Устройство для получения электрической энергии в артиллерийском снаряде Российский патент 2025 года по МПК F42C11/04 H02K1/22 

Предлагаемое изобретение относится к автономным устройствам электропитания управляемых артиллерийских и реактивных снарядов.

Известен импульсный магнитоэлектрический генератор для приведения в действие электровоспламенительных устройств пусковых и бортовых систем управляемого снаряда (см. Патент RU 2168699, МПК F42C 15/16, F42C 11/04, H02K 35/00. Импульсный магнитоэлектрический генератор для приведения в действие электровоспламенительных устройств пусковых и бортовых систем управляемого снаряда и способ его осуществления / В.И. Бабичев, В.С. Фимушкин, В.И. Мамедов, С.С. Шматович, Е.М. Баранов (РФ); Государственное унитарное предприятие «Конструкторское бюро» (РФ). - RU 99116169; заявл. 23.07.1999; опубл. 10.01.2001, бюл. 16. - 7 с.) [1], включающий ярмо, состоящее из цилиндрического сердечника и основания в форме диска с центральным сквозным отверстием, трубчатый цилиндрический постоянный магнит, катушку с обмоткой, жестко скрепленные между собой, направляющую, якорь в виде диска и фиксатор, якорь выполнен с центральным сквозным отверстием, соосным центральному сквозному отверстию ярма, диаметром, большим диаметра участка направляющей, проходящей через это отверстие, при этом на одном конце направляющей, проходящей через центральные соосные сквозные отверстия якоря и ярма, соосно с якорем с помощью резьбового соединения закреплен груз из немагнитного материала, поджимающий механически якорь в исходном положении к торцам постоянного магнита и сердечника ярма, а на другом конце направляющей жестко закреплены нож и фиксатор, выполненный в форме неупругого пластинчатого диска с центральным отверстием, соосным центральному сквозному отверстию ярма, жестко закрепленный по наружному диаметру на основании ярма фланцем, причем направляющая снабжена кольцевым буртиком с диаметром, превышающим диаметр центрального сквозного отверстия якоря, образующим с якорем зазор безопасности.

Недостатком импульсного магнитоэлектрического генератора является то, что он не может постоянно вырабатывать электрическую энергию, а вырабатывает ее только при столкновении с объектом.

Известно устройство для получения электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде (см. Патент RU 206969 U, МПК F42C 15/295. Устройство для получения электрической энергии, содержащее корпус, который жёстко закреплён относительно корпуса снаряда / В.В. Алексеев, В.Л. Литвинов, А.А. Нестерова, К.Е. Милевский, А.В. Гуськов (РФ); ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (РФ). - RU 2021117210; заявл. 15.06.2021; опубл. 04.10.2021, бюл. 28. - 5 с.) [2], содержащее корпус, который жёстко закреплён относительно корпуса снаряда, вал, который свободно вращается внутри корпуса, генератор, состоящий из ротора и статора, при этом статор жёстко связан с корпусом, а ротор жёстко сцеплен 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.

Недостатком устройства для получения электрической энергии во вращающемся артиллерийском снаряде является то, что работа данного устройства основана на инерционности ротора и вала, которые в момент выстрела прижимаются к опоре и, не смотря на подшипниковые узлы, начинают вращаться с небольшим отставанием по отношению корпуса снаряда, что снижает эффективность выработки электрической энергии.

Техническое решение направлено на получение стабильной электрической энергии во вращающемся снаряде.

Технический результат достигается тем, что устройство для получения электрической энергии размещено в головной части снаряда, которое состоит из вращающихся частей, в виде головного устройства, электронного блока, соединенные между собой валом, на котором установлены элементы статора, и из стабилизированной части, в которой установлены элементы ротора, размещенной между головным устройством и электронным блоком, и контактирующего с валом через два подшипника качения. Вал имеет осевое отверстие и радиальное отверстие, через которые проходят провода питания и управления, один конец вала имеет резьбовую часть и выступ, взаимодействующие с соединительным элементом электронного блока, другой резьбовой конец вала, имеющий меньший диаметр и выступающую торцевую часть, взаимодействующие с соединительным элементом головного устройства, другая сторона выступа и цилиндрическая поверхность вала взаимодействуют с внутренним кольцом первого подшипника качения, которое взаимодействует с торцевой поверхностью крышки статора, который внутренним диаметром взаимодействует с цилиндрической поверхностью вала, другая торцевая сторона статора взаимодействует с внутренним кольцом второго подшипника качения, которое взаимодействует с цилиндрической поверхностью вала и торцевой поверхностью соединительного элемента головного устройства, статор оснащен обмоткой статора и втулкой с датчиками, стабилизированная часть состоит из корпуса, имеющего на внешней стороне стабилизаторы, на внутренней стороне - уступ, цилиндрической поверхностью контактирующий с наружным кольцом первого подшипника качения и контактирующий через тело качения с внутренним кольцом подшипника качения, а торцевой поверхностью, взаимодействующей с торцевой поверхностью втулки ротора с закрепленными на внутренней поверхности магнитами для выработки электрической энергии и магнитом управления для управления частотой вращения при выработке электрической энергии и взаимодействующей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, другая торцевая поверхность втулки ротора взаимодействует торцевой поверхностью втулкой опорной, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса и внутренней цилиндрической поверхностью, контактирующая с наружным кольцом второго подшипника качения, контактирующим через тело качения с внутренним кольцом второго подшипника качения, наружное кольцо подшипника качения торцевой поверхностью контактирует с торцевой поверхностью первого упругого элемента тарельчатой форсы, другой торец которого контактирует с упором первой втулки резьбовой, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса, наружное кольцо второго подшипника качения торцевой поверхностью контактирует с торцевой поверхностью второго упругого элемента тарельчатой форсы, другой торец которого контактирует с упором второй втулки резьбовой, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса, втулка ротора дополнительно фиксируется двумя винтами, которые взаимодействуют резьбовой поверхностью с корпусом.

Сущность изобретения поясняется фигурами.

На фиг. 1 показан общий вид снаряда, на фиг. 2 показано сечение А-А, где показано устройство для получения электрической энергии.

Устройство для получения электрической энергии размещено в снаряде, находится в головной части снаряда и состоит из вращающихся частей, в виде головного устройства 1, электронного блока 2, соединенные между собой валом 3 и из стабилизированной части 4, размещенной между головным устройством 1 и электронным блоком 2 и контактирующего с валом 3 через два подшипника качения 5.1 и 5.2.

Вал 3 имеет осевое отверстие 3.1 и радиальное отверстие 3.2, через которые проходят провода питания и управления (на фиг. не показаны). Один конец 3.3 вала 3 имеет резьбовую часть и выступ 3.4, взаимодействующие с соединительным элементом 2.1 электронного блока 2, другой резьбовой конец 3.5 вала 3, имеющий меньший диаметр и выступающую торцевую часть взаимодействующие с соединительным элементом 1.1 головного устройства 1. Другая сторона выступа 3.4 и цилиндрическая поверхность вала 3, взаимодействуют с внутренним кольцом первого подшипника качения 5.1, которое взаимодействует с торцевой поверхностью крышки 6.1 статора 6, который внутренним диаметром взаимодействует с цилиндрической поверхностью вала 3. Другая торцевая сторона статора 6 взаимодействует с внутренним кольцом второго подшипника качения 5.2, которое взаимодействует с цилиндрической поверхностью вала 3 и торцевой поверхностью соединительного элемента 1.1 головного устройства 1.

Статор 6 оснащен обмоткой статора 6.2 и втулкой с датчиками 6.3.

Стабилизированная часть 4 состоит из корпуса 4.1, имеющего на внешней стороне стабилизаторы 4.2, на внутренней стороне уступ 4.1.1, цилиндрической поверхностью контактирующего с наружным кольцом первого подшипника качения 5.1, контактирующим через тело качения с внутренним кольцом подшипника качения 5.1, а торцевой поверхностью взаимодействует с торцевой поверхностью втулки ротора 4.3 с закрепленными на внутренней поверхности магнитами 4.4 для выработки электрической энергии и магнитом управления 4.5 для управления частотой вращения при выработке электрической энергии и взаимодействующей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса 4.1. Другая торцевая поверхность втулки ротора 4.3 взаимодействует торцевой поверхностью втулкой опорной 4.6, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса 4.1 и внутренней цилиндрической поверхностью контактирующая с наружным кольцом второго подшипника качения 5.2, контактирующим через тело качения с внутренним кольцом второго подшипника качения 5.2. Наружное кольцо подшипника качения 5.1 торцевой поверхностью контактирует с торцевой поверхностью первого упругого элемента тарельчатой форсы 4.7.1, другой торец которого контактирует с упором первой втулки резьбовой 4.8.1, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса 4.1. Наружное кольцо второго подшипника качения 5.2 торцевой поверхностью контактирует с торцевой поверхностью второго упругого элемента тарельчатой форсы 4.7.2, другой торец которого контактирует с упором второй втулки резьбовой 4.8.2, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса 4.1. Втулка ротора 4.3 дополнительно фиксируется двумя винтами 7, которые взаимодействуют резьбовой поверхностью с корпусом 4.1.

Устройство для получения электрической энергии в артиллерийском снаряде работает следующим образом. При выстреле артиллерийский снаряд получает вращательное движение вокруг оси, при этом стабилизированная часть 4 за счет внешних стабилизаторов 4.2 находится стабилизированной относительно Земли. В момент пуска возникает вдоль оси ударная нагрузка, которая компенсируется упругими элементами тарельчатой формы 4.7.1 и 4.7.2.

Головное устройство 1, электронный блок 2 и вал 3 с элементами статора вращаются, а стабилизированная часть 4 и корпус 4.1 с закрепленными элементами ротора вращаются в противоположном направлении, при этом происходит выработка электрической энергии, которая передается в электронный блок 2.

Изобретение относится к автономным устройствам электропитания управляемых артиллерийских и реактивных снарядов. Устройство для получения электрической энергии размещено в головной части снаряда и состоит из вращающихся частей в виде головного устройства и электронного блока, соединенных между собой валом. На валу установлены элементы статора. На стабилизированной части установлены элементы ротора, контактирующие с валом через два подшипника качения. Головное устройство, электронный блок и вал с элементами статора вращаются, а стабилизированная часть и корпус с закрепленными элементами ротора вращаются в противоположном направлении, при этом происходит выработка электрической энергии, которая передается в электронный блок. Техническим результатом является получение стабильной электрической энергии во вращающемся снаряде. 2 ил.

Устройство для получения электрической энергии, размещенное в снаряде, находящееся в головной части снаряда и состоящее из вращающихся частей в виде головного устройства и электронного блока, соединенных между собой валом, и из стабилизированной части, размещенной между головным устройством и электронным блоком и контактирующей с валом через два подшипника качения, при этом вал имеет осевое отверстие и радиальное отверстие, через которые проходят провода питания и управления, один конец вала имеет резьбовую часть и выступ, взаимодействующие с соединительным элементом электронного блока, другой резьбовой конец вала, имеющий меньший диаметр и выступающую торцевую часть, взаимодействующие с соединительным элементом головного устройства, другая сторона выступа и цилиндрическая поверхность вала взаимодействуют с внутренним кольцом первого подшипника качения, которое взаимодействует с торцевой поверхностью крышки статора, который внутренним диаметром взаимодействует с цилиндрической поверхностью вала, другая торцевая сторона статора взаимодействует с внутренним кольцом второго подшипника качения, которое взаимодействует с цилиндрической поверхностью вала и торцевой поверхностью соединительного элемента головного устройства, статор оснащен обмоткой статора и втулкой с датчиками, стабилизированная часть состоит из корпуса, имеющего на внешней стороне стабилизаторы, на внутренней стороне - уступ, цилиндрической поверхностью контактирующий с наружным кольцом первого подшипника качения и контактирующий через тело качения с внутренним кольцом подшипника качения, а торцевой поверхностью, взаимодействующей с торцевой поверхностью втулки ротора с закрепленными на внутренней поверхности магнитами для выработки электрической энергии и магнитом управления для управления частотой вращения при выработке электрической энергии и взаимодействующей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, другая торцевая поверхность втулки ротора взаимодействует торцевой поверхностью втулкой опорной, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса и внутренней цилиндрической поверхностью, контактирующая с наружным кольцом второго подшипника качения, контактирующим через тело качения с внутренним кольцом второго подшипника качения, наружное кольцо подшипника качения торцевой поверхностью контактирует с торцевой поверхностью первого упругого элемента тарельчатой форсы, другой торец которого контактирует с упором первой втулки резьбовой, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса, наружное кольцо второго подшипника качения торцевой поверхностью контактирует с торцевой поверхностью второго упругого элемента тарельчатой форсы, другой торец которого контактирует с упором второй втулки резьбовой, взаимодействующей наружной резьбовой поверхностью с внутренней резьбовой поверхностью корпуса, втулка ротора дополнительно фиксируется двумя винтами, которые взаимодействуют резьбовой поверхностью с корпусом.