Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 21.02.2008
Последнее обновление: Дополнена: 18.12.2009

Часть 8  Однозонные движители

(центробежные движители Петрова ЦДП-16)

 

Аннотация.    Продолжение описания движителей без круговой траектории движения груза.

 

       В предыдущей статье («Часть 7») рассматривались однозонные движители, у которых роль грузов исполняла цепь (например, велосипедная). Было выявлено, что применение груза в виде непрерывной цепи (или твёрдотельного жгута) не позволяет создать движитель. В связи с этим может представить интерес схема движителя, в котором вместо единой цепи тяговую силу генерируют независимые грузы (ролики или шарики), вращающиеся в двух слоях по дугам полуокружностей.

       Суть идеи заключается в том, что груз генерирует центробежную силу только до тех пор, пока движется по криволинейной траектории  (чаще всего – по окружности или по её дуге). Генерируемая тяговая сила стремится унести груз подальше от центра вращения по прямой, проходящей через этот центр. Если такой груз механически привязан к центру (к оси) вращения или катится по ограничивающей поверхности корпуса, то тяговая составляющая сгенерированной центробежной силы воздействует на корпус и стремится сместить его с данного места.

       А теперь не очень сложно представить себе ситуацию, в которой окажется груз, если внезапно прекратить его связь с корпусом. Решить подобную задачку, слава Богу, не сложно. Освободившийся от связей груз уйдёт, как ему и положено, в свободный полёт. В течение всего такого полёта он не будет оказывать на корпус никакого воздействия, пока не сконтактирует с препятствием. Интересным в этот момент будет то, что, стукнувшись о препятствие, груз никак не будет способствовать перемещению корпуса, так как вот время полёта центр масс отодвинется в соответствии с соотношением массы устройства и массы груза (то есть корпус практически даже не заметит отбытия груза), а после удара всё вернётся в исходную позицию. Но груз в это время окажется уже в другом и, желательно, в нужном месте. Новым местом будет начало другого такого же участка траектории, параллельного первому, но вращающемуся в противоположную сторону.

       Когда очередной груз отправляется в параллельный мир, из того мира в то же самое время прилетает другой такой же гость и занимает место в начале движения.

 

       Один из возможных вариантов схемотехнического решения такого принципа действия представлен на рисунке 8-1.

 

 

Рис. 8-1   Схема однозонного движителя ЦДП-16

 

      Приводом в движителе может служить цепная звёздочка (например, от педального узла велосипеда) или специально изготовленная гибкая зубчатая лента, например, резиновая или цепь.

 

ПРИМЕЧАНИЕ 1

      В последнем случае форму секции не обязательно делать круглой.

 

      На рисунке привод выделен красным цветом. Грузами (изображены голубыми окружностями) могут быть шарики. Могут быть ролики. Пробежав практически полную полуокружность, груз вылетает в лифт, который доставит его в параллельную секцию движителя, вращающуюся в обратном направлении. В это же время из другого лифта в данную секцию доставляется груз, прибывший из параллельной секции. Таким способом осуществляется постоянный кругооборот грузов.

 

      По конструктивным соображениям приняты параметры:

 

      - радиус траектории R = 0.1 м

-    масса груза m = 0.030 кг

-    количество грузов в каждом из слоёв 24 шт

-    число оборотов дисков n = 1000 об/мин

 

      Из этого следует:

 

      -    угловой шаг между центрами грузов составляет 7.5°

      Центробежная сила, генерируемая каждым грузом:

 

 

 

      Тяговая составляющая от одного груза равна

 

 

 

где (и далее):

 

      P – центробежная сила одного груза

      q – мгновенное значение тяговой составляющей от одного груза

      qj - мгновенное значение геометрической тяговой составляющей от конкретного груза

      qj = q / P = sin a

      a - угол поворота груза от горизонтальной оси

      m – масса одного груза

      R – радиус траектории движения грузов

      w - угловая скорость вращения привода

      Qг – усреднённая геометрическая тяговая сила

      Q – усреднённая тяговая сила

      t - коэффициент пульсации

 

ПРИМЕЧАНИЕ 2

      Геометрической тяговой силой считается её величина без учёта конкретной величины центробежной силы

 

      Поскольку кривая тяговой составляющей выражается чистой синусоидой, можно вычислить мгновенное значение тяговой силы от всех грузов (в каждой секции их - 24шт) простым сложением (24 раза) мгновенных значений с дискретностью, например, 0.5°. Через каждые 7.5° значения будут повторяться.

 

a

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

 

q1

0

0.009

0.017

0.026

0.035

0.044

0.052

0.061

 

q2

0.131

0.139

0.148

0.156

0.165

0.174

0.182

0.191

 

q3

0.259

0.267

0.276

0.284

0.292

0.301

0.309

0.317

 

q4

0.383

0.391

0.398

0.407

0.415

0.423

0.431

0.438

 

q5

0.500

0.508

0.515

0.522

0.530

0.537

0.545

0.552

 

q6

0.609

0.616

0.623

0.629

0.636

0.643

0.649

0.656

 

q7

0.707

0.713

0.719

0.725

0.731

0.737

0.743

0.749

 

q8

0.793

0.799

0.804

0.809

0.814

0.819

0.824

0.829

 

q9

0.866

0.870

0.875

0.879

0.883

0.887

0.891

0.895

 

q10

0.924

0.927

0.930

0.934

0.937

0.940

0.943

0.946

 

q11

0.966

0.968

0.970

0.972

0.974

0.976

0.978

0.980

 

q12

0.991

0.993

0.994

0.995

0.995

0.996

0.997

0.998

 

q13

1

1.000

1.000

1.000

0.999

0.999

0.999

0.998

 

q14

0.991

0.990

0.989

0.988

0.986

0.985

0.983

0.982

 

q15

0.966

0.964

0.961

0.959

0.956

0.954

0.951

0.948

 

q16

0.924

0.921

0.917

0.914

0.910

0.906

0.903

0.899

 

q17

0.866

0.862

0.857

0.853

0.848

0.844

0.839

0.834

 

q18

0.793

0.788

0.783

0.777

0.772

0.766

0.760

0.755

 

q19

0.707

0.701

0.695

0.688

0.682

0.676

0.669

0.663

 

q20

0.609

0.602

0.595

0.588

0.581

0.574

0.566

0.559

 

q21

0.500

0.492

0.485

0.477

0.469

0.462

0.454

0.446

 

q22

0.383

0.375

0.367

0.358

0.350

0.342

0.334

0.326

 

q23

0.259

0.250

0.242

0.233

0.225

0.216

0.208

0.199

 

q24

0.131

0.122

0.113

0.105

0.096

0.087

0.078

0.070

q

15.258

15.267

15.274

15.278

15.281

15.287

15.288

15.291

 

a

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

q1

0.070

0.078

0.087

0.096

0.105

0.113

0.122

0.131

q2

0.199

0.208

0.216

0.225

0.233

0.242

0.250

0.259

q3

0.326

0.334

0.342

0.350

0.368

0.367

0.375

0.383

q4

0.446

0.454

0.462

0.469

0.477

0.485

0.492

0.500

q5

0.559

0.566

0.574

0.581

0.588

0.595

0.602

0.609

q6

0.663

0.669

0.676

0.682

0.688

0.695

0.701

0.707

q7

0.755

0.760

0.766

0.772

0.777

0.783

0.788

0.793

q8

0.834

0.839

0.843

0.848

0.853

0.857

0.862

0.866

q9

0.899

0.903

0.906

0.910

0.914

0.917

0.921

0.924

q10

0.948

0.951

0.954

0.956

0.959

0.961

0.964

0.966

q11

0.982

0.983

0.985

0.986

0.988

0.989

0.990

0.991

q12

0.998

0.999

0.999

0.999

1.000

1.000

1.000

1

q13

0.998

0.997

0.996

0.995

0.995

0.994

0.993

0.991

q14

0.980

0.978

0.976

0.974

0.972

0.970

0.968

0.966

q15

0.946

0.943

0.940

0.937

0.934

0.930

0.927

0.924

q16

0.895

0.891

0.887

0.883

0.879

0.875

0.870

0.866

q17

0.829

0.824

0.819

0.814

0.809

0.804

0.799

0.793

q18

0.749

0.743

0.737

0.731

0.725

0.719

0.713

0.707

q19

0.656

0.649

0.643

0.636

0.629

0.623

0.616

0.609

q20

0.552

0.545

0.537

0.530

0.522

0.515

0.508

0.500

q21

0.438

0.431

0.423

0.415

0.407

0.399

0.391

0.383

q22

0.317

0.309

0.301

0.292

0.284

0.276

0.267

0.259

q23

0.191

0.182

0.174

0.165

0.156

0.148

0.139

0.131

q24

0.061

0.052

0.044

0.035

0.026

0.017

0.009

0

q

15.291

15.288

15.287

15.281

15.278

15.274

15.267

15.258

    

  Усреднённая тяговая сила (геометрическая) и пульсация

 

Qг = 229.19 / 15 = 15.279

 

t = +0.08% ¸ -0.14%

 

      Усреднённая тяговая сила движителя (двухсекционного)

 

Q = Qг ´ 2 ´ 3.35 = 102.37 кг

 

 

Рис. 8-2   Тяговая характеристика ЦДП-16-24

 

      Тяговая характеристика такого движителя практически линейна (рисунок 8-2).

 

      Если в качестве грузов будет использоваться тяжёлая жидкость, то можно ожидать пульсацию ещё меньшей величины.

      Разумеется, мгновенные тяговые силы в данном схемотехническом решении имеют только положительное направление.

 

ДОПОЛНЕНИЕ 19.06.08

      Схема предполагала свободный вылет шариков в лифт, свободное падение шариков в лифте на нижний уровень и перемещение шариков с нижнего уровня на верхний за счёт инерции их вылета.

 

      Так вот по собственной воле шарики НЕ желают ни вылетать, ни падать, ни подниматься.

 

ДОПОЛНЕНИЕ  18.12.09

 

      Полагаю, что обещанная тяговая характеристика МОЖЕТ быть получена, если облицевать корпус магнитом. В этом случае будет обеспечен непрерывный контакт грузов с корпусом.


Просмотров: 2898

Комментарии к статье:

№ 1611   Виталий   2016-12-02 23:45:37
Вот опять.... ну прилетел груз, ну стукнулся, ну не повлиял на систему в нужном нам направлении, а скорость то его НУЛЕВАЯ ! значит энергии у него нет и он жестко связан со звездочкой, которая сразу и потащила его по кругу, толкая придавая ему скорость и энергию. где расчет сил действующих на звездочку и соответсвенно на ось самой звездочки ? можете не утруждаться, там как раз возникает сила равная и противоположная по направлению вашим расчетам. посему увы и ах двигатель останется на месте.
№ 1616   Владимир Максимович   2016-13-02 17:08:35
На № 1611
     Виталий, ответ совпадает с ответом на комм.1613! Ну, разве что, на этьот раз Вы не употребляетее термин "двигатель"!

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]