Номер патенту: 21272

Опубліковано: 15.03.2007

Автор: Лиховид Юрій Макарович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Дошка для заняття спортом, що містить видовжений плоский корпус (1), привідні рушії (2,3) та джерело енергії (4), яка відрізняється тим, що містить дві гіротурбіни (5,6), які кінематично приєднані до привідних рушіїв (2,3), причому гіротурбіни (5,6) нерухомо прикріплені до корпуса (1) в передній та задній його частинах, а знизу дошка захищена днищем (10).

2. Дошка за п. 1, яка відрізняється тим, що корпус (1) оснащено вертикальною мачтою (7) для керування рухом в повздовжньому та поперечному напрямках.

3. Дошка за п. 1, яка відрізняється тим, що містить електричні привідні рушії (2,3), а джерелом енергії є акумулятор (4).

4. Дошка за п. 1, яка відрізняється тим, що містить пульт керування (11) з регулятором висоти (13) розташування днища (10) над поверхнею спортивної траси (14).

5. Дошка за п. 1, яка відрізняється тим, що містить датчики (15,16) для визначення висоти розташування днища (10) над поверхнею спортивної траси (14).

6. Дошка за п. 1, яка відрізняється тим, що містить контролер керування (17), який електрично з'єднаний з регулятором висоти (13), а виходи (38,39) контролера (17) підключені через електронні ключі (18,19) до електричних рушіїв (2,3).

7. Дошка за п. 1, яка відрізняється тим, що кожна гіротурбіна (5,6) містить циліндричний корпус (20), маховики (24), водило (21), горизонтально розташовані переносні вали (22), закріплені одним кінцем у водилі (21), маховики (24) встановлені через підшипники (25) на переносних валах (22) з можливістю обертання, водило (21) встановлене в циліндричному корпусі (20) з можливістю обертання навколо вертикальної осі (28) разом з переносними валами (22), а маховики (22) кінематично з'єднані з корпусом (20) механічною передачею (31,32).

8. Дошка за п. 7, яка відрізняється тим, що переносні вали (22) закріплені в водилі (21) на однаковій кутовій відстані один від одного з можливістю відхилення в вертикальному напрямку, а вихідний вал (29) рушія (2,3) з'єднаний з водилом (21) через планетарний редуктор (30).

9. Дошка за п. 7, яка відрізняється тим, що кожний маховик (24) виконано в формі зрізаного конуса, причому діаметр D основи (37) зрізаного конуса визначається співвідношенням , де k>2 - безрозмірний коефіцієнт; R - відстань основи (37) зрізаного конуса від вертикальної осі (28);  - кутова швидкість обертання маховика (24) навколо локальної осі (26),  - кутова швидкість обертання водила (21).

Текст

Дивитися

1. Дошка для заняття спортом, що містить видовжений плоский корпус (1), привідні рушії (2,3) та джерело енергії (4), яка відрізняється тим, що містить дві гіротурбіни (5,6), які кінематично приєднані до привідних рушіїв (2,3), причому гіротурбіни (5,6) нерухомо прикріплені до корпуса (1) в передній та задній його частинах, а знизу дошка захищена днищем (10). 2. Дошка за п.1, яка відрізняється тим, що корпус (1) оснащено вертикальною мачтою (7) для керування рухом в повздовжньому та поперечному напрямках. 3. Дошка за п.1, яка відрізняється тим, що містить електричні привідні рушії (2,3), а джерелом енергії є акумулятор (4). 4. Дошка за п.1, яка відрізняється тим, що містить пульт керування (11) з регулятором висоти (13) розташування днища (10) над поверхнею спортивної траси (14). 5. Дошка за п.1, яка відрізняється тим, що містить датчики (15,16) для визначення висоти розташування днища (10) над поверхнею спортивної траси (14). 6. Дошка за п.1, яка відрізняється тим, що містить контролер керування (17), який електрично U 2 (19) 1 3 21272 і аналогічних поверхнях, що містить корпус в вигляді плоскої видовженої панелі, привідний рушій, ємність, що розташована всередині корпусу для підтримки корпусу на широкій поверхні. Привідний рушій має змогу переміщуватися відносно корпусу по роликах або рейках для зміни напрямку руху спортивної дошки, а в якості привідного рушія використаний пневморушій з джерелом енергії в вигляді ємності зі стиснутим повітрям [див. патент РФ №2003133443 "Скользящая доска для занятий спортом на воде, снегу, песке, траве и аналогичных поверхностях", МПК А63С17/01, А63С5/08, дата публікації 2004.12.20]. Відомий спортивний снаряд дозволяє ковзати по плоскій твердій поверхні. Недоліком такої спортивної дошки є низький коефіцієнт ковзання дошки по траві та піску та підвищена тр удність керування при рухові до шки в поперечному напрямку, що знижує видовищність спортивних змагань на таких дошках. Метою пропонованого технічного рішення є підвищення коефіцієнта ковзання дошки по твердій поверхні (траві, піску) та розширення її функціональних можливостей, що суттєво збільшує видовищність спортивних змагань на дошках. З цією метою дошка для заняття спортом, що містить видовжений плоский корпус, привідні рушії, та джерело енергії, згідно пропозиції, містить дві гідротурбіни, що кінематично приєднані до привідних рушіїв та нерухомо прикріплені до корпусу в передній та задній його частинах, а знизу дошка захищена днищем. Крім того, згідно пропозиції, спортивна дошка оснащена вертикальною мачтою для керування рухом в повздовжньому та поперечному напрямках. Крім того, згідно пропозиції, дошка містить електричні привідні рушії, а джерелом енергії є акумулятор. Крім того, згідно пропозиції, дошка містить пульт керування з регулятором висоти розташування днища над поверхнею спортивної траси. Крім того, згідно пропозиції, дошка містить датчики для визначення висоти розташування днища над поверхнею траси. Крім того, згідно пропозиції, дошка містить контролер керування, вхід якого електрично з'єднаний з регулятором висоти, а виходи контролера підключені через електронні ключі до електричних рушіїв. Крім того, кожна гідротурбіна, згідно пропозиції, містить циліндричний корпус, маховики, водило, горизонтально розташовані переносні вали, закріплені одним кінцем у водилі, маховики встановлені через підшипники на переносних вала х з можливістю обертання, водило встановлене в циліндричному корпусі з можливістю обертання навколо вертикальної осі разом з переносними валами, а маховики кінематичне з'єднані з корпусом механічною передачею. Крім того, згідно пропозиції, переносні вали закріплені в водилі на однаковій кутовій відстані один від одного з можливістю відхилення в вертикальному напрямку, а вихідний вал рушія з'єднаний з водилом через планетарний редуктор. 4 Крім того, згідно пропозиції, кожен маховик гідротурбіни виконано в формі зрізаного конуса, причому діаметр D основи зрізаного конуса визначається співвідношенням D = kRW / w , де k>2 безрозмірний коефіцієнт; R - відстань основи маховика від вертикальної осі; w - кутова швидкість обертання маховика навколо локальної осі, W кутова швидкість обертання водила. Між технічною суттю та досягнутою метою існує безпосередній причинно-наслідковий зв’язок. Відомо, що ковзання дошки, наприклад, по льоду або снігу, визначається достатньо низьким коефіцієнтом kt тертя ковзання матеріалу днища дошки по таких поверхнях. В цьому випадку сила Ft тертя, яку перемагає спортсмен при ковзанні по поверхні, визначаєтьсявідомим співвідношенням Ft=kt(Рс+Рд), де Рс - вага спортсмена; Рс - вага спортивної дошки. Усі відомі спортивні знаряддя для ковзання забезпечують зменшення коефіцієнта тертя kt ковзання по твердій поверхні до величини, що складає мінімум 0.02. В такому випадку при середній масі спортсмена Рc=70кг та масі спортивної дошки Рд=10кг спортсмен перемагає силу тертя ковзання, що складає Ft=kt(Рс+Рд)=0.02*(80кг)=1,6кг. На відміну від цього, запропоноване технічне рішення забезпечує зменшення сили тертя ковзання Ft за рахунок використання гідротурбіни, що зменшує сумарну вагу (Рс+Рд), наприклад, до величини 1кг. В цьому випадку, навіть при дуже великому коефіцієнті тертя, наприклад, kt=0.5 (сухе тертя ковзання сталі по гумі), спортсмен перемагає силу тертя ковзання, що складає всього Ft=kt(Рс+Рд)=0.5*1кг=0.5кг, що майже в три рази менша ніж у попередньому випадку. На Фіг.1 показана конструкція спортивної дошки. На Фіг.2 - вид А-А на Фіг.1 На Фіг.3 зображено схему керування електроприводом дошки. На Фіг.4 зображено алгоритм функціонування контролера дошки. На Фіг.5 зображено конструкцію гіротурбіни дошки. На Фіг.6 - вид В-В Фіг.5. На Фіг.7 зображено, як приклад, положення дошки при рухові вперед. На Фіг.8 зображено схему, що пояснює принцип роботи гіротурбіни. Дошка для заняття спортом містить (Фіг.1 та 2) корпус 1 у вигляді видовженої плоскої основи з заокругленими краями, привідні рушії 2, 3, та акумулятор 4. Дошка оснащена двома гіротурбінами 5 та 6, що приводяться в рух від привідних електричних рушіїв 2, 3, причому гіротурбіни 5 та 6 прикріплені до корпусу 1 в передній та задній його частинах за допомогою відповідних елементів кріплення (див. Фіг.5). Корпус 1 дошки може бути оснащений вертикальною мачтою 7 для полегшення керування рухом в повздовжньому та поперечному напрямках. На поверхні дошки встановлені кріплення 8 для ніг спортсмена 9. Знизу дошка 1 захищена днищем 10. Дошка містить пульт керування 11 з кнопочним пускачем 12, який може бути розміщений на мачті 5 21272 7. Крім того, дошка 1 містить регулятор висоти 13 на пульті керування 11 для задания висоти розташування днища 10 над поверхнею спортивної траси 14. Дошка оснащена ультразвуковими датчиками 15 та 16, що встановлені на днищі 10, для визначення висоти розташування днища 10 над поверхнею 14 траси. Дошка 1 містить також контролер 17 для керування електричними рушіями 2, 3 і для визначення мінімальної висоти розташування днища 10 спортивної дошки над поверхнею 14. Контролер керування 17 електрично з'єднаний з регулятором 13 висоти підйому спортивної дошки та з електричними рушіями 2, 3 через електронні ключі 18, 19 (див. також Фіг.3). В якості регулятора 13 використаний генератотор прямокутних імпульсів (мультивібратор) з частотою, що задається поворотом ручки 13 на пульті 11. Контролер 17 живиться від акумулятора 4 і являє собою мікропроцесорний пристрій, що виконує програму в відповідності до алгоритму на Фіг.4. В іншому варіанті виконання пульт керування 11 може розташовуватися в р уці спортсмена, а зв'язок пульта керування 11 з контролером 17 здійснюється за допомогою пристрою дистанційного бездротового зв'язку "Блутуз" ("Bluetooth"). Гіротурбіна 5 або 6 може бути виконана в формі механічного пристрою (див. Фіг.5, 6), що містить циліндричний корпус 20, водило 21, переносні вали 22 (в кількості від трьох до шести), закріплені одним кінцем на шарнірах 23 у водилі 21. Конусні маховики 24 (наприклад, три - по кількості переносних валів) встановлені через підшипники 25 на переносних валах 22 з можливістю обертання навколо відповідної локальної осі 26 в горизонтальній площині В-В. Водило 21 встановлене в корпусі 20 через підшипник 27 з можливістю обертання навколо вертикальної осі 28, що розташована поза межами усіх маховиків 24. Ви хідний вал 29 електричного рушія 2(3) кінематично з'єднаний з водилом 21, через планетарний редуктор 30 а маховики 24 кінематично з'єднані з корпусом 20 гіротурбіни 5(6) за допомогою фрикційної передачі 31, 32, в якій колесо 31 кожного маховика 24 котиться по поверхні гумового кільця 32, запресованого в корпусі 20. Електричний рушій 2(3) нерухомо прикріплений до корпусу 1 дошки і до планетарного редуктора 30. Корпус 20 гіротурбіни 5(6) нерухомо прикріплений до корпусу 1 дошки за допомогою відповідних елементів кріплення 33 (показано тільки два). Переносні вали 22 маховиків 24 закріплені в водилі 21 на шарнірах 23 з можливістю відхилення в вертикальному напрямку за рахунок пружних елементів 34, що опираються знизу на поличку 35 водила 21. Колесо 31 фрикційної передачі прикріплено до відповідного маховика 24 за допомогою шти фтів 36 і обертається разом з відповідним маховиком 24. Три переносні вали 22 розташовані у водилі 21 на однаковій кутовій відстані 120° один від одного. Діаметр D (на Фіг.6) основи 37 кожного конусного маховика 24 визначається співвідношенням D = kRW / w , де k>2 - безрозмірний коефіцієнт, що вибраний в межах від 2.05...3.2; R - відстань розташування основи 37 маховика 24 6 відносно вертикальної осі 28; w - кутова швидкість обертання маховика 24 навколо локальної осі 26, W - кутова швидкість обертання водила 21 навколо осі 28. Контролер 17 на Фіг.1, 3 отримує сигнали від ультразвукових датчиків висоти 15,16, від регулятора 13 на пульті керування 11 та від кнопки запуску 12. Контролер 17 на Фіг.3 виконує програму опитування датчиків з періодичністю 0.1сек, алгоритм якої приведений на Фіг.4, і формує управляючі сигнали на виходах 38, 39 для відпирання та запирання електронних ключів 18 та 19 з частотою 200Гц. В результаті виконання алгоритму опитування датчиків 15,16 (див. Фіг.3) контролер 17 формує серію імпульсів на виходах 38, 39, що поступають на вхід відповідного електронного ключа 18, 19 і змінюють середню величину струму, що поступає від акумулятора 4 на клеми відповідного електричного рушія 2 та 3. Контролер 17 виконує задачу перетворення показів регулятора висоти 13 шляхом широтно-імпульсної модуляції в середній струм живлення електричного рушія 2(3) в відповідності до алгоритму на Фіг.4. Дошка для заняття спортом працює наступним чином (Фіг.1). В неробочому стані дошка покоїться на поверхні 14. В залежності від стану спортивної траси, дошка може знаходитися на поверхні 14 під деяким кутом a, відносно горизонту. Спортсмен встановлює ноги в відповідні кріплення 8 для ніг і включає ключ запуску 12. В процесі роботи гіротурбіни 5, 6 виникає тягове зусилля Коріоліса Fk, яке завжди направлене вздовж вертикальної осі 28. При цьому на кожну гіротурбіну 5 (6) діє крутний момент Ма (Mв) реакції, що намагається розвернути гіротурбіну навколо осі 28, а сила тяги гіротурбіни 5(6) регулюється швидкістю обертання водила 21 та маховиків 24. При збільшенні швидкості обертання водила 21 сила тяги Fk гіротурбіни збільшується, і навпаки, при зменшенні кутової швидкості обертання водила 21 сила тяги Fk гіротурбіни падає. На Фіг.1 (2) дві гіротурбіни 5 та 6 встановлені в горизонтальній площині А-А таким чином, що момент реакції Ма першої гіротурбіни 5 направлений в протилежну сторону до моменту реакції Мб гіротурбіни 6. В результаті такого розташування гіротурбін 5,6 моменти реакції взаємно гасяться, а напрямок сил тяги Fk обох гіротурбін співпадає і направлений вздовж осі 28, що забезпечується за рахунок обертання водил 21 гіротурбіни 5 та 6 в протилежних напрямках. При силі струму 0.5 від максимального величина сил тяги гіротурбін 5,6 достатня для відриву дошки разом зі спортсменом від поверхні 14 спортивної траси. В процесі роботи контролер 17 виконує наступні дії. Крок 1: контролер 17 зчитує стан ключа 12 (див. Фіг.4 блок 1). Крок 2: контролер аналізує стан ключа 12 (блок 2) і при замкнутому ключі 12 переходить до виконання кроку 3, в противному разі виконується перехід до кроку 11 (блок 11 на Фіг.4). 7 21272 Крок 3: контролер зчитує дані Н регулятора 13 висоти і заносить їх у відповідну комірку оперативної пам’яті. Крок 4: контролер 17 зчитує дискретні сигнали, що поступають з датчиків висоти 15,16 розташування днища 10 над поверхнею 14. Крок 5: контролер 17 виконує підпрограму визначення мінімальної висоти Н m підйому днища 10 дошки над поверхнею 14 за формулою Hm=min(h 15;h16), де h15 - показання датчика висоти 15; h16 - показання датчика висоти 16 . Оскільки дошка в початковий момент знаходиться на поверхні 14, то h15=h16=0; Нm=0. Крок 6: контролер програмно порівнює значення Нm з заданими значенням Н висоти, яке зберігається в відповідній комірці оперативної пам'яті (див. крок 3); при умові Нm>Н програма переходить до кроку 9 в протилежному випадку - до кроку 7. Кроки 7,8: контролер 17 програмно зменшує шпарність Q імпульсів на виходах 38,39 одночасно на одну і ту ж величину Dt при незмінному періоді імпульсів Т. При цьому в початковий момент роботи контролер 17 формує на виходах 38,39 серії імпульсів з періодом Т, що відноситься до тривалості імпульсів ti, як 100 до 1 (тобто, шпарність імпульсів Q=100:1). В результаті - середня величина струму через електричні рушії 2, 3 збільшується від нульового значення на відповідну величину, що становить приблизно 0.01 від максимальної. Після цього програма контролера 17 переходить до кроку 1. Кроки програми контролера від 1 до 8 повторюються періодично до моменту, при якому на кроці 6 значення Нm є більшим Н за рахунок зменшення шпарності імпульсів Q до величини 100:50. При такій величині Q середній струм, що протікає через електронні ключі 18,19, становить приблизно 0.5 від максимального значення. Під дією елекричного струму обертаються електричні рушії 2,3 в протилежних напрямках з відповідною швидкістю, при якій дошка ширяє над поверхнею 14 на висоті Нm. При цьому корпус 1 дошки 4 на Фіг.1 разом зі спортсменом підіймається без обертання навколо осі 28 над поверхнею 14 на висоту в межах від 1см до 0.5м в залежності від положення регулятора 13. Маса до шки та самого спортсмена 9 врівноважується силою тяги гіротурбін 5 та 6. При цьому вектор Р маси тіла спортсмена 9, що починається в центрі ваги 40, проектується на Фіг.1 та 2 на площину корпусу 1 в точку 41, в результаті чого сума обертових моментів дії сил тяги Fk гіротурбін 5,6 відносно точки 41 в вертикальній площині зводиться до нуля і спортсмен 9 знаходиться разом зі спортивною дошкою в стані динамічної рівноваги над поверхнею 14 спортивної траси на заданій висоті Нm. Крок 9: Контролер програмно порівнює значення Нm з заданими значенням Н висоти; при умові Нm>Н+ Dh програма переходить до кроку 10 в протилежному випадку - до кроку 8. Значення константи Dh вибрано таким чином, що вона відповідає величині 0.5см висоти підйому дошки. Крок 10: контролер 17 програмно збільшує шпарність Q імпульсів одночасно на одну і ту ж 8 величину Dt при незмінному періоді імпульсів Ті і переходить до кроку 8. При цьому зменшується середній струм, що протікає через електронні ключі 18, 19, і, відповідно, зменшується сила тяги гіротурбін 5,6. В результаті виконання кроків 1...10 забезпечується ширяння спортивної дошки над поверхнею 14, незалежно від кута нахилу а, при наявності гарантованого мінімального проміжку Н m між днищем 10 спортивної дошки і поверхнею 14 (див. Фіг.1). Рух вперед спортивної дошки на Фіг.1 та на Фіг.7 (в напрямку стрілки D) забезпечується за рахунок нахилу спортивної дошки. Для цього спортсмен 9 переносить центр ваги 40 вперед. Вектор Р маси тіла спортсмена 9, що починається в центрі ваги 40, проектується на площину корпусу 1 в точку 42 на Фіг.2, та Фіг.7, в результаті чого вага спортсмена приближує гіротурбіну 5 до поверхні 14, а гіротурбіна 6 віддаляється від поверхні, як це показано на Фіг.7. В результаті функціонування контролера 17 згідно алгоритму (Фіг.4) тягове зусилля гіротурбін 5(6) автоматично збільшується, завдяки чому мінімальна висота Н m на Фіг.7 відновлюється. Тягове зусилля F k гіротурбін 5, 6 розкладається на вертикальну і горизонтальну складову Fh (на Фіг.7 показана тільки горизонтальна складова Fh), яка рухає вперед дошку 1 разом зі спортсменом 9 з відповідною швидкістю в напрямку D. Рух назад спортивної дошки (або гальмування дошки, що рухається) на Фіг.1 забезпечується з рахунок нахилу корпусу 1 дошки в напрямку стрілки Е. Для цього спортсмен переносить центр ваги назад аналогічно Фіг.7, в результаті чого вектор Р маси тіла спортсмена 9, що починається в центрі мас 40, проектується на Фіг.2, на площину корпусу 1 в точку 43, в результаті чого вага спортсмена приближує гіротурбіну 6 до поверхні, гіротурбіна 5 віддаляється при цьому від поверхні, а тягове зусилля Fk гіротурбін 5, 6 розкладається на вертикальну і горизонтальну складову, що направлена проти стрілки D на Фіг.1, яка діє на дошку в цьому напрямку. Рух спортивної дошки вліво на Фіг.1 та Фіг.2 забезпечується за рахунок нахилу корпусу дошки навколо осі 44 (Фіг.2). При цьому вектор Р маси тіла спортсмена 9 (що починається в центрі ваги 40) проектується на площину корпусу 1 в точк у 45 (Фіг.2), в результаті чого вага Р спортсмена 9 приближує лівий край корпусу 1 дошки до поверхні, а тягове зусилля Fk гіротурбін 5,6 розкладається на вертикальну і горизонтальну бічну складову, що діє на спортивну дошку влі во. Рух спортивної дошки вправо на Фіг.1 та 2 забезпечується також за рахунок нахилу корпусу 1 дошки навколо осі 44. При цьому вектор Р маси тіла спортсмена 9 (що починається в центрі ваги 40) проектується на площину корпусу 1 в точк у 46 на фФіг.2, в результаті чого вага спортсмена приближує правий край корпусу 1 дошки до поверхні, а тягове зусилля Fk гіротурбін 5,6 розкладається на вертикальну і горизонтальну бічну складову, що діє на спортивну дошку вправо. 9 21272 Слід відзначити, що при такому способі керування спортивною дошкою рухи спортсмена відповідають поведінці та навикам еквілібриста. Для полегшення керування дошкою початківцями на неї встановлюють мачту 7, на яку опирається спортсмен 9 при виконанні маневрів. Гіротурбіна 5 (6) спортивної дошки працює наступним чином (Фіг.5). Для збільшення величини тягового зусилля F k гіротурбіна 5 (6) оснащена декількома маховиками 24, як це показано на Фіг.5 (6). Рушій 2 обертає вал 29 в напрямку за годинниковою стрілкою, який через планетарний редуктор 30 кінематично з'єднаний з водилом 21 гіротурбіни. В результаті цього водило 21 обертається в тому ж напрямку навколо вертикальної осі 28 разом з переносними валами 22 та всіма маховиками 24. Кожен маховик 24 приєднано до відповідного колеса 31 фрикційної передачі, що обертає маховики 24 навколо їх локальних осей 26 в відповідному напрямку, за рахунок того, що колесо 31 котиться по кільцю 32 під дією тиску пружного елементу 34. В результаті цього виникають сили Коріоліса Fk, що діють на маховики 24, які направлені в одну сторону вздовж осі 28, завдяки чому виникає сумарне тягове зусилля гіротурбіни 5(6), рівне 3Fk яке забезпечує плоскопаралельне переміщення дошки в вертикальному напрямку. Фізичну суть функціонування запропонованої гіротурбіни пояснює кінематична схема на Фіг.8. В запропонованій гіротурбіні маховики 24 обертаються навколо їх відповідних локальних осей 26, і одночасно синхронно обертаються (виконують примусову прецесію) разом навколо спільної осі 28, що знаходиться поза відповідними маховиками в площині кільця 32, яка є паралельною до площини корпусу 1 дошки на Фіг.1,2. Переносна швидкість V примусової прецесії маховиків 24 визначається як V=A W , де W - кутова швидкість обертання (примусової прецесії) маховиків 24 навколо спільної осі 28; А - відстань центру мас відповідного маховика 24 від осі 28. Напрям обертання кожного маховика 24 на Фіг.5,6 та на Фіг.8 навколо його локальної осі 26 визначається тим, що вони обертаються разом із колесом 31, яке котиться по кільцю 32 фрикційної передачі, що розташоване над колесом 31. При цьому напрям обертання маховика 24 навколо відповідної локальної осі 26 визначає напрям вектора со, який для кожного маховика 24 на Фіг.8 направлений від центру Q назовні (тобто має відцентровий характер). Таке розташування кільця 32 над колесом 31 фрикційної передачі гарантує, що для кожного маховика 24 забезпечується відповідна синхронізація його обертання навколо локальної осі 26 з обертанням навколо спільної осі 28, і тим самим однонаправлена орієнтація діючих сил Коріоліса Fk вздовж осі 28 вверх. В цьому можна пересвідчитися, застосовуючи правило М.Е.Жуковського для кожного маховика 24. Згідно цього правила [Н.Е. Жуковский, "Кинематика, Статика, Динамика точки" М., ОборонГиз, 1939 - с.67,68] вектор швидкості примусової прецесії V маховика 24 на Фіг.8 умовно повертають на 10 90° в напрямку обертання вектора кутової швидкості w, в результаті чого визначається напрям сили Коріоліса Fk, що діє на маховик 24. Сила Коріоліса Fk співпадає з напрямком повернутого таким чином вектора швидкості V і визначається як Fk=km w V, де k - безрозмірний коефіцієнт пропорційності, що враховує геомеричні розміри маховика 24, та умови синхронізації його обертання з рухом навколо спільної осі 28, m маса маховика 24. Момент реакції Mr гіротурбіни на Фіг.8, який переборює електричний рушій 2(3) в процесі роботи, направлений в протилежну сторону до напрямку примусової прецесії. Якщо змінити напрям переміщення (примусової прецесії) маховиків 24 на Фіг.8 навколо вертикальної осі 28 на протилежний, то в цьому випадку напрям сил Коріоліса не зміниться, а момент реакції Ма поміняється на протилежний, що дозволяє компенсувати моменти реакції гіротурбін 5 та 6 за рахунок обертання відповідних водил 21 в протилежних напрямках і забезпечити стабільність положення спортивної дошки в просторі. Проведені розрахунки свідчать, що при масі кільцевого маховика m=0.1кг; k=1 швидкості обертання маховика w=6000об./хв= 2p100 рад/сек.; швидкості V примусової прецесії маховиків 24 навколо спільної осі 28V=6м/сек можна отримати значення тягового зусилля Коріоліса для одного маховика Fk=0.1кг*6.28*100рад/сек*6м/сек=376.Svr*м/ceк 2=37 6.8 Ньютон (в системі СІ). Якщо врахувати, що кожна гіротурбіна 5(6) може містити n=3 (три) маховики, то при наявності L=2 двох гіротурбін, вони здатні створити тягове зусилля Fs=F k*n*L=376.8*6=2261 Hьютон. Така спортивна дошка, при максимальній масі 20кг здатна розвивати сумарне тягове вертикальне зусилля 200кг сили, тобто підіймати на своєму борту додатково 180кг вантажу або одного спортсмена зі спорядженням. При нахилі спортивної дошки на кут 10° виникає горизонтальне тягове зусилля Fh=Fssin(10°)=39.2кг, яке штовхає дошку в відповідному напрямку. Таке тягове зусилля дозволяє створити горизонтальне прискорення до 4м/сек, яке здатне розігнати спортивну дошку разом зі спортсменом за 10сек до швидкості V=40м/сек (або, що те ж саме - до швидкості V=144км/год). Енергетичні показники пропонованої спортивної дошки характеризуються наступними розрахунками. При середній сумарній масі М=100кг дошки і спортсмена підйом спортивної дошки на висоту h=0.1м супроводжується енергетичними затратами А, що становлять A=Mgh= =100кг*0.1м*9.8м/сек 2=98Нм. Якщо підйом спортивної дошки на висоту 0.1м виконується за 1сек, то дві гіротурбіни повинні розвивати сумарну потужність W=98Нм/1с=98Вт, а потужність електрорушія кожної гіротурбіни повинна бути максимум 50Вт. При напрузі акумулятора 12В струм, що протікає через електрорушії дво х гіротурбін, складає максимум 10А при ККД гіротурбіни, що становить 0.8. При ємності акумулятора 50-60А*годин спортивна 11 21272 дошка здатна ширяти протягом 50А*годин/10А= =5-и годин. Дослідно-конструкторський зразок пропонованої дошки виготовлений і досліджений в вигляді 12 стабілізованої платформи, що може зависати та ширяти над твердою чи водною поверхнею. 13 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 21272 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Proboard, sporting board

Автори англійською

Lykhovyd Yurii Makarovych

Назва патенту російською

Доска для занятия спортом "гіроборд"

Автори російською

Лиховид Юрий Макарович

МПК / Мітки

МПК: G01C 19/00, A63C 17/00

Мітки: дошка, заняття, гіроборд, спортом

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-21272-doshka-dlya-zanyattya-sportom-girobord.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Дошка для заняття спортом “гіроборд”</a>

Подібні патенти