УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ АРТИЛЛЕРИЙСКОМ СНАРЯДЕ

Предлагаемая полезная модель относится к источникам питания, которые могут быть использованы для инициирования взрывчатого вещества или питания электронных устройств в артиллерийском снаряде.
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).
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.
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).
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.
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.
Кроме того, указанное устройство предназначено для использования в ракетах.
Общими признаками предлагаемого устройства с прототипом является наличие корпуса, вала и электрогенератора, состоящего из статора и ротора.
Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является получение электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде, путем преобразования энергии вращательного движения снаряда.
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.
Предлагаемое устройство, представленное на чертеже, содержит:
Корпус (1), статор (2), ротор (3), вал (4), систему подшипников, упорных элементов, провода (5) и потребляющее электрическую энергию устройство (6).
Когда снаряд покоится (до выстрела), ротор относительно статора неподвижен, и ток не течет (не возникает ЭДС).
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.
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.