ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Маховики с переменным моментом инерции из "Системы угловой стабилизации космических аппаратов " Точность линейных систем при идеальной работе чувствительных элементов главным образом будет зависеть от линейности исполнительных органов — маховиков. Пропорциональное регулирование накладывает жесткие требования на их приводные устройства. Плавному регулированию скорости хорошо поддаются двигатели постоянного тока. Однако они -имеют ограниченный ресурс из-за наличия щеточных токоподводов. Этот серьезный недостаток может быть устранен бесколлекторными электрическими машинами постоянного тока. Несмотря на очевидное преимущество подобные устройства еще обладают незначительной мощностью, малым коэффициентом полезного действия и не имеют технологически отработанных конструкций. [c.68] Возможны различные способы улучшения основных параметров двигателей и маховиков. Ниже рассматривается несколько конструктивных схем маховиков с изменяемым моментом инерции, позволяющих увеличить время насыщения без увеличения массы ма- ховика, облегчить реализацию линейных законов управления, ис-лользуя в качестве привода надежные асинхронные двигатели, и, кроме того, обеспечить тем самым удобство монтажа крупногабаритных маховиков на орбитальных станциях. [c.68] На рис. 3.10 изображена конструктивная схема маховика, момент инерции которого может изменяться в определенном диапа зоне. [c.68] В исходном состоянии гайки 8 находятся в крайних положениях и цилиндрические элементы 1 образуют единое кольцо. Для увеличения момента инерции (раскрытия маховика) привод 10 через редуктор 11 приводит во вращение вал 9. Гайки, перемещаясь 110 оси к центру, при помощи тяг 6 выдвигают штоки 2 вместе с жестко закрепленными на них цилиндрическими элементами разборного кольца. [c.68] Поскольку момент инерции маховика прямо пропорционален квадрату его радиуса, то удаление цилиндрических элементов относительно оси вращения приводит к существенному изменению момента инерции всего маховика. [c.68] Если у обычного маховика насыщение наступает после того, как его привод не обеспечивает дальнейшего изменения угловой скорости, то в данном устройстве даже при постоянной скорости вращения и достаточной мощности двигателя можно существенно увеличить кинетический момент маховика удалением его составных частей от оси вращения. [c.68] Если x = XQ = r, максимальное приращение А/ равно Ътг . Подставив это значение в формулу (3.84), будем иметь я = 4. Таким образом, маховик с переменным моментом инерции позволяет в значительной мере расширить диапазон изменения управляющих моментов. [c.69] К недостаткам маховиков с изменяемым моментом инерции следует отнести сложность их конструкции и меньшую жесткость по сравнению с обычными маховиками. [c.70] Известно несколько конструктивных схем маховиков с изменяемым моментом инерции. Так, на рис. 3.12 представлен маховик, выполненный в виде разборного цилиндра, калсдый секториальный элемент которого крепится с помощью шарниров к валу. [c.70] В статическом положении секториальные элементы маховика 1 (рис. 3.12), скрепленные шарнирными тягами 2 vi 3, посредством скользящей муфты 4 и неподвижной 5 представляют собой как бы единый маховик с валом 6, что обеспечивается благодаря усилию цилиндрической пружины 7. Эта пружина одним концом упирается в скользящую муфту 4, а другим — в буртик вала 6. [c.70] При вращении вала центробежные силы стремятся раскрыть маховик. Секториальные элементы, удаляясь от оси вращения, в совокупности увеличат суммарный момент инерции маховика. Увеличение может оказаться существенным, если учесть квадратичную зависимость величины момента инерции маховика от радиуса его раскрытия. Для создания управляющего воздействия достаточно прилол ить усилие Ру к скользящей муфте 4. [c.70] Вид маховика со стороны оси вращения показан на рис. 3.13 где обозначенные позиции соответствуют позициям рис. 3.12. [c.70] Возможен вариант конструктивной схемы маховика с переменным моментом инерции, приведенной на рис. 3.14. [c.70] Общим недостатком маховиков с шарнирными тягами является пониженная жесткость конструкции. Кроме того, радиус раскрытия маховика ограничен пределом прочности этих тяг, а также свободным объемом окружающего пространства. [c.71] Указанных недостатков лишен маховик, внешний вид которого представлен на рис. 3.15. Такая конструктивная схема маховика имеет более гибкую переменную структуру, поскольку при использовании его в качестве исполнительного органа системы угловой стабилизации можно одновременно создавать управляющие моменты как с помощью роторов гиромоторов, так и с помощью конструктивного пакета в целом. [c.72] Сравнительный анализ показал, что пакетная конструкция маховика обладает большей эффективностью по сравнению с обычной конструкцией маховика, внешний вид которого предстаВ лен на рис. 3.16 (справа). Слева на этом рисунке размещена испытательная установка с закрепленным на ней маховиком пакетной конструкции. При испытаниях было выявлено, что время насыщения маховика пакетной конструкции примерно в три раза больше времени насыщения обычного маховика. [c.72] Маховики с изменяемым моиментом инерции могут быть использованы в качестве исполнительных органов систем угловой стабилизации с переменной структурой. Возможны различные режимы работы СУС с ДМ с изменяемым моментом инерции. Привод 10 раскрытия маховика (см. рис. 3.10) может по мере насыщения системы дискретно увеличивать момент инерции махо1вика, что, в -свою очередь, приведет к увеличению времени насыщения /н- Этот же привод может участвовать как исполнительный орган при реализации различных законов управления. [c.72] Вернуться к основной статье