LV14907B - Ūdens transportlīdzekļa spuru vibrokustinātājs - Google Patents

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS

Izgudrojums attiecas uz ūdens transportlīdzekļu piedziņām un var tikt izmantots zemūdens un virsūdens kuģos un zemūdens zivju robotos.

Zināmā tehnikas līmeņa analīze

Ir zināmi spuru vibrokustinātāji [1], kuru spuras atvirzās no gareniskās ass galējos stāvokļos vienādos leņķos vienā un tai pašā laikā. Šāda vibrokustinātāja galvenais trūkums ir sarežģītais jaudas pārvades kloķa-klaņa mehānisms ar daudzām detaļām, kas noved pie lieliem enerģijas zudumiem, kas pazemina šādas ierices darba efektivitāti.

Vistuvākais pēc tehniskās būtības piedāvātajam izgudrojumam ir spuru vibrokustinātājs [2], kas sastāv no elektrodzinēja, skriemeļa, kulises un spuras un ir pieņemts par izgudrojuma prototipu Prototipā definētais spuru vibrokustinātājs (skat. zīm.la un zīm.lb) ir uzstādīts ūdens transpotlīdzekļa (kutera) (1) korpusā un sastāv no elektrodzinēja (2), uz kura vārpstas ir uzdzīts skriemelis (3). Skriemeļa zobs (4) ieiet kulises (5) rievā, bet kulise ir nostiprināta uz spuras (7) griešanās vārpstas (6). Skats no augšas uz spuru vibrokustinātāju ir parādīts lb.zīm. Kulise (5) tiek novietota horizontālajā plaknē. Dzinēja (2) vārpsta ir uzstādīta vertikāli un ir paralēla spuras (7) griešanās vārpstai (6). Spurai (7) griežoties attiecībā pret vertikālo asi, notiek ūdens transportlīdzekļa pārvietošanās ūdenī.

Prototipa trūkums ir starpposma (kloķa-kulises mehānisma) esamība, kas kalpo jaudas pārvadei no elektrodzinēja vārpstas uz spuru un noved pie konstruktīvas sarežģītības un būtiskiem enerģijas zudumiem uz pārvadmehānisma detaļu berzes rēķina. Tas izraisa lietderības koeficienta un kustības ātruma ūdenī samazināšanos, kā arī nerada iespēju izmantot rezonanses režīmu, kas ir izdevīgāks enerģijas zudumu ziņā.

Izgudrojuma mērķis un būtība

Izgudrojuma mērķis ir jaudas pārvades īstenošana no elektrodzinēja vārpstas bez starpposma kloķa-kulises pārvadmehānisma tieši uz spuru un vibrokustinātāja pārlikšana uz rezonanses darba režīmu, kas noved pie ievērojamas enerģijas zudumu samazināšanās un vienkāršo konstrukciju. Pie tam pieaug kustības ātrums ūdenī un palielinās lietderības koeficients.

Uzstādītais mērķis ir sasniegts, ietverot iekārtā papildu elementus - saspiešanas atsperi (enerģijas uzkrājēju), herkonus un magnētu. Piedāvātais ūdens transportlīdzekļa spuru vibrokustinātājs sastāv no vertikāli uzstādīta elektrodzinēja un spuras. Uz elektrodzinēja vārpstas tiek stingri nostiprināts sviras horizontālais plecs ar pie tā stingri piestiprinātu saspiešanas atsperi, kuras otrs gals ir stingri nostiprināts uz korpusa. Sviras apakšpusē ir nostiprināts magnēts. Svira tiek pagriezta noteiktā leņķī, veidojot nosacītas galējo stāvokļu līnijas pa kreisi un pa labi, bet uz korpusa uz šīm līnijām ir izvietoti herkoni. Sākumstāvoklī atspere ir atslābināta. Padodot spriegumu, viens no herkoniem ieslēdz dzinēju, un svira no kreisā galējā sākumstāvokļa pagriežas galējā labajā stāvoklī, saspiežot atsperi. Šajā stāvoklī otrais herkons izslēdz dzinēju un sviras reverss uz sākumstāvoklī tiek realizēts ar saspiestās atsperes spēku. Pēc tam cikls atkārtojas no jauna.

Lai izskaidrotu piedāvātā ūdens transportlīdzekļa spuru vibrokustinātāja darbības principu un pamatotu tā priekšrocības salīdzinājumā ar prototipu, aprakstā ir iekļauti šādi grafiski materiāli:

- la.zīm., kurā ir parādīta spuru vibrokustinātāja shēma saskaņā ar prototipu (skats no malas), kurā: 1 ir korpuss, 2 ir elektrodzinējs, 3 ir skriemelis, 4 ir zobs, 5 ir kulise, 6 ir vārpsta, 7 ir spura:

- lb.zīm., kurā ir parādīta spuru vibrokustinātāja shēma saskaņā ar prototipu (skats no augšas) un kurā izmantotie apzīmējumi ir tie paši, kas la.zīm.;

- 2a.zīm., kurā ir parādīta spuru vibrokustinātāja shēma saskaņā ar izgudrojumu (skats no malas), kurā: 1 ir korpuss, 2 ir elektrodzinējs, 3 ir balstenis, 4 ir vārpsta, 5 ir svira, 7 ir spura, 8 ir magnēts, 9 ir herkoni, 10 ir vadības ierīce;

- 2b.zīm., kurā ir parādīta spuru vibrokustinātāja shēma saskaņā ar izgudrojumu (skats no augšas) un kurā izmantotie apzīmējumi ir tie paši, kas 2a.zīm.;

- 2c.zīm., kurā ir parādīta spuru vibrokustinātāja saskaņā ar izgudrojumu elektriskā shēma, kurā Pi un P₂ ir releji, Gi un G₂ ir herkoni, Mi ir elektrodzinējs, Pi , P₂ un P3 ir kontaktu pāri;

- 2d.zīm., kurā ir parādīta spuru vibrokustinātāja saskaņā ar izgudrojumu darbības parametru reģistrācjas shēma un Gi n G₂ ir herkoni.

Ūdens transportlīdzekļa spuru vibrokustinātājs, kas ir ir attēlots 2a.zīm. un 2b.zīm., sastāv no korpusa (1), vertikāli uzstādīta elektrodzinēja (2), kurš ir piestiprināts pie korpusa (1) ar balsteņa (3) palīdzību. Uz elektrodzinēja (2) vārpstas (4) ar vienu galu ir stingri nostiprināta svira (5). Tā ir stingri savienota ar saspiešanas atsperi (6) attālumā Ri no vārpstas (4). Otrs atsperes (6) gals ir nostiprināts uz korpusa (1). Otrajā sviras (5) galā ir nostiprināta vertikālā spura (7). Magnēts (8) ir novietots sviras (5) apakšējā daļā attālumā R₂ no vārpstas (4). Galējā kreisajā un galējā labajā sviras (5) stāvoklī attālumā R₂ no vārpstas (4) ir novietoti herkoni (9), kas ir pieslēgti vadības ierīcei (10).

Vibrokustinātājam darbojoties (skat. 2d.zīm.), svira (7) atvirzās no ūdens transportlīdzekļa korpusa (1) horizontālās ass leņķī α pa kreisi un pa labi, nosacīti veidojot galējo stāvokļu līnijas OA un OB. Dažādu uzdevumu zivjveidīgajiem robotiem leņķis α tiek izvēlēts, pamatojoties uz to pielietošanas apstākļiem. Ātrgaitas zivjveidīgajiem robotiem spuras svārstības notiek ar lielu frekvenci, bet ar maziem leņķiem α. Zivjveidīgajiem robotiem, kuri veic meteoroloģiskus novērojumus un ilgu laiku peld ekonomiskā režīmā, astes svārstību frekvence ir pazemināta, bet atvirzīšanās leņķis α ir palielināts. Leņķa α izvēle nav izgudrojuma priekšmets.

Uz galējo stāvokļu līnijām OA un OB attālumā R₂ no elektrodzinēja (2) vārpsta (4) ir uzstādīti (skat. 2d.zīm.) herkoni Gi n G₂ (9). Attālums R₂ tiek noteikts eksperimentāli pēc herkonu nostrādāšanas precizitātes kritērija. Pie maza R₂ magnētiskās indukcijas izmaiņas ātrums var izrādīties nepietiekams herkona nostrādāšanai, bet, palielinoties R_2; magnētiskās indukcijas izmaiņas ātrums pieaug un var parādīties elastīgo herkona elementu vibrēšana no stipra sitiena.

Galējā kreisajā sākumstāvoklī (skat. 2d.zīm.) atspere (6), kas nostiprināta attālumā Ri no vārpstas (4), ir atslābināta un, padodot spriegumu uz shēmu (skat. 2c.zīm.), magnēts (8) īslaicīgi noslēdz herkona Gi kontaktus. Attālums Ri tiek noteikts eksperimentāli, pamatojoties uz to, ka elastīgā spēka reizinājums ar plecu Ri dod maksimālo elastīgā atjaunojošā momenta vērtību. Tas nodrošina precīzu un drošu sviras (5) atgriešanos sākumstāvoklī. Magnēts (8) tiek izvēlēts pārī ar herkoniem (9), un tā parametri nav izgudrojuma priekšmets.

Herkona Gi noslēgtie kontakti ieslēdz (skat. 2c.zīm.) releju Pi, pie kura saslēdzas kontakti Pi un P3. Barošanas spriegums tiek padots uz elektrodzinēju Mi ar kontaktu P3 palīdzību, bet kontakti Pi nodrošina sprieguma padevi tik ilgi, kamēr svira (5) nepagriežas par leņķi α un nenonāk savā galējā labajā stāvoklī, saspiežot atsperi (6). Šajā brīdī magnēts (8) īslaicīgi noslēdz herkona G₂ kontaktus, kas noved pie releja P₂ nostrādāšanas. Pie tam normāli noslēgtie kontakti P₂ tiek atvienoti un tiek pārtraukta strāvas padeve releja Pi tinumam. Vienlaikus tiek pārtraukta strāvas padeve elektrodzinējam Mi, un svira (5) saspiestās atsperes (6) spēka iedarbībā atgriežas kreisajā sākumstāvoklī, un cikls atkārtojas no jauna.

Spuru vibrokustinātāja prototipa (tips 1) un izgudrojuma ierīces (tips 2) raksturojumu salīdzinājums tika veikts saskaņā ar šādiem nosacījumiem:

• ierīču izmēru un formu vienādība;

• salīdzināmo ierīču kopējo masu vienādība;

• elektropiedziņu j audas vienādība;

• spuru virsmas laukumu vienādība.

Kā efektivitātes novērtēšanas parametri tika pieņemti kustības ātrums v un lietderības koeficients η, kas tika aprēķināts pēc šādas formulas:

kurā: U ir elektropiedziņas barošanas spriegums (V), I ir elektropiedziņas strāvas patēriņš (A),

Tv'vc vilces spēks (N), v ir kustības ātrums ūdenī (m/s).

Iegūtie aprēķinu rezultāti ir atspoguļoti 1 .tabulā.

.tabula

Kustības ātruma v un lietderības koeficienta η salīdzinājums spuru vibrokustinātājam saskaņā ar prototipu (tips 1) un izgudrojumu (tips 2)

Tips	Spriegums U(V)	Strāvā /(A)	Vilces spēks 7V(N)	Ātrums V (m/s)	Lietderības koeficients ņ(%)
1	6	0,45	0,19	0,32	2,25
2	6	0,4	0,20	0,42	3,50

Rezultātu analīze liecina, ka spuru vibrokustinātāja kustības ātrums saskaņā ar izgudrojumu (tips 2) salīdzinājumā ar prototipu (tips 1) ir pieaudzis par 24%, bet lietderības koeficients attiecīgi ir pieaudzis par 35%.

Informaciias avoti:

1. Latvijas Republikas patents LV 14034 B, 2010.

2. Latvijas Republikas patents LV 14054 B, 2010 (prototips).

Claims (3)

PRETENZIJAS

1. Ūdens transportlīdzekļa spuru vibrokustinātājs (2b.zīm.), kas sastāv no vertikāli uzstādīta elektrodzinēja (2) un spuras (8), atšķirīgs ar to, ka uz elektrodzinēja (2) vārpstas (4) ir stingri nostiprināta svira (5) ar stingri pie tās attālumā Ri no vārpstas (4) piestiprinātu saspiešanas atsperi (6), pie kam atsperes (6) otrs gals ir stingri nostiprināts uz korpusa (1).

2. Ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, atšķirīga ar to, ka sviras (5) apakšējā pusē attālumā R2 no vārpstas (4) ir nostiprināts magnēts (8).

3. Ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, atšķirīga ar to, ka attālumā R2 no elektrodzinēja (2) vārpstas (4) uz korpusa (1) ir uzstādīti (2d.zīm.) herkoni Gi un G2 (9), kuru gareniskās asis sakrīt ar sviras (5) galējo stāvokļu līnijām OA un OB labajā un kreisajā pusē.