RU2455187C1 - Импульсно-инерционный движитель (иид) и агрегатированный импульсно-инерционный движитель (аиид) для транспортного средства - Google Patents
Импульсно-инерционный движитель (иид) и агрегатированный импульсно-инерционный движитель (аиид) для транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455187C1 RU2455187C1 RU2010147754/11A RU2010147754A RU2455187C1 RU 2455187 C1 RU2455187 C1 RU 2455187C1 RU 2010147754/11 A RU2010147754/11 A RU 2010147754/11A RU 2010147754 A RU2010147754 A RU 2010147754A RU 2455187 C1 RU2455187 C1 RU 2455187C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inertial
- pulse
- vehicle
- equivalent
- gears
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к импульсно-инерционным движителям, и может быть использовано в любых видах транспортных средств. Импульсно-инерционный движитель (ИИД) для транспортного средства содержит исполнительный механизм в виде зубчатого инерционного самобалансного вибратора, выполненного полигармоническим, попарно-равнозначные дебалансные зубчатые колеса и валы которого последовательно в редуцирующем порядке кинематически соединены друг с другом, по меньшей мере, в два равнозначных горизонтальных ряда и смонтированы в подшипниковых опорах несущих стенок корпуса. Подбор входных параметров из рекомендуемых диапазонов их существования для увеличения несимметрии направленной инерционной силы позволяет получить более чем десятикратное увеличение квазистатического тягового усилия прямого хода по отношению к обратному. Предусмотрен агрегатированный импульсно-инерционный движитель (АИИД) для транспортного средства, содержащий ИИД в параллельном или последовательном соединении, опорные поверхности которых снабжены крепежными устройствами для жесткого, соединения ИИД между собой. Изобретение позволяет при соответствующей несимметрии формировать направленную импульсно-инерционную тяговую силу величиной от 1 г до 10000 т. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, к экологически чистым источникам движущей силы, а именно: к инерционным движителям без выброса рабочего тела, и направлено на расширение технологических возможностей и эффективности применения их для бесшумного привода в непрерывное движение любых видов наземных, подземных, надводных, подводных, воздушных и космических транспортных средств любой грузоподъемности и водоизмещения, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
На сегодняшний день известно множество различных моделей импульсно-инерционных движителей, отечественных и зарубежных авторов. Их оппоненты указывают, что основным недостатком всех существующих и предлагаемых моделей (импульсных, импульсно-инерционных) является то, что в рамках известных законов импульсные машины линейную тягу не создают, так как прямой и обратный импульсы подвижных элементов у них одинаковы. Некоторые из них считают, что при линейном относительном колебании двух тел невозможно получить на прямом и обратном ходах разную величину импульса равнодействующей сил инерции. [Поисковые сайты Интернета: www.yandex.ru, www.rambler.ru, www.google.ru, www.mail.ru - "Инерционные движители"].
Однако некоторые исследователи все больше склоняются к выводу, что "СИЛЫ ИНЕРЦИИ - это реальные силы, которые можно использовать для перемещения". "Задача: получить на прямых и обратных ходах разную величину импульса" [Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. "Курс теоретической механики" в двух томах, СПБ "Лань", 2002, с.541; Блехман И.И. "Вибрация "изменяет" законы механики"(стр.6-10]. "Механика". Первую публикацию см.: «Природа». 2003. №11. С.42-53.
Во всем мире интенсивно идут поиски наиболее эффективного способа увеличения этой разницы, или на полное исключение обратного хода.
Ныне также известно множество вибрационных устройств, основным исполнительным органом которых являются именно зубчатые инерционные самобалансные вибраторы направленного действия, производимые во многих странах мира. Они являются проверенным и отлично зарекомендовавшим себя оборудованием. Их возможности создания значительных направленных инерционных сил при относительно небольших габаритах и собственном весе, а также возможности простыми средствами (изменением частоты вращения, радиуса инерции и массы дебалансов) получать различные изменения величины инерционных сил по гармоническому закону, общеизвестны.
[А.О.Спиваковский, И.Ф.Гончаревич, «Вибрационные конвейеры, питатели, вспомогательные устройства», изд-во «Машиностроение», Москва, 1972 г., стр.96-102, 130-139, 156-164; В.Н.Ермоленко, П.Н.Нестеренко, патент РФ №2051851 от 22.09.1993 г. на изобретение «Виброконвейер», SU 1780539, по заявке №93045465 и мн.др.].
Однако, симметричность и периодичность изменения этих сил по величине делают попытки применения данных устройств малоэффективными в импульсно-инерционных движителях, требующих создания односторонне направленных сил.
Наиболее близким к описываемому и, принятым за прототип, является универсальный импульсно-инерционный движитель, содержащий привод вращательного движения и, в качестве исполнительного механизма, зубчатый инерционный самобалансный вибратор, включающий корпус с несущими, боковыми и торцовыми стенками и опорными поверхностями на них (в частности, на боковых и торцовых), подшипниковые опоры, попарно-равнозначные жестко соединенные между собой дебалансные зубчатые колеса и валы, связанные с приводом, и соединенное с опорными поверхностями корпуса движителя крепежное устройство (в частности - рама, см. прил. 1) для крепления движителя к корпусу транспортного средства, выполненное с возможностью возвратно-поступательного перемещения движителя вдоль продольной оси транспортного средства, проходящей преимущественно через его центр тяжести.
[Гончаревич И.Ф. «Вибрация - нестандартный путь, вибрация в природе и технике». - М. Наука, 1986, стр.30-32, рис.37. «Виброимпульсная система хода»].
Главным недостатком прототипа является общая для всех подобных вибраторов симметричность и периодичность изменения инерционной тяговой силы и, как следствие, крайне низкий КПД движителя.
Тем не менее, использование в качестве исполнительного механизма, зубчатого инерционного самобалансного вибратора, является по нашему мнению, одним из перспективных направлений для создания импульсно-инерционных движителей с наибольшей разницей величины импульса равнодействующей сил инерции прямого и обратного хода.
Отсюда следует, что дальнейшее совершенствование технических решений самобалансных вибраторов в инерционных движителях и создание на основе этих совершенствований бесшумных специальных и универсальных инерционных движителей остается актуальной задачей. Требуется такое техническое решение зубчатого инерционного самобалансного вибратора, являющегося исполнительным для инерционных движителей, которое позволяет при меньших габаритах и весе, и меньших энергозатратах, создавать значительно большие направленные квазистатические усилия, и обрести функции односторонне направленных инерционных тяговых сил.
В силу этого интерес представляет известный полигармонический зубчатый инерционный самобалансный механизм, позволяющий в широчайшем диапазоне создавать суммарные направленные, но несимметричные импульсно-инерционные квазистатические силы (от 0,001 кг до 5000 т и более), и допускающий использование его в качестве исполнительного [В.Н.Ермоленко, И.В.Насонов, П.Н.Нестеренко. «Зубчатый инерционный самобалансный механизм», патент РФ №2350806 на изобретение по заявке №2007140665 от 01.11.2007 г.] Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является расширение технологических возможностей и повышение эффективности импульсно-инерционных движителей (ИИД) за счет обеспечения движителям возможности создания несимметричной бесшумной односторонне направленной квазистатической тяговой силы в широком диапазоне величин и несимметрий.
Поставленная задача решается тем, что в импульсно-инерционном движителе для транспортного средства, содержащем привод вращательного движения и исполнительный механизм в виде зубчатого инерционного самобалансного вибратора, включающий корпус с несущими, боковыми и торцовыми стенками и опорными поверхностями по меньшей мере на одной из них, подшипниковые опоры, попарно-равнозначные жестко связанные между собой дебалансные зубчатые колеса и валы, связанные с приводом, и крепежное устройство, смонтированное на опорной поверхности движителя для жесткого крепления его к корпусу транспортного средства, зубчатый инерционный самобалансный вибратор выполнен полигармоническим, попарно-равнозначные дебалансные зубчатые колеса и валы которого последовательно в редуцирующем порядке кинематически соединены друг с другом, например, посредством зацепления своих зубчатых колес, по меньшей мере, в два равнозначных горизонтальных ряда и смонтированы в подшипниковых опорах несущих стенок корпуса, причем зубчатые колеса конечной пары рядовых соединений кинематически также связаны друг с другом, при этом количество дополнительных равнозначных пар дебалансных зубчатых колес и валов, присоединенных к начальной паре, выбрано из диапазона 2-10, порядок частоты вращения каждой из них по отношению к конечной паре выбран преимущественно кратным единице и целочисленным из диапазона 2-10, углы сдвига фаз каждой дополнительной пары относительно начальной выбраны синфазно из диапазона 0-90 град, статические моменты дебалансов каждой дополнительной пары выбраны из условия необходимой несимметрии суммарной направленной инерционной силы преимущественно из диапазона 5-10, дебалансные валы, например, начальной пары кинематически соединены с приводами вращательного движения, выполненными из двух преимущественно равнозначных механических передач и двух преимущественно равнозначных двигателей, связанными с пультом управления, выполненным в виде соответствующего суммарной мощности двигателей преобразователя скорости их вращения, обеспечивающим бесступенчатое регулирование величины тягового усилия, а величина тягового усилия универсального импульсно-инерционного движителя выбрана с учетом величины вышеуказанной несимметрии, наибольшего значения величины суммарного сопротивления движению транспортного средства в условиях окружающей среды и наименьшего значения величины сопротивления откату транспортного средства со стороны его сил инерции покоя и движения в условиях окружающей среды, при этом указанное крепежное устройство для крепления ИИД к корпусу транспортного средства выполнено с обеспечением возможности фиксируемого перемещения ИИД «вперед-назад» вдоль продольной оси транспортного средства, преимущественно проходящей через его центр тяжести.
Предусмотрено, что в приводе вращательного движения в качестве равнозначных двигателей применены асинхронные двигатели, соединенные между собой с возможностью управления в режиме «ведущий-ведомый» посредством блока управления из двух равнозначных частотных преобразователей, связь между которыми осуществлена посредством оптоволоконного кабеля и выведена на пульт управления.
Предусмотрено, что в приводе вращательного движения в качестве равнозначных двигателей применены серводвигатели, управляемые при распределении связных нагрузок блоком из двух равнозначных сервоприводов.
Предусмотрено также, что крепежное устройство для крепления корпуса ИИД к корпусу транспортного средства выполнено с возможностью фиксируемого поворота корпуса ИИД "влево - вправо" вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести.
Предусмотрен агрегатированный импульсно-инерционный движитель для транспортного средства (АИИД), содержащий импульсно-инерционные движители (ИИД), опорные поверхности которых, например, на торцовых и боковых (или на торцовых и несущих) стенках снабжены крепежными устройствами, выполненными с обеспечением возможности жесткого, соответственно параллельного (или последовательного), соединения ИИД между собой, крепежные устройства на опорных поверхностях несущих (или боковых) стенок соответственно, для крепления ИИД к корпусу транспортного средства, также жестко связаны между собой, образуя единый крепежный блок, который выполнен с обеспечением возможности перемещения АИИД "вперед - назад" и полно - поворотного перемещения "влево - вправо", при этом количество ИИД в параллельном соединении выбрано с учетом максимального суммарного сопротивления движения транспортного средства в условиях окружающей среды, а в последовательном соединении количество ИИД выбрано из диапазона 2-11, а их расстановка в этом соединении выполнена с обеспечением возможности последовательного уменьшения усилия отката до полного его отсутствия в условиях окружающей среды.
Предлагаемые технические решения имеют существенные преимущества перед прототипом и, обладая представленными конструктивными элементами и связями между ними, создает широкие перспективы использования расширенных функциональных и технологических возможностей импульсно-инерционных движителей, в силу присущих им способностей, а именно:
- формирования необходимых, несимметричных импульсно-инерционных сил, предназначенных для создания односторонне направленных квазистатических тяговых усилий;
- позволяет разработать унифицированные ряды новых высокоэффективных универсальных импульсно-инерционных движителей для наземных и подземных, надводных и подводных, воздушных и космических транспортных средств с одновременным значимым уменьшением энергопотребления, экологически чистых и бесшумных.
Предварительные расчеты показывают, что использование возможностей зубчатого инерционного полигармонического самобалансного вибратора для увеличения несимметрии направленной инерционной силы, при решении задач, например, создания универсальных инерционных движителей, позволяет получить более чем десятикратное увеличение квазистатического тягового усилия прямого хода по отношению к обратному.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлен основной закон формирования суммарной симметричной импульсно-инерционной силы, присущий современным самобалансным вибраторам;
- на фиг.2 представлен закон формирования суммарной несимметричной импульсно-инерционной квазистатической тяговой силы, полученной с использованием зубчатого инерционного полигармонического самобалансного вибратора, выполненного по семиступенчатой схеме;
- на фиг.3 представлена схема ИИД для приведения в непрерывное движение любых видов наземных, подземных надводных, подводных, воздушных и космических транспортных средств;
- на фиг.4 представлена схема ИИД, в котором для повышения маневренности надводного и подводного транспорта его устройство для крепления к корпусу соответствующего транспортного средства выполнено с возможностью фиксируемого поворота ИИД "влево - вправо" вокруг вертикальной оси;
- на фиг.5 представлена схема АИИД, агрегатированного импульсно-инерционного движителя который для повышения эффективности прямого и обратного хода крупнотоннажных наземных, надводных и подводных транспортных средств, а также тяжеловесных грузовых и пассажирских железнодорожных поездов, выполнен в виде последовательной сцепки ИИД;
- на фиг.6 представлена схема параллельного соединения АИИД;
- на фиг.7 представлена схема последовательно-параллельного соединения АИИД;
- на фиг.8 представлена схема АИИД и их расстановка на крупнотоннажном надводном транспортном средстве для повышения его маневренности.
Импульсно-инерционный движитель - ИИД (фиг.3) содержит:
1 - привод вращательного движения ПВД-1;
2 - зубчатый импульсно-инерционный полигармонический самобалансный вибратор;
3 - корпус;
4, 4', 5, 5', 6, 6', 7, 7', 8, 8', …9i, 9i' - попарно-равнозначные дебалансные зубчатые колеса и валы, жестко связанные между собой;
10, 10' - несущие стенки корпуса с опорными поверхностями (не показаны);
11, 11' - боковые стенки корпуса с опорными поверхностями (не показаны);
12, 12' - торцевые стенки корпуса с опорными поверхностями (не показаны);
13 - блок привода, включающий две парно-равнозначных механических, например ременные, передачи и два парно-равнозначных, например, асинхронных двигателя;
14 - блок управления, содержащий два частотных преобразователя;
15 - оптоволоконный кабель;
16 - пульт управления;
17 - продольная ось симметрии ИИД, проходящая через его центр тяжести;
18 - горизонтальная ось, проходящая преимущественно через центр тяжести ИИД;
19 - вертикальная ось, проходящая преимущественно через центр тяжести ИИД;
20 - крепежное устройство для жесткого крепления корпуса ИИД к корпусу транспортного средства;
21 - корпус транспортного средства;
22 - продольная ось транспортного средства;
- ВПТУ и ВОТУ - векторы "прямого" и "обратного" тяговых усилий, соответственно;
- Ц.Т. иид и Ц.Т. тр. ср. - центры тяжести ИИД транспортного средства соответственно.
В заявляемом изобретении опорная поверхность - это поверхность любой из стенок корпуса ИИД, конструктивно оформленная (не показана) для прочного соединения ИИД между собой или с устройством для крепления его к корпусу транспортного средства; (Аналоговые примеры: любые фланцевые, лапные или фланцево-лапные редукторы; фланцевые, лапные или фланцево-лапные эл/двиг. и т.п.).
Несущие стенки - это стенки корпуса ИИД, в которых смонтированы подшипниковые опоры дебалансных зубчатых колес и валов самобалансного вибратора.
Боковые стенки - это стенки корпуса ИИД, перпендикулярные несущим и торцовым стенкам, и параллельные направлению суммарных инерционных сил, формирующие внутренний объем корпуса ИИД.
Торцовые стенки - это стенки, перпендикулярные к несущим и боковым стенкам и к направлению инерционных сил, замыкающие внутренний объем корпуса движителя, воспринимающие и передающие тяговые усилия прямого и обратного хода.
В едином корпусе - 3 указанные попарно-равнозначные дебалансные зубчатые колеса и валы с определенными расчетными параметрами и определенными расчетными статическими моментами дебалансов: начальные - 4, 4', дополнительные - 5, 5', 6, 6', 7, 7', 8, 8', … и конечные 9i, 9i' собраны в два равнозначных горизонтальных ряда. При этом названные равнозначные дебалансные пары последовательно в редуцирующем порядке кинематически, с помощью зацепления своих соответствующих зубчатых колесных пар: - 4, 4', 5, 5', 6, 6', 7, 7', 8, 8', …9i, 9i', связаны между собой и смонтированы в соответствующих подшипниковых опорах 4а, 4'а, 5а, 5а', 6а, 6'а, 7а, 7'а, 8а, 8'а, …9ia, 9i'a, несущих стенок -10, 10' единого корпуса - 3, с возможностью попарно-синхронно и синфазно вращаться в противоположных направлениях, для чего равнозначные горизонтальные ряды кинематически также связаны между собой зацеплением зубчатых колес 9i и 9i' своих конечных равнозначных дебалансных пар.
Количество дополнительных равнозначных пар дебалансных зубчатых колес и валов, присоединенных к начальной паре, выбрано из диапазона 2÷10. Порядок частоты вращения каждой дополнительной пары по отношению к конечной паре - 9i, 9i' выбран преимущественно кратным единице и целочисленным из диапазона 2÷10.
Углы сдвига фаз каждой дополнительной пары относительно начальной приняты из диапазона 0÷π/2. Дебалансные валы начальной пары 4, 4' кинематически связаны с ПВД - 1, выполненным в виде блока привода 13 из двух парно-равнозначных механических, например ременных, передач и двух парно-равнозначных асинхронных двигателей, управляемых в режиме «ведущий-ведомый» блоком управления 14 из двух частотных преобразователей, связь между которыми для обеспечения равномерного распределения связных нагрузок между двигателями осуществлена, например, посредством оптоволоконного кабеля 15 и выведена на пульт управления 16.
Устройство 20 для жесткого крепления к корпусу транспортного средства 21 смонтировано на опорной поверхности несущей стенки 10 и выполнено с обеспечением возможности перемещения ИИД «вперед - назад» вдоль продольной оси 22 транспортного средства 21 (не показано, так как все перемещения «вперед - назад» можно осуществлять при помощи любого из известных для этих целей устройств, например механизма перемещения суппорта металлорежущего станка).
Из представленной схемы предлагаемого универсального импульсно-инерционного движителя с использованием зубчатого инерционного полигармонического самобалансного вибратора (фиг.3) ясно, что формирование необходимой направленной импульсно-инерционной квазистатической тяговой силы и ее несимметрии возможно обеспечить изменением набора дополнительных попарно-равнозначных дебалансных звеньев i, их порядка, статических моментов дебалансов каждой дополнительной пары и углов сдвига фаз между ними и конечными звеньями.
При этом можно получать разные по величине суммарные полигармонические импульсно-инерционные тяговые силы, выбирая оптимальное их значение и характер, для решения задачи подбора движителя конкретного транспортного средства. Задача выбора и определения параметров дополнительных попарно-равнозначных дебалансных звеньев - увеличить направленную «положительную» часть инерционной силы и уменьшить противоположную - «отрицательную», т.е. увеличить ее несимметрию и одновременно получить необходимую рабочую величину направленной инерционной тяговой силы.
ИИД работает следующим образом: жестко закрепленный на транспортном средстве 21, посредством соответствующего устройства 20, ИИД с подобранными параметрами, соответствующими транспортному средству, приводится в действие с помощью пульта управления 16. Плавно поворачивая тумблер на пульте управления 16, машинист плавно раскручивает полигармонический вибратор и, плавно увеличивая квазистатическую импульсно-инерционную тяговую силу, плавно увеличивает скорость перемещения транспортного средства 21.
Импульсно-инерционный движитель для транспортного средства - ИИД (фиг.4) содержит закрепленное на опорной поверхности, например несущей стенки 10, устройство 20 для жесткого крепления ИИД к корпусу транспортного средства 21. Для повышения маневренности надводного и подводного транспорта указанное устройство, помимо возможности перемещения ИИД «вперед - назад», выполнено с обеспечением возможности фиксируемого поворота ИИД «влево - вправо» вокруг вертикальной оси 19, проходящей преимущественно через его центр тяжести (на фиг.4. также не показаны, так как все перемещения «влево - вправо» (равно как и перемещения «вперед - назад») можно осуществлять при помощи любого из известных для этих целей устройств, например с помощью опорно-поворотного круга).
Здесь: В.П.Т.У - вектор тягового усилия "прямого" хода; В.О.Т.У - вектор тягового усилия "обратного" хода.
Устройство работает так: для повышения эффективности поворота и разворота оно позволяет сместить ИИД «назад» от центра тяжести транспортного средства вдоль его продольной оси 22 и поворачивать ИИД влево или вправо, в зависимости от направления разворота. В итоге надводное и подводное транспортное средство, оснащенное управляемым вектором тягового усилия, приобретает возможность повышенной маневренности.
Однако решение поставленной задачи: увеличение разницы тяговых усилий "прямого" и "обратного" хода ИИД не ограничивается представленными для них схемами.
К достоинствам ИИД следует отнести также то, что его корпус выполнен с обеспечением возможности их агрегатирования посредством жесткого параллельного, или последовательного или комбинированного соединения ИИД как между собой, так и на крепежном блоке.
В силу этого агрегатированный импульсно-инерционный движитель для транспортного средства - АИИД (фиг.5) содержит:
20 - крепежный блок, (для надводного и подводного транспорта снабжен опорно-поворотным устройством, конструкция на рисунке не показана);
21 - корпус транспортного средства;
22 - продольная ось транспортного средства;
23, 24, …, 25 Í - ИИД, последовательно и жестко связанные между собой, где: Í=1…11;
26, 27, …, 28 Î - устройства на торцовых стенках ИИД для жесткого соединения их между собой (конструкция не показана), где Î=1…10;
29, 30, …, 31Ï - опорные поверхности ИИД, например на несущих стенках 10 (конструкция не показана), где Ï=1÷11;
В.П.Т.У - вектор тягового усилия "прямого" хода;
В.О.Т.У - вектор тягового усилия "обратного" хода.
Для повышения эффективности прямого и обратного хода крупнотоннажных наземных, надводных и подводных транспортных средств, а также тяжеловесных грузовых и пассажирских железнодорожных поездов, устройства 20 для крепления ИИД к корпусу транспортного средства 21 жестко связаны между в единый крепежный блок 20, на котором соосно, в определенной последовательности, смонтированы своими опорными поверхностями 29, 30, …, 31Ï, например на несущих стенках 10, ИИД 23, 24, …, 25Í, в количестве из диапазона 2÷11, жестко связанные между собой посредством устройств 26, 27, …, 28Î на торцовых стенках 12 ИИД.
ИИД указанной группы выбраны с несимметрией тяговых усилий преимущественно из диапазона 5-10, при этом количество названных ИИД выбрано из диапазона 2-11, а их расстановка в сцепке выполнена с возможностью полного обеспечения потребного максимального суммарного тягового усилия прямого и обратного хода при полном отсутствия отката.
Аналогичный результат достигается и при компоновке, когда вышеуказанная сцепка ИИД смонтирована на крепежном блоке своими опорными поверхностями на боковых стенках.
АИИД работает следующим образом: последовательно и в соответствии с расположением ИИД в сцепке, машинист, плавно увеличивая тяговую силу каждого движителя, получает необходимую и достаточную ее величину для соответствующего этапа движения.
Представленная на фиг.2 несимметрия суммарной инерционной квазистатической тяговой силы, формируемой зубчатым инерционным полигармоническим самобалансным вибратором предлагаемого импульсно-инерционного движителя для транспортного средства, по определению равна:
Кн=РиΣнаиб/Р'иΣнаиб, где:
Кн - коэффициент несимметрии;
РиΣнаиб - наибольшее значение развиваемого движителем суммарного импульсно-инерционного квазистатического тягового усилия «прямого» хода;
Р'иΣнаиб - наибольшее значение развиваемого движителем суммарного импульсно-инерционного квазистатического тягового усилия «обратного» хода.
Начало перемещения транспортного средства обеспечивается при:
РиΣнаиб≥Gmc+Р'иΣнаиб+FиΣнаиб, где:
Gmc - наибольшее значение величины суммарного сопротивления перемещению транспортного средства при "прямом" ходе в условиях окружающей среды (трение ходовой части, ж/д пути, земля, вода, волны, ветер, воздух и т.п.);
FиΣнаиб - величина наибольшего значения суммарных сил инерции покоя и движения транспортного средства в условиях окружающей среды при "прямом" ходе.
Безоткатное перемещение транспортного средства обеспечивается при:
Р'иΣнаиб≥G'mc+F'иΣнаим, где:
Р'иΣнаиб - наибольшее значение развиваемого движителем суммарного импульсно-инерционного квазистатического тягового усилия «обратного» хода;
G'mc - величина наименьшего значения суммарного сопротивления перемещению транспортного средства "назад" в условиях окружающей среды (трение ходовой части, ж/д пути, земля, вода, волны, ветер, воздух и т.п.);
F'иΣнаим - величина наименьшего значения суммарных сил инерции покоя и движения транспортного средства в условиях окружающей среды при обратном ходе.
Вследствие изложенного, тяговая сила импульсно-инерционного движителя ИИД, а также агрегатированного импульсно-инерционного движителя АИИД в целях повышения эффективности, может и должна определяться с учетом величины вышеуказанной несимметрии, наибольшей величины суммарного сопротивления движению транспортного средства в условиях окружающей среды и величины наименьшего значения сопротивления откату со стороны сил инерции покоя и движения транспортного средства в условиях окружающей среды.
Предлагаемые ИИД и АИИД по представленным схемам позволяют при соответствующей несимметрии формировать направленную импульсно-инерционную тяговую силу величиной от 1 г до 10000 т, и одновременно, в плавном режиме, получить из этого диапазона с помощью ПВД необходимую рабочую величину квазистатической тяговой силы для перемещения практически любого наземного, подземного, надводного, подводного, воздушного и космического транспортного средства, и обеспечить при безоткатном перемещении необходимую и достаточную скорость.
Кроме того, движители с управляемым вектором тяги придают, например, надводному, подводному, воздушному и космическому, транспортным средствам сверхманевренность.
Технико-экономический эффект от использования предлагаемого технического решения выражается в получении технического результата и на его основе создании новых импульсно-инерционных и агрегатированных импульсно-инерционных, экологически чистых, бесшумных, энергосберегающих движителей для различных транспортных средств.
Claims (5)
1. Импульсно-инерционный движитель для транспортного средства, содержащий привод вращательного движения и исполнительный механизм в виде зубчатого инерционного самобалансного вибратора, включающего корпус с несущими, боковыми и торцовыми стенками и опорными поверхностями, по меньшей мере, на одной из них, подшипниковые опоры, попарно-равнозначные жестко связанные между собой дебалансные зубчатые колеса и валы, связанные с приводом, и крепежное устройство, смонтированное на опорной поверхности движителя для жесткого крепления его к корпусу транспортного средства, отличающийся тем, что зубчатый инерционный самобалансный вибратор выполнен полигармоническим, попарно-равнозначные дебалансные зубчатые колеса и валы которого последовательно в редуцирующем порядке кинематически соединены друг с другом, например, посредством зацепления своих зубчатых колес, по меньшей мере, в два равнозначных горизонтальных ряда и смонтированы в подшипниковых опорах несущих стенок единого корпуса, причем зубчатые колеса конечной пары рядовых соединений кинематически также связаны друг с другом, при этом количество дополнительных равнозначных пар дебалансных зубчатых колес и валов, присоединенных к начальной паре, выбрано из диапазона 2÷10, порядок частоты вращения каждой из них по отношению к конечной паре выбран преимущественно кратным единице и целочисленным из диапазона 2÷10, углы сдвига фаз каждой дополнительной пары относительно начальной выбраны синфазно из диапазона 0÷90°, статические моменты дебалансов каждой дополнительной пары выбраны из условия необходимой несимметрии суммарной направленной инерционной силы преимущественно из диапазона 5÷10, дебалансные валы, например, начальной пары кинематически соединены с приводами вращательного движения, выполненными из двух преимущественно равнозначных механических передач и двух преимущественно равнозначных двигателей, связанных с пультом управления, выполненным в виде соответствующего суммарной мощности двигателей преобразователя скорости их вращения, обеспечивающего бесступенчатое регулирование величины тягового усилия, а величина тягового усилия универсального импульсно-инерционного движителя выбрана с учетом величины вышеуказанной несимметрии, наибольшего значения величины суммарного сопротивления движению транспортного средства в условиях окружающей среды и наименьшего значения величины сопротивления откату транспортного средства со стороны его сил инерции покоя и движения в условиях окружающей среды, при этом указанное крепежное устройство для крепления импульсно-инерционного движителя к корпусу транспортного средства выполнено с обеспечением возможности фиксируемого перемещения импульсно-инерционного движителя «вперед-назад» вдоль продольной оси транспортного средства, преимущественно проходящей через его центр тяжести.
2. Импульсно-инерционный движитель для транспортного средства по п.1, отличающийся тем, что в приводе вращательного движения в качестве равнозначных двигателей применены асинхронные двигатели, соединенные между собой с возможностью управления в режиме «ведущий-ведомый» посредством блока управления из двух равнозначных частотных преобразователей, связь между которыми осуществлена посредством оптоволоконного кабеля и выведена на пульт управления.
3. Импульсно-инерционный движитель для транспортного средства по п.1, отличающийся тем, что в приводе вращательного движения в качестве равнозначных двигателей применены серводвигатели, управляемые при распределении связных нагрузок блоком из двух равнозначных сервоприводов.
4. Импульсно-инерционный движитель для транспортного средства по п.1, отличающийся тем, что крепежное устройство для крепления корпуса импульсно-инерционного движителя к корпусу транспортного средства выполнено с обеспечением возможности фиксируемого поворота импульсно-инерционного движителя «влево-вправо» вокруг вертикальной оси, проходящей преимущественно через его центр тяжести.
5. Агрегатированный импульсно-инерционный движитель для транспортного средства, содержащий импульсно-инерционные движители, опорные поверхности которых на торцовых и боковых или на торцовых и несущих стенках снабжены крепежными устройствами, выполненными с обеспечением возможности жесткого, соответственно параллельного или последовательного соединения импульсно-инерционных движителей между собой, крепежные устройства на опорных поверхностях несущих стенок или боковых соответственно для крепления импульсно-инерционных движителей к корпусу транспортного средства также жестко связаны между собой, образуя единый крепежный блок, который выполнен с обеспечением возможности перемещения агрегатированного импульсно-инерционного движителя "вперед-назад" и полноповоротного перемещения "влево-вправо", при этом количество импульсно-инерционных движителей в параллельном соединении выбрано с учетом максимального суммарного сопротивления движения транспортного средства в условиях окружающей среды, а в последовательном соединении количество импульсно-инерционных движителей выбрано из диапазона 2÷11, и их расстановка в этом соединении выполнена с обеспечением возможности последовательного уменьшения усилия отката до полного его отсутствия в условиях окружающей среды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147754/11A RU2455187C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Импульсно-инерционный движитель (иид) и агрегатированный импульсно-инерционный движитель (аиид) для транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147754/11A RU2455187C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Импульсно-инерционный движитель (иид) и агрегатированный импульсно-инерционный движитель (аиид) для транспортного средства |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455187C1 true RU2455187C1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010147754/11A RU2455187C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Импульсно-инерционный движитель (иид) и агрегатированный импульсно-инерционный движитель (аиид) для транспортного средства |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455187C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103925181A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-07-16 | 东北大学 | 利用振动冲击能量供电池充电与更换的一体化装置 |
| RU2528550C2 (ru) * | 2012-12-21 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" | Способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с прогнозируемыми параметрами |
| RU2578259C1 (ru) * | 2014-12-24 | 2016-03-27 | Александр Михайлович Васильев | Способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с регулируемыми параметрами |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2972895A (en) * | 1958-08-07 | 1961-02-28 | Hewitt Robins Inc | Vibrating means for screens and the like |
| RU2003564C1 (ru) * | 1990-06-18 | 1993-11-30 | Александр Иванович Лахтачев | Инерционно-импульсный движитель |
| RU2097600C1 (ru) * | 1994-04-27 | 1997-11-27 | Борис Филиппович Сафонов | Инерционный движитель |
| RU2350806C1 (ru) * | 2007-11-01 | 2009-03-27 | Виктор Николаевич Ермоленко | Зубчатый инерционный самобалансный механизм |
-
2010
- 2010-11-23 RU RU2010147754/11A patent/RU2455187C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2972895A (en) * | 1958-08-07 | 1961-02-28 | Hewitt Robins Inc | Vibrating means for screens and the like |
| RU2003564C1 (ru) * | 1990-06-18 | 1993-11-30 | Александр Иванович Лахтачев | Инерционно-импульсный движитель |
| RU2097600C1 (ru) * | 1994-04-27 | 1997-11-27 | Борис Филиппович Сафонов | Инерционный движитель |
| RU2350806C1 (ru) * | 2007-11-01 | 2009-03-27 | Виктор Николаевич Ермоленко | Зубчатый инерционный самобалансный механизм |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528550C2 (ru) * | 2012-12-21 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" | Способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с прогнозируемыми параметрами |
| CN103925181A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-07-16 | 东北大学 | 利用振动冲击能量供电池充电与更换的一体化装置 |
| CN103925181B (zh) * | 2014-04-22 | 2017-01-04 | 东北大学 | 利用振动冲击能量供电池充电与更换的一体化装置 |
| RU2578259C1 (ru) * | 2014-12-24 | 2016-03-27 | Александр Михайлович Васильев | Способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с регулируемыми параметрами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lindemann et al. | Mars Exploration Rover mobility assembly design, test and performance | |
| US3653269A (en) | Converting rotary motion into unidirectional motion | |
| CN105913717B (zh) | 一种大位移六自由度振动台 | |
| KR101310403B1 (ko) | 두 개의 입력 특성을 이용한 유성 기어 시스템, 이의 기어 모듈 및 이의 제어방법 | |
| CN101519113B (zh) | 基于波浪能的滑翔推进器 | |
| US6561856B1 (en) | Power floating production and ship propulsion supported by gyroscope and energized by seas | |
| US4497218A (en) | Compact drive assembly | |
| JP2008525265A5 (ru) | ||
| RU2455187C1 (ru) | Импульсно-инерционный движитель (иид) и агрегатированный импульсно-инерционный движитель (аиид) для транспортного средства | |
| CN103661669A (zh) | 一种轮腿式机器人底盘悬挂装置 | |
| CN103661667A (zh) | 一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人 | |
| CN212637870U (zh) | 一种以波动胸鳍为动力的单主轴单电机仿鳐鱼机器鱼 | |
| CN1302717A (zh) | 球形移动机器人 | |
| WO2017199113A1 (en) | Energy harvesting device converting multiaxial translational and rotational motion to unidirectional rotational motion | |
| EP3458707B1 (en) | Energy harvesting device converting multiaxial translational and rotational motion to unidirectional rotational motion | |
| CN102303492A (zh) | 具有水陆两栖功能的小型变结构式推进装置 | |
| CN108583709B (zh) | 一种双足间歇式跳跃机器人 | |
| CN104260864A (zh) | 一种仿尾鳍推进装置 | |
| US3683707A (en) | Propulsion system | |
| CN102849139B (zh) | 一种欠驱动轮-腿复合式机械腿 | |
| Hu | The Chassis Design of the Swerveomni Directional Wheel | |
| CN202467846U (zh) | 仿飞蛇骨骼空间扩展掘进装置 | |
| CN101737283A (zh) | 方向不变惯性合力的合成方法及摆振式推进器 | |
| CN201371933Y (zh) | 基于波浪能的滑翔推进器 | |
| WO2012046488A1 (ja) | 推進力発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131124 |