Устройство для изучения влияния рекуперативного торможения на механический импульс системы физических тел

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.