DE2035397A1 - Tragheitsschwungrad fur einen kunst liehen Satelliten - Google Patents

Description

DR MOLLER-BOr^-DH.-MÄ'MTZ .DR. DEUFEL DIPL-INaFINSTERVVALD-DiPL-INaGhIAIVlZxOW . _

8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STB. 1 Z U 0 D J CJ /

TELEFON 225110

16. JUU 1978

Hl/tli ■- S 2167

SOOIE(TE NATIONALE INDUSTRIELLE AEROSPATIALE

de Montmorency Paris 16,-'. Seine* Frankreich

für einen ktins ti ich en. Safjelliteö.

Die .Erfindung "besieiit eich auf ein !Präghe.itsschwungrad .für einen köastlichen Satelliten- und betrifft insbesondere ein !Trägheitsschwungrad, bei dam das Verhältnis des Srägb.eits» moraentesuad des kinetischen Momentes zuv Gesamtoasse der "Vorrichtung "beBonders hoch ist und da' an die besonderen Bedingungen eineß Haumauf enthältst -von langer Dauer avigepaB-ö · -, ist« ' ■'-./_■'"'■''

Bie wesentlichen 3?eile eines ^eden Trägheitsschwungrades sind* die Drehmasse, genau gesagt, sein Motor, die Lager₅ die Verbindungselemente und das Gehäuse_β Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer für einen Raumsatelliten bestimmten, unabhängigen Gesamtheit,, in der das Verhältnis von Trägheitsmomeaat zur Gesamtmasse der Ausrüstung so ho^i wie möglich ist,

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,indem dexⁱ größere Teil der schweren Elemente des Motors am Umfang des Schwungrades ■ untergebracht ist»■

Da die anfangs in einem Satelitten sur Verfügung stehende elektrische Energie in der Form einer Spannung mit Gleichstrom vorliegt, ist der bevoi'zugte Hotor ein Motor mit drehenden Magneten ohne Eisen im Stator, der mit Gleichstrom betrieben wird und einen hohen Wirkungsgrad aufweist und bei dem eine !Commutation baw« Stromwendung elektronisch gewährleistet ist«

Weiterhin ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Trägheitsschwungrades indem:

- die Masse, die nicht zur Erzeugung des kinetischen Momentes beiträgt, und die Leistung bzw= Energie, die nicht zur Erzeugung eines Beschleunigungsmomentes oder Verlangsamungs~ momentes genutzt wird^ '. soweit wie möglich reduziert sind; ,

- die Konstruktion ohne größere Änderung die Jüngsten technischen Verbesserungen nutzen kann?

- die Konzeption im gesamten und im einzelnen ebenso auf TTOr-" rMitungen mit permanenter Drehung in einer einzigen Richtung wie auch Yorriclfcungen,, die alle zulässigen Geschwindigkeitswerte in den. swei Sichtungen annehmen können ^ anwendbar ist. und dies bei allen technisch möglichen Varianten der Anwendung|

- die Konzeption aus sich heraus geeignet und möglichst unempfindlich gegen die Bmgebungsiaediiagamgea des Starts und des Eaumaufenthaltes sindj

- die Störungen auf detn übrigen feil des Satelliten so gering wie möglich sind(Tibratioaen und Magnetfeld) % - ■ "■

- die Zuverlässigkeit so hoch wie möglich ist|

- der Herstellungspreis so geriag me möglich ist.«, . ^;

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ■beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig« 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Trägheits-

schwungrades mit Motorantrieb gemäß der Erfindung, Fig* 2 bis 5 Schnittansichten entlang Linie II-II in Figo

von verschiedenen Detailvarianten, Fig» 6 eine schematische Ansicht der Funktionsweise der

Vorrichtung^
Figo 7 eine Ansicht im vergrößerten Maßstab des Details A

in Fig. 1, ' . . ■': -

Figo 8 bis 12 schematische Ansichten des elektrischen Auf«-.',

baus des Stators in Fig_t. 1 und 13 ein DetailselieinB. des Aufbausv

In Fig» 1 ist ein Gehäuse 1 gezeigt, in dem sich ein Rotor» der in seiner Gesamtheit mit 2 bezeichnet ist und der das üirägheitsmoment des Satelliten liefert > in bezug auf einen Stator 5 um eine Drehachse 4-verschieben bzw« bewegen kann«,

Der Ector 2 trägt an seinem Umfang eine regelmäßig verteilte Reihe von Magneten 5, 5¹ * 5"« ^ie in Fig_e 3 gezeigt, kann äeder magnetische Kreis der von den Hagneten eingenommenen Umfang ssekt or en zwei Magnete 6 und 7 tragen. In Fig» 4 weist ' der magnetische Ereis 8 einen trapezförmigen Querechnitt auf, um eine geringere Reluktanz bei gleicher Masse und eine höhere Festigkeit gegenüber der Zentrifugal verformung aufzuweisen^

Wie in Fig, 6 gezeigt, befindet sich der auf dem Rotor 2 angebrachte, radial magnetisierte Hagnet 5 von rechteckigem Querschnitt ma^Ä gegenüber einem elektrischen Ereie 9 C& Jfe. 2.As. ε) der für die Vereinfachung des Schemas von einer Windung gebildet wird· Der elektrische Kreis ist

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stationär und die Magnete ^r? können" sieh drehen;-* Bei⁴ Magnet 5* weist die entgegengesetzte Polarität zu der- des Magneten 5 a

Wenn der Kreis 9 von einem Strom durchflossen isst, erfährt jedes dieser Elemente von dem 'von de Magnoten 3 und 5¹ ausgehenden Teil dos Magnetfeldes eine "elektromagnetische Kraft und die Haßnete erfahren eine gleichgroße und entgeg gerichtete j£ra?tr.

Die Kraftlinien, de^ i^f.net.Celdep; liegen :l;a ftadiaJ ehea^n auf fei der Oberfläche de:r liegneto; sie verlaufen. FiOJukredri; ?,a dieee

(Verflache,

Jedes Stroffliiisrueui· örseugt svrißohön eich. VukI d<iJ^ri Kagji^;.-;i;e?i eijie Kraft di* ~ id'j Λ^ϊ die von den Teilen.'b ο und d e dec-Leiter erfahrenen Kräfte sind die Re sulkier enden der· JUoinenta.rj-j'äftc·; d~£ die alle paraKLei und tangential gerichtet sindo Die Kräfte addieren sich, da «wischer* a .^b, und do der Strom und ebenso die Eraitl.inien des Magnetfeldes die Richfeing gewechselt' habeno Wenn un.te-.· de?? Einwirkung dieser Kräfte die Magnete in Drehung versetzt werden, bleiben die Kräfte wahrend" der" gesamten Zeit konstant, wo die Elemente b .c bzw,, d ^e gegenüber den Magneten 5 und 5' bleiben,

en Wenn eich der Leiter bc^Jgegenüber dem Magnet/5' und der Leiter ja JL gegenüber dem Magneten 5" befindet, behalten die elektromagnetischen Kräfte die gleiche Richtung unter der Bedingung bei, daß der Strom in dem Kreis F umgedreht ißt,.

Die Kreiselemente o. 1), £ d., je £ sind ebenfalls elektromagnetischen Kräften ausgesetzt; da Jedoch diese Kräfte, die »ich in einer durch die Drehachse verlaufenden Ebene befinden, keine

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' Tangent i al komponente fin aafA'eisen, werden sie aufgehoben entwodar

\ dadurch, daß ε.Ίκ aiii! einen in. bezug auf die Achse üymmetri-

; sehen Kreis ei.-xv/irken oder durch die Gegenwirkung der Lager,

ι wenn die Eroika mehl; symmetrisch sind»

' Im Verlauf der Drehung schneiden die Leib er elemente b α und ä.· j;

; die Kraftlinien des Magnetfeldes der Magneten und es werden

' elektromotorische Kräfte u und u^? erzeugt_f die sich unter-

; einander addieren und. das Yorseichen wechseln, wenn die Haguebe

. die Polarität wechseln« Wenn ± der den Kreis 9 durchquerende

• Strom ist, entspricht das Produkt (υ. + u¹) idt der durch den | Motor während der Zeit dt gelieferten Arbeit,

I In einem praktischen Fall unifaßt die Wicklung nicht eine son-

;^: dem mehrere Windungen«,

\ Die Zahl der l'olpaare kainn in Abhängigkeit ύοώ. verschiedenen

{ Parametern bentiiürat werden\ insbesondere ist das Verhältnis

; Hutzlänge des Leiters zur Gesamtlänge des Leiters umso größer

■ für eine gegebene Polhöhe, ,je größer¹ die Anzahl der Pole

': ist als 3?olge der Vertfinßejrung der Längen b c^und £ d_o

.· Für die Motoren, die nach diesem Prinzip arbeiten, können

' Magnete verwendet werden, deren Kraftlinien sich ohne Magnot»

'; kreis schließen«= Je<D.och ist ein doppeltes Interesse vorhanden,

• den Magnetkreis der Magnete durch ein geeignetes magnetisches

; Material Wieder zu schließen und die Wicklung in einem.Eisen-·

• nämlich spalt anzuordnen, der so schmal wie möglich istϊ/Verstärkung

des Magnetfeldes auf der Höhe der Wicklung und Begrenzung der / von dem Magnetfeld betroffenen Zone, aufgrund dessen eine !. Streuung der Energie durch Foucault · sehe Ströme in dem Gehäuse ^; des Trägheitsschwungrades und die Erzeugung von induzierten

i ■ - 5 -

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^8AD

elektromotorischen Kräften in anderen Elementen des Satelliten vermieden wird,.

Ira Innex'en des Gehäuses 1 befinden sich Strukturen in einem gekreuzten Wabenmuster IO und 11, die dem Gehäuse eine große Steifigkeit und eine gute Festigkeit gegen, die übertragung

,Kosten
von Vibrationen auf/eines geringen-. Gewich tszuwachsee geben« Die Magnete 5 können entweder sehr einfach aus Ferrit (Induktion 3000 bis 4000 Gauss) oder aus Ticonal (10000 bis 12000 Gauss) oder jedem anderen Material mit geeigneter Permanentmagnetisierung hergestellt sein»

Der Magnetkreis besteht aus einem Material, das zugleich eine gute Permeabilität und eine genügende mechanische Festigkeit-aufweist (Anyster, MuMetall, Durimphy und andere Körper)«

Die Dicke des Magnetkreises 8 kann zugleich in. Abhängigkeit von der erforderlichen Trägheit und den dem Magnetkreis zu gebenden Charakteristiken eingestellt werden»

Die Wicklung ist auf einen Zylinder 12 aus Epoxyglasfaser-» schichtstoff oder besser Epoxygraphitfaserschiehtstoff plattiert bzw«, geschichtet und in Harz eingebettete Entsprechend den Fällen kann sie in einer gedruckten Schaltung verarbeitet sein, wenn die Zahl der Drähte und die Stromdichte es zulassen.

Die Gesamtheit in Hufei3enform 8¹ kann ebenso in der in Figo angegebenen Weise angebracht sein« Jedoch ist diese Konfiguration nicht allgemein von Vorteil, da die verteilten Massen littel weniger weit von der Drehachse entfernt sind wie in vorhergehenden Fall und da ein die Wicklung tragender

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Ζ>'14Lider 12 Eich .bei Vibration::;'!. ■ /-günsti-gea? verhält als die Platte IJ₁. die dem letsiex'iüi FsIl entiäpricht,. . ■■ .;:■

In den Kwei Fällen tra^eAvdiöii ρ einem Kpoxvliarzeingebetteten Bx'ähte der Wickl-ungi^i- daau bei, die Päripfi,uTg und die .Steifigkeit der 27ΐ1^αοΐ^ν~¥ΐβ1ί:3ηηδ8-·0βΒΓνΐϊί·οιβ:1·ι; oder der IU0tten^icl,liTnp;s~GesamthGit 7/w erhöhen* M satz-Draht frp aus Epoxyfasexm können vorgesehen werden, weim ein Bedarf dafür "besteht^

Die Wicklungen lcÖ33nen aus ßetr-eionten' Sp\ilen 15 bestehen-' oder in: e'üjier .koiitinuierliclieri'Weis'.e-vrie "bei 16 auf gewickelt seil").

Bei -ΰ.-cw in 3?ig_t.-B geaeigteii Qiu-jdj-'upol-bsv/, f on)! "kann die für die Epz.eugnng. detj gevm^Bclvt;en Momentes eine vorbefcitiißittte Intensität erfordeiiliciie Xalil von erhalten werden entweder in eiwer einzigen Spule wie PI oder mit Zy 3 oder A- Spulen wie PI. P2, PJ, :.E4-...-

Es genügt, uia ein Starten bawc Anlaufen mit jeglicher Sicherhelv. Unabhängig von der Position der Magnete in bezug auf die Spulen und insbesondere für den Fall, wo die aktiven Zonen der Spulen swischen den Magneten gelegen sind, zu gewährleisten\ eine oder melir ere Wicklungen in bezug auf die oben angegebenen Positionen zu verschieben, wie beispielsweise P⁹ 2 (Fig_c 12)_c Es kann leicht die Erweiterung zwischen mehreren Spulen vorgesehen werden«,

Wenn für einen gegebenen Radius, ein gegebenes Moment und eine gegebene Hagnethöhe "h" die Masse des drehenden Teils zu hoch ist, können die mit einem Magneten ausgestatteten Zone und der Magnetkreis durch zwei geteilt werden. Man paßt

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infolgedessen somit die Zahl der-Wicklungen und der !Commutation an. Die verschiedenen Yarisnten wurden angegeben, um. die Möglichkeiten dieser Hotorlconzeption, aufzuzeigen? in äexi meisten der üblichen. Fälle sind die oben angegebenen Grundlösungen am meisten zufriedenstellende

Es kommt vor, daß die mit einem liaumfanrzeug; oder seiner last in dem Fall von wissenschaftlichen-Ejsperiment-en"" verbundenen Probleme eine Reduzierung des von dem Motor erzeugten Magnetfeldes auf ein Minimum er fördern} in dem bevorzugten Beispiel hat das Magnetfeld .keine oder kaum" kontinuierliche" Komponenten, da sich alle Magnetmassen in Drehung befinden. Wenn daa Vechselfeld reduziert werden muß, kann dies prate t-:i ecb. ohne bedeutende Erhöhung der Masse aus geführt werden, Inder¹.¹ eine Kapselung 1? aus HuMetall -um den'Magnetkreis angeordnet wirdc Der größere Teil der Kapselung 1? trägt zur Erzeugung der Trägheit (Fig* V) bei, und führt somit keine nuts'.! öse Masse ein«

Wenn im Fall der Kapselung die Drehmasse au groß ist_v wird die Höhe "h" oder die Dicke "e" der Magnete verringert.» Wenn in dieser Hinsicht die Grenze erreicht ist, wird die τοπ den Magneten bedeckte Zone reduziert, indem die Zahl der "Wicklungen (die Masse einer ^eden Wicklung ist β ehr gering), erhöht wird, wie oben angegeben»

Eine bevorzugte !Commutation bzw« Stromwendung besteht darin, einen konstanten Strom in einer Richtung in die Wicklung au schicken, wenn sich die Kuteaonen der Leiter in den Kraftlinien der vorbestimmten Pole befinden, den Strom abzuschalten beim Durchgang der neutralen (überdies sehr engen) Zone zwischen zwei Polen und ihn gegenüber den folgenden Polen umzukehren bzw«, umzuschalten.*

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• Verschiedene »lekbxvmische Vftri'&hren können die Stromwendung auf einfache Weise gewährleisten.* Das nachfolgend beschriebene

«ine
weist einerseits/maximale Zuverlässigkeit und andererseits ausgezeichnete Möglichkeiten einer Überprüfung aus der Entfernung durch Fernmessung,

Eine kleine nicht dargestellte Spule, die an dem Gehäuse 1 des TrägheitaSchwungrades 2 befestigt ist und mit Wechselstrom (beispielsweise 50 kHz) erregt wird, kann mit zwei radial auf beiden Seiten angeordneten weiteren Spulen über einen

^: auf dem drehenden Teil befestigten Streifen aus Hagnetmaterial gekoppelt seinr Für einen geeigneten Ausschnitt des Streifen-(Anyster, MuMeball etc« <,<..) gibt das Vorhandensein eines Signals in einer der Empfangs spul en das Vorhandensein eines Magnetes einer vorbestimmten Polarität gegenüber einer entsprechenden Windung an und es vrird der Durchgang (oder die ^; Möglichkeit des Durchganges gemäß dem gewählten ■ Steuerungsprinzip) des Stromes in einer geeigneten Sichtung ; in der Windung ausgelöst; durch das Vorhandensein eines Signals ! in der anderen Spule wird der Durchgang des Stroms in umgekehrt ^! ter Richtung ausgelöste Wenn sich die Hutzzonen der Leiter

in einer neutralen Zone befinden, ist die "aussendende Spule" •"lit keiner der ßnpfangsspulen gekoppelt: es wird kein Strom ^ in den entsprechenden Kreis gegeben,, Die Umkehrung der Durchgangsrichtung dea Stroms kann auf mehrere Arten ausgeführt werdenο Die einfachste und sicherlich die sicherste besteht : in der Verwendung zweier von ihren entgegengesetzten Enden j gespeister Wicklung en „ Die umkehrung der Drehrichtung des ! Motors wird erreicht, indem die Steuerung der Wicklung

vertauscht wird«. Die Verlangsamung wird vorteilhafterweise > auegeführt, indem man die von dem als Generator arbeitenden

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Motor erzeugte elektromotorische Kraft in einen von einem Halbleiter 18 oder 19 (Transistor> Tyristor,.. etc,„_u) gesteiierten Widerstandskreis speist, siehe 3?ig.. Ip₀ ·

Bei einem solchen Motor, in dein die gradlinigen Leiter· die Kraftlinien eines konstanten Peldes schneiden,-ist die induzierte elektromotorische Kraft konstant während des Durchgangs eines Poles und nicht sinusförmig« überdies gibt es keine. Verluste- aufgrund von Eisen im Stator und die Ankerrückwirkung ist vernachlässigbar für die üblicherweise bei einem Trägheitsschwungrad erforderlichen Momentwerte., Alle diese Elemente führen au einem außergewöhnlichen elektrischen Wirkungsgrad, der 90 % und selbst 95 % mit einer Wicklung von stärkerem Querschnitt ohne Konstruktionsschwierigkeit überschreitet»

Die Steuerung der Geschwindigkeit und des Momentes läßt sich gleichfalls unter außergewöhnlich einfachen Bedingungen ausführen;

- entweder indem man auf die St euer spannung Einfluß nimmt ₉

- oder indem man auf die Dauer des Stromdurchgangs, der dann eine konstante Stärke aufweist^ Einfluß nimmt_β

Die Signale der Empfangsspulen dienen zur Geschwindigkeitsmessung, die auch in Form einer Spannung auf einer "Generator"· Spule erhalten werden kann, die zwischen die "Motor"-Spulen schuppenartig geschaltet ist

Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung ist das Merkmal der Lager, deren durch fieibung verbrauchte Leistung gering sein und die ohne Abnutzung b&v· Verschleiß die

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vibratioiieB <3»:-& Starte β und die limgebuniisreiumsti'alilungen aus~ . halt ©31 müsson»

Ihre Funktion muß für eins lang;e Lebensdauer gewährleistet sein, gegenwärtig 5 Jahre l>ei eixie-i:v Fernsprec3isatel2;iten; diese "Lebensdauer wird iweiiVlEohne la naclisfceX' &üomft 7 "bis 10 Jahr» "betra&eiu .

i'dies ist es wünschenswert;-, daB diese Lager elnon & nil: aa aufweisen, der ihnen eiu moglach et -"befriec'iger'd es Yoirlialten iiü TJItJ-^aTaliuu'ji {tilrl;, aaipit sx>^;. weitorhj.a in dem Fall 5rrbeite:n , ^o ein unvo^eriteBeJieiies JSreJfifiis die restliche AtmoepMre beseitigt_P

STiin wciBen -Ku gel lage:«? einsn Keaentlichcn Nachteil der Tatsache auf_v dsß, wean eine -önomalität vorhanden ist oder auftritt, ein Ahreißen/Toifhetailteileneiitstehei} k das Phänomen ^rergchlimmert sich von seihst und sieht die Blockierung des Lagers nach sich. Die Käfige sind insbesondere ein kritischer Punkt der Kugellager bezüglich der LebensdmierB in der Größenordnung von 5 Jahren.

Bie VihrationBiiTigebimg des Startes bzw» der YibrationseinfluB heim Start kann neutralisiert werden, indem Lager mit schrägem Vorspannung »kontakt Tjerwendet werden »Die relativ hohe Vorspannung ist dann eine Ursache für Reibung (Energieverlust) und Abnutzung= Sie kann, wenn sieh der Satellit einmal in der Umlaufbahn "befindet, durch eine geeignete Einrichtung beseitigt x« er den, jodoch mit beßtimmt en Risiken einer Bchleehten Funktionsweiseu Die Schmierung und ihre Stabilität in der Zeit unter Strahlungseinfluß muß mit Sorgfalt untersucht werden«

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Systematische Versuche und Kontrollen müssen für eile Bestandteile des Laders ausgeführt .werden und es müssen außergewöhnliche Vorsichtsmaßregeln, für den Zu.Bs?m>&ubäu ergriffen werdenc . ·

Es ißt also ZM "beachten^ -daß-'die Eignung eines Kugel lag e des i5 'Jahre· räch dem !Durchgang in der vibrierend on Uage des Starts a!Leiten kann, unter Berücksichtigung der Komplexität und Mannigfaltigkeit der Parameter_s die auf treten können, ein ßclwdßr.ißes Problem ist»

Deshalb sieht die Erfindung bevorzugt glatte Laßer Tor_o Es handelt sich um Verbindungen von Pl¹FB. (l'&flon), die unter· clea diversen Formen dieser Materialien, ausgewählt, stark mit ,■. > -

/bzw« durchsetzt metallischen Pudern gexullt/und geinäB IJbpezialTerfaliron, behandelt sind* Die so hergestellten Laser weisen einen bedeutenden Portschritt im / zu den bekannten Lösungen auf (vollständige Abwesenheit von Schmiermittel, Arbeiten in Vakuum in der Größenordnung von 10 Torr, Verminderung der Eeibungsmomente _t Erhöhung der zulässigen Belastung)«

Beispielsweise erzeugt ein in reproduzierbarer Weise herge-

»stelltea Lager (vier aufeinanderfolgende Allfertigungen) von 6 cm Höhe, 7 cm Durchiueßser und belastet id it 700 g/cm*" ein Reibungsmoment i.n der Größenordnung von MO g χ cm auf einer Welle aus Chromstahl, die sich mit 5000 ΐΤ/inin dreJj.t^ Nach mehr als 2000 Stunden Betriebsdauer weisen die Lager keine Spur einer .Änderung weder in den Lagerbüchsen noch auf der Welle auf., Keine Hasseabnahme ist feststellbar und die Erv/ärmung der Lagerbuchsen während des Betriebes ist zu schwach, als daß sie gemessen werden könnte (verschwindend

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klein "bei sincr Skala mit Bruchtei.lan. ran Grad)>*

Ein Versuch'w:Jr,- 6000 U/min seigt ein ebenso befriedigendes Verhaltem des Lagare j das Moment steigt um 'TO % und es tritt keine Ci^ifcsteilbare Erwvmung/ während bei der Verwend\ing von Lagern lait verschiedener Beschaffenheit ('J?eflon~ Nickel) bei 3000 U/min ein füni'raal größeres Moment und eine äußere -/Erwärmung -um 2,¹?⁰ 0 erzeugt wurden und während ein Versuch mit einer ΡΤίΈ-SiIber-LagerbiicliBe jedoch einer Welle aus Stellit bei 3000 U/min die Zerstörung der Lagerbuchse in einigen fällen nach sich zog_a

■Die Kombination einer PiPFS-SiIber-Lagerbuchse um eine Welle aus Stahl, scheint somit außerordentlich afcaudfest und repro~ - äuzierbai¹ jedoch an die sohr genaue und besondere Verträglichkeit der Materialpaare gebunden :?ra sein«

Die Abnutzung eines Lagers wächst sehr schnell mit der Belastung; Jedoch belastet ein Trägheitsschwungrad in einem Satelliten auf der Umlaufbahn praktisch seine Lager nicht_o Die einzigen Kräfte aufgrund restlicher Gleichgewichtsstörungen und Bewegungen deB Satelliten sind extrem gering gegenüber Belastungen, die ein normales Lager aushält_β

Diese Bedingungen sind besonders günstig für die Verwendung eines Lagers, das schon bei gewöhnlichen Belastungsbedingungen ein vollständig annehmbares Reibungsmoment und eine solche Abnutzung aufweist.

Die mit diesen Lagern erhaltenen außergewöhnlichen Resultate wurden mit einem Oberflächonzustand erreicht, der,/ -obwohl- er aus einem Schleifen resultierte , nicht den Feinheitsgrad

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aufwies, den man olnio größere Schiriarigkeit-ea rait; einem Polieren optischer Qualität erreicht-.. Andererseits zeigen, was die Lagerbuchsen/betiafft, die an secha verschiedenen

;! ons element en guh geführten Yersuche_T daß--es eich nicht um ein außergewöhnliche« odor schwierig reproduzierbares Phänoniei? handelte .Dagegen entsprechen die mit einem PTi¹Ii-OiIber-Material ausgeführten Versuche, die au Beginn für andere Anwendungen ausgeführt worden waren, nicht notwenigerweise einem Ergebnis, das nicht verbessert werden könnte, und die Untersuchungen, die unternommen werden, nen noch aufgrund einer tieferen Kenntnis der Phänomene und Materialien zu einer bedeutenden Verbesserung der Leistungen, führeno

Die so aufgebauten Lager weisen einen sehr großen Vorteil im Hinblick auf den Start auf _i da die Berührungsflächen derart beschaffen sind, daß sie in der Lage sind=» im Dauerzustand Belastungen aufzunehmen, die unvergleichbar größer siiad als die, die sie vorübergehend beim Start erfahren,, Dies bedeutet eine merkliche Überlegenheit gegenüber dem Kugellagern, die stark vorgespannt werden müssen, damit sie solchen Bedingungen widerstehen können» .

Sehr verwandte Techniken haben außergewöhnliche Resultate bei Lagern mit einem mittleren Durchmesser-von 48"mm-₉ die sich trocken mit 5000 U/min drehen,» ergeben (tatsächlich®- Lebensdauer höher als 10000 Stunden).'-

Die Verbindung zwischen der Achse 4 wad dem. Schwungrad 2 kann auf verschiedene Meisen und insTbesoÄd®?© mit allem üblieheo. Kitteln ausgeführt werdms mit Speichen,,, mit- eimer Mnfach- oder Hehrfachsclieib®, dl® voll oö®r toreiiteochrai

ist· ■ ■ ■ - -" ■*..'■"

BAD ORfGiWAL 009885./0265 - - ■ . " . '

Da das fJohv;ui)iS-?ad .üynsmi-Ecb' iiiß' OleicbftiVvrieM. gebracht worden lsi;», hatdie Ter'bduaTmf* äwiech-en. den Ιη[^γδ "and dem imliormr Ib etri ob 2ων oüiv {remrige 3irofi;e aufzuhalten ( Gleioligevficjj.1 -«Btoirangazi oder IVreinelkrtfto "walirend der {/en dos SateJliteii). Hiv^fiijen TiViiß liiese ¥ex%:ludung' ..-"ein niiixiiium an HasfitV. erf;;r:\nwi um

-» eis KaxrmuFi .im.-DiriuyAuig χνηά l^ilestigl<:eit gegenüber den. von der Stax^vbvn"ar;ebimg atisiv^tt-tan Vibrationen avif>mdaen^

die ErfiiH/unf,¹: dieser- T"-?r^eh.ieder-en !'Oi^rsrufigGji "beateht -

gewählte -Τ.·ο.Γ/».ιτ"·{ς- d-ri-in. <:iae Scliv.'ungrad grefienüber· "

der Habe dufcb. av^ei. düfint- Bl'icne 20 liiiö 2'i au Kentrieren,, die durcli ein Vlabeniraistiir 'r'i ⁱ<'sr«tärl^l: tind, Die- Bleche kern- Xiexi darch einen Faserschialrt^toff aus-Crlaß» Blolaltaisi.ori" ναιο Bor Biit ei.rejjt Epo^iybindofaii-i_fo!. -sree-tat wQvde,n_o Der ü'oer einav 'Lehre hzw< einem Gestell a\isgfc:'ülirte ZuBarnmeribau karoii eine " aii.ßergewölm.licfa.-e Genauigkeit erreichen„ Vorsicht smaßnahmen .für eine eiBliuitliclie Yer-leiniung sind au treffen,. Das fertiggestellte Schvunßj-'ad (die Ha^nete angeklebt oder mechanisch befestigt, die Wabeniraister 11 an ihrem Platz angeo^ön-t) Miß statisch und dynamisch ausgewuchtet werden_c

Das Gehäuse gev/subxleistet die folgenden Punkt ionen i

■ auf .-■-■■-. .. \

- 'Dragen der Welle/ der sich das Lager \md das Schifungrad. akb

mit diesen verbunden ist, drehen;

- Tragen der zugeordneten Elemente (Kommutationsspulen, verschiedene, für Hilfsmessungen bestimmte Sonden);

- Tragen der Teile zur Befestigung den Trägheitsschwungrades, wenn dies nicht direkt auf dem Ansatz der Welle ausgeführt werden kanne In diesem Fall muß das Gehäuse die bestmöglich

". ■'■ ■"■■.■ ■■■.■.■■ - 1-5 - ^{: ;} - Λ ■:

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Dämpfung für die durch die Starln?jßge"bunß erregten Vibrationen liefern;

- Gewährleistung einer dichten Umhüllung smr Aufreckterhaltung ems bestirnten Grs.isdruckes lim die Lager_? Helium oder Argon, beispielsweise in der Größen©rdnung eines Bruchteils τοπ einem

Torr bis 1 l'orr, außer wenn die Lagex^ sich in Ultravakiium zufriedenstellend Verhaltens wenn die dichte Umhüllung ein Gas mit niedrigem Druck enthält_s muß das Gehäuse den Kräften widerstehen ρ die aus dem auf die Oberfläche vor dem. Start des Satelliten, in seine Umlaufbahn ausgeübten -&tmö-sphär©n~ m druck resultieren»

Zur Erhöhung der Steifigkeit der Gesamtheit gegenüber dem * Druck und den Vibrationen, sind die Böden durch UBxz-'ßa&er·- (Glas, Kohlenstoff j Bor)-Schichtstoff streif en verstärkt, die "auf dem Feld"zwischen den Vfabsnmusterabschnitterr eingesetzt und mit diesen verklebt sind, bo daß die Biegung begrenzt ist und die Gesamtheit eine gute Dämpfung aufweist„ Der ausgezeichnete Wirkungsgrad der Lager und des Motors begrenzt die in thermischer Form verbrauchte Eaergie auf einen .geringen Anteil (Bruchteil eines Watt); unter, diesen Bedingungen ist es nicht erforderlich, im Inneren des Gehäuses -einen für das . innere thermischen Gleichgewichts bestimmten Gasdruck vorsu-P sehen, wo die neue Ökonomie der Energie und üer thermischen Streuung, die Strahlung, die Leitfähigkeit der betreffenden Teile und die thermische Trägheit der Elemente genügen^ befriedigende TemperaiTurbedingangen ebenso im stabilen Zustand wie in der Startperiode au gewährleisten«

Erfindungsgemäß ist ein Trägheitsadiwungrad vorgesehen, bei dem das Verhältnis Trägheitsmoment zu Gesamtmasse besonders

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erhöht ist? bei elnev Ausführüiigsforni ist das Verhältnis

sweimal liolier als "bei bekannten Vorrichtuagen für ein Schwaugrad von 20 HmS)«

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Claims (1)

1. P a t e n t a ii s ρ γ ü c h. e

   Ki ^Sf= 5Ϊ-.3Β S.! "Jt =ϊΐ·. -

   1 _a fmgheits8cb.wung.raa rait Motorantrieb für

   ein !Raumfahrzeug, dadurch g e k e η as e i c ii. η et, daß es ©ΪΏ· Gehäuse (1), eine Win&ungsßclialtimg (9) in dem Gehäuse (1) und ein-Magnete^) an seinem Umfang tragendes TrägheitsschwungracL (2) umfaßt, wobei die Magnete (5) in Sektoren gegenüber den Windungen (9) verteilt sind; und daß die Stromrichtung in den aufeinanderfolgenden Windungen (9) "umgekehrt wird zur Erzeugung- eines additiven Effektes der elektromotorischen Kräfte, die die Hagnete des Schwungrades (2) um dessen Achse Öl·) drehen, / auf in dem Gehäuse (1) vorgesehenen Lagers), rotiert*.

   Trägheitsschwungrad nach Anspruch 1_? dadurch g 3 k e η η zeichnet, daß das Gehäuse (1) über seine gesamte Umhüllung durch eine Wabeamusterstruktur (10, 11) irerstärkfc ist und daß die Struktur (10, 11:)/fem Anker deairragheibs-Schwungrades zwischen dessen Achse (4) und den Magneten (5) zur Vermeidung von Vibrationen vorgesehen ist»'

   Irägheitsschwungrad nach Anspruch 1_t dadurch g el e η η ~ zeichnet, daß die Magnete (5) von einem Hu-feisen-Magnetkreis (8) getragen werden, der die Windungen (9) eines eisenlosen. Stators timgabelt«

   Trägheitsschwungrad nach Anspruch 3» dadurch g e k e η η ^ z eich net, daß jeder Hufeisen-Magnetkreis (0) zwei Magnete (6, 7) auf jedem Sektor beiderseits der Windungen (9) trägt«,

   - 18

   009885/026$ ■ bad

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   ί?ο ÜrägheitssGliwiiBgrad nach. .Anspruch 5» dadurch g e k-β n η - ζ eic h η e t, daß der Magnetkreis (8) gekapselt bzw» abgeschirmt ist»

   6, Trägheitsschwungrad nach Ansprach 1-, dadurch g e k '.e π n s eich η et, daß Es^fänger-Spulen (14) vorgesehen sind, die auf dem Gehäuse (1) des iPrägheitsschwuaagrades befestigt sind und über ein Signal das Vorhandensein eines Magnetaa (5) einer vorbestimmten Polarität gegenüber einer entsprecheBden Windung (9) anzeig/ und den Durchgang Tran Strom in der Windung (9) ia der geeigneten Eichtung auslös/^eiür Aufrechterhaltung der Drehgeschwindigkeit des SchwungradeBc J

   ο Trägheit Eschifungrad nach inspruch 5» dadurch ge k e η η - ζ ei ch n e -t,. daß die Kapselung aus ^α-Metall "bestehto

   8c Trägheitsschwujigrad nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■-sei c Ii Ii e t_f daß die Lager eine Lagerbüchse aus Tei'lon-Silber aufweisen..

   9. Trägheitßßchvmngrad nach Anspruch 1, dadurch g e ken η = sei c hn e t_s daß die Welle (4) aus Chromstahl und die Lagerbuchse aus Teflon-Silber besteheno

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