SE1350594A1 - Framdrivningsanordning - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en framdrivningsanordning för framdrivning av en enhet i en bestämd färdriktning genom utnyttjande av gyroskopisk kraft, innefattande en långsträckt huvudaxel, en medbringare anordnad till huvudaxeln, minst ett med en rotationsaxel försett gyro anordnat till medbringaren på avstånd från huvudaxeln, en motor för drivning av gyrots rotation samt ställdon för reglering av vinkeln mellan gyrots axel och huvudaxeln. Den innefattar en motor som roterar huvudaxeln. Uppfinningen avser även en metod för framdrivning av en enhet med en framdrivningsanordning.Fig. 1

Description

rotation. Med fördel är hastigheten med vilken huvudaxeln roteras konstant, men det bör inses att denna hastighet kan varieras.

Till huvudaxeln 6 är monterat en medbringare 9. Medbringaren 9 är så anordnad att den följer med huvudaxelns 6 rotation när denna roterar. Till medbringaren 9 är anordnad minst ett gyro 10. Ett gyro, som schematiskt visas i figur 2A är allmänt känt som en anordning med ett hjul, svänghjul 11, som kan sättas i rotation på en axel 12. När svänghjulet 11 roterar strävar axeln 12 efter att behålla sin riktning, och gör motstånd mot försök att ändra riktning hos axeln. Om gyrot 10 placeras på en plats i rummet, sker inget annat än att svänghjulet 11 roterar. Men om gyrot 10 sätts i omloppsbana kring en axel 6, med svänghjulets axel vinkelrätt ut från omloppsbanans axel, börjar gyrot sträva efter att inta det läge där svänghjulet 11 roterar lättast. Detta läge infinner sig när riktningen på omloppsbanan och svänghjulets yttre periferi är samma. Exempelvis om en omloppsbana sker medurs kring en vertikal rotationsaxel sett uppifrån, och gyrots axel är väsentligen parallell med rotationsaxeln, så roterar svänghjulets yttre periferi medurs. Detta är det läge som gyrot eftersträvar, eftersom minst motstånd uppkommer.

Om gyrot 10 därefter manövreras så att dess rotationsaxel 12, dvs den axel som svänghjulet snurrar på, vänds åt andra hållet parallellt med omloppsbanans rotationsaxel, strävar gyrot till att hamna i det först beskrivna läget. När gyrot befinner sig i sitt andra läge, med axeln riktad åt andra hållet, sker således svänghjulets rotation motsatt omloppsbanans rotationsriktning. Som en naturlig del av ett gyros funktion, uppkommer en kraft när gyrots axel strävar mot att inta det första beskrivna läget, med likriktad rotation hos omloppsbanan och svänghjulets periferi. Det är denna kraft och verkan, när gyrot tvingas bort från sitt eftersträvande läge, som bidrar till uppfinningen, och kommer härefter att benämnas gyroskopisk kraft. Den gyroskopiska kraftens riktning är styrd av vilken riktning gyrots svänghjul roterar och omloppsbanans riktning. Exempelvis i figur 1 är huvudaxelns rotation medurs 13, och när gyrona enligt figuren befinner sig i sitt eftersträvande läge är deras rotationsriktning medurs 14. När gyrona manövreras nedåt i figuren, uppkommer den gyroskopiska kraften vilken driver stativet och/eller farkosten i riktning med pilen i figuren. Gyrots konstruktion utgör således inte en del av uppfinningen.

Gyrot 10 är fastsatt vid eller innefattar en motor 16 för rotation av gyrot enligt figur 2A. Gyrots rotationshastighet är avsedd att vara högre än huvudaxelns 6 rotationshastighet. Gyrots rotationsaxel 12 sammanfaller med fördel med motorns 16 axel, men motorn kan även vara utformad med en växel eller drev för drivning av gyrots svänghjul. Såväl gyrots motor 16 som huvudaxelns motor 5 innefattar en elektriskt driven elmotor, men det bör inses att andra typer av motorer kan användas, exempelvis trycklufts- eller hydraulmotorer eller någon form av förbränningsmotor eller motor som använder annat drivmedel.

Medbringaren 9 är i en första utföringsform som visas i figur 1 utformad som en sidoaxel 17.

Sidoaxelns 17 ena ände är ledbart infäst till huvudaxeln med hjälp av gångjärn 18. Gångjärnen 18 är så anordnade att sidoaxeln 17 endast kan ledas parallellt med huvudaxelns 6 riktning, dvs så att Sidoaxelns 17 andra fria ände kan manövreras mot huvudaxelns 6 båda ändar, dvs mellan -90 och +90 grader från ett plan 19 vinkelrätt mot huvudaxelns utsträckning, kring en vridningsaxel 20 som är väsentligen parallell med nämnda plan 19. Gångjärnen 18 följer med i huvudaxelns 6 rotation, vilket ger sidoaxelns fria ände en bågformig rörelse kring huvudaxelns centrumlinje 21. Vid sidoaxelns fria ände är anordnat ett gyroskop eller gyro 10. l denna utföringsform är riktningen på svänghjulets rotationsaxel 12 styrd av sidoaxelns 17 riktning, dvs svänghjulets rotationsaxel 12 utgör en förlängning av sidoaxeln 17.

Sidoaxeln 17 kan vara så utformad att dess centrum 22 är fastsatt tili gångjärnet 18 på så sätt att sidoaxeln skjuter ut på ömse sidor av huvudaxeln 6 enligt figur 2B. Denna konstruktion medför att när sidoaxelns ena fria ände 23 är riktad mot den avsedda färdriktningen 15 är sidoaxelns andra fria ände 24 riktad med den avsedda färdriktningen. Fördelen med denna konstruktion är att det krävs mindre kraft för att reglera sidoarmens rörelse, än om sidoaxeln med sin ena ände är ledat infäst till huvudaxeln.

Det bör inses att fler sidoarmar än två kan användas. Fördelen med fler sidoarmar är att framdrivningen blirjämnare och mer kontinuerlig än med ett mindre antal sidoarmar. Gyrots rörelse i riktning motsatt den avsedda färdriktningen 15 kan manövreras hastigare än dess rörelse i riktning med färdriktningen, i det fall där antalet sidoarmar är fler än en.

Mellan huvudaxeln och sidoaxeln är anordnade ställdon 25 för manövrering av sidoaxelns 17 rörelse, som visas i figur 4A - 4D. Ställdonets 25 ena fästpunkt 26 på huvudaxeln 6 är på avstånd från gångjärnet 18. Ställdonets 25 andra fästpunkt är anordnad på sidoaxeln 17, med fördel mitt mellan sidoaxelns fria ände och sidoaxelns infästning i gångjärnet 18. Ställdonet utför en styrd fram- och återgående rörelse 27 medtagande sidoaxeln 17.

Ställdonet kan innefatta en drag- eller tryckfjäder 28 enligt figur 4B, som endast är verksam åt ett håll. Men det kan även innefatta en elektrisk solenoid eller elmagnet 29, vilken växelvis på en given signal drar in eller skjuter ut en styrarm. Ställdonet kan även innefatta ett kolvcylinderorgan 30, där kolven innefattar en kolvstång som skjuter ut genom en cylindertopp på känt sätt.

Kolvcylinderorganet 30 kan vara av den typ som är hydrauliskt, pneumatiskt eller på annat sätt mediumaktiverad. Kolvcylinderorganet kan även vara av den typ som aktiveras av magnetism, där elmagneter växelvis drar en kolv inne i cylindern mellan kolvens ändlägen, eller motsvarande med elektricitet. Exempel på utformningen av en elmagnet eller kolvcylinderorgan visas i figur 4A.

Ställdonet 25 kan även innefatta en kuggkrans 31, drev 32 och länkarmar 33 som visas i figur 4D.

Kuggkransen 31 är stationärt anordnad koncentriskt med huvudaxeln 6. Med fördel kan kuggkransen 31 vara infäst i stativet 3, men kan även vara monterad till infästningen för huvudaxelns 6 drivmotor 5. I anslutning till huvudaxeln 6 är anordnat ett drev 32. Drevet sitter roterbart anordnat på en axel som skjuter ut från huvudaxeln 6, vilken axel medföljer huvudaxelns rotation. Drevet 32 är placerat så att dess kuggar går i ingrepp med kuggkransens 31 kuggar. Mellan drevet 32 och sidoaxeln 17 är anordnat en länkarm 33. Länkarmen 33 innefattar en arm som med sin ena ände är fastsatt i sidoaxeln 17 och med sin andra ände är fastsatt till drevet 32 på avstånd från drevets centrum. När huvudaxeln 6 sätts i rotation, börjar drevet 32 rotera genom samverkan med kuggkransens 31 kuggar. När drevet 32 roterar ges länkarmen 33 en fram och återgående rörelse, varvid sidoaxeln 17 bringas att utföra sin fram och återgående rörelse 37.

Ställdonet kan vara så utformat att dess aktiva rörelse verkar på sidoaxeln när sidoaxeln ska manövreras till det läge där den är riktad motsatt den avsedda färdriktningen. Sidoaxelns rörelse åt andra hållet, dvs till det läge där den är riktad i samma riktning som den avsedda färdriktningen, genomförs av gyrots kraft. Vid denna rörelse åt andra hållet verkar ställdonet endast med en bromsande kraft. Gyrots rotatlonsriktning genererar en kraft som får gyrot med dess sidoarm att tvingas i riktning med färdriktningen. Om gyrots rotationsriktning är den omvända, kommer gyrots kraft att tvinga sidoaxeln i riktning mot färdriktningen.

Ställdonet 25 kan innefatta kuggdrev 34 när två sidoarmar används enligt figur 4C. Kuggdreven 34 är så anordnade att ett centralt kuggdrev 35 ges en fram- och återgående vridning av en motor eller av huvudaxelns rotation. vardera sidoarm är försett med ett kuggdrev 34 som drivs av det centrala kuggdrevet 35. När det centrala kuggdrevet 35 vrids åt ena hållet, manövreras ena sidoarmen mot färdriktningen och den andra sidoarmen med färdriktningen. En vridning av det centrala kuggdrevet ger motriktade rörelser hos sidoarmarna. l en annan utföringsform kan den bromsande kraften hos ställdonet lagras och användas vid dess aktiva rörelse, exempelvis genom uppladdning av ett energilagrande medium. Detta energilagrande medium kan vara ett batteri, en kondensator, en gas- eller hydraulbehållare eller liknande.

Stativet innefattar vidare en på figurerna ej visad styrutrustning i form av elektroniska och datoriserade signalavgivande enheter. Styrutrustningen kontrollerar och reglerar varvtalet hos huvudaxelns motor, gyronas motorer samt ställdonens rörelse. Den elektroniska styrningen programmeras via datorenheten att skicka signaler till medbringaren och ställdonen att utföra dess rörelser vid bestämda tidpunkter.

Vid igångsättning av framdrivningsanordningen 2 bestäms huvudaxelns rotation 13, exempelvis medurs. När gyronas rotation startas, tillåts det ena gyrot att dras i samma riktning som den avsedda färdriktningen 15. Det andra gyrot manövreras med hjälp av ställdonet 25 via medbringaren till sitt ändläge riktad motsatt färdriktningen. Under huvudaxelns 6 rotation manövreras gyrona därefter växelvis mellan sina respektive ändlägen. När ett gyro manövreras i riktning motsatt den avsedda färdriktningen åstadkommes den gyroskopiska drivande kraft, som verkar på stativet i samma riktning som den avsedda färdriktningen. l ytterligare en utföringsform som visas i figur 3A är medbringaren 9 utformad som en krans 36 koncentriskt anordnad kring huvudaxeln 6. Kransen 36 är anordnad till en mekanism, exempelvis enligt kuggstångsprincipen, som ger kransen en styrd fram- och återgående rörelse 37 längs huvudaxelns 6 utsträckning. l denna utföringsform är minst två gyron monterade till kransen, men det bör inses att fler gyron än två kan monteras. Gyrona är så monterade att dess rotationsaxlar kan vinklas mellan sina ändlägen, förslagsvis mellan -90 grader och +90 grader från ett plan 38 vinkelrätt mot huvudaxeln 6. Vinklingen av gyrona kan ske med elektriska ställdon anordnade mellan varje gyro och kransen, eller med kugghjul och drev som drivs av ett enda ställdon. Med fördel kan Vinklingen av gyrona, i detta fall två gyron, anordnas så att när ett gyro vinklas i riktning mot +90 grader, vinklas det andra i riktning mot -90 grader. Figur 3A visar gyrona i ett ändläge, dvs vinklade - 90 eller +90 grader från planet 38.

I den utföringsform som visas i figur 3A är kransen anordnad så att den medföljer huvudaxelns 6 rotation. Gyrona är mellan sina ändlägen vridbart anordnade till kransen medelst ställdon, och är med fördel vridbara 90 grader på så sätt att när axeln 12 hos gyrots svänghjul 11 är vinkelrät mot huvudaxeln 6 som visas i figur 38, kan gyrot manövreras eller vinklas åt båda håll. Manövreringen sker med elmotorer eller manöverarmar och ställdon anordnade till manöverarmarna. Ställdonen kan innefatta elmagneter, men kan även enkla fjädrar. När kransen befinner sig i sitt ena ändläge, är gyrona vinklade i läget med minst motstånd, exempelvis +90 grader från kransens plan. Under kransens förflyttning i riktning mot sitt andra ändläge, vrids gvrona till det läge där mesta motståndet finns, för att sedan vridas tillbaks igen när kransen förflyttas mot sitt första ändläge.

Den framdrivande kraften åstadkommas genom att kransen 35, under det att huvudaxeln 6 roterar, manövreras växelvis mellan sitt övre och nedre läge enligt figur 3A. När ett gyro befinner sig i sitt eftersträvande läge, och kransen manövreras i riktning mot sitt nedre ändläge, under det att gyrots axel vrids bort från gyrots eftersträvande läge, så skapas den gyroskopiska frarnåtdrivande kraften.

Det bör inses att gyrot kan börja vinklas från sitt eftersträvande läge innan kransen när sitt övre ändläge. På samma sätt påbörjas gyrots vridning i omvänd riktning innan kransen når sitt nedre ändläge. i en annan utföringsform som visas i figur 5 kan det centrala kuggdrevet 35 som visas i figur AC vara utformat med en motor som roterar rnedloringaren/sidoaxeln 360 grader. lvledloringaren 9 är med sitt centrum monterat till kuggdrevet 35 så att medbringaren skjuter ut på ömse sidor av huvudaxeln, och roterar med det centrala kuggdrevet i ett plan väsentligen parallellt med huvudaxelns plan. När ett gyro är på väg mot sitt eftersträvande läge, är det andra gyrot på väg bort från sitt eftersträvande läge. Den hävstångsverkan som uppkommer när det ena gvrot är på väg mot sitt eftersträvande läge, hjälper motorn att rotera medbringaren när det andra gyrot är på väg mot sitt eftersträvande läge. När så det andra gvrot når sitt läge längst bort från sitt eftersträvande läge, fortsätter gyrot sin förflyttning så att det istället är på väg till sitt eftersträvande läge, varvid det första gyrot å sin sida är på väg bort från sitt eftersträvande läge. l denna utföringsform kan sidoaxeln eller medbringaren istället innefatta ett hjul eller en ring orienterat parallellt med huvudaxeln, med gyrona anordnade till ringen och där svänghjulets axel hos gyrot är vridfast monterad på samma sätt som en eker i ett cykelhjul.

De gradantal som beskrivs ovan utgör bara exempel, och det bör inses att graderna med vilka gyrona kan vinklas kan modifieras för att ge drivmotorn en avsedd verkan.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till det ovan beskrivna och på ritningarna visade, utan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i de efterföljande patentkraven angivna uppfinningstanken.

Claims (1)

1. 0. 11. Patentkrav Framdrivningsanordning (2) för framdrivning av en enhet (1) i en bestämd färdriktning (15) genom utnyttjande av gyroskopisk kraft, innefattande en långsträckt huvudaxel (6), en medbrlngare (9) anordnad till huvudaxeln (6), minst ett med en rotationsaxel (12) försett gyro (10) anordnat till medbringaren (9) på avstånd från huvudaxeln (6), en motor (16) för drivning av gyrots (10) rotation samt ställdon (25) för reglering av vinkeln mellan gyrots axel (12) och huvudaxeln (6), k ä n n e t e c k n a cl av att den innefattar en motor (5) som roterar huvudaxeln (6). Framdrivningsanordning enligt patentkrav 1, varvid vinkelns gränslägen är mellan -90 grader och +90 grader sett från ett plan vinkelrätt mot huvudaxelns (6) längdriktning. Framdrivningsanordning enligt något av föregående patentkrav, varvid medbringaren (9) innefattar en arm vridbart styrt infäst i huvudaxeln (6). Framdrivningsanordning enligt patentkrav 3, varvid medbringaren (9) är infäst i ett gångjärn (18) för vridning av medbringaren (9) parallellt med huvudaxelns (6) längdriktning mellan medbringarens (9) ändlägen. Framdrivningsanordning patentkravet 1, van/id ställdonen (25) reglerar medbringarens (9) rörelse. enligt Framdrivningsanordning enligt något av föregående patentkrav, varvid ställdonen (25) innefattar drag och/eller tryckfjädrar (28). Framdrivningsanordning enligt något av föregående patentkrav, varvid ställdonen innefattar en elmagnet (29). Framdrivningsanordning enligt något av föregående patentkrav, varvid ställdonen innefattar mediumaktiverade kolvcylinderorgan (30). Framdrivningsanordning enligt patentkrav 1, varvid ställdonen (25) drivs av huvudaxelns (6) rotation och innefattar en kuggkrans (31), ett drev (32) och en reglerarm (33). Framdrivningsanordning enligt patentkrav 9, varvid kuggkransen (31) är stationärt anordnad koncentrisk med huvudaxeln (6), att drevet (32) roterar med huvudaxeln (6) och att reglerarmen (33) sträcker sig från medbringaren (9) till en punkt hos drevet (32) på avstånd från drevets (32) centrum. Framdrivningsanordning enligt patentkrav 1, varvid medbringaren (9) innefattar en krans (36) med ett plan (38) som är vinkelrätt mot huvudaxelns (6) utsträckning och koncentriskt anordnad till huvudaxeln (6), till vilken krans gyrot (10) är monterat. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Framdrivningsanordning enligt patentkrav 11, varvid kransen (36) är anordnad att utföra en fram- och återgående rörelse i huvudaxeins (6) längdriktning. Framdrivningsanordning enligt patentkraven 11 - 12 varvid gyrot (10) är vridbart infäst tiil kransen (36). Framdrivningsanordning enligt patentkrav 13, varvid gyrot (10) är vridbart med sin axel (12) mellan sina gränsiägen vid mellan ~90 grader och +90 grader från sitt i kransens (36) plan (38) sammanfaliande neutrailäge. Framdrivningsanordning enligt patentkrav 11 - 14, varvid gyrot (16) vrids mellan sina gränslägen under kransens (36) fram- och återgående röreise. Frarndrivningsanordning enligt patentkrav 1, varvid rnedbringaren (9) innefattar en krans (36) med ett pian (38) som är paraiielit med huvudaxeins (6) utsträckning och roterbart anordnad tiil huvudaxeln (6), till viiken krans gyrot (10) är monterat. lvietod för framdrivning av en enhet med en framdrivningsanordníng eniigt patentkravet 1, kännetecknad av att huvudaxeins (6) motor (5) kontinuerligt roterar huvudaxein. Metod enligt patentkrav 17, varvid hastigheten hos motorn (5) som driver huvudaxelns (6) rotation kan manövreras. Metod eniigt något av patentkraven 17 - 18, varvid gyrot (10) manövreras växelvis meilan sitt i förhållande tili den avsedda färdriktningen (15) medriktade respektive motriktade lägen. Metod enligt något av patentkravet 18, varvid hastigheten med vilken medbringarens (9) rörelse manövreras i riktning motsatt den avsedda färdriktningen (15) är högre än den hastighet medbringarens röreise manövreras i riktning med den avsedda färdriktningen.