Устройство для изучения влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел Российский патент 2019 года по МПК G09B23/08 G09B23/18 G01B5/02 G01B3/02 

Изобретение относится к области механики, в частности, к разработке и созданию устройств (приборов) для изучения влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел.

Интерес к изучению рекуперативного торможения и процессов, связанных с этим явлением непрерывно растет (Дисс. канд., автор Шатохин А.П. Разработка методов и средств повышения эффективности применения рекуперативного торможения на железных дорогах постоянного тока. Омск, 2017).

Мной сформулирован постулат (заявлен как открытие), согласно которому механический импульс системы физических тел при рекуперативном торможении уменьшается. Основываясь на этом постулате, мной также предложена концепция устройств - двигателя для космических летательных аппаратов, перемещающихся по космическим траекториям, и системы торможения спускаемых летательных аппаратов в атмосфере, в которых применяется рекуперативное торможение.

Предлагаемое устройство предназначено для изучения влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел.

В доступной научной и патентной литературе сведения об аналогах предлагаемого устройства отсутствуют.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом (Фиг. 1).

Краткое описание чертежа

Устройство состоит из двух тележек: нижней (1) с возможностью свободного перемещения по горизонтальной поверхности-основанию и опирающейся в торце на неподвижную стенку (2), и верхней тележки (3), оборудованной генератором постоянного тока (4), ось ротора которого с помощью передачи (5) соединена с одним из колес верхней тележки. Разгонный импульс верхняя тележка получает при движении по наклонной плоскости (6), опирающейся на нижнюю тележку, а эффект рекуперативного торможения оценивают по величине смещения нижней тележки с помощью измерительной шкалы (7).

Краткое описание работы устройства

Как видно из чертежа, верхняя и нижняя тележки образуют систему взаимодействующих тел с возможностью рекуперативного торможения, прилагаемого к одному из тел. В исходном положении верхняя тележка удерживается на наклонной плоскости с помощью замка. После отключения замка верхняя тележка движется по наклонной плоскости, приобретая некоторый разгонный импульс, а затем по горизонтальной поверхности. Величина пробега верхней тележки по горизонтальной плоскости будет зависеть от влияния нескольких факторов - от трения движущихся частей устройства, сопротивления атмосферы, а также от силы рекуперативного торможения при его включении. Поскольку верхняя тележка при торможении взаимодействует с нижней опорной тележкой, обмениваясь с ней импульсами, нижняя тележка сместится на некоторое расстояние в направлении движения верхней тележки. Это расстояние зависит от соотношения масс верхней и нижней тележек, эффективности рекуперативного торможения при его включении, величины разгонного импульса верхней тележки, величины трения движущихся частей устройства и др. К генератору не подключается - холостой ход - или подключается нагрузка, инициирующая включение рекуперативного торможения. При подключении к генератору нагрузки механический импульс верхней тележки уменьшается вместе с уменьшением импульса, передаваемого нижней тележке, что отражается на величине смещения нижней тележки - показателе состояния системы тел, задействованных в устройстве.

Практическая значимость устройства заключается также в том, что оно имитирует в земных условиях эксперимент по изучению влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел при перемещении этой системы по космической траектории.

Пример применения предлагаемого устройства

В эксперименте использовалось устройство, имевшее следующие параметры: масса верхней тележки 0,65 кг, масса нижней тележки 1,9 кг, мощность генератора 1,1 Вт при 2000 об/мин., величина передаточного числа 22, нагрузка - лампочка накаливания мощьностью около 2 Вт, высота, с которой запускалась верхняя тележка 0,4 м, длина горизонтальной поверхности около 2 м. В условиях проведенного эксперимента расстояние, на которое уменьшалось смещение нижней тележки при включении рекуперативного торможения, составляло 0,003±0,001 м, при этом эффект был устойчивым.

Изобретение относится к области механики, в частности к разработке и созданию устройств (приборов) для изучения влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел. В предлагаемом устройстве система тел образована двумя взаимодействующими между собой тележками: верхней, оборудованной генератором постоянного тока, соединенного с помощью передачи с колесом верхней тележки, и нижней тележки с возможностью свободного перемещения. Разгонный импульс верхняя тележка получает при движении по наклонной плоскости, закрепленной на нижней тележке. При подключении к генератору нагрузки в результате рекуперативного торможения смещение нижней тележки уменьшается. Возможны варианты обеспечения подвижности нижней тележки. Предлагаемое устройство имитирует в земных условиях эффект рекуперативного торможения при перемещении системы по космической траектории. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для изучения влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел, состоящее из двух тележек: нижней тележки с возможностью свободного перемещения по горизонтальной поверхности и опирающейся в торце на неподвижную стенку, и верхней, оборудованной генератором постоянного тока, ось ротора которого с помощью передачи любой известной конструкции соединена с одним из колес верхней тележки с передаточным числом, обеспечивающим при подключении нагрузки достижение генератором установленной мощности, при этом верхняя и нижняя тележки образуют систему взаимодействующих тел; разгонный импульс верхняя тележка получает при движении по наклонной плоскости, закрепленной на нижней тележке, а эффект рекуперативного торможения, возникающего при подключении к генератору нагрузки, оценивают по величине смещения нижней тележки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя тележка может получать разгонный импульс при работе установленного на ней электродвигателя, отключаемого - переводимого в режим холостого хода - при подключении к генератору нагрузки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя тележка может опираться не на колеса, а подвешена на недеформирующихся тросах, обеспечивающих возможность ее горизонтального смещения.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя тележка может опираться на воду при обеспечении ее достаточной плавучести.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при работе его в космосе нижней опорной тележкой может служить конструкция, жестко связанная с базой летательного аппарата.