УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗГОНА И ТОРМОЖЕНИЯ ТЕЛ

Полезная модель относится к области экспериментальной техники, в частности, к устройствам для моделирования аэродинамики и динамики транспортных средств, включая авиационные, автомобильные, железнодорожные.
Из существующего уровня техники известны устройства для моделирования аэродинамики и динамики транспортных средств в аэродинамических трубах и на ракетных треках.
При моделировании в аэродинамических трубах движения транспортного средства вблизи земной поверхности и/или направляющего пути используются специальные экраны, имитирующие земную поверхность. При неподвижном экране не удается смоделировать натурные условия обтекания вследствие отсутствия движения модели относительно экрана. Известны устройства для аэродинамического моделирования направляющего пути наземного транспорта, использующие экран с обтекателями и систему отсоса пограничного слоя (патент на изобретение RU 2007696 C1, МПК G01M 17/00, опубл. 15.02.1994). Такие устройства требуют проведения специальной наладки для моделирования отдельных режимов обтекания. Общим недостатком моделирования в аэродинамических трубах являются погрешности при моделировании нестационарных режимов обтекания, связанные с использованием обращенного потока.
При моделировании аэродинамики и динамики транспортных средств на ракетных треках обращение потока не происходит. В процессе испытаний производится разгон модели по рельсовым направляющим до заданной скорости с помощью твердотопливных ракетных двигателей (РДТТ), проведение запланированных измерений на рабочем участке и остановка на участке торможения с помощью специальных тормозных устройств. Использование РДТТ приводит к ряду существенных недостатков:
- двигатели являются одноразовыми, при подготовке каждого эксперимента для реализации заданных режимов движения требуется профилирование заряда РДТТ;
- отсутствует возможность управления циклограммой разгона в реальном времени, возможны ударные перегрузки на старте;
- наличие взрывоопасных РДТТ требует принятия специальных мер обеспечения безопасности;
- во время испытаний создается задымление, которое усложняет визуальный контроль и регистрацию результатов эксперимента;
- шум в окрестности трека существенно превышает санитарные нормы.
Указанные недостатки могут быть устранены при использовании электромагнитных линейных двигателей в качестве приводного средства для создания тягового и тормозного усилий.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является разгонное устройство, оснащенное несущей платформой и направляющей дорожкой, подвижной тележкой и электромагнитным линейным двигателем в качестве приводного средства (патент на изобретение RU 413659 C2, МПК B64F 1/10, опубл. 20.01.2010). Недостатками данного технического решения являются:
- существенное увеличение разгоняемой массы из-за большой массы несущей платформы, которая присоединяется к массе разгоняемого тела;
- использование сверхпроводящих катушек на подвижной платформе, что требует применения сложных технических решений для поддержания катушек в сверхпроводящем состоянии и существенно усложняет эксплуатацию разгонного устройства.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение присоединенной разгоняемой массы, упрощение конструкции подвижной части, которое обеспечивается отсутствием катушек на подвижной части и подачи на нее электроэнергии, отсутствие подвижных электрических контактов.
Техническим результат достигается тем, в установке для разгона и торможения тел, содержащей направляющую дорожку, подвижную тележку и электромагнитный линейный двигатель в качестве приводного средства, использован линейный двигатель асинхронного типа, на подвижной тележке установлен ротор линейного двигателя, сформированный из нескольких электропроводящих пластин, каждая их которых взаимодействует со своей группой индукторов линейного двигателя. Электропроводящие пластины могут быть установлены горизонтально и вертикально.
Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - вид установки сбоку;
На фиг. 2 - вид установки в поперечном сечении;
На фиг. 3 - описание фаз функционирования установки.
Установка для разгона и торможения тел на основе электромагнитных линейных двигателей содержит разгонно-тормозную трассу и систему электропитания.
В состав разгонно-тормозной трассы входят:
1. Электромагнитный линейный двигатель, состоящий из неподвижной части (статора) 1 и подвижной части (ротора) 2. Статор линейного двигателя 1 оставляется из нескольких индукторов 3, что обеспечивает возможность их отдельной замены во время эксплуатации и формирования необходимого тягового усилия. Ротор линейного двигателя 2 выполняется в виде электропроводящих пластин, закрепленных на подвижной тележке 4.
2. Направляющая дорожка 5 является силовым каркасом для монтажа индукторов линейного двигателя 3 и ограничивает направление и диапазон движения подвижной тележки 4.
3. Подвижная тележка 4, которая перемещается вдоль направляющей дорожки, предназначена для передачи тягового/тормозного усилия линейного двигателя на разгоняемое/затормаживаемое тело 6 и представляет собой несущую конструкцию с установленными на ней пластинами ротора линейного двигателя 2 и механизмом сцепления с телом 7. Механизм сцепления с телом 7 предназначен для обеспечения контакта разгоняемого/затормаживаемого тела 6 с подвижной тележкой 4 во время разгона/торможения.
Разгонно-тормозная трасса содержит участок разгона 8, участок пробега 9 и участок торможения 10, на первом и последнем участках установлены индукторы 3: соответственно индукторы зоны разгона 11 и индукторы зоны торможения 12.
В состав системы электропитания входят источник питания, преобразователь частоты и напряжения, система управления линейным двигателем.
Работает установка следующим образом (фиг. 3). На участке разгона подвижная тележка разгоняется под действием на электропроводящие пластины электромагнитного поля, создаваемого индукторами зоны разгона. После достижения требуемой скорости подвижная тележка движется по инерции на участке пробега и после достижения участка торможения начинает тормозиться под действием на электропроводящие пластины электромагнитного поля, создаваемого индукторами зоны торможения. Тележка продолжает тормозиться до полной остановки, после чего с помощью тех же индукторов зоны торможения разгоняется в обратном направлении. После входа на участок разгона тележка тормозится за счет воздействия на электропроводящие пластины индукторов зоны разгона, работающих в режиме торможения, и, вернувшись в исходное положение, останавливается.
Изготовлен опытный образец установки.
Установка для разгона и торможения тел может быть использована для моделирования аэродинамики и динамики транспортных средств.