Setor tecnológico da invenção

[0001] A presente invenção pertence, de maneira geral, ao setor tecnológico de sistemas mecânicos para ampliação de forças e se refere, de modo mais específico, a um equipamento que emprega massas girantes associadas a um eixo móvel, de modo a obter a variação constante do centro de gravidade para auxiliar no movimento. O eixo móvel atua como braço de alavanca para ampliar a força aplicada, proveniente de um ou dois servo-atuadores (motores) ligado à corrente elétrica de forma constante, sendo que desliza apoiado sobre um anel baseado nos princípios do chamado “paradoxo do cone”, de modo a conduzir as forças envolvidas e aproveitá-las para ampliar a potência da força aplicada. A força de saída ampliada pode ser utilizada para acionar equipamentos e sistemas mecânicos, o que permite, por exemplo, que seja aplicada a um gerador elétrico para converter o movimento mecânico em energia elétrica.

Estado da técnica conhecido

[0002] O estado da técnica deste setor tecnológico compreende várias invenções anteriores de mesmo inventor do presente pedido, que empregam o conceito de utilizar massas girantes e variação constante do centro de gravidade para produzir movimento, ampliar forças e acionar sistemas mecânicos.

[0003] O PI1000880-2 descreve um motor por deslocamento de centro de gravidade, que utiliza duas massas de peso e contrapeso ligadas a braços telescópicos dispostos formando um ângulo, unidos por um eixo externo conectado a um servofuso. [0004] O PI1104696-1 revela um sistema de acionamento mecânico por deslocamento de centro de gravidade, constituído por pelo menos uma massa montada na extremidade de um braço girante horizontal, associado a um eixo de inclinação variável acionado por um atuador. Este equipamento resolve problemas de balanceamento do anterior, ao colocar as massas em dois braços girantes no mesmo plano horizontal.

[0005] O BR.13.2012.004759-3 é um certificado de adição de invenção do PI1104696-1. Este documento prevê a introdução de um sistema de dispositivos magnéticos, que permitem que o conjunto não tenha contato físico com a borda periférica da abertura guia da estrutura suporte, minimizando o atrito, suavizando o movimento e diminuindo a potência inicial necessária para vencer a inércia e colocar o sistema em movimento.

[0006] O BR.13.2012,010803-7 também, é um certificado de adição de invenção do PI1104696-1 e compreende uma distribuição de massas desigual, em que uma das massas apresenta maior valor do que as demais e o conjunto móvel é associado a um contrapeso disposto na extremidade de um braço girante no lado oposto da massa maior, mantendo dita massa sempre em uma altura maior do que as demais para aperfeiçoar o movimento de giro.

[0007] Estas anterioridades ilustram a sequência de desenvolvimento do conceito até chegar a presente invenção, tendo sido instrumentais para a construção do conhecimento prático e teórico necessário, entretanto, nenhuma é suficientemente eficiente e bem sucedida em minimizar as forças de resistência, vencer a inércia inicial e obter o efeito amplificador das forças, necessários para a sua produção em uma escala comercial. [0008] O estado da técnica relevante para a presente invenção compreende ainda o paradoxo do cone. Este experimento surgiu no século XVII e compreende o avanço de um duplo cone em uma rampa inclinada em formato de V, que colocado na parte mais baixa da rampa sobe ao invés de descer, como seria esperado, daí porque ser chamado paradoxo. Na realidade, quando o cone sobe a rampa o seu centro de gravidade se move para baixo e o que sobem são os pontos de contato laterais da superfície com a rampa. No entanto, para que isto aconteça várias condições físicas devem ser satisfeitas.

[0009] Modelos matemáticos demonstram que os ângulos de inclinação e de abertura das rampas desempenham papel fundamental no fenômeno. Diversos autores matematizaram a situação, relacionando em fórmulas o ângulo de inclinação das rampas, o ângulo de separação dos segmentos que forma o V e a altura do centro de massa do cone, bem como as condições necessárias para o fenômeno ocorrer. Este experimento do século XVII, o “paradoxo do cone” nunca encontrou aplicação prática, restringindo-se a uma curiosidade científica ou a uma experiência utilizada no ensino de física.

[0010] No entanto, o paradoxo do cone se baseia na constante movimentação do centro de gravidade, o que o torna complementar a um sistema cujo princípio funcional é justamente o uso da variação do centro de gravidade para induzir movimento.

Novidades e objetivos da invenção

[0011] A presente invenção objetiva ampliar forças através do uso de massas girantes e constante variação do centro de gravidade do conjunto, o que faz com que as massas atuem como se estivessem em uma constante queda, aproveitando a gravidade para produzir movimento, associadas a um eixo móvel que atua como braço de alavanca para amplificar a força. Dito eixo se apoia e desliza sobre um anel que utiliza os princípios do “paradoxo do cone” para conduzir a força e se aproveitar do movimento do centro de gravidade. A força aplicada para a partida e funcionamento do amplificador é proveniente de um ou dois servo atuadores (motores) que estão ligados à corrente elétrica de forma constante. Para que o paradoxo passasse de uma mera curiosidade científica para algo com aplicação prática, os princípios geométricos e físicos em que se baseia foram aplicados a um anel formado por quatro segmentos. Cada quadrante do anel apresenta um ângulo de inclinação vertical, formando uma rampa, bem como uma borda de contato em que a distância com relação ao centro geométrico do círculo é variável, gerando a inclinação horizontal. A forma dos segmentos foi cuidadosamente planejada, desenhada, calculada e concebida para que, ao final do percurso sobre cada quadrante, o eixo deslize para o próximo quadrante do anel e inicie diretamente um novo percurso sem parar. A ação desenvolvida no presente invento foi combinada do conceito do “Paradoxo do Cone" com o deslocamento do centro de gravidade das massas oscilantes, que promovem o movimento continuo do eixo principal. Uma vez acionado o amplificador, a força resultante é tão intensa e rápida, que para que o sistema possa dar a partida, ele deve estar freado ou com carga. O invento reivindicado possui comprovação do seu funcionamento e resultados verificáveis, através de um protótipo físico, sendo que não tem relação ou semelhança com o conceito de “Moto- Perpétuo” ou “Moto-Contínuo”.

Descrição dos desenhos anexos [0012] A fim de que a presente invenção seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer pessoa versada na técnica, a mesma será explicada em detalhe na sequência, tendo como base os desenhos anexos abaixo listados, que são meramente ilustrativos de concretizações preferenciais possíveis e são apresentados sem ter qualquer intenção de limitar o escopo da invenção proposta, sendo evidente para qualquer técnico no assunto que inúmeras modificações, substituições por elementos equivalentes, adições e supressões podem ser realizadas sem fugir do conceito inventivo proposto:

[0013] Figura 1 desenho em perspectiva de uma primeira concretização do amplificador de forças proposto, em que o mesmo é acoplado a um gerador elétrico disposto externamente.

[0014] Figura 2 desenho em perspectiva da primeira concretização do amplificador de forças, realizado a partir de outro ponto de vista, em que se pode visualizar o eixo que atua como braço de alavanca para ampliar a força.

[0015] Figura 3 desenho em perspectiva da primeira concretização do amplificador de forças, realizado a partir de outro ponto de vista, em que se pode visualizar a rótula conectada a extremidade inferior do eixo móvel acoplado ao conjunto da massa girante e, também, os motores dispostos abaixo do anel dentado existente abaixo do conjunto da massa, que propiciam a rotação.

[0016] Figura 4 desenho em vista frontal da primeira concretização do amplificador de forças da invenção.

[0017] Figura 5 desenho em vista superior da primeira concretização do amplificador de forças da invenção [0018] Figura 6 desenho em perspectiva da primeira concretização do amplificador de forças, realizado a partir de outro ponto de vista, em que se podem visualizar os motores, engrenagens e anel dentado que permitem rotacionar a massa girante.

[0019] Figura 7 desenho em perspectiva da primeira concretização do amplificador de forças proposto, em que o gerador elétrico é montado internamente em sua estrutura.

[0020] Figura 8 desenho em vista superior da primeira concretização do amplificador de forças proposto com o gerador interno.

[0021] Figura 9 desenho em perspectiva de um detalhe em escala ampliada da rótula, sendo que dita rótula é igual para todas as concretizações.

[0022] Figura 10 desenho em vista superior do anel de apoio do eixo móvel, sendo que o mesmo é idêntico em todas as concretizações.

[0023] Figura 11 desenho em perspectiva do anel de apoio.

[0024] Figura 12 desenho em perspectiva de uma segunda concretização do amplificador de forças, em que são utilizadas duas massas girantes defasadas e o gerador é interno.

[0025] Figura 13 desenho em vista frontal da segunda concretização do amplificador de forças.

[0026] Figura 14 desenho em vista superior da segunda concretização do amplificador de forças.

[0027] Figura 15 desenho em perspectiva da segunda concretização do amplificador de forças, em que o gerador é acoplado externamente. [0028] Figura 16 desenho em vista frontal da segunda concretização do amplificador de forças.

[0029] Figura 17 desenho em vista superior da segunda concretização do amplificador de forças.

Descrição detalhada da invenção

[0030] A presente invenção se refere a um amplificador de forças para acionamento de equipamentos e sistemas mecânicos que compreende pelo menos uma massa girante (1) disposta sobre uma plataforma inclinada (2), cuja rotação muda constantemente o centro de gravidade do conjunto e usa a gravidade e o peso da massa (1) para impulsionar o movimento, associada a um eixo móvel (3), que atua como braço de alavanca e amplifica a força aplicada de forma constante, conectado a uma rótula (4), que transfere a força amplificada para equipamentos e sistemas mecânicos como, por exemplo, um gerador de energia elétrica (5), que pode ser acoplado interna ou externamente.

[0031] O eixo (3) atravessa, se apoia e desliza sobre um anel (6), que utiliza os princípios do paradoxo do cone para conduzir o movimento. Este anel (6) é formado por quatro segmentos (6a). Cada segmento (6a) é dotado de uma inclinação vertical e de uma borda de contato (7) com uma distância variável do centro geométrico do anel (6), de modo a formar o ângulo horizontal necessário para conduzir a força obtida.

[0032] O amplificador de forças apresenta uma estrutura (8) dotada de uma abertura guia (9), na borda da qual está o anel (6), sendo o eixo móvel (3) associado a dito anel (6) por um rolamento (10), que faz contato com a borda (7) de cada segmento (6a). [0033] A massa girante (1) está disposta sobre um anel dentado (11) operacionalmente ligado a um ou mais servo atuadores (12) (motores), que estão ligados à corrente elétrica e proporcionam uma força de atuação constante, através de engrenagens (12a), que engrenam nos dentes do anel (11) e provocam o giro da base (2) e, consequentemente, da massa (1).

[0034] A dita massa (1) está disposta de forma deslocada, estendendo-se além da borda externa de dito anel (11), pois quanto maior o diâmetro, maior o efeito amplificador. O acionamento dos motores (12) é monitorado por uma unidade eletrónica de controle (13), com o software de gerenciamento do sistema, que mantém os motores (12) atuando em tempo real de acordo com as necessidades do sistema, constantemente aplicando força à massa (1).

[0035] A primeira concretização da invenção emprega uma única massa girante (1), o que tem o inconveniente de provocar picos de tensão na passagem de um segmento para o seguinte, que embora aceitáveis, são evitados por uma segunda concretização da invenção, que agrega uma segunda massa girante (1a) disposta em um braço (14), que está defasado de um ângulo a (15) da primeira massa (1). Este braço (14) é equipado com um acelerômetro ligado a unidade eletrónica de controle (13). Dita unidade (13) com a entrada da posição do braço (14) mantém o ângulo de defasagem a (15) constante. O movimento da segunda massa (1a), mantida a defasagem com a primeira massa (1), soma-se ao movimento desta e a impulsiona para frente, proporcionando um giro contínuo, eliminando os picos de tensão que ocorrem quando apenas a primeira massa (1) é utilizada. [0036] Tanto na primeira concretização como na segunda concretização há possibilidade de montar o gerador (5), ou outro dispositivo mecânico desejado, interna ou externamente.

[0037] Experimentos realizados com protótipos construídos da invenção chegaram aos seguintes resultados, em que a massa de entrada é a massa utilizada como massa oscilante, torque inicial é o torque necessário para que o servo atuador acione o sistema, torque final é o torque de saída e o fator de amplificação é a razão entre o torque final e o torque inicial, resumidos na tabela a seguir:

[0037] Tratou-se no presente relatório descritivo de uma invenção dotada de aplicação, novidade e atividade inventiva sendo, portanto, revestida de todos os requisitos para a concessão de uma patente.