RU2207445C1

RU2207445C1 - Device for converting rotary motion into translational motion

Info

Publication number: RU2207445C1
Application number: RU2002102754/28A
Authority: RU
Inventors: нин В.Г. Соб; В.Г. Собянин; А.Н. Коробко
Original assignee: Собянин Виталий Григорьевич; Коробко Александр Николаевич
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to sphere of inertial conversion of motions. Proposed device contains housing accommodating at least one axle with fitted-on for rotation at least one unbalanced mass. Said unbalanced mass is made in form of magnet with possibility of interaction through magnetic field with at least one additional magnet. EFFECT: increased efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области инерционных преобразователей движения. The invention relates to the field of inertial motion converters.

Известно "Устройство для преобразования центробежной силы в линейную силу и движение" (патент US 4238968), содержащее корпус с опорами, в центре которого установлена ось. На оси на расстоянии r на рычагах размещены две несбалансированные массы с возможностью их синхронного вращения в противоположных направлениях посредством дифференциального механизма. Вращение масс осуществляется через зубчатую передачу двигателем (показан приводным валом), при этом через пол-оборота рычагов несбалансированные массы в момент их встречи имеют возможность взаимодействия через устройства взаимодействия, в результате которого изменяется момент инерции несбалансированных масс, а значит изменяется угловая скорость вращения этих масс. Таким образом, изменяется вращательная энергия системы, что приводит в силу закон сохранения энергии к поступательному движению центра масс всего "Устройства для преобразования центробежной силы...". It is known "Device for converting centrifugal force into linear force and motion" (US patent 4238968), comprising a housing with supports, in the center of which an axis is mounted. On the axis at a distance r on the levers are two unbalanced masses with the possibility of their synchronous rotation in opposite directions by means of a differential mechanism. The rotation of the masses is carried out through the gear drive by the engine (shown by the drive shaft), and after half a turn of the levers, the unbalanced masses at the moment of their meeting have the opportunity to interact through interaction devices, as a result of which the moment of inertia of the unbalanced masses changes, and therefore the angular velocity of rotation of these masses changes . Thus, the rotational energy of the system changes, which brings into force the law of conservation of energy to the translational motion of the center of mass of the whole "Device for converting centrifugal force ...".

В указанном устройстве, выбранном за прототип, рычаги с несбалансированными массами постоянно связаны между собой посредством зубчатых колес дифференциала и через зубчатую передачу с валом двигателя и корпусом, а также периодически с устройством взаимодействия. In the specified device, selected for the prototype, the levers with unbalanced masses are constantly connected to each other through the gears of the differential and through the gear transmission with the motor shaft and the housing, as well as periodically with the interaction device.

Откуда следует, что двигатель тратит энергию как на разгон, так и на торможение несбалансированных масс, а также на преодоление сил трения во всех кинематических связях, что существенно понижает к.п.д. всего устройства. Кроме того, в моменты взаимодействия несбалансированных масс, ввиду приведения (присоединения) масс и моментов инерции устройств взаимодействия и самого двигателя к несбалансированным массам, значительно уменьшается скорость изменения их момента инерции, а значит градиента угловой скорости, и увеличивается угол взаимодействия, что снижает эффективность преобразования вращательного движения в линейное (или центробежных сил в линейную). It follows that the engine spends energy both on acceleration and on braking of unbalanced masses, as well as on overcoming friction forces in all kinematic relationships, which significantly reduces the efficiency the whole device. In addition, at the moments of interaction of unbalanced masses, due to the reduction (attachment) of masses and moments of inertia of the interaction devices and the engine itself to the unbalanced masses, the rate of change of their moment of inertia, and hence the angular velocity gradient, significantly decreases, and the angle of interaction increases, which reduces the conversion efficiency rotational motion in linear (or centrifugal forces in linear).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании устройства для преобразования вращательного движения в поступательное с возможно максимальным к.п.д. и максимально эффективной контролируемой связью между вращательной и поступательной инерцией, т.е. получении максимально возможного поступательного ускорения центра масс системы вследствие резкого (в пределе мгновенного) изменения вращательной энергии системы. The problem to be solved by the claimed invention is directed, is to create a device for converting rotational motion into translational motion with the highest possible efficiency and the most effective controlled relationship between rotational and translational inertia, i.e. obtaining the maximum possible translational acceleration of the center of mass of the system due to a sharp (in the instantaneous limit) change in the rotational energy of the system.

При осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты: существенно повышается к.п.д. двигателя и эффективность преобразования вращательной инерции в поступательную. When carrying out the invention, the following technical results are achieved: the efficiency is significantly increased engine and the conversion efficiency of rotational inertia into translational.

Это достигается тем, что в устройстве для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащем несущий корпус, внутри которого расположена, по крайней мере, одна ось с посаженной на ней с возможностью вращения, по крайней мере, одной несбалансированной массой, новым является то, что несбалансированная масса выполнена в виде магнита, который имеет возможность взаимодействия посредством магнитного поля еще, по крайней мере, с одним дополнительным магнитом. This is achieved by the fact that in the device for converting rotational motion into translational motion, comprising a bearing body, inside of which is located at least one axis with a rotational motion of at least one unbalanced mass, the new thing is that unbalanced the mass is made in the form of a magnet, which has the ability to interact through a magnetic field with at least one additional magnet.

Выполнение несбалансированных масс в виде магнитов позволяет осуществлять их синхронное вращение в разные стороны без кинематической связи между ними, например, обмотками управления с магнитопроводами или без них, а также взаимодействие их с магнитами на корпусе или между собой, при этом по сравнению с прототипом уменьшаются силы трения, а значит повышается к.п.д. устройства преобразования. The implementation of unbalanced masses in the form of magnets allows their synchronous rotation in different directions without kinematic connection between them, for example, control windings with or without magnetic cores, as well as their interaction with magnets on the housing or between each other, while the forces are reduced compared to the prototype friction, which means increased efficiency conversion devices.

Отсутствие кинематических связей исключает приведение паразитных масс и моментов инерции к несбалансированным массам в моменты разгона и торможения последних, что при прочих равных условиях с прототипом повышает градиент изменения их (масс) скорости, а значит эффективность преобразования вращательной энергии (инерции) в поступательную. The absence of kinematic connections eliminates the reduction of parasitic masses and moments of inertia to unbalanced masses at the moments of acceleration and deceleration of the latter, which, ceteris paribus with the prototype, increases the gradient of their (mass) velocity change, which means the efficiency of converting rotational energy (inertia) into translational.

На чертеже изображен один из вариантов исполнения устройства для преобразования вращательного движения в поступательное в виде двух разнесенных по оси модулей. The drawing shows one embodiment of a device for converting rotational motion into translational motion in the form of two modules spaced apart along the axis.

Устройство содержит две несбалансированные массы в виде постоянных магнитов 1, подвешенных в опорах 2 на осях 3, размещенных в корпусе 4. В корпусе размещены также обмотка 5 с магнитомягким сердечником 6 и дополнительный магнит взаимодействия 7 с охватывающим его магнитопроводом 8. The device contains two unbalanced masses in the form of permanent magnets 1 suspended in supports 2 on axles 3 located in the housing 4. The winding 5 with a magnetically soft core 6 and an additional interaction magnet 7 with a magnetic core 8 surrounding it are also placed in the housing.

Показанное на чертеже "Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное" работает следующим образом. При отсутствии напряжения на обмотках 5 магниты 1 находятся в зазоре магнитомягких сердечников 6 под действием сил притяжения магнитов 1 и сердечников 6. Shown in the drawing, "Device for converting rotational motion into translational" works as follows. In the absence of voltage on the windings 5, magnets 1 are in the gap of soft magnetic cores 6 under the action of the attractive forces of magnets 1 and cores 6.

При подаче синхронных импульсов напряжения на обмотки 5 магниты 1, выталкиваясь из зазора сердечников 6, начинают вращаться синхронно в разные стороны. При подлете каждого из магнитов 1 к магнитам взаимодействия 7 происходит резкое торможение магнита 1, так как магнит 7 имеет одноименные полюса с магнитом 1, далее, преодолевая силы выталкивания со стороны магнита 7, магнит 1 по инерции переходит нейтральную линию магнита 7 и выталкивается магнитом 7 с резким разгоном, причем усилие торможения и разгона имеют одно и тоже значение. Таким образом, за один оборот магнитов происходит двойное изменение вращательного движения, что приводит по аналогии с прототипом к двойному одностороннему ускорению центра масс корпуса 4. When applying synchronous voltage pulses to the windings 5 magnets 1, being pushed out of the gap of the cores 6, begin to rotate synchronously in different directions. When each of the magnets 1 approaches the interaction magnets 7, magnet 1 is sharply braked, since magnet 7 has the same poles with magnet 1, then, overcoming the pushing forces from the side of magnet 7, magnet 1 by inertia passes the neutral line of magnet 7 and is pushed out by magnet 7 with sharp acceleration, and the braking and acceleration forces have the same value. Thus, for one revolution of the magnets there is a double change in rotational motion, which leads, by analogy with the prototype, to double one-sided acceleration of the center of mass of the housing 4.

Заметим также, что при взаимодействии магнитов не происходит потери энергии ни в магните 7, ни в магните 1, так как и тот и другой возвращаются после взаимодействия в то же самое энергетическое состояние, которое они имели до взаимодействия. We also note that during the interaction of magnets, there is no energy loss in either magnet 7 or magnet 1, since both of them return after the interaction to the same energy state that they had before the interaction.

Кроме того, при вращении магнитов 1 с номинальной скоростью энергия источника, питающего обмотку 5, тратится только на диссипативные потери: трение в опорах и о воздух; перемагничивание магнитопроводов и вихревые токи; нагрев обмотки и не тратится на создание движущей силы, пропорциональной ускорению центра масс. In addition, when the magnets 1 rotate at a nominal speed, the energy of the source supplying the winding 5 is spent only on dissipative losses: friction in the supports and on air; magnetization reversal of magnetic cores and eddy currents; heating of the winding is not spent on creating a driving force proportional to the acceleration of the center of mass.

Claims

A device for converting rotational motion into translational motion, comprising a load-bearing housing, inside of which at least one axis is mounted with a rotational motion of at least one unbalanced mass, characterized in that the unbalanced mass is made in the form of a magnet, which has the ability to interact through a magnetic field with at least one additional magnet.