КАЧЕЛИ И ИХ ВАРИАНТЫ
SWING AND ITS VERSIONS

Изобретение относится к сфере удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности - к средствам для массового развлечения.
Известны качели, содержащие стойки, установленную на стойках горизонтальную перекладину с повешенными на ней и под углом к ней тягами, с прикрепленным к ним сиденьем (см. а.с. СССР №1389798, МПК A63G 9/02 Качели. Заявка №4143033/28-12 от 04.11.86. Авт. изобр. В.А. Новиков, С.В. Новиков. Публ. Б.И. №15 от 23.04.88).
Недостатком данных качелей является холостая работа при качании сиденья.
Задачей данной заявки на изобретение является устранение указанного недостатка путем установки на перекладине качели, или на стойках, или на стержнях, с одной или с двух боковых ее сторон, генератора электрического тока, вал ротора которого имеет шестерню, введенную в зацепление с зубьями установленного на стержнях, или на стойках, или на перекладине сектора ведущего зубчатого колеса, центр которого связан с центром качания стержней, при этом сектор ведущего зубчатого колеса может быть выполнен с внутренним или наружным зубчатым венцом, а между ним и шестерней вала ротора может быть введен в зацепление установленный на опоре, закрепленной на перекладине или на стойках качели, или на торце генератора, промежуточный блок сдвоенных зубчатых колес, повышающих частоту оборотов вала ротора генератора, или зубчатый венец ведущего колеса может быть связан с генератором электрического тока через укрепленный на перекладине или на стойках качели, или на торце генератора двух и более ступенчатый, или планетарный, или волновой редуктор, а количество генераторов, установленных с каждой стороны качели, может быть два и более, при размещении их друг за другом последовательно, с соединением валов их роторов хомутами, муфтами или иными устройствами, или параллельно, или по дуге в их поперечном сечении, с соответствующим увеличением сектора ведущего колеса.
Конструкции предлагаемых качелей показаны на чертежах
На фиг.1 показаны качели, содержащие стойки 1, соединенные сверху перекладиной 2, на которой установлены с возможностью качания стержни 3 с прикрепленным к ним сиденьем 4. С одной боковой стороны качели (исполнение 1) или с двух боковых сторон (исполнения 2 и 3), на стержнях 3 установлен сектор ведущего зубчатого колеса с внутренним венцом 5, (исполнение 2), центр которого связан с центром качания стержней, а с его зубьями введена в зацепление шестерня 6, выполненная на валу ротора электрического генератора 7, закрепленного на перекладине. На стержнях качели (исполнение 3) может быть установлен сектор ведущего зубчатого колеса 8 с наружным зубчатым венцом, а с ним и с шестерней 6 вала ротора генератора 7 введен в зацепление установленный на опоре 9, закрепленной на перекладине, промежуточный блок или блоки сдвоенных зубчатых колес 10, повышающих частоту оборотов ротора генератора, который может быть установлен на стойках качели.
На перекладине, или на стойке, или на торце генератора может быть установлен двух и более ступенчатый, или планетарный, или волновой редуктор, связывающий ведущее колесо и шестерню ротора. Генераторы могут быть установлены друг за другом последовательно в количестве двух и более с каждой стороны качели, с соединением валов их роторов хомутами, муфтами или иными устройствами, или установлены параллельно друг другу, или по дуге окружности в их поперечном сечении, с соответствующим увеличением сектора ведущего колеса.
Возможна также противоположная установка всех дополнительных элементов качели - секторов ведущего зубчатого колеса на неподвижной перекладине или на стойках качели, а генератора - на стержнях, со всеми приведенными выше комбинациями зубчатых колес, их блоков и редукторов.
На фиг.2.а-г показаны варианты крепления генератора 7 во фланцевом исполнении различными хомутами 11 на перекладине 2, или прихватами 12 на стойках 1, или по торцу на полке 13, приваренной к перекладине, или на полке 14, приваренной к стойкам. Варианты б) и г) возможны при креплении генератора на стержнях качели.
На фиг.3.а-г показаны варианты крепления генератора 15 в исполнении с лапками, к перекладине 2 с помощью прихватов 16, или на приваренной к перекладине 2 полке 17, или на стойках 1 и приваренной к ним полке 18, или на приваренной между стойками полке 19, а для повышения ее жесткости, к ней могут быть приварены консольные опоры 20. Варианты в) и г) возможны при креплении генератора на стержнях качели.
Вырабатываемая генераторами электроэнергия может быть накоплена в аккумуляторах или конденсаторах, поскольку прямое их использование для питания каких-либо электроприборов затруднено неравномерностью частот колебаний стержней с сиденьем. При этом, для разделения электрического тока различного направления, получаемого при обратном качании и реверсе генератора, необходимо применение устройств на основе диодов.
Вместо генераторов во всех вариантах выполнения зубчатых передач, возможно прямое применение на качелях вентиляторов.
На качелях для детей предлагаемые генераторы и вентиляторы могут не применяться., например, за счет открепления ведущего колеса.
Работа предлагаемых качелей при раскачивании аналогична работе базовых качелей, а работа генераторов обеспечивается автоматически при зацеплении зубьев ведущих колес с шестернями вала ротора генератора. При этом увеличение количества промежуточных блоков сдвоенных зубчатых колес, или применение 2-х и более ступенчатых редукторов, или планетарных и волновых редукторов, ведет к увеличению частоты вращения ротора и мощности генератора, однако требует увеличения работы на раскачивание сиденья качели, что ограничивает их использование.
Для реализации предлагаемых устройств не требуется существенной переделки базовых качелей, электрогенераторы и шестерни также широко применимы в настоящее время, поэтому их установка на качелях возможна вол всех случаях реального промышленного производства. Таким образом, совокупность заявленных признаков и их вариантов является новой и имеет изобретательский уровень, что подтверждает возможность признания данной заявки изобретением и возможности его широкого внедрения.
-1
Например, при подъеме и опускании стержней на 60° в секунду и 4-х таких движений за один цикл качаний (обычный режим для садовых качелей), частота вращения генератора будет зависеть от передаточного отношения между ведущим колесом и шестерней вала генератора. При 120 зубьях в секторе и 10 зубьях в шестерне частота вращения ротора составит 5 с или 300 оборотов в минуту, а при использовании промежуточного блока сдвоенных зубчатых колес с передаточным отношением 1:5 - она возрастет до 1500 оборотов в минуту, что приемлемо для высокоэффективной работы генератора.
При выработке от 0,1 до 1 кВт электроэнергии в час, стоимостью 0,1 у.е., общий экономический эффект будет зависеть от количества часов работы качели, и при 2-3 часах в сутки, может достичь 100 у.е. в год. Однако более важным является эффект получения электрического тока при его отсутствии на даче или в других условиях, обсчет которого зависит от конкретных условий.
Совокупность приведенных данных подтверждает целесообразность широкого применения предлагаемых качелей с электрогенераторами.