Устройство электромагнитного подвеса модели в аэродинамической трубе

(51)4 Ь 01 М 9/00 БРЕТЕНИЯ ПИСА лл 1 1ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ Сидоров и (53) 62 (56) Кац Автомат с магии 1970, с Эдельштейн А,С,ельные приборыМ,: Энергия,сительно основилители мощсновные усилиэлектромеханибочеи части трубь ных, дополнительн ности и интеграто ЛЕКТРОМАГНИТНОГО АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ы. 0идес вь ели вьеских ень рямителями наыполнены в виариаторов а интегра выходе, де элек тносится к экспери амике и может быть иаторов. Этодва раза увесистемы ста роприво т более позвол исследованиях моде еских трубах. Цель ширение области ус шение динамических биыстроде и ич меньшить пульса пи лизации, го тока, аэродинам зобретения ойчивости и у повысить точносических нагрузолы, 2 ил. змерения одель. ез увеличения поти электромагнитов оиств подвеса ебляемой мощи ф з бе; на фиг.2 -усилителей в виких вариаторов,иде электроприобретение оальной аэродьзовано прив аэродиналь изобрете аэродинамичес осится к экспериамике и может бытьсследованиях мовыполнение о Д 1 э электроме мен нич спол елей теграторов трубах,ширение об ических ия - ра и, улуч двеса б мощност мощнос ение динамиез увеличеласти устоичи ческих свойст лектромагусилитеределения ния потребляемоинитов и требуемолей, увеличениеаэродинамическихНа фиг,1 изоб чности характеристик оист жено уподвес дели в ног электрома ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВОПОДВЕСА МОДЕЛИ ВТРУБЕ(57) Изобретениементальной аэрод использовано прилей в аэродинамич, 801518692 и требуемой мощности усилителей, атакже увеличение точности определения аэродинамических характеристик.Устройство содержит три основных элетромагнита, расположенных на общеммагнитопроводе, ферромагнитное тело,датчики положения модели, устройствоуправления и основные усилители мощности. Имеются в устройстве два дополнительньх электромагнита, расположенных с противоположной стороны раводов вариаторов.Устройство (фиг,1 содержит модель 1, датчики 2 положения, устройство 3 управления, интеграторы 4, уси- ф" литель 5 мощности основных электромагнитов 6 и 7, магнитопровод 8, дополнительные усилители 9 мощности,дополнительные электромагниты О и11, электромагнит 12, усилитель 1310 15 20 25 30 35 45 50 40 нают протекать токи, направление и величина которых регулируется системой 3 управления так, чтобы вернуть модель в заданное положение.Если воздействие, вызвавшее это отклонение имеет кратковременный ха 55 мощности, электроприводы 4 и 15вариаторов фиг.2 ), выпрямители Ь и17, быстродействующие усилители 18 и19. 1 ри этом выходы датчиков 2 положения подсоединены к входу устройства 3 управления, к выходам которогоподсоединены интеграторы 4, которыесвоими выходами соединены с входамиусилителей 5 мощности, соединеннымис основными электромагнитами 6 и 7,установленными на общем магнитопроводе 8.Дополнительные усилители 9 мощности подсоединены входами к выходам устройства 3 управления, а выходами - к дополнительным электромагнитам 10 и 11 с раздельными магнитопроводами. Электромагнит 12 подсоединен к усилителю 13 мощности. Основные электромагниты 6 и 7 установлены в верхней части аэродинамическойтрубы, Электромагнит 13 являетсякольцевым и установлен с внешней стороны аэродинамической трубы. Электропривод 14 и 15 вариаторов подсоединены к выходам устройства 3 управленияи осуществляют интегрирование выходного сигнала, Выпрямители 6 и 17подсоединены к выходам вариаторов.Быстродействующие усилители 18 и 19своими входами связаны с выходамиустройства 3 управления, а выходами - с дополнительнымн электромагнитами 10 и 11,Устройство работает следующимобразом.Когда модель находится в заданном положении, сила тяжести моделии аэродинамические силы, действующие на модель со стороны потока,направление которого показано нафиг.1 стрелкой, уравновешены силамивзаимодействия ферромагнитного тела, помещенного внутри модели, смагнитным полем, создаваемым электромагнитами 6, 7 н 12. Токи в электромагнитах О и 11 при этом равнынулю, Измерение сил, действующих намодель, производится по токам в электромагнитах 6, 7 и 12. При отклонении модели от заданного положениячерез электромагниты 10 и 11 начирактер (нестабильность потока или его возмущение), то токи в электромагнитах 6, 7 и 12 не изменяют величины, а в электромагнитах 1 О и 1 обращаются в нуль после окончания отклоняющего воздействия, Если воздействие сохраняется длительноизменение скорости потока или угла атаки модели, определяемое требованиями аэродинамических исследований ), то происходит изменение токов в электромагнитах 6, 7 и 2 до тех пор, пока не достигается установившийся режим, при котором токи в электромагнитах 10 и 11 равны нулю и аэродинамические силы определяются опять величинами токов в электромагнитах 6,и 12.Улучшение стабильности и динамических свойств подвеса при сохранении общего магнитопровода достигается тем, что электромагниты О и 11 отделены друг от друга и от электромагнитов 6 и 1 воздушными промежутками, что обеспечивает минимальную связь между ними, При этом появляется возможность использовать для питания электромагнитов 6 и 7 электромеханические вариаторы постоянного тока, выходной ток которых имеет небольшое содержание высших гармоник. Это повышает точность измерения, уменьшает потери на вихревые токи в магнитопроводах и снижает уровень помех, создаваемых установкой, и позволяет использовать для питания электромагнитов 1 О и 11 усилители относительно небольшой мощности, При этом значительно проще обеспечить требование к быстродействию этих усилителей,Увеличение нагрузочной способности и расширение области устойчивости обеспечиваются в предлагаемом устройстве следующим образом. Верхние электромагниты устройства создают действующие на модель электромагнитные силы Р, и Р 2, направленные вдоль осей электромагнитов. Эти силы компенсируют действующие на модель внешний момент Ми внешнюю силу Р ,так что в статическом положении выполняется1(Ег г 2) 1 ЕЬ г г 2 (1) 1 где 1 - расстояние между осями электромагнитов,Электромагнитные силы Г и Р за 2 висят от токов электромагнитов 1,+ - (- -дУ, и положения модели вдоль направления осей электромагнитов у, и у 7 Ь у Ьу отклонения от средних значений,Максимальный внешний момент,компенсируемый системой (момент вызываетлишь поворот модели, поэтому полагают, что центр масс модели не смещается и Ьу,- ду 2)где М, - максимально допустимое превыпение током обмотки среднего значения;К - сопротивление обмотки;коэффициент пропорциональности регулятора тока, входящий в соотношениеЬ 1ЬуКИз (4) видно, что допустимый нагрузочный внешний момент тем больше,ЛГ 2 д Рг чем меньше величины . - и --ьу 1 Последние величины уменьшаются при исключении общего сердечника у верхних электромагнитов, Однако при исключении сердечника уменьшаются, как это видно иэ выражений (3), силы электромагнитов, а это, как видно из второго выражения (1), уменьшает допустимую величину внешней силы, которая может быть скомпенсирована системой. Введение дополнительных электромагнитов без общего сердечника и сохранение общего сердечника в основных электромагнитах, подсоединение основных и дополнительных электромагнитов к раздельным выходам усилителей позволяют одновременно увеличить допустимые нагрузки Ми Гь, область устойчивости и улучшить динамические характеристикии.Устройство электромагнитной подвески модели в аэродинамической трубе с электромеханическими вариатора. ми в цепи питания основных электро"Р (11; У, У 7)В линейном приближении магнитов с общим магнитопроводом показано на фиг.2, Электроприводы 14и 15 вариаторов осуществляют интегрирование выходного сигнала устройства 3 управления и представляют со, бой двигатели с обмотками возбуждения, подсоединенными к выходам устройства 3 управления. Двигатели перемещают ползуны вариаторов с вьг 2 О прямителями 16 и 17 на выходе. От вариаторов с выпрямителями питаются обмотки основных электромагнитов 6 и7 с общим магнитопроводом 8, Токидополнительных электромагнитов 10 и 25 11 с разделенными сердечниками регулируются быстродействующими, усилите-.лями 18 и 19, подсоединенрйми к выходам устройства 3 управММия. На входустройства 3 управления подключаютсядатчики 2 положения модели 1. формула изобретения 1, Устройство электромагнитногоподвеса модели в аэродинамической 35трубе, содержащее три электромагнита, ферромагнитное тело, размещенноевнутри модели, датчик положения модели, устройство управления, три уси О лителя мощности, два интегратора,при этом выход датчика положения модели соединен с входом устройствауправления, первый выход которогопоследовательно соединен с первыми 45 интегратором, усилителем мощности иэлектромагнитом, второй выход устройства управления последовательносоединен с вторыми интегратором, уситителем мощности и электромагнитом, 5 О третий выход устройства управленияпоследовательно соединен с третьимусилителем мощности и электромагни- .том, первый и третий электромагнитырасположены на общем магнитопроводеи установлены в верхней части аэродинамической трубы, а третий электромагнит является кольцевым и установлен с внешней стороны аэродинамической трубы, о т л и ч а ю щ е 7 1518692 8е с я тем, что, с целью расширения области устойчивости, улучшения динамических свойств подвеса без увеличения потребляемой мощности электромагнитов и требуемой мощности уси 5 лителей, оно снабжено четвертыми и пятыми электромагнитами, и усилителями мощности, причем выходы четвертого и пятого усилителей подключены к1 О четвертому и пятому электромагнитам, а входы соединены с первым и вторым выходами устройства управления, при этом четвертый и пятый электрэмагни 15 ты установлены в нижней части аэродинамической трубы. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения аэродинамических характеристик, уменьшения потерь на вихревые токи в магнитопроводе, усилители выполнены в виде электромеханических вариаторов с выпрямителями на выходе, а интеграторы - в виде электроприводов вариаторов.5 Яб 92Составитель В.Пучинский Редактор И.Касарда Техред Л.Олийнык Корректор В.ГирнЯк Заказ 6599/47 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101