МАЯТНИКОВЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F03G3/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех отраслях хозяйственной деятельности, где требуется перемещение изделий в агрессивных средах и вакууме, так как маятниковые движители могут размещаться в изолированном от окружающей среды изделии и перемещать его в требуемом направлении.

Известен инерционно-импульсный преобразователь периодического воздействия рабочих инерционных грузов на корпус транспортного средства для сообщения ему требуемого движения, заявка Франции N 2608689, кл. F 03 G 3/08, 1988. В этом преобразователе двигатель вращает ротор, несущий два или более, свободных для поворота в плоскости вращения ротора, массивных колеса, связанных с ротором амортизаторами в виде пружин. При каждом полуповороте одно из колес встречается с упором на корпусе, амортизатор сжимается, массивное колесо поворачивается и дает возможность ротору вращаться в том же направлении. Накопленная в амортизаторе энергия возвращает колесо в первоначальное положение.

Недостатком этого преобразователя являются:
жесткий удар массивного колеса об упор на корпусе, вследствие инерционности колес;
энергия, накопленная в амортизаторе, не используется для создания тяги, а только возвращает массивное колесо в исходное положение;
от работающего двигателя и при ударе вращающейся массы об упор на корпусе возникают, действующие на него, моменты.

Известен инерционно-импульсный преобразователь по заявке Франции N 2608688, кл. F 03 G 3/08, 1988.

В этом преобразователе двигатель через привод, систему кривошипов и шатунов приводит в колебательное движение инерционные массы, качающиеся на штангах соединенных между собой пружиной.

Недостатками этого преобразователя являются:
сложная система привода для колебания масс;
большие потери энергии, вследствие сложного возвратно-поступательного движения массивных элементов привода;
возмущающее действие на корпус крутящего момента от двигателя и колебаний центра тяжести движителя вследствие колебания инерционных масс.

Целью предлагаемого изобретения является устранение изложенных выше недостатков и увеличение коэффициента полезного действия движителя. Указанная цель достигается тем, что в корпусе устанавливается инерционно-импульсный преобразователь периодического воздействия в однонаправленное движение со средством кинематической связи с приводом. Инерционно-импульсный преобразователь выполнен в виде не менее двух пар инерционных масс, закрепленных на концах качающихся штанг, установленных другими концами на неподвижном валу с возможностью колебательного движения относительно друг друга в противоположных направлениях, что достигается их связью через конические зубчатые колеса. Механизм движителя обеспечивает сдвиг фаз колебаний одной пары инерционных масс относительно другой так, что максимальной скорости одной пары соответствует нулевая скорость другой пары. Сдвиг фаз увеличивает коэффициент полезного действия движителя и сохраняет положение центра тяжести движителя при колебании инерционных масс. Кинематическая связь привода с преобразователем выполнена в виде толкателя со взводным механизмом, связанного с корпусом упругим элементом, например пружиной, и с приводом через роликовые элементы, установленные на кривошипных валах привода с возможностью периодического взаимодействия с исполнительным элементом взводного механизма якорем, причем кривошипные валы выполнены с возможностью вращения во встречных направлениях.

Сущность предлагаемого изобретения изображена на чертежах: на фиг. 1 общий вид движителя без задней стенки; на фиг. 2 сечение по А А на фиг. 1.

Маятниковый движитель, изображенный на фиг. 1 и 2, имеет корпус 1 с задней стенкой 2. На корпусе 1 движителя установлены неподвижно двигатели 3 привода. В корпусе 1 движителя установлены:
неподвижно вал 4 преобразователя;
шарнирно кривошипные валы 5 привода с кривошипами 6 и роликами 7;
подвижно пусковые стопоры 8, соединенные перемычкой 9;
шарнирно синхронизирующие стопоры 10 с тягами 11;
подвижно пусковая кнопка 12;
шарнирно роликовые элементы 13.

Активные инерционные массы 14 установлены на концах штанг 15, на других концах которых имеются вилки 16 с закрепленными на них коническими зубчатыми колесами 17 и рычагами 18. Вилки 16 установлены шарнирно на валу 4 преобразователя. Пассивные инерционные массы 19 установлены на концах штанг 20. Другими концами штанги 20 с закрепленными на них коническими зубчатыми колесами 17, установлены шарнирно на валу 4 преобразователя. Толкатели 21 закреплены на штангах 22, установленных шарнирно на валу 4 преобразователя. Упругими элементами, например пружинами, 23 толкатели соединены с корпусом 1.

На толкателях 21 установлены:
шарнирно пусковые собачки 24 с пружинами 25;
шарнирно синхронизирующие собачки 26 с пружинами 27;
шарнирно фиксирующие собачки 28 с пружинами 29;
шарнирно исполнительные элементы взводного механизма якори 30 с пружинами 31;
неподвижно закреплен, например резиновый, буфер 32.

Рабочие упругие элементы, например пружины 33, установлены на шарнирных кривошипах 34 и стержнях 35.

На задней стенке 2 корпуса 1 установлены;
шарнирно промежуточные зубчатые конические колеса 36 с кривошипами 37;
шарнирно коромысла 38.

В среднем положении коромысла 38 удерживает пружины 39.

Маятниковый движитель работает следующим образом.

В исходном положении активные инерционные массы 14 находятся в зацеплении с толкателями 21 с помощью фиксирующих собачек 28, а толкатели удерживаются пусковыми собачками 24, которые упираются в пусковые стопоры 8, находящиеся в положении "стоп, и синхронизирующими собачками" 26, которые упираются в синхронизирующие стопоры 10, находящиеся в среднем положении. Пружины 23 толкателей 21 взведены. Взведена также половина рабочих пружин 33.

Перед запуском движителя включаются двигатели 3 привода, которые в холостую вращают кривошипные валы 5, так как якори 30 подняты активными инерционными массами 14.

Для пуска движителя нажимается пусковая кнопка 12, которая через коромысло 38 и тягу 11 смещает левый синхронизирующий стопор 10, освобождая синхронизирующую собачку 26, а при дальнейшем движении пусковая кнопка 12 через перемычку 9 переводит пусковые стопоры 8 (левый и правый) в положение "пуск", при котором освобождаются пусковые собачки 24. В этом положении пусковые стопоры остаются до перевода их в положение "стоп". После освобождения пусковой кнопки 12 синхронизирующий стопор 10 пружинами 39 через коромысло 38 и тягу 11 возвращается в среднее положение. Освобожденный левый толкатель 21 под действием пружины 23 сообщает левой активной инерционной массе 14 дополнительный движущий импульс к основному, получаемому от рабочей пружины 33. Таким образом, во время работы движителя, толкатели 21 компенсируют затраты энергии, введенной первоначально в рабочие пружины 33. При движении левого толкателя 21 совместно с левой активной инерционной массой 14 фиксирующая собачка 28 набегает на роликовый элемент 13 и освобождает левую активную инерционную массу 14 из зацепления с толкателем 21. Далее активная инерционная масса 14 разгоняется одной из двух рабочих пружин 33. Пассивная инерционная масса 19, связанная с активной коническими зубчатыми колесами 17 и 36, движется ей навстречу. Отходя от толкателя 21, левая активная инерционная масса 14 освобождает якорь 30, который занимает рабочее положение, входит в кинематическую связь с приводом через роликовые элементы 7, установленные на кривошипах 6 кривошипных валов 5, и двигателем 3 взводит пружину 23 толкателя. При этом синхронизирующая собачка 26 толкателя 21 входит в зацепление с левым синхронизирующим стопором 10 и удерживает толкатель во взведенном положении. Двигаясь навстречу друг другу, левые инерционные массы 14 и 19, встречаются в "зените", имея максимальные скорости. В это время кривошип 37 левого промежуточного конического зубчатого колеса 36 через коромысло 38 и тягу 11 смещает правый синхронизирующий стопор 10 от среднего положения, освобождая синхронизирующую собачку 26 правого толкателя 21. Это положение показано на фиг. 1 и 2. Правый толкатель 21, аналогично левому, совместно с правой рабочей пружиной 33 разгоняет правые инерционные массы 14 и 19 до максимальной скорости, после чего они тормозятся второй рабочей пружиной 33, передавая ей свою кинетическую энергию.

После того, как левые и правые инерционные массы 14 и 19 остановятся рабочими пружинами 33, с которыми они входят в контакт с помощью рычагов 18, они начинают разгоняться этими пружинами в обратном направлении. Левые массы 14 и 19 опережают правые на заданный сдвиг фаз. Левая активная инерционная масса 14, подходя к толкателю 21, входит в зацепление с ним с помощью фиксирующей собачки 28, поднимая также якорь 30, выводя его из возможного контакта с роликовым элементом 7 кривошипа 6. В этом положении левый толкатель 21 с левой активной инерционной массой 14 удерживается левым синхронизирующим стопором 10 до получения команды от правого промежуточного зубчатого колеса 36. В это время правые инерционные массы 14 и 19, подходя к "зениту", кривошипом 37 промежуточного зубчатого конического колеса 36 через коромысло 38 и тягу 11 смещают левый синхронизирующий стопор 10, освобождая левый толкатель 21 с активной инерционной массой 14. Далее процесс будет повторяться. Левые инерционные массы 14 и 19, подойдя к "зениту", освободят правый толкатель 21, который в это время с помощью фиксирующей собачки 28 удерживает правую активную инерционную массу 14. Это положение показано на фиг. 1 и 2. Таким образом, сохраняется синхронность колебания инерционных масс 14 и 19 с заданным сдвигом фаз.

Для остановки движителя пусковые стопоры 8 через перемычку 9 переводятся в положение "стоп". При этом все элементы движителя переходят в исходное положение. Левые и правые активные инерционные массы 14, взводя рабочие пружины 33, входят в зацепление с толкателями 21 с помощью фиксирующих собачек 28. Толкатели 21 со взведенными пружинами 23 удерживаются пусковыми собачками 24, которые упираются в пусковые стопоры 8, и синхронизирующими собачками 26, которые упираются в синхронизирующие стопоры 10. После того, как движитель приведен в исходное положение, готовый к следующему запуску, выключаются двигатели 3.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: инерционно-импульсный преобразователь выполнен в виде не менее двух пар инерционных масс, закрепленных на концах качающихся штанг, установленных другими концами на неподвижном валу с возможностью колебательного движения относительно друг друга в противоположных направлениях со сдвигом фаз колебаний одной пары относительно другой, а средство кинематической связи привода с преобразователем выполнено в виде толкателя со взводным механизмом, связанного с корпусом упругим элементом, например, пружиной, и с приводом через роликовые элементы, установленные на кривошипных валах привода с возможностью периодического взаимодействия с исполнительным элементом взводного механизма, причем кривошипные валы выполнены с возможностью вращения во встречных направлениях. Ил. 2.

Маятниковый движитель, содержащий корпус с инерционно-импульсным преобразователем периодического воздействия в однонаправленное движение со средством кинематической связи с приводом, отличающийся тем, что инерционно-импульсный преобразователь выполнен в виде не менее двух пар инерционных масс, закрепленных на концах качающихся штанг, установленных другими концами на неподвижном валу с возможностью колебательного движения относительно друг друга в противоположных направлениях со сдвигом фаз колебаний одной пары относительно другой, а средством кинематической связи привода с преобразователем выполнено в виде толкателя с взводным механизмом, связанного с корпусом упругим элементом, например пружиной, и с приводом через роликовые элементы, установленные на кривошипных валах привода с возможностью периодического взаимодействия с исполнительным элементом взводного механизма, причем кривошипные валы выполнены с возможностью вращения во встречных направлениях.