RU175053U1

RU175053U1 - DEVICE FOR GYROSCOPIC EFFECT DEMONSTRATION

Info

Publication number: RU175053U1
Application number: RU2017105310U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Зайцев; Максим Александрович Гребенников; Александр Юрьевич Нелин; Виктор Викторович Ромкин
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2017-11-16

Abstract

Задачей предлагаемой полезной модели является визуализация действия реактивной силы гироскопического момента, количественная оценка величины реактивной силы гироскопического момента, возникающего вследствие вынужденной прецессии оси вращения 3 рабочих тел 4, а также выявление зависимости величины реактивной силы гироскопического момента, действующего на ось вращения 3 от скорости собственного вращения и направления вращения рабочего тела 4.Для этого в устройстве для демонстрации гироскопического эффекта оси вращения 3 разделены, шарнирно прикреплены к штативу 1 с возможностью поворота в вертикальной плоскости, с помощью динамометров 10 количественно определяют величину реактивной силы гироскопического момента, действующего на ось вращения 3, и его зависимость от скорости собственного вращения рабочего тела 4.The objective of the proposed utility model is to visualize the reactive force of the gyroscopic moment, quantify the magnitude of the reactive force of the gyroscopic moment resulting from the forced precession of the axis of rotation of 3 working bodies 4, and also to determine the dependence of the magnitude of the reactive force of the gyroscopic moment acting on the axis of rotation 3 on the speed of proper rotation and the directions of rotation of the working fluid 4. For this, in the device for demonstrating the gyroscopic effect, the rotation axes 3 are separated, attached to the tripod 1 with the possibility of rotation in the vertical plane, using dynamometers 10 quantitatively determine the magnitude of the reactive force of the gyroscopic moment acting on the axis of rotation 3, and its dependence on the speed of proper rotation of the working fluid 4.

Description

Полезная модель относится к области механических обучающих устройств и может быть использована для познавательного восприятия сложных технологических процессов в гироскопических системах, механических дифференциалах, ветроэнергетических установках и в др. путем визуальной демонстрации действующих сил.The utility model relates to the field of mechanical teaching devices and can be used for cognitive perception of complex technological processes in gyroscopic systems, mechanical differentials, wind power plants, and others by visual demonstration of the acting forces.

Из уровня техники известно устройство для привития практических навыков, которое выполнено в виде блоков с функциональными элементами, установленными в определенном порядке и отображающими различные типы соединений деталей, применяемых в конструкции реальных агрегатов и механизмов машин (патент RU 2300810, 2005). Каждый элемент блоков занимает строго определенное положение относительно других деталей, поэтому блоки могут быть собраны только в случае тщательного анализа геометрической формы детали, установки ее так, как этого требует конструкция тренажера, любая другая установка не приведет к желаемому результату. Этим достигается функциональное единство элементов тренажера, в котором фиксируется общее время выполнения работ, характеризующее уровень развития навыка.The prior art device for instilling practical skills, which is made in the form of blocks with functional elements installed in a specific order and displaying various types of parts connections used in the construction of real assemblies and machinery mechanisms (patent RU 2300810, 2005). Each element of the blocks occupies a strictly defined position relative to other parts, so the blocks can be assembled only in the case of a thorough analysis of the geometric shape of the part, installing it as required by the simulator design, any other installation will not lead to the desired result. This achieves the functional unity of the elements of the simulator, which fixes the total time of the work, characterizing the level of development of the skill.

Недостаток известного обучающего устройства состоит в том, что принцип его действия основан на переборе многочисленных вариантов сборки агрегата из множества деталей, что занимает много времени и не гарантирует успешный результат.A disadvantage of the known training device is that the principle of its operation is based on enumerating numerous options for assembling the unit from many parts, which takes a lot of time and does not guarantee a successful result.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является перцептивное обучающее устройство (патент RU 163321, 2016), содержащее левую и правую удерживающие рукоятки, пару сопряженных между собой раскрученных на оси рабочих тел, левые, правые и центральные разгонные конические зубчатые шестеренки, установленные на концах оси вращения рабочих тел и между ними, и съемные стопорящие стержни, выполненные с возможностью передавать крутящий момент вращения рабочим телам, левая и правая удерживающие рукоятки установлены на периферийных концах оси вращения.The closest in technical essence to the proposed utility model is a perceptual training device (patent RU 163321, 2016), containing the left and right holding arms, a pair of conjugated untwisted on the axis of the working fluid, left, right and central accelerating bevel gears mounted on the ends of the axis of rotation of the working fluid and between them, and removable locking rods made with the ability to transmit torque to the working fluid, the left and right holding arms are mounted on riferiynyh ends of the rotation axis.

Недостатком перцептивного обучающего устройства является то, что обучаемому требуется физически воздействовать на ось вращения рабочих тел, чтобы наблюдать возникновение реактивной силы гироскопического момента, а также невозможность количественно оценить величину момента, возникающего вследствие вынужденной прецессии оси вращения рабочих тел.A disadvantage of the perceptual training device is that the student needs to physically act on the axis of rotation of the working fluid in order to observe the occurrence of the reactive force of the gyroscopic moment, as well as the inability to quantify the magnitude of the moment arising due to the forced precession of the rotation axis of the working fluid.

Задачей предполагаемой полезной модели является визуализация эффекта действия реактивной силы гироскопического момента и количественная оценка величины момента, возникающего вследствие вынужденной прецессии оси вращения рабочих тел.The objective of the proposed utility model is to visualize the effect of the reactive force of the gyroscopic moment and to quantify the magnitude of the moment resulting from the forced precession of the axis of rotation of the working fluid.

Технический результат полезной модели состоит в том, что повышается устойчивость полученных знаний и практических навыков при изучении сложных технологических процессов в гироскопических системах, механических дифференциалах, ветроэнергетических установках и в др. путем визуальной демонстрации действующих сил.The technical result of the utility model consists in increasing the stability of acquired knowledge and practical skills when studying complex technological processes in gyroscopic systems, mechanical differentials, wind power plants, and others by visual demonstration of the acting forces.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в известном перцептивном обучающем устройстве, содержащем пару раскрученных на оси рабочих тел, левые и правые разгонные конические зубчатые шестеренки, установленные на концах оси вращения рабочих тел, и съемные стопорящие стержни, выполненные с возможностью передавать крутящий момент вращения рабочим телам, ось вращения каждого рабочего тела шарнирно прикреплена к штативу, помещенному между рабочими телами, с возможностью поворота в вертикальной плоскости, к противоположным концам осей вращения рабочих тел прикреплены динамометры, другими концами жестко соединенные со штативом.The essence of the proposed utility model is that in the known perceptual training device containing a pair of working bodies untwisted on the axis of the gears, left and right accelerating bevel gears mounted on the ends of the axis of rotation of the working fluid, and removable locking rods configured to transmit torque rotation to the working bodies, the axis of rotation of each working medium is pivotally attached to a tripod placed between the working bodies, with the possibility of rotation in a vertical plane, to the opposite ends of th working fluids rotation axes dynamometers are attached, the other ends rigidly connected to a tripod.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой полезной модели.In FIG. 1 shows a General view of the proposed utility model.

Устройство для демонстрации гироскопического эффекта состоит из штатива 1, шарнирных креплений 2, осей вращения 3, пары раскрученных рабочих тел 4, ободов 5, спиц 6, ступиц 7, съемных стопорящих стержней 8, разгонных конических зубчатых шестеренок 9, динамометров 10 и разгонного блока 11.A device for demonstrating the gyroscopic effect consists of a tripod 1, articulated mounts 2, axles of rotation 3, a pair of untwisted working bodies 4, rims 5, spokes 6, hubs 7, detachable locking rods 8, accelerated bevel gears 9, dynamometers 10 and accelerating unit 11 .

В исходном положении на чертеже показано, что каждое раскрученное рабочее тело 4 расположено в ободе 5 на спицах 6, подсоединенных к ступице 7. Ступицы 7 осей вращения 3 рабочих тел 4 связаны с разгонными коническими зубчатыми шестеренками 9 с помощью съемных стопорящих стержней 8. Оси вращения 3 рабочих тел 4 прикреплены к штативу 1 с помощью шарнирных креплений 2. К другим концам осей вращения 3 прикреплены динамометры 10, жестко укрепленные на штативе 1. Разгонный блок 11 оснащен конической зубчатой шестеренкой, сопряженной с левыми и правыми разгонными коническими зубчатыми шестеренками 9.In the initial position in the drawing, it is shown that each untwisted working fluid 4 is located in the rim 5 on the spokes 6 connected to the hub 7. The hubs 7 of the rotation axes 3 of the working bodies 4 are connected to the accelerated bevel gears 9 using removable locking rods 8. The rotation axis 3 working bodies 4 are attached to the tripod 1 by means of hinged fasteners 2. Dynamometers 10 are attached to the other ends of the axis of rotation 3 and are rigidly mounted on the tripod 1. The acceleration unit 11 is equipped with a bevel gear gear conjugated with left and right accelerators bevel gears 9.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

За счет разгонного блока 11, съемного стопорящего стержня 8 и разгонной конической зубчатой шестеренки 9 раскручивают одно рабочее тело 4 по часовой стрелке. Ось вращения 3 под действием реактивной силы гироскопического момента отклоняется вверх. С помощью динамометра 10 количественно определяют величину реактивной силы гироскопического момента, действующего на ось вращения 3, и его зависимость от скорости собственного вращения рабочего тела 4.Due to the accelerating block 11, the detachable locking rod 8 and the accelerating bevel gear 9, one working medium 4 is untwisted clockwise. The axis of rotation 3 under the action of the reactive force of the gyroscopic moment deviates upward. Using a dynamometer 10 quantitatively determine the magnitude of the reactive force of the gyroscopic moment acting on the axis of rotation 3, and its dependence on the speed of proper rotation of the working fluid 4.

При одновременном раскручивании рабочих тел 4, одного по часовой стрелке, а другого против часовой стрелки с помощью разгонного блока 11, съемного стопорящего стержня 8 и разгонной конической зубчатой шестеренки 9, наблюдается следующее.With the simultaneous unwinding of the working bodies 4, one clockwise and the other counterclockwise with the help of the accelerating block 11, the removable locking rod 8 and the accelerating bevel gear 9, the following is observed.

Ось вращения 3 первого рабочего тела 4, раскрученного по часовой стрелке, отклоняется вверх, а ось вращения 3 второго рабочего тела 4, раскрученного против часовой стрелки, отклоняется вниз под действием реактивной силы гироскопического момента. С помощью динамометров 10 фиксируют величину реактивной силы гироскопических моментов, действующих на оси вращения 3. Определяют зависимость величины реактивной силы гироскопического момента, действующего на ось вращения 3 от скорости собственного вращения рабочего тела 4, а также от направления вращения рабочего тела 4.The axis of rotation 3 of the first working fluid 4, untwisted clockwise, deviates upward, and the axis of rotation 3 of the second working fluid 4, untwisted counterclockwise, deviates downward by the reactive force of the gyroscopic moment. Using the dynamometers 10, the magnitude of the reactive force of the gyroscopic moments acting on the axis of rotation 3 is determined. The dependence of the magnitude of the reactive force of the gyroscopic moment acting on the axis of rotation 3 is determined from the speed of rotation of the working fluid 4, as well as the direction of rotation of the working fluid 4.

Данные зависимости позволяют проследить усилия, испытываемые осями вращения в гироскопических системах, механических дифференциалах, ветроэнергетических установках и в др. системах с вращающимися телами.These dependences make it possible to trace the forces experienced by the rotation axes in gyroscopic systems, mechanical differentials, wind turbines, and other systems with rotating bodies.

Промышленная осуществимость предлагаемого устройства обосновывается тем, что в нем использованы известные элементы и узлы по своему прямому функциональному назначению. Заявителем изготовлена действующая модель устройства в 2016 году.The industrial feasibility of the proposed device is justified by the fact that it uses well-known elements and nodes for its intended purpose. The applicant made a valid device model in 2016.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается устойчивость полученных знаний и практических навыков при изучении сложных технологических процессов, вызванных гироскопическим эффектом во вращающихся телах.The positive effect of using the utility model is that the stability of the acquired knowledge and practical skills in the study of complex technological processes caused by the gyroscopic effect in rotating bodies increases.

Claims

A device for demonstrating the gyroscopic effect, comprising a pair of working bodies untwisted on the axis, left and right accelerating bevel gears mounted on the ends of the axis of rotation of the working bodies, and removable locking rods configured to transmit rotational torque to the working bodies, characterized in that the axis the rotation of each working fluid is pivotally attached to a tripod placed between the working bodies, with the possibility of rotation in a vertical plane, to the opposite ends of the axes of rotation of the workers The bodies are attached dynamometers, the other ends are rigidly connected to a tripod.