Искусственная мышца (варианты)

Авторы патента:

F03G7 - Устройства для получения механической энергии, не отнесенные к другим рубрикам или использующие источники энергии, не отнесенные к другим рубрикам

Полезная модель относится к управляемым приводам для преобразования электрической энергии в механическую и может быть использована в машиностроении, робототехнике, медицине, например для создания протезов конечностей.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности, снижение энергоемкости, расширение эксплуатационных возможностей устройства, уменьшение его размеров и массы.

Искусственная мышца, содержащая камеры с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом, согласно первому варианту, камеры с эластичными стенками выполнены торообразной формы, заключены в полую эластичную оболочку, имеющую форму удлиненного эллипсоида, и расположены вдоль оболочки.

Электропроводные обмотки камер соединены между собой параллельно и запитаны от электрического кабеля, расположенного внутри эластичной оболочки.

Искусственная мышца, содержащая камеры с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом, согласно второму варианту, содержит, по меньшей мере, две эластичных оболочки, заключенных одна в другую с зазором между ними и имеющих форму удлиненных эллипсоидов, в каждой из которых размещены камеры с эластичными стенками, выполненными торообразной формы и расположенными вдоль оболочек.

Электропроводные обмотки камер соединены между собой параллельно и запитаны от электрических кабелей, расположенных внутри каждой из эластичных оболочек.

По описанию изобретения к авторскому свидетельству СССР SU 1602742 известна «Искусственная мышца», содержащая эластичную оболочку, образующую полость, заполненную рабочей средой, снабженная жесткими перегородками, закрепленными на оболочке, генераторами механических колебаний, установленными на перегородках, электродами, расположенными в полости оболочки, источником постоянного напряжения, двумя источниками переменного напряжения, работающими в противофазе, коммутирующим элементом.

Недостатками известного устройства являются:

Сложность конструкции;

Недостаточная надежность;

Высокая энергоемкость.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является, выбранный в качестве прототипа, известный по описанию изобретения к авторскому свидетельству СССР SU 901611 «Электрогидравлический привод Козлова А.А.», содержащий камеры с эластичными стенками, заполненными жидким ферромагнетиком, снабженные электрическими обмотками, состоящими из последовательно включенных катушек индуктивности.

Недостатками известного устройства являются:

Невысокая надежность устройства, поскольку в нем необходимо применять камеры с большим сечением, при этом,

выход из строя одной камеры существенно отражается на работоспособности электрогидравлического привода.

Высокая энергоемкость, поскольку для создания магнитного поля, необходимого для обеспечения растяжения и сжатия камер большого сечения, необходимы большие токи.

Большие размеры и масса устройства.

Известное устройство не может создавать усилия с высокой частотой сокращений.

Техническим результатом заявленной полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности, снижение энергоемкости, расширение эксплуатационных возможностей устройства, уменьшение размеров и массы.

Технический результат полезной модели достигается тем, что в искусственной мышце, содержащей камеры с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом, согласно первому варианту, камеры с эластичными стенками выполнены торообразной формы, заключены в полую эластичную оболочку, имеющую форму удлиненного эллипсоида, и расположены вдоль оболочки.

Технический результат полезной модели достигается тем, что искусственная мышца, содержащая камеры с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом, согласно второму варианту, содержит, по меньшей мере, две эластичных оболочки, заключенных одна в другую с зазором между ними и имеющих форму удлиненных эллипсоидов, в каждой из которых размещены

камеры с эластичными стенками, выполненными торообразной формы и расположенными вдоль оболочек.

По своему устройству и функциональным возможностям изобретение приближено к живой мышце, что позволяет расширить область применения устройства и использовать его, например, при производстве протезов конечностей.

Внутри оболочки искусственной мышцы расположено множество камер с сечением от 0,5 до 5 мм. Малое сечение камер позволяет сделать устройство компактным.

Камеры под воздействием магнитного поля, возникающего при прохождении по обмоткам электрического тока, одновременно растягивается до геометрически заданной тороидальной формы, при этом создается совокупное давление на эластичную оболочку. За счет малого сечения и размеров торообразных камер величина этого растяжения небольшая, что позволяет увеличить быстродействие устройства.

Расположение внутри оболочки множества камер с обмотками, параллельно соединенных с кабелем, проложенным внутри каждой оболочки, позволяет повысить надежность искусственной мышцы, поскольку, при малом сечении камер создаваемое в каждой из них давление ферромагнитного вещества небольшое и исключает возможность прорыва оболочки камеры.

Поскольку «Искусственная мышца» создает усилие при одновременном растяжении всех камер, давящих на эластичную оболочку, выход из строя одной или нескольких камер существенно не повлияет на общую работоспособность устройства.

Малое сечение камер - от 0,5 до 5 мм позволяет использовать для работы устройства малые токи, что значительно снижает энергоемкость и делает устройство безопасным.

Наличие согласно второму варианту полезной модели, по меньшей мере, двух расположенных одна внутри другой полых эластичных оболочек, внутри каждой из которых расположено множество камер торообразной формы, повышает усилие, создаваемое устройство, и позволяет регулировать усилие за счет подачи тока либо на один слой камер, либо на оба слоя вместе.

Сущность заявленной полезной модели поясняется рисунками:

На рис.1 изображен продольный разрез «Искусственной мышцы», выполненной по первому варианту.

На рис.2 изображен продольный разрез «Искусственной мышцы», выполненной по второму варианту.

Искусственная мышца, содержащая камеры 1 с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом 2, выполненная по первому варианту полезной модели, содержит камеры 1 с эластичными стенками, выполненные торообразной формы, заключенные в полую эластичную оболочку 3, имеющую форму удлиненного эллипсоида, камеры 1 расположены вдоль оболочки 3.

Электропроводные обмотки 2 камер 1 соединены между собой параллельно и запитаны от электрического кабеля 4, расположенного внутри эластичной оболочки 3.

Искусственная мышца, содержащая камеры 1 с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом 2, выполненная по второму варианту полезной модели, содержит по меньшей мере две эластичных оболочки 3, заключенных одна в другую с зазором между ними и имеющих форму удлиненных эллипсоидов, в

каждой из которых размещены камеры 1 с эластичными стенками, выполненными торообразной формы и расположенными вдоль оболочек 3.

Электропроводные обмотки 2 камер 1 соединены между собой параллельно и запитаны от электрических кабелей 4, расположенных внутри каждой из эластичных оболочек 3. Электрический кабель 4, расположенный внутри наружной эластичной оболочки 3.

Расположенные внутри оболочки искусственной мышцы, выполненной по первому и второму вариантам полезной модели, камеры под воздействием магнитного поля, возникающего при прохождении по обмоткам электрического тока, одновременно растягиваются и принимают геометрически заданную тороидальную форму, при этом камеры передают давление на оболочку, которая в свою очередь растягивается в ширину и сжимается в продольном направлении, создавая усилие.

Расположенные внутри оболочки искусственной мышцы, выполненной по второму варианту, камеры торообразной формы первого слоя и второго слоя под воздействием магнитного поля, возникающего при прохождении по обмоткам электрического тока, одновременно растягиваются, создавая совокупное усилие, при подаче тока на один из слоев усилие создает только соответствующий слой.

1. Искусственная мышца, содержащая камеры с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом, отличающаяся тем, что камеры с эластичными стенками выполнены торообразной формы, заключены в полую эластичную оболочку, имеющую форму удлиненного эллипсоида, и расположены вдоль оболочки.

2. Искусственная мышца по п.1, отличающаяся тем, что электропроводные обмотки камер соединены между собой параллельно и запитаны от электрического кабеля, расположенного внутри эластичной оболочки.

3. Искусственная мышца, содержащая камеры с эластичными стенками, заполненные веществом с ферромагнитными свойствами и обмотанные электропроводом, отличающаяся тем, что мышца содержит по меньшей мере две эластичных оболочки, заключенных одна в другую с зазором между ними и имеющих форму удлиненных эллипсоидов, в каждой из которых размещены камеры с эластичными стенками, выполненными торообразной формы и расположенными вдоль оболочек.

4. Искусственная мышца по п.1, отличающаяся тем, что электропроводные обмотки камер соединены между собой параллельно и запитаны от электрических кабелей, расположенных внутри каждой из эластичных оболочек.

Электрогидравлический привод для скважинного штангового насоса // 119411