a turbine is a resource-intensive process leading to an increase in cost.

Кроме того, указанное устройство предназначено для использования в ракетах.In addition, the specified device is intended for use in missiles.

Общими признаками предлагаемого устройства с прототипом является наличие корпуса, вала и электрогенератора, состоящего из статора и ротора.The common features of the proposed device with the prototype is the presence of a housing, a shaft and an electric generator consisting of a stator and a rotor.

Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является получение электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде, путем преобразования энергии вращательного движения снаряда.The task (technical result) of the proposed utility model is to obtain electrical energy in a rotating artillery projectile by converting the energy of the rotational movement of the projectile.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для получения электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде содержит корпус, который жёстко закреплён относительно корпуса снаряда, вал, который может свободно вращаться относительно корпуса, генератор, состоящий из статора, жёстко связанного с корпусом, и ротора, жёстко сцепленного с валом, систему подшипников и упорных элементов, расположенных внутри корпуса и обеспечивающих соединение и возможность относительного вращения корпуса и вала, а также провода, соединяющие обмотку генератора с потребляющим электрическую энергию устройством.The task is achieved by the fact that the device for generating electrical energy in a rotating artillery projectile contains a body that is rigidly fixed relative to the body of the projectile, a shaft that can rotate freely relative to the body, a generator consisting of a stator rigidly connected to the body, and a rotor rigidly coupled with a shaft, a system of bearings and thrust elements located inside the housing and providing connection and the possibility of relative rotation of the housing and the shaft, as well as wires connecting the generator winding with a device that consumes electrical energy.

Предлагаемое устройство, представленное на чертеже, содержит:The proposed device shown in the drawing contains:

Корпус (1), статор (2), ротор (3), вал (4), систему подшипников, упорных элементов, провода (5) и потребляющее электрическую энергию устройство (6).Housing (1), stator (2), rotor (3), shaft (4), bearing system, thrust elements, wires (5) and power-consuming device (6).

Когда снаряд покоится (до выстрела), ротор относительно статора неподвижен, и ток не течет (не возникает ЭДС).When the projectile is at rest (before the shot), the rotor is stationary relative to the stator, and no current flows (no EMF occurs).

При выстреле вращающийся артиллерийский снаряд за короткий (порядка 0,01 с) промежуток времени приобретает нужную скорость и, соответствующую ей и углу нарезов канала ствола, угловую скорость ω. Соответственно, корпус снаряда, корпус предлагаемого устройства и статор предлагаемого устройства имеют ту же угловую скорость. Ротор может свободно проворачиваться относительно корпуса, поэтому можно принять допущение, что при выстреле, на момент выхода снаряда из канала ствола, он в системе отсчета, связанной с орудием, не вращается. Тогда, если перейти в систему отсчета, связанную с корпусом снаряда, то в этой системе корпус снаряда, корпус предлагаемого устройства и статор неподвижны, а ротор вращается с угловой скоростью -ω. Вращательная энергия ротора с помощью генератора преобразуется в электрическую энергию, возникает ток (ЭДС). Потребляющее электрическую энергию устройство соединено с генератором проводами. В течение полета, энергия вращения ротора будет преобразовываться в электрическую, при этом скорость вращения ротора относительно статора будет уменьшаться.When fired, a rotating artillery projectile in a short (about 0.01 s) period of time acquires the required speed and, corresponding to it and the angle of the rifling of the barrel bore, the angular velocity ω. Accordingly, the body of the projectile, the body of the proposed device and the stator of the proposed device have the same angular velocity. The rotor can rotate freely relative to the body, so it can be assumed that when fired, at the moment the projectile leaves the bore, it does not rotate in the frame of reference associated with the gun. Then, if we go to the frame of reference associated with the projectile body, then in this system the projectile body, the body of the proposed device and the stator are stationary, and the rotor rotates with an angular velocity -ω. The rotational energy of the rotor with the help of a generator is converted into electrical energy, a current (EMF) arises. The device consuming electrical energy is connected to the generator by wires. During the flight, the energy of the rotor rotation will be converted into electrical energy, while the speed of rotation of the rotor relative to the stator will decrease.

Техническим результатом является получение электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде, путем преобразования энергии вращательного движения снаряда. Ток (ЭДС) возникает в генераторе вследствие вращения ротора (3) относительно статора (2), статор вращается вместе с корпусом (1), который жёстко закреплён относительно корпуса снаряда, а ротор, благодаря инерции, в момент прохождения снарядом дульного среза можно считать неподвижным. В устройстве вырабатывается энергия, пока есть вращение ротора относительно статора.The technical result is to obtain electrical energy in a rotating artillery projectile by converting the energy of the rotational movement of the projectile. The current (EMF) arises in the generator due to the rotation of the rotor (3) relative to the stator (2), the stator rotates together with the housing (1), which is rigidly fixed relative to the shell of the projectile, and the rotor, due to inertia, can be considered stationary at the moment the projectile passes the muzzle ... The device generates energy as long as there is rotation of the rotor relative to the stator.

Claims

A device for generating electrical energy, containing a body that is rigidly fixed relative to the body of the projectile, a shaft that rotates freely inside the body, a generator consisting of a rotor and a stator, characterized in that the stator is rigidly connected to the body, and the rotor is rigidly connected to the shaft, the system bearings and thrust elements located inside the housing and providing connection and the possibility of relative rotation of the housing and the shaft, as well as wires connecting the generator winding with the device consuming electrical energy.