Компания SiA Vitakon уже 5 лет занимается возобновляемой (зеленой) энергией - мы начали с
речных гидрогенераторов, затем перешли на центробежные генераторы воздуха, а теперь
разрабатываем двигатели без поддержки.
Нас интересовало направление центробежных сил в первом полупериоде и во втором
полупериоде - если они совпадают, то разложившиеся центробежные вертикальные силы будут
тянуть массу тела в одном направлении. Разложившиеся горизонтальные силы будут
скомпенсированы, если второй элемент вращения расположен на этой массе тела. Задача
заключалась в выборе такой траектории вращения дисбаланса, при которой разложенные
вертикальные силы были направлены в одном направлении, и такая траектория была найдена.
Вращение происходило двумя шарнирно-сочлененными звеньями, на оси располагалась
шестерня. В первом полупериоде два звена были строго растянуты в одном направлении, а во
втором полупериоде звенья были сложены, и шестерня зацепилась с вогнутой шестерней, и
разложенные центробежные вертикальные силы будут тянуть в том же направлении.
Разложенные центробежные вертикальные силы изменятся по закону синуса. Длина
синусоидальной кривой в первом и втором полупериодах составляет 2 х 3,8 = 7,6.
Причем угловая скорость вращения дисбаланса во втором полупериоде будет вдвое больше, чем
в первом полупериоде.
Сила, возникающая при вращении дисбаланса в науке, была известна сто лет назад, были
разработаны лабораторные образцы, такие как инерциоды, которые могли перемещаться с
задержкой по поверхности, но они обязательно имели обратное вращение дисбаланса, что не
позволяло плавно двигаться вперед. движение. И только наша траектория движения дисбаланса,
когда разложенная центробежная сила всегда направлена в одном направлении, могла плавно
перемещать устройство вперед, создавая однонаправленную силу, которая зависит от массы
дисбаланса, радиуса вращения, квадрата угловая скорость и коэффициент, учитывающий длину
синусоиды в первом и втором полупериодах (k = 7,6).
Центробежная сила дисбаланса массы, угловой скорости и радиуса рассчитывается по формуле:
F = m x w2 x k1 x k2 x R, где
м - масса тела
w - угловая скорость
r - радиус звена
k1 - длина синусоидальной кривой
k2 - количество периодов в одной секунде
За первый полупериод вращения
F = m x w12 x k1 x k2 x 2 x R, где k1 = 3,8
и второй полупериод вращения
F = m x 4 x w12x k1 x k2 x R, (угловая скорость во втором полупериоде вдвое больше, чем в первом)
И мы даем для одного полного круга вращения, добавляя силу для первого и второго
полупериода вращения
F = m x w12 x k x R, где k = 22,8
Сравним крутящий момент на валу двигателя асинхронного двигателя мощностью 0,18 кВт = 0,63
Нм, усилие на радиусе 0,5 м составляет 1,26 Н. Если сравнивать автомобильное колесо диаметром
1 м, то ведущее усилие колеса на дороге составляет 1,26 Н. А сила (Н) нашего устройства при
массе дисбаланса m = 0,6 кг, n = 1600 об / мин и радиусе вращения дисбаланса R = 0,1 м
составляет
F = 0,6 x 160 x 160 x 0,1 x 22,8 x 1600/60 = 934004,73 Н / сек
Затрачивая на двигатель усилие 0,63 Нм, мы создаем усилие 934004,73 Нсек (без учета КПД
устройства).
Здесь следует отметить, что на инерцию движения накладываются силы, чтобы переместить
объект, скажем, вверх, необходимо, чтобы максимальная сила, движущаяся по синусоиде (с
угловой скоростью в 2 раза больше, чем в первой половине период), во втором полугодии
превышал вес механизма. В нашем случае это будет максимум синусоиды, который
рассчитывается по формуле:
F = m x 4 x w12x R
Это связано с тем, что энергия двигателя не расходуется на создание центробежной силы энергия двигателя расходуется только на создание тангенциальной силы, которая вызывает
центробежную силу, силу, действующую на центр вращения и на массу в целом. .
Способ преобразования направленных механических колебаний в однонаправленное движение и
устройства для транспорта и производства электроэнергии.
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для перемещения транспортных
средств и энергогенерирующего оборудования.
Инерционно-импульсные устройства создают тягу в заданном направлении в результате
взаимодействия двух масс системы, одна из которых является инерционной и движется
относительно массы другой системы. На аналогичное оборудование могут быть установлены
колеса, гусеницы, лыжи, чтобы снизить потери тяги, преодолеть силы трения о опорную
поверхность и улучшить маневренность.
Задачей настоящего изобретения является увеличение тягового усилия за счет расширения
диапазона скорости вращения инертной массы и эффективности преобразования направленных
механических колебаний.
Это достигается путем преобразования направленных механических колебаний в
однонаправленное движение, включающее взаимодействие двух масс системы, одна из которых
является инерционной и движется относительно другой массы таким образом, что инерционная
масса связана с главным центром системы. вращение через звено в виде двух стержней,
соединенных шарниром, который является вторым центром вращения с установленной на нем
шестерней, перемещается таким образом, что инерционная масса перемещается в течение
первой половины цикла с постоянной угловой скоростью по отношению к основному центру
движения равна общей длине стержней.
Во втором полупериоде цикла движения инерционной массы шестерня входит в зацепление с
неподвижным вогнутым сегментом, радиус которого равен диаметру шестерни.
Кроме того, шестерня с массой инерции, закрепленной на стержне, приобретает удвоенную
угловую скорость вращения относительно второго центра, а именно клана. В конце второго
полупериода цикла соединение шестерни с зубчатым сегментом разрывается, и цикл
инерционной массы повторяется на протяжении всего движения системы.
Устройство предлагаемого типа содержит корпус, закрепленный на одном конце первого стержня
инерционный элемент, другой конец которого шарнирно соединен со вторым стержнем,
установленным на валу приводного двигателя, шестерню, установленную на валу петли. ,
закрепленный на корпусе установлен вогнутым зубчатым сегментом.
Устройство может быть реализовано путем включения двух или более идентичных приводных
механизмов инерционного элемента, расположенных симметрично относительно продольной
оси основания корпуса, каждый из которых соединен с соответствующим валом шестерни.
Редуктор сконструирован таким образом, чтобы обеспечить синхронное вращение его валов в
противоположных направлениях.
Предлагается вариант устройства, в котором два механизма привода инерционного элемента
установлены на основании, которое закреплено на токарном узле, который через трансмиссию
соединен с поворотным двигателем. Это позволяет изменить направление движения автомобиля.
Устройство можно использовать для выработки электроэнергии. Для этого механизмы
перемещения инерционных элементов расположены на строгальном колесе, установленном на
центральном валу, радиально симметричном относительно центрального вала: центральный вал
тонкого диска соединен с валом генератора через шестерню. Приводной двигатель установлен на
корпусе и соединен с одним из механизмов инерционного элемента через редуктор, но соединен
с валом второго механизма инерционного элемента через шестерню таким образом, чтобы
обеспечить синхронность вращение этих валов в противоположных направлениях.
Описание чертежей
На рис. 1 изображен тип и его реализация устройства, где 1 - элемент инерции; 2 - первая планка;
3 - вторая штанга; 4 - шестерня; 5 - зубчатый сегмент,
0 - главный центр вращения,
01 - второй центр вращения (шарнир),
W0 - основная угловая частота вращения,
W1 - угловая частота вращения шестерни,
F - сила инерции,
Fx - F составляющая по оси X,
Fy - компонента F на оси Y.
r1, r2 - длина стержней 2 и 3.
Наша ИНЕРЦИАЛЬНАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (IPS) имеет множитель силы.
Сила подчиняется изменению по синусоидальному закону и в первом полупериоде вращения
рассчитывается по формуле
F1 = m x w2 x r1 x k, где k - длина синусоидальной кривой от 0 до π и равна 1,87 * 2 = 3,74. Во
втором полупериоде F2 = m x w12 x r2 x k, где w1 = 2 * w0, где r1 = r2 = r
А сумма F за весь период составляет
F = 6 * k * m x w12 x r = 22,8 * m x w02 x r
Один оборот занимает T = 60 / n (сек.), Где n - оборотов в минуту.
И через секунду сила F = 22,8 * n \ 60 * m *w12* r = 0,38 * n * m * w02 * r (ньютонов в секунду).
Сила F умножается с каждой секундой, и если ее не ограничивать, то она будет возрастать вплоть
до разрушения деталей. Например, если мы используем двигатель мощностью 0,5 кВт для
привода гребного винта, то в первую секунду мы получим 4 м силы при n = 1000 об / мин, w0 =
100, m = 1 кг и r = 0,1 м.
F100 = 0,38 * 1000 * 1 * 1002 * 0,1 = 3,8 * 105 (ньютон \ секунда)
По такому принципу можно создавать электрогенераторы, электромобили.
Создание генераторов энергии
Электрогенератор состоит из маховика, на котором по радиусу расположены два и более гребных
винта, соединенных с валом генератора и разгоняющих маховик до скорости, в несколько раз
превышающей стандартную скорость генератора. После этого движение пропеллера IPS
прекращается и маховик, вращаясь, продолжает вращать вал генератора до момента, когда
обороты вала генератора уменьшатся до стандартных оборотов. После этого движитель IPS снова
включается и такими импульсами генератор продолжает вырабатывать электрическую энергию.
Если генератор состоит из двух пропеллеров IPS, то в первую секунду генератор вырабатывает
мощность.
P = M * ω * r, где M - момент силы в Ньютон-метрах, w - угловая скорость, r - радиус, на котором
закреплен движитель IPS
P = 2 * 3,8 * 105 * 0,2 = 15,2 * 104 (ватт / сек) = 152 кВт / с. Если движитель IPS работает с частотой 3
секунды, приводя во вращение маховик, то он будет вращать генератор мощностью 150 кВт на 3
секунды. Множитель силы (мощности) в этом случае будет равен 150 кВт / (2 * 0,5) кВт = 150.
A. Можно обойтись без аккумуляторных батарей
Электрогенератор может передавать энергию непосредственно электродвигателю, придавая ему
необходимую скорость вращения и ускорение. Запуск электрогенератора осуществляется от
обычного аккумулятора.
Б. Можно обойтись без силовых аккумуляторов и приводных двигателей.
Тогда можно обойтись без направленной силы (энергии) IPS, если она используется вместе со
вспомогательной IPS, направленной в противоположном направлении (на 180 градусов) к
основному IPS, и сила, развиваемая IPS, равна разница между основным и вспомогательным IPS.
С. Летающие электромобили
Предлагаемый принцип IPS может быть предложен для создания сил, которые поднимают
летающую машину наверх и перемещают ее по поверхности земли. Учитывая, что центробежная
сила удваивается каждую секунду, двигатель IPS состоит из двух узлов P1 и P2, один из которых
повернут на 180 градусов относительно основного двигателя и приводится в действие отдельным
двигателем. Общая сила отдельного узла - это разница между P1 и P2.
• Летающая машина похожа на обычную машину, только их колесные арки заполнены 8
движители, поднимающие электромобиль вверх и отдельно с винтами для горизонтального
полета.
Допустим, у нас есть электромобиль с 5 пассажирами весом 1000 кг, тогда на каждую движущую
силу для подъема ( а у нас с каждой стороны по 2 х 2 = 4 ) у нас есть 500 кг.
Рассчитываем восходящую силу каждой главной силовой установки (с учетом того, что
максимальная сила приходится на второй полупериод , где w = 2 * w12 ), масса дисбаланса
составляет 1,2 кг, w1 = 160 ( с-1 ) и R = 0,05 м по формуле
F = m x x w12 R = 1,2 x 8 x 4 х 1602 x 0,05 = 49152 (ньютон) = 4914(кг)
Таким усилием из 8-х движителей электромобиль (1000 кг) отрывается от земли и с определенной
высоты гидроусилитель наклоняет 8 движителей вперед
Горизонтальная пропульсивная установка, которая также состоит из основной и вспомогательной
силовых установок, повернута на 180 градусов, что не позволяет разгоняться выше допустимого
предела, например, выше 300 км / ч. Для торможения можно использовать движители, которые
направлены против движения вперед. Для питания 8 двигателей, управляющих движением, у нас
есть генератор под сидениями, который приводится во вращение теми же движителями IPS
мощностью до 50 кВт.
Мы выбираем максимальную высоту полета до 10 метров, с которой вы можете безопасно
приземлиться.
IPS в космической технике
A. Замена ракетных двигателей. Давайте посчитаем, сколько ИНЕРЦИОННОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ необходимо, чтобы вывести 6,5-тонную ракету на околоземную орбиту. В тот день,
когда ракета отрывается от Земли и дает ей начальное ускорение, необходимо, чтобы
максимальная ордината синусоиды во втором полупериоде (где угловая скорость w = еще два w0
= 160 с-1) выбиралась масса дисбаланса 5 кг
F = m * w02 * r = 5 * (2 * 160)2* 0,2 = 102 400 (ньютонов)
А нам нужно F1 = 6500 * 9,8 = 63 700 (ньютонов)
Сила 102 400 - 63 700 = 38 700 создает дополнительное ускорение a a = 38 700/6500 = 5,95 (м / с2)
И в разгон входят 2 двигателя - основной и вспомогательный, развернутые на 180 градусов к
основному.
Космос начинается с 103 000 метров, из которых 50 000 метров мы проходим с ускорением, а
оставшиеся 53 000 метров - с замедлением.
Мы выбираем, предельное ускорение ракеты amax = 4 g, и мы должны, принимая во внимание
ускорение силы тяжести Земли и начальное ускорение 5,95 (м / сек2), увеличиваться с ускорением
a = 4 * 9,8 - 5,95 + 9,8 = 43,05 (м / с2)
Время, прошедшее на 50 000 м, будет равно T1 = √ (2 * S / a) = 48,2 (сек)
Время, прошедшее для 53000 м при a = - 40 (м / с2), будет T2 = 59 (с).
Общее время всплытия будет равно T = 107,2 (сек).
Б. Аналогичным образом будут созданы устройства защиты от перезарядки и устройства
искусственной гравитации для полетов по околоземной орбите и для полетов к другим планетам.
Рис. 2 вариант устройства где
1 - элемент инерции,
2 - первая полоса,
3 - вторая полоса
4 - шестерня
5 - зубчатый сегмент,
6 - редуктор,
7 - вал первого редуктора,
8 - вал второй редуктор,
9 - корпус,
10 - двигатель.
Рис.3 вариант устройства где
1 - корпус, 2 - основание, 3 - вращающийся узел.
На рис. 4. показано устройство для выработки электроэнергии, в котором
1 - корпус,
2 - двигатель,
3 - шестерня,
4 - инерционный элемент механизмов,
5 - зубчатая передача,
6 - тонкая лента,
7 - центральный вал,
8 - трансмиссия электрогенератора,
9 - электрогенератор.
Описание работы
Устройство, реализующее тип 1, работает следующим образом.
Инерционный элемент 1 закреплен на одном конце стержня 2, другой конец которого через
шарнир 01 соединен со вторым стержнем 3, установленным на валу привода 0, который
вращается с постоянной скоростью. В первой половине цикла инерционный элемент 1 движется с
постоянной угловой скоростью W0 относительно главного центра 0. Фиг. это фазы движения 1-1, 12 и 1-3. Кроме того, на инерционный элемент 1 действует сила инерции F, равная величине m (r1 +
r2) W02, где
m - масса инерционного элемента,
r1 и r2 - длина первого стержня 2 и второго стержня 3.
Эта сила F направлена радиально от центра вращения 0 к инерционному элементу 1 и имеет
составляющие Fx и Fy вдоль осей XY системы.
Во второй половине цикла движения инерционного элемента 1 шестерня 4, установленная на
шарнире 01, входит в зацепление с вогнутым сегментом 5, жестко закрепленным на корпусе
устройства. это фазы 1-1, 1-2 и 1-3. Кроме того, инерционный элемент 1 совершает сложное
движение, одновременно вращаясь с угловой скоростью W1 вокруг центра поворота 01 и
перемещаясь по оси X на протяжении всего зацепления с сегментом 5. На инерционный элемент 1
действует сила радиально от центра. 01 равный размеру с
M x r x W12, где W1 = 2W0.
В конце второй половины связь шестерни 4 с сегментом 5 разрывается и цикл движения
повторяется.
Траектория элемента 1 относительно центра 0 во время цикла будет представлена в виде
полукруга в первой половине и прямой линии вдоль оси X, проходящей через центр 0 во второй
половине. Следовательно, движение всей системы будет однонаправленным по оси Y за счет
импульсов силы Fy, совпадающих с направлением Y. Для компенсации составляющих импульса
силы Fx, совпадающих с направлением X, на рис. 2, включающий два идентичных элемента. 1
приводные механизмы, расположенные симметрично относительно продольной оси Y основания
9 корпуса 9, один из которых вращается от вала 7 редуктора 6, а другой механизм - от вала 8
редуктора 6. .
Валы 7 и 8 коробки передач 6 вращаются синхронно и в противоположных направлениях. Кроме
того, импульсные составляющие сил Fx взаимно компенсируются, но импульсы Fy обоих
приводных механизмов складываются. Коробка передач 6 приводится в движение двигателем 10.
Вариант изменения направления движения устройства представлен на рис. 3. В этом устройстве
основание 2, которое оснащено двумя или более инерционными приводными механизмами,
установлено в блоке поворота 3 относительно оси поворота. Корпус 1. Это позволяет поворотному
двигателю (не показан) изменять направление движения устройства при наземном транспорте.
Предлагается вариант устройства, рис. 4. для выработки электроэнергии в автономном режиме.
Приводные механизмы инерционных элементов 4 расположены на тонкой пластине 6, радиально
симметричной относительно центра вращения тонкой пластины 6, установленной на центральном
валу 7. Центральный вал 7 соединен с электрическим генератором 9. Двигатель 2, расположенный
на корпусе 1, заставляет один механизм инерционного элемента 4 вращаться в одном
направлении через шестерню 3, а другой механизм 4 - в противоположном направлении через
шестерню 5.
Кроме того, на валу 7 тонкой пластины 6 создается крутящий момент, который заставляет
электрический генератор 9 вращаться через трансмиссию 8.
Развитие движителя предполагает его применение в различных направлениях.
человеческая деятельность (наземный транспорт, энергетика, авиация и др.). Мы рассчитываем
получить мощное, экономичное, «экологически чистое» и технологичное устройство с широкой и
долгосрочной сферой его применения (использования).
.
Множитель электрической мощности
Наше предложение, касающееся производства и преобразования электроэнергии, может быть
использовано для создания стационарных или мобильных источников энергии, не требующих
потребления какого-либо топлива. Известны устройства, содержащие электрогенератор и привод
в виде ветряной турбины или гидротурбины. Их главный недостаток - сильная зависимость от
устойчивости, скорости ветра и давления воды.
Цель предлагаемого нововведения - добиться многократного увеличения выходной мощности
всей системы за счет увеличения входной мощности привода и создания автономного источника
электрической энергии в зависимости от природных факторов окружающей среды.
Наша технология может быть реализована в виде умножителя электроэнергии, представляющего
собой двигатель-генератор. Генератор. Генерирующий трехфазный ток частотой 50 (60) герц,
связанный через трансмиссию с валом силовой установки, крутящий момент создается
инновационными гребными винтами, симметрично расположенными относительно приводного
вала на круглой планшайбе. Количество движителей, создающих однонаправленную силу, может
составлять 2, 4 и т. Д. Инновационные гребные винты приводятся в движение обычным
асинхронным двигателем, который питается от основного источника запуска, чтобы привести всю
систему в рабочий режим. После выхода в рабочий режим часть выходной мощности генератора
поступает на приводной электродвигатель. И источник первичного триггера выключен. А
остальная мощность передается потребителю.
Космические полеты
Проект позволяет по-новому взглянуть на перспективы в космосе, где расстояние между
планетами не будет казаться большим препятствием, а перегрузки перестанут негативно
сказываться на полете.
Расчет производился при условии наличия на ракете противозарядного устройства, позволяющего
перегрузить космонавтов 1 г.
Дорога на Марс 55 х 109 м с ускорением на полпути S / 2 = 27,5 х 109 м соответствует формуле
S = a x t 2/2 или
а = 2 х S / t2
Чтобы ускориться от Земли к Марсу, ракета летит с ускорением 12 часов = 12 x 3600 (секунд),
поэтому ускорение ракеты равно
a = 55 x 109 / (12 x 3600) 2 = 29 (м / с)
Чтобы ракета массой 10000 кг могла лететь с ускорением 29 м / с на полпути к Марсу, требуется
сила в Ньютонах.
F = m x a = 10,000 x 29 = 0,29 x 106 (ньютонов)
Сила, создаваемая нашим водителем F1, - это ускоряющая сила, которая увеличивается
пропорционально времени в секундах. Чтобы удерживать увеличивающуюся силу в пределах 0,29
x 106 ньютонов, нам нужен второй приводной блок F2, чтобы обеспечить направленную силу 180
градусов по отношению к основной силе F1 и гарантировать, что F1 не превышает заданное
значение 0,29 x 106 ньютонов.
Значение F1 двигательной установки рассчитывается по формуле
F1 = m x ω2 x r x k1 x k2 (ньютонов в секунду),
м - масса дисбаланса равна 5 кг
ω - угловая скорость с -1. равно 50 сек-1,
r - радиус от одного движущегося звена, равный 0,2 метра,
k1- число оборотов в секунду, равное 8,33 оборотов в секунду
k2 - коэффициент длины синусоидальной кривой в первой и второй половине, равный 11,25.
F1 = 5 x 502 x 0,2 x 11,25 x 8, 33 = 0,234 x 106 (ньютонов в секунду)
Начиная со второй секунды, вторая направляющая F2 поддерживает силу, создаваемую первой
направляющей, в заданном диапазоне ускорений. Вторая часть пути к Марсу проходит за 12 часов
с замедлением -29 м / с, причем второй водитель F2 является основным, а первый,
поддерживающий ускорение второго водителя, составляет -0.29 x 106 (ньютонов в секунду).
Начиная со второй секунды, вторая направляющая F2 поддерживает силу, создаваемую первой
направляющей, в заданном диапазоне ускорений
Вторая часть пути к Марсу проходит за 12 часов с замедлением -29 м / с, причем второй водитель
F2 является основным, а первый, поддерживающий ускорение второго водителя -0.29 x
106(ньютонов в секунду).
Заключение
Такое устройство из металла меняет наши представления о:
1. По поводу привода транспортных устройств - существующие моторы не понадобятся.
2. Летающие самолеты и дроны будут полагаться не на воздух, который выпускается, а на
дисбаланс, вращающийся с угловой скоростью, массы которого во много раз тяжелее воздуха.
3. В сельском хозяйстве тракторы не уплотняют почву, что может привести к увеличению
урожайности на 25% - 35%.
4. На этом принципе могут быть созданы генераторы, которые могут вырабатывать
электроэнергию.
5. На этом принципе могут быть созданы ракетные двигатели и противозарядные устройства, в
которых полет к другим планетам потребует гораздо меньше времени.
