Гиромобиль Российский патент 2023 года по МПК F16H33/02 

Гиромобиль это транспортное средство с механическим аккумулятором - маховиком, который вращаясь накапливает и переносит во времени механическую энергию. Самый первый маховик создал древний шумерский мастер из города Ур более пяти тысяч лет тому назад. Это был массивный гончарный круг около метра в диаметре. Раскручивался он за рукоять, затем вращался по инерции, а гончар тем временем обрабатывал свое изделие. Две тысячи лет спустя китайцы применяли огромные, почти 10 метров в диаметре, составные маховики в своих водоподъемных сооружениях. Попытки использовать маховик на транспорте предпринимались в 1791 году гениальным русским изобретателем-самоучкой И. П. Кулибиным. В его знаменитой «самокатке» наряду с другими техническими новшествами был применен и маховик, расположенный горизонтально под тележкой. При движении «самокатки» по ровной дороге и тем более на спуске маховик раскручивался, накапливая энергию, а затем помогал человеку преодолевать подъемы. Талантливый изобретатель, русский инженер В. И. Шуберский применил маховик на железной дороге. Вот что писала об этом в июле 1862 года газета «Современная летопись»: «Два года назад в «Журнале путей сообщения» было заявлено об остроумном изобретении Шуберского. Маховоз Шуберского, состоящий из системы маховых колес, предполагается к употреблению при всходе и спуске поездов по крутым скатам железных дорог.Умеряя быстроту движения при спуске с горы и употребляя сбереженную скорость при подъеме в гору, снаряд Шуберского дает возможность проводить железные дороги со значительным склоном, уменьшая количество земляных работ и искусственных сооружений. Опыты над моделью маховоза оказались удовлетворительными, и изобретатель намеревается приступить к опытам в большом виде». Американский адмирал Хауэлл в 1883 году создал маховичную самодвижущуюся торпеду, способную преодолевать расстояние более километра. Эта торпеда еще раз показала высокие энергетические возможности маховика для движения транспортных средств, в том числе и водных. Англичанин Ланчестер в 1905 году получил патент №7949 на изобретение «…мотора в форме тяжелого быстровращающегося маховика с целью приведения в движение моторного экипажа». В 1909 году появляются маховичные однорельсовые двухколесные экипажи П. Шиловского, Л. Бреннана, А. Шерля.

Здесь маховик использовался для сохранения равновесия машины за счет гироскопического эффекта. Известный русский изобретатель-самоучка А. Г. Уфимцев в 1918 году создал инерционный аккумулятор с электроприводом и маховиком в виде диска. Он предлагал использовать инерционный аккумулятор для приведения в движение трамвая.

Швейцарская фирма «Эрликон» в 1945 году выпустила маховичный автобус - гиробус. Маховик раскручивали на остановках. Проходил гиробус с одной раскрутки 2-3 км. Вслед за этим появился целый ряд транспортных машин, использующих для движения энергию маховика, - отечественные шахтные гировозы, маховичные тележки для межцеховых перевозок, поезда метро, даже вертолеты.

Супермаховик - это маховик высокой удельной энергоемкости, изготовленный методом навивки с натягом на упругий центр материалов с высокой одноосной прочностью - проволок, лент, волокон со связкой (склейкой). Эксплуатируется супермаховик не в воздушной среде, а в среде с пониженными сопротивлениями вращению, например, вакууме. Первый патент на супермаховик имел советский приоритет от 15.05.1964 года №1048196, автор - Гулиа Н.В.

Доказано, что при заданной форме маховика, например, в виде массивного обода его удельная энергия зависит только от удельной прочности материала (отношение прочности к удельному весу или плотности). Действительно, чем прочнее материал и чем он легче, тем быстрее можно раскрутить маховик из такого материала, не опасаясь, что он будет разорван центробежными сипами. А чем выше скорость вращения маховика, тем больше запасенная им кинетическая энергия. Маховик из обычной стали приближается по удельной энергии к кислотным аккумуляторам. Известно, что стальная проволока в 10 раз прочнее того слитка стали, из которого ее сделали. Нити из кварца, бора, графита, специального материала «кевлар», которые соответственно в 3-7 раз легче стальной проволоки при той же прочности. Изготовить маховик из волокон даже легче, чем отковать его. Достаточно взять катушку из легкого материала и намотать на нее волокно или проволоку со склейкой. Еще один важный показатель для сравнения - удельная мощность, то есть мощность, приходящаяся на каждый килограмм массы двигателя. По этому показателю маховикам нет равных.

С этим сочетаются такие плюсы, как быстрая, в считанные минуты, зарядка маховика. Сроки сохранения энергии в маховике составят от нескольких часов до нескольких месяцев. Следующий сравнительный фактор - экономичность. И здесь маховик самый выгодный: и как аккумулятор энергии, и как двигатель. Потребляет он дешевую электроэнергию, даровую ветроэнергию, КПД самого маховика в вакууме близок к 100% и может восстанавливать энергию путем рекуперации при торможении транспортного средства. Преимущества у маховика и в долговечности, надежности. Температурные перепады на него тоже заметно не действуют. При разрушении монолитного маховика действительно образуются опасные осколки, а супермаховик в этом отношении совершенно безопасен: куски проволок или волокон не могут пробить даже тонкого кожуха. Более того, супермаховики чаще всего не разрываются полностью. Разрушаются только внешние их витки и трением о корпус автоматически останавливают вращающуюся массу.

Однако, существует опасность разрушения самой катушки маховика. Для повышения прочности катушки, ее боковины предлагаю изготовить в виде диска равной прочности. Катушку образуют два диска равной прочности, установленные на общую ось, на которую наматывают проволоку из прочного материала.

Маховики с механически связанными шестеренками с внутренней стороны устанавливают на общую ось на подшипниках и вращают встречно от общего электродвигателя с помощью шестеренчатой передачи. С внешней стороны каждого маховика на общую ось устанавливают вариатор, механически связанный с ним. Общую ось вращения маховиков с вариаторами устанавливают параллельно оси ведущих колес гиромобиля, на которую так же механически закрепляют два вариатора прямого и обратного хода. Вариаторы маховиков и вариаторы привода оси ведущих колес связывают ременной передачей с роликовыми натяжителями.

Включение и выключение ременных приводов осуществляют поочередным натяжением ремней с помощью управляемых роликовых натяжителей. При включении одного ременного привода транспортное средство движется вперед, а при включении другого ременного привода транспортное средство движется назад. Сближением и отдалением подвижных корпусов вариаторов регулируют скорость вращения оси ведущих колес, тем самым управляют скоростью движения транспортного средства.

Изобретение относится к области машиностроения. Гиромобиль содержит привод ведущих колёс транспортного средства от двух маховиков, встречно вращающихся на общей оси с электроприводом. Катушки маховиков выполнены из пары дисков равной прочности, между которыми намотана проволока из прочного материала, ось вращения маховиков установлена параллельно оси ведущих колёс транспортного средства, на которых размещены вариаторы прямого и обратного хода с ременной передачей вращения. Обеспечивается повышение прочности катушек маховиков.

Гиромобиль, содержащий привод ведущих колёс транспортного средства от двух маховиков, встречно вращающихся на общей оси с электроприводом, отличающийся тем, что с целью повышения прочности катушек маховиков, непосредственной передачи вращения маховиков на ось ведущих колёс транспортного средства, катушки маховиков формируют из пары дисков равной прочности, между которыми наматывают проволоку из прочного материала, ось вращения маховиков устанавливают параллельно оси ведущих колёс транспортного средства, на которые размещают вариаторы прямого и обратного хода с ременной передачей вращения.