Теоретические основы принципа работы электрокинетического движителя

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических, аппаратов

зование ПО Thermica из методики расчета температурных деформаций.

Третий и четвертый этапы методики расчета температурных деформаций реализованы стандартными средствами ПО ANSYS Workbench.

Таким образом, по завершении работ по интеграции имеющихся моделей в среду ANSYS Workbench, а также после разработки пользовательского расширения, позволяющего реализовать «орбитальный калькулятор», АО «ИСС» получит инструмент, дающий широкие возможности в области проведения расчетов антенн для космических аппаратов и их междисциплинарного анализа.

Библиографические ссылки

1. Голдобин Н. Н., Голдобина Я. Л. Методика расчета температурных деформаций космического крупногабаритного рефлектора // Решетневские чтения : материалы Междунар. научной конф. Красноярск, 2015. С. 95-97.

2. Голдобин Н. Н. Анализ температурных деформаций космического крупногабаритного рефлектора диаметром до 48 метров // Решетневские чтения : материалы Междунар. научной конф. Красноярск, 2015. С. 97-99.

3. Шендалев Д. О., Елизаров Д. А., Нехаев Д. П. Тепловой и термоупругий анализ рефлектора с использованием Ansys и пользовательских расширений CADFEM // Решетневские чтения : материалы Междунар. научной конф. Красноярск, 2015. С. 265-266.

References

1. Goldobin N. N., Goldobina Y. L. Metodica rascheta temperaturnih deformaciy kosmicheskogo krupnogabarintnogo reflector // Materialy Megdynarodnoy nauchnoy konferencii "Reshetnevskiye chteniya". Krasnoyarsk, 2015. P. 95-97.

2. Goldobin N. N. Analiz temperaturnih deformaciy kosmicheskogo krupnogabaritnogo reflector diametrom do 48 metrov // Materialy Megdynarodnoy nauchnoy konferencii "Reshetnevskiye chteniya". Krasnoyarsk, 2015. P. 97-99.

3. Shendalev D. O., Elizarov D. A., Nehayev D. P. Teplovoy i termouprugiy analiz reflector c ispolzovaniyem Ansys I polzovatelskih rasshireniy CADFEM // Materialy Megdynarodnoy nauchnoy konferencii "Reshetnevskiye chteniya". Krasnoyarsk, 2015. P. 265-266.

© Голдобин Н. Н., Нехаев Д. П., Шендалев Д. О., 2016

УДК 62-686

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИНЦИПА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ДВИЖИТЕЛЯ

О. Е. Гребенюк, И. В. Трифанов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: olesyagrebenyuk@mail.ru

Рассматривается изобретение, принадлежащее к области устройств на постоянных магнитах, использующих исключительно магнитные поля, для создания движительной энергии.

Ключевые слова: электрокинетический движитель, ферромагнитный, статор, ротационный.

THEORETICAL BASIS OF OPERATION PRINCIPLES OF THE ELECTROKINETIC PROPULSOR

O. E. Grebenyuk, I. V. Trifanov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: olesyagrebenyuk@mail.ru

The paper deals with the invention to the field of permanent magnet devices, using only magnetic fields, to create propulsion energy.

Keywords: electrokinetic propulsion, ferromagnetic, stator, rotary.

Электрокинетический движитель - движитель, построенный на основе электромагнитных явлений. В движителе происходит процесс преобразования электрической энергии в кинетическую энергию через электромагнитные поля. Электрокинетические двигатели применяются в аэрокосмической технике.

Целью данной работы является изучение теоретических основ и принципов работы электрокинетических движителей и сбор необходимой информации.

Для достижения поставленной цели нам необходимо изучить область применения и историю изобретения, а также описание изобретения.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Изобретение основано на методе использования энергии вращений неспаренных электронов в ферромагнитных и других материалах - источниках магнитных полей, для создания энергоисточника без электронного потока, что происходит в нормальных проводниках; и направлено на использование этого метода для создания моторов на постоянных магнитах как источников энергии.

В практике изобретения вращение неспаренных электронов, имеющее место в постоянных магнитах, используется для производства движительной энергии исключительно через сверхпроводниковые характеристики постоянного магнита, и магнитный поток, созданный магнитами, ориентирует магнитные силы таким образом, чтобы производить полезную непрерывную работу, такую, как смещение статора относительно ротора.

Расположение и ориентация магнитных сил в компонентах ротора и статора, созданных постоянными магнитами, чтобы двигатель работал, выполнены с надлежащими геометрическими соотношениями этих компонентов.

Изобретение принадлежит к области устройств на постоянных магнитах, использующих исключительно магнитные поля, для создания движительной энергии.

Электрические двигатели работают на принципе создания движительной силы проводником с током, помещенным в магнитное поле. Обычные электромоторы могут иметь постоянные магниты в компонентах статора или ротора, но для создания движительной силы ориентацией магнитных полей дополнительно должны применяться электромагниты с системой переключений и управления процессом.

Цель изобретения - использовать феномен вращения непарных электронов, встречающийся в ферромагнитном материале, чтобы произвести движение массы в определённом направлении, что позволит создать мотор, полностью работающий на постоянных магнитах. В практике изобретательных концепций двигатели любых линейных или вращательных типов могут быть созданы. Цель изобретения обеспечить надлежащую комбинацию материалов, геометрии и магнитной концентрации, чтобы использовать силу, произведенную вращением неспаренных электронов, существующими в постоянных магнитах как источник энергии.

Предназначен ли двигатель для линейного варианта или ротационного варианта, в каждом случае статор может состоять из множества постоянных магнитов, установленных относительно друг друга в пространственном соотношении, чтобы определить, для какой формы движения двигатель предназначен.

Магниты арматуры расположены в пространственном соотношении к магнитам статора, чтобы существовал воздушный промежуток. Длина магнитов арматуры определена полюсами противоположной полярности и расположена относительно следа, определенного магнитами статора в направлении пути движения магнита арматуры, как замещено магнитными силами.

Магниты статора установлены так, что полюса одной полярности расположены к магнитам арматуры,

и поскольку магниты арматуры имеет полюса, которые или притягиваются, или отталкиваются, то и притягивающие и отталкивающие силы действуют на магниты арматуры, создавая относительное смещение между арматурой и магнитами статора.

Движительная сила, производящая смещение между арматурой и магнитами статора, зависит от соотношений длины магнитов арматуры в направлении его пути движения, так как связано с размерами магнитов статора, и от интервала в направлении пути движения магнитов арматуры.

Это соотношение магнитов и интервалов между магнитами и с приемлемым воздушным зазором между магнитами статора и арматуры создаёт результирующую силу, которая смещает магниты арматуры относительно магнитов статора по их пути движения.

Движение магнитов арматуры относительно магнитов статора является результатом взаимодействия сил притягивания и отталкивания, существующих между магнитами статора и арматуры.

Концентрируя магнитные поля магнитов статора и арматуры, движительная сила, приложенная к арматуре, усилена, и таким образом концентрация магнитного поля раскрыта.

Средства магнитной концентрации включают пластины из материала высокой магнитной проницаемости, расположенные смежно на одной стороне магнитов статора. Этот материал высокой проницаемости, таким образом, расположен смежно с полюсами подобной полярности магнитов статора.

Магнитное поле магнитов арматуры может быть сконцентрировано и сориентировано изгибом магнитов арматуры, а магнитное поле может далее быть сконцентрировано приданием определенной формы концов полюсов магнитов арматуры, чтобы сконцентрировать магнитное поле на относительно ограниченной поверхности на концах полюсов магнитов арматуры.

Предпочтительнее использовать несколько магнитов арматуры, смещённых относительно друг друга в направлении движения магнитов арматуры. Такое смещение распределяет импульсы силы, приложенной к магнитам арматуры, и как результат имеет место более плавное приложение сил, так же как и более плавное движение компонентов арматуры.

В ротационном исполнении мотора на постоянных магнитах магниты статора образуют круг, и магниты арматуры вращаются относительно них. Рабочие элементы так расположены, чтобы создавать относительное осевое смещения между статором и магнитами арматуры, что позволяет отрегулировать осевую центровку этого, и таким образом регулировать величину магнитных сил, прилагаемых к магнитам арматуры. Таким образом, скорость вращения мотора ротационного исполнения может регулироваться.

Библиографические ссылки

1. Howard R. Johnson [Permanent magnet motor]. PatentUS 4151431 A.

2. Фролов А. В. Новые космические технологии. СПб., 2012. 420 с.

"Крупногабаритные трансформируемые конструкиии космических, аппаратов

3. Меньшиков В. А. Экспериментальные исследования принципов создания гравитационных двигательных установок // Полет. 2001. № 10. С. 38-39.

References

1. Howard R. Johnson [Permanent magnet motor]. Patent US 4151431 A.

2. Frolov A. V. New space technologies. St. Petersburg, 2012. P. 420.

3. Menshikov V. A. Experimental study of the principles of creation of gravitational propulsion systems // Flight. 2001. № 10. P. 38-39.

© fpe6eHroK O. E., Tpn^aHOB H. B., 2016

УДК 62-752.2

РАЗРАБОТКА ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ*

Е. Г. Гурова*, Ю. В. Панченко

Новосибирский государственный технический университет Российская Федерация, 630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, 20 E-mail: lena319@mail.ru

Представлена конструкция виброизолятора с компенсатором жесткости на неодимовых магнитах. Разработанная конструкция предназначена для применения для снижения уровня колебаний в трансформируемых конструкциях.

Ключевые слова: виброизолятор, трансформируемые конструкции, виброизоляция, компенсатор жесткости, космический аппарат.

DEVELOPING ISOLATION DEVICE STRUCTURES FOR LARGE TRANSFORMABLE VIBRATION

E. G. Gurova*, Y. V. Panchenko

Novosibirsk State Technical University 20, K. Marksa Av., Novosibirsk, 630073, Russian Federation E-mail: lena319@mail.ru

This article presents the design of vibration isolator with stiffness compensator onto neodymium magnets. This design is recommended to apply in the spacecraft to reduce the fluctuations in the level of transformable structures.

Keywords: vibration isolator, transformable structures, vibration isolation, rigidity of the compensator, the spacecraft.

Введение. Высокие требования по точности и надежности функционирования механических систем космического аппарата, выполняющего заданные функции, является основополагающим фактором при его проектировании и работе [1]. Однако на этот фактор влияют динамические нагрузки, которым аппарат и отдельные его элементы подвергаются во время эксплуатации. Источниками этих возмущений в космическом аппарате являются бортовые электромеханические устройства - приводы ориентации панелей СБ и антенн, сканеры, вентиляторы, а также научная аппаратура [2]. Также вибрационную нагрузку создают трансформируемые крупногабаритные конструкции в момент их раскрытия.

Виброизолятор с неодимовым компенсатором жесткости. На сегодняшний день одним из самых перспективных решений в области виброзащиты является применение устройств, работа которых основана на теории виброизоляции [3-4]. Виброизоляторы, согласно данной теории, для обеспечения идеаль-

ной виброзоляции должны обладать нулевой жесткостью. Для обеспечения этого условия в устройства необходимо включать параллельно упругому элементу так называемый компенсатор жёсткости (элемент, обладающий «отрицательной» жесткостью).

Наиболее перспективное решение в данной области - применение в компенсаторах жесткости в качестве основных силовых элементов неодимовые магниты. Данные магниты имеют при относительно небольших массогабаритных показателях высокую силу намагничивания, что обеспечивает малые размеры виброизолятора при значительном диапазоне принимаемых усилий [5]. Так как во время эксплуатации КА подвергается температурным и радиационным воздействиям, то для сохранения своих силовых характеристик эти магниты должны обладать устойчивостью к подобного рода нагрузкам. На данный момент существует большое количество марок сплавов, что позволяет подобрать наиболее подходящие магниты по параметрам устойчивости.

'Работа выполнена при поддержке стипендии Президента РФ для молодых ученых, приказ Министерства образования и науки РФ № 184 от 10 марта 2015 года.