Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для создания устройств преобразования вращающегося движения ведущего вала двигателя в линейное тяговое усилие без опоры на внешнюю среду.
Термины и определения, используемые в описании изобретения:
Дебаланс - некомпенсированная центробежная сила; разница между центробежными силами двух тягал расположенных на прямой линии с разных сторон от оси их вращения; линейное тяговое усилие.
Дисбаланс - эксцентриситет орбиты тягал; расстояние между геометрическим центром обечайки и центром вращения тягал.
Обечайка - кольцо, ограничивающее движение тягал и удерживающее их на заданной орбите.
Тягало - груз, создающий центробежную силу при вращении внутри обечайки.
Шток - стержень, обеспечивающий вращательное движение тягало внутри обечайки.
Основные элементы конструкции безопорного движителя обеспечивающие заявляемый эффект представлены на рисунке.
На корпусе устройства (п.1) методом жёсткого крепления устанавливаются две обечайки (п.2) таким образом, чтобы их геометрические центры совпадали между собой и не совпадали с центром вращения штоков, редуктор (не показан), ведущий вал (не показан) с возможностью свободного вращения вокруг собственной оси, передающий вращательный момент редуктору, который обеспечивает синхронное вращение двух своих выходных валов в противоположных направлениях.
На выходных валах редуктора с противоположных сторон жёстко крепятся держатели (п.3), внутри которых размещаются штоки (п.4), так чтобы они могли в них свободно двигаться по траектории профиля обечайки. На штоках жёстко крепятся, тягала (п.5).
Геометрический центр обечайки смещён относительно центра вращения держателей штоков на величину определяющую дисбаланс конструкции. Профиль обечайки выбирается таким образом, чтобы обеспечивалось условие, при котором все хорды её окружности, проходящие через центр вращения штоков, были равны между собой.
При передаче вращательного движения на вал, а через него на держатели штоков последние синхронно приводятся во вращение в противоположных направлениях. Благодаря тому, что геометрический центр обечайки смещён относительно центра вращения штоков, который совпадает с центром вращения держателей штоков, в конструкции существует направление, при котором создаётся максимальная разница центробежных сил на концах штоков.
В точке максимального удаления одного из концов штока от центра своего вращения создаётся некомпенсированная центробежная сила, которая, воздействуя на обечайку, передаёт корпусу движителя линейное тяговое усилие, направленное в сторону предполагаемого движения.
В качестве теоретического обоснования работоспособности предлагаемого устройства используются известные законы механики вращательного движения.
Известна зависимость центробежной силы от параметров вращательного движения:
F(цб) = m * w^(2) * R
F(цб) – центробежная сила (Н);
m – масса, вращающегося на орбите тела (кг);
w – угловая скорость вращения (рад/с);
R – радиус вращения тела (м).
Если два тела с одинаковой массой находятся на одной радиальной прямой с противоположных сторон от центра вращения, то дебаланс этой пары определяется как разница между их центробежными силами:
D(цб) = dF(цб) = m * w^(2) * dR
D(цб) – дебаланс (Н);
dF(цб) - разница центробежных сил двух тягал, по направлению дисбаланса конструкции (Н);
dR – дисбаланс конструкции (м).
Если, например, частота вращения тягал массой по 0,1 кг каждое равна 314 рад/с (3000 об/мин), а дисбаланс 0,2 м то, центробежный безопорный движитель создаст дебаланс:
D(цб) = 0,1 * 314(2) * 0,2 = 1972 Н = 201 кгс
Иными словами одно тягало массой в 100 грамм, будет создавать линейное тяговое усилие в 200 кгс, обеспечивая взлётный вес транспортного средства до 190 кг в случае установки на нем предлагаемого устройства.
Технический результат, который достигается при использовании изобретения – «центробежный безопорный движитель», является возможность создания транспортных средств, способных перемещаться в любых направлениях и средах без опоры на них, при этом обеспечивается максимальная эффективность использованных для этого двигателей. Так для перемещения летательного аппарата без крыльев и лопастей массой в 2 тонны на высотах до 3 км со скоростью до 500 км/ч достаточна суммарная мощность всех двигателей установленных на аппарате не более 25 кВт.
О компоновке летамобиля см. http://www.proza.ru/2018/10/16/593
Другой вариант технического решения см. http://www.proza.ru/2019/03/31/1658