UA135744U - TRACTION VECTOR GENERATOR FOR VEHICLE - Google Patents

Abstract

Генератор вектора тяги для транспортного засобу містить платформу, що взаємодіє з опорною поверхнею, встановлену на ній раму, зубчасті колеса, розташовані на осях, та привод обертання. Додатково введена куліса, з закріпленим на її кінці дебалансом. Куліса рухливо з’єднана з сателітом за допомогою пальця, закріпленого ексцентрично на останньому. Закон руху куліси задається планетарним механізмом. Механізм перетворення у спрямований рух виконаний у вигляді системи, що складається зі сполученої пари планетарних передач з дебалансами з можливістю їх обертання у площині, перпендикулярній осі обертання та з можливістю переміщення в протилежних напрямках.The thrust vector generator for the vehicle comprises a platform that interacts with the support surface, a frame mounted on it, gears located on the axles, and a rotation drive. Additionally, a backstage was introduced, with an imbalance fixed at its end. The backstage is movably connected to the satellite by a finger attached eccentrically to the latter. The law of motion of the backstage is set by a planetary mechanism. The mechanism of conversion into directional motion is made in the form of a system consisting of a connected pair of planetary gears with unbalances with the possibility of their rotation in a plane perpendicular to the axis of rotation and with the ability to move in opposite directions.

Description

Корисна модель належить до транспортної техники, зокрема до інерційних рушіїв транспортних засобів.The useful model belongs to transport equipment, in particular to inertial motors of vehicles.

З рівня техніки відомі різні механічні пристрої перетворення сил інерції обертових дебалансів у спрямований рух. Дебаланс являє собою неврівноважену ланку, що обертається, та передає центробіжну силу на підшипники свого валу. При цьому величина векторної сили тяги та її напрям визначаються законом руху незрівноваженої ланки.From the state of the art, various mechanical devices for converting the inertial forces of rotating imbalances into directional movement are known. The imbalance is an unbalanced link that rotates and transmits centrifugal force to the bearings of its shaft. At the same time, the magnitude of the vector traction force and its direction are determined by the law of motion of the unbalanced link.

Відомий спосіб отримання інерційного руху, що реалізований у пристрої, в якому сила інерції створюється за рахунок двох однакових ексцентриків, які обертаються у різні сторони синхронно та синфазно (А.С. СРСР Мо15124, В630О 57/00, опубл. 1962 р.). Недолік відомого способу полягає в тому, що на корпус транспортного засобу передається вібрація від збудника коливань.There is a known method of obtaining inertial motion, which is implemented in a device in which the inertial force is created due to two identical eccentrics that rotate in different directions synchronously and in phase (AS USSR Mo15124, B630О 57/00, publ. 1962). The disadvantage of the known method is that the vibration from the vibration generator is transmitted to the body of the vehicle.

Відомий спосіб отримання інерційного руху, що реалізований у пристрої, що полягає в тому, що вібраційна сила створюється дебаласним вібратором, який містить два ексцентрики, що синхронно та синфазно обертаються у протилежні сторони з подальшою передачею вібраційної сили на механізм пересування за допомогою механічної передачі (А.С. СРСР Мо 939817, ЕОЗСа 3/00, опубл. 30.06.82).There is a known method of obtaining inertial motion, which is implemented in the device, which consists in the fact that the vibration force is created by a debalancing vibrator, which contains two eccentrics that rotate synchronously and in phase in opposite directions with the subsequent transmission of the vibration force to the movement mechanism using a mechanical transmission (A .S. USSR Mo 939817, EOZZsa 3/00, published 06.30.82).

Недоліками відомого способу і пристрою, що виконаний згідно з ним, є підвищена вібрація, що передається на транспортний засіб, складність механічної передачі, низький ККД та надійність. Крім цього відомі способи не дозволяють отримувати високі швидкості руху та регулювати швидкість переміщення в широкому діапазоні.The disadvantages of the known method and the device made according to it are the increased vibration transmitted to the vehicle, the complexity of the mechanical transmission, low efficiency and reliability. In addition, known methods do not allow obtaining high speeds of movement and adjusting the speed of movement in a wide range.

Відомий спосіб отримання сили, що викликає рух транспортного засобу, який реалізований в пристрої що містить два дебалансних вібратори, встановлених на спільній жорсткій осі паралельно продольній осі транспортного засобу (заявка ЕВ Мо 2630784, РОЗО 3/00, пріор. 1989 р.). В цьому способі більш досконалий механізм передачі діючої сили на опору. Однак йому притаманні ті ж недоліки, що й для описаних раніше способів.There is a known method of obtaining the force that causes the movement of the vehicle, which is implemented in a device containing two unbalanced vibrators installed on a common rigid axis parallel to the longitudinal axis of the vehicle (application ЕВ Mo 2630784, ROZO 3/00, prior. 1989). In this method, the mechanism of transmission of the acting force to the resistance is more perfect. However, it has the same disadvantages as the previously described methods.

Широко застосовуються віброзбуджувачі з інерційним елементом, який звичайно виконаний у вигляді дебаланса. З цією метою часто використовують механізм зі зворотно-поступальним рухом дебалансу. В основному це планетарний механізм. (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение 1981. - 438 с.).Vibration exciters with an inertial element, which is usually made in the form of an imbalance, are widely used. For this purpose, a mechanism with reciprocating movement of imbalance is often used. It is basically a planetary mechanism. (Krainev A.F. Dictionary of mechanisms. - M.: Mashinostroenie 1981. - 438 p.).

Зо Відома ударно-вібраційна машина з кількома виконавчими пристроями, які здійснюють складний рух для приводу шліфувальних кругів, що здійснюють сполучений планетарний рух.ZO A shock-vibration machine is known with several actuators that perform a complex motion to drive grinding wheels that perform a combined planetary motion.

Тягова сила віброрушія на планетарній передачі носить імпульсний характер та спрямована вздовж осі симетрії системи. Ця сила частково знакозмінна, що позначається на характері руху.The traction force of the vibration motor on the planetary gear has an impulse character and is directed along the axis of symmetry of the system. This force partially changes sign, which affects the nature of the movement.

Його можна охарактеризувати як два кроки вперед і один крок назад. Тим не менше, даний пристрій здійснює поступальний рух вздовж осі симетрії системи (Крайнев А. Ф. Словарь- справочник по механизмам. - М.: Машиностроение 1981. - 438 с.).It can be described as two steps forward and one step back. Nevertheless, this device carries out a translational movement along the axis of symmetry of the system (Krainev A.F. Dictionary of mechanisms. - M.: Mashinostroenie 1981. - 438 p.).

Аналогічні властивості присутні й іншим віброрушіям на планетарних передачах. Також ці вібратори мають малий спектр збуджуваних вібраційних коливань, що обмежує можливість отримання вектора тяги великої сили.Similar properties are present in other vibratory drives on planetary gears. Also, these vibrators have a small range of excited vibrational oscillations, which limits the possibility of obtaining a thrust vector of great force.

Відома тягова вібромашина (Пат. КО Мо 2448013, публ. 2012 р.) для отримання пульсуючої сили тяги одного напрямку й прикладеної до єдиної основи. У цій тяговій вібромашині на основі встановлені чотири віброзбуджувачі та приводний двигун, вал якого зв'язаний з вхідними валами віброзбуджувачів конічною зубчастою передачею, при цьому основа за допомогою пружнього та демпфуючого зв'язків з'єднана з рамою машини, а у корпусі віброзбуджувача на двох опорах шарнірно встановлений вхідний вал, в якому перпендикулярно його осі розміщена вісь сателітів, на кінцях якої жорстко закріплені дві незрівноважені маси, центр ваги яких знаходиться на певній відстані від осі сателітів та від осі вхідного вала віброзбуджувача, при цьому два конічних зубчастих сателіти розташовані на осі сателітів симетрично від вхідного вала віброзбуджувача й входять в зачеплення з конічною шестірнею, що закріплена нерухомо на корпусі віброзбуджувача та має число зубців, рівне числу зубців конічних зубчастих сателітів, причому один з сателітів встановлений шарнірно на осі сателітів, а другий закріплений жорстко на цій осі, при цьому незрівноважені маси в кожному віброзбуджувачі встановлені синфазно й оппозитно одна до одної.A traction vibrating machine is known (Pat. KO Mo 2448013, publ. 2012) for obtaining a pulsating traction force of one direction and applied to a single base. In this traction vibration machine, four vibration exciters and a drive motor are installed on the base, the shaft of which is connected to the input shafts of the vibration exciters by a bevel gear, while the base is connected to the frame of the machine by means of elastic and damping connections, and in the body of the vibration exciter on two on the supports, the input shaft is hingedly mounted, in which the axis of the satellites is placed perpendicular to its axis, at the ends of which two unbalanced masses are rigidly fixed, the center of gravity of which is at a certain distance from the axis of the satellites and from the axis of the input shaft of the vibration exciter, while two conical toothed satellites are located on the axis satellites symmetrically from the input shaft of the vibration exciter and engage with a bevel gear fixed fixedly on the body of the vibration exciter and having the number of teeth equal to the number of teeth of the bevel gear satellites, and one of the satellites is hingedly installed on the axis of the satellites, and the other is fixed rigidly on this axis, at the same time unbalanced masses in each vibration exciters are installed in phase and in opposition to each other.

Відомий інерційний рушій для транспортного засобу (Пат. ВО Мо 2066398. публ. 2012 р.), який використовує особливості поступально-криволінійного обертання дисків-маховиків, які ковзають всередині обертових по колу опорних кілець й одночасно ковзають по осям обертання дисків у прямолінійному прорізі в кожному диску. Зворотня складова тягового зусилля теоретично відсутня повністю. При цьому пульсації результуючої тяги принципово не переборні.A well-known inertial motor for a vehicle (Pat. VO Mo 2066398. publ. 2012), which uses the features of translational and curvilinear rotation of flywheel disks that slide inside the circularly rotating support rings and simultaneously slide along the axes of rotation of the disks in a rectilinear slot in to each disk. The reverse component of the traction force is theoretically completely absent. At the same time, the pulsations of the resulting thrust are fundamentally insurmountable.

Механічна передача енергії для одночасного руху опорних кілець по колу, дисків по внутрішній бо поверхні опорних кілець та одночасно дисків поступально вздовж осей їх обертання відрізняється складністю. Електрична передача цих трьох різних одночасних рухів також ускладнена, оскільки потребує самої жорсткої синхронізації всіх рухів.The mechanical transmission of energy for the simultaneous movement of support rings in a circle, discs along the inner surface of the support rings, and at the same time discs translationally along their axes of rotation differs in complexity. The electrical transmission of these three different simultaneous movements is also complicated, as it requires the tightest synchronization of all movements.

Відомий інерційний рушій пристрою (Патент КО Ме 2293037, 2007 р.). Він належить до планетарних механізмів для перетворення енергії обертального руху у поступальне переміщення пристроїв.The known inertial drive of the device (Patent KO Me 2293037, 2007). It belongs to the planetary mechanisms for converting the energy of rotational movement into translational movement of devices.

Відомий рушій та спосіб його переміщення (Пат. ВО Мо 2460661. публ. 2012 р.), який прийнято за найближчий аналог, і також належить до планетарних механізмів для перетворення енергії обертального руху дебалансу у поступальний рух пристроїв. При обертанні шестерень сателітів з закріпленими на них дебалансами навколо сонячної шестірні змінюється положення дебалансів. Рушій містить платформу, що взаємодіє з опорною поверхнею. На платформі встановлені рама, зубчасті колеса з вантажами, розташованими на осях водила, та привод обертання. В рамі встановлений вал з центральним зубчастим колесом, зв'язаним зі згаданими зубчастими колесами з вантажами. Центральне зубчасте колесо та зубчасті колеса з вантажами мають однаковий діаметр. Центри ваги вантажів розташовуються на радіальній осі центрального зубчастого колеса на максимальній та мінімальній відстані від його осі обертання.The known driver and the method of its movement (Pat. VO Mo 2460661. publ. 2012), which is taken as the closest analogue, and also belongs to the planetary mechanisms for converting the energy of the rotational movement of the imbalance into the translational movement of devices. When the satellite gears with unbalances attached to them rotate around the sun gear, the position of the unbalances changes. The driver includes a platform that interacts with the support surface. The platform is equipped with a frame, gear wheels with loads located on the carrier axles, and a rotation drive. A shaft with a central gear connected to the mentioned gear wheels with loads is installed in the frame. The central gear and the gears with loads have the same diameter. The centers of gravity of loads are located on the radial axis of the central gear wheel at the maximum and minimum distance from its axis of rotation.

Даний пристрій формує спрямовану силу тяги, але, як і всі вище розглянуті пристрої, має низький ККД, тому що отримання корисної тягової сили супроводжується протидією обертанню елементів пристрою складових сил інерції дебалансів, що обертаються.This device forms a directed traction force, but, like all the devices discussed above, it has a low efficiency, because obtaining a useful traction force is accompanied by countering the rotation of the device elements by the component forces of inertia of rotating imbalances.

Недоліками перерахованих аналогів є низький ККД, зумовлений наявністю моменту сили інерції, який протидіє збуджуючій силі й тим самим знижує амплітуду механічних коливань, а також надмірна складність конструкції пристроїв, низькі експлуатаційні характеристики: мала сумарна тяга, підвищені вібрації і т.і. Як наслідок, можливо не контрольована зміна умов синхронного руху має або значні витрати на виготовлення та експлуатацію пристроїв. В результаті техніко-економічна ефективність подібних рушіїв стає неприйнятно низькою для рішення практичних задач по отриманню спрямованого вектора тяги.The disadvantages of the listed analogs are low efficiency due to the presence of the moment of inertia force, which counteracts the exciting force and thereby reduces the amplitude of mechanical vibrations, as well as the excessive complexity of the device design, low operational characteristics: low total thrust, increased vibrations, etc. As a result, a possibly uncontrolled change in the conditions of synchronous motion has either significant costs for the manufacture and operation of the devices. As a result, the technical and economic efficiency of such engines becomes unacceptably low for solving practical problems of obtaining a directed thrust vector.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити генератор вектора тяги для транспортного засобу на базі механізму планетарної передачі, усунути протидіючі збуджуючій силі моменти інерції, щоб покращити енергетичні перетворення при переході від амплітудної модуляції коливань до частотної, щоб підвищити ККД, надійність, збільшити регульовочніThe useful model is based on the task of improving the traction vector generator for a vehicle based on a planetary transmission mechanism, eliminating the moments of inertia opposing the exciting force, in order to improve energy transformations when switching from amplitude modulation of oscillations to frequency modulation, in order to increase efficiency, reliability, and increase control

Зо властивості у широкому діапазоні швидкостей.From properties in a wide range of speeds.

Поставлена задача вирішується тим, що в генератор вектора тяги для транспортного засобу, що містить платформу, що взаємодіє з опорною поверхнею, встановлену на ній раму, зубчасті колеса, розташовані на осях, та привод обертання, згідно з корисною моделлю, додатково введена куліса з закріпленим на її кінці дебалансом, причому куліса рухомо з'єднана з сателітом за допомогою пальця, закріпленого ексцентрично на останньому, закон руху куліси задається планетарним механізмом, механізм перетворення у спрямований рух виконаний у вигляді системи, що складається зі сполученої пари планетарних передач з дебалансами з можливістю їх обертання у площині, перпендикулярній осі обертання та з можливістю переміщення в протилежних напрямках.The problem is solved by the fact that, according to a useful model, a pulley with a fixed at its end by an imbalance, and the rocker is movably connected to the satellite by means of a finger fixed eccentrically on the latter, the law of motion of the rocker is set by a planetary mechanism, the mechanism of conversion into directional movement is made in the form of a system consisting of a coupled pair of planetary gears with imbalances with the possibility their rotation in a plane perpendicular to the axis of rotation and with the possibility of movement in opposite directions.

Згідно з корисною моделлю, генератор вектора тяги може бути побудований на планетаному механізмі різного типу (звичайний, двосателітний та ін.).According to the useful model, the thrust vector generator can be built on a planetary mechanism of various types (ordinary, two-satellite, etc.).

Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями (фіг. 1-5).The essence of the proposed useful model is explained by drawings (Fig. 1-5).

На фіг. 1 представлений загальний вигляд основного вузла генератора вектора тяги з використанням простої планетарної передачі та його векторна діаграма тяги.In fig. 1 presents a general view of the main unit of the thrust vector generator using a simple planetary gear and its thrust vector diagram.

Основний вузел генератора вектора тяги на механізмі простої планетарної передачі складається з корпусу 1 масою М, однієї сонячної шестірні 2 та однієї шестірні сателіта З з водилом 4 та пальцем 5, що введений в зачеплення з вільно обертовою кулісою 6, яка має радіус В, на кінці якої закріплений дебаланс 7 масою т. Куліса 6 взаємодіє з сателітом З через водило 4 та палець 5, що встановлений ексцентрично на сателіті 3. Закон руху куліси 6 задається обертанням сателіта З навколо сонячної шестірні 2, жорстко закріпленої на корпусі пристрою 1.The main unit of the thrust vector generator on the simple planetary transmission mechanism consists of a body 1 with mass M, one sun gear 2 and one satellite gear Z with a carrier 4 and a finger 5, which is engaged with a freely rotating pulley 6, which has a radius B, at the end whose unbalance 7 is fixed by mass t. The pulley 6 interacts with the satellite Z through the guide 4 and the finger 5, which is installed eccentrically on the satellite 3. The law of motion of the pulley 6 is given by the rotation of the satellite Z around the sun gear 2, which is rigidly fixed on the body of the device 1.

Цей пристрій реалізує генератор фазових механічних коливань з грибоподібною векторною діаграмою тяги.This device implements a generator of phase mechanical oscillations with a mushroom-shaped vector thrust diagram.

Працює генератор вектора тяги наступним чином:The thrust vector generator works as follows:

При обертанні водила 4 відбувається обкатування шестірні сателіта З навколо сонячної шестірні 2. Разом з водилом 4 обертається закріплений на шестірні сателіта З палець 5 та приводить в обертання кулісу 6 з закріпленим на її кінці дебалансом 7. Сама ж куліса 6 за рахунок обертання разом з шестірнею сателіта З та пальцем 5 виконує роль повзуна. Це забезпечує появлення крутильних коливань 8() дебалансу 7 й одночасно змінює статичний 60 момент маси т дебалансу 7 відносно осі обертання Ох водила 4. Період коливань дебалансу 7 дорівнює періоду обертання шестірні сателіта З навколо своєї осі, а кутова швидкусть 8) змінюється за законом руху пальця 5 шестірні сателіта 3. Розмах крутильних коливань В в процесі руху не змінюється, а кутова швидкість його обертання 8) змінюється й залежить від радіусу кривошипу г. Під кривошипом розуміється відстань г від осі обертання Оз шестірні сателіта З до пальця 5. Зі збільшенням довжини цього кривошипу девіація кутової швидкості збільшується.When the carrier 4 rotates, the satellite gear Z is rolled around the sun gear 2. Together with the carrier 4, the finger 5 attached to the satellite gear Z rotates and rotates the pulley 6 with the unbalance 7 attached to its end. The pulley 6 itself due to rotation together with the gear satellite Z and finger 5 act as a slider. This ensures the appearance of torsional oscillations 8() of the imbalance 7 and at the same time changes the static 60 mass moment t of the imbalance 7 relative to the axis of rotation Ox of the carrier 4. The period of oscillations of the imbalance 7 is equal to the period of rotation of the gear satellite Z around its axis, and the angular velocity 8) changes according to the law of motion finger 5 gear satellites 3. The range of torsional oscillations B during movement does not change, but the angular speed of its rotation 8) changes and depends on the radius of the crank r. The crank means the distance g from the axis of rotation Oz of gear satellites Z to finger 5. With increasing length the angular velocity deviation of this crank increases.

Чим більше радіус г фіксації пальця 5 на шестірні сателіта 3, тим більше девіація кутової швидкості куліси 8(І) й тим більше амплітуда Ре збуджуємих механічних коливань закріпленим на кінці куліси 6 дебалансом 7.The greater the radius g of the finger 5 fixing on the gears of the satellite 3, the greater the deviation of the angular speed of the pulley 8(I) and the greater the amplitude Re of the mechanical oscillations excited by the imbalance 7 attached to the end of the pulley 6.

Вектор результуючої тягової сили розраховується за відомими математичними формулами теорії коливань. В електоромеханічній аналогії динамічний стан системи характеризується узагальненими координатами та їх похідними (Вульфсон И.И. Краткий курс теории механических колебаний / И.И. Вульфсон - Библиотека ВНТР. - М.: ВНТР, 2017. - 241 с.).The vector of the resulting traction force is calculated according to the well-known mathematical formulas of the theory of oscillations. In the electromechanical analogy, the dynamic state of the system is characterized by generalized coordinates and their derivatives (I.I. Wolfson. Brief course on the theory of mechanical oscillations / I.I. Wolfson - VNTR Library - M.: VNTR, 2017. - 241 p.).

Амплітудно-фазові співвідношення для отримання частотної модуляції механічних коливань для даного варіанта реалізації мають наступний вигляд:Amplitude-phase relations for obtaining frequency modulation of mechanical oscillations for this variant of implementation have the following form:

Узагальнені координати руху точкової маси визначаються співвідношеннями: х(О - Ксо56(О, у(0 - К5іпб(); (1) тут у(), х()) - функції руху дебалансу 7 за координатам у и х; В - радіус обертання дебалансу 7; 8()) - миттєва поточна фаза коливань дебалансу 7.The generalized coordinates of the movement of the point mass are determined by the relations: х(О - Ксо56(О, у(0 - К5ипб); (1) here у(), х()) are the functions of the movement of the imbalance 7 according to the y and x coordinates; В is the radius rotation of imbalance 7; 8()) - instantaneous current phase of oscillations of imbalance 7.

Узагальнені прискорення мають вигляд: х"(О - ах - - К82()со59(О. У" - ау - - К9У2(О5іпб(; (2)The generalized accelerations have the form: х"(О - ах - - К82()со59(О. У" - ау - - К9У2(О5ipb(; (2)

Сила, що збуджує зміщення дебалансу 7 до центру його обертання, визначазться з законуThe force that excites the displacement of the imbalance 7 to the center of its rotation is determined by the law

Ньютона ЕБ-та:Newton EB-ta:

ЕХО - тх"(О - тах - - тк92(Одсо56(О; РО -ту"(О - тау - - тк92()5іп9(О. (3)ECHO - th"(O - tah - - tk92(Odso56(O; RO -tu)"(O - tau - - tk92()5ip9(O. (3)

Сила підсосу середовища або центробіжна сила Ре спрямована від центру обертання дебалансу 7, тому у виразі (3) необхідно змінити знак з (-) на (ж):The suction force of the medium or the centrifugal force Re is directed from the center of rotation of the imbalance 7, so in expression (3) it is necessary to change the sign from (-) to (h):

РХ( - - Ех() - ткК925()со58(); РУ - - ЕД - те92()5іпб(О. (4)РХ( - - Эх() - tkK925()со58(); RU - - ED - te92()5ipb(O. (4)

Вектор сили тяги та його напрямок визначається зі співвідношень:The traction force vector and its direction are determined from the relations:

Ре - РХ() / со56 - т92(Ю; Ре - РУ()) / 5іпб(Ю) - т92(О). (5)Re - РХ() / со56 - т92(Ю; Re - РУ()) / 5ipb(Ю) - т92(О). (5)

Зо Момент інерції Те ортогонального вектора сили тяги Ре й для будь-якого положення вихідної ланки дорівнює нулю:З The moment of inertia Te of the orthogonal traction force vector Re and for any position of the output link is zero:

Те - 0. (6)Te - 0. (6)

Зі співвідношень (5) і (б) випливає, що запропонований генератор вектора тяги, побудований на механізмі простої планетарної передачі, що здійснює кінематичний закон руху вихідної ланки, являє собою генератор частотно-модульованих механічних коливань, в якому відсутні сили протидії збуджуючому моменту сили.It follows from relations (5) and (b) that the proposed thrust vector generator, built on the mechanism of a simple planetary transmission, which implements the kinematic law of motion of the output link, is a generator of frequency-modulated mechanical oscillations, in which there are no opposing forces to the exciting moment of force.

Зміну поточної миттєвої фази коливань 8() можна представити у наступному вигляді:The change in the current instantaneous phase of oscillations 8() can be represented in the following form:

О() - ої - До - оц - ДОМОМ.О() - ой - До - оц - HOME.

Враховуючи, що До - 8(1) - ої, отримаємо 90) - оц -- (90) - Ф0)/ю0). (7)Considering that Ко - 8(1) - ой, we get 90) - оц -- (90) - Ф0)/ю0). (7)

Підставивши отриманий вираз (6) у співвідношення (5) приведемо вираз (5) до загальноприйнятого вигляду:By substituting the obtained expression (6) into the relation (5), we will bring the expression (5) to the generally accepted form:

Ре - РУ() / 5іпб() - тЕоше(1 -- (94) - об/ю); Ре - РХ() / со58 - тКозг(1 -- (60() - Фб/ою. (8)Re - RU() / 5ipb() - tEoshe(1 -- (94) - ob/yu); Re - РХ() / со58 - тКозг(1 -- (60() - Fb/oyu. (8)

Співвідношення (8) дають можливість побудувати діаграму вектора тяги для запропонованого пристрою, фіг. 1, яка має грибовидну форму. При цьому момент інерції, що протидіє збуджуючій механічні коливання силі, дорівнює нулю, Те - 0.Ratio (8) makes it possible to construct a thrust vector diagram for the proposed device, fig. 1, which has a mushroom shape. At the same time, the moment of inertia counteracting the exciting mechanical oscillations of the force is zero, Te - 0.

На фіг. 2 представлена кінематична схема основного вузла генератора вектора тяги на механізмі простої планетарної передачі та узагальнені координати руху вихідної ланки.In fig. 2 presents the kinematic diagram of the main node of the thrust vector generator on the mechanism of a simple planetary transmission and the generalized coordinates of the movement of the output link.

З теорії коливань відомо, що перехід від амплітудної модуляції до частотної значно покращує енергетичні характеристики для здійснення процессу збудження коливань, що вказує на можливість підвищення ККД запропонованого пристрою у порівнянні з найближчим аналогом за рахунок переходу від методу амплітудного збудження механічних коливань до методу частотного збудження.From the theory of oscillations, it is known that the transition from amplitude modulation to frequency modulation significantly improves the energy characteristics for the process of excitation of oscillations, which indicates the possibility of increasing the efficiency of the proposed device in comparison with the closest analogue due to the transition from the method of amplitude excitation of mechanical oscillations to the method of frequency excitation.

Застосування двосателітної планетарної передачі як механізму, що задає кінематичний закон руху вихідної ланки з дебалансом, представляє собою другий варіант реалізації запропонованого генератора вектора тяги. В цьому варіанті реалізації момент інерції, що протидіє збуджуючому моменту, відсутній, чим забезпечується заявлене підвищення ККД пристрою та можливість його роботи у широкому діапазоні швидкостей.The use of a two-satellite planetary transmission as a mechanism that sets the kinematic law of motion of the output link with imbalance is the second version of the implementation of the proposed thrust vector generator. In this version of implementation, there is no moment of inertia opposing the exciting moment, which ensures the declared increase in the efficiency of the device and the possibility of its operation in a wide range of speeds.

На фіг. З представлений загальний вигляд реалізації генератора вектора тяги на 60 двосателітній планетарній передачі.In fig. A general view of the implementation of the thrust vector generator on the 60 two-satellite planetary transmission is presented.

Цей пристрій реалізує генератор фазових механічних коливань зі спіралевидною векторною діаграмою тяги.This device implements a generator of phase mechanical oscillations with a spiral vector thrust diagram.

Працює генератор вектора тяги на механізмі двосателітної планетарної передачі наступним чином:The thrust vector generator works on the two-satellite planetary transmission mechanism as follows:

При обертанні водила 4 відбувається обкатування шестірні сателіта З й сполученої з нею сонячної шестірні 2. Разом з водилом 4 обертається закріплений на шестірні сателіта 3' палець 5 й викликає обертання куліси 6 з закріпленим на її кінці дебалансом 7. Сама ж куліса 6, за рахунок обертання разом з шестірнею сателіта 3' й закріпленим на ній пальцем 5, виконує роль повзуна. Це забезпечує появу крутильних коливань дебалансу 7 й одночасно змінює статичний момент маси т дебалансу 7 відносно осі обертання Ох водила 4. Період коливань дебалансу 7 дорівнює періоду обертання шестерень сателітів З і 3' навколо осі обертання водила 4, а миттєва кутова швидкість 8(ї) змінюється за законом руху пальця 5 шестірні сателіта 3". Розмах крутильних коливань в процесі руху не змінюється, а миттєва кутова швидкість його обертання 69() змінюється й залежить від радіусу кривошипа г. Під радіусом кривошипа г розуміється відстань від центра обертання Оз шестірні сателіта 3 до пальця 5. Зі збільшенням цього кривошипа девіація кутової швидкості 8(1) збільшується.When the carrier 4 rotates, the gear of the satellite Z and the sun gear 2 connected to it are rolled. Together with the carrier 4, the finger 5 attached to the gear of the satellite 3' rotates and causes the rotation of the pulley 6 with the unbalance 7 attached to its end. The pulley 6 itself, due to rotation together with the satellite gear 3' and the finger 5 fixed on it, acts as a slider. This ensures the appearance of torsional oscillations of the imbalance 7 and at the same time changes the static moment of the mass t of the imbalance 7 relative to the axis of rotation Ох of the carrier 4. The period of oscillations of the imbalance 7 is equal to the period of rotation of the gears of satellites З and 3' around the axis of rotation of the carrier 4, and the instantaneous angular velocity 8(th) changes according to the law of motion of the finger 5 gear satellites 3". The range of torsional oscillations in the process of movement does not change, and the instantaneous angular velocity of its rotation 69() changes and depends on the radius of the crank g. The radius of the crank g means the distance from the center of rotation Oz of the gear satellites 3 to finger 5. As this crank increases, the angular velocity deviation 8(1) increases.

Чим більше радіус фіксації г пальця 5 на шестірні сателіта 3", тим більше девіація кутової швидкості 6() куліси б й тим більше амплітуда Ре механічних коливань, збуджуваних закріпленим на кінці куліси Є дебалансом 7.The greater the radius of fixation g of the finger 5 on the gears of the satellite 3", the greater the deviation of the angular velocity 6() of the stage b and the greater the amplitude Re of mechanical oscillations excited by the unbalance 7 fixed at the end of the stage E.

На фіг. 4 представлені амплітудно-фазові співвідношення і векторна діаграма тяги генератора вектора тяги, реалізованого на двосателітній планетарній передачі.In fig. 4 presents the amplitude-phase relationships and the thrust vector diagram of the thrust vector generator implemented on the two-satellite planetary transmission.

Узагальнені координати руху вихідної ланки визначаються співідношеннями: х() - Ксо58(), ус) - К5іпб(); 9() - агсід|ізіпоїм сок) (9) тут у(у), хі) - узагальнені координати; ЕВ - радіус обертання дебалансу; ої - миттєва поточна фаза збуджуючого коливання; 8(1) - миттєва поточна фаза вихідної ланки.The generalized coordinates of the movement of the output link are determined by the relations: х() - Ксо58(), ус) - К5ипб(); 9() - axid|isopoim sok) (9) here y(y), xi) are generalized coordinates; ЕВ - radius of rotation of imbalance; ой - instantaneous current phase of the exciting oscillation; 8(1) - instantaneous current phase of the output link.

Узагальнені прискорення вихідної ланки мають вигляд: х"(В - ах - - Б92(ЮД)со58(). у"(О - ау - - К9-()5іпб(; (10)The generalized accelerations of the output link have the form: х"(В - ах - - Б92(ЮД)со58(). у"(О - ау - - К9-()5ipb(; (10)

Сила, що збуджує зміщення дебалансу 7 до центру його обертання, визначається з законуThe force that excites the displacement of the imbalance 7 to the center of its rotation is determined by the law

Ньютона ЕБ-та:Newton EB-ta:

Коо) ЕХО - тх"(О - тах - - ткК92(О)со586(О; РО «ту"(О) - тау - - тк82(О5іп8(О. (11)Koo) ECHO - th"(O - tah - - tkK92(O)so586(O; RO "tu"(O) - tau - - tk82(O5ip8(O. (11)

Сила підсосу середовища Р спрямована від центру обертання дебалансу 7, тому у виразі (11) необхідно змінити знак з (-) на (жк):The suction force of medium P is directed from the center of rotation of imbalance 7, so in expression (11) it is necessary to change the sign from (-) to (Хк):

РхХ) - тк92(О)со56(; РУ - - РО - тк92()5іпб(). (12)РхХ) - tk92(О)со56(; РУ - - РО - tk92()5ipb(). (12)

Векторна сила тяги та її напрямок визначаються зі співвідношення:The vector traction force and its direction are determined from the ratio:

Ре - тк82(|)со58(О / со59(О) - тео - 9())/ю992. (13)Re - tk82(|)so58(O / so59(O) - theo - 9())/yu992. (13)

Момент інерції Те ортогонального вектора сили тяги Ре й для будь-якого кутового положення вихідної ланки дорівнює нулю:The moment of inertia Te of the orthogonal traction force vector Re and for any angular position of the output link is zero:

Те - 0. (14)Te - 0. (14)

Зі співвідношень (13) і (14) витікає, що у варіанті реалізаціїи генератора вектора тяги на механізмі двосателітної планетарної передачі (фіг. 3), так само, як й у варіанті реалізації на простій планетарній передачі (фіг. 1), відсутні моменти сил інерції, що перешкоджають дії сил, збуджуючих механічні коливання, тобто Те - 0, що підтверджує заявлене збільшення ККД запропонованого пристрою та можливість його роботи у широкому діапазоні швидкостей.It follows from relations (13) and (14) that in the version of the implementation of the thrust vector generator on the two-satellite planetary gear mechanism (Fig. 3), as well as in the version of implementation on the simple planetary gear (Fig. 1), there are no moments of force inertia that prevents the action of forces that excite mechanical oscillations, i.e. Te - 0, which confirms the declared increase in the efficiency of the proposed device and the possibility of its operation in a wide range of speeds.

В обох варіантах виконання генератора вектора тяги знижуються енерговитрати на переміщення й тягове зусилля. Сфера застосування такого генератора вектора тяги по відношенню до аналогічних рушіїв такого класу розширюється. Грибоподібна діаграма спрямованості (фіг. 1) або спіральна діаграма спрямованості (фіг. 3), дозволить здійснювати переміщення транспортного засобу на болотистій або пахотній місцевості й забезпечити його рух на непрохідних ділянках дороги. Не виключена можливіть застосування генератора вектора тяги на річкових, морських баржах, судах та всередині підводних апаратів без контакту з водою.In both versions of the traction vector generator, energy consumption for movement and traction force are reduced. The scope of application of such a thrust vector generator in relation to similar engines of this class is expanding. A mushroom-shaped directional diagram (Fig. 1) or a spiral directional diagram (Fig. 3) will allow moving the vehicle on marshy or arable terrain and ensure its movement on impassable road sections. It is possible to use the thrust vector generator on river, sea barges, ships and inside underwater vehicles without contact with water.

Вищевказаний технічний результат досягається також тим, що запропоновані варіанти виконання генератора вектора тяги включаются за комплексно сполученою схемою, яка дозволяє отримати лінійну односпрямовану характеристику результуючого вектора тяги.The above-mentioned technical result is also achieved by the fact that the proposed versions of the thrust vector generator are included according to a complex connected scheme that allows obtaining a linear unidirectional characteristic of the resulting thrust vector.

На фіг. 5 наведена схема загального вигляду генератора вектора тяги з включенням його основних вузлів за комплексно-сполученою схемою і його векторна діаграма тяги.In fig. 5 shows the diagram of the general appearance of the thrust vector generator with the inclusion of its main nodes according to the complex-connected scheme and its thrust vector diagram.

Комплексно-сполучений генератор вектора тяги містить механізм планетарної передачі, який задає закон руху вихідної ланки 5 зі змінною кутовою швидкістю 81), який містить корпус 1 і конструкцію, що має сонячну шестірню 2, розташовану в площині поступального руху пристрою й жорстко зв'язану з корпусом 1, ротор, з'єднаний з двигуном (на схемі не вказаний), робочі бо шестерні сателітів З з пальцями 5, встановленими на шестернях сателітів З, куліси б з дебалансними вантажами 7, кожна з яких у певній фазі кутового положення введена в зачеплення з пальцем 5 на відповідному шестірні сателіті З, який має діаметр сонячної шестірні 2. Така ж дзеркально відображена комплексно-сполучена конструкція (її елементи позначені з зірочкою") встановлена в площині, перпендикулярній напряку поступального руху пристрою, причому ротори дзеркально відображеної конструкції призначені для обертання по відношенню до роторів згаданої конструкції у зустрічному напрямку. Результуючий вектор тяги має лінійну діаграму спрямованості й визначається зі співвідношення: РетЕог. Як витікає з цього співвідношення, його величина буде тим більша, чим більша маса т дебалансів 7 та конструктивні габарити робочих вузлів пристрою В. Найбільший квадратичний приріст сили тяги для запропонованого пристрою спостерігається при збільшенні кількості обертів ротора, що неприпустимо для звичайних вібромашин на планетарних передачах, так як виникаючі у них моменти інерції протидіють збуджуючому моменту обертання ротора й призводять до різького зростання дисипативних сил навіть при невеликих обертах приводу.The complex-connected generator of the thrust vector contains a planetary transmission mechanism that sets the law of motion of the output link 5 with a variable angular velocity 81), which contains a housing 1 and a structure that has a sun gear 2, located in the plane of translational movement of the device and rigidly connected to body 1, the rotor connected to the engine (not shown in the diagram), the working gears of the satellites C with fingers 5 mounted on the gears of the satellites C, the pulleys b with unbalanced loads 7, each of which is engaged in a certain phase of the angular position with a finger 5 on the corresponding gear satellite C, which has a diameter of the sun gear 2. The same mirrored complex-connected structure (its elements are marked with an asterisk") is installed in a plane perpendicular to the tension of the translational movement of the device, and the rotors of the mirrored structure are designed to rotate with respect to the rotors of said structure in the opposite direction.The resulting thrust vector has a linear diagram orientation and is determined from the ratio: RetEog. As follows from this ratio, its value will be the greater, the greater the mass t of imbalances 7 and the structural dimensions of the working units of the device B. The largest quadratic increase in the traction force for the proposed device is observed when the number of revolutions of the rotor increases, which is unacceptable for ordinary vibrating machines on planetary gears, since the moments of inertia arising in them oppose the exciting moment of rotation of the rotor and lead to a sharp increase in dissipative forces even at low revolutions of the drive.

Таким чином, запропонованим пристроєм досягається плавне, без ривків та пульсацій тягового зусилля механічне переміщення об'єкта та можливість нарощування результуючого тягового зусилля без суттєвого ускладнення конструкції рушія при невисокій складності та вартості його конструкції.Thus, the proposed device achieves a smooth mechanical movement of the object without jerks and pulsations of the traction force and the possibility of increasing the resulting traction force without significantly complicating the design of the mover at a low complexity and cost of its construction.

Кількість шестерень сателітів зі сполученими з ними вихідними ланками, у даній конструкції генератора вектора тяги може бути скільки завгодно великою для суттєвого зниження вібраційних складових сумарного тягового зусилля пристрою. Обмеження цієї кількості на практиці обумовлюється тільки габаритними розмірами пристрою та міцностними характеристиками його елементів.The number of satellite gears with the output links connected to them, in this design of the traction vector generator, can be as large as desired to significantly reduce the vibration components of the total traction force of the device. The limitation of this number in practice is determined only by the overall dimensions of the device and the strength characteristics of its elements.

Приведення в роботу рушія запропонованої конструкції можливо від будь-якого типу двигуна. Двигун, з'єднаний з осями обертання водил 4, сполучених планетарних передач, приводить їх в рух. За допомогою осей обертання дебаланси 7 синхронно обертаються у протилежних один відносно одного напрямках. В результаті їх синхронного обертання в даному пристрої виникає значне тягове зусилля, яке передається за допомогою сонячних шестерен на корпус транспортного засобу та надає йому односпрямований рух. Керування величиною тягового зусилля можна здійснювати зміною величини кутової швидкості обертання водилStarting the engine of the proposed design is possible from any type of engine. The engine, connected to the axes of rotation of the carriers 4, coupled planetary gears, sets them in motion. With the help of rotation axes, imbalances 7 rotate synchronously in opposite directions relative to each other. As a result of their synchronous rotation in this device, a significant traction force occurs, which is transmitted to the body of the vehicle with the help of sun gears and gives it unidirectional movement. The amount of traction force can be controlled by changing the amount of the angular speed of rotation of the carriers

Зо планетарних передач. Після набору кутової швидкості тягове зусилля зростає до максимальної величини.From planetary gears. After the angular speed is set, the traction force increases to the maximum value.

Генератор вектора тяги може бути підключений до двигуна будь-якого типу: до карбюраторного двигуна внутрішнього згорання, дизельного, турбовинтового, електричного та ін.The thrust vector generator can be connected to any type of engine: to a carburetor internal combustion engine, diesel, turboprop, electric, etc.

Тяговому зусиллю, яке виробляє генератор вектора тяги, можна надати будь-якого скалярного значення та будь-який напрямок переміщення. Керування односпрямованим рухом транспортного засобу можна здійснювати шляхом зміни векторного значення тягового зусилля за допомогою того чи іншого поворотного механізму.The traction force produced by the traction vector generator can be given any scalar value and any direction of movement. Control of the unidirectional movement of the vehicle can be carried out by changing the vector value of the traction force with the help of one or another rotary mechanism.

Компактність, широкі можливості для різноманітної компоновки системи з сполучених пар планетарних передач того чи іншого виду з вихідною дебалансною ланкою, створює передумови для успішного застосування даного генератора вектора тяги як для існуючих транспортних засобів, так і для розробки принципово нового універсального транспортного засобу, здатного переміщуватися у будь-якому середовищі з орієнтацією у потрібному напрямку.Compactness, wide possibilities for a diverse layout of a system of coupled pairs of planetary gears of one type or another with an output unbalanced link, create prerequisites for the successful application of this thrust vector generator both for existing vehicles and for the development of a fundamentally new universal vehicle capable of moving in any environment with orientation in the desired direction.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 1. Генератор вектора тяги для транспортного засобу, що містить платформу, що взаємодіє з опорною поверхнею, встановлену на ній раму, зубчасті колеса, розташовані на осях, та 50 привод обертання, який відрізняється тим, що додатково введена куліса, з закріпленим на її кінці дебалансом, причому куліса рухливо з'єднана з сателітом за допомогою пальця, закріпленого ексцентрично вна останньому, закон руху куліси задається планетарним механізмом, механізм перетворення у спрямований рух виконаний у вигляді системи, що складається зі сполученої пари планетарних передач з дебалансами з можливістю їх обертання 55 у площині, перпендикулярній осі обертання та з можливістю переміщення в протилежних напрямках.1. A thrust vector generator for a vehicle comprising a platform interacting with a support surface, a frame mounted thereon, gear wheels located on the axles, and a rotation drive, which is characterized by the fact that a pulley is additionally introduced, with a fixed at its end by an imbalance, and the rocker is movably connected to the satellite by means of a finger fixed eccentrically in the latter, the law of movement of the rocker is set by a planetary mechanism, the mechanism of conversion into directional movement is made in the form of a system consisting of a connected pair of planetary gears with imbalances with the possibility of their rotation 55 in a plane perpendicular to the axis of rotation and with the possibility of movement in opposite directions. 2. Генератор за п. 1, який відрізняється тим, що генератор вектора тяги може бути побудований на планетарному механізмі різного типу.2. The generator according to claim 1, which differs in that the thrust vector generator can be built on a planetary mechanism of different types.