RU2069312C1 - Method controlling superconductive magnetic suspension and superconductive magnetic suspension - Google Patents

Abstract

FIELD: precision instrumentation engineering. SUBSTANCE: method includes sequence of operations involving cooling of elements of suspension to temperature of superconductivity, weighing of superconductive body, measurement of initial displacement of superconductive body under action of acceleration, performance of its additional displacement. proposed method is realized in superconductive magnetic suspension. EFFECT: increased vibration isolating properties of suspension. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано для виброизоляции криогенных чувствительных элементов, предназначенных для навигационных систем и систем управления движущимися объектами. The invention relates to the field of precision instrumentation and can be used for vibration isolation of cryogenic sensing elements intended for navigation systems and control systems for moving objects.

Известен способ создания сверхпроводящего магнитного подвеса, заключающийся в охлаждении элементов подвеса до температуры сверхпроводимости и взвешивании сверхпроводящего тела над сверхпроводящей короткозамкнутой катушкой с незатухающим током, и устройство для его реализации, содержащее не менее одной сверхпроводящей короткозамкнутой катушки с незатухающим током, и сверхпроводящее тело, установленное в механических подшипниках. A known method of creating a superconducting magnetic suspension, which consists in cooling the suspension elements to a superconducting temperature and weighing the superconducting body over a superconducting short-circuited coil with an undamped current, and a device for its implementation, containing at least one superconducting short-circuited coil with an undamped current, and a superconducting body installed in mechanical bearings.

Недостатком этого способа и устройства является наличие механических подшипников и значительная жесткость подвеса. The disadvantage of this method and device is the presence of mechanical bearings and significant rigidity of the suspension.

Известен способ управления сверхпроводящим магнитным подвесом, включающий охлаждение элементов устройства до температуры сверхпроводимости, взвешивание сверхпроводящего тела над сверхпроводящей короткозамкнутой катушкой с незатухающим током, измерение смещения сверхпроводящего тела под действием ускорения, и устройство для его реализации, содержащее сверхпроводящее тело, установленное в центрирующем подвесе, не менее одной сверхпроводящей короткозамкнутой катушки с незатухающим током, датчик положения инерционного тела. A known method of controlling a superconducting magnetic suspension, including cooling the elements of the device to a superconducting temperature, weighing the superconducting body over a superconducting short-circuited coil with an undamped current, measuring the displacement of the superconducting body under the action of acceleration, and a device for its implementation, containing a superconducting body installed in a centering suspension, not less than one superconducting squirrel-cage coil with continuous current, inertial body position sensor.

Недостатком данного устройства является значительная жесткость подвеса. The disadvantage of this device is the significant stiffness of the suspension.

Целью изобретения является повышение виброизолирующих свойств подвеса путем уменьшения его жесткости. The aim of the invention is to increase the vibration-isolating properties of the suspension by reducing its rigidity.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления сверхпроводящим магнитным подвесом со сверхпроводящим телом и сверхпроводящей короткозамкнутой катушкой, основанном на охлаждении элементов подвеса до температуры сверхпроводимости, взвешивании сверхпроводящего тела над сверхпроводящей короткозамкнутой катушкой, измерении первоначального смещения сверхпроводящего тела под действием ускорения, осуществляют дополнительное смещение сверхпроводящего тела перемещением сверхпроводящей короткозамкнутой катушки вдоль оси подвеса пропорционально начальному смещению сверхпроводящего тела относительно сверхпроводящей короткозамкнутой катушки. Кроме того, цель достигается тем, что в сверхпроводящий магнитный подвес, содержащий корпус, сверхпроводящее тело, центрирующий подвес, в котором расположено сверхпроводящее тело, сверхпроводящую короткозамкнутую катушку и датчик положения сверхпроводящего тела, введены подвижное основание с упругим центрирующим подвесом, соленоид со сверхпроводящей обмоткой, броневой сердечник с постоянным магнитом, усилитель с постоянной времени в диапазоне 1-100 с, при этом сверхпроводящая короткозамкнутая катушка жестко закреплена на подвижном основании, установленном соосно ей в корпусе на упругом центрирующем подвесе, причем подвижное основание жестко связано с соленоидом со сверхпроводящей обмоткой, расположенным в рабочем зазоре броневого сердечника с постоянным магнитом, жестко закрепленным на корпусе, выход датчика положения сверхпроводящего тела через усилитель с постоянной времени, преимущественно 1 100 с, соединен со сверхпроводящей обмоткой соленоида. This goal is achieved by the fact that in the method of controlling a superconducting magnetic suspension with a superconducting body and a superconducting short-circuited coil, based on cooling the suspension elements to a superconducting temperature, weighing the superconducting body over the superconducting short-circuited coil, measuring the initial displacement of the superconducting body under the action of acceleration, additional acceleration is carried out with acceleration, bodies by moving a superconducting short-circuited coil along the axis under ENA proportional to the initial displacement of the body relative to the superconducting coil of a superconducting short-circuited. In addition, the goal is achieved in that a movable base with an elastic centering suspension, a solenoid with a superconducting coil, are introduced into a superconducting magnetic suspension containing a housing, a superconducting body, a centering suspension, in which a superconducting body, a superconducting short-circuited coil and a position sensor of the superconducting body are inserted. armored core with a permanent magnet, an amplifier with a constant time in the range of 1-100 s, while the superconducting short-circuited coil is rigidly fixed to a movable axis An installation mounted coaxially to it in the housing on an elastic centering suspension, the movable base being rigidly connected to a solenoid with a superconducting winding located in the working gap of the armored core with a permanent magnet, is rigidly fixed to the housing, the output of the position sensor of the superconducting body through the amplifier with a time constant, mainly 1,100 s, connected to the superconducting coil of the solenoid.

На чертеже изображена принципиальная схема сверхпроводящего магнитного подвеса, который содержит прибор 1, сверхпроводящее тело 2, корпус устройства 3, сверхпроводящую катушку 4, датчик положения 5, подвижное основание 6, усилитель 7, соленоид 8, броневой сердечник постоянного магнита 9, упругий центрирующий подвес 10 основания. The drawing shows a schematic diagram of a superconducting magnetic suspension, which contains the device 1, the superconducting body 2, the housing of the device 3, the superconducting coil 4, the position sensor 5, the movable base 6, the amplifier 7, the solenoid 8, the armored core of the permanent magnet 9, the elastic centering suspension 10 grounds.

Способ управления сверхпроводящим магнитным подвесом заключается в охлаждении элементов подвеса до температуры сверхпроводимости, взвешивании сверхпроводящего тела над сверхпроводящей короткозамкнутой катушкой с незатухающим током, измерении смещения сверхпроводящего тела под действием ускорения, и перемещение сверхпроводящей катушки вдоль оси подвеса. A method for controlling a superconducting magnetic suspension is to cool the suspension elements to a superconducting temperature, weigh the superconducting body over a superconducting short-circuited coil with an undamped current, measure the displacement of the superconducting body under acceleration, and move the superconducting coil along the axis of the suspension.

Данная последовательность операций реализуется в сверхпроводящем магнитном подвесе, который вместе с прибором 1, установленным на сверхпроводящем теле, помещают в корпус 3, устанавливают в криостат системы охлаждения (на чертеже не показано), криостат заполняют жидким гелием и устройство охлаждают до температуры сверхпроводимости. Для взвешивания сверхпроводящего тела 2 с прибором 1 в сверхпроводящую короткозамкнутую катушку 4 вводят ток. Для этого с помощью выключателя сверхпроводимости разрушают сверхпроводимость катушки в каком-либо месте. К этому месту подключают источник питания и вводят ток в катушку, затем отключают выключатель сверхпроводимости и отсоединяют источник питания. Сверхпроводимость катушки восстановлена и в ней заморожен и циркулирует незатухающий ток, который создает магнитный поток, поднимающий в соответствии с эффектом Мейснера сверхпроводящее тело 2 над катушкой 4. Под действием ускорения сверхпроводящее тело 2 изменит свое положение. Это изменение фиксируется датчиком положения 5. Сигнал с датчика положения 5 подается на вход усилителя 7 с большой постоянной времени. С выхода усилителя ток подается в сверхпроводящую обмотку соленоида 8, жестко связанного с подвижным основанием 6. Соленоид 8 движется вместе с основанием 6 и катушкой 4. Направление тока в соленоиде 8 выбрано так, что он движет основание 6 вдоль оси в направлении начального смещения сверхпроводящего тела 2. Таким образом, общее смещение относительно корпуса 3 будет во много раз больше начального смещения, при котором катушка 4 неподвижна, что приведет к снижению общей жесткости сверхпроводящего магнитного подвеса. This sequence of operations is implemented in a superconducting magnetic suspension, which, together with the device 1 mounted on the superconducting body, is placed in the housing 3, installed in a cryostat of the cooling system (not shown in the drawing), the cryostat is filled with liquid helium, and the device is cooled to superconducting temperature. To weigh the superconducting body 2 with the device 1, a current is introduced into the superconducting short-circuited coil 4. To do this, with the help of a superconductivity switch, the superconductivity of the coil is destroyed in any place. A power source is connected to this place and current is introduced into the coil, then the superconductivity switch is turned off and the power source is disconnected. The superconductivity of the coil is restored and an undamped current is frozen and circulating in it, which creates a magnetic flux that, in accordance with the Meissner effect, raises the superconducting body 2 above the coil 4. Under the action of acceleration, the superconducting body 2 will change its position. This change is recorded by the position sensor 5. The signal from the position sensor 5 is fed to the input of the amplifier 7 with a large time constant. From the output of the amplifier, current is supplied to the superconducting winding of the solenoid 8, rigidly connected to the movable base 6. The solenoid 8 moves together with the base 6 and the coil 4. The direction of the current in the solenoid 8 is chosen so that it moves the base 6 along the axis in the direction of the initial displacement of the superconducting body 2. Thus, the total displacement relative to the housing 3 will be many times greater than the initial displacement at which the coil 4 is stationary, which will lead to a decrease in the total stiffness of the superconducting magnetic suspension.

Claims (2)

1. Способ управления сверхпроводящим магнитным подвесом, основанный на охлаждении элементов подвеса до температуры сверхпроводимости, взвешивании сверхпроводящего тела над сверхпроводящей короткозамкнутой катушкой, измерении первоначального смещения сверхпроводящего тела под действием ускорения, отличающийся тем, что, с целью повышения виброизолирующих свойств подвеса путем уменьшения его жесткости, осуществляют дополнительное смещение сверхпроводящего тела перемещением сверхпроводящей короткозамкнутой катушки вдоль оси подвеса пропорционально начальному смещению сверхпроводящего тела относительно сверхпроводящей короткозамкнутой катушки. 1. A method of controlling a superconducting magnetic suspension based on cooling the suspension elements to a superconducting temperature, weighing the superconducting body over a superconducting short-circuited coil, measuring the initial displacement of the superconducting body under the action of acceleration, characterized in that, in order to increase the vibration-isolating properties of the suspension by reducing its rigidity, carry out an additional displacement of the superconducting body by moving the superconducting short-circuited coil along the axis of the suspension ca is proportional to the initial displacement of the superconducting body relative to the superconducting short-circuited coil. 2. Сверхпроводящий магнитный подвес, содержащий корпус, сверхпроводящее тело, центрирующий подвес, в котором расположены сверхпроводящее тело, сверхпроводящая короткозамкнутая катушка, датчик положения сверхпроводящего тела, отличающийся тем, что, с целью повышения виброизолирующих свойств подвеса путем уменьшения его жесткости, в него введены подвижное основание с упругим центрирующим подвесом, соленоид со сверхпроводящей обмоткой, броневой сердечник с постоянным магнитом, усилитель с постоянной времени в диапазоне 1 100 с, при этом сверхпроводящая короткозамкнутая катушка жестко закреплена на подвижном основании, установленном соосно ей в корпусе на упругом центрирующем подвесе, причем подвижное основание жестко связано с соленоидом со сверхпроводящей обмоткой, расположенным в рабочем зазоре броневого сердечника с постоянным магнитом, жестко закрепленным на корпусе, выход датчика положения сверхпроводящего тела через усилитель с постоянной времени, преимущественно 1 100 с, соединен со сверхпроводящей обмоткой соленоида. 2. A superconducting magnetic suspension containing a housing, a superconducting body, a centering suspension in which a superconducting body, a superconducting short-circuited coil, a position sensor of the superconducting body, characterized in that, in order to increase the vibration-isolating properties of the suspension by reducing its stiffness, movable is introduced into it a base with an elastic centering suspension, a solenoid with a superconducting winding, an armored core with a permanent magnet, an amplifier with a time constant in the range of 1 100 s, while The superconducting short-circuited coil is rigidly fixed on a movable base mounted coaxially in the housing on an elastic centering suspension, the movable base being rigidly connected to a solenoid with a superconducting coil located in the working gap of the armored core with a permanent magnet rigidly fixed to the housing, the output of the superconducting body position sensor through an amplifier with a time constant, mainly 1,100 s, connected to the superconducting coil of the solenoid.