RU2529089C1 - Operation of muscle-driven carrier and muscle-driven carrier to this end - Google Patents
Operation of muscle-driven carrier and muscle-driven carrier to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529089C1 RU2529089C1 RU2013105901/11A RU2013105901A RU2529089C1 RU 2529089 C1 RU2529089 C1 RU 2529089C1 RU 2013105901/11 A RU2013105901/11 A RU 2013105901/11A RU 2013105901 A RU2013105901 A RU 2013105901A RU 2529089 C1 RU2529089 C1 RU 2529089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mts
- person
- mass
- roller
- rollers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к мускульным транспортным средствам (далее - МТС), приводимым в движение мускульной силой человека, и может быть использовано как транспортное средство для передвижения человека с использованием его мускульной силы.The invention relates to muscular vehicles (hereinafter - MTS), driven by the muscular strength of a person, and can be used as a vehicle for moving a person using his muscular strength.
Заявленный способ движения МТС не имеет аналогов.The claimed method of movement of the MTS has no analogues.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время все транспортные средства, приводимые в движение мускульной силой, имеют ведущие колеса (движители), на которые посредством мускульной силы и разнообразных известных трансмиссий (механических передач) [1] передается крутящий момент. Ведущие колеса, получая крутящий момент, взаимодействуют с дорогой (земной поверхностью) посредством силы трения, которая вызывает движение МТС.Currently, all vehicles driven by muscular power have drive wheels (propulsors), to which torque is transmitted through muscular power and various known transmissions (mechanical transmissions) [1]. Driving wheels, receiving torque, interact with the road (earth's surface) by means of friction, which causes the movement of the MTS.
Но известные трансмиссии и механические передачи крутящего момента от педалей на ведущие колеса в известных МТС конструктивно сложны, дороги в изготовлении и в обслуживании. Сложна и ненадежна система переключения передач. Ограничена скорость известных МТС из-за включения ног человека в кинематическую цепь трансмиссии. Нет унификации ведомого и ведущего колес вследствие различия взаимодействия их с дорогой посредством силы трения. К тому же сила трения между ведущим колесом и дорогой вызывает повышенный износ шины ведущего колеса (движителя) по сравнению с ведомым колесом. Кроме того, траектория педалей в известных трансмиссиях МТС не учитывает эргономику в части движения ног человека.But the well-known transmissions and mechanical transmissions of torque from pedals to drive wheels in the well-known MTSs are structurally complex, expensive to manufacture and maintain. Complex and unreliable gear shifting system. The speed of known MTS is limited due to the inclusion of human legs in the kinematic chain of transmission. There is no unification of the driven and driving wheels due to the difference in their interaction with the road by means of friction. In addition, the frictional force between the drive wheel and the road causes increased wear on the tire of the drive wheel (propulsion) compared to the driven wheel. In addition, the trajectory of the pedals in the known MTS transmissions does not take into account ergonomics regarding the movement of human legs.
Заявленный способ движения МТС предназначен для устранения перечисленных недостатков известных МТС, двигающихся известным способом.The claimed method of movement of the MTS is intended to eliminate the listed disadvantages of the known MTS moving in a known manner.
Раскрытие способаMethod Disclosure
Движение МТС по заявленному способу поясняется с помощью закона сохранения импульса тела
На фигуре 1 схематично изображено МТС 3 с устройством, содержащим два желоба 1 и два ролика 2, которые кинематически никак не связаны с колесами МТС 3. При виде сбоку виден только левый желоб и условно показаны оба ролика - для левой и правой ноги. Каждый из роликов по-разному нагружен массой человека. Передний ролик нагружен большей частью массы человека Мч, которая вызывает импульс для движения МТС вперед. Задний ролик нагружен массой ноги человека Мн, которая вызывает импульс для движения МТС назад, но этот импульс в среднем в 6 раз меньше, чем импульс для движения МТС вперед. При этом масса МТС и человека рассматривается как система, состоящая из двух тел, а именно:The figure 1 schematically shows MTS 3 with a device containing two
1) МТС с установленным на нем блоком из двух овальных направляющих желобов и человеком, общая масса которых Мо;1) MTS with a block mounted on it of two oval guide channels and a person whose total mass is M o ;
2) двух роликов, каждый из которых поочередно нагружается большей частью массы человека Мч или массой его ноги Мн.2) two rollers, each of which is alternately loaded with most of the mass of a person M h or the mass of his legs M n .
Каждый из двух роликов, находясь в своем желобе, имеет возможность катиться по его периметру под воздействием определенных импульсов человека - МчVp или МнVp. Здесь Vp - скорость качения ролика относительно периметра желоба и, следовательно, МТС в целом.Each of the two rollers, being in its gutter, has the ability to roll along its perimeter under the influence of certain human impulses - M h V p or M n V p . Here V p is the rolling speed of the roller relative to the perimeter of the trough and, therefore, the MTS as a whole.
На фигуре 2 изображена схема одного желоба в увеличенном масштабе, на которой его периметр разделен на 4 функциональных отрезка действия импульсов:The figure 2 shows a diagram of one gutter on an enlarged scale, on which its perimeter is divided into 4 functional segments of the action of pulses:
АВ - рабочий импульс ролика, нагруженного большей частью массы человека Мч;AB is the working impulse of the roller loaded with most of the mass of a person M h ;
ВС - импульс ролика, направленный вверх с массой ноги человека Мн;BC - the impulse of the roller directed upward with the mass of the legs of a person M n ;
CD - обратный импульс ролика с массой ноги человека Мн;CD is the reverse impulse of the roller with the mass of the legs of a person M n ;
DA - импульс ролика, направленный вниз с массой ноги человека Мн.DA is the impulse of the roller directed downward with the mass of the legs of a person M n .
Так же разделен и второй (правый) желоб, имеющий такой же профиль.The second (right) gutter having the same profile is also divided.
На фигуре 3 схематично показаны оба ролика 2, которые расположены на прямой линии, проходящей через середину желоба 1 (ось вала 14 - фигуры 4 и 5), вокруг которой они обращаются, что показано на позициях а, б, в с интервалом обращения 180°.Figure 3 schematically shows both
На каждом из обозначенных отрезков желоба 1 (фиг.2) вектор импульса ролика 2 с сосредоточенной на нем большей массой человека Мч или его ноги Мн имеет различные величины и направления в плоскости желоба 1.On each of the indicated segments of the gutter 1 (Fig. 2), the pulse vector of the
Отрезок АВ - рабочий. На этом отрезке вектор импульса ролика 2 с сосредоточенной на нем большей массой человека Мч направлен параллельно касательной К1 к середине отрезка АВ и под углом α к горизонту Г. Поэтому горизонтальная составляющая импульса ролика 2 в скалярной форме будет МчVpcosα, которая входит в формулу сохранения импульса в данной системе (пп.1 и 2):Section AB - working. In this segment, the momentum vector of the
На данном отрезке достигается максимальный импульс в данной системе и, следовательно, максимальная скорость Vмтс. Например, когда человек использует всю массу своего тела Мч, при желании быстро увеличить начальную скорость МТС.On this segment, the maximum impulse is achieved in this system and, therefore, the maximum speed is V mts . For example, when a person uses the entire mass of his body M h , if desired, quickly increase the initial speed of the MTS.
Величина большей части массы человека Мч, что давит на ролики 2, регулируется импульсами различных мышц человека, вызывающих движения коленных, тазобедренных и других суставов, которые передают их импульсы роликам. Таким образом, в данной системе, в соответствии с законом сохранения импульса, происходит движение МТС по заявленному способу с использованием энергии человека.The magnitude of most of the mass of a person M h , which presses on the
Отрезок ВС - вспомогательный. На этом отрезке частью массы человека является масса его ноги Мн. Качение ролика 2 с массой ноги человека, в середине этого отрезка, в точке касания вертикальной прямой К2, направлено вертикально вверх. Поэтому импульс МнVр здесь будет направлен так же вертикально вверх без влияния на скорость МТС. Скалярные составляющие импульсов МнVр от точки В до точки касания прямой К2 и от точки касания К2 до точки С равны и направлены горизонтально, но в противоположные стороны. Поэтому их суммы равны нулю и на расчетную (фактическую) скорость МТС они также не влияют.The segment of the aircraft is auxiliary. On this segment, part of the mass of a person is the mass of his legs M n . The rolling of the
Отрезок CD - вспомогательный. Для этого отрезка значение угла наклона α касательной К3 к горизонтали Г такое же, как и для отрезка АВ, а вот в качестве массы здесь участвует только масса ноги человека Мн. Горизонтальная составляющая импульса в скалярной форме на этом отрезке MнVpcosα действует во втором (правом) желобе одновременно со скалярной составляющей МчVpcosα, действующей на отрезке АВ в первом (левом) желобе, но его вектор направлен в противоположную сторону. Поэтому на этом отрезке (CD) он дает слагаемую скорость для МТС со знаком «минус»:Segment CD - auxiliary. For this segment the angle α of inclination of tangent K to the horizontal T 3 is the same as for the AV interval, but as the mass here involves only human leg mass M n. The horizontal component of the pulse in scalar form on this segment M n V p cosα acts in the second (right) trench simultaneously with the scalar component M h V p cosα acting on the segment AB in the first (left) trough, but its vector is directed in the opposite direction. Therefore, on this segment (CD), it gives the term component for MTS with a minus sign:
которая по абсолютной величине меньше Vмтс.which in absolute value is less than V mts .
Отрезок DA - вспомогательный. Этот отрезок аналогичен отрезку ВС. Однако качение ролика здесь в середине участка, в точке касания вертикальной прямой линии К4, перпендикулярной горизонтали Г, направлено вертикально вниз. Поэтому импульс МнVр здесь будет направлен вертикально вниз без влияния на скорость МТС. Скалярные составляющие импульсов МнVр от точки D до точки касания прямой К4 и от точки касания К4 до точки А равны и направлены горизонтально, но в противоположные стороны. Поэтому их суммы равны нулю и на расчетную (фактическую) скорость МТС они так же не влияют.The DA segment is auxiliary. This segment is similar to the segment BC. However, the rolling of the roller here in the middle of the plot, at the point of contact of the vertical straight line K 4 , perpendicular to the horizontal G, is directed vertically downward. Therefore, the impulse M n V p here will be directed vertically down without affecting the speed of the MTS. The scalar components of the pulses M n V p from point D to the point of contact of the line K 4 and from the point of contact K 4 to point A are equal and directed horizontally, but in opposite directions. Therefore, their amounts are equal to zero and they also do not affect the calculated (actual) speed of the MTS.
Анализ импульсов роликов 2 на отрезках желобов 1 показывает, что для расчета скорости Vмтс имеет значение только разность между рабочим импульсом на рабочем отрезке АВ от одного ролика и одновременным импульсом на вспомогательном отрезке CD от другого ролика, т.е. MxVpcosα - MyVpcosα. Эта разность входит в состав формулы закона сохранения импульса для заявленного способа движения МТС:An analysis of the pulses of the
Из формулы (3) скорость МТС:From the formula (3) the speed of the MTS:
где Vмтс - скорость МТС, м/с;where V mts - MTS speed, m / s;
N - количество желобов (в комплекте с роликом) на МТС;N - the number of gutters (complete with roller) on the MTS;
α - угол между касательной к середине рабочего отрезка (АВ, фиг.2) и горизонталью;α is the angle between the tangent to the middle of the working segment (AB, figure 2) and the horizontal;
Мч - бóльшая часть массы человека, кг;M h - most of the mass of a person, kg;
Мн - масса ноги человека, кг;M n - weight of a person’s legs, kg;
Vp - скорость перемещения (качения) роликов по периметрам желобов, м/с;V p - the speed of movement (rolling) of the rollers along the perimeters of the gutters, m / s;
n-1 - количество обращений ролика по периметру желоба за одну секунду;n -1 is the number of times the roller revolves around the perimeter of the gutter in one second;
η - механический коэффициент полезного действия (КПД) МТС;η - mechanical coefficient of performance (COP) of the MTS;
Мо - масса общая - МТС и человека, кг.M about - total mass - MTS and person, kg.
Мускульное транспортное средство для осуществления способаMuscular vehicle for implementing the method
Устройство МТС для осуществления способа поясняется с помощью фигур 1, 4, 5, 6, 7: на фигурах 1, 4 показано МТС - вид сбоку; на фиг.5 - разрез, вид сверху; на фигурах 6 и 7 - разрезы узла ролика.The MTS device for implementing the method is illustrated using figures 1, 4, 5, 6, 7: figures 1, 4 show MTS - side view; figure 5 is a sectional view from above; in figures 6 and 7 are sections of the roller assembly.
МТС содержит: два желоба 1 овальной формы, расположенные с обеих сторон рамы МТС 3, скрепленные между собой через дистанционные втулки 4 и имеющие возможность поворота вокруг каретки 5; два ролика 2, каждый из которых имеет возможность перемещаться в соответствующем желобе 1 (фиг.4, 5) и вращаться на оси 6 с буртом 7 кулисного камня 8 (фиг.5, 7), к которому соосно закреплена ось 9 с буртом 10 педали 11 (фиг.5, 7), причем кулисный камень 8 имеет возможность перемещаться в пазу 12 кулисы 13 (фиг.6), закрепленной на валу 14 каретки 5.The MTS contains: two oval shaped
Управление мускульным транспортным средством для осуществления способаDriving a muscle vehicle for implementing the method
Устройство управления МТС для осуществления способа поясняется с помощью фигур 4, 8, 9. Устройство содержит: гибкий вал 15 с резьбой 16 и 17 на обоих его наконечниках, один конец которого установлен в проушине 18 желобов 1 и ввернут в стяжную муфту 19, которая закреплена на раме 3 МТС, а другой конец которого установлен на кронштейне 20, который закреплен на ручке руля 21, причем наконечник с резьбой 17 ввернут в указатель 22 для градусной шкалы 24, закрепленной на кронштейне 20, и на наконечнике 17 установлен маховик, при этом параметры резьбы на обоих наконечниках 16 и 17 могут отличаться друг от друга.The MTS control device for implementing the method is illustrated using figures 4, 8, 9. The device comprises: a
Действия человека при передвижении на мускульном транспортном средстве для заявленного способаHuman actions when moving on a muscle vehicle for the claimed method
Посредством одной из педалей 11 ролик 2, находящийся на оси педали, устанавливается в верхнюю часть отрезка АВ желоба 1 (фиг.2, 4), после чего он нагружается большей частью массы человека Мч. Одновременно вторая нога человека прекращает опираться на поверхность дороги и устанавливается на вторую педаль 11 устройства (фиг.1). Происходит первый импульс в системе, состоящей из:Through one of the
1) МТС, с находящимся на нем человеком, общая масса которых Мо;1) MTS, with a person on it, the total mass of which M about ;
2) ролика, нагруженного большей частью массы человека Мч.2) a roller loaded with most of the mass of a person M h
В результате происходит движение МТС, которое поддерживается последующими импульсами роликов 2 на отрезках АВ желобов 1 (фиг.2, 4), в соответствии с формулами (3) и (4), с использованием энергии человека.As a result, there is a movement of the MTS, which is supported by subsequent pulses of the
Для конкретных дорожных условий - продольного дорожного профиля, оптимальный угол α (фиг.2) между касательной K1 к середине рабочего отрезка желоба 1 и горизонталью Г устанавливают вращением маховика 23 (фиг.8, 9), который передает вращающий момент наконечнику с резьбой 16, который вворачивается (выворачивается) в стяжную муфту 19, что приводит к повороту желоба 1 (фиг.2, 4) в сторону увеличения (уменьшения) угла α.For specific road conditions - a longitudinal road profile, the optimal angle α (figure 2) between the tangent K 1 to the middle of the working segment of the
С изменением угла α изменяется и горизонтальная, скалярная составляющая величина импульса. Например, при езде в гору угол α уменьшают на определенную величину. При этом количество обращений n-1 ролика 2 по периметру желоба 1 за одну секунду может также изменяться - увеличиваться или уменьшаться (формула (4)).With a change in the angle α, the horizontal, scalar component of the momentum also changes. For example, when driving uphill, the angle α is reduced by a certain amount. The number of hits n -1 of the
ПреимуществаBenefits
Из описания и графической части видно, что МТС для заявленного способа движения конструктивно проще, дешевле в изготовлении и в обслуживании и потому надежнее в эксплуатации, чем известные МТС. В управлении заявленного устройства предусмотрено бесступенчатое регулирование величины импульса и, следовательно, скорости МТС. А траектория движения ног человека, опертых на педали устройства, учитывает эргономику человека в части движения его ног. А именно: движения ног человека повторяют профиль овальных желобов. Для заявленного способа движения МТС нет понятий "ведущее колесо" и его "пробуксовка" - переднее и заднее колеса у него унифицированы и потому их ресурс одинаков, т.е. более продолжителен. Кроме того, МТС по заявленному способу, при прочих равных условиях, более быстроходен, чем известные МТС, за счет отсутствия (ненужности) кинематической связи (трансмиссии) между роликами 2 и колесами МТС 3.From the description and the graphic part it is seen that the MTS for the claimed method of movement is structurally simpler, cheaper to manufacture and maintain, and therefore more reliable in operation than the well-known MTS. In the management of the claimed device provides stepless regulation of the magnitude of the pulse and, consequently, the speed of the MTS. And the trajectory of the legs of a person, supported on the pedals of the device, takes into account the ergonomics of a person in terms of the movement of his legs. Namely: the movements of the human legs repeat the profile of the oval troughs. For the claimed method of MTS movement, there are no concepts of “drive wheel” and its “slipping” - its front and rear wheels are unified and therefore their resource is the same, i.e. longer lasting. In addition, the MTS according to the claimed method, ceteris paribus, is faster than the known MTS, due to the absence (unnecessary) kinematic connection (transmission) between the
Перечисленные преимущества показывают экономическую эффективность МТС для заявленного способа движения по сравнению с МТС для известного способа движения.These advantages show the economic efficiency of the MTS for the claimed method of movement compared with MTS for the known method of movement.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Мускульное транспортное средство (МТС) для осуществления заявленного способа движения конструктивно проще, технологичнее и дешевле в изготовлении, чем известные МТС. Все детали МТС для осуществления заявленного способа движения имеют простую конфигурацию, не требуют уникального оборудования для их изготовления. Их можно изготовить на современном машиностроительном заводе, имеющим кузнечно-штамповочное, термическое, механическое, механосборочное производства. Материал для их изготовления: сталь в том числе - нержавеющая, сплавы на основе титана и алюминия. Часть деталей и узлов для МТС могут быть покупными, например рама 3 (фиг.4) с колесами, гибкий вал 15 (фиг.4, 8) и другое.A muscular vehicle (MTS) for implementing the claimed method of movement is structurally simpler, more technologically advanced and cheaper to manufacture than the well-known MTS. All details of MTS for the implementation of the claimed method of movement have a simple configuration, do not require unique equipment for their manufacture. They can be made at a modern engineering plant, having forging and stamping, thermal, mechanical, mechanical assembly production. Material for their manufacture: stainless steel, including alloys based on titanium and aluminum. Some parts and components for MTS can be purchased, for example, a frame 3 (Fig. 4) with wheels, a flexible shaft 15 (Figs. 4, 8), and more.
Или такой вариант: создают сборочное производство МТС из покупных узлов и деталей от специализированных предприятий, расположенных как внутри нашей страны, так и в других странах.Or this option: they create the assembly production of MTS from purchased units and parts from specialized enterprises located both within our country and in other countries.
Источники информацииInformation sources
1. «Мускульные транспортные средства». Интернет, Википедия.1. "Muscular vehicles." Internet, Wikipedia.
2. «Трансмиссии мускульных транспортных средств». Интернет, Википедия.2. "Transmission of muscle vehicles." Internet, Wikipedia.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013105901/11A RU2529089C1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Operation of muscle-driven carrier and muscle-driven carrier to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013105901/11A RU2529089C1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Operation of muscle-driven carrier and muscle-driven carrier to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013105901A RU2013105901A (en) | 2014-08-20 |
RU2529089C1 true RU2529089C1 (en) | 2014-09-27 |
Family
ID=51384192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013105901/11A RU2529089C1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Operation of muscle-driven carrier and muscle-driven carrier to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2529089C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6540244B1 (en) * | 1998-09-20 | 2003-04-01 | Noriyuki Oda | Human-powered driving mechanism |
WO2004092003A1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-10-28 | Noma, Toshie | Crank device, crank pedal device with the same, and vehicle with the devices |
RU2011104560A (en) * | 2011-02-08 | 2012-08-20 | Юрий Антонович Петровский (RU) | BIKE CARRIAGE |
-
2013
- 2013-02-12 RU RU2013105901/11A patent/RU2529089C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6540244B1 (en) * | 1998-09-20 | 2003-04-01 | Noriyuki Oda | Human-powered driving mechanism |
WO2004092003A1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-10-28 | Noma, Toshie | Crank device, crank pedal device with the same, and vehicle with the devices |
RU2011104560A (en) * | 2011-02-08 | 2012-08-20 | Юрий Антонович Петровский (RU) | BIKE CARRIAGE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013105901A (en) | 2014-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8146938B2 (en) | Method and device for pedalling | |
CN104279273A (en) | Mechanism for efficiently and automatically realizing forward and reverse rotation conversion of output shaft | |
US8752851B2 (en) | Auxiliary device for bicycle | |
CN105752255A (en) | Traffic tool with reciprocating rectilinear motion to one-direction circling motion device | |
Rockwood et al. | A continuously variable transmission for efficient urban transportation | |
RU2529089C1 (en) | Operation of muscle-driven carrier and muscle-driven carrier to this end | |
CN103600807A (en) | Commutation transmission capable of allowing bicycle to be pedaled both frontwards and backwards | |
CN203528730U (en) | Step-type bike | |
WO2010133913A1 (en) | Vehicle at contemporary stretching and contraction action of the lower and upper limbs | |
WO1998045619A2 (en) | Method and apparatus for converting reciprocating motion to single directional rotational motion | |
CN101791472B (en) | Walk-sliding speed increaser | |
CN203714129U (en) | Two-way transmission | |
CN203111425U (en) | Hand-cranking bicycle | |
RU90760U1 (en) | ALTERNATIVE BIKE DRIVE, INCREASING ITS MOVEMENT SPEED | |
RU2493999C2 (en) | Pedal drive | |
CN105000094A (en) | Lower-limb-drive transportation scooter | |
RU2651314C1 (en) | Pedal drive (versions) | |
CN203854814U (en) | Bicycle transmission device | |
CN105267006A (en) | Massage body-building chair | |
CN205059919U (en) | Pedal type bicycle | |
CN206417139U (en) | A kind of crank of bicycle up and down reciprocatingly oscillatory gearing mechanism | |
CN102923240B (en) | Hand-rowed type body-building bicycle | |
RU152254U1 (en) | MUSCLE VEHICLE (OPTIONS) | |
Ponorac et al. | Analysis of powertrain’s workload during the turning process of a high-speed tracked vehicle | |
KR20110029924A (en) | Paralleled bicycle driven system and shift gear |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160213 |