Вантово-стержневая упруго демпфирующая структура (васт)
Группа изобретений относится к машиностроению. Вантово-стержневая упругодемпфирующая структура применяется в качестве пружины для преобразования поступательного перемещения во вращательное. Вантово-стержневая упругодемпфирующая структура выполнена в виде упругой призмы или пирамиды и состоит из 3 изогнутых стержней, концы которых соединены 9 натянутыми вантами (тросами, канатами). Геометрическое расположение и соединение между стержнями и вантами в пространстве обеспечивает работу стержней на сжатие и растяжение с изгибом, а вант - на растяжение. Стержни выполняются с изгибом для задания направления изгиба при деформациях. Предварительное натяжение тросов выполняется при изготовлении, а также посредством затяжки ниппелей натяжения (муфт стяжных), при помощи которых регулируется жесткость вантово-стержневой упругодемпфирующей структуры. Множества вантово-стержневых упругодемпфирующих структур объединяются в систему связями из вант и стержней. Достигается уменьшение материалоемкости устройства и возможность регулирования жесткости во время эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к машиностроению, приборостроению, строительству и может быть использовано как пружина, устройство для снижения вибрации, ударных нагрузок на здания, сооружения, механизмов и приборов уменьшения собственных колебаний устройств, преобразования поступательного перемещения во вращательное без дополнительных механических устройств.
Известны пространственные структурные элементы Tensegrity системы, используемые в строительных пространственных конструкциях, в которых структурные элементы - жесткие стержни и ванты - при любых направлениях приложения нагрузок стержни работают на сжатие, ванты - на растяжение (R.Motro. Tensegrity: structural systems for the future. 2003). В Tensegrity системах изгиб сжатых элементов рассматривается как напряженно-деформированное состояние стержней, влияющее на устойчивость элемента или системы элементов, приводящих к значительным деформациям и соответственно потере конструктивной формы и несущей способности строительных конструкций.
Вантово-стержневая упругодемпфирующая структура (Васт), упругая регулярная минимальная пространственная призма, пирамида, состоящая из 3 стержней, концы которых соединены 9 натянутыми вантами (тросами, канатами) посредством шарниров, геометрическое расположение и соединение между стержнями и вантами в пространстве обеспечивает работу стержней на сжатие и растяжение с изгибом, а вант - на растяжение. Стержни выполняются с начальным изгибом для задания направления изгиба при деформациях. Предварительное натяжение тросов выполняется при изготовлении, а также посредством затяжки ниппелей натяжения (муфт стяжных), при помощи которых можно регулировать жесткость васт. Материалы: стержней - металл, пластмасса, древесина; вант - любой упругодемпфирующий материал.
При сжатии и растяжении под воздействием нагрузок васт работает как цилиндрическая винтовая пружина, при этом можно регулировать жесткость затяжкой вант. Вертикальная структура из нескольких васт преобразовывает поступательное перемещение во вращательное без дополнительных механических устройств.
Настоящее изобретение направлено на использование механических свойств васт в качестве пружин, виброизоляторов, преобразователей поступательного движения в вращательное. Механические свойства васт позволяют уменьшить материалоемкость при изготовлении аналогичных устройств, возможность регулирования жесткости в период эксплуатации.
Заявляемое изобретение - вантово-стержневая упругодемпфирующая структура (Васт) поясняется графически, где: в соответствии с описанием состоит из стержней 1, вант 2, ниппеля натяжения (муфта стяжная) 3, шарнирных узлов 4, опорных пластины 6.
На фиг.1 - аксонометрия до приложения сжимающей нагрузки; на фиг.2 - вид сбоку до приложения сжимающей нагрузки; на фиг.3 - аксонометрия после приложения сжимающей нагрузки; на фиг.4 - вид сбоку после приложения сжимающей нагрузки; на фиг.5 - аксонометрия с опорами 5 на вантах; на фиг.6 - аксонометрия с расположением виброизолируемого устройства 6; на фиг.7 - аксонометрия и виды вантово-стержневой пространственной структуры пирамиды; на фиг.8 - вертикальная структура из двух призм, до приложения сжимающей нагрузки и после, квадратом обозначено перемещение шарнира по окружности.
Устройство васт после предварительного натяжения вант 2 и регулировки положения в пространстве и начальной жесткости структуры затягиванием или ослаблением вант 2, при помощи ниппелей или муфт 3 приводится в рабочее состояние. Опирание васт на опорную плоскость шарнирное. При небольших нагрузках работают ванты 2, при увеличении нагрузки включаются стержни, предварительно изогнутые для задания траектории перемещения при изгибе. При шарнирно неподвижном опирании на опорную поверхность (исключение перемещения по оси X, Y) верхняя часть васт перемещается по окружности, см. фиг.7. Исключив вертикальное перемещение шарнирных опор, васт работает за счет упругого растяжения вант на растяжение.
1. Вантово-стержневая упругодемпфирующая структура, применяемая в качестве пружины для преобразования поступательного перемещения во вращательное, вантово-стержневая упругодемпфирующая структура в виде упругой призмы или пирамиды, состоящая из 3 изогнутых стержней, концы которых соединены 9 натянутыми вантами (тросами, канатами), геометрическое расположение и соединение между стержнями и вантами в пространстве обеспечивает работу стержней на сжатие и растяжение с изгибом, а вант - на растяжение, стержни выполняются с изгибом для задания направления изгиба при деформациях, предварительное натяжение тросов выполняется при изготовлении, а также посредством затяжки ниппелей натяжения (муфт стяжных), при помощи которых регулируется жесткость вантово-стержневой упругодемпфирующей структуры.
2. Множества структур по п.1, объединенных в систему связями из вант и стержней.
