УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 1995 года по МПК A63B25/08 

Изобретение относится к спорту, а именно к устройствам для передвижения человека.

Известно устройство для передвижения человека, содержащее верхнюю платформу для размещения стопы, средство крепления ее к ноге, нижнюю платформу с амортизатором, закрепленным на обращенной к опоре поверхности, установленную подвижно относительно верхней платформы с помощью вертикального направляющего стержня, связанного с ней и размещенного внутри направляющей трубки, прикрепленной к боковой поверхности верхней платформы, двухтактный двигатель внутреннего сгорания, включающий цилиндр, прикрепленный к боковой поверхности верхней платформы со стороны, противоположной направляющей трубки, поршень со штоком, связанным с нижней платформой, головку цилиндра с впускными каналами, клапаном, седлом и топливопроводящими каналами, выпускное устройство, установленное на цилиндре вблизи нижней мертвой точки поршня и управляемое подпружиненным золотником, снабженным рычагом, выведенным через прорезь в подпоршневую полость цилиндра, околоколенную дугу, жестко связывающую головку цилиндра с направляющей трубкой.

Недостатком известного устройства для передвижения человека является трудность управления работой двигателя вследствие несовершенства топливоподачи.

Целью изобретения является увеличение надежности системы топливоподачи путем распыливания топлива при движении воздуха из компрессора в ресивер, что обеспечивает бесперебойность работы двигателя при беге, приводит к равномерному, ритмичному бегу человека с уменьшением его энергозатрат, улучшение топливной экономичности путем организации послойного смесеобразования в цилиндре двигателя, улучшение экологических характеристик путем предотвращения испарения топлива из топливного бачка в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передвижения человека, содержащее верхнюю платформу для размещения стопы, средство крепления ее к ноге, нижнюю платформу с эластичным элементом, закрепленным на обращенной к опоре поверхности, установленную подвижно относительно верхней платформы с помощью вертикального направляющего стержня, связанного с ней и размещенного внутри направляющей трубки, прикрепленной к боковой поверхности верхней платформы, двухтактный двигатель внутреннего сгорания, включающий цилиндр, прикрепленный к боковой поверхности платформы со стороны противоположной направляющей трубки, поршень со штоком, связанным с нижней платформой, головку цилиндра с перепускным клапаном, перепускной канал, сообщающий подпоршневую полость цилиндра с надпоршневой, выпускное окно, нижняя кромка которого выполнена на уровне верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке, вводится выпускное устройство, установленное на цилиндре вблизи нижней мертвой точки поршня и управляемое подпружиненным толкателем, выведенным через прорезь в подпоршневую полость и связанным с выпускным клапаном посредством коромысла, при этом толкатель выполнен в нижней части со скосом, обращенным в сторону цилиндра, закрепленным шарнирно, и подпружинен в ту же сторону; снабжается ресивером в форме трубки, связывающей головку цилиндра с направляющей трубкой, направляющий стержень снабжен поршнем, закрепленным на его свободном конце; ресивер имеет общую полость с клапанно-распределительной коробкой, сообщающиеся через отверстие с впускным каналом головки цилиндра, а через клапаны коробки - с атмосферой, с верхней внутренней полостью направляющей трубки и с подпоршневой полостью цилиндра; впускным клапаном, расположенным в нижней части цилиндра, и каналом с клапаном, соединяющим подпоршневую полость цилиндра с впускным каналом головки цилиндра, причем подпоршневая полость направляющей трубки соединена с полостью ресивера через топливоподающее устройство, состоящее из воздушного и топливного клапанов; ресивер связан с полостью топливного бачка посредством канала и обратного клапана.

Введение распыливания топлива при движении воздуха из компрессора в ресивер и подача топлива под постоянным давлением, которое поддерживается в топливном бачке и нагнетается туда вследствие дозарядки ресивера чистым воздухом при ходе рабочего поршня вниз, позволяет исключить возможные перебои в подаче топлива в цилиндр, что ведет к увеличению надежности системы топливоподачи; при ходе рабочего поршня вниз чистый воздух, находящийся в подпоршневой полости цилиндра, через канал с клапаном поступает в ресивер и отжимает находящуюся там новую порцию топливовоздушной смеси к клапанно-распределительной коробке, при открытии выпускного клапана осуществляется продувка цилиндра от отработавших газов чистым воздухом и по мере падения давления в ресивере топливовоздушная смесь сама начинает поступать в цилиндр, смесь получается более богатой у верхней мертвой точки поршня, что позволяет получить послойное смесеобразование, а это в свою очередь улучшает топливную экономичность; использование герметичного не соединенного с атмосферой в процессе всей выработки топлива топливного бачка исключает испарение топлива, что позволяет улучшить экологические характеристики.

Известно использование в двигателестроении впускного клапана для впуска топлива, впускного воздушного клапана для впуска новой порции воздуха, обратного клапана для поддержания определенного уровня давления. Введение этих конструктивных элементов в заявляемом устройстве позволяет получить новый положительный эффект. А именно, увеличивается надежность системы топливоподачи путем распыливания топлива при движении воздуха из компрессора в ресивер, и подача его под постоянным давлением, которое поддерживается в топливном бачке и нагнетается туда, вследствие дозарядки ресивера чистым воздухом при ходе рабочего поршня вниз; улучшается топливная экономичность путем организации послойного смесеобразования, которое образуется вследствие введения продувки цилиндра от отработавших газов чистым воздухом, поступающим из поршневой полости цилиндра, при ходе рабочего поршня вниз, а топливовоздушная смесь поступает в цилиндр после продувки по мере падения давления в ресивере; улучшение экологических характеристик путем использования герметичного не соединенного с атмосферой в процессе всей выработки топлива топливного бачка. Этот эффект получается при совместном введении этих мер, что является новым свойством, не известным ранее.

На фиг. 1 изображено заявленное устройство для передвижения человека, общий вид; на фиг. 2 - клапанно-распределительная коробка с топливоподающим устройством.

Заявляемое устройство для передвижения человека имеет верхнюю платформу 1 для размещения на ней ноги, нижнюю платформу 2 с упругим элементом 3 на обращенной к опоре поверхности, установленную подвижно относительно верхней платформы 1 с помощью вертикального стержня 4, расположенного внутри направляющей трубки 5 с уплотнением 6, прикрепленной к боковой поверхности верхней платформы, двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр 7, прикрепленный к боковой поверхности верхней платформы 1 со стороны, противоположной трубке 5, шток 8 поршня 9, связанного с нижней платформой 2, направляющий узел с уплотнением 10, головку цилиндра 11 с перепускным клапаном 12 и пружиной 13, впускной канал 14 головки цилиндра 11, выпускное окно 15, выпускное устройство, установленное на цилиндре 7 вблизи нижней мертвой точки поршня 9 на уровне выпускного окна 15, содержащее корпус 16 с отверстием 17, выпускной клапан 18 соединен с коромыслом 19, закрепленным на оси 20, толкатель 21 соединен с коромыслом 19 и снабжен пружиной 22, причем конец толкателя 21 выведен через прорезь в подпоршневую полость цилиндра 7. Направляющий стержень 4 снабжен поршнем 23. Ресивер 25, связывающий головку цилиндра 11 с клапанно-распределительной коробкой 24, выполнен в виде трубки и внутренней полостью сообщается с впускным каналом 14 головки цилиндра 11. Клапанно-распределительная коробка 24 соединена с направляющей трубкой 5 и топливным бачком 26. Направляющая трубка 5 имеет отверстие 27. Подпоршневая полость цилиндра 7 соединена с атмосферой через воздухоочиститель 28 и клапан 29, и с выпускным каналом 14 через клапан 30 перепускной трубкой 31. Тяга 32 соединена с головкой цилиндра 11 и верхней платформой 1. Клапанно-распределительная коробка 24 имеет полость компрессора 33 (фиг. 2), соединенную с атмосферой через клапан 34 и воздухоочиститель 35. В клапанно-распределительной коробке 24 установлено топливоподающее устройство, состоящее из воздушного клапана 36 с пружиной 37, имеющего топливный канал 38, корпус клапана 41, имеющий каналы 42 и 43, снабжен пружиной 44, находящейся в штуцере 45. Топливный бачок 26 соединен с ресивером 25 воздушным каналом 46 через клапан 47. Топливный клапан 41 соединен с бачком 26 трубкой 48. Воздушный канал 49 соединяет полость компрессора 33 с полостью воздушного клапана. Поршень 9 снабжен пружиной 50 (фиг. 1).

Заявляемое устройство для передвижения человека работает следующим образом.

Для бега человека необходимо два аналогичных устройства для передвижения - по одному на каждую ногу. Стопа ноги в обуви размещается на платформе 1 устройства (фиг. 1). Цилиндр 7 двигателя внутреннего сгорания устройства при этом располагается с наружной стороны голени.

На уровне ресивера 25 располагаются ремни крепления устройства к голени человека. Эти ремни на фиг. 1 не показаны.

Таким образом, человек при беге опирается на поверхность земли посредством устройства через верхнюю платформу 1 цилиндра двигателя 7, шток 8 поршня 9, нижнюю платформу 2 и эластичный элемент 3.

В момент наступания ногой с устройством на поверхность земли поршень 9 со штоком 8 нижней платформой 2 и эластичным элементом находятся в выдвинутом положении, то есть поршень 9 относительно цилиндра 7 находится в нижней мертвой точке.

Надавливая на верхнюю платформу 1 ногой, человек своим весом "надевает" цилиндр 7 двигателя (совместно с направляющей трубкой 5) на поршень 9, который опирается на поверхность земли через шток 8, нижнюю платформу 2 и эластичный элемент 3. В цилиндре 7 происходит сжатие рабочей смеси. В подпоршневой полости цилиндра 7 образуется разряжение, клапан 30 закрывается и воздух через клапан 29 и воздухоочиститель 28 засасывается в подпоршневую полость цилиндра 7.

Одновременно с движением цилиндра 7 двигается вниз и направляющая трубка 5, так как она жестко связана с цилиндром 7 посредством тяги 32, ресивера 25 и верхней платформы 1. То есть направляющая трубка 5 "надевается" на поршень 23, который через направляющий стержень 4, платформу 2 и эластичный элемент 3 опирается на землю. Воздух из направляющей трубки 5 поршнем 23 через воздушный канал 49 вытесняется в полость воздушного клапана 36. Под давлением воздуха воздушный клапан 36 движется по корпусу клапана 39, стыкуется с топливным клапаном 41, причем топливные каналы 38 и 42 совпадают.

Воздушный клапан 36 движется вместе с топливным клапаном 41 до тех пор, пока не откроется канал 40.

Топливный канал 43 сообщается с каналом 42 в топливном клапане 41 при движении последнего (совместно с воздушным клапаном 36).

При открытии канала 40 воздух под давлением начинает поступать в ресивер 25. Одновременно с открытием канала 40 топливо начинает поступать под давлением из топливного бачка 26 по трубке 48 к топливному клапану 41 и через каналы 38, 42, 43 фонтанирует в канал 40 и распыливается движущимся потоком воздуха. Через канал 40 топливовоздушная смесь поступает в ресивер 25.

В конце хода сжатия, т.е. когда поршни 9 и 23 доходят до верхней мертвой точки, давление в полости 33 направляющей трубки 5 и давление в ресивере 24 выравнивается. Поэтому под давлением пружин 44 и 37 закрывается сначала топливный клапан 41, а затем воздушный клапан 36. В цилиндре 7 под действием высокого давления происходит самовоспламенение топливовоздушной смеси. Увеличение давления при горении заставляет двигаться цилиндр 7 вверх, создавая толчковое усилие, которое передается через верхнюю платформу 1 устройства ноге человека. Используя это усилие, человек бежит, попеременно отталкиваясь от земли левой и правой ногой с устройствами.

При движении поршня 9 относительно цилиндра 7 к нижней мертвой точке закрывается клапан 29 и воздух из-под поршневой полости цилиндра 7 по перепускной трубке 31 через клапан 30 поступает во впускной канал 14 головки цилиндра 11, связанного с ресивером 25. Таким образом происходит дозарядка ресивера 25 чистым воздухом, который "отжимает" в правый конец (фиг. 1) ресивера 25 топливовоздушную смесь. Перепускной клапан 12 продолжает оставаться закрытым из-за того, что давление в цилиндре 7 выше чем в ресивере 25. Вследствие дозарядки ресивера 25 воздухом открывается клапан 47, происходит нагнетание давления в топливный бачок 26.

При движении цилиндра 7 и направляющей трубки 5 вместе с верхней платформой 1 и с размещенной на ней стопой человека вверх в полости 33 создается разрежение и открывается клапан 34, воздух через воздухоочиститель 35 поступает в направляющую трубку 5.

Вблизи нижней мертвой точки поршень 9 своей нижней кромкой через толкатель 21 и коромысло 19 открывает выпускной клапан 18. Отработавшие газы через выпускное окно 15 и отверстие 17 выходят из цилиндра в атмосферу.

После открытия выпускного окна 15 давление в цилиндре 7 падает, открывается перепускной клапан 12 и воздух, находившийся во впускном канале 14 головки цилиндра 11, продувает цилиндр 7. Сначала продувка осуществляется чистым воздухом, а затем топливовоздушной смесью, находящейся в правой части ресивера 25.

Таким образом, устройство готово к новому циклу.

Предлагаемое устройство для передвижения человека позволяет значительно увеличить надежность системы топливоподачи, улучшить топливную экономичность, улучшить экологические характеристики, повысить стабильность бега человека с меньшими энергозатратами.

Изобретение относится к спорту и двигателестроению, а именно к устройствам для передвижения человека. Цель изобретения улучшение технических характеристик свободно-поршневого двигателя, являющегося основным, базовым узлом устройства для передвижения человека, а именно увеличение надежности системы топливоподачи путем распыливания топлива при движении воздуха из компрессора в ресивер и поддержание постоянного давления в топливном бачке, улучшение топливной экономичности путем организации послойного смесеобразования в цилиндре двигателя, улучшение экологических характеристик путем предотвращения испарения топлива из топливного бачка в атмосферу. Двигатель снабжен впускным клапаном, расположенным в нижней части цилиндра, и каналом с клапаном, соединяющим подпоршевую полость цилиндра с впускным каналом головки цилиндра, надпоршневая полость направляющей трубки соединена с полостью ресивера через топливоподающее устройство, состоящее из воздушного и топливного клапанов. Ресивер связан с полостью топливного бачка посредством канала и обратного клапана. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, содержащее верхнюю платформу для размещения стопы, средство крепления ее к ноге, нижнюю платформу с эластичным элементом, закрепленным на обращенной к опоре поверхности, установленную подвижно относительно верхней платформы с помощью вертикального направляющего стержня, связанного с ней и размещенного внутри направляющей трубки, прикрепленной к боковой поверхности верхней платформы, двухтактный двигатель внутреннего сгорания, включающий цилиндр, прикрепленный к боковой поверхности платформы со стороны, противоположной направляющей трубке, поршень со штоком, связанным с нижней платформой, головку цилиндра с перепускным клапаном, перепускной канал, сообщающий подпоршневую полость цилиндра с надпоршневой, выпускное окно, нижняя кромка которого выполнена на уровне верхней кромки поршня при его положении в нижней мертвой точке, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности системы топливоподачи, улучшения топливной экономичности, улучшения экологических характеристик, двигатель внутреннего сгорания снабжен выпускным устройством, установленным на цилиндре вблизи нижней мертвой точки поршня и управляемым подпружиненным толкателем, выведенным через прорезь в подпоршневую полость и связанным с выпускным клапаном посредством коромысла, при этом толкатель выполнен в нижней части со скосом, обращенным в сторону цилиндра, закреплен шарнирно и подпружинен в ту же сторону, ресивером в форме трубки, связывающим головку цилиндра с направляющей трубкой, направляющий стержень снабжен поршнем, закрепленным на его свободном конце, ресивер имеет общую полость с клапанно-распределительной коробкой, сообщающуюся через отверстие с впускным каналом головки цилиндра, а через клапаны коробки - с атмосферой, с верхней внутренней полостью направляющей трубки и с подпоршневой полостью цилиндра, впускным клапаном, расположенным в нижней части цилиндра, и каналом с клапаном, соединяющим подпоршневую полость цилиндра с впускным каналом головки цилиндра, причем надпоршневая полость направляющей трубки соединена с полостью ресивера через топливоподающее устройство, состоящее из воздушного и топливного клапанов, а ресивер связан с полостью топливного бачка посредством канала и обратного клапана.