механическая мышца

Формула изобретения

1. Механическая мышца, содержащая присоединительные элементы и заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном и продольном направлениях параллельно ориентированными гибкими нерастяжимыми нитями, причем армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, обеспечивающим поперечное деформирование оболочки без потери герметичности, а армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера, расхода энергоносителя и повышения быстродействия, отличающаяся тем, что эластичная оболочка содержит хотя бы одно поперечное сечение, длина периметра которого отлична от длины периметра поперечного сечения, совпадающего с нитью поперечного армирования, при этом эластичная оболочка охвачена, по меньшей мере, одним ориентированным относительно осей оболочки замкнутым слоем эластичного материала с выраженными антифрикционными свойствами, а хотя бы одна нить продольного армирования расположена над внешней поверхностью данного слоя с образованием встречных, в том числе замкнутых, винтовых линий с требуемым шагом, при этом интервал расположения нитей поперечного армирования непостоянен вдоль оси механической мышцы.

2. Механическая мышца по п.1, отличающаяся тем, что эластичная оболочка и нити продольного армирования закреплены на торцах механической мышцы независимо друг от друга, при этом геометрия поверхности торцов механической мышцы, контактирующей с эластичной оболочкой и нитями армирования, исключает взаимное перемещение эластичной оболочки, нитей армирования и торцов при работе механической мышцы.

3. Механическая мышца по п.1, отличающаяся тем, что механическая мышца снабжена, по меньшей мере, одним наружным слоем, обеспечивающим работу механической мышцы во внешней среде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к управляемым приводам и предназначено для преобразования внутренней энергии энергоносителя в механическое движение объектов с изменяющимися инерционными параметрами.

Известен исполнительный механизм осевого сжатия, содержащий заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием. ЕР 0146261 A1 KUKOLI MIRKO 26.05.85 г.

Недостатком данного устройства является отсутствие поперечного армирования в виде гибких, нерастяжимых нитей.

Известна механическая мышца, содержащая заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном направлении, параллельно ориентированными в этом направлении элементами. SU 1622659 A1 (ВНИИ Метизной промышленности), 23.01.91.

Недостатком данного устройства является отсутствие армирования в продольном и поперечном направлениях в виде гибких, нерастяжимых нитей.

Наиболее близким к прелагаемому преобразователю является механическая мышца. RU 2137950 С 1, 7 F 15 В 11/10. Авторы Водяник Г.М., Водяник А.Г., Цибизов А.Н., от 16.07.98 г. Бюл. 1.

Известная механическая мышца содержит заполненную энергоносителем цилиндрическую оболочку, армированную в продольном и поперечном направлениях гибкими, нерастяжимыми нитями.

К недостаткам известного устройства относится низкая точность позиционирования. Данный недостаток вызван относительно малой пространственной жесткостью известной механической мышцы.

Задачей изобретения является повышение точности позиционирования механической мышцы.

Поставленная задача решается за счет того, что в механической мышце, содержащей присоединительные элементы и заполненную энергоносителем эластичную оболочку, выполненную с армированием в поперечном и продольном направлении параллельно ориентированными гибкими нерастяжимыми нитями, причем армирование оболочки в продольном направлении выполнено с шагом, обеспечивающим поперечное деформирование оболочки без потери герметичности, а армирование оболочки в поперечном направлении выполнено с шагом, выбранным из условия обеспечения максимального укорочения оболочки при одновременном снижении поперечного размера, расхода энергоносителя и повышения быстродействия, при этом эластичная оболочка содержит хотя бы одно поперечное сечение, длина периметра которого отлична от длины периметра поперечного сечения, совпадающего с нитью поперечного армирования. При этом эластичная оболочка охвачена по меньшей мере одним ориентированным относительно осей оболочки замкнутым слоем эластичного материала с выраженными антифрикционными свойствами, например полиамида или капрона. А хотя бы одна нить продольного армирования расположена над внешней поверхностью данного слоя с образованием встречных, в том числе замкнутых, винтовых линий с требуемым шагом. При этом интервал расположения нитей поперечного армирования непостоянен вдоль оси механической мышцы.

Эластичная оболочка и нити продольного армирования закреплены на торцах механической мышцы независимо друг от друга. При этом геометрия поверхности торцов механической мышцы, контактирующей с эластичной оболочкой и нитями армирования, исключает взаимное перемещение эластичной оболочки, нитей армирования и торцов при работе механической мышцы. Механическая мышца снабжена, по меньшей мере, одним наружным слоем, обеспечивающим работу механической мышцы во внешней среде.

На чертеже показана механическая мышца.

Механическая мышца содержит присоединительные элементы 1, эластичную оболочку 2, слой эластичного материала 3, нити поперечного армирования 4, нити продольного армирования 5, защитный слой 6, бандажирующее кольцо 7.

Механическая мышца работает следующим образом. При увеличении внутренней энергии рабочего тела внутри эластичной оболочки 2 последняя начинает деформироваться. Нити продольного армирования 5 оказываются нагруженными поперечной силой, а внешняя поверхность оболочки 2 оказывается опертой на нити армирования 5. Начинается процесс преобразования энергии, в том числе в механическую работу. По мере сокращения мышцы прогиб нитей увеличивается, но одновременно растет площадь поверхности оболочки. Тянущее усилие мышцы монотонно уменьшается. (Прослеживается полная аналогия со скелетной мышцей.)

Предельным состоянием секции мышцы является шар. Когда секция оболочки достигает формы шара, то дальнейшее увеличение объема рабочего тела невозможно. Работа мышцей более не совершается. За счет внутренней энергии рабочего тела мышца удерживает нагрузку. Адаптеры служат для раздельного крепления эластичной оболочки 2 и нитей продольного армирования 5. Для силового закрепления нитей продольного армирования 5 служит бандажирующее кольцо 7. Внешняя поверхность мышцы закрыта защитным слоем 6. Нити поперечного армирования 4 ограничивают диаметральное расширение мышцы за счет образования секций мышцы.

Превышение текущего диаметра секции мышцы относительно диаметра под нитями продольного армирования необходимо для нормальной работы материала оболочки 2 и имеет целью ограничение в начальный момент радиуса кривизны поверхности оболочки в осевом сечении и повышение пространственной жесткости самой оболочки.