Маховик переменного момента инерции

 

Изобретение относится к инерционным аккумуляторам энергии. Маховик содержит корпус с внутренней камерой, заполненной подвижной средой. В периферийной части камеры размещено капиллярно-пористое вещество. Устройство нагрева и устройство охлаждения соприкасаются с подвижной средой и капиллярно-пористым веществом. Обеспечивается расширение эксплуатационных свойств за счет возможности регулирования момента инерции путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс независимо от скорости вращения маховика. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к инерционным аккумуляторам энергии.

Известна конструкция маховика переменного момента инерции, содержащего пустотелый барабан с камерой для жидкости (см. Патент РФ N 2008520, кл. F 03 G 3/00, 1994).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве величина момента инерции маховика регулируется только в сторону увеличения повышением скорости вращения вала, за счет нагнетания шнеком жидкости в пустотелый барабан. Величина момента инерции не может регулироваться путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс при постоянной скорости вращения маховика.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является маховик Вохмянина переменного момента инерции, содержащего заполненную рабочей жидкостью полую камеру (см. Патент РФ N 2023913, кл. F 16 F 15/30, 1994, которое принято за прототип).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве величина момента инерции маховика регулируется только в сторону увеличения повышением скорости вращения вала, за счет деформации эластичной камеры рабочей жидкостью под действием центробежной силы. Величина момента инерции маховика ограничена прочностью эластичной камеры на разрыв и не может регулироваться путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс при постоянной скорости вращения маховика, она может быть уменьшена только при снижении скорости вращения маховика.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Существующие конструкции маховиков не позволяют регулировать величину момента инерции путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс независимо от скорости вращения маховика, в том числе уменьшать величину момента при постоянной скорости вращения маховика. Кроме того, время увеличения момента инерции маховика за счет перемещения подвижной среды к периферии камеры под действием центробежной силы определяется физико-химическими свойствами подвижной среды, которые не могут быть изменены в существующих конструкциях маховиков переменного момента инерции.

При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в расширении эксплуатационных свойств маховика переменного момента инерции за счет возможности регулирования момента инерции путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс независимо от скорости вращения маховика.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве маховика переменного момента инерции, содержащего камеру, заполненную подвижной средой, в периферийной части камеры размещено капиллярно-пористое вещество и камера снабжена устройствами нагрева и охлаждения подвижной среды и капиллярно-пористого тела.

При исследовании отличительных признаков описываемого маховика переменного момента инерции не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся использования конструкции маховика, позволяющей регулировать величину момента инерции путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс независимо от скорости вращения маховика.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: - дополнение известного средства какими-либо известными частями, присоединяемыми к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений, а именно размещение в периферийной части камеры капиллярно-пористого вещества и снабжение камеры маховика переменного момента инерции дополнительно устройствами нагрева и охлаждения в явном виде, не приводит к достигаемому техническому результату, так как изменение температуры камеры маховика не ведет к изменению момента инерции, обусловленного действием только центробежных сил при вращении маховика; - замена каких-либо частей известного средства другими известными частями для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены, так как размещение в камере маховика переменного момента инерции капиллярно-пористого вещества и устройств нагрева и охлаждения обеспечивает возможность регулирования физико-химических свойств подвижной среды и капиллярно-пористого вещества; - исключение каких-либо частей средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; - увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; - выполнение известного средства или его частей из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала; - создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей и закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже изображен общий вид маховика, продольный разрез.

Устройство представляет собой корпус 1 с внутренней камерой 2, заполненной подвижной средой 3. В периферийной части камеры 2 размещено капиллярно-пористое вещество 4. В камере 2 размещены устройство нагрева 5 и устройство охлаждения 6, которые соприкасаются с подвижной средой 3 и капиллярно-пористым веществом 4.

Маховик переменного момента инерции работает следующим образом.

При вращении маховика с начальной частотой вращения подвижная среда 3, например жидкость, под действием центробежной силы оказывает давление на капиллярно-пористое вещество 4. Проникновению подвижной среды 3 в поры капиллярно-пористого вещества 4 препятствует капиллярное давление P, определяемое по закону Лапласа где σ - поверхностное натяжение подвижной среды 3, Θ - краевой угол смачивания (90^o < Θ < 180^o для несмачиваемого подвижной средой 3 капиллярно-пористого вещества 4), r_пор - радиус пор капиллярно-пористого вещества 4.

Нагрев подвижной среды 3 и капиллярно-пористого вещества 4 устройством нагрева 5 приводит к снижению поверхностного натяжения подвижной среды 3 и соответственно капиллярного давления P, что приводит к перемещению подвижной среды 3 к периферии камеры 2 за счет проникновения в поры капиллярно-пористого вещества 4. Последнее приводит к увеличению момента инерции маховика за счет изменения расстояния между осью вращения и центром масс при постоянной скорости вращения маховика.

Охлаждение подвижной среды 3 и капиллярно-пористого вещества 4 устройством охлаждения 6 приводит к повышению поверхностного натяжения подвижной среды 3 и увеличению капиллярного давления P, за счет которого подвижная среда 3 освобождает поры капиллярно-пористого вещества 4, перемещаясь от периферии камеры 2 к оси вращения маховика, тем самым уменьшается расстояние между осью вращения и центром масс, что приводит к снижению момента инерции.

Таким образом, нагрев и охлаждение подвижной среды 3 и капиллярно-пористого вещества 4 устройствами нагрева 5 и охлаждения 6, соприкасающихся с подвижной средой 3 и капиллярно-пористым веществом 4, позволяет изменять положение подвижной среды 3 относительно оси вращения маховика, тем самым увеличивая или уменьшая величину момента инерции, путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс при постоянной скорости вращения маховика.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: - устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении - в инерционных аккумуляторах энергии;
- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, заключающегося в расширении эксплуатационных свойств маховика переменного момента инерции за счет возможности регулирования момента инерции, путем изменения расстояния между осью вращения и центром масс не зависимо от скорости вращения маховика.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Маховик переменного момента инерции, содержащий камеру, заполненную подвижной средой, отличающийся тем, что в периферийной части камеры размещено капиллярно-пористое вещество и камера снабжена устройствами нагрева и охлаждения подвижной среды и капиллярно-пористого вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1