Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 24.12.2016
Последнее обновление: 24.12.2016

 

ЦДП- 75.10

 

Rп = 0.138[м]  - радиус передней траектории

Rз1 = 0.190[м]  - первый радиус задней траектории

Rз2 = 0.226[м]  - второй радиус задней траектории

Р[кг]  – тяговый вектор

m = 0.3 [кг] – масса груза

ω  – угловая скорость привода

n = 1000[об/мин] –  число оборотов привода

ЦБС[кг] – центробежная сила одного груза

β - угол между вектором ЦБС и выбранным направлением тяги

αзУгол поворота заднего груза вокруг центра кривизны участка при повороте ротора на 1ºº

 

Схема движителя показана на рисунке 1

 

 

Рис. 1

 

     Красным контуром показана обечайка движителя.

     Вращение грузов обеспечивается при помощи ротора (коричневая окружность), на котором расположены оси (жёлтые кружки). Вокруг этих осей качаются поводки (жёлтый цвет) с закреплёнными на их концах подшипниками в роли грузов (голубые окружности), катящиеся по обечайке.

     Обеспечивается обязательный постоянный контакт грузов с обечайкой! В данном варианте – при помощи резинок (оранжевый цвет).

     Лучше было бы применить цилиндрические пружины растяжения. Но в домашних условиях для изготовления макета – этот вариант является слишком проблемным!

     На цилиндрических участках обечайки гарантируется генерация ЦБС.

     На линейном участке траектории ЦБС не генерируется.

     Благодаря такой конфигурации обечайки создаётся однонаправленная зона генерации центробежной силы, как за счёт движения грузов по большой передней цилиндрической поверхности, так и за счёт движения грузов по малым цилиндрическим поверхностям на задней (на рисунке – нижней) стороне обечайки.

 

     На рисунке 2 представлена гифка.

 

 

Рис. 2

 

 

     Для передних ЦБС:

 

 

 [кг]

     Для задних ЦБС мгновенная угловая скорость груза зависит от конкретного участка обечайки и от точки нахождения груза на этом участке.

     Возникает зависимость угла поворота обсуждаемого груза вокруг центра кривизны обсуждаемого участка за время поворота ротора, например, на три градуса.

     Помимо этого, радиус траектории центра груза для нижних участков отличается от радиуса кривизны верхнего участка Rв = 0.138м

     По ходу вращения ротора:

Rн1 = ∞

Rн2 = 0.19м

Rн3 = 0.226м

Rн4 = 0.19м

Rн5 = 0.19м

     И тогда для нижних участков в выше приведённую формулу придётся ввести коэффициент:

     На обечайку в любой точке нахождения груза давят две силы: ЦБС и сила давления пружины.

     ЦБС генерируется только на криволинейных участках траектории, а сила пружины – всегда. Для удобства вычислений будем считать силу пружины постоянной:

Qпр = 0.1кг

     Итого от каждого груза производится давление:

 

     Если выбрать угловую скорость привода движителя, равной n = 1000об/мин, а массу грузf - равной 0.3кг, то при среднем радиусе траектории, равном  R = 0.138м, ЦБС будет равна:

 

[кг]

 

α

Пар.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Σ

0

β

-

62

26

10

46

82

-

37

9

19

 

 

t

-

1

1

1

1

1

-

0.61

0.18

0.61

 

 

Q

0.1

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

8.4

28.3

297.2

 

Р[кг]

-

21.7

41.6

45.6

32.1

6.4

-

22.5

8.2

26.7

204.8

3

β

-

59

23

13

48

85

 

39

10

16

 

 

t

 

1

1

1

1

1

 

0.61

0.18

0.61

 

 

Q

0.1

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

8.4

28.3

297.2

 

Р[кг]

-

23.8

42.6

45.1

31.0

4.0

-

21.9

8.2

27.1

203.7

6

β

-

56

20

16

52

88

-

42

12

69

 

 

t

 

1

1

1

1

1

 

0.61

0.18

0.61

 

 

Q

0.1

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

8.4

28.3

297.2

 

Р[кг]

-

25.9

43.5

44.5

28.5

1.6

-

21.0

8.1

10.1

183.2

9

β

89

53

17

19

55

-

-

44

14

68

 

 

t

1

1

1

1

1

-

-

0.61

0.73

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

0.1

28.3

33.9

28.3

322.7

 

Р[кг]

0.8

27.9

44.3

43.8

26.5

-

-

20.3

32.8

10.6

207.0

12

β

86

50

14

22

58

-

-

1

18

66

 

 

t

1

1

1

1

1

-

-

0.18

0.73

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

0.1

8.4

33.9

28.3

274.5

 

Р[кг]

3.3

29.8

45.0

43.0

24.6

0.1

0.1

8.4

32.2

11.6

198.1

15

β

83

47

11

25

61

-

 

0

31

65

 

 

t

1

1

1

1

1

-

-

0.73

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

0.1

33.9

28.3

28.3

322.7

 

Р[кг]

5.6

31.6

45.4

41.9

22.4

-

-

33.8

24.2

11.9

216.8

18

β

80

44

8

28

64

-

29

1

30

64

 

 

t

1

1

1

1

1

-

0.61

0.73

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

33.9

28.3

28.3

350.9

 

Р[кг]

8.0

33.3

45.8

40.9

20.3

-

24.7

33.8

24.4

12.5

243.7

21

β

77

41

5

31

67

-

29

3

28

62

 

 

t

1

1

1

1

1

 

0.61

0.73

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

33.9

28.3

28.3

350.9

 

Р[кг]

10.4

34.9

46.1

39.7

18.1

-

24.7

33.7

24.9

13.3

245.8

24

β

74

38

2

34

70

-

31

4

27

60

 

 

t

1

1

1

1

1

 

0.61

0.73

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

33.9

28.3

28.3

350.9

 

Р[кг]

12.8

36.5

46.3

38.4

15.8

-

24.2

33.7

25.2

14.1

252.4

27

β

71

35

1

37

72

-

33

5

25

58

 

 

t

1

1

1

1

1

 

0.61

0.73

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

33.9

28.3

28.3

350.9

 

Р[кг]

15.1

37.9

46.3

37.0

14.3

-

23.7

33.7

25.6

15.0

248.6

30

β

69

32

4

40

75

-

34

6

23

56

 

 

t

1

1

1

1

1

 

0.61

0.18

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

8.4

28.3

28.3

322.7

 

Р[кг]

16.6

39.2

46.2

35.5

12.0

-

23.4

8.3

26.0

15.8

223.0

33

β

65

29

7

43

79

-

36

7

21

53

 

 

t

1

1

1

1

1

 

0.61

0.73

0.61

0.61

 

 

Q

46.4

46.4

46.4

46.4

46.4

0.1

28.3

33.9

28.3

28.3

350.9

 

Р[кг]

19.6

40.5

45.9

33.8

8.8

-

22.8

33.5

26.4

17.0

248.3

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3889

 

Р[кг]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2675

 

Qср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

324

 

Рср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

223

 

     Красным цветом в таблице записана усреднённая величина тяговой силы [кг], а коричневым цветом - силы давления грузов на обечайку.

 

     Учитывая, что движитель содержит две взаимно зеркальные секции, указанную тяговую силу следует удвоить (446кг)!

 

     Выбранная поводковая схема подвески грузов в отличие от грузов, скользящих в радиальных пазах (или наклонных к радиальным пазам), существенно уменьшает трение и риск заклинивания.

     График сил давления на обечайку (голубой цвет) и тяговой силы (красный цвет) представлен га рисунке 3.

 

 

Рис.3

 

     Пульсация тяговой силы:

 

 

     Усреднённая сила Qср давит на обечайку, образуя силу трения качения:

 

 [кг]

Здесь:

Fтр  -  суммарная сила трения

kтр  -  коэффициент трения

 

ПРИМЕЧАНИЕ

     Принятая величина коэффициента трения примерно в 10 раз превышает справочные значения. Для надёжности!

     Названная сила трения направлена по касательной к обечайке и из-за этого, в установившемся режиме вращения привода, создаётся момент сопротивления суммарной силы трения, являющийся нагрузкой для привода.

 

     Мощность, забираемая грузами от привода, составит:

 

 [кгм/сек]

  [вт]

 

     Можно принять потребляемую мощность привода равной 1вт. А для двухсекционного мобиля - 2Вт.

 

     При заданных массах грузов и при заданной угловой скорости ротора применение более мощного привода не имеет смысла, поскольку   ЦБС, и, следовательно, тяговая сила, от этого не увеличатся!

     Тут полезно обратить внимание вот на что:

     По суше, по воде или в космосе перемещается мобиль, но тяговая сила остаётся неизменной! Другими словами, тяговая сила безопорного мобиля никак не зависит от сопротивления движению этого мобиля.

     Если у обычного автомобиля с карданным приводом или с электроприводом непосредственно на колёса при сопротивлении колесу привод пытается «изо всех своих сил» увеличить отдаваемую мощность, то в случае с движителем для безопорного движения такого явления не происходит!

     Мощность, которую развивает движущийся мобиль, зависит, на равномерном покрытии дороги, только от скорости движения мобиля. А эта скорость, при постоянной силе воздействия на мобиль, зависит только от времени его непрерывного движения. И чем дольше едет мобиль, тем большей становится его скорость и тем большей становится выделяемая мобилем мгновенная мощность!

     Полезно, опять же, обратить внимание на то, что эта мощность может оказаться значительно больше той мощности, которая потребляется от источника, вращающего привод! В нашем случае (для двухсекционного движителя) – существенно (скажем, в тысячи раз) больше, чем 2Вт!

     Для мобиля с большей массой придётся применить движитель с бльшей тяговой силой. Но и слабый движитель тоже сможет решить задачу разгона мобиля до нужной скорости, хотя и за больший отрезок времени.

     Для транспортных средств с непосредственным приводом на колёса подобный эффект принципиально не возможен, поскольку число оборотов колеса напрямую связано с оборотами приводного двигателя!

 

     Любопытства для ради попробуем посмотреть, а что можно вытянуть из описанных свойств мобиля.

А. На мобиль массой, например, m=100кг действует постоянная сила нашего  двухсекционного движителя Р=448 кгс.

     По Ньютону имеем:

Ускорение мобиля:

[м/сек2]

Скорость мобиля:

Через 10сек скорость будет равна:

[м/сек]

Скорость движения мобиля и далее будет увеличиваться пропорционально времени его движения.

 

Мощность, развиваемая движущимся мобилем:

 

   [Вт]

 

Получается, что уже через 10сек движущийся мобиль развивает мощность более, чем 20000[Вт], что, соответственно, в 20000 раз превышает мощность, затрачиваемую движителем!

     Это, конечно, кажется невероятным!

     Но тогда покажите ошибку!

     Вполне возможно, что придётся признать ошибочными формулы для вычисления ускорения движущегося тела под действием постоянной силы и мощности, развиваемой этим движущимся телом!

     Сама собой напрашивается мысль о снятии малюсенькой доли от этой мощности (2Вт) на питание движителя!

 

ПРИМЕЧАНИЕ

1.  Ничто не мешает уменьшать тяговую силу движителя до нужного уровня в требуемое время, дабы не доводить скорость движения мобиля до опасного уровня!

2.  Если к мобилю пристроить крылья, то за счёт подъёмной силы, возникающей при таких скоростях движения, трение о дорогу существенно снизится, и скорость движения мобиля будет дополнительно увеличиваться! Вплоть до полного отрыва от земли! А это уже – самолёт без пропеллера и реактивного двигателя!

 

Б.  А что будет, если два односекционных движителя закрепить диаметрально на вращающейся платформе? В этом варианте тяговая сила их будет формировать двойной момент вращения платформы, а боковые компоненты от центробежных сил будут взаимно нейтрализоваться.

     Пусть радиус вращения каждого движителя будет 0.35м, чтобы суммарный диаметр платформы был равен, примерно, 1м.

     Тогда:

Платформа испытывает момент вращения равный:

 

 [кгм]

 

Через 10 секунд окружная скорость платформы станет равной линейной скорости одной секции:

 

  [м/сек]

 

Следовательно, уже через 10 секунд угловая скорость платформы станет равной:

 

[об/мин]

 

Мощность, развиваемая платформой, вращающейся от двух односекционных движителей с суммарной потребляемой мощностью 2Вт, составит:

 

 

   [Вт]

 

     Это, конечно, тоже кажется невероятным!

     Но тогда покажите ошибку!

     Вполне возможно, что придётся признать ошибочными формулы для вычисления ускорения движущегося тела под действием постоянной силы и мощности, развиваемой этим движущимся телом!

 

     Сама собой, опять же, напрашивается мысль о снятии малюсенькой доли от этой мощности (2Вт) на питание движителей!

 

ПРИМЕЧАНИЕ

1.  Ничто не мешает уменьшать тяговую силу движителей до нужной величины в требуемое время, дабы не доводить скорость вращения платформы до разносного уровня!

2. Увеличение количества движителей, размещённых на платформу, соответственно увеличивает мощность, которую можно снять с такого генератора!

3.  Увеличение расстояния от движителя до центра платформы увеличивает снимаемую мощность при тех же затратах на раскрутку платформы!

 

 


Просмотров: 310

Комментарии к статье:


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]