RU2474519C2

RU2474519C2 - Device to turn aircraft

Info

Publication number: RU2474519C2
Application number: RU2011116599/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Шкуратов; Сергей Павлович Скворнюк; Дмитрий Александрович Шкуратов
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2013-02-10
Also published as: RU2011116599A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly, to motors, and may be used for creating moments of forces to turn moving objects in space relative to magnetic field lines. Winding turns are located outside moving object moving in magnetic field of the Earth. Two opposite sides of every turn are located along axis of turn of moving object and on opposite sides of said axis. Other parts of turns are covered by magneto-impermeable shields.

EFFECT: creation of moments of fields to turn moving objects in terrestrial magnetic lines.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электрической технике, в частности к электрическим двигателям, и может быть использовано для создания моментов сил, способных поворачивать подвижные объекты, перемещающиеся в пространстве относительно силовых линий магнитного поля.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric motors, and can be used to create moments of force that can rotate movable objects moving in space relative to the magnetic field lines.

Для поворота летательного аппарата могут использоваться аэродинамические или газодинамические органы управления, реактивные двигатели. Первые требуют нахождения летательного аппарата в достаточно плотных слоях атмосферы и неэффективны на больших высотах, вторые требуют наличия реактивных или ракетных двигателей и запаса топлива, что снижает массу полезной нагрузки аппарата.To rotate the aircraft can be used aerodynamic or gas-dynamic controls, jet engines. The former require the aircraft to be located in sufficiently dense atmospheric layers and are ineffective at high altitudes; the latter require the presence of jet or rocket engines and a fuel supply, which reduces the mass of the payload of the apparatus.

Одним из типов исполнительных элементов системы ориентации (стабилизации), как системы автоматического управления, могут быть электрические двигатели.One of the types of executive elements of the orientation system (stabilization), as an automatic control system, can be electric motors.

Наиболее близким к предлагаемому решению является моментный вентильный двигатель постоянного тока, в котором статор и ротор не имеют общего корпуса и подшипников. Данные двигатели применяются в системах гироскопической стабилизации, системах точного позиционирования (Н.И.Волков, В.П.Миловзоров, Электромашинные устройства автоматики. Изд.2. Учебник для студентов вузов. М.: «Высшая школа», 1986, с.264-265).Closest to the proposed solution is a torque DC motor, in which the stator and rotor do not have a common housing and bearings. These engines are used in gyroscopic stabilization systems, accurate positioning systems (N.I. Volkov, V.P. Milovzorov, Electromechanical devices for automation. Vol. 2. Textbook for university students. M.: Higher School, 1986, p. 264 -265).

Существенным недостатком такого двигателя является принципиальная невозможность использования его в качестве исполнительного элемента, позволяющего управлять угловым положением летательного аппарата, движущегося по орбите вокруг Земли. Ротор и статор такого двигателя создают моменты относительно оси двигателя, но это внутренние моменты, которые не могут привести к повороту летательного аппарата.A significant drawback of such an engine is the fundamental impossibility of using it as an actuating element that allows you to control the angular position of an aircraft moving in orbit around the Earth. The rotor and stator of such an engine create moments relative to the axis of the engine, but these are internal moments that cannot lead to rotation of the aircraft.

Технической задачей изобретения является разработка устройства, создающего моменты сил, способные поворачивать подвижные объекты, перемещающиеся в пространстве относительно силовых линий магнитного поля Земли.An object of the invention is to develop a device that creates moments of force that can rotate moving objects moving in space relative to the lines of force of the Earth's magnetic field.

Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению витки обмотки расположены снаружи летательного аппарата, причем две противоположные стороны каждого витка расположены вдоль оси поворота и по разные стороны этой оси, а остальные части витка закрыты магнитонепроницаемыми экранами.This goal is achieved by the fact that according to the invention, the turns of the winding are located outside the aircraft, and two opposite sides of each turn are located along the axis of rotation and on opposite sides of this axis, and the remaining parts of the turn are closed by magnetically tight shields.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является то, что витки обмотки расположены снаружи летательного аппарата, причем две противоположные стороны каждого витка расположены вдоль оси поворота и по разные стороны этой оси, а остальные части витка закрыты магнитонепроницаемыми экранами.A significant difference of the proposed technical solution is that the turns of the winding are located outside the aircraft, and two opposite sides of each turn are located along the axis of rotation and on opposite sides of this axis, and the remaining parts of the turn are closed by magnetically tight shields.

На чертеже показано устройство для поворота летательного аппарата. Снаружи летательного аппарата 1 расположены витки 2 обмотки. Вдоль оси 3 поворота летательного аппарата расположены две противоположные стороны каждого витка обмотки, остальные части витков закрыты магнитонепроницаемыми экранами 4.The drawing shows a device for turning the aircraft. Outside of the aircraft 1, windings 2 are located. Along the axis 3 of rotation of the aircraft are two opposite sides of each coil of the winding, the remaining parts of the turns are closed by magnetically tight shields 4.

При протекании по обмотке 2 электрического тока действует сила F, которая создает вращающий момент М, приводящий к повороту летательного аппарата 1 относительно оси 2. Магнитонепроницаемые экраны 4 препятствуют взаимодействию электрического тока, протекающего в проводах обмотки, расположенных в экранах, с магнитным полем Земли, чтобы не создавался момент сил, стремящийся развернуть летательный аппарат относительно оси, перпендикулярной оси поворота 3.When the electric current flows through the winding 2, a force F is applied, which creates a torque M, leading to the rotation of the aircraft 1 relative to axis 2. Magnetically tight shields 4 prevent the interaction of the electric current flowing in the winding wires located in the shields with the Earth's magnetic field so that no moment of forces was created which tended to rotate the aircraft about an axis perpendicular to the axis of rotation 3.

В данном устройстве нет имеющегося в известных электрических двигателях статора с его магнитной системой. Его роль выполняет магнитное поле Земли.This device does not have a stator in its known electric motors with its magnetic system. Its role is played by the Earth's magnetic field.

В данном устройстве отсутствует проблема передачи электрической энергии с неподвижного источника на подвижный ротор, т.к. источник энергии и обмотки ротора неподвижны относительно друг друга, а необходимость смены направления тока для изменения направления вращающего момента может быть решена так же, как и у вентильных двигателей.In this device, there is no problem of transferring electrical energy from a fixed source to a movable rotor, because the energy source and the rotor windings are stationary relative to each other, and the need to change the direction of the current to change the direction of torque can be solved in the same way as for valve motors.

Небольшая напряженность магнитного поля Земли позволяет получить сравнительно небольшие моменты сил, которые, однако, могут действовать продолжительное время, поворачивая летательный аппарат в пространстве на требуемый угол. Так, например, при массе цилиндрического летательного аппарата 5000 кг и его радиусе 1 м, длине неэкранированной части обмотки 100 м (25 витков обмотки при длине объекта 2 м) и токе в ней 10а, создаваемый момент в состоянии повернуть летательный аппарат за 1 минуту на 2°, а за 5 минут этот поворот уже может составить 50°. Изменения скорости поворота можно получить, изменяя длину обмотки, величину тока в обмотке или время его включения.The small intensity of the Earth’s magnetic field allows one to obtain relatively small moments of forces, which, however, can act for a long time, turning the aircraft in space by the required angle. So, for example, with a mass of a cylindrical aircraft of 5000 kg and its radius of 1 m, the length of the unshielded part of the winding 100 m (25 turns of the winding with an object length of 2 m) and a current of 10a in it, the moment created is able to turn the aircraft in 1 minute by 2 °, and in 5 minutes this turn can already be 50 °. Changes in the rotation speed can be obtained by changing the length of the winding, the magnitude of the current in the winding or the time it is turned on.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет использовать его в качестве исполнительного элемента для ориентации летательного аппарата, движущегося по орбите вокруг Земли.Thus, the proposed technical solution allows you to use it as an actuating element for the orientation of an aircraft moving in orbit around the Earth.

Claims

A device for rotating an aircraft, including a rotor with a winding, characterized in that the turns of the winding are located outside the aircraft, the two opposite sides of each turn being located along the axis of rotation and on different sides of this axis, and the remaining parts of the turn are closed by magnetically tight shields.