БАК ДЛЯ ЖИДКОСТИ Советский патент 1927 года по МПК B65D90/22 

Предлагаемое изобретение имеет целью дать бак, который, в случае пробития стенок, не дает течи. Бак состоит из трех цилиндров, вращающихся один внутри другого около общей геометрической оси, достаточно плотно приточенных один к другому и заключенных внутри неподвижного цилиндрического кожуха. Вращение цилиндрам передается от электромотора или двигателя внутреннего сгорания (например, автомобильного или двигателя аэроплана) через систему зубчатых колес, при чем периоды обращения цилиндров, иначе говоря числа зубцов шестерен, подобраны таким образом, что при сквозном пробивании всех цилиндров, составляющих бак, отверстия отдельных цилиндров во-первых - очень быстро смещаются одно относительно другого, во-вторых - совпадение всех отверстий происходит через значительный промежуток времени, практически вполне достаточный, например, более значительный, чем то время, на которое рассчитана емкость бака.

На фиг. 1 чертежа изображен продольный разрез бака, на фиг. 2 - боковой вид со стороны зубчатой передачи, на фиг. 3 - поперечный разрез и на фиг. 4 - пара колес зубчатой передачи (схематически).

Бак состоит из вращающихся полых цилиндров 1, 2 и 3 (фиг. 1) и неподвижного наружного цилиндра (кожуха) 4. Все соприкасающиеся боковые поверхности и днища четырех цилиндров приточены друг к другу с самым незначительным зазором. Внутренний цилиндр 1, внутри которого заключается жидкость (например, бензин), наливаемая через полую ось a, имеет на одном днище (на чертеже - правом) шип b, входящий в точно отвечающую втулку c цилиндра 2. Эта последняя, в свою очередь, входит внутрь втулки d цилиндра 3, а втулка d - внутрь втулки e наружного кожуха 4. Правое днище каждого цилиндра составляет одно целое с его боковою поверхностью, будучи спаяно, сварено, склеено и т.п. с нею. Ось a левого днища цилиндра 1 проходит сквозь несколько более короткую втулку g цилиндра 2, которая в свою очередь проходит сквозь еще более короткую втулку h цилиндра 3. Наконец, втулка h проходит сквозь еще более короткую втулку i наружного цилиндра 4. Все втулки уплотнены, например, сальниками, которые для простоты не показаны на чертеже. На оси a и втулках g и h заклинены (например, на шпонках или насажены в горячем виде) цилиндрические зубчатые колеса K₁, K₂ и K₃ соответственно. На вспомогательном валике p-p, параллельном геометрической оси бака, заклинены зубчатые колеса k₁, k₂ и k₃, сцепляющиеся соответственно с зубчатыми колесами K₁, K₂ и K₃. Валик p-p приводится в движение от электромотора или другого двигателя E или, например, посредством гибкого вала от двигателя автомобиля, аэроплана, дирижабля и т.д. Зубцы шестерен подпираются таким образом, чтобы все они были числами взаимно простыми (т.-е. не имели общих множителей). В дальнейшем числа зубцов обозначены:

Когда шестерня K₁ (а вместе с нею цилиндр 1) сделает один оборот, шестерня k₁, а вместе с нею валик р-р, сделает оборотов. Такое же число оборотов сделают и шестерни k₂ и k₃, заклиненные на валике р-р. При этом зубчатые колеса K₂ и K₃ сделают числа оборотов соответственно:

При некотором числе х оборотов шестерни K₁ зубчатые колеса K₂, и K₃ сделают числа оборотов соответственно:

Пусть бак прострелен навылет по направлению X′-X′ (фиг. 1 и 3), при чем отверстия в цилиндрах обозначены соответственно:

(фиг. 3). Так как цилиндр 4 неподвижен, цилиндры же 1, 2 и 3 - движутся в одном направлении, как показано стрелкой, то через некоторый промежуток времени (что он может быть сделан очень коротким, например, порядка 0,01 секунды, показано ниже) отверстия эти окажутся не на одной прямой и поверхности цилиндров взаимно перекроют их, так что вытекания не будет, при условии достаточно плотной приточки цилиндров. Для определения числа оборотов x цилиндра 1, после которого снова наступит фаза, показанная на фиг. 3, т.-е., когда все отверстия вернутся в положение, соответствующее моменту прострела, каждый из вращающихся цилиндров должен сделать, считая с момента прострела, целое число оборотов (оно будет различно для всех вращающихся цилиндров). Так как числа зубцов m₁, m₂, m₃, z₁, z₂ и z₃ выбраны взаимно простыми, то искомое число оборотов x должно делиться на z₁m₂ и z₁m₃, т.-е. x - кратное произведение z₁m₂m₃. Но жидкость будет вытекать не только в этот момент, а также и тогда, когда совпадут, например, отверстия r₄ и т.д. Весь максимум таких „опасных" комбинаций, очевидно, 2-2³-1=15(при трех вращающихся цилиндрах), при чем учтено совпадение как входных, так и выходных отверстий цилиндров. Если принимается диаметр делительной окружности зубчатого колеса K₂ равным, например, 450 мм и шаг t₂=18 мм, т.-е. ширина зубца поделительной окружности - около 9 мм, что вполне достаточно, то число зубцов

Точно также m₃ подбирается равным, например, 73, Z₁=17. Тогда число оборотов

х=17·73·79≅98.000.

Если число оборотов цилиндра 3 принимается равным 30 в минуту, т.-е. окружную скорость в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндров, равной

то отверстие от трехлинейной пули будет перекрываться в

если даже не учитывать вращения цилиндров 1 и 2. Время же, потребное для числа оборотов х=98.000, составит при этом

или около 55 часов. Так как, однако, вытекание будет происходить за это время 15 раз, при 15-ти „опасных" положениях пулевых отверстий, то среднее время между двумя последовательными моментами вытекания жидкости из бака составит 55:15 час.≅3 час. 40 мин. Кроме того, продолжительность вытекания столь незначительна - порядка сотой секунды, что практического значения оно не имеет.

Выше было принято, что зубцы всех шести зубчатых колес K₁, K₂ и K₃, k₁ k₂, k₃ могут быть выбраны таким образом, что числа их являются взаимно простыми числами. Можно показать, что это действительно возможно. Диаметры больших шестерен обозначены через D, малых - через d с соответствующими индексами, шаг зацепления каждой из трех пар колес - через t, также с соответствующим индексом. Расстояние между осью цилиндров бака и осью валика p-p через s (или, что то же самое, расстояние между центрами двух зубчаток, находящихся в зацеплении). Тогда величины D_i, d_i, t_i, m_i, z_i будут связаны восьмью уравнениями:

D₁±d₁=D₂±d₂=D₃±d_s;

π D_i = m_i t_i; π d_i = z_i t_i (i=1, 2, 3)

(плюс относится к наружному, минус - к внутреннему зацеплению).

Так как число переменных в них равно 15-ти, то семь из них можно выбрать произвольно. В качестве таковых выбираются числа зубцов m_i и z_i (i=1-3) и, например,

Остальные данные определяются из последних равенств, например,

Отсюда получают:

D_i и d_i (i=1-3).

Затем находят t_i.

Бак для жидкости, предназначаемый для устранения утечки в случае пробития стенок, характеризующийся применением неподвижного цилиндрического кожуха 4, заключающего внутри два, три и более полых цилиндров 1, 2…, помещенных один в другой и вращаемых с различною скоростью двигателем E, при помощи соответствующей зубчатой передачи, из каковых цилиндров внутренний цилиндр 1 заполняется жидкостью через полую ось а.