Оптико-локационная станция

Полезная модель «Оптико-локационная станция» (ОЛС) относится к области оптического приборостроения, в частности к оптико-электронным приборам, и может быть использована при разработке и модернизации изделий.

Сущность полезной модели состоит в том, что в оптико-локационной станции, содержащей корпус, внутри которого установлены сканирующее устройство, оптические и электронные модули, обтекатель с цилиндром, электродвигатель с подшипниками, обеспечивающий его вращение, и магнитную жидкость, ротор электродвигателя, выполнен полым и расположен коаксиально относительно цилиндра, в контакте с его наружной поверхностью, а в воздушном зазоре между ротором и статором электродвигателя размещена магнитная жидкость.

Технический результат выражается в существенном снижении массогабаритных характеристик, энергопотребления и затрат на изготовление ОЛС.

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, в частности, к оптико-электронным приборам, предназначенным для обнаружения, автосопровождения и локации воздушных объектов.

Известна оптико-локационная станция (ОЛС), преобразующая оптический ИК сигнал в электрический, описанная в патенте RU 69219 U1 (F41G 03/06, G01C 03/08, опубл. 10.12.07, бюл. 34), которая и выбрана в качестве прототипа. ОЛС имеет в своем составе обтекатель с оптическим окном, корпус, сканирующее зеркало, оптические модули, лазерный дальномер и вычислитель, при этом обтекатель, выполненный в виде сферы, снабжен цилиндром, который, в свою очередь, установлен в корпусе с зазором. В зазоре размещены подшипники и магнитно-жидкостное уплотнение. На цилиндре также жестко закреплен элемент передаточного механизма (шестерня), предназначенный для обеспечения связи с валом двигателя.

При работе данного устройства необходимо осуществлять разворот оптического обтекателя, внутренний объем которого сообщается с внутренним объемом блочной части, заполняемым осушенным азотом с некоторым избыточным давлением, для чего требуется уплотнение узла вращения. В известном ОЛС в качестве уплотнителя использовано магнитно-жидкостное уплотнение (МЖУ).

МЖУ представляет собой пару вращения, снабженную двигателем и передаточным механизмом, установленную с зазором, заполняемым магнитной жидкостью. Удержание жидкости в зазоре обеспечивается относительно однородным магнитным полем. Поле создается постоянным кольцевым магнитом или системой магнитов с кольцевыми магнитопроводами - полюсными наконечниками.

Известны устройства, обеспечивающие уплотнение газов, паров и мелкодисперсной влаги в узлах вращения. Магнитно-жидкостные герметизаторы (МЖГ) валов электродвигателей серии ВАСО и ВАСВ выпускаются в РФ, Белоруссии и Украине. В частности, МЖГ для электродвигателя ВАСО-15-23-34 серийно выпускается с 1994 года. Взрывозащищенные двигатели ВАСО 4-24 комплектуются штатными МЖГ, равно как и двигатели 2АСВО 710. Аналогичные устройства герметизации описаны в патентах RU 2016310 C1. и RU 221940002.

Подобное же уплотнение, разработанное ОАО ЦНИИМ, применено в прототипе.

В известной ОЛС (прототип) при повороте обтекателя возникают ряд существенных недостатков:

- чрезмерно высокий момент при пуске, обусловленный, в частности, несовершенством технологии установки узла МЖУ в изделие;

- повышенное энергопотребление двигателя привода;

- возникновение большого механического момента на обтекателе при высоких скоростях полета за счет аэродинамического сопротивления встречного потока воздуха, что, в свою очередь, может привести к заклиниванию МЖУ и потере герметичности из-за размещения узла подшипников в нижней части цилиндра;

- довольно значительные массогабаритные характеристики ОЛС, связанные с массивными шестернями передаточного механизма.

Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение вращения внешнего конструктивного элемента ОЛС (обтекателя) при надежной герметизации внутренних объемов ОЛС с помощью уплотнения стыкуемых поверхностей, гарантирующего защиту оптического окна от неблагоприятных факторов при взлете и посадке.

Технико-экономическим результатом, достигаемым в результате использования заявляемой полезной модели, является:

- снижение массогабаритных характеристик ОЛС;

- снижение энергопотребления ОЛС;

- снижение затрат на изготовление ОЛС.

Поставленная задача решается за счет того, что в оптико-локационной станции, содержащей корпус, внутри которого установлены сканирующее устройство, оптические и электронные модули, обтекатель с цилиндром, электродвигатель с подшипниками, обеспечивающий его вращение, и магнитную жидкость, ротор электродвигателя, выполненный полым, расположен коаксиально относительно цилиндра и в контакте с его наружной поверхностью, а в воздушном зазоре между ротором и статором электродвигателя размещена магнитная жидкость.

Причинно-следственная связь между совокупностью приведенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в интегрировании магнитно-жидкостного уплотнения непосредственно в электродвигатель благодаря изменению конструкции ротора электродвигателя, его установке и наличия связей между конструктивными элементами.

Предлагаемая полезная модель схематически проиллюстрирована на предлагаемой фигуре.

На фигуре показаны - обтекатель 1 с цилиндром 1.1, статор 2 с обмотками управления 3 и постоянными магнитами 4, полый реактивный ротор 5, зазор 6 с магнитной жидкостью, подшипники 7 и корпус 8.

Работа устройства заключается в следующем.

Перед взлетом или во время полета летательного аппарата с установленным на нем ОЛС с помощью двигателя (2, 3, 4, 5) производится автоматический разворот обтекателя 1 в требуемое положение или для исключения попадания на него абразивных частиц, или для изменения зоны обзора. При этом в качестве герметизирующего средства используется магнитная жидкость, которая удерживается магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом 4, в кольцевом зазоре 6 между ротором 5 и статором 2 (Принцип функционирования ОЛС подробно описан в изобретении RU 2122699, F41G 03/22, опубл. 27.11.98).

Уплотнение статора 2 относительно корпуса 8 и ротора 5 относительно цилиндра 1.1 осуществляется любым традиционным способом герметизации неподвижных разъемных соединений. Уплотнение воздушного зазора между статором 2 и ротором 5 осуществляется путем введения в него магнитной жидкости и удержания ее в зазоре 6 посредством магнитного поля.

Управление двигателем (2, 3, 4, 5) осуществляется по классической схеме путем последовательной подачи импульсов напряжения. Скорость вращения ротора 5 определяется числом обмоток (полюсов) статора 2 и количеством полюсов ротора 5. Наличие постоянных магнитов 4 в конструкции статора 2 не является обязательным условием, магниты 4 могут быть размещены в роторе 5.

Выбор шагового двигателя обусловлен относительной простотой конструкции, достаточно высоким пусковым моментом и несложной схемой его управления. Но можно реализовать интегрированное магнитно-жидкостное уплотнение в иных типах синхронных или асинхронных электродвигателей. В частности, перспективным в этом отношении представляется т.н. исполнительный асинхронный двигатель с полым ферромагнитным ротором.

Таким образом, при использовании предлагаемой полезной модели достигается:

- разворот оптического окна обтекателя в любую точку зоны обзора, тем самым расширяется диапазон функционирования ОЛС и осуществляется защита его от неблагоприятных факторов при взлете и посадке;

- компенсация механических и электромагнитных потерь мощности привода за счет введения в воздушный зазор магнитопроводящей жидкости и, как следствие, снижение энергопотребления ОЛС;

- надежная герметизация внутреннего объема ОЛС в узле вращения обтекателя, и, как следствие, защита оптических модулей и элементов оптической схемы от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды;

- исключение из состава ОЛС редуктора привода обтекателя и массивного узла МЖУ позволяет снизить массогабаритные характеристики изделия.

Оптико-локационная станция, содержащая корпус, внутри которого установлены сканирующее устройство, оптические и электронные модули, обтекатель с цилиндром, электродвигатель с подшипниками, обеспечивающий его вращение, и магнитную жидкость, отличающаяся тем, что ротор электродвигателя, выполненный полым, расположен коаксиально относительно цилиндра и в контакте с его наружной поверхностью, а в воздушном зазоре между ротором и статором электродвигателя размещена магнитная жидкость.