Способ управления сверхпроводящим магнитным подвесом и сверхпроводящий магнитный подвес

Классификация по МПК: G01C

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2069312
Дата публикации: 
Среда, Ноябрь 20, 1996


Использование: в области прецизионного приборостроения, при этом достигается повышение виброизолирующих свойств подвеса. Сущность: последовательность операций, состоящая из охлаждения элементов подвеса до температуры сверхпроводимости, взвешивания сверхпроводящего тела, измерения первоначального смещения сверхпроводящего тела под действием ускорения и осуществления дополнительного его смещения реализуется в сверхпроводящем магнитном подвесе. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано для виброизоляции криогенных чувствительных элементов, предназначенных для навигационных систем и систем управления движущимися объектами.

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.

Недостатком этого способа и устройства является наличие механических подшипников и значительная жесткость подвеса.

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.

Недостатком данного устройства является значительная жесткость подвеса.

Целью изобретения является повышение виброизолирующих свойств подвеса путем уменьшения его жесткости.

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.

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.

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.

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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.

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.