Усилитель момента вращения
Полезная модель может быть использована в качестве устройства, усиливающего момент вращения различных вращающихся устройств, приводимых в движение ручной тягой, водой, ветром, постоянными магнитами и (или) электромагнитами. Полезная модель может найти применение в местах, где рядом нет источников электроэнергии, для придания дополнительного момента инерции вращения роторов водяных насосов, буровых установок или привода вращающихся рабочих органов других стационарных или мобильных машин и установок. Технический результат: обеспечивается возможность без потребности подключения к источникам электроэнергии сохранения длительного момента инерции при вращении устройства, который можно использовать для усиления момента вращения других устройств путем передачи на них вращающего момента. Заявленный технический результат достигается за счет того, что усилитель момента вращения, работающий на принципе разности вращающих моментов с разных сторон относительно оси вращения, содержащий спицы, снабженные грузом и установленные на условно горизонтальном валу, отличающийся тем, что, с функцией увеличения результирующего момента вращения и обеспечения его стабильности, каждая спица состоит из двух частей, соединенных между собой механизмом однонаправленного вращения, при этом для увеличения длины спицы и, соответственно, результирующего вращающего момента применяются распрямляющий, с одной стороны устройства и складывающий, с другой стороны устройства, части спицы в одну линию механизм.
Полезная модель относится к механике и касается устройств, работающих за счет разности моментов сил относительно оси вращения. Полезная модель может быть использована в качестве устройства, усиливающего момент вращения различных вращающихся устройств, приводимых в движение ручной тягой, водой, ветром, постоянными магнитами и (или) электромагнитами. Полезная модель может найти применение в местах, где рядом нет источников электроэнергии, для придания дополнительного момента инерции вращения роторов водяных насосов, буровых установок или привода вращающихся рабочих органов других стационарных или мобильных машин и установок.
Уровень техники
Из уровня техники известны так называемые «гравитационные двигатели», которые как правило, содержат колесо с горизонтальной осью вращения, спицы которого снабжены грузами и меняют эффективную длину (плечо силы), уменьшая момент вращения для одной половины колеса и увеличивая для другой, создавая, таким образом, неуравновешенную систему грузов. Существенными недостатками таких известных гравитационных двигателей являются непостоянство разности моментов, наличие «мертвых зон» и зон с обратным моментом.
Результатом этого является отсутствие реально работающих двигателей, основанных на этом принципе, которые к тому же не могут быть использованы в качестве устройств для усиления момента вращения, поскольку долго не сохраняют инерции вращения.
Известен механический перпетуум мобиле Мариано ди Жакопо из Сиены, относящийся к 1438 г. [1]. Недостатком известного двигателя является необходимость перекидывания грузов (откидных рычагов) через колесо в верхней точке. Понятно, что гирю, например, гораздо проще просто переложить из одной руки в другую, чем проделать это переносом гири через голову. Этот факт приводит в результате к тому, что грузы с левой и правой стороны колеса уравновешиваются и устройство не выполняет предназначенной функции
непрерывного вращения, т.е. является неработоспособным и не может быть использовано в качестве устройства для усиления момента вращения, поскольку долго не сохраняет инерции вращения.
Целью полезной модели является устранение недостатков известных гравитационных двигателей и обеспечение работоспособности устройства в части сохранения им длительного момента инерции, который можно использовать для усиления момента вращения других устройств.
Технический результат: обеспечивается возможность без потребности подключения к источникам электроэнергии сохранения длительного момента инерции при вращении устройства, который можно использовать для усиления момента вращения других устройств путем передачи на них вращающего момента.
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что усилитель момента вращения, работающий на принципе разности вращающих моментов с разных сторон относительно оси вращения, содержащий спицы, снабженные грузом и установленные на условно горизонтальном валу, отличающийся тем, что, с функцией увеличения результирующего момента вращения и обеспечения его стабильности, каждая спица состоит из двух частей, соединенных между собой механизмом однонаправленного вращения, при этом для увеличения длины спицы и, соответственно, результирующего вращающего момента применяются распрямляющий, с одной стороны устройства и складывающий, с другой стороны устройства, части спицы в одну линию механизм. В качестве механизма однонаправленного вращения может применяться обгонная муфта или храповой механизм. В качестве распрямляющего спицы механизма может применяться неподвижная поверхность или постоянный магнит, или электромагнит. В качестве складывающего спицы механизма применяется вторая неподвижная поверхность или трос, соединяющий попарно грузы на парах спиц, образующих диаметр условного колеса, составленного из неподвижных частей спиц.
С функцией уменьшения потерь на трение при использовании неподвижных поверхностей в качестве распрямляющего и складывающего части спицы механизма, грузы могут быть снабжены колесами и/или эти поверхности и места контакта самих
грузов с ними выполнены из материала с повышенными скользящими свойствами, например, тефлона.
Каждая из спиц устройства, образующих в совокупности условное колесо, состоит из двух секций - неподвижной относительно вала и подвижной, вращающейся относительно точки их соединения в другой плоскости, отличной от плоскости вращения неподвижных частей спиц.
Другой особенностью предлагаемого устройства является то, что подвижные части спиц с закрепленным на них грузом соединяются с неподвижной частью спицы посредством механизма однонаправленного вращения, такого например, как обгонная муфта или храповой механизм, который по своей функции в предлагаемом устройстве является элементом с эффектом памяти. Это обеспечивает накопление и сохранение разности моментов сил с двух сторон колеса, что приводит к его длительному однонаправленному вращению при незначительном придании момента вращения ручным способом. В целом это позволяет устройству сохранять длительный момент вращения и передавать его на другие устройства с целью использования импульса инерции в качестве дополнительной тяги. Это дает возможность использовать устройство в местах без источников электрической энергии для придания дополнительного момента инерции вращения роторов водяных насосов, буровых установок или привода вращающихся рабочих органов других стационарных или мобильных машин и установок. Благодаря этому работа этих устройств может быть реализована за счет периодического придания ручным способом момента вращения усилителя без потребности вести их непрерывное вращение вручную. Еще одной особенностью предлагаемого устройства является наличие распрямляющего и складывающего спицы механизма. Он может быть выполнен в виде неподвижных поверхностей, на постоянных магнитах и (или) электромагнитах, например. Этот механизм позволяет установить неподвижную и подвижную части спицы в одну линию, обеспечивая формирование одной удлиненной спицы с одной стороны колеса и укороченной спицы с другой стороны, что обеспечивает максимальную разность вращающих моментов на двух сторонах колеса.
Предлагаемый усилитель момента вращения изображен на чертеже, где на Фиг.1 схематично показан его общий вид.
Усилитель момента вращения состоит из составных спиц, включающих две секции - неподвижную 2 и подвижную 3, соединенных между собой посредством механизма однонаправленного вращения 4 и закрепленных на общей оси вращения (валу) 1. На
конце подвижных спиц 3 закреплены грузы 5. Выпрямляющие 6 и складывающие 7 спицы механизмы неподвижны относительно точки опоры всего механизма.
Принцип работы устройства
С левой стороны колеса относительно оси Y-Y
подвижные секции спиц 3 располагаются вертикально за счет массы грузов и наличия механизма однонаправленного вращения 4, создавая моменты сил равные произведению плеч сил (проекций секций 2 на горизонтальную ось Х-Х) на силу mg (вес груза). Сумма этих моментов является моментом вращения левой стороны колеса Ml.
С правой стороны колеса относительно оси Y-Y подвижные секции спиц 3 выпрямляются за счет выпрямляющего механизма 6, увеличивая длину плеча на величину длины секции 3. С левой стороны колеса относительно оси Y-Y подвижные секции спиц 3 складываются за счет складывающего механизма 7, уменьшая длину плеча на длину секции 3.
Наличие механизма однонаправленного вращения 4, не позволяет изменить полученную длину плеча до достижения оси Y-Y, т.е. на время нахождения спиц, как на правой, так и на левой стороне колеса. С правой стороны колеса, таким образом, создается суммарный момент правой стороны колеса Мр, превышающий суммарный момент левой стороны колеса Ml на величину Lmg, равную произведению веса груза на сумму проекций подвижных секций спиц 3 правой стороны колеса на ось Х-Х. Разность моментов с правой и левой сторон колеса Мр-Ml создает в результате вращающий момент колеса Mk.
Таким образом,
Введение в конструкцию устройства тросов 8, соединяющих попарно грузы на парах спиц, образующих диаметр колеса, увеличивает результирующий вращающий момент вдвое:
Выражения (1) и (2) показывает прямую зависимость вращающего момента колеса Mk от массы груза и суммарной длины подвижных секций спиц 3 L.
В практической реализации вращающий момент можно увеличить увеличением этих двух составляющих: массы грузов до величины, которую способен длительно и без сбоев выдержать механизм однонаправленного вращения, а суммарную длину подвижных секций спиц 3 - увеличением количества пар спиц.
Такой вариант реализации устройства представлен на чертеже Фиг.2
Вариант реализации устройства со всей совокупностью приспособлений, увеличивающих
результирующий вращающий момент гравитационного двигателя, показан на Фиг.3 Кроме того, такие устройства можно устанавливать блоками по несколько устройств на одну ось вращения (вал), что увеличит вращающий момент на этом валу прямо пропорционально количеству этих устройств.
Реализованный описанным способом усилитель момента вращения обеспечивает высокую надежность работы без подпитки от источников электроэнергии в различных условиях эксплуатации за счет простоты конструкции. Возможность регулирования вращающего момента простыми средствами позволяет получить широкий типовой ряд подобных устройств с различными потребительскими характеристиками, что позволит приводить через мультипликаторы тихоходные и быстроходные агрегаты, а также как маломощное, так и мощное энергетическое, насосное, подъемное и обрабатывающее оборудование.
Источники информации:
1. http://pm.far-for.net/image.php?img=10
1. Усилитель момента вращения, работающий на принципе разности вращающих моментов с разных сторон относительно оси вращения, содержащий спицы, снабженные грузом и установленные на условно горизонтальном валу, отличающийся тем, что с функцией увеличения результирующего момента вращения и обеспечения его стабильности каждая спица состоит из двух частей, соединенных между собой механизмом однонаправленного вращения, при этом для увеличения длины спицы и соответственно результирующего вращающего момента применяется распрямляющий с одной стороны устройства и складывающий с другой стороны устройства части спицы в одну линию механизм.
2. Усилитель момента вращения по п.1, отличающийся тем, что в качестве механизма однонаправленного вращения применяется обгонная муфта или храповой механизм.
3. Усилитель момента вращения по п.1, отличающийся тем, что в качестве распрямляющего спицы механизма применяется неподвижная поверхность, или постоянный магнит, или электромагнит.
4. Усилитель момента вращения по п.1, отличающийся тем, что в качестве складывающего спицы механизма применяется вторая неподвижная поверхность или трос, соединяющий попарно грузы на парах спиц, образующих диаметр условного колеса, составленного из неподвижных частей спиц.
5. Усилитель момента вращения по п.1, или .2, или 3, отличающийся тем, что с функцией уменьшения потерь на трение при использовании неподвижных поверхностей в качестве распрямляющего и складывающего части спицы механизма грузы снабжены колесами и/или эти поверхности и места контакта самих грузов с ними выполнены из материала с повышенными скользящими свойствами.
