Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное

 

Изобретение относится к области инерционных преобразователей движения. Технический результат - повышение к.п.д. Устройство содержит корпус, внутри которого расположена, по крайней мере, одна ось с посажанной на нее с возможностью вращения, по крайней мере, одной несбалансированной массой. Несбалансированная масса выполнена в виде магнита. Магнит имеет возможность взаимодействия посредством магнитного поля с, по крайней мере, одним дополнительным магнитом. 1 ил.

Изобретение относится к области инерционных преобразователей движения.

Известно "Устройство для преобразования центробежной силы в линейную силу и движение" (патент US 4238968), содержащее корпус с опорами, в центре которого установлена ось. На оси на расстоянии r на рычагах размещены две несбалансированные массы с возможностью их синхронного вращения в противоположных направлениях посредством дифференциального механизма. Вращение масс осуществляется через зубчатую передачу двигателем (показан приводным валом), при этом через пол-оборота рычагов несбалансированные массы в момент их встречи имеют возможность взаимодействия через устройства взаимодействия, в результате которого изменяется момент инерции несбалансированных масс, а значит изменяется угловая скорость вращения этих масс. Таким образом, изменяется вращательная энергия системы, что приводит в силу закон сохранения энергии к поступательному движению центра масс всего "Устройства для преобразования центробежной силы...".

В указанном устройстве, выбранном за прототип, рычаги с несбалансированными массами постоянно связаны между собой посредством зубчатых колес дифференциала и через зубчатую передачу с валом двигателя и корпусом, а также периодически с устройством взаимодействия.

Откуда следует, что двигатель тратит энергию как на разгон, так и на торможение несбалансированных масс, а также на преодоление сил трения во всех кинематических связях, что существенно понижает к.п.д. всего устройства. Кроме того, в моменты взаимодействия несбалансированных масс, ввиду приведения (присоединения) масс и моментов инерции устройств взаимодействия и самого двигателя к несбалансированным массам, значительно уменьшается скорость изменения их момента инерции, а значит градиента угловой скорости, и увеличивается угол взаимодействия, что снижает эффективность преобразования вращательного движения в линейное (или центробежных сил в линейную).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании устройства для преобразования вращательного движения в поступательное с возможно максимальным к.п.д. и максимально эффективной контролируемой связью между вращательной и поступательной инерцией, т.е. получении максимально возможного поступательного ускорения центра масс системы вследствие резкого (в пределе мгновенного) изменения вращательной энергии системы.

При осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты: существенно повышается к.п.д. двигателя и эффективность преобразования вращательной инерции в поступательную.

Это достигается тем, что в устройстве для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащем несущий корпус, внутри которого расположена, по крайней мере, одна ось с посаженной на ней с возможностью вращения, по крайней мере, одной несбалансированной массой, новым является то, что несбалансированная масса выполнена в виде магнита, который имеет возможность взаимодействия посредством магнитного поля еще, по крайней мере, с одним дополнительным магнитом.

Выполнение несбалансированных масс в виде магнитов позволяет осуществлять их синхронное вращение в разные стороны без кинематической связи между ними, например, обмотками управления с магнитопроводами или без них, а также взаимодействие их с магнитами на корпусе или между собой, при этом по сравнению с прототипом уменьшаются силы трения, а значит повышается к.п.д. устройства преобразования.

Отсутствие кинематических связей исключает приведение паразитных масс и моментов инерции к несбалансированным массам в моменты разгона и торможения последних, что при прочих равных условиях с прототипом повышает градиент изменения их (масс) скорости, а значит эффективность преобразования вращательной энергии (инерции) в поступательную.

На чертеже изображен один из вариантов исполнения устройства для преобразования вращательного движения в поступательное в виде двух разнесенных по оси модулей.

Устройство содержит две несбалансированные массы в виде постоянных магнитов 1, подвешенных в опорах 2 на осях 3, размещенных в корпусе 4. В корпусе размещены также обмотка 5 с магнитомягким сердечником 6 и дополнительный магнит взаимодействия 7 с охватывающим его магнитопроводом 8.

Показанное на чертеже "Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное" работает следующим образом. При отсутствии напряжения на обмотках 5 магниты 1 находятся в зазоре магнитомягких сердечников 6 под действием сил притяжения магнитов 1 и сердечников 6.

При подаче синхронных импульсов напряжения на обмотки 5 магниты 1, выталкиваясь из зазора сердечников 6, начинают вращаться синхронно в разные стороны. При подлете каждого из магнитов 1 к магнитам взаимодействия 7 происходит резкое торможение магнита 1, так как магнит 7 имеет одноименные полюса с магнитом 1, далее, преодолевая силы выталкивания со стороны магнита 7, магнит 1 по инерции переходит нейтральную линию магнита 7 и выталкивается магнитом 7 с резким разгоном, причем усилие торможения и разгона имеют одно и тоже значение. Таким образом, за один оборот магнитов происходит двойное изменение вращательного движения, что приводит по аналогии с прототипом к двойному одностороннему ускорению центра масс корпуса 4.

Заметим также, что при взаимодействии магнитов не происходит потери энергии ни в магните 7, ни в магните 1, так как и тот и другой возвращаются после взаимодействия в то же самое энергетическое состояние, которое они имели до взаимодействия.

Кроме того, при вращении магнитов 1 с номинальной скоростью энергия источника, питающего обмотку 5, тратится только на диссипативные потери: трение в опорах и о воздух; перемагничивание магнитопроводов и вихревые токи; нагрев обмотки и не тратится на создание движущей силы, пропорциональной ускорению центра масс.

Формула изобретения

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее несущий корпус, внутри которого расположена, по крайней мере, одна ось с посаженной на нее с возможностью вращения, по крайней мере, одной несбалансированной массы, отличающееся тем, что несбалансированная масса выполнена в виде магнита, который имеет возможность взаимодействия посредством магнитного поля еще, по крайней мере, с одним дополнительным магнитом.

РИСУНКИ

Рисунок 1