Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 04.06.2008
Последнее обновление: Дополнена: 17.02.2010

 

Комментарии к изобретению А. А. Черепанова

«Инерционный движитель для транспортного средства»

из сайта www.ntpo.com

 

      Аннотация:    Здесь приведены некоторые мои рассуждения по авторскому описанию изобретения.

 

       (Я позволил себе неполное изложение текста описания, лёгкое редактирование этого текста, исправление явных ошибок и выделение в нём некоторых терминов жирным шрифтом):

 

      Движитель представляет собой систему из четырех пар рабочих элементов.  Каждая пара рабочих элементов имеет одинаковую фазу возвратно-поступа-тельного перемещения эксцентриков-дисков, вращающихся в противоположных направлениях.

 

 

представлены четыре позиции одного элемента "эксцентрик-диск - опорное кольцо" при полном обороте эксцентрика-диска внутри опорного кольца

 

      Диаметр опорного кольца, в котором перемещается эксцентрик-диск, равен трём радиусам эксцентрика-диска, а ось вращения делит этот диаметр в отношении 1:2.

      Объединение четырёх двухэлементных систем "эксцентрик-диск - опорное кольцо" в единую систему с разностью в фазе вращения эксцентриков-дисков в 90o относительно другой пары создаёт один суммарный устойчивый, постоянный вектор тяги.

 

 

 

вариант компоновки инерционного движителя с двумя общими осями вращения, вид сверху

 

 

разрез А-А

 

 

разрез Б-Б

 

 

разрез Г-Г

 

 

разрез Д-Д

 

 

разрез В-В

 

 

диаграмма развёртки по времени работы одного элемента "эксцентрик-диск опорное кольцо"

 

 

диаграмма развёртки по времени работы движителя, состоящего из четырех пар элементов

 

      Каждый элемент "диск - кольцо" (фиг. 1) состоит из неподвижного опорного кольца «1», оси вращения «2», проходящей внутри опорного кольца перпендикулярно его диаметру таким образом, что делит этот диаметр в соотношении 1:2, и подвижного эксцентрика в виде диска «3», связанного с осью вращения «2». Диск «3» имеет прорезь «4» вдоль радиуса и перемещается посредством оси вращения внутри опорного кольца «1» в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Прорезь «4» диска «3» выполнена таким образом, что диск «3» при своём вращении по опорному кольцу скользит прорезью «4» по оси вращения «2», совершая возвратно-поступательное перемещение между двумя крайними положениями диска относительно оси вращения. В одном из них ось вращения совпадает с центром диска, в другом находится у края диска. Диаметр опорного кольца равен трём радиусам диска «3».

      Предлагаемый вариант конструкции движителя состоит из двух блоков с осями вращения «2» и «2'» (фиг. 2), на которых в противоположном направлении возвратно-поступательно вращаются четыре пары элементов " диск - кольцо" I-I', II-II', III-III', IV-IV'. Опорные кольца «1» жёстко связаны вместе. Оси вращения «2» и «2'» соединены друг с другом кинематически с помощью зубчатой передачи, состоящей из четырёх шестерней «5», для обеспечения синхронного вращения осей в противоположные стороны. Две шестерни расположены на осях «6» и «6'».

      Каждая пара элементов I-I', II-II', III-III', IV-IV' кинематически совмещена в единую восьмиэлементную систему с разностью в фазе возвратно-поступательного вращения в 90o относительно друг друга.

      В предлагаемом техническом решении использован принцип изменения величины центробежной силы от нуля до максимальной. Центробежные силы возникают от дебалансов постоянной массы, вращающихся с переменным эксцентриситетом, за счёт периодического изменения скалярной и векторной величины центробежного ускорения (дебалансов ?).

      При нахождении прорези «4» диска «3» в горизонтальном положении и совпадении оси вращения «2» с центром тяжести диска (фиг. 1, вариант 1), эксцентриситет равен нулю. При повороте диск «3» скользит по опорному кольцу «1», и постепенно расстояние между центром диска и осью вращения увеличивается. При повороте на 90o (фиг. 1, вариант II) центр диска максимально удалён от оси вращения. Эксцентриситет в данный момент цикла работы максимален, соответственно возрастает до максимума значение центробежного ускорения диска и, вследствие этого, - значение центробежной силы, которая посредством опорного кольца придаёт транспортному средству однонаправленное движение. При повороте диска «3» ещё на 90o (фиг. 1, вариант III), расстояние между центром диска и осью вращения уменьшается и становится равным нулю. Соответственно уменьшается и тяговое усилие практически до нуля. При дальнейшем повороте диска на 90o (фиг. 1, вариант IV), значение тягового усилия близко к нулю, так как опорное кольцо в данном сегменте цикла работы удерживает центр тяжести диска и ось вращения в одной точке.

      Далее цикл вращения повторяется.

      В результате суммарное тяговое усилие имеет только положительные значения. Получаемый вектор тяги непостоянен по своему скалярному значению, его величина периодически возрастает и убывает, а его векторное значение рассеяно веерообразно по области положительных величин. Амплитуда отрицательных величин тягового усилия практически близка к нулю (фиг. 8).

      Диаграмма временной развёртки (фиг. 9) показывает, что при геометрическом суммировании тяговых усилий четырёх пар элементов "эксцентрик-диск опорное кольцо" создаётся постоянная составляющая тягового усилия .

      Пульсирующая составляющая имеет незначительную величину. Элементы I-I', II-II', III-III', IV-IV' в движителе расположены таким образом, что суммированное тяговое усилие проходит через центр масс конструкции.

 

ТЕПЕРЬ – КОММЕНТАРИИ

 

      Само по себе схемотехническое решение достаточно интересно. Похоже, что движитель действительно работоспособен, если получится устранить несколько разнообразных НО. Хотя с моей точки зрения, вместо того, чтобы таскать тяжёлый диск по лыскам малой ширины, гораздо выгоднее двигать грузы по длинным направляющим (приглашаю посмотреть варианты в моём сайте: глава ТЕХНИКА раздел ДВИЖИТЕЛИ подраздел ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ). Впрочем, можно и так.

      Кроме того, большой диаметр дисков вызывает много ненужных проблем в части генерирования тяговых составляющих. Но всё равно, можно и так.

 

ПРИМЕЧАНИЕ 1

1.   На фигуре 1 указатели вращения параллельны контурам опорных колец. При таком обозначении допустимо предположить, что вращаются не диски, а сами опорные кольца.

      Считаю это случайной ошибкой.

2.   Ось вращения диска на варианте II практически совпадает с осью опорного кольца.

      Впрочем, это тоже можно отнести к случайным ошибкам и считать, что вращаются всё-таки диски, а не кольца, и, что ось вращения дисков находится в точке, отделяющей примерно одну треть от вертикального диаметра.

3.   На фиг.5 и фиг.6 диски не касаются опорного кольца. Автор, скорее всего, не заметил этого.

      Считаю это случайной ошибкой.

4.   На фиг.8 представлен график, смысл которого совершенно не ясен. Подпись разъясняет, что это график работы одной пары «кольцо – диск». Римские цифры, надо полагать, обозначают номер пары (на кривой упоминаются все четыре пары). Горизонтальная ось «t» - ось времени. Ось ординат – величина тяговой силы.

      Тогда получается, что в начальный момент времени пара I генерирует тяговую силу нулевой величины. А что делают в это время другие пары – вопрос?

      Через некоторое время (предположительно – одна четвёртая от всего цикла) вторая пара стала генерировать максимальную тяговую силу. А что в это время делает первая пара и остальные – вопрос.

      Ещё через четверть цикла третья пара прекратила генерацию тяговой силы. Что делают в это время первая, вторая и четвёртая пары – вопрос.

      В остальную половину цикла (до начала следующего) полная неизвестность. Во всяком случае, четвёртая пара так и не подключилась.

5.   Фигура 9 предлагает графическое («геометрическое суммирование») сложение тяговых характеристик четырёх пар, работающих одновременно.

      Создаётся впечатление, что автор не очень-то владеет вопросами графического отображения процессов и поэтому выдаёт желаемое за действительное.

      Можно простить.

 

Далее:

1.   Утверждением автора: «…а ось вращения делит этот диаметр в отношении 1:2» можно пренебречь, поскольку ось вращения делит диаметр не в отношении 1:2, а в отношении 1:3. Данное утверждение можно считать случайной ошибкой.

2.   Утверждение автора: «…Диаметр опорного кольца равен трём радиусам диска «3» тоже можно отнести к случайным ошибкам, так как в реальной конструкции реализация его не возможна. Можно только утверждать, что диаметр кольца примерно в три раза больше радиуса диска.

3.   Термин автора «в фазе возвратно-поступательного вращения в 90o» понимать, вероятно, следует как «в фазе возвратно-поступательного перемещения при повороте диска на 90º». Вращение не может быть возвратно-поступательным. Но можно простить.

4.   Утверждение автора: «…Диск «3» … перемещается посредством оси вращения» вызывает серьёзные сомнения, так как диск вращается при помощи оси, но перемещается под действием центробежной силы, им же и генерируемой. Данное утверждение тоже можно считать ошибкой (впрочем, может быть, что совсем и не случайной).

5.   Автор указывает, что «Центробежные силы возникают … за счёт периодического изменения скалярной и векторной величины центробежного ускорения (дебалансов ?)».

      В этом месте считаю необходимым договориться о терминологии.

-     Центробежная сила возникает (генерируется) не за счёт периодического (или любого другого) изменения скалярной и векторной величины центробежного ускорения (вероятно, имелись в виду – дебалансы), а из-за движения по криволинейной траектории (в данном случае – по окружности).

-     Центробежным ускорением следует считать изменение скорости, вектор которой направлен от центра вращения груза (дебаланса). В данном случае такое изменение может происходить только в том случае, когда на удаляющийся от центра вращения груз действует сила с увеличивающейся по мере удаления от центра величиной. Силой этой как раз и является центробежная сила.

      Другими словами, пока не возникла действующая сила, неоткуда взяться ускорению, которое затем создаст нужную силу. Сначала – сила, потом - ускорение. Никак не наоборот!

 

ПРИМЕЧАНИЕ 2

      На этапе перемещения груза с позиции минимального вылета в позицию максимального вылета увеличивается радиус вылета. По этой причине (не смотря на постоянную массу груза и постоянную угловую скорость его вращения) центробежная сила, генерируемая вылетающим грузом, действительно будет создавать центробежное ускорение. Но сначала – переменная сила, а затем, как следствие, переменное ускорение.

6.   Если судить по описанию и по приведённой автором схеме, то вращение дисков осуществляется при помощи вращающейся оси, которая скользит внутри направляющей прорези (или, что означает то же самое, диск своей прорезью скользит по оси).

-     На основании этого можно предположить, что ось на участке контакта с диском имеет лыски достаточной ширины. В противном случае они не смогут передать вращающий момент.

      Из-за наличия лысок появляются отрицательно направленные центробежные силы.

      Это связано с тем, что диаметр оси существенно отличается от нуля. Прорезь обязана простираться дальше имеющейся материальной оси. Прорезь – это вычитание массы из материала диска. Следовательно, центр оставшейся массы (центр тяжести) диска не может совпадать с геометрической осью привода.

 

ПРИМЕЧАНИЕ 3

      Центр масс может совпадать с геометрической осью привода при условии, что по краям прорези специально предусмотрены утяжеления. Но в этом случае при минимальном вылете ВООБЩЕ НЕ МОЖЕТ СГЕНЕРИРОВАТЬСЯ НАЧАЛЬНАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА, заставляющая диск удаляться от оси привода!

      Смещение центра массы от оси вращения создаёт условия для генерации отрицательно направленных центробежных сил.

 

-     Центробежные движители эффективны только при больших угловых скоростях вращающихся грузов (уменьшение угловой скорости в два раза уменьшает центробежную силу в четыре раза). При высоких скоростях возврат диска с позиции максимального вылета в позицию минимального вылета потребует нешуточной мощности от привода и соответствующей ширины лысок.

 

      Впрочем, и это сейчас не принципиально. Лишь бы заработал движитель! В конце концов, на диск можно надеть большой подшипник. Тогда масса диска полезно увеличится, а сопротивление скольжения по опорному кольцу замениться сопротивлением качения. В схеме имеются другие, более важные вопросы, требующие специального рассмотрения.

7.   Автор считает, что в момент максимального вылета груза «возрастает до максимума значение центробежного ускорения диска и, вследствие этого, -  значение центробежной силы».

      Ошибка автора в том, что в момент максимального вылета груза его центробежное ускорение вообще отсутствует. Оно равно нулю. Хотя центробежная сила действительно достигает максимального значения. Но, поскольку ошибка не влияет на конечный вывод, пусть будет.

8.   Суть авторского утверждения: «… так как опорное кольцо в данном сегменте цикла работы удерживает центр тяжести диска и ось вращения в одной точке» уже обсуждалось.

9.   Далее автор предполагает, что фазовый сдвиг четырёх дисковых пар на угол 90º относительно друг друга «… создаёт один суммарный устойчивый, постоянный вектор тяги, позволяющий перемещать в нужном направлении любое транспортное средство».

      К сожалению, автор не посчитал нужным предварительно просчитать это постоянство (или не смог сделать этого).

      Его устройство является, по сути, четырёхтактным одноместным ЦД.

      Поэтому, даже при плавном наращивании величины центробежной силы, пульсацию можно было бы ожидать не лучше, чем от +45% до –50% (предлагаю посмотреть мои статьи на этом же сайте).

      Однако, особенности предложенной схемы создают заметно увеличенную пульсацию по сравнению с ЦД на основе других схем.

      Дело в том, что исходное положение диска (фиг. 1 вариант IV) генерирует центробежную силу от массы, которая конструктивно продолжает прорезь. Эта масса во много раз меньше массы всего остального диска. Но именно эта маленькая масса даёт начало генерируемой центробежной силе. По мере поворота диска он (диск) под действием сгенерированной им начальной центробежной силы пытается отодвинуться от оси вращения, преодолевая силы сопротивления. Когда ему удаётся сделать это, центр массы всего диска смещается, удаляясь от оси вращения. В этом случае быстро возрастающее мгновенное значение вылета центра массы, генерирует быстро возрастающую по величине центробежную силу.

      Мгновенная величина тяговой силы гораздо сильнее зависит от угла поворота диска, так как при горизонтальном положении прорези какая-то центробежная сила всё-таки имеется, а тяговая составляющая - отсутствует. Уже при повороте диска на 45º от позиции максимального вылета тяговая составляющая исчезает практически полностью.  Размер полезного сектора составляет примерно 90º. Остальные 270º генерируют отрицательно направленную тяговую силу (будет обосновано ниже по тексту). Поэтому пульсацию для тяговой силы в одной паре приходится предположить на уровне от +320% до –150%.

      Ожидаемая пульсация всего движителя - от +80% до –100%.

 

10. С моей точки зрения, совсем не обязательно взаимно компенсирующие диски размещать в разных плоскостях. От такого распределения только увеличивается «трясучка» мобиля. Что же касается приложения вектора суммарной тяговой силы к точке, проходящей «через центр масс конструкции», то эту задачу можно решить  другими, более эффективными способами (предлагаю посмотреть статью на моём сайте).

      Впрочем, это тоже не принципиально.

 

11. К выводам автора: «векторное значение (вектора тяги) рассеяно веерообразно по области положительных величин» хочется сделать небольшое пояснение. Векторное значение вектора тяги принципиально не может быть рассеянно веерообразно. Значения в принципе не могут рассеиваться веерообразно. Веерообразно могут ориентироваться только сами векторы, не зависимо от их величин.  Из обсуждаемых векторов веерообразно ориентированы только векторы мгновенных центробежных сил. А векторы тяговых сил ориентированы строго по линии выбранного направления.

      График изменения тяговой силы для одной пары по углу поворота привода, более близкий к реальности, чем график на фигуре 8, представлен на рисунке 1.

      Тяговая сила выражена в относительных единицах. За отсчётную единицу принята максимальная тяговая сила, развиваемая одной парой.

 

ПРИМЕЧАНИЕ 4

      Расчёты приведены на этом же сайте: глава ТЕХНИКА раздел ДВИЖИТЕЛИ подраздел ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ статья ЧАСТЬ 18.

 

 

Рис. 1

 

Q1 = 3.34 / 14 = 0.239

τ1 =от +319% до -150%

 

Здесь:

 

Q1 - усреднённая тяговая сила одной пары

τ1 – пульсация тяговой силы для одной пары

 

      График изменения тяговой силы по углу поворота привода применительно ко всему движителю, более близкий к реальности, чем график на фигуре 9, представлен на рис. 2.

      Тяговая сила выражена в тех же относительных единицах.

      Графики, расцвеченные голубым, коричневым, зелёным и розовым цветами, соответствуют графикам тяговых сил для отдельных пар, повёрнутых относительно друг друга на 90º.

      Красной линией отмечен график суммарной тяговой силы (в тех же относительных единицах).

 

 

Рис. 2

 

Q4 = 3.01/ 6 = 0.50

τ =от +84% до -100%

 

здесь:

 

Q4 - усреднённая тяговая сила движителя (из четырёх пар)

τ – пульсация тяговой силы движителя (из четырёх пар)

 

РЕЗЮМЕ

      Не взирая на многочисленные ошибки, плохую аргументированность, недостаточную подготовленность Автора, отсутствие обоснованных расчётов, следует признать, что приведённая схема движителя может быть доведена до работоспособного состояния. Но в любом случае – потребует применения привода с большим выходным крутящим моментом на валу.

 

ДОПОЛНЕНИЕ  от 19.12.09

 

      Автор уверен, что грузы его движителя под действием ими же сгенерированной центробежной силы будут успешно и своевременно «улетать» от оси привода.

      Моя статья ОТЧЁТ 2 о НИОКР показывает, что это – обидное заблуждение!

      Элементарно НЕ будут успевать. И по этой причине НЕ будут генерировать реальную тяговую силу.

      Необходимо принудительно «приклеивать» грузу к стенке корпуса!

 

ДОПОЛНЕНИЕ  от 17.02.10

 

      Эксперименты показали, что движитель с саморазгонными грузами НЕ работоспособен из-за того, что грузы НЕ успевают долететь до стенки корпуса. И, следовательно, НЕ успевают передать корпусу центробежную силу. Даже, если попытаться условно «приклеить» их к корпусу. Центробежная сила НЕ передаётся корпусу  даже тогда, когда зазор равен нулю.

      Для передачи центробежной силы корпусу груз должен быть НЕ условно «приклеенным» к корпусу, а ЖЁСТКО с ним связанным.

      Для движителей с саморазгонными грузами это невозможно!


Просмотров: 3344

Комментарии к статье:

№ 1243   ryabusov g.n.   2014-17-01 11:43:12
При расчёте сил не учтены силы инерции,возникающие при вращении масс с переменным радиусом вращения,которые направлены в противоположную сторону центробежным силам, а следовательно механизм не выполнит указанной цели.
№ 1244   Рябусов Г. Н.   2014-17-01 11:52:32
При расчёте сил не учтены силы инерции,возникающие при вращении масс с переменным радиусом вращения, которые направлены в противоположную сторону центробежным силам,а следовательно механизм не выполнит указанной цели.
№ 1245   Владимир Максимович   2014-17-01 12:20:55
На №1243
1. Термин "Силы инерции" абсолютно НЕ имеет смысла!
     Инерция - это СВОЙСТВО, состоящее в том, что всякое тело СОХРАНЯЕТ состояние ..." (Предлагаю посмотреть мою статью на данном сайте)
     А свойство не может быть силой.
2. Нельзя учесть то, чего не существует. Можно учесть ЦЕНТРОБЕЖНУЮ силу (НЕ силу ИНЕРЦИИ), да и то лишь после её появления. А появляется центробежная сила только в момент контакта с препятствием, мешающим вращающемуся телу удаляться от центра вращения.У центробежных движителей с самовылетным грузом центробежная сила начинает генерироваться тол ько на участке принудительного уменьшения вылета груза. Но положительная тяговая компонента от поздно возникшей центробежной силы нейтрализуется её отрицательной компонентой, возникающей на всём участке уменьшения вылета.
3. В момент появления центробежной силы тело уже НЕ МОЖЕТ двигаться (этому мешает препятствие) и по этой причине инерция уже не может проявляться, так как энергия, накопленная телом уже не может изменяться!
4. Механизм не выполнит свой цели не потому, что ему мешает инерция, а потому, что самовылетные грузы у подобных движителей НЕ генерируют центробежную силу на участке увеличения вылета.

Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]