Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 07.02.2017
Последнее обновление: 07.02.2017

 

 

Центробежный движитель ЦДП-72.15

 

     Схема движителя показана на рисунке 1

 

 

Рис. 1

 

     Красным контуром показан корпус движителя.

     Вращение грузов обеспечивается при помощи ротора (внутренняя коричневая окружность), на котором расположены оси (фиолетовые кружки). Вокруг этих осей качаются поводки (фиолетовый цвет) с закреплёнными на их концах грузами-подшипниками (жёлтые окружности), катящимися по стенке корпуса. Грузы связаны в группы по три штуки при помощи качающихся звеньев (зелёный цвет).

     Резинки (розовый цвет) обеспечивают постоянный контакт грузов с корпусом! Помимо этого крайние грузы в каждой из групп дополнительно прижимаются к корпусу при помощи пластинчатых пружин (белый цвет).

     В результате, на цилиндрическом участке корпуса надёжно гарантируется ЦБС.

 

ПРИМЕЧАНИЕ

     Вообще-то движущееся тело всегда генерирует ЦБС, если имеет место изменение направления вектора скорости.

     При движении тела по криволинейной траектории направление вектора скорости изменяется обязательно. Поэтому на плавных криволинейных участках траектории тело генерируемая ЦБС всегда не равна нулю.

     При движении тела по прямолинейному участку величина ЦБС равна нулю, так как не происходит изменение направления вектора скорости. Поэтому считается, что при движении тела по прямолинейной траектории ЦБС не генерируется.

     В точках излома траектории величина ЦБС тоже равна нулю, хотя и происходит резкое изменение направления вектора скорости. Но при этом радиус кривизны равен нулю. Поэтому можно считать, что ЦБС в точках излома траектории тоже не генерируется.

 

     Рассчитывать на надёжное самоприжатие к корпусу быстрокатящихся грузов (самовылетные схемы) не приходится! Предыдущие эксперименты показали ненадёжность таких схем. Груз элементарно не успевает долететь до стенки корпуса за отведённое для этого время!

 

     Благодаря принятой конфигурации стенки, создаётся однонаправленная зона генерации центробежной силы, что влечёт за собой однонаправленный вектор тяги.

 

     В расчётах приняты параметры:

 

R = 0.186[м]  – радиус траектории центра груза на цилиндрическом участке

Р[кг]  –  тяговый вектор от ЦБС

ЦБС[кг] – центробежная сила

m = 0.15[кг] – масса груза

ω  – угловая скорость привода

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

β – угол между вектором ЦБС и выбранным направлением тяги

 

     Для одного груза:

 

 

 

 

 

Поз.

Парам.

1

2

3

4

5

6

7

8

Σ

Σ

0

β

-

72

53

20

0

20

53

72

 

 

 

Р[кг]

 

9.6

18.8

29.2

31.2

29.2

18.8

9.6

146.4

50.4

3

β

89

69

50

17

3

23

56

75

 

 

 

Р[кг]

0.5

11.2

20.0

30.0

31.2

28.8

17.6

8.0

147.3

50.4

6

β

86

66

47

14

6

26

59

78

 

 

 

Р[кг]

2.2

12.8

21.2

30.4

31.2

28.0

16.0

6.4

148.2

50.4

9

β

83

63

44

11

9

29

62

81

 

 

 

Р[кг]

3.8

14.0

22.4

30.0

30.8

27.2

14.8

4.8

147.8

49.6

12

β

80

60

41

8

12

32

65

84

 

 

 

Р[кг]

5.4

15.6

23.6

30.8

30.4

26.4

3.3

3.2

148.6

49.2

15

β

77

57

38

5

15

35

68

87

 

 

 

Р[кг]

7.0

17.0

24.6

31.1

30.1

25.6

11.7

1.6

148.7

48.7

18

β

74

54

35

2

18

38

71

90

 

 

 

Р[кг]

8.6

18.3

25.6

31.2

29.7

24.6

10.2

0

148.2

48.0

21

β

71

51

32

1

21

41

74

-

 

 

 

Р[кг]

10.2

19.6

26.5

31.2

29.1

23.5

8.6

 

148.7

48.7

24

β

68

48

29

2

24

44

77

-

 

 

 

Р[кг]

11.7

20.9

27.3

31.2

28.5

22.4

7.0

 

149.0

49.4

27

β

65

45

26

1

27

47

80

-

 

 

 

Р[кг]

13.2

22.1

28.0

31.2

27.8

21.3

5.4

 

149.0

49.9

30

β

62

42

23

4

30

50

83

 

 

 

 

Р[кг]

14.6

23.2

28.7

31.1

27.0

20.1

3.8

 

148.5

50.2

33

β

59

39

20

7

33

53

86

 

 

 

 

Р[кг]

16.1

24.2

29.3

31.0

26.2

18.8

2.2

 

147.8

50.4

36

β

56

36

17

10

36

56

89

 

 

 

 

Р[кг]

17.4

25.2

29.8

30.7

25.2

17.4

0.5

 

146.2

50.4

39

β

53

33

20

13

39

59

87

 

 

 

 

Р[кг]

18.8

26.2

29.3

30.4

24.2

16.1

1.6

 

145.0

53.0

42

β

50

30

23

16

42

62

84

 

 

 

 

Р[кг]

20.1

27.0

28.7

30.0

23.2

14.6

3.3

 

143.6

53.5

45

β

47

27

26

19

45

65

81

 

 

 

 

Р[кг]

21.3

27.8

28.0

29.5

22.1

13.2

4.9

 

146.8

49.9

48

β

44

24

29

22

48

68

78

 

 

 

 

Р[кг]

22.4

28.5

27.3

28.9

20.9

11.7

6.5

 

146.2

49.4

51

β

41

21

32

25

51

71

75

 

 

 

 

Р[кг]

23.5

29.1

26.5

28.3

19.6

10.2

8.1

 

145.3

48.7

54

β

38

18

35

28

54

74

72

 

 

 

 

Р[кг]

24.6

29.7

25.6

27.5

18.3

8.6

9.6

 

143.9

48.0

57

β

35

15

38

31

57

77

69

89

 

 

 

Р[кг]

25.6

30.1

24.6

26.7

17.0

7.0

11.2

0.5

142.7

47.6

60

β

32

12

41

34

60

80

66

86

 

 

 

Р[кг]

26.5

30.5

23.5

25.9

15.6

5.4

12.7

2.2

142.3

48.3

63

β

29

9

44

37

63

83

63

83

 

 

 

Р[кг]

27.3

30.8

22.4

24.9

14.2

3.8

14.2

3.8

141.4

48.8

66

β

26

6

47

40

66

86

60

80

 

 

 

Р[кг]

28.0

31.0

21.3

23.9

12.7

2.2

15.6

5.4

140.1

49.1

69

β

23

3

50

43

69

89

57

77

 

 

 

Р[кг]

28.7

31.2

20.1

22.8

11.2

0.5

17.0

7.0

138.5

49.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35002

11914

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

145.8

49.6

 

     Красным цветом в таблице записана усреднённая величина тяговой силы [кг].

     Коричневым цветом – 5-ти местный вариант.

     Увеличением количества парных секций можно не только повысить общую тяговую силу мобиля, но и дополнительно снизить её пульсацию!

 

     Примерный график изменения тяговой силы по углу поворота привода представлен на рисунке.2.

 

 

Рис. 2

 

     График показывает малую пульсацию! Такую пульсацию можно нейтрализовать за счёт суммарной массы мобиля.

 

     Интересно посмотреть, а какая сила развивается в боковых направлениях. Вдруг можно будет обойтись без зеркальной секции.

 

Поз.

Парам.

1

2

3

4

5

6

7

8

Σ

0

β

-

-18

-37

-70

90

70

37

18

 

 

Р[кг]

 

-29.7

-24.9

-10.7

0

10.7

24.9

29.7

0

3

β

-1

-21

-40

-73

87

67

34

15

 

 

Р[кг]

-31.2

-29.1

-23.9

-9.1

1.6

12.2

25.9

30.1

-23.5

 

     Чуда не произошло! Придётся-таки устанавливать зеркальную секцию!

 

     Таким образом, суммарная тяговая сила двухсекционного мобиля составит 290кг!

 

     По схеме движителя видно, что ЦБС формируется, максимум, от семи грузов. Остальные восемь грузов (минимум) катаются по стенке без всякой полезности.

     Для грузов, генерирующих ЦБС:

 

 [кг]

     Эта ЦБС давит на корпус, образуя силу трения качения:

 

 [кг]

Здесь:

Fтр  -  суммарная сила трения на цилиндрической поверхности

kтр  -  коэффициент трения

m  -  масса 7-и грузов

 

ПРИМЕЧАНИЕ

     Принятая величина коэффициента трения примерно в 5 раз превышает справочные значения, для надёжности!

 

     По сравнению с силой трения от ЦБС силой трения от остальных (бесполезных) грузов можно пренебречь. Она равна менее 0.05[кг].

 

     Принятая сила трения направлена по касательной к обечайке, и из-за этого, в установившемся режиме вращения привода, создаёт момент сопротивления суммарной силы трения качения, являющийся нагрузкой для привода. Другой нагрузки у привода нет.

 

     Мощность, забираемая грузами от привода, составит:

 

 [кгм/сек]

  [Вт]

Здесь:

М[кгм] - момент от сил трения

N[Вт]  - мощность привода

 

     С учётом потерь в самом приводе, а также учитывая, что трение бесполезных восьми грузов не учтено, можно принять потребляемую мощность привода равной 1Вт – для одной секции и, соответственно, 2Вт – с учётом зеркальной секции.

 

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

     Тяговая сила в конкретном движителе зависит только от числа оборотов его ротора. Управляя числом оборотов, можно управлять тягой!

       

     Тут полезно обратить внимание вот на что:

     По какой бы среде (суша, воздух, вода) или в безвоздушном пространстве не перемещался мобиль, тяговая сила остаётся неизменной!

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

     Мощность, которую развивает мобиль, зависит только от его скорости движения. А эта скорость зависит от времени его непрерывного движения. И чем дольше движется мобиль, тем большей становится его скорость (при постоянных оборотах ротора) и тем большей становится выделяемая мобилем мгновенная мощность! Хотя мощность, потребляемая движителем, при этом не меняется!

 

     Гифка движителя показана на рисунке 3.

 

Рис. 3

 

 

Рис.3

 

     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 – существенно 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, так как в них скорость вращения колёс жёстко связана со скоростью вращения привода (или электроприводов в случае применения наколёсных  электромоторов).

 

     Для мобиля с общей массой, к примеру, в 100кг (масса мобиля плюс нагрузка вместе с человеком) можно ожидать, что тяговой силы в 290кг будет достаточно даже для самостоятельного подъёма мобиля по лестнице (на больших колёсах или на гусеницах). При этом потребляемая приводом мощность будет не более 2Вт!

 

ПРИМЕЧАНИЕ

     Если выполнить одно место не из одиночного подшипника, а из двух подшипгиков (по одному на каждой стороне соединительного звена), то тяговая сила увеличится в два раза, а потребляемая мощность не изменится, так и без того принята с запасом!

 

ВНИМАНИЕ!

     Если такой мобиль поставить «на попа», то он улетит в космос!

     Поэтому, прежде, чем начинать эксперимент с мобилем, следует предварительно подумать о мерах торможения, об управлении и о возможности остановки.

     Если такому мобилю пристроить крылья, то он станет аэромобилем!

     Впрочем, он и без крыльев сможет перемещаться по воздуху. Просто на таком мобиле неудобно будет человеку-пассажиру!

     Для перемещений по воздуху придётся создать устройство для управления наклоном вектора тяговой силы.

 

 


Просмотров: 292

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]