устройство для поворота летательного аппарата

Формула изобретения

Устройство для поворота летательного аппарата, включающее ротор с обмоткой, отличающееся тем, 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.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

Одним из типов исполнительных элементов системы ориентации (стабилизации), как системы автоматического управления, могут быть электрические двигатели.

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).

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.

Технической задачей изобретения является разработка устройства, создающего моменты сил, способные поворачивать подвижные объекты, перемещающиеся в пространстве относительно силовых линий магнитного поля Земли.

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.

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.

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.

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.

В данном устройстве нет имеющегося в известных электрических двигателях статора с его магнитной системой. Его роль выполняет магнитное поле Земли.

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.

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.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет использовать его в качестве исполнительного элемента для ориентации летательного аппарата, движущегося по орбите вокруг Земли.