RU2772948C2 - Mover (options) and body movement method - Google Patents
Mover (options) and body movement method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772948C2 RU2772948C2 RU2020114246A RU2020114246A RU2772948C2 RU 2772948 C2 RU2772948 C2 RU 2772948C2 RU 2020114246 A RU2020114246 A RU 2020114246A RU 2020114246 A RU2020114246 A RU 2020114246A RU 2772948 C2 RU2772948 C2 RU 2772948C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- lever
- movement
- blades
- axis
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 4
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 2
- 230000001141 propulsive Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004805 robotic Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Заявленное техническое решение относится к агрегатам и способам приведения в движение тела и может быть использованным в воздушных и транспортных средствах.The claimed technical solution relates to units and methods for propulsion of the body and can be used in aircraft and vehicles.
В основе заявленного технического решения лежит принцип действия движителя, который характеризуется отталкиванием от среды. Более детально принцип будет разъяснен при раскрытии составляющих движителя и принципа работы технического решения.The basis of the claimed technical solution is the principle of operation of the mover, which is characterized by repulsion from the environment. The principle will be explained in more detail when the components of the mover and the principle of operation of the technical solution are disclosed.
Из уровня техники известна разработка компании Festo (http://www.upstreamnews.org/blog/2015/03/28/cooperative-ants-and-swarming-butterflies-are-the-latest-in-insect-inspired-robotics/). Согласно раскрытой информации об этой разработке, воплощен двигатель, который перемещает центр тела в среде за счет махов крыльев. При каждом движении крыльев создается зона увеличенного давления в направлении движения крыла, независимо от самого направления движения крыла. Поэтому, во время движения крыла вверх, центр тела перемещается вниз. При таком перемещении крыло выполняет дополнительный волнообразное движение для компенсации перемещения центра тела вниз. Указанное решение имеет невысокое значение акустического шума. Однако невозможно соблюдение стабильной траектории, поэтому применение данного решения в условиях турбулентности или осадков невозможно.The development of Festo is known from the prior art (http://www.upstreamnews.org/blog/2015/03/28/cooperative-ants-and-swarming-butterflies-are-the-latest-in-insect-inspired-robotics/ ). According to the disclosed information about this development, an engine is embodied that moves the center of the body in the environment due to wing flaps. Each movement of the wings creates a zone of increased pressure in the direction of movement of the wing, regardless of the direction of movement of the wing. Therefore, as the wing moves up, the center of the body moves down. With this movement, the wing performs an additional wave-like movement to compensate for the downward movement of the center of the body. This solution has a low value of acoustic noise. However, it is impossible to maintain a stable trajectory, so the application of this solution in conditions of turbulence or precipitation is not possible.
Из уровня техники известны решения орнитоптеров, которые используют крылья для создания подъемной силы (https://tvrain.ru/articles/ornitopter-412772/, https://www.youtube.com/watch?v=a-qS7oN-3tA). Однако данные решения не позволяют обеспечить выполнение точного маневрирования, в том числе обеспечить замирания («зависания») в среде.Ornithopter solutions are known from the prior art that use wings to create lift (https://tvrain.ru/articles/ornitopter-412772/, https://www.youtube.com/watch?v=a-qS7oN-3tA) . However, these solutions do not allow for precise maneuvering, including fading ("hanging") in the environment.
Также из уровня техники известен патент Франции FR129091, 1962 г., в котором описан корабельный движитель, содержащий раму, которая соединена с приводом возвратно-поступательного перемещения, в которой на шарнирах установлены пластины-лопасти различной длины, перекрывающие друг друга в рабочем положении с образованием вертикальной стенки.Also known from the prior art is French patent FR129091, 1962, which describes a ship propeller containing a frame that is connected to a reciprocating movement drive, in which blade plates of various lengths are mounted on hinges, overlapping each other in the working position with the formation vertical wall.
Данное техническое решение обеспечивает движение тела в водной среде. Этот двигатель имеет высокогабаритную конструкцию, которая имеет значительный вес.Из-за сложности данной конструкции она имеет недостаточную надежность. Также к недостаткам известного решения относится низкая маневренность.This technical solution ensures the movement of the body in the aquatic environment. This engine has a large-sized design, which has a significant weight. Due to the complexity of this design, it has insufficient reliability. Also, the disadvantages of the known solutions include low maneuverability.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога. Общими признаками известного решения с заявленным движителем являются следующие: движитель тела, содержащий корпус и по меньшей мере один привод, жестко закрепленный в корпусе, причем привод имеет рабочий орган, выполненный с возможностью совершать возвратно-поступательное движение.This technical solution is accepted as the closest analogue. The common features of the known solution with the claimed mover are the following: a body mover containing a body and at least one drive rigidly fixed in the body, the drive having a working body capable of performing reciprocating motion.
В основу заявленного технического решения поставлена задача по увеличению надежности и безопасности движителя и упрощение его конструкции. Как видно из рассматриваемого уровня техники, существует потребность в создании движителя с низким уровнем шума в рабочем состоянии, которому присущи легкость и простота управления. Кроме того, задачей данного технического решения является разработка движителя и способа приведения в движение тела, где движитель использует в качестве среды воздух и воду.The basis of the claimed technical solution is the task of increasing the reliability and safety of the mover and simplifying its design. As can be seen from the prior art, there is a need for a propulsion unit with a low operating noise level, which is inherently light and easy to control. In addition, the task of this technical solution is to develop a mover and a method for setting the body in motion, where the mover uses air and water as a medium.
Поставленная задача решается за счет того, что движитель тела, имеющего корпус, где движитель содержит привод, жестко закрепленный с корпусом, и рабочий орган, выполненный с возможностью совершать возвратно-поступательное движение,The problem is solved due to the fact that the mover of the body having a body, where the mover contains a drive rigidly fixed to the body, and a working body made with the ability to perform reciprocating motion,
согласно с техническим решением,according to the technical solution,
привод связан со средством приведения в действие рычага, с которым соединен первый конец рычага,the actuator is connected to a lever actuating means to which the first end of the lever is connected,
второй конец рычага соединен с рабочим органом, при этом рычаг выполнен с возможностью придавать во время работы средства приведения в действие рычага возвратно-поступательное движение рабочему органу,the second end of the lever is connected to the working body, while the lever is configured to impart reciprocating motion to the working body during operation of the lever actuating means,
в качестве рабочего органа используется поршень, который имеет переднюю часть, среднюю часть и заднюю часть, где передняя часть объединена со вторым концом рычага, средняя часть размещена в держателе, а задняя часть поршня имеет лопасти, выполненные с возможностью раскрываться во время движения поршня в направлении, противоположном к ожидаемому направлению движения тела, с образованием в конечном положении по меньшей мере одной лопастью поверхности, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов,as a working body, a piston is used, which has a front part, a middle part and a back part, where the front part is combined with the second end of the lever, the middle part is placed in the holder, and the rear part of the piston has blades made with the possibility to open during the movement of the piston in the direction , opposite to the expected direction of movement of the body, with the formation in the final position by at least one blade of a surface that makes an angle with the piston axis greater than zero degrees and less than or equal to 90 degrees,
и с возможностью складываться во время движения поршня в начальное положение,and with the ability to fold during the movement of the piston to the initial position,
причем лопасти прикреплены к поршню и к первому концу штанг, второй конец которых прикреплен к муфте, размещенной на поршне с возможностью совершения возвратно-поступательное движения вдоль оси поршня, причем на поршне размещены два ограничителя для ограничения движения муфты вдоль поршня, причем средняя часть поршня по меньшей мере частично размещена в держателе, который размещен на теле, где держатель выполнен с возможностью обеспечения возвратно-поступательного движения поршня вдоль оси, которая совпадает с осью держателя.moreover, the blades are attached to the piston and to the first end of the rods, the second end of which is attached to the clutch placed on the piston with the possibility of reciprocating movement along the piston axis, and two stops are placed on the piston to limit the movement of the clutch along the piston, and the middle part of the piston along at least partially placed in the holder, which is placed on the body, where the holder is configured to provide reciprocating movement of the piston along an axis that coincides with the axis of the holder.
Согласно еще одному варианту воплощения, второй конец рычага имеет полость, в которую вставлен ролик, к которому присоединена передняя часть поршня, причем ролик выполнен с возможность перемещения вдоль оси рычага, причем рычаг закреплен с возможностью вращения на корпусе,According to another embodiment, the second end of the lever has a cavity into which a roller is inserted, to which the front part of the piston is attached, the roller being movable along the axis of the lever, the lever being rotatably fixed to the body,
кроме того, плоскость вращения рычага и плоскость возвратно-поступательного движения поршня совпадают.in addition, the plane of rotation of the lever and the plane of reciprocating motion of the piston coincide.
Согласно еще одному варианту воплощения, привод является генератором электромагнитного поля, средство привидения в действие рычага является парой движительных электромагнитов, а первый конец рычага содержит постоянные магниты, обращенные к каждой из пары движительных электромагнитов разной полярности, причем рычаг закреплен с возможностью вращения на корпусе,According to another embodiment, the drive is an electromagnetic field generator, the means for actuating the lever is a pair of propulsive electromagnets, and the first end of the lever contains permanent magnets facing each of the pair of propulsive electromagnets of different polarity, and the lever is rotatably fixed on the housing,
кроме того, плоскость вращения рычага и плоскость возвратно-поступательного движения поршня совпадают.in addition, the plane of rotation of the lever and the plane of reciprocating motion of the piston coincide.
Согласно еще одному варианту воплощения, привод является вращательным двигателем, средство приведения в действие рычага является маховиком с выступающим роликом, а первый конец рычага имеет полость, в которую вставлен выступающий ролик, который выполнен с возможностью перемещаться радиально относительно оси маховика и возвратно-поступательно относительно оси рычага, причем рычаг закреплен с возможностью вращения на корпусе,According to another embodiment, the actuator is a rotary motor, the lever actuating means is a raised roller flywheel, and the first end of the lever has a cavity into which the raised roller is inserted, which is movable radially with respect to the flywheel axis and reciprocating with respect to the flywheel axis. lever, wherein the lever is rotatably fixed to the body,
кроме того, плоскость вращения рычага и плоскость возвратно-поступательного движения поршня совпадают.in addition, the plane of rotation of the lever and the plane of reciprocating motion of the piston coincide.
Также, согласно еще одному варианту воплощения, ограничители выполнены с возможностью перемещения вдоль оси поршня для уменьшения амплитуды раскрытия лопастей задней части поршня.Also, according to another embodiment, the stops are movable along the axis of the piston to reduce the amplitude of the opening of the blades of the rear part of the piston.
Кроме того, согласно еще одному варианту воплощения, штанги выполнены телескопическими, причем штанги содержат дистанционно управляемый пусковой механизм, который выполнен с возможностью управления степенью выдвижения та складывания штанги.In addition, according to another embodiment, the rods are made telescopic, and the rods contain a remotely controlled trigger mechanism, which is configured to control the degree of extension and folding of the rod.
Согласно другому варианту выполнения движителя, движитель тела, который имеет корпус, где движитель содержит привод, жестко закрепленный с корпусом, и рабочий орган, выполненный с возможностью совершать возвратно-поступательное движение,According to another embodiment of the mover, the mover of the body, which has a body, where the mover contains a drive rigidly fixed to the body, and a working body configured to perform reciprocating motion,
согласно с техническим решением,according to the technical solution,
привод связан со средством приведения в действие рычага, с которым соединен первый конец рычага,the actuator is connected to a lever actuating means to which the first end of the lever is connected,
второй конец рычага соединен с рабочим органом, при этом рычаг выполнен с возможностью придавать во время работы средства приведения в действие рычага возвратно-поступательное движение рабочему органу,the second end of the lever is connected to the working body, while the lever is configured to impart reciprocating motion to the working body during operation of the lever actuating means,
в качестве рабочего органа использован поршень, который имеет переднюю часть, среднюю часть и заднюю часть, где передняя часть объединена с вторым концом рычага, средняя часть размещена в держателе, а задняя часть поршня имеет лопасти, выполненные с возможностью раскрываться во время движения поршня в направлении, противоположном к ожидаемому направлению движения тела, с образованием в конечном положении не менее одной лопастью поверхности, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов,a piston is used as a working body, which has a front part, a middle part and a back part, where the front part is combined with the second end of the lever, the middle part is placed in the holder, and the rear part of the piston has blades that can be opened during the movement of the piston in the direction , opposite to the expected direction of movement of the body, with the formation in the final position of at least one blade of the surface, which makes an angle with the axis of the piston greater than zero degrees and less than or equal to 90 degrees,
и с возможностью складываться во время движения поршня в начальное положение,and with the ability to fold during the movement of the piston to the initial position,
причем лопасти прикреплены к поршню и к первому концу штанг, второй их конец прикреплен, через вспомогательный рычаг управления к муфте, размещенной на поршне с возможностью совершения возвратно-поступательного движения вдоль оси поршня, причем второй конец штанг и вспомогательный рычаг управления соединены с вторыми концами штанг управления лопастями, которые размещены вдоль поршня, а каждый из первых концов штанг управления лопастями соединен с соответствующим усилителем движения, которые выполнены вращательными, каждый из которых закреплен в вращаемом держателе, который неподвижно закреплен на корпусе, причем усилители движения соединены с блоком асинхронного управления, с которым объединен датчик движения.moreover, the blades are attached to the piston and to the first end of the rods, their second end is attached, through the auxiliary control lever, to the clutch placed on the piston with the possibility of reciprocating movement along the piston axis, and the second end of the rods and the auxiliary control lever are connected to the second ends of the rods control blades, which are located along the piston, and each of the first ends of the control rods of the blades is connected to the corresponding motion amplifier, which are made rotational, each of which is fixed in a rotatable holder, which is fixedly fixed on the housing, and the motion amplifiers are connected to the asynchronous control unit, with which has a motion sensor.
Согласно еще одному варианту выполнения движителя, второй конец рычага имеет полость, в которую вставлен ролик, к которому присоединена передняя часть поршня, причем ролик выполнен с возможностью перемещения вдоль оси рычага, причем рычаг закреплен с возможностью вращения на корпусе,According to another embodiment of the mover, the second end of the lever has a cavity into which a roller is inserted, to which the front part of the piston is attached, and the roller is movable along the axis of the lever, and the lever is rotatably fixed on the housing,
кроме того, плоскость вращения рычага и плоскость возвратно-поступательного движения поршня совпадают.in addition, the plane of rotation of the lever and the plane of reciprocating motion of the piston coincide.
Согласно другому варианту выполнения движителя, привод является вращательным двигателем, средство приведения в действие рычага является маховиком с выступающим роликом, а первый конец рычага имеет полость, в которую вставлен выступающий ролик, который выполнен с возможностью перемещаться радиально относительно оси маховика и возвратно-поступательно относительно оси рычага, причем рычаг закреплен с возможностью вращения на корпусе,According to another embodiment of the mover, the drive is a rotary motor, the lever actuating means is a flywheel with a protruding roller, and the first end of the lever has a cavity into which the protruding roller is inserted, which is configured to move radially relative to the flywheel axis and reciprocating relative to the flywheel axis. lever, wherein the lever is rotatably fixed to the body,
кроме того, плоскость вращения рычага и плоскость возвратно-поступательного движения поршня совпадают.in addition, the plane of rotation of the lever and the plane of reciprocating motion of the piston coincide.
Также, согласно еще одному варианту воплощения, на поршне размещены два ограничители для ограничения движения муфты вдоль поршня, причем ограничители выполнены с возможностью перемещения вдоль оси поршня для уменьшения амплитуды раскрытия лопастей задней части поршня.Also, according to another embodiment, two stops are placed on the piston to limit the movement of the clutch along the piston, and the stops are movable along the axis of the piston to reduce the amplitude of the opening of the blades of the back of the piston.
Согласно еще одному варианту выполнения движителя, на краях лопастей выполнены выступы, которые размещены под углом к плоскости лопастей, и загнуты в направлении от штанг.According to another embodiment of the propulsion device, projections are made on the edges of the blades, which are placed at an angle to the plane of the blades and are bent in the direction from the rods.
Также, согласно еще одному варианту воплощения, держатель выполнен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси поршня, кроме того, корпус имеет заглубление, в которое беспрепятственно входит держатель и поршень.Also, according to another embodiment, the holder is movable in a direction perpendicular to the axis of the piston, in addition, the housing has a recess into which the holder and the piston freely enter.
Также поставленная задача достигается за счет того, что способ движения тела, который отличается тем, чтоAlso, the task is achieved due to the fact that the method of movement of the body, which differs in that
обеспечивают возвратно-поступательное движение поршня снаружи корпуса тела, где возвратно-поступательное движение поршня характеризуется рабочей фазой, которая определяется направлением движения поршня, противоположным к ожидаемому направлению движения тела, и нейтральной фазой, которая определяется направлением движения поршня в начальное положение,provide reciprocating movement of the piston outside the body housing, where the reciprocating movement of the piston is characterized by the working phase, which is determined by the direction of movement of the piston, opposite to the expected direction of movement of the body, and the neutral phase, which is determined by the direction of movement of the piston to the initial position,
причем поршень имеет переднюю часть и заднюю часть, где задняя часть поршня имеет лопасти, которые раскладываются во время движения поршня в рабочей фазе, с образованием в конечном положении не менее одной лопастью поверхности, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов,moreover, the piston has a front part and a rear part, where the rear part of the piston has blades that unfold during the movement of the piston in the working phase, with the formation in the final position of at least one blade of a surface that makes an angle with the piston axis greater than zero degrees and less or equal to 90 degrees,
и складывают во время движении поршня в нейтральной фазе,and folded during the movement of the piston in the neutral phase,
обеспечивают в рабочей фазе отталкивание поршня от среды разложенными лопастями и перемещение корпуса тела от поршня за счет движения рычага, соединенного с передней частью поршня.provide in the working phase the repulsion of the piston from the medium by the spread out blades and the movement of the body body from the piston due to the movement of the lever connected to the front part of the piston.
Также поставленная задача достигается за счет того, что способ движения тела, по которому, согласно с техническим решением,Also, the task is achieved due to the fact that the way the body moves, according to which, according to the technical solution,
обеспечивают возвратно-поступательное движение поршня снаружи корпуса тела, где возвратно-поступательное движение поршня характеризуется рабочей фазой, которая определяется направлением движения поршня, противоположным к ожидаемому направлению движения тела, и нейтральной фазой, которая определяется направлением движения поршня в начальное положение,provide reciprocating movement of the piston outside the body housing, where the reciprocating movement of the piston is characterized by the working phase, which is determined by the direction of movement of the piston, opposite to the expected direction of movement of the body, and the neutral phase, which is determined by the direction of movement of the piston to the initial position,
причем поршень имеет переднюю часть и заднюю часть, где задняя часть поршня имеет лопасти, которые раскладываются во время движения поршня в рабочей фазе, с образованием в конечном положении не менее одной лопастью поверхности, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов,moreover, the piston has a front part and a rear part, where the rear part of the piston has blades that unfold during the movement of the piston in the working phase, with the formation in the final position of at least one blade of a surface that makes an angle with the piston axis greater than zero degrees and less or equal to 90 degrees,
и складывают во время движении поршня в нейтральной фазе,and folded during the movement of the piston in the neutral phase,
обеспечивают в рабочей фазе отталкивание поршня от среды разложенными лопастями и перемещение корпуса тела от поршня за счет движения рычага, соединенного с передней частью поршня.provide in the working phase the repulsion of the piston from the medium by the spread out blades and the movement of the body body from the piston due to the movement of the lever connected to the front part of the piston.
Технический результат, который достигается при использовании заявленного технического решения, состоит в упрощении конструкции движителя, увеличении надежности, минимизации влияния турбулентных явлений на выходную мощность, уменьшении нежелательных отклонений от заданной траектории движения с одновременным увеличением возможности маневрирования.The technical result, which is achieved when using the claimed technical solution, is to simplify the propulsion design, increase reliability, minimize the effect of turbulent phenomena on the output power, reduce unwanted deviations from a given trajectory of movement while increasing the possibility of maneuvering.
Суть заявленного технического решения объяснена с помощью прилагаемых чертежей, которые, однако, ни в коем случае не ограничивают возможность реализации заявленного движителя, его размещения и способа движения тела. То есть, чертежи не считаются такими, что ограничивают варианты воплощения заявленного движителя с раскрытыми и изображенными вариантами воплощения. Элементы и составные части движителя изображены для наглядного объяснения его сути, поэтому соблюдение масштабов не ставилось в виде задачи при формировании чертежей.The essence of the claimed technical solution is explained with the help of the attached drawings, which, however, in no way limit the possibility of implementing the claimed mover, its placement and the way the body moves. That is, the drawings are not to be considered as limiting the embodiments of the claimed propulsion device to the embodiments disclosed and depicted. The elements and components of the mover are depicted for a visual explanation of its essence, therefore, compliance with the scale was not set as a task when forming the drawings.
На Фиг. 1 изображен вариант выполнения движителя, в котором привод выполнен в виде вращательного двигателя.On FIG. 1 shows an embodiment of the propulsor, in which the drive is made in the form of a rotary motor.
На Фиг. 2 изображен вариант выполнения движителя, в котором привод выполнен в виде генератора электромагнитного поля.On FIG. 2 shows an embodiment of the mover, in which the drive is made in the form of an electromagnetic field generator.
На Фиг. 3 изображено положение плоскости лопастей относительно оси поршня во время рабочей фазы.On FIG. 3 shows the position of the plane of the blades relative to the axis of the piston during the working phase.
На Фиг. 4 изображен момент передачи смещения штанг управления лопастями относительно оси поршня во время рабочей фазы.On FIG. 4 shows the transmission moment of the displacement of the vane control rods relative to the piston axis during the operating phase.
На Фиг. 5 изображено положение лопастей во время нейтральной фазы.On FIG. 5 shows the position of the blades during the neutral phase.
На Фиг. 6 изображено присоединение каждого из первых концов штанг управления лопастями с соответствующим усилителем движения.On FIG. 6 shows the attachment of each of the first ends of the paddle control rods with a corresponding motion amplifier.
На чертежах использованы следующие обозначения:The following symbols are used in the drawings:
1 - корпус тела1 - body body
2 - двигатель2 - engine
3 - рычаг3 - lever
4 - лопасти поршня4 - piston blades
5 - движущие электромагниты5 - driving electromagnets
6 - постоянные магниты6 - permanent magnets
7 - выступ лопастей7 - protrusion of the blades
8 - шарнирные соединения8 - swivel joints
9 - вспомогательный рычаг управления9 - auxiliary control lever
10 - штанга управления лопастями10 - blade control rod
11 - поршень11 - piston
12 - штанга12 - bar
13 - муфта13 - clutch
14 - усилитель движения14 - motion amplifier
15- вращательный держатель15- rotation holder
16- отбойник-амортизатор16- shock absorber
17- блок асинхронного управления17- asynchronous control block
18 - датчик движения18 - motion sensor
Далее будет приведена причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявленных объектов и техническим результатом. Так как заявленные движитель и способ могут быть модифицированными и иметь альтернативные варианты выполнения, приведенное далее описание приведено в качестве примера для характеристики его сути и возможности его осуществления. Должно быть очевидным, что предоставленное детальное описание не предназначено для ограничения сути заявленного технического решения приведенными отдельными вариантами воплощения, а наоборот, включает все модификации, эквиваленты и альтернативы, подпадающие под суть и объем патентной охраны, что изложено в приведенной формуле.Next, a causal relationship between the set of features of the claimed objects and the technical result will be given. Since the claimed mover and method can be modified and have alternative implementations, the following description is given as an example to characterize its essence and the possibility of its implementation. It should be obvious that the detailed description provided is not intended to limit the essence of the claimed technical solution to the given individual embodiments, but, on the contrary, includes all modifications, equivalents and alternatives falling within the essence and scope of patent protection, as set forth in the above formula.
Заявленный движитель предназначен для обеспечения движения тела в воздушной и в водной рабочий средах. Способ движения тела предназначен обеспечить перемещение тела в воздушной и водной рабочей среде. При изменении рабочей среды ни движитель, ни способ не требуют изменений и модификаций и могут быть адаптированы для такого изменения в пределах свойственной им совокупности существенных признаков. Это указывает на расширение функциональных возможностей движителя.The claimed mover is designed to ensure the movement of the body in air and water working environments. The method of body movement is designed to ensure the movement of the body in the air and water working environment. When the working environment changes, neither the mover nor the method requires changes and modifications and can be adapted for such a change within the limits of their inherent set of essential features. This indicates an expansion of the functionality of the mover.
Заявленный движитель крепится к корпусу тела, подлежащего перемещению. Под телом следует понимать судно водного транспорта и судно воздушного транспорта. Место и порядок крепления движителя будут понятными специалисту в данной области на основе приведенного ниже подробного описания. Корпус тела выполнен из типичного для таких изделий материала. Особенности строения корпуса, связанные с работой движителя, приведены ниже.The claimed mover is attached to the body of the body to be moved. The body should be understood as a ship of water transport and an air transport ship. The place and order of attachment of the mover will be clear to a person skilled in the art on the basis of the following detailed description. The body shell is made of a material typical for such products. Features of the hull structure related to the operation of the propulsion unit are given below.
Движитель содержит привод, жестко закрепленный с корпусом. Далее будет описана конструкция с одним движителем, однако специалисту на основе данного описания будет понятна возможность применения более чем одного движителя с одним телом. Количество движителей, закрепленных на теле, зависит от ожидаемых значений, описывающих движение тела: скорости, грузоподъемности, маневрирования и тому подобного. Возможность и порядок применения более одного движителя на одном корпусе тела приведена ниже.The mover contains a drive rigidly fixed to the body. In the following, a single propeller design will be described, however, the possibility of using more than one propeller with a single body will be understood by those skilled in the art based on this description. The number of propellers attached to the body depends on the expected values that describe the movement of the body: speed, carrying capacity, maneuvering, and the like. The possibility and procedure for using more than one propulsion unit on one body hull is given below.
Привод связан со средством приведения в действие рычага. Под приводом следует понимать источник энергии, которая направлена на создание усилия, приложенного к первому концу рычага, для приведения его в движение.The drive is connected to the lever actuation means. Under the drive should be understood as a source of energy, which is aimed at creating a force applied to the first end of the lever to set it in motion.
Согласно одному варианту движителя, изображенного на Фиг. 1, привод является вращательным двигателем. На выходе вращательного двигателя получают крутящий момент, который приложен к средству приведения в действие рычага. Рычаг выполнен с возможностью вращения при обеспечении первому концу рычага усилия от привода. На Фиг. 1 в качестве средства приведения в действие рычага изображен маховик с выступающим роликом. Выступающий ролик преимущественно размещен на периферийном крае маховика. Согласно данному варианту воплощения, первый конец рычага имеет полость, в которую вставлен выступающий ролик. Таким образом, выступающий ролик характеризуется тем, что имеет траекторию круга, то есть выполнен с возможностью перемещаться радиально относительно оси маховика. В то же время выступающий ролик характеризуется возвратно-поступательным движением относительно оси рычага. Таким образом обеспечивается колебания рычага.According to one version of the propeller shown in Fig. 1, the drive is a rotary motor. The rotary motor outputs a torque which is applied to the lever actuating means. The lever is made with the possibility of rotation while providing the first end of the lever with the force from the drive. On FIG. 1 shows a flywheel with a protruding roller as the lever actuating means. The protruding roller is preferably located on the peripheral edge of the flywheel. According to this embodiment, the first end of the arm has a cavity into which a protruding roller is inserted. The protruding roller is thus characterized in that it has a circular trajectory, i.e. is movable radially with respect to the axis of the flywheel. At the same time, the protruding roller is characterized by reciprocating movement relative to the axis of the lever. Thus, the oscillation of the lever is ensured.
В этом варианте выполнения также предусмотрено изменение частоты колебаний рычага и величины предоставленного ему момента силы за счет введения коробки передач, установленной между вращательным двигателем и маховиком, и изменения скорости вращения вала двигателя. Изменение частоты и крутящего момента на выходе коробки передач соответственно влияет на частоту движений рычага, и соответственно на скорость движения рабочего органа.This embodiment also provides for changing the oscillation frequency of the lever and the magnitude of the moment of force provided to it by introducing a gearbox installed between the rotary motor and the flywheel, and changing the speed of rotation of the motor shaft. Changing the frequency and torque at the output of the gearbox, respectively, affects the frequency of movements of the lever, and, accordingly, the speed of movement of the working body.
Согласно еще одному варианту движителя, изображенного на Фиг. 2, приводом является генератор электромагнитного поля. Ко входу генератора приложено напряжение, которое подается через управляемое средство коммутации. Таким средством может быть реле, переключатель, контроллер и тому подобное. Назначение средства коммутации заключается в управляемом переключении напряжения, которое подается от коммутатора на средство приведения в действие рычага. Управление заключается в задании периода времени, через который будет выполнено переключение, и изменения величины значения напряжения. Как показано на Фиг. 2, в одном варианте выполнения заявленного движителя, средством для приведения в действие рычага является пара движущих электромагнитов. Первый конец рычага содержит постоянные магниты, обращенные к каждому из пары движущих электромагнитов разной полярностью. Переключение сопровождается изменением полярности, которое характеризуется частотой переключения и силой электромагнитного поля, которое действует на постоянные магниты, расположенные на первом конце рычага. Рычаг выполнен с возможностью вращения при придании первому концу рычага усилия от привода. Таким образом обеспечивается колебания рычага с разной частотой.According to another version of the propeller shown in Fig. 2, the drive is an electromagnetic field generator. A voltage is applied to the input of the generator, which is supplied through a controlled switching means. Such a means may be a relay, a switch, a controller, and the like. The purpose of the switching means is to control the switching of the voltage which is supplied from the switch to the means for actuating the lever. The control consists in setting the period of time after which the switching will be performed, and changing the magnitude of the voltage value. As shown in FIG. 2, in one embodiment of the inventive mover, the means for actuating the lever is a pair of driving electromagnets. The first end of the lever contains permanent magnets facing each of the pair of driving electromagnets with different polarity. Switching is accompanied by a change in polarity, which is characterized by the frequency of switching and the strength of the electromagnetic field that acts on the permanent magnets located at the first end of the lever. The lever is made with the possibility of rotation when the first end of the lever is given a force from the drive. This ensures that the lever oscillates at different frequencies.
В этом варианте реализации также предусмотрено изменение частоты колебаний рычага за счет изменения частоты переключения полярности пары движущих магнитов и величины прилагаемого напряжения.This embodiment also provides for changing the oscillation frequency of the lever by changing the frequency of switching the polarity of the driving magnet pair and the amount of applied voltage.
Рычаг выполнен с возможностью придания во время работы средству приведения в действие рычага возвратно-поступательное движение рабочему органу. Рычаг прикреплен к корпусу между первым концом и вторым концом рычага с возможностью вращения на корпусе. Такое крепление может быть выполнено за счет наличия шарнирного соединения или наличии на рычаге подшипника, центр которого является центром поворота рычага, и т.п. При этом чем ближе место крепления рычага с корпусом к первому концу рычага, тем больше амплитуда второго конца рычага.The lever is made with the possibility of imparting a reciprocating motion to the working body during operation of the means for actuating the lever. The lever is attached to the body between the first end and the second end of the lever with the possibility of rotation on the body. Such fastening can be performed due to the presence of a swivel or the presence of a bearing on the lever, the center of which is the center of rotation of the lever, etc. In this case, the closer the attachment point of the lever with the body to the first end of the lever, the greater the amplitude of the second end of the lever.
Второй конец рычага соединен с рабочим органом. При этом, второй конец рычага имеет полость, в которую вставлен ролик, к которому присоединена передняя часть поршня. Ролик выполнен с возможностью перемещения вдоль оси рычага, выполняя колебательное движение относительно корпуса и возвратно-поступательное движение относительно оси рычага.The second end of the lever is connected to the working body. In this case, the second end of the lever has a cavity into which a roller is inserted, to which the front part of the piston is attached. The roller is configured to move along the axis of the lever, performing an oscillatory movement relative to the body and a reciprocating movement relative to the axis of the lever.
Рабочий орган выполнен с возможностью совершать возвратно-поступательное движение. В качестве рабочего органа применяют поршень, изготовленный из легких и прочных материалов, который имеет переднюю часть, среднюю часть и заднюю часть. Передняя часть соединена со вторым концом рычага, как было описано выше. Средняя часть поршня по меньшей мере частично размещена в держателе, который закреплен на корпусе. Держатель выполняет функцию направляющей и предназначен обеспечивать возвратно-поступательное движение поршня и предотвращать отклонение поршня во время этого движения. То есть держатель выполнен с возможностью обеспечения возвратно-поступательного движения поршня на оси, совпадающей с осью держателя. Кроме того, плоскость вращения рычага и плоскость возвратно-поступательного движения поршня совпадают. Это увеличивает эффективность возвратно-поступательного движения поршня.The working body is made with the ability to perform reciprocating motion. As a working body, a piston is used, made of light and durable materials, which has a front part, a middle part and a back part. The front part is connected to the second end of the lever, as described above. The middle part of the piston is at least partially placed in the holder, which is fixed on the body. The holder acts as a guide and is designed to provide reciprocating movement of the piston and prevent the piston from deflecting during this movement. That is, the holder is configured to reciprocate the piston on an axis coinciding with the axis of the holder. In addition, the plane of rotation of the lever and the plane of reciprocating motion of the piston are the same. This increases the efficiency of the reciprocating motion of the piston.
Задняя часть поршня имеет лопасти, выполненные с возможностью раскладываться во время движении поршня в направлении, противоположном ожидаемому направлению движения тела, образуя в рабочем положении поверхность, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов (движение без маневрирования) и обеспечивает максимальную величину силы сопротивления среды движению поршня, с возможностью складываться во время движения поршня в начальное положение, и обеспечивает минимальную величину силы сопротивления среды движению поршня. Образованная поверхность обеспечивает отталкивание от среды во время рабочей фазы поршня, что инициирует движение тела от точки отталкивания.The rear part of the piston has vanes capable of unfolding during the movement of the piston in the direction opposite to the expected direction of movement of the body, forming in the working position a surface that makes an angle with the axis of the piston greater than zero degrees and less than or equal to 90 degrees (movement without maneuvering) and provides the maximum resistance force of the medium to the movement of the piston, with the ability to fold during the movement of the piston to the initial position, and provides the minimum resistance force of the medium to the movement of the piston. The formed surface provides repulsion from the medium during the working phase of the piston, which initiates the movement of the body from the repulsion point.
Согласно заявленного решения, лопасти прикреплены к поршню и к первому концу штанг, второй конец которых прикреплен через вспомогательный рычаг управления к муфте, расположенной на поршне с возможностью совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси поршня. В месте креплений предпочтительно применять шарнирные соединения, которые характеризуются самой высокой надежностью и низким коэффициентом трения. Второй конец штанг и вспомогательный рычаг управления соединены с другими концами штанг управления лопастями, расположенными вдоль поршня. Каждый из первых концов штанг управления лопастями соединен с соответствующим усилителем движения. Усилитель движения может быть выполнен электромеханическим или электромагнитным и предназначен обеспечить движение каждой отдельно взятой штанги управления лопастями относительно поршня для приведения в движение лопасти. Таким образом и обеспечивается возможность маневрирования, когда две лопасти отклонены с разными углами. Каждый усилитель движения закреплен во вращательном держателе, которые неподвижно закреплены на корпусе. Усилители движения объединены с блоком асинхронного управления, к которому присоединен датчик движения.According to the claimed solution, the blades are attached to the piston and to the first end of the rods, the second end of which is attached through the auxiliary control lever to the clutch located on the piston with the ability to reciprocate along the piston axis. In the place of fastenings, it is preferable to use swivel joints, which are characterized by the highest reliability and low coefficient of friction. The second end of the rods and the auxiliary control lever are connected to the other ends of the control rods by vanes located along the piston. Each of the first ends of the blade control rods is connected to a respective motion amplifier. The motion amplifier can be made electromechanical or electromagnetic and is designed to ensure the movement of each individual blade control rod relative to the piston to drive the blade. Thus, the possibility of maneuvering is provided when the two blades are deflected at different angles. Each motion amplifier is fixed in a rotary holder, which is fixedly fixed on the body. Motion amplifiers are combined with an asynchronous control unit, to which a motion sensor is attached.
Второй конец штанг прикреплен к муфте, расположенной на поршне с возможностью совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси поршня. Муфта выполнена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение на поршне в направлении, противоположном направлению движения поршня. Это позволяет обеспечивать синхронное развертывание лопастей во время движения поршня в направлении, противоположном движению тела, и синхронно сворачивать лопасти при движении поршня по направлению движения тела. Лопасти в развернутом состоянии увеличивают площадь отталкивания от среды. В свернутом состоянии лопасти создают меньшее сопротивление среде во время движения поршня в направлении начального положения.The second end of the rods is attached to a coupling located on the piston with the ability to reciprocate along the piston axis. The clutch is configured to perform reciprocating motion on the piston in the direction opposite to the direction of piston movement. This makes it possible to ensure synchronous deployment of the blades during the movement of the piston in the direction opposite to the movement of the body, and synchronously collapse the blades when the piston moves in the direction of movement of the body. The blades in the expanded state increase the repulsion area from the medium. In the collapsed state, the blades create less resistance to the medium during the movement of the piston towards the initial position.
На поршне размещены два ограничителя для ограничения движения муфты вдоль поршня. Ограничители предназначены обеспечить фиксацию минимального и максимального угла раскрытия и свертывания лопастей. Причем ограничители выполнены с возможностью перемещения вдоль оси поршня для уменьшения амплитуды раскрытия лопастей задней части поршня. Это позволяет регулировать рабочую площадь поверхности, образованную лопастями. Чем больше площадь поверхности, образованная лопастями, тем от большего количества (площади) среды будет отталкиваться поршень. При условии, что частота возвратно-поступательного движения поршня является неизменной, при большей площади поверхности лопастей тело будет получать большее значение момента, направленное на перемещение тела. То есть, чем больше площадь поверхности, образованная лопастями, тем большую скорость развивает тело. Справедливо и обратное высказывание: при уменьшении площади поверхности, образованной лопастями, ускорение тела будет пропорционально уменьшаться.Two stops are placed on the piston to limit the movement of the coupling along the piston. The limiters are designed to ensure the fixation of the minimum and maximum angle of opening and folding of the blades. Moreover, the limiters are made with the possibility of moving along the axis of the piston to reduce the amplitude of the opening of the blades of the rear part of the piston. This allows you to adjust the working surface area formed by the blades. The larger the surface area formed by the blades, the greater the amount (area) of the medium will be repelled by the piston. Provided that the frequency of the reciprocating movement of the piston is constant, with a larger surface area of the blades, the body will receive a greater value of the moment directed to move the body. That is, the larger the surface area formed by the blades, the greater the speed the body develops. The opposite statement is also true: with a decrease in the surface area formed by the blades, the acceleration of the body will decrease proportionally.
Согласно варианту воплощения движителя, штанги, которые передают движение муфте вдоль поршня, выполнены телескопическими, то есть могут менять свою длину. Причем штанги содержат дистанционно управляемый пусковой механизм, который выполнен с возможностью управлять степенями удлинения и складывания штанги. Управление пусковым механизмом является дистанционным. Изменение длины штанги влияет на угол раскрытия лопасти. При угле, отличительном от 90° относительно оси поршня, лопасть дополнительно выполняет функцию направляющих, что позволяет более точно выполнять маневрирование.According to an embodiment of the mover, the rods that transmit the movement of the clutch along the piston are made telescopic, that is, they can change their length. Moreover, the rods contain a remotely controlled trigger mechanism, which is configured to control the degrees of elongation and folding of the rod. The trigger control is remote. Changing the length of the rod affects the opening angle of the blade. At an angle other than 90° relative to the piston axis, the blade additionally acts as a guide, which allows for more precise maneuvering.
Еще одним вариантом воплощения движителя является выполнение держателя с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси поршня. Такое перемещение может обеспечиваться наличием шатуна, синхронизированного с приводом. Для такого выполнения корпус должен содержать углубление, в которое беспрепятственно должен входить держатель и поршень. Во время движения поршня, держатель и поршень обеспечивают синхронизированное с двигателем движение, направленное на перемещение поршня в предусмотренный для этого желоб на поверхности корпуса тела. Размер длины желоба соответствует длине хода движения поршня. Желоб имеет переменную ширину: в части, предусмотренной для движения лопастей, ширина будет больше, чем в части, соответствующей движению держателя. Такой вариант воплощения позволяет уменьшить сопротивление встречного потока среды и уменьшает усилие, направленное на перемещение поршня в направлении вдоль движения тела.Another embodiment of the mover is the implementation of the holder with the ability to move in a direction perpendicular to the axis of the piston. Such movement can be provided by the presence of a connecting rod synchronized with the drive. For such an implementation, the body must contain a recess into which the holder and the piston must freely enter. During the movement of the piston, the holder and the piston provide a movement synchronized with the engine, aimed at moving the piston into the groove provided for this on the surface of the body housing. The size of the length of the chute corresponds to the length of the stroke of the piston. The chute has a variable width: in the part provided for the movement of the blades, the width will be greater than in the part corresponding to the movement of the holder. This embodiment makes it possible to reduce the resistance of the oncoming flow of the medium and reduces the force directed to move the piston in the direction along the movement of the body.
Согласно еще одному варианту воплощения в качестве рабочего органа применяют поршень, который имеет переднюю часть, среднюю часть и заднюю часть. Передняя часть соединена со вторым концом рычага. Средняя часть размещена в держателе. Задняя часть поршня имеет лопасти, выполненные с возможностью раскладываться во время движении поршня в направлении, противоположном к ожидаемому направлению движения тела, с образованием в конечном положении не менее одной лопастью поверхности, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов и с возможностью складываться во время движения поршня в начальное положение. На краях лопастей выполнены выступы, расположенные под углом к плоскости лопастей, и загнутые в направлении от штанг. Такие выступы позволяют увеличить коэффициент сопротивления в рабочей фазе (определение нейтральной и рабочей фаз приведены далее по тексту). Лопасти прикреплены к поршню и к первому концу штанг, второй конец которых прикреплен через вспомогательный рычаг управления к муфте, расположенной на поршне с возможностью совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси поршня. В месте креплений предпочтительно применять шарнирные соединения, которые характеризуются самой высокой надежностью и низким коэффициентом трения. Второй конец штанг и вспомогательный рычаг управления соединены с другими концами штанг управления лопастями, расположенными вдоль поршня. Каждый из первых концов штанг управления лопастями соединен с соответствующим усилителем движения. Усилитель движения может быть выполнен электромеханическим или электромагнитным и предназначен обеспечить движение каждой отдельно взятой штанги управления лопастями относительно поршня для приведения в движение лопасти. Таким образом и обеспечивается возможность маневрирования, когда двое лопастей отклонены с разными углами. Каждый усилитель движения закреплен во вращательном держателе, которые неподвижно закреплены на корпусе. Усилители движения соединены с блоком асинхронного управления, к которому присоединен датчик движения. Датчик движения выполнен с возможностью измерять скорость движения, определять направление и позицию смещения поршня и передавать эти данные в блок асинхронного управления.According to another embodiment, a piston is used as a working element, which has a front part, a middle part and a back part. The front part is connected to the second end of the lever. The middle part is placed in the holder. The rear part of the piston has vanes that can unfold during the movement of the piston in the direction opposite to the expected direction of movement of the body, with the formation in the final position by at least one vane of a surface that makes an angle with the piston axis greater than zero degrees and less than or equal to 90 degrees and with the ability to fold during the movement of the piston to the initial position. On the edges of the blades there are protrusions located at an angle to the plane of the blades and bent in the direction from the rods. Such protrusions make it possible to increase the resistance coefficient in the working phase (the definition of the neutral and working phases is given below). The blades are attached to the piston and to the first end of the rods, the second end of which is attached through the auxiliary control lever to the clutch located on the piston with the ability to reciprocate along the piston axis. In the place of fastenings, it is preferable to use swivel joints, which are characterized by the highest reliability and low coefficient of friction. The second end of the rods and the auxiliary control lever are connected to the other ends of the control rods by vanes located along the piston. Each of the first ends of the blade control rods is connected to a respective motion amplifier. The motion amplifier can be made electromechanical or electromagnetic and is designed to ensure the movement of each individual blade control rod relative to the piston to drive the blade. Thus, the possibility of maneuvering is provided when the two blades are deflected at different angles. Each motion amplifier is fixed in a rotary holder, which is fixedly fixed on the body. Motion amplifiers are connected to an asynchronous control unit, to which a motion sensor is attached. The motion sensor is configured to measure the speed of movement, determine the direction and position of the displacement of the piston and transmit these data to the asynchronous control unit.
Кроме того, предусмотрено использование более чем одного движителя на корпусе тела. При этом может смещаться начало рабочего цикла каждого двигателя для обеспечения более плавного движения при поочередном запуска движителей. Увеличение количества движителей обеспечит, кроме более равномерного движения, меньшее значение отклонения от желаемого курса движения тела и более равномерное распределение веса тела относительно поршней.In addition, the use of more than one mover on the body body is envisaged. In this case, the start of the operating cycle of each engine can be shifted to ensure smoother movement when the propulsors are started in turn. An increase in the number of propellers will provide, in addition to a more uniform movement, a smaller value of deviation from the desired course of movement of the body and a more uniform distribution of body weight relative to the pistons.
Способ движения тела выполняется следующим образом.The way the body moves is as follows.
В основу работы движителя положен принцип отталкивания тела от среды с помощью поршня, который будет перемещаться в направлении противоположном ожидаемому направлении движения тела - для придания телу движения (рабочая фаза), и возвращаться обратно в начальное положение (нейтральная фаза) для повторения цикла.The operation of the mover is based on the principle of repulsion of the body from the medium with the help of a piston, which will move in the direction opposite to the expected direction of the body movement - to give the body movement (working phase), and return back to the initial position (neutral phase) to repeat the cycle.
Система тело-движитель (движители) имеет центр масс. Во время движения поршня (поршней) в рабочей фазе вдоль корпуса тела центр тяжести смещается в направлении, противоположном направлению движения поршня (поршней). При применении парного количества движителей, и ориентации системы вертикально, вдоль вектора силы тяжести, движители, которые работают в противофазе, приводят к смещению центра тяжести против направления вектора силы тяжести. Замедление скорости движения поршней вызывает замедление скорости смещения центра масс. Это позволяет обеспечить зависание тела в среде в заданной точке.The body-propulsion system (propulsors) has a center of mass. During the movement of the piston (pistons) in the working phase along the body body, the center of gravity is shifted in the direction opposite to the direction of movement of the piston (pistons). When using a pair of propellers, and orienting the system vertically along the gravity vector, propellers that operate in antiphase lead to a shift in the center of gravity against the direction of the gravity vector. The slowdown in the speed of the pistons causes a slowdown in the speed of displacement of the center of mass. This allows the body to hang in the environment at a given point.
Движение в воздушной среде требует обеспечения образования подъемной силы. При этом движение в водной среде является менее требовательным к такому свойству движителя из-за разницы в плотности воздушной и водной сред.Movement in the air requires the formation of lift. At the same time, movement in the aquatic environment is less demanding on this property of the mover due to the difference in the density of the air and water environments.
Подъемная сила, во время вертикального движения тела, характеризуется разницей между силой сопротивления среды поршня (поршням) в рабочей фазе и суммой сил тяжести, действующих на систему тело-движитель (движители), и сил сопротивления среды движению тела. Как видно, при положительных значениях подъемной силы, будет обеспечен вертикальное движение тела в среде.The lifting force, during the vertical movement of the body, is characterized by the difference between the resistance force of the medium of the piston (pistons) in the working phase and the sum of the gravity forces acting on the body-motor system (motors), and the forces of resistance of the medium to the movement of the body. As you can see, with positive values of the lifting force, the vertical motion of the body in the medium will be provided.
Еще одним условием выполнения способа является соотношение массы тела к сумме масс поршней, которые движутся периодически вдоль корпуса тела. Масса тела, для эффективного действия двигателя, должна быть гораздо больше суммы масс поршней. Это позволяет уменьшить колебания смещение центра масс системы тело-движитель, и обеспечить более эффективную работу двигателя.Another condition for the implementation of the method is the ratio of the body mass to the sum of the masses of the pistons, which move periodically along the body body. The mass of the body, for the effective operation of the engine, must be much greater than the sum of the masses of the pistons. This makes it possible to reduce fluctuations in the displacement of the center of mass of the body-propulsion system, and ensure more efficient operation of the engine.
Соответственно к этим условиям, поршни, например, должны двигаться вдоль корпуса тела по направлению к основанию (поверхности земли). Ось поршня каждого из двигателей совпадает с вертикальной осью направления вектора силы тяжести земли. Когда один двигатель находится в рабочей фазе, второй находится в нейтральной.According to these conditions, the pistons, for example, must move along the body body towards the base (ground surface). The axis of the piston of each of the engines coincides with the vertical axis of the direction of the earth's gravity vector. When one engine is in operating phase, the other is in neutral.
Существенным для способа является то, что обеспечивается возвратно-поступательное движение поршня снаружи корпуса тела. Возвратно-поступательное движение поршня характеризуется рабочей фазой, которая определяется направлением движения поршня, противоположным ожидаемому направлению движения тела, и нейтральной фазой, которая определяется направлением движения поршня в начальное положение.It is essential for the method that a reciprocating movement of the piston is provided outside the body housing. The reciprocating movement of the piston is characterized by a working phase, which is determined by the direction of movement of the piston, opposite to the expected direction of movement of the body, and a neutral phase, which is determined by the direction of movement of the piston to the initial position.
Поршень имеет переднюю часть и заднюю часть, где задняя часть поршня имеет лопасти, которые раскладывают во время движения поршня в рабочей фазе, с образованием в конечном положении как минимум одной лопастью поверхность, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов и складывают во время движении поршня в нейтральной фазе. В рабочей фазе поршень имеет начальное положение, при котором его скорость относительно корпуса тела равна нулю. Преимущественно поршень входит в состав движителя, такого как описано выше.The piston has a front part and a rear part, where the rear part of the piston has vanes that unfold during the movement of the piston in the working phase, with the formation in the final position by at least one vane of a surface that makes an angle with the piston axis greater than zero degrees and less than or equal to 90 degrees and fold during the piston movement in the neutral phase. In the working phase, the piston has an initial position at which its velocity relative to the body body is equal to zero. Advantageously, the piston is included in a propulsion device such as described above.
Рычаг придает возвратно-поступательное движение поршню и поршень движется в направлении, противоположном ожидаемому направлению движения тела. При этом обеспечивают в рабочей фазе отталкивание поршня от среды разложенными лопастями и перемещение корпуса тела от поршня за счет движения рычага, соединенного с передней частью поршня. Во время движения поршня в рабочей фазе среда оказывает сопротивление поверхности, образованной лопастями, что уменьшает скорость движения поршня. Компенсация уменьшения движения поршня осуществляется за счет увеличения движения тела, которое отталкивается от поршня с помощью движения рычага. После достижения поршнем предельной точки в рабочей фазе, при которой скорость поршня относительно корпуса тела равна нулю, рычаг возвращает поршень в положение, в котором поршень находился в начале рабочей фазы, когда его скорость равнялась нулю относительно корпуса.The lever reciprocates the piston and the piston moves in the opposite direction of the expected direction of motion of the body. At the same time, in the working phase, the piston is repulsed from the medium by the spread out blades and the body body is moved away from the piston due to the movement of the lever connected to the front part of the piston. During the movement of the piston in the working phase, the medium resists the surface formed by the blades, which reduces the speed of the piston. The reduction in piston movement is compensated for by increasing the movement of the body, which is repelled from the piston by the movement of the lever. After the piston reaches the limit point in the working phase, at which the piston speed relative to the body body is equal to zero, the lever returns the piston to the position in which the piston was at the beginning of the working phase, when its speed was equal to zero relative to the body.
Во время нейтральной фазы лопасти сворачиваются для уменьшения сопротивления среды, которая движется навстречу телу. Предпочтительно применять в нейтральной фазе перемещение поршня в желобе корпуса тела для еще большего уменьшения сопротивления среды.During the neutral phase, the blades fold to reduce the resistance of the medium that moves towards the body. It is preferable to use in the neutral phase the movement of the piston in the groove of the body housing to further reduce the resistance of the medium.
Регулирование раскрытием лопастей обеспечивает маневрирование тела во время его движения. Согласно одному варианту воплощения, ограничители выполнены с возможностью перемещения вдоль оси поршня. Изменение положения ограничителей может быть сделано заранее, то есть до приведения движителя в действие, или быть оперативным, то есть во время работы движителя. Предварительная настройка положения ограничителей обеспечивается их фиксацией на поршни, например путем применения клиновидного уплотнителя, который удлиняется с уплотнителя в пространство между уплотнителем и поршнем. При оперативном изменении положения уплотнителя, указанные клинья выполняют радиоуправляемыми. Изменение положения уплотнителя выполняется с учетом направления движения поршня: клиновидные уплотнители сдвигаются внутрь уплотнителя и это позволяет уплотнителю двигаться по инерции, что обеспечивает изменение его положения. При достижении требуемого положения клиновидный уплотнитель устанавливается между уплотнителем и поршнем. Управление изменением положения возможно с помощью радиосигнала или сигнала, который передается каналом близкой связи. Движение уплотнителя может инициироваться магнитными переключателями или им подобными. Изменение положения уплотнителя непосредственно влияет на амплитуду движения штанги.The regulation of the opening of the blades ensures the maneuvering of the body during its movement. According to one embodiment, the stops are movable along the axis of the piston. The change in the position of the limiters can be done in advance, that is, before the propulsor is activated, or be operational, that is, during the operation of the propulsor. Preliminary adjustment of the position of the limiters is ensured by their fixation on the pistons, for example, by using a wedge-shaped seal, which extends from the seal into the space between the seal and the piston. When the position of the seal is quickly changed, these wedges are radio-controlled. Changing the position of the seal is carried out taking into account the direction of movement of the piston: the wedge-shaped seals are shifted inside the seal and this allows the seal to move by inertia, which ensures a change in its position. When the required position is reached, the wedge-shaped seal is installed between the seal and the piston. Position change control is possible using a radio signal or a signal that is transmitted by a close communication channel. The movement of the compactor may be initiated by magnetic switches or the like. Changing the position of the compactor directly affects the amplitude of the movement of the rod.
При этом штанги выполнены телескопическими, что позволяет изменять их длину. Для этого штанги содержат дистанционно управляемый пусковой механизм, который выполнен с возможностью управлять степенью удлинения и сборками штанги. В сочетании с изменением положения уплотнителя, изменение длины штанги позволяет более точно регулировать степень раскрытия лопастей, что влияет на маневренность.At the same time, the rods are made telescopic, which allows you to change their length. To do this, the rods contain a remotely controlled trigger mechanism, which is configured to control the degree of elongation and assemblies of the rod. Combined with changing the position of the compactor, changing the length of the boom allows more precise control of the degree of opening of the blades, which affects maneuverability.
Согласно другому варианту воплощения лопасти прикреплены к поршню и к первому концу штанг. Второй конец штанг прикреплен через вспомогательный рычаг управления к муфте, расположенной на поршне с возможностью совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси поршня. Вспомогательный рычаг предназначен передавать на штангу изменение положения штанги управления лопастями.According to another embodiment, the vanes are attached to the piston and to the first end of the rods. The second end of the rods is attached through the auxiliary control lever to the clutch located on the piston with the ability to reciprocate along the piston axis. The auxiliary lever is designed to transmit to the rod a change in the position of the blade control rod.
На Фиг. 3 изображено положение плоскости лопастей перпендикулярно относительно оси поршня. При этом поршень и штанги управления лопастями движутся синхронно. При таком положении лопастей обеспечивается наибольшее сопротивление среде, что обеспечивает максимальную отталкивающую силу, во время движения поршня в направлении, противоположном ожидаемому направлению движения тела.On FIG. 3 shows the position of the plane of the blades perpendicular to the axis of the piston. In this case, the piston and control rods of the blades move synchronously. With this position of the blades, the greatest resistance to the medium is provided, which provides the maximum repulsive force, during the movement of the piston in the direction opposite to the expected direction of movement of the body.
На Фиг. 4 изображен момент передачи смещения штанг управления лопастями относительно оси поршня. Это приводит к отклонения плоскости лопастей от ортогонального положения относительно оси поршня при завершении рабочей фазы, что обеспечивает изменение (отклонение) направления движения тела.On FIG. 4 shows the moment of transmission of the displacement of the control rods of the blades relative to the axis of the piston. This leads to deviation of the plane of the blades from the orthogonal position relative to the axis of the piston at the end of the working phase, which provides a change (deviation) in the direction of movement of the body.
На Фиг. 5 изображено положение лопастей во время нейтральной фазы, когда поршень движется в направлении начального положения. При этом лопасти складываются, уменьшая при этом сопротивление встречному потоку среды.On FIG. 5 shows the position of the vanes during the neutral phase when the piston moves towards the initial position. In this case, the blades are folded, while reducing the resistance to the oncoming flow of the medium.
На Фиг. 6 изображено присоединение каждого из первых концов штанг управления лопастями к соответствующим усилителем движения. Блок асинхронного управления получает данные датчика движения о текущем направлении движения поршня для определения момента запуска усилителя движения для каждой отдельной штанги управления лопастями. На концах штанг управления также размещены отбойники-амортизаторы для предупреждения повреждения лопастей поршня.On FIG. 6 shows the attachment of each of the first ends of the paddle control rods to a respective drive amplifier. The asynchronous control unit receives motion sensor data on the current direction of movement of the piston to determine the start moment of the motion amplifier for each individual vane control rod. At the ends of the control rods there are also shock absorbers to prevent damage to the piston blades.
Среда, в которой должен перемещаться поршень, в рабочей фазе должна минимально влиять на тело, но проявлять большое сопротивление движению поршня в рабочей фазе, то есть в противоположном направлении относительно движения поршня, но в направлении ожидаемого движения тела и в нейтральной фазе среда должна проявлять минимальное сопротивление движению поршня. То есть сопротивление среды поршню в рабочей фазе должен быть большим, чем сопротивление среды телу во время движения поршня в рабочей фазе.The medium in which the piston must move should have minimal effect on the body in the working phase, but show great resistance to the movement of the piston in the working phase, that is, in the opposite direction relative to the piston movement, but in the direction of the expected movement of the body and in the neutral phase, the medium should show a minimum piston movement resistance. That is, the resistance of the medium to the piston in the working phase must be greater than the resistance of the medium to the body during the movement of the piston in the working phase.
Движитель работает следующим образом. Привод запускает в действие средство приведения в действие рычага. При этом передается или крутящий момент для запуска маховика, или напряжение на движущие электромагниты, в зависимости от варианта выполнения средства для приведения в действие рычага. Рычаг начинает вращаться и выполнять колебательное движение относительно точки соединения с корпусом. Нижняя часть рычага вызывает возвратно-поступательное движение поршня в направлении, противоположном ожидаемому направлению движения тела. При этом лопасти под действием сопротивления среды раскрываются и образуют плоскость, которая составляет с осью поршня угол больший за ноль градусов и меньший или равный 90 градусов, что увеличивает площадь сопротивления среде. Поршень отталкивается от среды, и тело начинает двигаться. Далее цикл повторяют.The mover works as follows. The drive actuates the means for actuating the lever. In this case, either a torque is transmitted to start the flywheel, or a voltage is transmitted to the driving electromagnets, depending on the embodiment of the means for actuating the lever. The lever begins to rotate and perform an oscillatory movement about the connection point with the body. The bottom of the arm causes the piston to reciprocate in the opposite direction of the body's expected direction of movement. In this case, the blades under the action of the resistance of the medium open and form a plane, which makes an angle with the axis of the piston greater than zero degrees and less than or equal to 90 degrees, which increases the area of resistance to the medium. The piston is repelled from the medium, and the body begins to move. Then the cycle is repeated.
Ниже приведены расчеты мощности одного двигателя и скорости движения поршня, чтобы обеспечить поддержание центра масс системы тело - поршень неподвижным относительно поверхности земли в рабочей фазе поршня, когда ось поршня ориентирована вертикально относительно земли и общая масса системы менее 130 кг.Below are calculations of the power of one engine and the speed of the piston to ensure that the center of mass of the body-piston system remains stationary relative to the ground in the working phase of the piston, when the piston axis is oriented vertically relative to the ground and the total mass of the system is less than 130 kg.
В качестве лопастей поршня использована пара прямоугольных пластин, изготовленных из прочных легких материалов, например магниевых сплавов, которые образуют прочную и легкую сплошную поверхность общей площадью 4 квадратных метра. Безразмерный аэродинамической коэффициент сопротивления принят за 2,0. Ускорение свободного падения - 9,81 м / c2. Плотность воздуха за 1,3 кг / м3. Отсюда получим необходимую скорость движения поршня, и необходимую мощность движителя:The piston blades are a pair of rectangular plates made of durable lightweight materials, such as magnesium alloys, which form a solid and lightweight solid surface with a total area of 4 square meters. The dimensionless aerodynamic drag coefficient is taken as 2.0. Free fall acceleration - 9.81 m / s 2 . Air density per 1.3 kg/m 3 . From here we get the required piston speed, and the required propulsion power:
Скорость движения поршня относительно воздуха 16 м/с. Мощность одного движителя: 21 кВт.The speed of the piston relative to the air is 16 m/s. Power of one mover: 21 kW.
Специалисту в данной области на основе данного описания должны быть очевидными принцип работы заявленного движителя и замена составляющих движителя на аналогичные по сути.On the basis of this description, the principle of operation of the claimed propulsion device and the replacement of propulsion components with essentially similar ones should be obvious to a person skilled in the art on the basis of this description.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201710179 | 2017-10-23 | ||
| UAA201710179A UA117724C2 (en) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | MOVEMENT (OPTIONS) AND METHOD OF MOVEMENT |
| PCT/UA2018/000117 WO2019083490A1 (en) | 2017-10-23 | 2018-10-22 | Body drive (variants) and method of body movement |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020114246A RU2020114246A (en) | 2021-11-25 |
| RU2020114246A3 RU2020114246A3 (en) | 2022-03-24 |
| RU2772948C2 true RU2772948C2 (en) | 2022-05-27 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU6441A1 (en) * | 1926-09-11 | 1928-09-29 | С.Г. Горшков | Valve ship propulsion with swiveling hinges attached to the engine rod, plates |
| GB1430295A (en) * | 1973-05-18 | 1976-03-31 | Williams J A | Propeller for boats |
| SU1384477A1 (en) * | 1985-04-23 | 1988-03-30 | Б.Н. Боженко и В.М. Гладкий | Shipъs propulsion and power plant propulsive complex |
| CN104842341B (en) * | 2015-05-25 | 2016-08-31 | 哈尔滨工业大学 | A kind of resonant wing robot of flapping |
| RU170947U1 (en) * | 2016-11-21 | 2017-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Ornithopter |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU6441A1 (en) * | 1926-09-11 | 1928-09-29 | С.Г. Горшков | Valve ship propulsion with swiveling hinges attached to the engine rod, plates |
| GB1430295A (en) * | 1973-05-18 | 1976-03-31 | Williams J A | Propeller for boats |
| SU1384477A1 (en) * | 1985-04-23 | 1988-03-30 | Б.Н. Боженко и В.М. Гладкий | Shipъs propulsion and power plant propulsive complex |
| CN104842341B (en) * | 2015-05-25 | 2016-08-31 | 哈尔滨工业大学 | A kind of resonant wing robot of flapping |
| RU170947U1 (en) * | 2016-11-21 | 2017-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Ornithopter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6938853B2 (en) | Biomimetic mechanism for micro aircraft | |
| KR101031869B1 (en) | Flapping system for a large flapping angle generation | |
| US9428269B1 (en) | Methods and apparatus to achieve independent six degree control of flapping wing micro air vehicle | |
| US10377478B2 (en) | Thrust-generating rotor assembly | |
| EP2470781B1 (en) | Method and apparatus for oscillating a foil in a fluid | |
| US20110278391A1 (en) | Dragonfly unmanned aerial vehicle | |
| JP6598879B2 (en) | Motor-type device having reciprocating motion of moving member and accompanying control method | |
| NO20170091A1 (en) | A Spring System Varying Stiffness With Applied Force | |
| CN107867397B (en) | Linear ultrasonic motor driven miniature ornithopter | |
| RU2772948C2 (en) | Mover (options) and body movement method | |
| JP2008081094A (en) | Ornithopter | |
| Khan et al. | Design of flapping mechanisms based on transverse bending phenomena in insects | |
| KR101549994B1 (en) | Structure of flapping robotic wing | |
| JP2023524988A (en) | Levitation Propulsion Unit-2 (LPU-2) | |
| KR100618351B1 (en) | Apparatus for flapping wings | |
| CN111295328B (en) | Fuselage drive (variant) and method for moving a fuselage | |
| CN109466651A (en) | A kind of Amphibious mini quadruped robot Land Movement control method | |
| Żbikowski et al. | Some aeromechanical aspects of insect-like flapping wings in hover | |
| US2086883A (en) | Ornigyro | |
| CN107140207B (en) | Aircraft with a plurality of aircraft body | |
| Chung | Development of new actuators for flapping wing flight | |
| DK178492B1 (en) | Propulsion system with oscillating masses | |
| Oppenheimer et al. | Development of a flapping wing mechanism that can produce lift greater than weight | |
| FEARING | Toward micromechanical flyers | |
| IL301684B2 (en) | System and Method for Power Generation |