ВРАЩАЮЩИЙСЯ МЕХАНИЗМ И ГЕНЕРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕЕ С НИМ
ROTARY MECHANISM AND GENERATOR DEVICE INTERACTING WITH SAME

1. Область техники изобретения
Настоящее изобретение, в общем, относится к вращающемуся механизму и генераторному устройству, взаимодействующему с ним. Вращающийся механизм имеет точно рассчитанную схему распределения веса. После приложения к вращающемуся механизму начального усилия для приведения его во вращение вращающийся механизм может длительно функционировать, при этом генераторное устройство способно поглощать и накапливать энергию.
2. Описание предшествующего уровня техники
Традиционное декоративное или занимательное вращающееся изделие, такое как бамбуковая стрекоза, вручную приводится во вращение, чтобы достичь визуального эффекта, а также с целью развлечения, в образовательных целях и для выполнения других функций. Однако вращающееся изделие контактирует с землей или воздухом и вследствие трения постепенно переходит из состояния быстрого вращения в неподвижное состояние. Продолжительность вращения изделия варьируется в зависимости от собственной конфигурации изделия и схемы распределения веса.
Так называемый «маятник Ньютона» - иное часто встречаемое декоративное изделие, подчиняющееся закону сохранения энергии. Маятник Ньютона включает в себя множество металлических шаров, подвешенных на струнах. Первоначально металлические шары неподвижны и располагаются рядом друг с другом. Когда первый металлический шар поднимают, а затем отпускают и позволяют совершить падение для соударения со вторым металлическим шаром, кинетическая энергия последовательно передается от второго металлического шара последнему металлическому шару. В этот момент последний металлический шар подлетает вверх, преобразуя кинетическую энергию в потенциальную энергию. Преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию и наоборот повторяется, благодаря чему маятник Ньютона может функционировать продолжительное время.
Вышеописанный вращающийся механизм или декоративное изделие приводятся в движение внешней силой либо работают, подчиняясь закону сохранения энергии. Указанные декоративные изделия могут быть видоизменены, чтобы увеличить время работы и расширить спектр применения. Например, в условиях минимальной потери энергии или поглощения энергии в процессе работы вращающееся изделие может функционировать более длительное время по различным схемам для достижения новых занимательных визуальных эффектов. Кроме того, с вращающимся механизмом может взаимодействовать генераторное устройство для подачи электрической энергии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основная задача настоящего изобретения, таким образом, заключается в создании вращающегося механизма и генераторного устройства, взаимодействующего с ним. Вращающийся механизм имеет сложную конструкцию и способен продолжительно вращаться.
Для решения указанной задачи и других задач вращающийся механизм включает в себя множество концентрических вращаемых звеньев, имеющих разные размеры и способных вращаться вокруг единого центра вращения, несколько связующих звеньев, имеющих равный вес для приведения их в движение, а также, по меньшей мере, одно соединительное звено для шарнирного соединения вращаемых звеньев со связующими звеньями. Вращаемые звенья могут симметрично толкать/буксировать друг друга. Связующие звенья и соединительное звено соответственно установлены в секциях взаимодействия, по меньшей мере, некоторых вращаемых звеньев для трансформирования взаимного влияния. Энергия связующих звеньев передается посредством секций взаимодействия на вращаемые звенья и соединительное звено для образования цикла преобразования энергии, а также поглощения энергии в ходе этого цикла. В условиях малых потерь энергии вращающийся механизм образует непрерывно качающееся и вращающееся устройство, за которым можно наблюдать длительное время.
Во вращающемся механизме момент, прикладываемый к вращаемым звеньям, изменяется с расстоянием между вращаемыми звеньями и осью вращения. В предпочтительном варианте осуществления вращающийся механизм включает в себя четыре металлических кольца, имеющих разные размеры. Четыре металлических кольца расположены концентрично. Когда вес связующего звена прикладывается к вращаемым звеньям, больший момент прикладывается к вращаемому звену, имеющему больший размер и разнесенному от оси вращения на большее расстояние. В этом случае вращающийся механизм совершает вращение в направлении действия момента, прикладываемого к большему вращаемому звену. Соответственно, по меньшей мере, один узел симметричного связующего звена и соединительного звена расположен вокруг концентрических вращаемых звеньев для создания вспомогательного эффекта толкания/буксирования и решения задач обеспечения малой потери мощности и продолжительного вращения.
Генерирующее устройство, взаимодействующее с вращающимся механизмом, способно запасать энергию в виде электрической энергии для продления времени работы вращающегося механизма.
Настоящее изобретение станет понятнее благодаря последующему описанию и прилагаемым чертежам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показан покомпонентный вид в перспективе настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в перспективе настоящего изобретения в сборе;
на фиг. 3 показан вид спереди настоящего изобретения в сборе;
на фиг. 4 показан вид спереди в соответствии с фиг. 3, где представлен принцип действия настоящего изобретения;
на фиг. 5 показан вид в перспективе настоящего изобретения, где представлены два вращающихся механизма, собранных с единым центром вращения или осью вращения и имеющих рассогласование по углу;
на фиг. 6 показан вид в перспективе, где генерирующее устройство соединено с осью вращения по настоящему изобретению;
на фиг. 7 показан вид сверху в соответствии с фиг. 6; и
на фиг. 8 показан вид в перспективе в соответствии с фиг. 6, где устройство для накопления энергии дополнительно соединено с генератором.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Обратимся к фиг. 1-3. Вращающийся механизм 1 по настоящему изобретению включает в себя первое вращаемое кольцо 10, второе вращаемое кольцо 11, третье вращаемое кольцо 12, а также вращаемый диск 13, которые могут совершать вращение вокруг единого центра вращения или оси 20 вращения. Вращающийся механизм 1 по настоящему изобретению дополнительно включает в себя, по меньшей мере, два связующих звена 30, 31, 32, 33, соединяющихся с первым, вторым и третьим вращаемыми кольцами 10, 11, 12, а также с вращаемым диском 13. Вращаемый диск 13 имеет наименьший диаметр. Третье вращаемое кольцо 12 расположено вокруг вращаемого диска 13. Второе вращаемое кольцо 11 расположено вокруг третьего вращаемого кольца 12, в то время как первое вращаемое кольцо 10 расположено вокруг второго вращаемого кольца 11. Связующие звенья расположены симметрично, по меньшей мере, с интервалом 180 градусов и соединены между вышеуказанными вращаемыми кольцами.
Вращаемый диск 13 выполнен с центральным отверстием 130, в котором находится центр вращения или в которое посажена ось 20 вращения с возможностью передачи приводного усилия. Вращаемый диск 13 дополнительно выполнен с первыми точками 131, 132 поворота, расположенными симметрично и противоположно друг другу. Вращаемый диск 13 дополнительно выполнен с симметричными поворотными согласующими секциями 133, 134. Вращаемый диск 13 дополнительно оснащен симметрично продолжающимися в наружном направлении первыми направляющими пластинами 135, 136. Наружная окружность вращаемого диска 13 выполнена с первыми секциями 137, 138 зацепления. Третье вращаемое кольцо 12 оснащено симметрично продолжающимися в наружном направлении вторыми направляющими пластинами 121, 122, соответствующими первым направляющим пластинам 135, 136. Третье вращаемое кольцо 12 дополнительно выполнено со вторыми секциями 123, 124 зацепления, соответствующими первым секциям 137, 138 зацепления. Третье вращаемое кольцо 12 дополнительно оснащено продолжающимися в наружном направлении соединительными пластинами 125, 126, разнесенными от вторых направляющих пластин 121, 122 на определенный угол. Наружная окружность третьего вращаемого кольца 12 выполнена с третьими секциями 127, 128 зацепления. На одной лицевой поверхности третьего вращаемого кольца 12 расположено несколько толкающих/буксировочных секций 129. Вторые направляющие пластины 121, 122 выполнены с вводными пазами 1210, 1220, в которые вводятся первые направляющие пластины 135, 136 и размещаются в них.
Внутренняя окружность второго вращаемого кольца 11 выполнена с четвертыми секциями 110, 111 зацепления, соответствующими третьим секциям 127, 128 зацепления. На двух лицевых поверхностях второго вращаемого кольца 11 расположено множество первых секций 112 взаимодействия для создания поддерживающего усилия в первом направлении вращения. В данном варианте осуществления первые секции 112 взаимодействия представляют собой L-образные пластины, загнутые в одном единственном направлении.
На двух лицевых поверхностях первого вращаемого кольца 10 расположено множество вторых секций 101 взаимодействия, соответствующих первым секциям 112 взаимодействия, для создания поддерживающего усилия во втором направлении вращения, обратном первому направлению вращения. Число вторых секций 101 взаимодействия равно числу первых секций 112 взаимодействия. Вторые секции 101 взаимодействия могут иметь ту же форму, что и первые секции 112 взаимодействия.
В соответствии с вышеуказанной схемой первые направляющие пластины 135, 136 вращаемого диска 13 вводятся в вводные пазы 1210, 1220 вторых направляющих пластин 121, 122. Свободные концы первых направляющих пластин 135, 136 шарнирно соединены на втором вращательном кольце 11. Свободные концы вторых направляющих пластин 121, 122 третьего вращаемого кольца 12 шарнирно соединены на первом вращательном кольце 10. Свободные концы соединительных пластин 125, 126 также шарнирно соединены на первом вращательном кольце 10. Секции 110, 111, 127, 128, 123, 124, 137, 138 зацепления находятся в зацеплении друг с другом посредством звеньев 14 зацепления.
Каждое из связующих звеньев 30, 31, 32, 33 содержит связующую штангу 302, 312, 322, 332, а также утяжеляющее тело 301, 311, 321, 331, соединенное с наружным концом связующей штанги. В утяжеляющие тела 301, 311, 321, 331 могут быть помещены материалы-утяжелители для регулирования их веса с микроскопической точностью. Утяжеляющие тела 301, 311, 321, 331 выполнены в сборе с вращаемыми звеньями и по существу расположены вокруг первого вращаемого кольца 10. Связующие штанги 302, 312, 322, 332 выполнены со сквозными отверстиями 303, 313, 323, 333 вблизи от внутренних концов связующих штанг 302, 312, 322, 332, соответствующими центру вращения или оси 20 вращения для шарнирного соединения связующих штанг 302, 312, 322, 332 с центром вращения или осью 20 вращения. Кроме того, связующие штанги 302, 312, 322, 332 соответственно выполнены со стабилизирующими точками 304, 314, 324, 334 для шарнирного соединения с первыми точками 131, 132 поворота вращаемого диска 13. Внутренние концы некоторых симметричных связующих штанг 302, 322 дополнительно имеют продолжающиеся в наружном направлении секции 3021, 3221 для шарнирного соединения со вторым вращаемым кольцом 11. Помимо этого, различные секции связующих штанг 302, 312, 322, 332 соответственно заблокированы в первой и второй секциях 112, 101 взаимодействия. Многочисленные стержнеобразные ограничительные звенья 34 свободно посажены через вторые секции 101 взаимодействия и крепятся к связующим штангам 302, 312, 322, 332. Стержнеобразные ограничительные звенья 34 дополнительно неподвижно посажены через первые секции 112 взаимодействия.
В предпочтительном варианте осуществления для сохранения взаимного расположения соответствующих компонентов вращающегося механизма 1 в достаточно устойчивом состоянии в процессе работы между поворотными согласующими секциями 133, 134 вращаемого диска 13 и толкающими/буксировочными секциями 129 третьего вращаемого кольца 12, а также между ограничительными звеньями 34 и центром вращения или осью 20 вращения предусмотрены многочисленные упругие звенья 40, 41. Упругие звенья 40, 41 служат для обеспечения эффекта упругого толчка, чтобы исключить ослабление соединения соответствующих компонентов и зазоры между ними так, чтобы стабилизировать работу вращающегося механизма 1. Кроме того, упругое звено 40 между поворотными согласующими секциями 133, 134 вращаемого диска 13 и толкающими/буксировочными секциями 129 третьего вращаемого кольца 12 служит для запасания энергии в виде энергии упругости в процессе вращения для обеспечения содействия вращению третьего вращаемого кольца 12. Помимо этого, упругое звено 41 между ограничительными звеньями 34 и центром вращения или осью 20 вращения служит для запасания энергии в виде энергии упругости в процессе вращения для обеспечения содействия вращению первого вращаемого кольца 10 так, чтобы повысить его способность вращаться продолжительно.
Обратимся к фиг. 5. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения два вращающихся механизма выполнены в сборе, имея единый центр вращения или ось 20 вращения и рассогласование по углу. В этом случае инерция вращения может быть плавно увеличена.
Обратимся далее к фиг. 6-8. С центром вращения или осью 20 вращения дополнительно соединено рабочее устройство или генераторное устройство 5 для преобразования запасенной энергии в электрическую энергию и полного использования естественных сил в качестве источника полезной энергии. Генераторное устройство 5 включает в себя сцепное колесо (или зубчатое колесо) 50, установленное по центру вращения или на оси 20 вращения. Сцепное колесо 50 находится в соединении с исполнительным устройством 51 (таким, как двигатель) и соединительной частью генератора 52. Генератор 52 дополнительно соединен с электрическим устройством 53 управления, которое электрически соединено с электрическим преобразовательным устройством 54 (таким, как выпрямительное устройство или трансформатор), а также устройством 55 накопления энергии (таким, как аккумулятор). Устройство 55 накопления энергии может дополнительно подавать электрическую энергию на внешние устройства или исполнительное устройство 51 через электрическое преобразовательное устройство 54. В центре вращения или на оси 20 вращения, а также на центральной вращательной оси 522 генератора 52 расположены датчики 56 для измерения скорости вращения с целью повторного включения исполнительного устройства 51 в требуемое время и поддержания оптимальной скорости вращения для генерирования энергии. Устройство 55 накопления энергии может снабжать необходимой энергией исполнительное устройство 51.
Вышеприведенные варианты осуществления использованы лишь для иллюстрации настоящего изобретения и не ограничивают его объем. Могут быть предложены различные изменения вышеприведенных вариантов осуществления без отхода от сущности настоящего изобретения.