ГЕНЕРАТОР ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ГРОМОВА И.А.

Полезная модель относится к области механики, прежде всего, к устройствам и механизмам для получения механической энергии и, в частности, к пружинным двигателям.
Из уровня техники известны следующие устройства.
з
Из патента РФ №2080482 (опубликован 27.05.1997) известен автономный пружинный двигатель, который содержит упругий элемент в виде пружины, цилиндрический вращающийся элемент (выходной вал), корпус, храповой механизм и рукоятку завода пружины. Цилиндрическая витая пружина кручения выполнена с дополнительными зонами жесткости, представляющими собой неразъемное соединение как минимум двух рабочих витков. При этом величина запасенной энергии A оценивается формулой:
, н·м, где  - номинальный крутящий момент на валу двигателя, н·м;
- суммарное число оборотов вала.
Для управления величиной крутящего момента и частотой вращения выходного вала, сопряжение между опорным диском пружины и передней крышкой корпуса выполнено конически, при этом на цилиндрическом вращающемся элементе (выходном валу) установлены оправка и опорный входной диск, свободно вращающиеся на валу, последний из которых соединен с храповым механизмом и рукояткой завода, опорный выходной диск, жестко закрепленный на валу и сопряженный с фиксатором, установленным на несущем корпусе, что усложняет конструкцию в целом. А то, что зазор между внутренним диаметром пружины и наружной поверхностью оправки выбирается из условия максимальной деформации пружины при закручивании моментом, не вызывающим превышения допускаемого напряжения изгиба материала пружины, не способствует увеличению удельной энергоемкости данного автономного пружинного двигателя.
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является пружинный двигатель (патент РФ №2147081, опубликован 27.03.2000), который содержит раму, коленчатый вал, маховик и основную рабочую пружину. Двигатель снабжен главным рычагом, двумя вспомогательными рабочими пружинами, устройством натяжения основной рабочей пружины и управляющим устройством. Для создания условий работы пружинного двигателя продолжительное время без применения силовых нагрузок главный рычаг жестко установлен на несущем валу и с помощью основной рабочей пружины соединен с коленчатым валом и устройством ее натяжения, выполненным в виде фланца, соединенного шарнирно с главным рычагом и имеющего прорезь для прохождения пальца, концы которого соединены с двумя концами двух вспомогательных рабочих пружин, другие концы которых жестко закреплены на раме. Все это, несомненно, усложняет его конструкцию. К тому же выполнение управляющего устройства в виде вертикального управляющего стержня, соединенного с коленчатым валом и взаимодействующего с качающейся планкой, к которой прикреплен управляющий рычаг, соединенный с пальцем усложняют его применение в полевых условиях для автономной работы без использования традиционных источников энергии (электроэнергии, бензина и т.п.).
Несмотря на приведенные технические решения, использующие пружины для получения механической энергии, нет простой и надежной конструкции генератора потенциальной энергии для получения механической энергии.
Техническим результатом патентуемого решения является упрощение конструкции и повышение надежности генератора потенциальной энергии для получения механической энергии.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции генератора потенциальной энергии, который содержит узел блокировки и рабочий орган, размещенные на оси, установленной на опорах, и управляющее устройство, при этом узел блокировки и рабочий орган соединены передаточным блоком с упругим элементом, узел блокировки оснащен парной шестерней меньшего диаметра, зацепленной с шестерней, неподвижно закрепленной на опоре, а рабочий орган оснащен парной шестерней большего диаметра, зацепленной с шестерней, шарнирно размещенной при помощи соединительных тяг на оси.
Упрощение конструкции, а также создание простого и надежного генератора потенциальной энергии для получения механической энергии обеспечено рациональной компоновкой и выполнением отдельных его элементов. Для этого в генераторе потенциальной энергии, содержащем узел блокировки и рабочий орган, размещенные на оси, установленной на опорах, а также управляющее устройство, узел блокировки и рабочий орган соединены передаточным блоком с упругим элементом. Тому же способствует то, что узел блокировки оснащен парной шестерней, зацепленной с шестерней, закрепленной на неподвижной опоре, и то, что рабочий орган оснащен парной шестерней зацепленной с шестерней, размещенной шарнирно при помощи соединительных тяг на оси.
Предпочтительно, передаточный блок выполнен с двумя шестернями, соединенными с парными шестернями меньшего и большего диаметров узла блокировки и рабочего органа, соответственно, при этом в качестве упругого элемента в передаточном блоке установлена пружина. При этом передаточное отношение пар шестерен большего и меньшего диаметров выбрано равным 1/2, при этом передаточное отношение между парами шестерен меньшего диаметра и зацепленной с ней шестерней, неподвижно закрепленной на опоре, и парами шестерен большего диаметра и зацепленной шестерней, шарнирно размещенной на оси, составляет 1/4.
В частности, меньшая шестерня парной шестерни меньшего диаметра и шестерня передаточного блока образуют червячную передачу, а управляющее устройство выполнено в виде регулировочного рычага.
То, что меньшая шестерня парной шестерни и шестерня передаточного блока образуют червячную передачу, повышает надежность конструкции в целом.
На упрощение конструкции также направлено выполнение управляющего устройства в виде регулировочного рычага.
Далее решение поясняется с помощью фигур, на которых приведено следующее:
На фиг.1 - генератор потенциальной энергии (кинематическая схема, вид сбоку);
На фиг. 2 - генератор (вид спереди);
На фиг. 3 - генератор (вид сверху);
На фиг. 4 - генератор (вид на червячную шестерню).
Генератор потенциальной энергии содержит узел блокировки 12 (фиг. 1) и рабочий орган 13, размещенные на оси, установленной на опорах 1, а также управляющее устройство - рычаг 11. Узел блокировки 12 и рабочий орган 13 соединены передаточным блоком 14 с упругим элементом (пружиной) 7. Узел блокировки 12 оснащен парной шестерней 5, зацепленной с шестерней 9 (фиг. 2), закрепленной на неподвижной опоре 3. Рабочий орган 13 генератора оснащен парной шестерней 6, зацепленной с шестерней 8, размещенной шарнирно 4 при помощи соединительных тяг 10 (фиг. 3) на оси 2. Передаточный блок выполнен с двумя шестернями 14 и 15, соединенными с парными шестернями узла блокировки 12 и рабочего органа 13, при этом в качестве упругого элемента в передаточном блоке установлена пружина 7, а в качестве шестерни узла блокировки, взаимодействующей с шестерней 14 передаточного блока, установлена косозубая шестерня. При этом передаточное отношение пар шестерен 5 и 14, 6 и 15 выполнено равным 1/2, соответственно, при этом между парами 5 и 9, 6 и 8 передаточное отношение составляет 1/4. Меньшая шестерня парной шестерни 5 является косозубой и образует с шестерней 15 передаточного блока (фиг. 4) червячную передачу.
Генератор потенциальной энергии служит для преобразования потенциальной энергии/энергии деформации скрученной пружины в механическую/вращения механизма. Условием работы служит разница сил, образуемых в узле блокировки и рабочем органе при воздействии на них сил упругих деформаций скрученной пружины. При повороте шестерни 8 путем нажатия на рычаг 11 и его фиксации, пружина 7 скручивается, образуя на шестернях равные усилия противоположно направленные. Т.к. в рабочем органе блока значение силы больше, чем в блоке блокировки за счет эффекта самоторможения, то он начнет вращаться в направлении поворота шестерни 8, увлекая за собой узел блокировки за счет оси 2, его пара 5, вращаясь по шестерне 9, будет закручивать пружину, тем самым не давая ей раскручиваться. Остановить работу механизма можно, вернув рычаг 11 в первоначальное положение. Если нажать на рычаг 11 в противоположном направлении система будет работать в положении “реверс”. Шарнир 4 является подшипником, вращающемся на оси 2, на котором при помощи тяг 10 закреплена шестерня 8, которая неподвижна /зафиксирована/ во время работы и перемещается при помощи рычага 11 при запуске или во время работы, если нужно изменить частоту вращения /мощность/ устройства. Шарнирная опора 1 является опорным подшипником, на котором вращается ось 2. Ось 2 является монолитной конструкцией с двумя ответвлениями, на которых вращаются парная шестерня 5 и 6. Непосредственно на оси вращается блок пружина и две шестерни.