Способ преобразования колебательного движения во вращательное с использованием энергии текучей среды и движитель, реализующий способ

012658 Группа изобретений относится к способам преобразования колебательного движения во вращательное с использованием энергии текучей среды и движителям, использующим способ. Из уровня техники известны способы преобразования энергии набегающего потока текучей среды и устройства, реализующие такие способы. Так, из описания изобретения к патенту РФ 2246029 С 1, МПК F03D 1/00, дата публикации 10.02.2005 г., известен способ преобразования энергии текучей среды, в частности ветра, во вращательное движение путем обеспечения воздействия текучей среды по меньшей мере на одну лопасть, консольно установленную относительно оси ее вращения. Недостатком способа является зависимость реализации способа от наличия и скорости ветра. Из описания данного изобретения известно устройство для преобразования энергии текучей среды во вращательное движение, содержащее по меньшей мере одну лопасть, закрепленную посредством консоли на шарнире, связанном с опорой, с возможностью вращения относительно оси указанного шарнира. Недостатком устройства является его оснащение системами, обеспечивающими изменения угла атаки набегающего на лопасти потока, а также необходимость наличия ветра. Из уровня техники известны способы и устройства для преобразования колебательного движения во вращательное (см., например, RU 2154175, RU 2150625, RU 2267041), но они не используют в процессе преобразования энергию окружающей текучей среды. Решаемой технической задачей является повышение эффективности преобразования колебательного движения во вращательное за счет обеспечения использования энергии окружающей текучей среды,причем при отсутствии набегающего потока. Сущность группы изобретений состоит в следующем. Способ преобразования колебательного движения во вращательное обеспечивается путем создания колебательных движений по меньшей мере одной лопасти, консольно установленной относительно оси вращения для генерирования вращательного движения консоли, шарнирно соединенной с валом отбора мощности. Движитель для преобразования колебательного движения во вращательное содержит по меньшей мере одну лопасть с гибкой задней частью, соединенную посредством консоли с шарниром; привод возвратно-вращательного движения консоли, смонтированный на поворотной относительно основания платформе; вал отбора мощности, расположенный преимущественно перпендикулярно геометрической оси возвратно-вращательного движения консоли и соединенный посредством шарнира с консолью. Движитель характеризуется также тем, что он оснащен двумя лопастями, консоль выполнена в виде коромысла, соединенного с шарниром, а лопасти соединены с коромыслом осесимметрично относительно оси вращения. Кроме того, концевой участок консоли выполнен упругим, а на концевом участке консоли установлен груз. При этом лопасть содержит жесткую переднюю часть, имеющую каплевидный профиль в поперечном сечении, а гибкая задняя часть лопасти выполнена из примыкающих друг к другу перьев. Каждое перо содержит переднюю и заднюю кромки, задняя кромка расположена ближе к шарниру,чем передняя кромка, при этом передняя кромка расположена над задней кромкой следующего пера, а задняя кромка - под передней кромкой предыдущего пера, при этом перо может быть выполнено с Sобразным поперечным сечением. Группа изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен движитель при виде спереди. На фиг. 2 представлен движитель при виде сверху. На фиг. 3 представлен выносной элемент А на фиг. 2. На фиг. 4 показан разрез Б-Б на фиг. 3. На фиг. 5 показан вид В на фиг. 4. На фиг. 6 показан разрез Г-Г на фиг. 3. На фиг. 7 показан разрез Д-Д на фиг. 5. На фиг. 8 показан разрез Е-Е на фиг. 5. На фиг. 9 показан разрез Ж-Ж на фиг. 5. На фиг. 10 показан разрез И-И на фиг. 5. На фиг. 11 показан разрез К-К на фиг. 2. Реализация группы изобретений. Способ преобразования колебательного движения во вращательное основан на приведении во вращение консольно установленной относительно оси 6 вращения по меньшей мере одной лопасти 3 путем генерации вихрей при колебаниях лопасти в плоскости, проходящей через ее ось 6 вращения. Для генерации вихрей и вращения коромысла движитель содержит привод 8 возвратновращательного движения, смонтированный на платформе 1, поворотной относительно основания А, консоль 2, выполненную в виде коромысла, оснащенного по меньшей мере одной лопастью 3 с гибкой зад-1 012658 ней частью 4. Привод 8 кинематически связан с коромыслом (консолью 2), которое соединено с платформой 1 посредством шарнира 5. Коромысло может оснащаться только одной лопастью 3. В случае наличия на коромысле двух лопастей 3 они расположены с противоположных сторон коромысла, как правило, осесимметрично относительно шарнира 5 (фиг. 1). Шарнир 5 имеет ось 6 вращения. Вал 7 отбора мощности расположен преимущественно перпендикулярно геометрической оси возвратновращательного движения консоли 2 и соединен с консолью 2 посредством шарнира 5 (фиг. 1 и 2). Привод 8, например электродвигатель с редуктором 9, соединен с механизмом 10, связанным с консолью 2. В качестве механизма 10 может использоваться пневмопривод или кривошипный, кулисный,кулачковый и другие механизмы (фиг. 1). Коромысло (консоль 2) может выполняться в виде единого продольного элемента, либо составным,содержащим центральную часть 11 и соединенные с ней концевые части 12, которые могут выполняться упругими, соединяться с лопастями 3 и/или с грузами 13 (фиг. 2, 3). При этом центральная 11 и концевые 12 части могут выполняться сложной конструкции, содержащей такие силовые элементы, как лонжероны 14, нервюры (на фигурах не показаны), узлы соединения с лопастями 3. При этом лонжеронам 14 центральной 11 и/или концевым 12 частям придается каплевидный профиль, аналогичный аэродинамическим профилям, в хвостовой части которого расположены узлы крепления лопастей 3 (фиг. 4). Гибкая задняя часть 4, примыкающая по меньшей мере к одной лопасти 3, выполнена в виде пера 15 с законцовкой 16, передней 17 и задней 18 кромками (фиг. 5). Передняя кромка 17 расположена дальше от шарнира 5, чем задняя кромка 18. В сечении вдоль коромысла передняя кромка 17 расположена над задней кромкой следующего пера 15, а задняя кромка 18 - под передней кромкой предыдущего пера 15 (фиг. 6). Перо 15 в поперечном сечении вдоль размаха коромысла 2 выполнено с профилем с Sобразной средней линией 19, с увеличением вогнутости S-образной средней линии 19 в средней части размаха лопасти 3 и уменьшением по мере приближения к законцовке 16 пера 15 (фиг. 7-10) угламежду плоскостью, перпендикулярной оси 7 вращения коромысла 2, и хордой 20, соединяющей переднюю 17 и заднюю 18 кромки профиля. Возможно также выполнение гибкой задней части лопасти в виде одной целой гибкой обшивки. Движитель работает следующим образом. Привод 8, посредством электродвигателя, редуктора 9 и механизма 10 (кривошипного, кулисного и т.п.), соединенного с коромыслом, поворачивает коромысло (консоль 2) вокруг оси 6 вращения шарнира 5 в вертикальной плоскости, как правило, проходящей через ось вала 7 отбора мощности (фиг. 1). На движущейся части движителя (фиг. 11) за счет упругости концевой части 12 коромысла 2 гибкая задняя часть 4 лопасти 3 прогибается вниз (фиг. 12), отбрасывая воздух назад, и генерирует вихри, при сходе которых возникает сила, создающая крутящий момент относительно оси вала 7 (фиг. 13). При достижении механизмом 10 верхней мертвой точки коромысло начинает двигаться в противоположном направлении, завершая цикл махового движения. За счет профилировки лонжеронов 14 коромысла и гибкой задней части 4 лопасти 3 при маховом движении возникает циркуляция текучей среды, присоединенные массы текучей среды увеличивают возникающие силы. Выполнение гибкой задней части 4 лопасти 3 упругой, ее выполнение в виде пера 15 в сечении вдоль коромысла с S-образной средней линией 19 профиля (фиг. 7-10) способствует увеличению эффективности маха. Наличие грузов 13 на концевых участках 12 лопастей 3 (фиг. 2) увеличивает амплитуду маха и снижает перегрузки в верхней и нижней точках механизма 10 и в лонжеронах 14. Таким образом, за счет колебания относительно оси 6 приводом 8 консольно установленных лопастей 3 генерируются вихри, обеспечивающие вращение консольно установленных (например, посредством коромысла) лопастей 3 относительно вала 7. Изготовленная модель движителя с площадью одной консоли 130 см 2, размахом консоли 22 см,средней хордой 12 см, потребляемой мощностью двигателя 1,8 Вт с расходуемой мощностью на колебания 1,6 Вт, обеспечила при частоте колебаний 120-180 1/мин раскрутку консоли весом 45 г до 60-80 об/мин. Степень раскрытия группы изобретений в описании достаточна для создания движителя, реализующего способ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ преобразования колебательного движения во вращательное, заключающийся в том, что создают колебательные движения по меньшей мере одной лопасти (3), консольно установленной относительно оси вращения (6) для генерирования вращательного движения консоли (2), шарнирно соединенной с валом отбора мощности (7). 2. Движитель для преобразования колебательного движения во вращательное, характеризующийся тем, что он содержит по меньшей мере одну лопасть (3) с гибкой задней частью, соединенную посредством консоли (2) с шарниром (6); привод возвратно-вращательного движения консоли (2), смонтированный на поворотной относи-2 012658 тельно основания (А) платформе (1); вал отбора мощности (7), расположенный преимущественно перпендикулярно геометрической оси возвратно-вращательного движения консоли (2) и соединенный посредством шарнира (6) с консолью (2). 3. Движитель по п.2, отличающийся тем, что оснащен двумя лопастями (3), консоль (2) выполнена в виде коромысла, соединенного с шарниром (6), а лопасти (3) соединены с коромыслом осесимметрично относительно оси вращения. 4. Движитель по п.2, отличающийся тем, что концевой участок консоли (2) выполнен упругим. 5. Движитель по п.4, отличающийся тем, что на концевом участке консоли (2) установлен груз. 6. Движитель по п.2, отличающийся тем, что лопасть (3) содержит жесткую переднюю часть,имеющую каплевидный профиль в поперечном сечении. 7. Движитель по п.2, отличающийся тем, что гибкая задняя часть лопасти (3) выполнена из примыкающих друг к другу перьев (15). 8. Движитель по п.7, отличающийся тем, что каждое перо (15) содержит переднюю (17) и заднюю(18) кромки, задняя кромка (18) расположена ближе к шарниру (6), чем передняя кромка (17), при этом передняя кромка (17) расположена над задней кромкой (18) следующего пера (15), а задняя кромка (18) под передней кромкой (17) предыдущего пера (15). 9. Движитель по п.7, отличающийся тем, что каждое перо (15) выполнено с S-образным поперечным сечением.