PORTABLE ELECTRIC GENERATOR
ПОРТАТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Генератор относится к маломощным автономным источникам электропитания, применимым в быту и походных условиях.
Существуют приводы электромашинных генераторов, в которых передача энергии от мускулов пользователя на приводимые в движение звенья устройства совершается через посредство разного рода работающих на растяжение гибких связей /например, ремней или тросов/. В известных автору таких приводах /например, RU 80632 U1/ содержится сразу по нескольку неэлементарных механизмов - таких как редукторы-мультипликаторы, храповики - делающих их общее устройство не столь малогабаритным и простым, как это желательно для портативного устройства, способного интенсивно работать в походных условиях, обладая высокой ремонтопригодностью.
Задачей, на решение которой направлен изобретательский замысел, является создание портативного электрогенератора, в частности его привода, лишенного вышеперечисленных недостатков.
Результатом технического решения является крайняя малогабаритность, простота и надежность привода генератора, его, в предпочтительных вариантах выполнения, высокая эргономичность, малошумность и ремонтоспособность почти в любых условиях.
Упомянутая задача решается тем, что в портативном электромашинном генераторе, привод которого содержат работающую на растяжение гибкую связь /гибкий элемент/, упомянутой гибкой связью является периодически навивающийся на вал электромашины или имеющуюся на нем катушку /барабан/ вытяжной ремень, один конец которого там закреплен, а второй введен в прямую или опосредованную связь с рукой или пальцами пользователя, при этом каждое очередное навивание ремня совершается силой инерции, достаточно инертного для проскока нейтрального положения, ротора указанной электромашины, разогнанного предшествующим вытягиванием этого ремня.
Процесс приведения генератора в действие состоит в периодическом, синхронном с маятниковым вращением его ротора, вытягивании ремня, - прямо рукой или через посредство связанного с этой рукой и передающего ее движение отдельного элемента, звена или механизма. /ряд вариантов которых даны в описании/.
Вытяжной ремень генератора в различных вариантах выполнения устройства представляет собой тонкие шнуры, ленты, не- или малосвитые пучки волокон, изготовленные из стойких к истиранию материалов. В отдельных вариантах выполнения вытяжной ремень снабжен удобной для захвата рукояткой. Генератор /кроме, может быть, случая выполнения ремня из особостойких материалов/ снабжен запасом вытяжного ремня как наиболее изнашивающейся детали, периодическая замена которой - норма эксплуатации устройства. В вариантах отдельного устройства генератор снабжен средствами коммутации с предполагаемыми видами нагрузки. Электромашина генератора в зависимости от ее типа выдает переменный или изменяющейся полярности, меняющегося напряжения ток, чем обусловлена целесообразность оснащения его устройствами выпрямления и сглаживания тока: диодным выпрямителем, конденсатором, ионистором или аккумулятором.
Несмотря на чрезвычайную простоту и малогабаритность генератор является весьма эффективным устройством, эргономичность которого в предпочтительных вариантах его выполнения и использования обуславливает возможность весьма длительной работы, дано во время чтения, отдыха от большой работы, - без заметного истощения. Генератор очень надежен: его привод не содержит деталей, способных выйти из строя без легкой замены на всюду доступно. Сумма качеств делает генератор, в различных вариантах выполнения, перспективным среди других устройств данного класса, особенно в походных условиях эксплуатации.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения генератора, для лучшего согласования рабочих характеристик руки человека с величиной крутящего момента требующегося маломощной электромашине /руке удобней создавать большое усилие, а машине требуется большой ход ремня/, конец вытяжного ремня снабжен стержнеобразным удлинителем, с одним из концов которого соединен или соединяется этот ремень. Практически удобны удлинители с длиной порядка 15 см., в части вариантов своего выполнения они снабжены рукоятками. Удлинитель существенно повышает эффективность рабочего процесса и его удобство.
Во втором варианте генератора его стержнеобразный удлинитель обеспечен магнитным креплением как средством фиксации на корпусе генератора или структурном элементе, с ним соединенным. Удлинителю всегда требуется средство скрепления с корпусом, а магнитное крепление в частности, как быстродействующее и не требующее отвлечения внимания пользователя, удобно при эксплуатации генератора на ходу, при частых перерывах в работе.
В третьем варианте выполнения генератора, для удобства приведения его в действие одной рукой /при ходьбе, между делом/ в корпусе генератора через направляющие, вблизи от места соединения одного из концов вытяжного ремня с валом электромашины, проходит или предусмотрен проход стержнеобразного толкателя /штока/, практически перпендикулярного валу машины, на одном конце которого имеется рукоятка, а на другом имеющего соединение с противоположным от упомянутого концом вытяжного ремня. Данное устройство позволяет, в соответствующем режиме эксплуатации, изменить тянущие, - направленные от корпуса генератора усилия руки пользователя, - на толкающие, что, в условиях задействования одной руки, является удобным, но не позволяет получить от генератора максимальную мощность. Устройство подходит для радиоприемников, громкоговорителей. Предпочтителен трансформерный вариант выполнения.
В четвертом варианте генератора, снабженного толкателем, последний является также в соответствующей трансформации устройства удлинителем, охарактеризованным в первом из вариантов выполнения генератора.
В пятом варианте выполнения устройства для удобства приведения генератора в действие в условиях широкого диапазона ориентации его корпуса, генератор снабжен имеющим фиксированную или изменяемую ориентацию шкивом, переброска вытяжного ремня через который меняет направление возможного натяжения конца вытяжного ремня из перпендикулярного валу электромашины на параллельное ему или произвольное. Шкив, в различных вариантах выполнения устройства, является стационарным или убирающимся. Наиболее уместны близкорасположенные к рабочему концу вала электромашины, имеющие перпендикулярную последнему ось вращения шкивы. Подразумеваются, как размещающиеся на корпусе генератора, так и отдельно устанавливаемые шкивы.
В шестом варианте генератора он снабжен отрезком гибкого элемента /например, шнура, лески/, посредством которого достигнута возможность удлинения вытяжного ремня в особых /при удаленном размещении от пользователя корпуса генератора/ условиях эксплуатации устройства. Такие условия на практике возникают часто: когда удобное место закрепление корпуса, сук на дереве или гвоздь на стене отдалены от комфортного места размещения пользователя.
В седьмом варианте генератора отрезок его гибкого элемента, по крайней мере в период хранения, размещен в катушке, имеющейся на стержнеобразном удлинителе, как месте наиболее удобном своей близостью к месту его использования.
В восьмом варианте генератора, на валу его электромашины, для увеличения момента инерции ее ротора и облегчения прохождения им, таким образом, нейтральной точки, имеется маховик.
В девятом варианте генератора, также снабженного маховиком, последний, для упрощения конструкции и/или удобства сборки, соединен или выполнен как одно целое с катушкой, на которую в процессе работы генератора навивается его вытяжной ремень.
В десятом варианте генератора, снабженного маховиком, этот маховик, как представляющий удобную возможность, использован в качестве элемента крепления вытяжного ремня к валу генератора. Элемент крепления охарактеризован на функциональном уровне.
В одиннадцатом варианте генератора, снабженного маховиком, этот маховик конструктивно соединен с катушкой или выполнен в виде катушки, в которую помещен запас вытяжного ремня генератора. Данное техническое решение весьма упрощает операцию замены износившегося или порвавшегося ремня /можно сразу отмотать с катушки новый отрезок/ и находит удобное место его хранения.
В двенадцатом варианте генератора вал электромашины в области его соединения с вытяжным ремнем /включая варианты с размещенным там маховиком или/и катушкой или катушками/, для исключения возможных помех вращению этого вала со стороны посторонних предметов /например от одежды - при ношении генератора на теле, спального белья - при работе в постели/, снабжен защитным ограждением, например, в виде кожуха или сетки с проходами для вытяжного ремня. В части вариантов выполнения устройства ограждение выполнено съемным /может мешать при частом изменении режима работы/ или с изменяемым направлением проходного отверстия для ремня.
В тринадцатом варианте генератора он снабжен средством закрепления его корпуса на посторонних предметах. Работа при закрепленном корпусе эргономически весьма выгодна, может производиться между делом, одной рукой, при чтении, отдыхе. Средство охарактеризовано на функциональном уровне.
В четырнадцатом варианте генератора его корпус снабжен гнездами или петлями, чем обеспечена возможность его закрепления на гвоздях, шурупах и равнозначных им объектах.
В пятнадцатом варианте генератора он снабжен вбиваемыми или вворачиваемыми в подходящие посторонние предметы /например, стены, деревья/ элементами крепления корпуса. Гарантированная возможность удобного закрепления корпуса в походных условиях является ценной. Использованы элементы типа гвоздей и шурупов или с ними по типу сходные, например, шуруп с удобной для захвата головкой и т.д.
В шестнадцатом варианте генератора его корпус, для возможности его подвешивания на подходящие посторонние предметы и элементы одежды пользователя, снабжен одним или несколькими, стационарными или убирающимися /например, откидными/ крюками. Обеспечена возможность подвешивания корпуса генератора на гвозди в стенах, ветки деревьев, край стола, спинку кровати, пояс пользователя и т.п.
В семнадцатом варианте генератора он укомплектован или его корпус снабжен зажимным устройством по типу струбцины. Данного типа крепежные устройства в технике известны и применяются, например, для установки домашних мясорубок, тисков и т.д.
В восемнадцатом варианте генератора средство закрепления его корпуса представляет из себя один или несколько липких элементов, которые практически весьма удобны и являются довольно универсальным средством, а в ряде случаев могут играть вспомогательную роль. Липкие элементы для крепления в технике известны. В частных вариантах устройства применяются и пластичные куски не сильно прилипающего к рукам вещества типа строительной мастики или герметика.
В девятнадцатом варианте генератора он снабжен средством или средствами закрепления его корпуса на теле пользователя, причем в положении, допускающем работу генератора. Средства охарактеризованы на функциональном уровне. В качестве частного примера выполнения устройства можно назвать подвесной контейнер типа пистолетной кобуры.
В двадцатом варианте генератора его корпус снабжен регулируемой длины ремнем, выполненным с учетом обеспечения возможности подвешивания корпуса на поясе, шее и плече пользователя. Умеренной интенсивности работа, при таком подвешивании корпуса генератора, возможна даже при небыстрой ходьбе. Фактически ремнем обеспечена возможность закрепления корпуса и на ногах, бедрах пользователя /по его предпочтению и в специфических условиях/, на голове в качестве генератора-фонаря, на стволе дерева и т.п.
В двадцать первом варианте генератора на его корпусе для подвесного ремня имеется или несколько разнонаправленных пропускных отверстий, шлевок и им равнозначных элементов, или такого типа элементы на корпусе являются поворотными, установлены с возможностью изменения их ориентации. Ориентация корпуса генератора на ремне может изменяться по предпочтению пользователя /например, для смены группы мышц, занятых в работе/ и сообразно внешним обстоятельствам работы.
В двадцать втором варианте генератора его корпус, по крайней мере в походном положении, закреплен на платформе или помещен в контейнер /по типу, например, пистолетной кобуры/, которые, в свою очередь, связаны подвесным ремнем с телом пользователя. В походных, особенно, условиях платформа или контейнер позволяют удобно и надежно хранить генератор и быстро, по мере надобности или в свободную минуту, приводить его в действие, причем, в вариантах выполнения и использования устройства, прямо в данном положении /на платформе или в контейнере/. Кроме того платформа или контейнер обеспечивают устойчивую фиксацию положения малогабаритного корпуса на ремне, важную в рабочем состоянии генератора и предоставляют достаточное место для размещения различных принадлежностей и дополнений генератора.
В двадцать третьем варианте генератора его корпус содержит или снабжен платформой или рамой, конструктивным и функциональным элементом, соединенным со средствами, несущим средства и/или входящем в средства фиксации корпуса /как на посторонних предметах, так и теле пользователя: крюков, липких элементов, ремня и прочих, - по соответствующим вариантам выполнения устройства/ и являющемся, по крайней мере, резервным местом размещения каких-либо иных принадлежностей и дополнений генератора /например, аккумуляторной батареи, средств электропроводного соединения, фонаря, запчастей и т.п/. В настоящем варианте устройства решена проблема размещения при генераторе /что в миниатюрном корпусе затруднительно или невозможно/ целого набора применимых почти в любых условиях средств фиксации корпуса генератора, практически определяющих возможность комфортной, эффективной, длительной работы, что с лихвой искупает увеличение габаритов устройства, так как эксплуатация показывает, что именно удобство работы /при безотказности/ определяет практическую эффективность генераторов с ручным приводом. Качество малогабаритности восстанавливается в вариантах выполнения корпуса раздельным, - с отделяемой платформой или рамой.
В двадцать четвертом варианте генератора, корпус которого снабжен платформой или рамой, верхний /по нормальному положению при ношении/ край этой платформы или рамы имеет крюкообразный загиб, - с обеспечением возможности использовать его в качестве мощного, надежного крюка и подвешивать корпус генератора на посторонних предметах /на край стола, спинку кровати, горизонтальные ветви деревьев и т.п./ и теле пользователя например, поясном ремне. Настоящий вариант является предпочтительной формой реализации крюкового средства закрепления корпуса генератора, раскрытого в соответствующем разделе описания.
В двадцать пятом варианте генератора он, как дешевое и миниатюрное устройство, удобно дополняющее нуждающиеся в автономном электропитании маломощные приборы, снабжен /включая вариант укомплектования/ средствами агрегатирования с предполагаемыми видами нагрузки, из которых средство механического скрепления представляет из себя или включает в себя липкий элемент или элементы. Генератором можно быстро снабдить какой-либо электроприбор, а по желанию, - разобрать агрегат. Крепление в виде пластичного куска липкого вещества, по типу пластилина, весьма универсально. Покрытое пленкой липкое вещество имеет достаточную стойкость и хороший вид. Агрегатирование возможно, например, с аккумуляторными фонарями, радиоприемниками, мобильными телефонами.
Для пояснения сущности устройства прилагаются чертежи, в которых на фиг.1 представлен генератор в 1, 2, 6, 7, 8, 10, 11, и 18 вариантах выполнения; на фиг.2 - в 3, 4, 8, 10, 11 вариантах; на фиг.3 - 5, 12, 20, 22, 25 вариантах; на фиг.4 - в 13, 14, 15, 16, 19, 23, 24 вариантах.
Генератор /фиг.1/ агрегатированный в настоящем примере выполнения с карманным фонарем, содержит помещенную в корпусе 1 миниатюрную электромашину 2 /цилиндрический электродвигатель постоянного тока, используемый как генератор/, на валу 3 которой закреплен представляющий собой капроновую нить вытяжной ремень 4 генератора. Нить защемлена на валу насаженным на этот же вал маховиком 5, который выполнен в форме катушки, а сама катушка заполнена навитым в нее запасом капроновой нити - ремня. Оставшийся конец нити-ремня снабжен стальным стержнеобразным удлинителем 6, на конце которого имеется удобная для захвата рукоятка и насаженная на стержень катушка 7, заполненная навитым в нее полутораметровым отрезком гибкого элемента - тонкого шнура. Корпус генератора снабжен магнитом 8, как средством крепления на нем стального удлинителя и липким элементом 9 /куском эластичного липкого вещества типа пластилина/ - как средством закрепления корпуса на посторонних предметах. В корпусе генератора имеется выпрямитель 10, аккумуляторная батарея 11, несколько светодиодов 12, электроконтактные выводы 13 и выключатель 14.
Генератор приводится в действие вытягиванием предварительно навитой на вал капроновой нити, раскручивание вала, при котором по инерции происходит с проскоком нейтрального положения и обратным навиванием нити, далее процесс повторяется. Для комфортной работы одной рукой корпус генератора может посредством липкого элемента приклеиваться к подходящим посторонним предметам, питаемым устройствам-потребителям. Аккумулятор позволяет нарабатывать электроэнергию впрок. Эргономичный привод генератора позволяет в условиях закрепленного корпуса работать во время чтения, отдыха, одной рукой - долгое время без заметного утомления.
В другом примере выполнения генератора /фиг.2/ в его корпусе 1 через имеющиеся там направляющиеся отверстия перпендикулярно валу 3 электромашины генератора, вблизи от места соединения с валом вытяжного ремня 4 /отрезок представляющего собой капроновую нить вытяжного ремня выведен из выполненного в форме катушки маховика 5, насаженного на конец вала/, пропущен стержнеобразный толкатель 15, один конец которого соединен с ремнем, а другой снабжен кольцеобразной рукояткой. Генератор снабжен также выпрямителем, аккумулятором, электроконтактными устройствами, светодиодами как наиболее востребованным видом нагрузки /использования в качестве фонаря/.
При нажатии на рукоятку толкателя, например, пальцем одной руки, соединенная с его противоположным концом, навитая на вал нить приводного ремня раскручивает этот вал. Процесс происходит с проскоком ротором нейтрального положения и закручиванием нити в обратном направлении, что сопровождается возвратом толкателя в исходное положение. Далее процесс повторяют. Режим обеспечивает возможность работы на ходу, одной рукой. При необходимости увеличить мощность генератора толкатель извлекается из направляющих /крепежный элемент свинчивается с резьбы на стержне толкатель и он вынимается из отверстий/, берется в руку и далее используется как удлинитель по первому варианту выполнения устройства в описании, в котором эффективно задействована вся рука и мощность максимальна.
В следующем варианте выполнения генератора /фиг.3/ на валу 3 помещенной в цилиндрический корпус 1 электромашины, через посредство катушки 16, закреплен вытяжной ремень 4 генератора /катушка выполнена как одно целое с маховиком 5, который по форме представляет собой также другую катушку, - в которую навит запас вытяжного ремня/. Рядом с катушками на корпусе генератора установлен шкив 17, ось которого валу электромашины перпендикулярна. Корпус генератора посредством разъемного соединения закреплен на внешней стороне платформы 18, обратной стороной соединенной с подвесным ремнем 19 /платформа по форме близка крупной ременной пряжке/. На платформе имеется также контейнер 20 с электропроводным шнуром и запасным креплением вытяжного ремня к удлинителю - стержню, которым дополнен этот ремень. Удлинитель на фиг.3 не показан. На платформе помещен и кусок липкого пластичного вещества 9 - липкий элемент. В корпусе генератора имеются выпрямитель, аккумулятор и светодиоды в качестве наиболее востребованного вида нагрузки /освещение/. Благодаря шкиву направление натяжения вытяжного ремня можно менять в широких пределах. С помощью подвесного ремня генератор можно носить на теле пользователя, в том числе на голове в качестве фонаря, его подвеска допускает работу на ходу. Подвесным ремнем или липким элементом можно закреплять генератор на посторонних предметах и комфортно работать одной рукой, агрегатировать его с устройствами - потребителями электроэнергии /радиоприемники, плейеры и т.п./
В следующем варианте выполнения генератора /фиг.4/ его содержащий электромашину выпрямитель, аккумулятор и светодиоды, корпус 1 дополнен платформой 21, верхнему краю которой придан крюкообразный загиб 22. В платформе имеется несколько гнезд 23, дающих возможность подвешивания ее на гвозди в стене или им подобные предметы и закреплено несколько, ввинчивающихся шуруповидной своей частью в подходящие предметы, крепежных элементов 24, имеющих удобную для захвата рукой головку. Платформа несет также запас липкого пластичного вещества 9. Вал электромашины вблизи места его соединения с ремнем, для исключения помех вращению, защищен проволочным ограждением 25. Благодаря крюкообразному загибу платформы генератор может подвешиваться как на посторонние предметы для хранения и работы /край стола, спинка кровати, ветка дерева/, так и к одежде пользователя /например, поясному ремню/. Гнезда позволяют подвешивать генератор на стены, при отсутствии на последних гвоздей и шурупов используются ввинчивающиеся крепежные элементы. Липкое вещество также используется для закрепления генератора, - как в виде самостоятельного, так и вспомогательного средства.