Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING A FORCE OF INERTIA AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/071480
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the field of transport technology and can be used in various sectors of economic activity. The method for producing a force of inertia is based on the use of centrifugal forces generated during the rotational oscillation of eccentric masses in opposite directions. According to the method, tangential forces of inertia arising in the event of a change in the angular velocity of the rotational oscillations of the eccentric masses are additionally generated. A device for implementing the above-mentioned method comprises a body, two directional centrifugal vibration exciters, two rocker arms, two hinges, a master-slave synchronization device, a device for keeping the rocker arms in set sectors of the rotational oscillations thereof and a device for adjusting the absolute value of the force of inertia. One end of each of the rocker arms is connected to the body via a hinge and the other end is connected to the bodies of the vibration exciters. The hinges are attached to the body in such a way that the axes of the rotational oscillations of the rocker arms are parallel to one another and the rocker arms lie in one plane of rotational oscillations. The aim of the invention is to produce a unidirectional force of inertia that acts without the interaction of forces with the surrounding environment and without loss of mass.

Inventors:
KOSTYUK, Anatoliy Ivanovich (Bolshoi fakelny per, 2/22-44Moscow, 4, 109004, RU)
Application Number:
RU2009/000697
Publication Date:
June 24, 2010
Filing Date:
December 17, 2009
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KOSTYUK, Anatoliy Ivanovich (Bolshoi fakelny per, 2/22-44Moscow, 4, 109004, RU)
International Classes:
F03G3/00; B62D57/00
Foreign References:
RU2027069C11995-01-20
SU1526842A11989-12-07
DE4216751A11993-11-25
Other References:
ZUBOV V. G. ET AL: 'Nauka' NACHALA FIZIKI: MEKHANIKA 1978, MOSCOW, pages 197 - 200
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

1. Способ получения силы инерции, заключающийся в том, что используют способ получения направленной центробежной силы инерции, основанный на использовании центробежных сил инерции, возникающих при вращении дебалансов в противоположные стороны с принудительной синхронизацией, заменяют вращение дебалансов вращательными их колебаниями и генерируют направленную центробежную силу инерции, которая направлена в одну сторону, пульсирует от нуля до максимально возможного значения для заданного периода вращательных колебаний дебалансов, а также генерируют тангенциальные силы инерции, возникающие при изменении угловой скорости вращательных колебаний дебалансов, задают направление действия направленной центробежной силы инерции, заменяют привод дебалансов дополнительными центробежными вибровозбудителями направленного действия, которые соединяют жестко с дебалансами и ориентируют их перед закреплением так, чтобы создаваемые ими направленные центробежные силы инерции действовали в противоположные стороны и перпендикулярно к радиусам вращательных колебаний дебалансов, при этом уравновешивают силами дополнительных вибровозбудителей тангенциальные силы инерции, изменяют угловую скорость вращения дебалансов дополнительных вибровозбудителей и настраивают режим получения результирующей силы инерции заданной величины, направленной в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы.

2. Способ по п.l, отличающийся тем, что в качестве дебалансов используют массы невращающихся деталей дополнительных центробежных вибровозбудителей направленного действия.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что применяют два устройства или более двух, которые генерируют силы по способу 1 или 2, при этом их настраивают таким образом, чтобы обеспечивалось сглаживание пульсаций суммарной силы инерции.

4. Устройство для получения силы инерции, направленной в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы, содержащее корпус, два центробежных вибровозбудителя направленного действия с приводами дебалансов этих вибровозбудителей, два коромысла, два шарнира, устройство принудительной синхронизации, устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции, при этом оба коромысла соединены с одной стороны через шарниры с корпусом, а с противоположной стороны соединены жестко с корпусами вибровозбудителей, которые сориентированы относительно коромысел с возможностью совершения вращательных колебаний в противоположных направлениях относительно шарниров под действием направленных центробежных сил инерции, создаваемых при работе вибровозбудителей, шарниры прикреплены к корпусу таким образом, что оси вращательных колебаний коромысел параллельны друг другу, а коромысла лежат в одной плоскости вращательных колебаний, оси вращательных колебаний коромысел связаны между собой устройством принудительной синхронизации и дополнительно связаны с корпусом с помощью устройства удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции связано с приводами вибровозбудителей и выполнено с возможностью одновременного изменения оборотов дебалансов обоих вибровозбудителей.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что шарниры прикреплены к корпусу через узел поворота, выполненный с возможностью изменения направления действия силы инерции, при этом устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний связывает оси вращательных колебаний коромысел с узлом поворота.

6. Устройство по пп.4 и 5, отличающееся тем, что к корпусам центробежных вибровозбудителей прикреплены дополнительные грузы, создающие одинаковые дополнительные статические моменты масс.

Description:
Способ получения силы инерции и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области наземной и водной транспортной техники, летательных аппаратов и устройств и может быть использовано в различных отраслях хозяйственной деятельности.

Известен способ получения силы, сообщающей движение транспортным машинам и летательным аппаратам, заключающийся в том, что сила возникает в результате силового взаимодействия движителя с окружающей средой. Такой способ осуществляется с помощью движителей типа колеса, гусеницы, гребного винта, воздушного винта и т.п. (см. термин «движитeль» на стр.137 в книге: Политехнический словарь. Издание второе. Гл.редактор А.Ю.Ишлинский. Изд-во «Coвeтcкaя энциклопедия)), M., 1980 ). Недостаток способа, - для получения силы требуется наличие окружающей среды.

Известен способ получения силы, сообщающей движение судну с помощью водометного движителя, у которого сила, движущая судно, создается выталкиваемой из него струей воды (см. термин «вoдoмeтный движитель)) на cтp.85 в книге: Политехнический словарь. Изд. втор.Гл.ред. А.Ю.Ишлинский. Изд-во «Coвeтcкaя энциклопедия)), M., 1980). Существенной особенностью способа является то, что он осуществляется без силового взаимодействия с окружающей средой.

Недостатки способа: а) необходимость наличия больших запасов воды для работы водометного движителя; вследствие этого данный способ практически может осуществляться только на водоплавающих судах; б) относительно низкая скорость истечения жидкости из сопла и получаемая при этом сила тяги, что ограничивает применение способа только на судах специального назначения, - судах, плавающих на мелководье.

Известен способ получения реактивной силы, возникающей в резуль- тате истечения газов в окружающее пространство через реактивное сопло (см.термин «peaктивнaя тяга - реактивная cилa...» на стр. 441 в книге: Политехнический словарь. Изд. второе. Гл.редактор А.Ю.Ишлинский.Изд- во «Coвeтcкaя энциклопедия)), M., 1980). Этот способ осуществлен практически в реактивных двигателях, которые являются двигателями прямой реакции и создают силу тяги в результате истечения из него реактивной струи. Такие двигатели объединяют в себе функции собственно двигателя и движителя. При этом ракеты, оснащенные ракетными двигателями, которые являются разновидностью реактивных двигателей, в настоящее время являются основным видом летательного аппарата, полет которого не требует обязательного наличия окружающей среды (см. термины «peaктивный двигатель)) на cтp.441 и «paкeтa)) на cтp.435 в книге: Политехнический словарь. Издание второе. Гл.редактор А.Ю.Ишлинский.Изд-во ((Советская энциклoпeдия)),M., 1980).Heдocтaтoк способа, имеющий принципиальное значение, заключается в том, что при этом способе величина реактивной силы имеет ограничение, т.к. реактивная сила зависит от разницы между скоростью истечения реактивной струи и скоростью движения ракеты. Как известно, скорость истечения реактивной струи практически имеет ограничение. Таким образом, с увеличением скорости ракеты уменьшается реактивная сила, которая стремится к нулю (см. формулу для реактивной силы на стр.120 в книге: Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб.пособие: Для вузов. В 5 т. Т.l . Mexaникa.-4-e изд.,-M; ФИЗМАТЛИТ; Изд-во MФTИ,2005 ).

Известен способ получения направленной центробежной силы инерции, основанный на использовании центробежных сил инерции, возникающих при вращении дебалансов в противоположные стороны с принудительной синхронизацией (см. cтp.381-382 в книге: Спиваковский A.O.,Дьячкoв В.К. Транспортирующие машины: Учеб.пособие для мaшинocтpoит.вyзoв.-3-e изд.-М.: Машиностроение, 1983. -487с) . Эта сила действует без силового взаимодействия с окружающей средой и без истечения газов в окружающее пространство через реактивное сопло, т.е. без потери массы. Способ осуществлен практически в центробежных вибровозбудителях направленного действия (см.стр. 48 в книге: Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов. Справочник. Колл. авторов, под ред.д-ра техн.наук В.А.Баумана и др. M., изд-во «Maшинocтpoeниe)),1970, 548с). Недостаток способа,- центробежная сила инерции действует в виде знакопеременных импульсов. Создаваемый импульс силы в одном направлении, сменяется импульсом силы в противоположном направлении. Вследствие этого, механическая система, на которую действуют такие импульсы силы, совершает колебательное движение. При таком способе получения силы невозможно сообщить механической системе поступательное движение.

Известен импульсный движитель по Авт.св.СССР N° 1526842, в котором имеются инерционные грузы, которые вращаются с помощью поводков и рычагов. При этом изменяются скорости вращения и координаты центра масс, а направление результирующей силы от вращения масс остается постоянным. Недостаток импульсного движителя,- он не может двигаться без силового взаимодействия с окружающей средой.

Известен аппарат Нормана Дина, содержащий устройство с вращающимися в противоположных направлениях эксцентриками, создающими направленную центробежную силу инерции. При этом дополнительно в устройство введены перемычка и мгновенно выдвигаемые поперечные рамы. По утверждениям автора аппарат может создавать подъемную силу (см. стр. 18-19, статья «Пopaзитeльнoe изобретение. Блеф или переворот?)) в журнале «Изoбpeтaтeль и рационализатор)), 1962, N-? Ю). Однако теоретически такой аппарат не может создавать подъемную силу.

Известен инерцоид В.Н.Толчина, в котором грузы, разгоняются в определенном секторе их окружности вращения, а также затормаживаются в секторе с противоположной стороны (см.книгу: В.Толчин. Инерцоид. Силы инерции как источник поступательного движения. Пермское книжн. издат. 1977) . Несмотря на изготовление многочисленных моделей, В.Н.Толчину не удалось доказать их способность передвигаться без силового взаимодействия с окружающей средой. Недостаток инерцоида, имеющий принципиальное значение, заключается в том, что тангенциальные силы инерции, обусловленные неравномерностью вращения грузов, не были уравновешены другой силой, действующей без силовой связи с конструкцией инерцоида. Поэтому теоретически инерцоид не мог получать движение без силового взаимодействия с окружающей средой.

Сравнение аналогов с заявляемыми способом и устройством показывает, что ни один из известных аналогов не позволяет получать силу, направленную в одну сторону, действующую без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы. Поэтому данная заявка подается без прототипов.

Задачей изобретения является разработка принципиально - нового способа получения силы инерции, направленной в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы, а также разработка устройства для осуществления этого способа.

Решение задачи достигается тем, что в предлагаемом способе получения силы инерции используют способ получения направленной центробежной силы инерции, основанный на использовании центробеж- ных сил инерции, возникающих при вращении дебалансов в противоположные стороны с принудительной синхронизацией, заменяют вращение дебалансов вращательными их колебаниями и генерируют направленную центробежную силу инерции, которая направлена в одну сторону, пульсирует от нуля до максимально возможного значения для заданного периода вращательных колебаний дебалансов, а также генерируют тангенциальные силы инерции, возникающие при изменении угловой скорости вращательных колебаний дебалансов, задают направление действия направленной центробежной силы инерции, заменяют привод дебалансов дополнительными центробежными вибровозбудителями направленного действия, которые соединяют жестко с дебалансами и ориентируют их перед закреплением так, чтобы создаваемые ими направленные центробежные силы инерции действовали в противоположные стороны и перпендикулярно к радиусам вращательных колебаний дебалансов, при этом уравновешивают силами дополнительных вибровозбудителей тангенциальные силы инерции, изменяют угловую скорость вращения дебалансов дополнительных вибровозбудителей и настраивают режим получения результирующей силы инерции заданной величины, направленной в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы.

В качестве дебалансов могут использоваться массы невращающихся деталей дополнительных центробежных вибровозбудителей направленного действия.

Одновременно может применяться два устройства или более двух, которые генерируют силы инерции, при этом их настраивают со сдвигом фаз таким образом, чтобы обеспечивалось сглаживание пульсаций суммарной силы инерции.

Поставленная задача решается также тем, что в предлагаемом устройстве для получения силы инерции, направленной в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы, устройство содержит корпус, два центробежных вибровозбудителя направленного действия с приводами дебалансов этих вибровозбудителей, два коромысла, два шарнира, устройство принудительной синхронизации, устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции, при этом оба коромысла соединены с одной стороны через шарниры с корпусом, а с противоположной стороны соединены жестко с корпусами вибровозбудителей, которые сориентированы относительно коромысел с возможностью совершения вращательных колебаний в противоположных направлениях относительно шарниров под действием направленных центробежных сил инерции, создаваемых при работе вибровозбудителей, шарниры прикреплены к корпусу таким образом, что оси вращательных колебаний коромысел параллельны друг другу, а коромысла лежат в одной плоскости вращательных колебаний, оси вращательных колебаний коромысел связаны между собой устройством принудительной синхронизации и дополнительно связаны с корпусом с помощью устройства удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции связано с приводами вибровозбудителей и выполнено с возможностью одновременного изменения оборотов дебалансов обоих вибровозбудителей.

Шарниры могут быть прикреплены к корпусу через узел поворота, выполненный с возможностью изменения направления действия силы инерции, при этом устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний связывает оси вращательных колебаний коромысел с узлом поворота.

К корпусам центробежных вибровозбудителей могут быть прикреплены дополнительные грузы, создающие одинаковые дополнительные статические моменты масс.

Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: получать силу инерции, направленную в одну сторону, действующую без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы.

Анализ уровня техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и таким образом, предлагаемое изобретение является новым и имеет изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит корпус 1, два центробежных вибровозбудителя 2 направленного действия ,пpивoды 3 дебалансов 4 этих вибровозбудителей, два коромысла 5, два шарнира 6, устройство принудительной синхронизации 7, устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний 8, устройство регулирования силы инерции 9. Устройство может также содержать узел поворота 10. При этом оба коромысла 5 соединены с одной стороны через шарниры 6 с корпусом 1, а с противоположной стороны они соединены жестко с корпусами вибровозбудителей 2. Причем вибровозбудители 2 сориентированы относительно коромысел 5 таким образом, что могут совершать вращательные колебания в противоположных направлениях относительно шарниров 6 под действием направленных центробежных сил инерции, создаваемых при работе вибровозбудителей. Шарниры 6 прикреплены к корпусу 1 так, что оси вращательных колебаний коромысел 5 параллельны друг другу, а коромысла 5 лежат в одной плоскости вращательных колебаний. Оси вращательных колебаний коромысел 5 связаны между собой устройством принудительной синхронизации 7 и дополнительно связаны с корпусом 1 с помощью устройства удержания 8 коромысел 5 в заданных секторах их вращательных колебаний. Устройство регулирования силы инерции 9 связано с приводами 3 вибровозбудителей 2 и выполнено с возможностью одновременного изменения оборотов дебалансов 4 обоих вибровозбудителей 2. В случае применения узла поворота 10, шарниры 6 прикреплены к корпусу 1 через узел поворота 10, а устройство удержания 8 коромысел 5 в заданных секторах вращательных колебаний коромысел 5 связывает оси вращательных колебаний коромысел с узлом поворота 10.

Устройство работает следующим образом.

На приводы 3 дебалансов центробежных вибровозбудителей 2 подают энергию питания. Центробежные вибровозбудители 2 создают направленные центробежные силы инерции, действующие в противоположные стороны. Под действием этих сил вибровозбудители 2 совершают вращательные колебания на коромыслах 5 относительно шарниров 6. При этом устройство генерирует направленную центробежную силу инерции, т.к. массы вибровозбудителей 2 не уравновешены относительно оси вращательных колебаний коромысел 5 и выступают в роли неуравновешенных масс (дебалансов). Получаемая направленная центробежная сила инерции действует только в одну сторону, пульсирует и изменяется от нуля до максимально возможного значения (для заданного периода вращательных колебаний коромысел). Одновременно возникают тангенциальные силы инерции, обусловленные изменением угловой скорости указанных неуравновешенных масс. Проекции этих сил на направление действия направленной центробежной силы инерции создают импульсы силы обратного действия по отношению к импульсам, создаваемым направленной центробежной силой инерции. Уравновешивание тангенциальных сил инерции осуществляется благодаря тому, что разгон и торможение вращательных колебаний неуравновешенных масс осуществляется под действием направленных центробежных сил инерции, действующих под прямым углом к коромыслам. Благодаря этому неуравновешенные массы разгоняются без силового обратного воздействия на ось вращательных колебаний, т.е. на механическую систему. Аналогично при замедлении движения неуравновешенные массы теряют скорость без силового обратного воздействия. В результате взаимодействия сил инерции в дан- ном устройстве остается неуравновешенной центробежная сила инерции, направленная в одну сторону. Она будет оказывать силовое воздействие на устройство и приводить его в движение. При этом импульс силы инерции будет уравновешиваться импульсом (импульсом массы) устройства. Таким образом устройству будет сообщаться движение без силового взаимодействия с окружающей средой. Это становится возможным благодаря особым свойствам сил инерции. Как известно,- «...cилы инерции не подчиняются закону равенства действия и противодействия. Если на какое-либо тело действует сила инерции, то не существует противодействующей силы, приложенной к другому телу. Движение тел под действием сил инерции аналогично, таким образом, движению во внешних силовых полях. Силы инерции всегда являются внешними по отношению к любой движущейся системе материальных тел (см. cтp.359 в книге: Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб.пособие: Для вузов. В 5 т. T.1. Механика. -4-е изд.М: ФИЗМАТЛИТ; изд-во МФТИ, 2005).

При использовании узла поворота 10 появляется возможность изменять угол действия получаемой силы инерции относительно корпуса 1.

Статические моменты масс, создаваемые массами центробежных вибровозбудителей 2 на коромыслах 5 относительно шарниров 6, могут быть увеличены за счет прикрепления к корпусам вибровозбудителей 2 дополнительных грузов, создающих одинаковые дополнительные статические моменты масс.

На фиг.2 показаны графики изменения сил инерции, создаваемых при осуществлении способа. График 1 показывает изменение направленной центробежной силы инерции Рц.δ во времени с периодом J вращательных колебаний дебалансов. График 2 показывает изменение проекции (на направление действия направленной центробежной силы инерции) тангенциальных сил инерции Рγ- . График 3 показывает изменение проекции (на направление действия направленной центробежной силы инерции) направленных центробежных сил инерции г В , создаваемых дополнительными центробежными вибровозбудителями, соединенными с дебалансами.

Способ осуществляют следующим образом. В способе получения направленной центробежной силы инерции заменяют вращение дебалансов вращательными их колебаниями и задают направление действия центробежной силы инерции. Вследствие этого создаваемая центробежная сила будет направлена только в одну сторону, пульсируя и изменяясь от нуля до максимально возможного значения (для заданного периода T вращательных колебаний дебалансов). При этом будут возникать тангенциальные силы инерции Pp , обусловленные изменением угловой скорости дебалансов. Проекции этих сил на направление действия направленной центробежной силы инерции создают импульсы силы обратного действия по отношению к импульсам, создаваемым направленной центробежной силой инерции. Уравновешивание тангенциальных сил инерции возможно благодаря использованию дополнительных центробежных вибровозбудителей направленного действия, жестко связанных с небалансами и сориентированных соответствующим образом. Эти вибровозбудители создают направленные центробежные силы инерции Pg , воздействующие непосредственно на дебалансы, перпендикулярно к радиусам вращательных колебаний. Благодаря этому дебалансы разгоняются без силового обратного воздействия на ось вращательных колебаний, т.е. на механическую систему. Аналогично при замедлении движения дебалансы теряют скорость без силового обратного воздействия. Причем традиционный привод дебалансов при этом заменяют указанными дополнительными центробежными вибровозбудителями направленного действия. В результате взаимодействия сил инерции остается неуравновешенной в рассмотренной системе сил инерции одна сила. Это направленная центробежная сила инерции, направленная в одну сторону. Она будет оказывать силовое воздействие на механическую систему и приводить ее в движение. При этом импульс силы инерции будет уравновешиваться импульсом (импульсом массы) механической системы.

Вместо дебалансов могут использоваться дополнительные центробежные вибровозбудители направленного действия. В этом случае центробежная сила создается благодаря вращательным колебаниям массы невращающихся деталей вибровозбудителей.

При одновременном использовании двух устройств или более двух, генерирующих силы инерции, их настраивают со сдвигом фаз так, чтобы обеспечивалось сглаживание генерируемой суммарной силы.

В предложенном способе и устройстве решена задача изобретения,- предложен принципиально новый способ получения силы инерции, направленной в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы, а также предложено устройство для осуществления этого способа. Задача решена благодаря тому, что предложен способ получения сил инерции, при котором в результате взаимодействия создаваемых сил инерции остается неуравновешенной одна сила,- направленная центробежная сила инерции, направленная в одну сторону, действующая без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы. Принципиальное значение имеет применение дополнительных центробежных вибровозбудителей направленного действия, которые своей направленной центробежной силой инерции воздействуют непосредственно на дебалансы, под прямым углом к радиусам вращательных колебаний дебалансов. Благодаря этому задается движение дебалансов как при их разгоне, так и при их остановке без силового обратного воздействия на оси вращения дебалансов. Поэтому тангенциальные силы инерции, возникающие при изменении угловой скорости дебалансов и создающие импульсы обратного действия по отношению к импульсу, создаваемому направленной центробежной силой инерции, уравновешиваются полностью.

Следует подчеркнуть, что получение «нeпapнoй» силы инерции, т.е. силы, полученной без силы противодействия, не противоречит законам механики. Известно, что «Cилы инерции обусловлены не взаимодействием тел, а свойствами самих неинерциальных систем отсчета. Поэтому на силы инерции третий закон Ньютона не распространяется)) (стр. 52 в книге: Иродов И.Е. Основные законы механики: Учебн.пособие для студентов физических специальностей вузов.- 2-е изд.,пepepaб.- M.: Высш.школа, 1978.240c.,ил.).

Для оценки возможности практического осуществления предложенных способа и устройства была изготовлена модель. Модель содержит устройство для получения направленной центробежной силы инерции, в которое внесены изменения и дополнения в соответствии со способом. Модель установлена на платформе, выполненной с возможностью качения по поверхности стола. Эксперименты показали, что модель получает поступательное движение.

Таким образом, предложенное изобретение промышленно применимо.