Способ управления транспортным средством с инерционным движителем и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство для его осуществления предназначены для управления транспортным средством с инерционным движителем. При реализации способа преобразуют периодическое кратковременное воздействие вращающихся инерционных элементов на корпус в однонаправленную силу, при этом управление элементами осуществляют по величине смещения и углу поворота. Корпус выполнен в виде маховика с кольцевым наружным ободом, установленного на оси вращения привода. Инерционные элементы размещены внутри обода в ограничителях. Средства управления инерционными элементами соединены усилителями мощности, включенными в контур управления, содержащий датчик угла поворота, вычислитель и задающее устройство. Изобретение позволяет осуществить управление направлением и величиной воздействия инерционных элементов. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области инерционных движителей (называемых в ряде случаев инерцоидами), которые могут использованы преимущественно для перемещения транспортных средств на опорах качения или скольжения с трением.

Известны способ и устройство управления транспортным средством с инерционным движителем (1), по которым преобразуют периодическое силовое ударное воздействие инерционных элементов на корпус транспортного средства путем перемещения подпружиненных инерционных элементов.

Недостатком указанного способа и устройства является сложность реализации и управления направлением движения транспортного средства.

Известны способ управления транспортным средством с инерционным движителем и устройство для его осуществления (2). Данный способ и устройство для его осуществления являются наиболее близкими данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Известный способ управления транспортным средством с инерционным движителем состоит в том, что преобразуют периодическое кратковременное ударное воздействие вращающихся инерционных элементов на корпус транспортного средства в однонаправленную силу путем периодического перемещения инерционных элементов в радиальном направлении.

Известное устройство управления транспортным средством с инерционным движителем содержит маховик с кольцевым ободом, установленный на оси вращения привода. Внутри кольца размещены инерционные элементы, выполненные в виде шаров. Оно снабжено средством управления радиальным положением инерционных элементов, укрепленном на корпусе транспортного средства.

Для устранения возникающей реакции в виде момента вращения при разгоне вращающегося маховика на транспортном средстве может быть установлен подобный маховик, вращающийся в противоположном направлении с одинаковой частотой вращения.

Недостатком указанного способа и устройства является отсутствие возможности управления направлением однонаправленной силы и ее величиной, а следовательно, направлением и скоростью движения транспортного средства.

Техническая задача, поставленная в данном изобретении, состоит в обеспечении активного управления преобразованием вращательного движения инерционных элементов для получения управляемой однонаправленной силы движения (тяги).

Техническим результатом данного изобретения является повышение управляемости транспортного средства с инерционным движителем как в смысле регулирования величины однонаправленной силы движения (тяги), так и в смысле регулирования направления действия указанной силы.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе управления транспортным средством с инерционным движителем, состоящем в преобразовании периодического ударного кратковременного воздействия вращающихся инерционных элементов на корпус транспортного средства в однонаправленную силу, путем периодического перемещения инерционных элементов в радиальном направлении, дополнительно осуществляют управление инерционными элементами по углу поворота и величине смещения.

Указанный технический результат достигается также тем, что известное устройство управления транспортным средством с инерционным движителем, содержащее маховик с кольцевым наружным ободом, установленный на оси вращения привода, инерционные элементы в виде шаров, размещенные внутри обода в ограничителях, снабжено средствами управления радиальным положением инерционных элементов.

Указанные средства управления соединены с усилителями мощности, которые включены в контур управления, содержащий датчик угла поворота, вычислитель и задающее устройство, посредством которого задают желаемое направление и скорость движения транспортного средства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема реализации способа; на фиг. 2 - конструктивная схема инерционного движителя; на фиг. 3 - транспортное средство с инерционным движителем; на фиг. 4 - блок схема контура управления.

Функциональная схема реализации способа управления транспортным средством по фиг. 1 содержит маховик 1 с ободом 2, внутри которого размещены инерционные элементы 5 в виде шаров, которые вращаются вместе с маховиком 1.

При вращении инерционных элементов 5 на них действует центробежная сила F_ц. В определенном положении инерционного элемента 5 на него воздействуют кратковременной импульсной силой управления F_у, направленной радиально к центру вращения. При этом инерционный элемент отрывается от обода 2. После прекращения действия силы F_у инерционный элемент под действием силы инерции ударяется об обод 2, передавая ему импульс количества движения.

Под действием этого импульса маховик 1 двигается в направлении этого импульса количества движения. Выбирая величину и момент приложения силы F_у в зависимости от угла поворота, можно изменять величину и направление скорости движения транспортного средства.

Устройство для реализации способа управления транспортным средством с инерционным движителем по фиг. 2 содержит маховик 1 с кольцевым наружным ободом 2, который установлен на ось вращения 3 привода 4. Внутри обода 2 размещены инерционные элементы 5, выполненные в виде шаров из ферромагнитного материала. В ободе 2 выполнены ограничители 6 (или лунки) для фиксации инерционных элементов 5, препятствующих смещениям по окружности. Напротив каждого инерционного элемента 5 на маховике 1 расположены средства 7 управления положением элементов 5, например, в виде электромагнитов. Эти средства управления подключены к блоку управления 8 транспортным средством. Описанное устройство представляет собой инерционный движитель 9.

Инерционный движитель 9 установлен на раме 10 транспортного средства (фиг. 3), которое в свою очередь размещено на опорах 11 с трением.

Блок управления 8 содержит датчик угла 12, вычислитель 13, задающее устройство 14 и усилители мощности 15. Датчик угла 12 поворота маховика 1 соединен с вычислителем 13, который подключен к задающему устройству 14, а усилитель 15 подключен к вычислителю 13 и средству управления 7 через датчик тока 16, который также подключен к вычислителю 13.

Данное устройство работает следующим образом.

Под действием привода маховик 1 раскручивается до высокой частоты вращения. Возникающая при этом центробежная сила прижимает инерционные элементы 5 к ободу 2 в положениях, определяемых фиксаторами 6. С помощью задающего устройства 14 в вычислитель 13 вводят желаемое направление и скорость движения транспортного средства. Вычислитель 13 определяет оценку угловой скорости из сигнала, формируемого датчиком углового положения 12. Вычислитель в зависимости от заданных направления и скорости и полученной оценки угловой скорости выбирает соответствующее этому заданию средство управления 7 (электромагнит) инерционным элементом 5 и вычисляет угол упреждения (время включения). При достижении определенным инерционным элементом 5 вычисленного угла поворота на средство управления 7 подается максимальное напряжение от усилителя мощности 15. Под действием возрастающей электромагнитной силы инерционный элемент 5 отрывается от обода 2 и перемещается по радиусу к центру вращения. При достижении другого углового положения, которое формируется вычислителем 13 в зависимости от частоты вращения и заданных направления и величины скорости движения транспортного средства, на средство управления 7 подается максимальное напряжение противоположного знака. Момент отключения напряжения определяется моментом достижения тока заранее заданного, малого близкого к нулю значения с помощью датчика тока 16. При снятии силы инерционный элемент 5 возвращается в исходное положение, определяемое фиксаторами 6, и передает импульс количества движения ободу 2. Обод 2, будучи связанный с рамой 10 транспортного средства, передает ему указанный импульс. В момент воздействия инерционного элемента 5 на обод 2 углового положения опор (колес) должно быть согласовано с выбранным направлением движения транспортного средства.

Источники информации 1. Патент RU 2062354, кл. F 03 G 3/08 от 20.06.1996, Бюл. 17.

2. Патент RU 2047001, кл. F 03 G 3/08 от 27.10.1995, Бюл. 3.

Формула изобретения

1. Способ управления транспортным средством с инерционным движителем, состоящий в том, что преобразуют периодическое кратковременное воздействие вращающихся инерционных элементов на корпус транспортного средства в однонаправленную силу путем периодического перемещения инерционных элементов в радиальном направлении, отличающийся тем, что управление инерционными элементами осуществляют по величине смещения и углу поворота.

2. Устройство управления транспортным средством с инерционным движителем, содержащее маховик с кольцевым наружным ободом, установленный на оси вращения привода, инерционные элементы, размещенные внутри обода в ограничителях, а также средства управления радиальным положением инерционных элементов, отличающееся тем, что указанные средства управления соединены с усилителями мощности, которые включены в контур управления, содержащий датчик угла поворота, вычислитель и задающее устройство.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4