Устройство тестирования бесколлекторных электродвигателей беспилотных летательных аппаратов

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам мониторинга и тестирования бесколлекторных электродвигателей, предназначена для определения их технических характеристик и использования при разработке беспилотных летательных аппаратов с целью определения характеристик электродвигателей при работе с определенными типами винтов в различных режимах их работы.
Беспилотные летательные аппараты широко используются в разных областях науки и техники благодаря простоте конструкции и сравнительно низкой стоимости. В качестве силовой установки беспилотных летательных аппаратов часто используются бесколлекторные электродвигатели в связке с регуляторами оборотов. При этом, основными техническими характеристиками электродвигателей данного типа являются тяга, определяющая аэроподъемные возможности двигателя, и потребляемый ток, влияющий на автономность беспилотного летательного аппарата.
Обычно числовые показатели данных характеристик указываются в сопроводительной документации электродвигателей, однако, помимо конструктивных особенностей собственно двигателей, они зависят также от характеристик винтов, используемых при тестировании электродвигателей, таких как диаметр, шаг лопастей и другие. Указанные характеристики винтов производителями, как правило не указываются, что приводит к необходимости повторного тестирования электродвигателей при разработке беспилотных летательных аппаратов совместно с предполагаемыми к использованию типами винтов.
В качестве прототипа предлагаемого устройства может быть рассмотрена полезная модель «Стенд тестирования погружных электродвигателей» (Патент РФ на полезную модель RU 21455 U1, G01M 10/00, от 20.01.2002), отличающийся, среди прочего, тем, что в качестве контрольно-измерительной аппаратуры в нем использованы электронные датчики, а также вычислительный модуль (компьютер) с программой испытаний и хранения результатов, оснащенный принтером для распечатки результатов теста, причем указанные датчики обеспечивают съем и фиксацию различных показателей тестируемого электродвигателя, среди которых имеется потребляемый ток.
Указанное устройство, при всех его положительных свойствах, не может быть эффективно использовано для тестирования бесколлекторных электродвигателей беспилотных летательных аппаратов поскольку не обеспечивает определения всех требуемых характеристик указанных электродвигателей, например, таких как тяга и количество оборотов винта.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого устройства, заключается в достоверном определении следующих параметров электродвигателей при работе с тестируемыми типами винтов: условный режим работы двигателя (от 0% до 100%), тяга связки двигатель - винт (кг), потребляемый двигателем ток (А), напряжение питания (В), скорость вращения винта (об/мин), эффективность (г/Вт), мощность (Вт), что в свою очередь позволяет подобрать оптимальные параметры двигатель-винт, сократить затраты при изготовлении и испытаний беспилотных аппаратов.
Достижение технического результата осуществляется за счет того, что устройство тестирования бесколлекторных электродвигателей беспилотных летательных аппаратов, содержащее корпус, в котором расположены вычислительный модуль с программным обеспечением для воспроизведения программы испытаний и хранения результатов, модуль управления и регистрации характеристик, а также датчик потребляемого электродвигателем тока, также содержит датчик оборотов винта, датчик тяги, датчик напряжения питания регулятора оборотов, при этом указанный вычислительный модуль соединен линией связи с модулем управления и регистрации, а информационные выходы всех указанных датчиков подключены к информационным входам модуля управления и регистрации характеристик.
В одном варианте воплощения полезной модели датчик тяги имеет тензометрический принцип работы, а датчик оборотов винта имеет оптический принцип работы.
Все компоненты предлагаемого устройства размещены в едином корпусе. Далее полезная модель поясняется чертежами где на фиг. изображена структурная схема устройства.
На фигуре представлены:
1 - Вычислительный модуль с программным обеспечением для воспроизведения программы испытаний и хранения результатов;
2 - модуль управления и регистрации характеристик;
3 - датчик оборотов винта;
4 - датчик тяги;
5 - датчик потребляемого электродвигателем тока;
6 - регулятор оборотов;
7 - датчик напряжения регулятора оборотов;
8 - электродвигатель с винтом.
Устройство, предлагаемое в качестве полезной модели, работает следующим образом.
После включения питания, с помощью программного обеспечения воспроизведения программы испытаний и хранения результатов, запущенного на вычислительном модуле 1, задается необходимое число оборотов винта.
Информационный сигнал с вычислительного модуля 1 поступает через модуль управления и регистрации характеристик 2 на регулятор оборотов 6, задающий число оборотов винта электродвигателя 8 путем установки соответствующего напряжения питания. Винт электродвигателя 8, набирая обороты, число которых контролируется программным обеспечением вычислительного модуля 1 с помощью датчика оборотов винта 3, создает подъемную силу и воздействует на датчик тяги 4. При этом датчик потребляемого электродвигателем тока 5 фиксирует значение тока, потребляемого электродвигателем на заданных оборотах, а датчик напряжения регулятора оборотов 7 - текущее значение напряжения в цепи питания электродвигателя.
Показания указанных датчиков передаются через модуль управления и регистрации характеристик 2 в вычислительный модуль 1, где программное обеспечение воспроизведения программы испытаний и хранения результатов осуществляет, на основании полученных показаний, расчет параметров эффективности и мощности, а также условного режима работы двигателя.