EA003884B1 - Vig-1 propulsive unit - Google Patents
Vig-1 propulsive unit Download PDFInfo
- Publication number
- EA003884B1 EA003884B1 EA200201031A EA200201031A EA003884B1 EA 003884 B1 EA003884 B1 EA 003884B1 EA 200201031 A EA200201031 A EA 200201031A EA 200201031 A EA200201031 A EA 200201031A EA 003884 B1 EA003884 B1 EA 003884B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- base
- drive element
- inventive
- tubular part
- disposed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C33/00—Ornithopters
- B64C33/02—Wings; Actuating mechanisms therefor
- B64C33/025—Wings; Actuating mechanisms therefor the entire wing moving either up or down
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к крыльевым устройствам нестационарного взаимодействия с текучей средой, в частности, к двигателям или движителям типа «машущее крыло».The invention relates to a wing device for non-stationary interaction with a fluid medium, in particular, to engines or propulsions of the “flapping wing” type.
Известно устройство [1] (ветродвигатель) в виде, по меньшей мере, одного крыла (лопасти), корневой частью соединенного с приводным элементом, т.е. подвижным звеном, задающим кинематику крыла. Приводной элемент выполнен в виде установленной при помощи цапфы на основании (опоре) платформы, совершающей качательное плоское движение при помощи рычага, шарнирно соединенного с кривошипом установленного на основании рабочего вала, связанного также дополнительным кривошипом через шарниры, рычаги и коническую зубчатую пару с корневой частью крыла для циклического изменения угла его установки путем поворота крыла относительно приводного элемента.A device [1] (wind turbine) in the form of at least one wing (blade), the root part connected to the drive element, i.e. moving link that sets the wing kinematics. The drive element is designed as a platform mounted on a base (support) that performs a swinging plane motion using a lever pivotally connected to a crank mounted on the base of a working shaft connected also by an additional crank through hinges, levers and a bevel gear pair to the wing root part for cyclically changing the angle of its installation by turning the wing relative to the drive element.
Наличие сложного механизма перемещения крыла уменьшает надежность устройства, особенно при увеличении передаваемой мощности и соответствующем возрастании динамических и реактивных сил взаимодействия с текучей средой, действующих на кинематические пары и звенья упомянутого механизма.The presence of a complex mechanism for moving the wing reduces the reliability of the device, especially with increasing transmit power and a corresponding increase in dynamic and reactive forces of interaction with the fluid acting on the kinematic pairs and links of the above mechanism.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является двигательно-движительный комплекс [2] в виде, по меньшей мере, одного крыла (лопасти), корневой частью соединенного с приводным элементом, совершающим качательное сферическое движение, при котором все постоянные и мгновенные оси поворота пересекаются в одной точке - центре сферического движения. Приводной элемент выполнен в виде снабженной двумя поперечными соосными цапфами втулки, шарнирно связанной с косым кривошипом установленного на основании рабочего вала. При этом реактивные силы передаются на основание при помощи опорной кинематической цепи в виде установленной на основании с возможностью поворота вилки, соединенной двумя шарнирами с упомянутыми цапфами.Closest to the proposed device is a propulsion complex [2] in the form of at least one wing (blade), the root part connected to the drive element, making a swinging spherical movement in which all constant and instantaneous axes of rotation intersect at one point - the center of spherical movement. The drive element is made in the form of a sleeve provided with two transverse coaxial axles, pivotally connected with an oblique crank mounted on the base of the working shaft. In this case, the reactive forces are transmitted to the base by means of a supporting kinematic chain in the form of a fork mounted on the base with the possibility of rotation, which is connected by two hinges with the said pins.
Известное устройство характеризуется уменьшенной надежностью передачи на основание реактивных сил, особенно при действии больших динамических нагрузок. Это обусловлено тем, что опорная кинематическая цепь усложнена, так как содержит промежуточное звено, передающее реактивные силы на основание через три шарнира, а цапфы на втулке разнесены на относительно небольшое расстояние, что вызывает увеличение нагрузки на шарниры цапф под действием реактивного момента.The known device is characterized by a reduced reliability of the transfer of reactive forces to the base, especially under the action of large dynamic loads. This is due to the fact that the supporting kinematic chain is complicated because it contains an intermediate link transmitting reactive forces to the base through three hinges, and the pins on the hub are separated by a relatively small distance, which causes an increase in the load on the hinges of the pivots under the action of the reactive moment.
Техническим результатом изобретения является увеличение надежности передачи реактивных сил как путем упрощения собственно опорной кинематической цепи, (при различных вариантах выполнения), так и возможностью реализации совокупности вариантов опорных кинематических цепей, работающих параллельно.The technical result of the invention is to increase the reliability of the transfer of reactive forces as by simplifying the actual reference kinematic chain (with different embodiments), and the possibility of implementing a set of variants of reference kinematic chains operating in parallel.
Для этого в известном двигательнодвижительном комплексе в виде, по меньшей мере, одного крыла (лопасти), корневой частью соединенного с приводным элементом, совершающим качательное сферическое движение при помощи шарнирного соединения с косым кривошипом установленного на основании рабочего вала и при помощи опорной кинематической цепи, соединяющей приводной элемент с основанием, достижение упомянутой суммы технических результатов во всех случаях реализации обусловлено выполнением опорной кинематической цепи из, по меньшей мере, двух звеньев - направляющей и взаимодействующего с ней ползуна, при этом одно звено размещено на приводном элементе, а другое звено размещено на основании. Т.е. опорная кинематическая цепь упрощена до сферически поступательной пары, заменяющей вилку с тремя шарнирами в опорной цепи известного устройства.For this purpose, in a known engine-propulsion system in the form of at least one wing (blade), the root part connected to the drive element, making swinging spherical movement using a swivel joint with an oblique crank mounted on the base of the working shaft and using the reference kinematic chain connecting drive element with a base, the achievement of the mentioned sum of technical results in all cases of implementation is due to the implementation of the reference kinematic chain of at least two units - guide and interacts with the slider, wherein one link is placed on the drive element and the other element placed on the base. Those. The reference kinematic chain is simplified to a spherically translational pair, replacing the plug with three hinges in the reference chain of the known device.
Направляющая может быть размещена на приводном элементе в плоскости, проходящей через ось косого кривошипа, а ползун размещен на основании.The guide can be placed on the drive element in the plane passing through the axis of the oblique crank, and the slider is placed on the base.
Направляющая может быть размещена на основании в плоскости, проходящей через ось рабочего вала, а ползун размещен на приводном элементе.The guide can be placed on the base in the plane passing through the axis of the working shaft, and the slide is placed on the drive element.
Опорная кинематическая цепь может быть также образована совокупностью размещенных на приводном элементе и на основании направляющих, взаимодействующих с ползунами, размещенными, соответственно, на основании и на приводном элементе во взаимно перпендикулярных плоскостях. Т.е. звенья опорной кинематической цепи располагаются в шахматном порядке во взаимно перпендикулярных плоскостях (что необходимо для их кинематического согласования) и работают параллельно.The reference kinematic chain can also be formed by a set placed on the drive element and on the basis of guides interacting with sliders placed respectively on the base and on the drive element in mutually perpendicular planes. Those. the links of the reference kinematic chain are staggered in mutually perpendicular planes (which is necessary for their kinematic matching) and operate in parallel.
Основание может быть снабжено трубчатой частью, а рабочий вал может быть выполнен с двумя соосными кривошипами на концах, соединенными, соответственно, двумя шарнирами с приводным элементом, при этом рабочий вал может быть снабжен установленным на нем в средней части зубчатым коническим колесом, взаимодействующим с конической шестерней, установленной на валу, проходящем внутри трубчатой части основания.The base can be equipped with a tubular part, and the working shaft can be made with two coaxial cranks at the ends connected respectively by two hinges with a drive element, while the working shaft can be equipped with a gear conical wheel mounted on it in the middle part interacting with a conical gear mounted on the shaft, passing inside the tubular part of the base.
Приводной элемент может быть совмещен с кожухом, охватывающим рабочий вал с зубчатым колесом и шестерней, а кожух, в свою очередь, снабжен юбкой, охватывающей трубчатую часть основания. При этом юбка имеет вид полого конуса с овальным поперечным сечением.The drive element can be combined with a casing covering the working shaft with a gear wheel and gear, and the casing, in turn, is provided with a skirt covering the tubular part of the base. In this case, the skirt has the shape of a hollow cone with an oval cross section.
При этом направляющая может быть размещена в юбке, а взаимодействующий с ней ползун может быть выполнен в виде катка, установленного на трубчатой части основания. Вынос направляющей в юбку существенно уменьшает силы, действующие в этой кинематической паре.In this case, the guide can be placed in the skirt, and the interacting slider can be made in the form of a roller mounted on the tubular part of the base. The removal of the guide in the skirt significantly reduces the forces acting in this kinematic pair.
Каток может быть снабжен пневматической шиной, что увеличивает плавность и бесшумность работы опорной кинематической цепи.The roller can be equipped with a pneumatic tire, which increases the smoothness and quiet operation of the reference kinematic chain.
Кожух может быть снабжен по меньшей мере одной консолью, перпендикулярной оси кривошипов. При этом конец консоли соединяется тягой (тросом) с передней кромкой крыла для его частичной разгрузки.The casing can be provided with at least one console perpendicular to the axis of the cranks. At the same time, the end of the cantilever is connected by a rope (cable) to the front edge of the wing for its partial unloading.
Необходимо также отметить, что число опорных кинематических цепей, работающих параллельно, может быть удвоено, так как размещенные диаметрально противоположно две пары направляющих и ползунов кинематически эквивалентны одной паре.It should also be noted that the number of reference kinematic chains operating in parallel can be doubled, since two pairs of guides and sliders placed diametrically opposed to each other are kinematically equivalent to one pair.
Предложенное выполнение опорных кинематических цепей позволяет увеличить надежность работы устройства, так как исключается сложное промежуточное звено опорной цепи известного устройства, а приводной элемент непосредственно через одну кинематическую пару соединен с основанием. Еще более возрастает надежность работы устройства при параллельной работе совокупности предложенных опорных кинематических цепей, так как известно, что надежность любой системы из параллельно работающих элементов всегда выше надежности самого надежного элемента системы. Этому способствует и возможность независимого распределения реактивных сил по отдельным опорным кинематическим цепям.The proposed implementation of the reference kinematic chains allows to increase the reliability of the device, since it eliminates the complex intermediate link of the reference circuit of the known device, and the drive element directly through one kinematic pair is connected to the base. The reliability of the device operation increases even more with the parallel operation of the totality of the proposed reference kinematic chains, since it is known that the reliability of any system of parallel operating elements is always higher than the reliability of the most reliable element of the system. This is facilitated by the possibility of an independent distribution of reactive forces among individual reference kinematic chains.
Одновременно, при реализации конкретных технических решений возможность выбора опорных кинематических цепей и их комбинаций увеличивает конструктивную базу создаваемых устройств, т. е. возрастает число вариантов выполнения устройств с точки зрения конструкции, технологии, применения.At the same time, with the implementation of specific technical solutions, the possibility of choosing reference kinematic chains and their combinations increases the constructive base of the devices being created, that is, the number of embodiments of devices increases in terms of design, technology, and application.
На чертеже представлена обобщенная кинематическая схема предлагаемого устройства, содержащая совокупность опорных кинематических цепей, коническую зубчатую пару, кожух с юбкой и консолью.The drawing shows a generalized kinematic scheme of the device, containing a set of reference kinematic chains, a conical gear pair, a casing with a skirt and a console.
Двигательно-движительный комплекс содержит крыло (лопасть) 1, корневая часть 2 которого соединена с приводным элементом 3, совмещенным, в частности, с кожухом 4, на внутренней поверхности которого диаметрально противоположно размещены шарниры 5 кривошипов 6 рабочего вала 7, установленного на основании 8, переходящего в трубчатую часть 9. Кожух 4 (т.е. кинематически это приводной элемент 3) переходит в юбку 10. В торце юбки 10 размещена направляющая 11, взаимодействующая с ползуном в виде снабженного пневматической шиной (не показана) катка 12, установленного на трубчатой части 9 основания 8. Приводной элемент 3 может быть снабжен также ползуном 13, взаимодействующим с направляющей 14, установленной на основании 8 в плоскости, перпендикулярной плоскости установки ползуна 12. При помощи тяги (троса) 15, соединяется размещенная на передней кромке крыла 1, (преимущественно, в плоскости центра давления) точка крепления (кольцо) 16 с консолью 17, установленной на кожухе 4.The propulsion complex contains a wing (blade) 1, the root part 2 of which is connected to the drive element 3, combined, in particular, with the casing 4, on the inner surface of which diametrically opposed hinges 5 of the cranks 6 of the working shaft 7 mounted on the base 8, rolling into the tubular part 9. The casing 4 (i.e., kinematically, this drive element 3) passes into the skirt 10. At the end of the skirt 10 there is a guide 11, which interacts with a slide in the form of a roller 12 fitted with a pneumatic tire (not shown), on the tubular part 9 of the base 8. The drive element 3 can also be equipped with a slider 13, which interacts with the guide 14 mounted on the base 8 in a plane perpendicular to the plane of the slider 12. With the help of a thrust (cable) 15, it is connected 1, (mainly in the plane of the center of pressure) the attachment point (ring) 16 with the console 17 mounted on the casing 4.
Для преобразования относительно тихоходного качательного движения крыла 1 в относительно быстроходное вращательное движение рабочий вал 7 снабжен зубчатым коническим колесом 18, соединенным с конической шестерней 19, закрепленной на выходном валу 20 для привода, например, электрогенератора (не показан). Вал 20 пропущен через трубчатую часть основания 9. При необходимости, консоль 17 может быть продолжена в другую сторону (по ветру) и снабжена флюгерной плоскостью (не показана). При этом концы консолей обычно размещаются на оси 21, совпадающей с осью ползуна 13 и центром сферического движенияTo convert the relatively low-speed swinging movement of the wing 1 into a relatively high-speed rotational movement, the working shaft 7 is equipped with a gear bevel gear 18 connected to a bevel gear 19 mounted on the output shaft 20 for driving, for example, an electric generator (not shown). The shaft 20 is passed through the tubular part of the base 9. If necessary, the console 17 can be continued in the other direction (along the wind) and provided with a vane plane (not shown). The ends of the consoles are usually placed on the axis 21, which coincides with the axis of the slider 13 and the center of the spherical movement
22.22
Двигательно-движительный комплекс в качестве, например, ветродвигателя работает следующим образом.The propulsion system as, for example, a wind turbine operates as follows.
В исходном состоянии крыло 1 и юбка 10 находятся в вертикальном положении. При этом крыло 1 устанавливается с установочным углом, равным углу между осью кривошипов 6 и рабочим валом 7. При достаточной скорости ветра возникает аэродинамическая подъемная сила (пропорциональная квадрату скорости ветра), отклоняющая крыло 1. Соответственно, приводное звено 3 через шарниры 5 и кривошипы 6 поворачивает рабочий вал 7. Далее, через коническое зубчатое колесо 18 и коническую шестерню 19 вращение передается с более высокой частотой выходному валу 20, что желательно при приводе, например электрогенератора (не показан). При достаточном общем количестве движения крыло 1 и юбка 10 доходят до крайнего положения и проходят его по инерции. В крайнем положении угол установки крыла 1 проходит через 0°, меняя величину и знак. Инерционными силами создается поворотный момент, который поворачивает крыло 1 вокруг своей оси и продолжает вращать рабочий вал 7. Установочные углы крыла 1 быстро увеличиваются, (но уже поменяв знак), при этом крыло 1 начинает новый разгон и угловая скорость качания крыла достигает максимального значения в его среднем положении, затем опять уменьшается до нуля в крайнем положении, при котором достигает максимального значения уже угловая скорость поворота крыла 1 вокруг своей оси, а установочный угол крыла снова меняет величину и знак и т. д.In the initial state, the wing 1 and the skirt 10 are in an upright position. The wing 1 is installed with an installation angle equal to the angle between the axis of the cranks 6 and the working shaft 7. With sufficient wind speed, an aerodynamic lifting force (proportional to the square of the wind speed) arises, deflecting the wing 1. Accordingly, the drive link 3 through the hinges 5 and cranks 6 turns the working shaft 7. Further, through the bevel gear 18 and the bevel gear 19, the rotation is transmitted with a higher frequency to the output shaft 20, which is desirable when driving, for example, an electric generator (not shown). With a sufficient total amount of movement, wing 1 and skirt 10 reach the extreme position and pass it by inertia. In the extreme position, the angle of installation of the wing 1 passes through 0 °, changing the size and sign. The inertial forces create a turning point that turns the wing 1 around its axis and continues to rotate the working shaft 7. The installation angles of the wing 1 increase rapidly (but changing the sign), while the wing 1 starts a new acceleration and the angular velocity of the wing swing reaches a maximum value its middle position, then decreases again to zero in the extreme position, at which the angular velocity of rotation of the wing 1 around its axis reaches its maximum value, and the adjusting angle of the wing again changes the magnitude and sign, etc.
Сила давления ветра на крыло 1, стремящаяся «опрокинуть» плоскость его качания компенсируется реакцией опоры, передаваемой от трубчатой части 9 основания 8 через ползун в виде катка 12 и направляющую 11, кинематически принадлежащую приводному элементу 3, а также, при необходимости, дополнительно через принадлежащую основанию 8 направляющую 14 и ползун 13, принадлежащий приводному элементу 3. В общем случае, возможно использование совокупности всех предложенных опорных цепей. Тяга 15 частично разгружает от изгибающих моментов крыло 1, например, при порывах ветра. Кожух 4, переходящий в юбку 10, защищает весь механизм от воздействия внешней среды. В варианте выполнения комплекса в качестве, например, гидродвигателя, установленного трубчатой частью 9 на дно реки или специального канала, такое выполнение кожуха 4 может выполнять функцию своеобразного кессона, внутри которого возможно размещение механизмов вместе, например, с электрогенератором.The force of wind pressure on the wing 1, tending to “knock over” its swinging plane is compensated by the reaction of the support transmitted from the tubular part 9 of the base 8 through a slide in the form of a roller 12 and a guide 11, kinematically belonging to the drive element 3, and, if necessary, additionally through the belonging the base 8 of the guide 14 and the slider 13 belonging to the drive element 3. In general, it is possible to use a combination of all the proposed reference circuits. Traction 15 partially unloads wing 1 from bending moments, for example, in case of wind gusts. The casing 4, which passes into the skirt 10, protects the entire mechanism from the effects of the external environment. In an embodiment of the complex as, for example, a hydraulic engine installed by a tubular part 9 on the bottom of a river or a special channel, such an implementation of the casing 4 can perform the function of a kind of caisson, inside of which it is possible to place mechanisms together, for example, with an electric generator.
Источники информации:Information sources:
1. А.с. СССР № 1460399, Ρ03Ό 5/00;1. A.S. USSR No. 1460399, Ρ03Ό 5/00;
2. А.с. СССР № 1474025, В63Н 1/04.2. A.S. USSR №1474025, В63Н 1/04.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20000316 | 2000-04-03 | ||
| PCT/BY2001/000003 WO2001075301A1 (en) | 2000-04-03 | 2001-04-02 | Vig-1 propulsive unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200201031A1 EA200201031A1 (en) | 2003-04-24 |
| EA003884B1 true EA003884B1 (en) | 2003-10-30 |
Family
ID=4083784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200201031A EA003884B1 (en) | 2000-04-03 | 2001-04-02 | Vig-1 propulsive unit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA003884B1 (en) |
| WO (1) | WO2001075301A1 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1980002A (en) * | 1931-06-30 | 1934-11-06 | Evan P Savidge | Aircraft |
| JPS56107976A (en) * | 1980-01-31 | 1981-08-27 | Kazuo Niizaka | Wind-power collector by wing |
| DE3616350A1 (en) * | 1986-05-15 | 1987-11-19 | Edward Vogel | Device for converting wind power |
| IT225613Y1 (en) * | 1990-12-03 | 1996-12-06 | Sebastiano Italia | EOLOPANNELLO. |
| RU2013645C1 (en) * | 1991-04-23 | 1994-05-30 | Виктор Викторович Курилов | Windwheel |
| US5899664A (en) * | 1997-04-14 | 1999-05-04 | Lawrence; Brant E. | Oscillating fluid flow motor |
-
2001
- 2001-04-02 WO PCT/BY2001/000003 patent/WO2001075301A1/en active Application Filing
- 2001-04-02 EA EA200201031A patent/EA003884B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001075301A1 (en) | 2001-10-11 |
| EA200201031A1 (en) | 2003-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2003258233B2 (en) | Turbine apparatus and method | |
| US5083902A (en) | Reverting wind wheel | |
| US20060151664A1 (en) | Power transmission device | |
| CN109533316B (en) | But differential displacement paddle and helicopter rotor system | |
| CN113386954A (en) | Upper and lower rotor independent control device of coaxial double-rotor helicopter | |
| CN215285253U (en) | Upper and lower rotor independent control device of coaxial double-rotor helicopter | |
| US20150086358A1 (en) | Rotorcraft rotor including primary pitch horns and secondary horns | |
| US3801047A (en) | Omnidirectional aircraft | |
| CN104118551B (en) | Automatic retractable type combined wind blade device | |
| GB2476326A (en) | Improvements relating to vertical axis turbines | |
| EA003884B1 (en) | Vig-1 propulsive unit | |
| CN216916275U (en) | Top direct-drive rotor wing device | |
| CN114394232B (en) | Flapping wing-flapping rotor wing multi-flight mode bionic aircraft | |
| CN212921972U (en) | Vertical lifting type power umbrella for sightseeing | |
| SU1337547A1 (en) | Wind motor | |
| RU2349793C2 (en) | Method for formation of wind-powered engine | |
| GB2201469A (en) | Endless belt type wind energy converter | |
| SU1270408A1 (en) | Wind motor | |
| SU1164457A1 (en) | Wind wheel | |
| RU25546U1 (en) | WIND UNIT | |
| RU2269028C2 (en) | Rotor windmill | |
| CN216375001U (en) | Scissor-fork type wing folding mechanism | |
| RU2320890C1 (en) | Aerohydrodynamic engine | |
| SU11143A1 (en) | Aircraft | |
| RU1790708C (en) | Mechanism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |