ИНЕРЦИОННЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРУЖИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ Российский патент 2000 года по МПК F03G1/00 

Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может найти применение на приводах транспортных средств, электрических генераторов небольшой мощности.

Известны механические двигатели пружинного типа, используемые для аккумулирования энергии и передачи этой энергии потребителю (Аксельрод З.М. Проектирование часов и часовых систем. Л.: Машиностроение, 1981, с. 35-36).

Известен аккумулятор механической энергии, содержащий вал, многовитковую спиральную пружину, размещенную в барабане, один конец пружины связан с валом, а другим концом пружина закреплена на барабане, при этом пружина выполнена в виде многослойной резинометаллической ленты. При торможении транспортного средства водитель подключает к системе торможения вал, который, вращаясь, закручивает пружину относительно барабана, преобразуя тем самым кинетическую энергию транспортного средства в потенциальную энергию пружины (патент РФ N 2046226, МПК F 16 H 33/06, опубл. 20.10.95).

Недостатком данной конструкции является отсутствие функции регулирования равномерности вращения барабана, что не дает возможности получения энергии постоянной мощности.

Известен заряжаемый и разряжаемый аккумулятор энергии пружинного типа, имеющий устройство для аккумулирования энергии, используемый на приводах, например на приводах транспортных средств, с пружиной и выходной передачей. Аккумулятор энергии содержит направляющий цилиндр, в котором установлена винтовая пружина. Одним концом пружина опирается относительно своего конца, а на другом снабжена средствами, преобразующими линейное движение во вращательное. Преобразование осуществляется при освобождении энергии, накопленной растянутой пружиной, которая подвергается упругой деформации. Вращательное движение передается на выход через приводной вал в виде энергии привода (заявка Германии N 19516148, МПК F 03 G 1/00 DE, опубл. 1998).

Недостатком данной конструкции является отсутствие регулирования равномерности передачи энергии вращения потребителю - такая конструкция не позволяет использовать ее в качестве привода для генераторов для получения энергии (электроэнергии). Непостоянное за единицу времени раскручивание пружины ведет к тому, что с помощью подобных средств невозможно получать энергию постоянной мощности.

Известен пружинный двигатель инерционного типа, используемый в качестве привода игрушечных автомобилей. Двигатель содержит маховик, свободно размещенный на оси и соединенный с ней пружиной, стопор маховика в виде его звездочки, взаимодействующей с установленным на корпусе толкателем, и выключенный заводной храповой механизм в виде храпового колеса, закрепленного на оси, и собачки, установленной на корпусе. Толкатель имеет зуб для взаимодействия со звездочкой и выступ, размещенный с возможностью взаимодействия с упругим элементом собачки для включения стопора и собачки в режиме завода пружины (патент РФ N 1806292, МПК F 03 G 1/02, 3/08, опубл. 30.03.93).

Недостатком данного устройства является отсутствие контроля за раскручиванием пружины (в единицу времени): поскольку данный двигатель разработан для использования в игрушечных моделях транспортных средств, в нем не предусмотрены функция и конструктивные элементы, позволяющие передавать энергию вращения потребителю равномерно, в данной конструкции использован известный принцип самораскручивания заведенной пружины для получения энергии в течение рабочего цикла.

Данное конструктивное решение является наиболее близким к заявляемому объекту по поставленной цели и решаемой задаче и принято мною за прототип заявляемого объекта.

Целью настоящего изобретения является обеспечение постоянства передачи энергии вращения потребителю за счет увеличения времени работы приводной пружины при ее раскручивании.

Поставленная цель достигается тем, что в инерционном механическом пружинном двигателе для получения энергии, состоящем из корпуса, системы зубчатых передач и валов, оси в функции рабочего барабана с закрепленной на ней приводной пружиной, заводного храпового механизма, выполненного в виде закрепленного на валу храпового колеса с подпружиненной собачкой, маховика, установленного на своих опорах, приводная пружина выполнена в виде предварительно напряженной рулонной пружины. В двигатель дополнительно введены холостой барабан с подпружиненным ползуном, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, прерыватель с ведущим валом, храповым колесом и подпружиненной собачкой, реверсивная обгонная муфта с шестерней с роликовым упором и крестовиной, механизм управления прерывателем со спиральной пружиной с барабаном, валом, шестерней завода спиральной пружины, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом, соединенным с потребителем энергии.

Приводная рулонная пружина с холостым и рабочим барабанами, подпружиненным ползуном, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, прерыватель, реверсивная обгонная муфта, механизм управления прерывателем и маховик с обгонной муфтой и ведомым валом объединены кинематической цепью.

Приводная рулонная пружина с обеих сторон и наружные поверхности холостого и рабочего барабанов выполнены шероховатыми для сцепления витков пружины между собой и с барабанами.

Приводная рулонная пружина предварительно накручена на установленный на подпружиненном ползуне холостой барабан в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения, и застопорена заводным храповым механизмом, а затем после освобождения собачки заводного храпового механизма под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина перекручивается на рабочий барабан. При этом витки рулонной пружины на холостом и рабочем барабанах в месте перехода витков с холостого барабана на рабочий прижимаются друг к другу с расчетным усилием пружины ползуна холостого барабана, необходимым для предотвращения самопроизвольного раскручивания пружины на холостом барабане и достаточным для предотвращения заклинивания витков пружины между собой в месте перехода витков с холостого барабана на рабочий.

Наружный диаметр рабочего барабана выполнен близким по размеру внутреннему диаметру рулона приводной пружины, самопроизвольно скрученной в рулон под действием сил предварительного напряжения, а наружный диаметр холостого барабана выполнен с размером не менее двух наружных диаметров рабочего барабана, причем ось перемещения подпружиненного ползуна с установленным на нем холостым барабаном совпадает с касательной, проведенной от центра холостого барабана к наружной поверхности рабочего барабана в сторону наматывания витков пружины на рабочий барабан при минимальном расстоянии между холостым и рабочим барабанами. Минимальное и максимальное межцентровое расстояние между холостым и рабочим барабанами и величина хода подпружиненного ползуна вычисляются по формулам
,
A_max = 0,5(D₁+d₁i),

где A_max, A_min - максимальное и минимальное расстояние между осями,
D₁ - диаметр последнего витка рулонной пружины, полностью накрученной на рабочий барабан,
d₁ - наружный диаметр рабочего барабана,
d₂ - наружный диаметр холостого барабана,
соотношение между диаметрами холостого и рабочего барабанов,
S - ход ползуна.

Шестерня с обгонной муфтой прямого вращения установлена на валу рабочего барабана, причем муфта заклинена при рабочем вращении и расклинена при заводе рулонной пружины.

На ведущем валу прерывателя закреплено храповое колесо, на верхней поверхности которого выполнены расположенные равномерно по окружности зубья с частично горизонтальными, в верхней части, и наклонными поверхностями, радиальными пазухами в нижней части и вертикальными пазами в средней части каждого зуба. Подпружиненная собачка храпового колеса закреплена в корпусе на своей оси и снабжена вращающимся роликом, а заглубление радиальной пазухи выполнено по радиусу ролика собачки с глубиной, приближенной по размеру радиусу ролика собачки, нижняя сторона которой выполнена с пологим наклоном, причем подпружиненная собачка выполнена в форме дуги с внутренним радиусом, обеспечивающим зазор между храповым колесом и собачкой.

На ведущем валу прерывателя установлена реверсивная обгонная муфта, состоящая из шестерни с роликовым упором с возможностью вращения относительно ведущего вала, в шестерне выполнено углубление, в котором установлены храповое колесо прерывателя, в нижней части которой закреплена крестовина с выступами, входящими в радиальную пазуху зуба храпового колеса, и имеющей возможность вращения на ведущем валу, причем число выступов равно числу зубьев храпового колеса прерывателя. В храповом колесе прерывателя выполнены клинообразные гнезда с установленными в них подпружиненными шариками, одним боком прижатыми к продольной стенке клинообразного гнезда, а другим боком - к внутренней боковой поверхности углубления в шестерне с возможностью заклинивания/расклинивания храпового колеса прерывателя и шестерни между собой.

На крестовине реверсивной обгонной муфты шарнирно закреплены рычаги, свободные концы которых проходят в клинообразные гнезда и поджимаются подпружиненными шариками, а выступы крестовины размещены в вертикальных пазах зубьев храпового колеса прерывателя и выступают за пределы зубьев на расчетную величину, достаточную, чтобы при нажиме ролика собачки прерывателя на выступ и повороте крестовины, рычаги отжали подпружиненные шарики и освободили шестерню от заклинивания с обоймой. Ход выступа крестовины должен быть достаточным для опережающего расконтривания шестерни реверсивной обгонной муфты с храповым колесом прерывателя.

На верхней поверхности шестерни закреплен роликовый упор, расстояние которого от центра ведущего вала прерывателя соответствует радиусу дуги собачки прерывателя, а высота роликового упора выполнена такой, чтобы при взаимодействии роликового упора с нижней частью собачки прерывателя ролик собачки выводился из пазухи зуба храпового колеса прерывателя и приподнялся над вершиной зуба, на креплении роликового упора расположен выступ для взаимодействия с упором, расположенным на боковой поверхности дуги собачки.

Механизм управления прерывателем, состоящий из спиральной пружины с барабаном, вала с шестерней завода спиральной пружины и храпового колеса с собачкой предварительного завода рулонной пружины, установлен в корпусе, причем шестерня спиральной пружины находится в постоянном зацеплении с шестерней с роликовым упором. К валу прикреплен один конец спиральной пружины, накручиваемой на вал, а ее другой конец прикреплен к зафиксированному в корпусе неподвижному барабану, при этом заклиненной шестерней с роликовым упором через свою шестерню спиральная пружина закручивается на расчетное усилие, достаточное для обратного (расклиненного) вращения шестерни с роликовым упором и преодоления сопротивления выведению ролика подпружиненной собачки из зацепления с зубом храпового колеса прерывателя. Конец вала спиральной пружины выполнен с учетом возможности установки ключа завода спиральной пружины и на валу закреплено храповое колесо с собачкой для предварительного завода спиральной пружины.

Установленный в конце кинематической цепи маховик с обгонной муфтой и ведомым валом, раскрученный рулонной пружиной через ведущий вал до расчетного крутящего момента и числа оборотов в минуту, в момент приостановки ведущего вала сохраняет вращение по инерции с медленным уменьшением крутящего момента и числа оборотов в минуту маховика за счет использования его энергии потребителем. После возобновления вращения ведущий вал прерывателя через обгонную муфту маховика вновь передает вращение маховику, увеличивая его крутящий момент и число оборотов в минуту до расчетного значения.

На фиг. 1 показана схема общего вида инерционного механического пружинного двигателя для получения энергии.

На фиг. 2 показан пружинный двигатель с рулонной пружиной (вид сверху).

На фиг. 3 показана схема взаимодействия реверсивной обгонной муфты и шестерни с роликовым упором, с собачкой, в начальный момент передачи вращения от рулонной пружины (вид сбоку).

На фиг. 4 показано храповое колесо (вид сверху, вид снизу, вид сбоку).

На фиг. 5 показана собачка храпового колеса (вид сверху, вид сбоку).

На фиг. 6 показаны реверсивная обгонная муфта, шестерня с роликовым упором и храповое колесо (вид сверху, продольный разрез).

На фиг. 7 дана циклограмма взаимодействия предварительно напряженной приводной рулонной пружины и маховика.

Инерционный механический пружинный двигатель для получения энергии (фиг. 1) состоит из приводной рулонной пружины 1, закрепленной и предварительно накрученной на холостой барабан 2 в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения пружины. На подпружиненном ползуне 3, подвижно закрепленном в корпусе 4, установлен холостой барабан 2, вал которого с заводным храповым механизмом, состоящим из храпового колеса 5 и собачки 6, соединен с заводным приводом 7, например, мотором-редуктором и/или рычагом с рукояткой (не показаны). В корпусе 4 параллельно холостому барабану 2 установлен рабочий барабан 8 с закрепленным на нем концом рулонной пружины 1 так, чтобы под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина 1, самопроизвольно скручиваясь с холостого барабана 2, накручивалась на рабочий барабан 8, вращая его при этом.

Приводная рулонная пружина 1 с обеих сторон и наружные поверхности обоих барабанов выполнены шероховатыми для надежного сцепления витков пружины между собой и с барабанами.

Наружный диаметр d₁ рабочего барабана 8 выполнен близким по размеру внутреннему диаметру рулона приводной рулонной пружины 1, самопроизвольно скрученной в рулон под действием сил предварительного напряжения. Наружный диаметр d₂ холостого барабана 2 выполняется с размером не менее двух наружных диаметров рабочего барабана 8. Минимальное и максимальное межцентровое расстояние между холостым и рабочим барабанами и величина хода подпружиненного ползуна вычисляются по формулам
,
A_max=0,5(D₁+d₁i),

где A_max, A_min - максимальное и минимальное расстояние между осями,
D₁ - диаметр последнего витка рулонной пружины, полностью накрученной на рабочий барабан,
d₁ - наружный диаметр рабочего барабана,
d₂ - наружный диаметр холостого барабана,
соотношение между диаметрами холостого и рабочего барабанов,
S - ход ползуна.

Ось перемещения подпружиненного ползуна 3 с закрепленным на нем холостым барабаном 2 совпадает с касательной, проведенной из центра холостого барабана 2 к наружной поверхности рабочего барабана 8 в сторону наматывания витков пружины 1 на рабочий барабан 8 при минимальном расстоянии между осями барабанов.

На валу рабочего барабана 8 закреплена шестерня с обгонной муфтой прямого вращения 9, зацепляемая с шестерней 10, закрепленной на установленном в корпусе 4 ведущем валу 11 прерывателя 12. Прерыватель 12 состоит из храпового колеса 13 и подпружиненной собачки 14 (фиг. 3-6). На верхней поверхности храпового колеса 13 равномерно по окружности выполнены зубья 15 с верхними наклонными поверхностями 16 и радиальными пазухами 17 в нижней части каждого зуба и вертикальными пазами 18 в средней части каждого зуба. На вершине зуба выполнена горизонтальная площадка 22. Подпружиненная собачка 14 прижимается к храповому колесу 13 своей пружиной 19 (фиг. 1, 3, 5). Свободный конец собачки 14 выполнен в виде дуги, описанной из центра ведущего вала 11 с внутренним радиусом, обеспечивающим зазор с храповым колесом 13. В нижней части собачки 14 установлен ролик 20, причем радиальные пазухи зубьев 17 выполнены по радиусу ролика 20 с глубиной, приближенной по размеру радиусу ролика 20 так, чтобы ролик 20 надежно фиксировался в них. Нижняя часть собачки 14 выполнена с пологим наклоном 21, причем длина пологого наклона 21 меньше шага зубьев 15.

На ведущем валу 11 установлена реверсивная обгонная муфта 23 (фиг. 3, 4, 6), состоящая из шестерни 24 с роликовым упором 25, причем на креплении роликового упора 25 с шестерней 24 выполнен выступ 27 для взаимодействия с упором 26 собачки 14, выполненным на боковой стороне дуги собачки 14, и крестовиной 28. В шестерне 24 выполнено углубление, в котором установлены храповое колесо 13, имеющей возможность вращения на ведущем валу 11, крестовиной 28 с выступами 29, число которых равно числу зубьев 15 храпового колеса 13. В храповом колесе 13 выполнены клинообразные гнезда 30 с установленными в них подпружиненными шариками 31. Одним боком шарики 31 прижаты к продольной стенке гнезда 30, а другим - к внутренней боковой поверхности углубления в шестерне 24. Это создает возможность заклинивания и расклинивания храпового колеса 13 и шестерни 24 между собой.

На крестовине 28 шарнирно закреплены рычаги 32, свободные концы которых проходят в клинообразные гнезда 30 и поджимаются подпружиненными шариками 31. Выступы 29 размещены в вертикальных пазах 18 зубьев 15, выходят за пределы зубьев и способны радиально перемещаться в пазах 18.

Расстояние роликового упора 25 от центра вала 11 выполняется соответствующим радиусу дуги собачки 14, а его высота выбрана с таким расчетом, чтобы при взаимодействии роликового упора 25 с нижней частью собачки 14 ролик 20 выводился из радиальной пазухи 17 и поднимался над вершиной зуба 15.

Шестерня 24 (фиг. 1) находится в зацеплении с шестерней 33, установленной на валу 34 механизма управления прерывателем. На вал 34 одним концом закреплена и накручена спиральная пружина 35, второй конец которой закреплен в барабане 36, размещенном в корпусе 4 двигателя.

Ведущий вал 11 (фиг. 1) прерывателя 12 через редуктор 37 соединен с обгонной муфтой 38 маховика 39 с ведомым валом 40, установленным на собственных опорах 41. Ведомый вал 40 через муфту 42 соединен с валом потребителя, например электрогенератора 43.

Работа
В исходном положении приводная рулонная пружина 1 полностью накручена на рабочий барабан 8, подпружиненная собачка 14 прерывателя 12 поднята на вершину зуба 15 и находится на горизонтальной площадке 22. Роликовый упор 25 за счет предварительного завода спиральной пружины 35, необходимого для выведения ролика 20 собачки 14 из радиальной пазухи 17 роликовым упором 25 шестерни 24 в момент передачи усилия от рулонной пружины 1, подводится под пологий наклон нижней части 21 собачки 14, выступ 27 крепления роликового упора 25 прижат к упору 26 собачки 14, при этом подпружиненные шарики 31 законтривают шестерню 24 и храповое колесо 13, что не дает возможности шестерне 24 свободно вращаться относительно ведущего вала 11 прерывателя 12.

Подготовка инерционного пружинного двигателя к работе начинается с заведения приводной рулонной пружины 1, которая при помощи заводного привода 7 с рабочего барабана 8 полностью накручивается на холостой барабан 2, запасая потенциальную энергию под действием сил предварительного напряжения, в сторону противоположную самопроизвольному скручиванию рулонной пружины. Запас потенциальной энергии способствует достижению крутящим моментом на рабочем барабане 8 максимальной расчетной величины M_р.п. (фиг. 7).

Приводная рулонная пружина фиксируется от самопроизвольного неконтролируемого раскручивания заводным храповым механизмом. Подпружиненные шарики 31 своими пружинами заклинены между продольной стенкой клинообразного гнезда 30 и внутренней боковой поверхностью углубления шестерни 24, прочно соединяя при этом закрепленное на ведущем валу 11 храповое колесо 13 и шестерню 24 с роликовым упором 25.

Под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина 1 частично перематывается на рабочий барабан 8, вращая его, и через шестерню с обгонной муфтой прямого действия 9 и шестерню 10 вращает ведущий вал 11 прерывателя 12, а через редуктор 37 и обгонную муфту 38 вращает маховик 39. Маховик 39, разгоняясь до расчетного числа оборотов n₁ и получая расчетный крутящий момент M₁ (фиг. 7), через ведомый вал 40 и муфту 42 передает этот крутящий момент потребителю, например электрогенератору 43.

Вместе с ведущим валом 11 вращается храповое колесо 13, а ролик 20 подпружиненной собачки 14 обкатывается по наклонной поверхности зуба 15 до того момента, пока ролик 20 не достигнет радиальной пазухи 17 зуба 15 и приостановит вращение рабочего барабана 8.

Цикл повторяется, причем во время срабатывания механизма управления прерывателем со спиральной пружиной 35 и шестерней 24 с роликовым упором 25 и при остановке прерывателем 12 вращения рабочего барабана 8 маховик 39 продолжает вращаться по инерции. Число оборотов маховика 39 постепенно снижается до n₂ в минуту, и его крутящий момент снижается до M₂ (фиг. 7). Однако с началом нового цикла срабатывания рулонной пружины 1 крутящий момент и число оборотов в минуту маховика 39 возрастают до расчетной величины M₁ и n₁.

Постепенно вся рулонная пружина 1 под действием сил предварительного напряжения и дополнительного напряжения, полученного при накручивании рулонной пружины на холостой барабан 2, перекручивается на рабочий барабан 8. При этом уменьшается энергия рулонной пружины 1 до той величины, пока маховик 39 сможет передавать потребителю необходимую энергию. Затем требуется новый завод рулонной пружины, и полный цикл работы двигателя повторяется.

На фиг. 7 циклы срабатывания рулонной пружины 1 и вращения маховика 39 по инерции условно показаны одинаковыми.

Угол поворота рабочего барабана 8 во время одного цикла срабатывания рулонной пружины 1 зависит от передаточного числа между шестернями 9 и 10 и числа зубьев храпового колеса 13 прерывателя 12.

Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может быть использовано на приводах транспортных средств, электрических генераторов небольшой мощности. Техническим результатом является обеспечение постоянства передачи энергии вращения потребителю за счет увеличения времени работы приводной рулонной пружины при ее раскручивании. Основное отличие конструкции по изобретению состоит в том, что в двигатель введен самоуправляемый прерыватель, регулирующий крутящий момент и число оборотов маховика, обеспечивающего постоянство передачи энергии потребителю в пределах рабочего цикла приводной пружины. Изобретение может быть использовано, например, в качестве двигателя для электромобиля путем подсоединения к генератору электродвигателя, в качестве привода для заводных и электрических моделей и детских игрушек, в качестве переносного источника электроэнергии и т.д. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Инерционный механический пружинный двигатель для получения энергии, состоящий из корпуса, системы зубчатых передач и валов, оси в функции рабочего барабана с закрепленной на ней приводной пружиной, заводного привода от внешнего источника энергии с обгонной муфтой, заводного храпового механизма, выполненного в виде закрепленного на валу храпового колеса с подпружиненной собачкой, маховика, установленного на своих опорах, отличающийся тем, что приводная пружина выполнена в виде предварительно напряженной рулонной пружины, а в двигатель дополнительно введены холостой барабан с подпружиненным ползуном, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, прерыватель с ведущим валом, храповым колесом и подпружиненной собачкой, реверсивная обгонная муфта с шестерней с роликовым упором и крестовиной, механизм управления прерывателем со спиральной пружиной с барабаном, валом, шестерней завода спиральной пружины, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом, соединенный с потребителем энергии. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина с холостым и рабочим барабанами, подпружиненным ползуном, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, прерыватель, реверсивная обгонная муфта, механизм управления прерывателем, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом объединены кинематической цепью. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина с обеих сторон и наружные поверхности холостого и рабочего барабанов выполнены шероховатыми для сцепления витков пружины между собой и с барабанами. 4. Двигатель по пп.1 и 3, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина предварительно накручена на установленный на подпружиненном ползуне холостой барабан в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения, и застопорена заводным храповым механизмом, а затем, после освобождения собачки заводного храпового механизма, под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина перекручивается на рабочий барабан, вращая его при этом, причем витки рулонной пружины на холостом и рабочем барабанах в месте перехода витков с холостого барабана на рабочий прижимаются друг к другу с расчетным усилием пружин ползуна холостого барабана, необходимым для предотвращения самопроизвольного раскручивания пружины на холостом барабане и достаточным для предотвращения заклинивания витков пружины между собой. 5. Двигатель по пп. 1, 3 и 4, отличающийся тем, что наружный диаметр рабочего барабана выполнен близким по размеру внутреннему диаметру рулона приводной пружины, самопроизвольно скрученной в рулон под действием сил предварительного напряжения, а наружный диаметр холостого барабана выполнен с размером не менее двух наружных диаметров рабочего барабана, причем ось перемещения подпружиненного ползуна направлена по касательной, проведенной от центра холостого барабана к наружной поверхности рабочего барабана в сторону наматывания витков пружины на рабочий барабан при минимальном расстоянии между холостым и рабочим барабанами, причем минимальное и максимальное межцентровое расстояние между холостым и рабочим барабанами и величина хода подпружиненного ползуна вычисляются по формулам

A_max = 0,5(D₁ + d₁i);

где A_max, A_min - максимальное и минимальное расстояние между осями;
D₁ - диаметр последнего витка рулонной пружины, полностью накрученной на рабочий барабан;
d₁ - наружный диаметр рабочего барабана;
d₂ - наружный диаметр холостого барабана;
соотношение между диаметрами холостого и рабочего барабанов;
S - ход ползуна. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестерня с обгонной муфтой прямого вращения установлена на валу рабочего барабана, причем муфта заклинена при рабочем вращении и расклинена при заводе рулонной пружины. 7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на ведущем валу прерывателя закреплено храповое колесо, на верхней поверхности которого выполнены расположенные равномерно по окружности зубья в количестве не менее двух с верхними наклонными поверхностями, радиальными пазухами в нижней части и вертикальными пазами в средней части каждого зуба, при этом подпружиненная собачка храпового колеса закреплена в корпусе на своей оси и снабжена вращающимся роликом, а заглубление радиальной пазухи выполнено по радиусу ролика собачки с глубиной, приближенной по размеру радиусу ролика собачки, нижняя сторона которой выполнена с пологим наклоном, причем подпружиненная собачка выполнена в форме дуги с внутренним радиусом, обеспечивающим зазор между храповым колесом и собачкой. 8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на ведущем валу прерывателя установлена реверсивная обгонная муфта, состоящая из шестерни с роликовым упором с возможностью вращения относительно ведущего вала, в шестерне выполнено углубление, в котором установлены храповое колесо прерывателя с закрепленной в нижней части храпового колеса крестовиной с выступами, имеющей возможность вращения на ведущем валу, при этом число выступов равно числу зубьев храпового колеса прерывателя; в храповом колесе прерывателя выполнены клинообразные гнезда с установленными в них подпружиненными шариками, одним боком прижатыми к продольной стенке клинообразного гнезда, а другим боком - к внутренней боковой поверхности углубления в шестерне с возможностью заклинивания/расклинивания обоймы и шестерни между собой. 9. Двигатель по пп. 1 и 7, отличающийся тем, что на крестовине реверсивной обгонной муфты шарнирно закреплены рычаги, свободные концы которых проходят в клинообразные гнезда и поджимаются подпружиненными шариками, а выступы крестовины размещены в вертикальных пазах зубьев храпового колеса прерывателя и выходят за пределы зубьев на расчетную величину, достаточную, чтобы при нажиме ролика собачки прерывателя на выступ и повороте крестовины рычаги отжали подпружиненные шарики и освободили шестерню с роликовым упором от заклинивания с обоймой; длина выступа должна быть достаточной для того, чтобы роликовый упор во время передачи вращения от рулонной пружины не был остановлен пологим наклоном нижней части собачки. 10. Двигатель по пп.1, 7 и 8, отличающийся тем, что на верхней поверхности шестерни закреплен роликовый упор, расстояние которого от центра ведущего вала прерывателя соответствует радиусу дуги собачки прерывателя, а высота роликового упора выполнена такой, чтобы при его взаимодействии с нижней частью собачки прерывателя ролик собачки выводился из пазухи зуба храпового колеса прерывателя и приподнялся над вершиной зуба. 11. Двигатель по пп.1, 8 и 9, отличающийся тем, что механизм управления прерывателем установлен в корпусе двигателя, причем шестерня спиральной пружины находится в постоянном зацеплении с шестерней с роликовым упором, при этом к валу прикреплен один конец накручиваемой на вал спиральной пружины, другой ее конец прикреплен к размещенному в корпусе двигателя неподвижному барабану, причем заклиненной шестерней с роликовым упором через свою шестерню спиральная пружина закручивается на расчетное усилие, достаточное для обратного (расклиненного) вращения шестерни с роликовым упором и преодоления сопротивления выведению ролика подпружиненной собачки из зацепления с зубом храпового колеса прерывателя. 12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что установленный в конце кинематической цепи маховик с обгонной муфтой и ведомым валом, раскрученный рулонной пружиной через ведущий вал до расчетных крутящего момента и числа оборотов в минуту, сохраняет вращение по инерции во время приостановки прерывателем ведущего вала с постепенным уменьшением крутящего момента и числа оборотов в минуту маховика за счет использования его энергии потребителем, при этом после возобновления вращения ведущий вал прерывателя через обгонную муфту маховика вновь передает вращение маховику, увеличивая его крутящий момент и число оборотов в минуту до расчетного значения.