приводное устройство

Формула изобретения

1. Приводное устройство, содержащее раму, на которой установлены два колеса, соединенные между собой посредством бесконечной гибкой связи с закрепленными на ней дебалансными элементами, отличающееся тем, что каждый дебалансный элемент выполнен в виде детали Т-образной формы, на полках которой закреплены грузы, выполненные с возможностью перемещения одного груза вдоль вертикальной полки, другого вдоль горизонтальной, при том детали Т-образной формы закреплены на гибкой связи в точке пересечения полок, а соотношение масс грузов, размещенных на вертикальной и горизонтальной полках, выполнено в соотношении 1:(20-30).

2. Приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что груз установлен на одной половине горизонтальной полки детали Т-образной формы, а на конце другой половины закреплен груз, выполненный в виде противовеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, вырабатывающим энергию для приведения в движение механических или электрических установок, и может найти применение в любых областях техники в качестве автономных источников энергии, работающих в условиях действия гравитации.

Известно приводное устройство, содержащее жесткую раму, в подшипниках в которой установлен вал с закрепленным на нем колесом, снабженным элементами, приводящими его в движение (заявка РСТ N 87/00585, кл. F 03 G 7/10, опубл. 29.01.87). Такими элементами колеса являются его секторные отсеки, один из каждой сменной пары которых сообщается с центральным цилиндром, на половину заполненным жидкостью, и образует камеру переменного объема благодаря подвижной перегородке, шарнирно установленной на центральном цилиндре и блокируемом в закрытом положении. Заполненный жидкостью отсек в одной нижней четверти колеса открыт, а в другой закрыт. Состояние дебаланса вызывает его вращательное движение.

Недостатком указанного устройства является его невысокая эффективность и сложность конструкции. Значительная часть вырабатываемой энергии тратится на вытеснение жидкости подвижной перегородкой из секторного отсека в центральный цилиндр для создания дебаланса колеса, обеспечивающего его поворот. Наличие элементов гидравлики, шарнирных соединений, элементов блокировки усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Наиболее близким к изобретению является приводное устройство (патент Франции N 2102884, кл. F 03 G 3/00, опубл. 1972), которое содержит раму, на которой установлены два колеса, соединенные между собой гибкой сцепкой с закрепленными на ней дисбалансными элементами приводящими конструкцию в движение. Колеса расположены в вертикальной плоскости. Дисбалансные элементы прямоугольной формы закреплены на гибкой связи таким образом, что на восходящей траектории они прижимаются к сцепке, а на нисходящей становятся перпендикулярно ей. Это приводит к образованию крутящего момента, который поворачивает всю конструкцию.

Недостатком устройства является наличие "мертвой точки", т.е. мгновение равенства моментов сил, действующих на правую и левую половины конструкции. Это положение преодолевается силами энерции. Для набора конструкцией достаточного количества оборотов наличие "мертвой точки" может привести к неустойчивой работе устройства.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного и надежного устройства, создающего приводное усилие, в котором затраты энергии на обеспечение его работоспособности были бы минимальными.

Поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее раму, на которой установлены два колеса, соединенные между собой посредством бесконечной гибкой связи с закрепленными на ней дебалансными элементами, отличающиеся тем, что колеса расположены в горизонтальной плоскости и каждый дебалансный элемент выполнен в виде детали Т-образной формы, на полках которой закреплены грузы, выполненные с возможностью перемещения одного груза вдоль вертикальной полки, другого вдоль горизонтальной, при этом детали Т-образной формы закреплены на гибкой связи в точке пересечения полок, а соотношение масс грузов, размещенных на вертикальной и горизонтальной полках, выполнено в соотношении 1: (20 30). Груз установлен на одной половине горизонтальной полке, а на конце другой половины закреплен противовес.

Указанное конструктивное решение обеспечивает повышение эффективности работы устройства.

Наличие второго колеса и крепление элементов, приводящих колеса в движение, на бесконечно гибкой сцепке, соединяющей колеса, исключает появление "мертвых точек" на колесах.

Переориентация грузов на Т-образных деталях для создания дебаланса на колесах осуществляется на прямолинейных участках траектории движения этих элементов.

На нисходящем участке траектории сумма крутящих моментов больше, чем на восходящем участке траектории за счет разницы в длинах плеч грузов при их нахождении на краю полки или в месте стыка полок. Эта разница может быть отобрана с выходного вала устройства и направлена потребителю.

Устройство обеспечивает минимальные затраты энергии на перезарядку и приведение его в рабочее положение. Перемещение грузов для их переориентации и создания дебаланса колес осуществляется под действием гравитационного поля, а их высвобожденной энергии для обеспечения работоспособности устройства затрачивается лишь часть, необходимая для преодоления трения в узлах, перемещающих грузы.

На фиг.1 изображено приводное устройство; на фиг.2 элемент механической системы, приводящий колесо в движение.

Приводное устройство содержит раму 1, на которой установлены валы 2 и 3 с закрепленными на них колесами 4 и 5, связанными между собой бесконечной гибкой сцепкой 6. На сцепке 6 закреплены элементы механической системы, приводящие колеса в движение, каждый из которых выполнен в виде Т-образной детали 7, прикрепляемой к полотну сцепки 6 местом стыка полок.

На конце вертикальной полки Т-образной детали 7, на одном конце горизонтальной полки и у места стыка полок расположены блоки 8, 9, 10, связанные между собой бесконечным тросом 11. На участке троса у вертикальной полки закреплен груз 12, а на участке троса у горизонтальной полки закреплен груз 13. Расстояние между грузами по тросу 11 равно высоте вертикальной полки, соотношение масс грузов 12 и 13 1:(20 30) соответственно. На втором конце горизонтальной полки закреплен противовес 14, масса которого равна массе груза 13. Т-образные детали 7 закреплены по всему периметру сцепки, содержащему два прямолинейных участка: верхний и нижний и два криволинейных, охватывающих колеса 4 и 5.

Возможно конструктивное решение, не использующее противовес. В этом случае валы 2 и 3 колес 4 и 5 должны быть установлены на раме на разной высоте, чтобы соединяющая их ось симметрии сцепки 6 проходила под углом к горизонту.

Устройство работает следующим образом.

Для его запуска одну из Т-образных деталей 7 приводят в исходное положение: распределяют грузы на ней так, чтобы перемещающийся вдоль вертикальной полки груз 12 находился в месте стыка полок, а перемещающийся вдоль горизонтальной полки груз 13 на конце этой полки, и устанавливают эту деталь 7 в точке А перехода от верхнего прямолинейного участка сцепки к левому криволинейному. Под действием гравитационного поля груз 13 начинает опускаться, и возникает крутящий момент, приводящий в движение сцепку 6 и соединяемые ею колеса 4 и 5. Пройдя нисходящий криволинейный участок, Т-образная деталь 7 оказывается повернутой на 180^o относительно исходного положения. При дальнейшем движении на нижнем прямолинейном участке траектории груз 12 также под действием гравитационного поля опускается вдоль вертикальной полки, перемещая груз 13 вдоль горизонтальной полки к месту стыка полок. При таком расположении грузов 12 и 13 Т-образная деталь проходит восходящий правый криволинейный участок и вновь поворачивается на 180^o в точке перехода к верхнему прямолинейному участку. Здесь груз 12 вновь начинает опускаться вдоль вертикальной полки и перемещает груз 13 вдоль горизонтальной от места стыка полок к ее краю, приводя Т-образную деталь 7 в исходное положение.

Экспериментально установлено, что устройство работоспособно при соотношении масс грузов 12 и 13 на вертикальной и горизонтальной полках Т-образной детали 7 1:(20 20), хотя теоретически полезная энергия образуется уже при соотношении 1:4 (см. таблицу).

В таблице приведены данные о величине крутящего момента, снимаемого с выходного вала устройства при различных соотношениях масс грузов 12 и 13. Расчеты выполнены для точек А, B, С, D колеса 1 и точке A¹, B¹, C¹, D¹ колеса 2. Разница между суммарными крутящими моментами на колесах 1 и 2 снимается с выходного вала колеса 1 и направляется потребителю.

Анализ данных таблицы показывает, что с учетом затрат вырабатываемой энергии на обеспечение работоспособности самого устройства (преодоление сил трения в узлах устройства, переориентация грузов на Т-образных деталях и т. п. ) наиболее целесообразное минимальное соотношение масс грузов 12 и 13 1: 20. Экспериментально установлено, что при разнице в массах грузов 12 и 13, превышающей 30-кратную, происходит значительное повышение сил трения в блоках Т-образных деталей, между сцепкой и колесами, в опорах валов колес.

Развиваемую мощность устройства можно увеличить путем увеличения диаметра колес и длины полок, а также за счет увеличения ширины колеса и установки Т-образных деталей в несколько рядов.