демонстрационная модель для передвижения по жидкой поверхности "машина романова-механический атом"

Формула изобретения

ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПО ЖИДКОЙ ПОВЕРХНОСТИ "МАШИНА РОМАНОВА-МЕХАНИЧЕСКИЙ АТОМ".

Демонстрационная модель для передвижения по жидкой поверхности, содержащая плавучее основание, установленные на основании подвижные элементы и механизм перемещения элементов относительно основания, отличающаяся тем, что, с целью повышения занимательности демонстрации путем создания эффекта кажущегося безопорного движения, в ней подвижные элементы выполнены в виде шарнирно установленной на оси, жестко связанной с основанием планки, несущей на одном конце вращаемый узел с малой шестерней, а на другом конце - уравновешивающий груз, механизм перемещения элементов выполнен в виде закрепленного на основании электродвигателя с контактной шестерней на его валу, взаимодействующей с малой шестерней посредством жестко связанной с основанием и установленной соосно с осью планки большой шестерни, а также связанного своим валом с малой шестерней электродвигателя вращаемого узла, систем коммутации обоих электродвигателей и их питания, причем система коммутации содержит средства для включения электродвигателя с контактной шестерней при перемещении вращаемого узла по дуге большой шестерни, ближайшей к валу этого электродвигателя, и отключения электродвигателя в других фазах перемещения вращаемого узла по большой шестерне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к плавающим механическим моделям и игрушкам, используемым в развлекательных целях или в учебно-познавательном процессе.

Известны модели плавучих средств в виде имитаторов судов, снабженные подвижными (всплывающими) предметами [1] . Подобные модели относятся к имитации традиционной техники и в этом отношении имеют ограниченную степень развлекательности.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является демонстрационная модель для передвижения по жидкой поверхности, содержащая плавучее основание, установленные на основании подвижные элементы и механизм перемещения элементов относительно основания [2]. Данное устройство имеет оригинальную кинематическую схему перемещения приводных элементов, что делает его достаточно занимательным, однако это устройство относится к моделям традиционной техники и не позволяет показывать некоторые "неожиданные" эффекты.

Целью изобретения является повышение занимательности демонстрации путем создания эффекта кажущегося безопорного движения.

Это достигается тем, что в известной демонстрационной модели, содержащей плавучее основание, установленные на основании подвижные элементы и механизм перемещения элементов относительно основания, подвижные элементы выполнены в виде шарнирно установленной на оси, жестко связанной с основанием планки, несущей на одном конце вращаемый узел с малой шестерней, а на другом конце уравновешивающий груз, механизм перемещения элементов выполнен в виде закрепленного на основании электродвигателя с контактной шестерней на его валу, взаимодействующей с малой шестерней посредством жестко связанной с основанием и установленной соосно оси планки большой шестерни, а также связанного своим валом с малой шестерней элекродвигателя вращаемого узла, систем коммутации обоих электродвигателей и их питания, причем система коммутации содержит средства для включения электродвигателя с контактной шестерней при перемещении вращаемого узла по дуге большой шестерни, ближайшей к валу этого электродвигателя, и отключения электродвигателя в других фазах перемещения вращаемого узла по большой шестерне.

На фиг. 1 представлен рабочий вариант исполнения демонстрационной модели, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Модель содержит плавучее основание 1, большой электродвигатель 2 с посаженной на его вал шестерней 3, стойку 4 с большой шестерней 5, среднюю шестерню 6, малый электродвигатель 7 с шестерней 8, находящейся в зацеплении с большой шестерней 5, планку 9 с уравновешивающим грузом 10 для установки электродвигателя 7 на стойке 4, батарею 11 электропитания, систему контактов 12 и распределительное реле 13.

Демонстрационная модель работает следующим образом.

Процесс начинается с включения малого двигателя 7. Его движение совершается с верхней точки (фиг.2) по правой стороне большой шестерни 5 по направлению часовой стрелки.

Перемещаясь по большой шестерне 5, жестко соединенной с плавучим основанием 1, малый двигатель 7 своей шестерней "толкает" ее, а вместе с ней и все плавучее основание в противоположную сторону.

Так как планка 9 и средняя шестерня 6 соединены еще и с шестерней 3 большого двигателя 2, стоящего на противоположной стороне плавучего основания, то при вращении средняя шестерня 6 давит на зубья шестерни 3 большого двигателя 2 и таким образом "толкает" другую сторону плавучего основания 1.

При разъединении шестерни 3 большого двигателя и средней шестерни 6 малый двигатель заставляет все плавучее основание вращаться вокруг центра масс, а при их соединении усилия от них получают обе стороны в одном направлении и тем самым создают причину для однонаправленного движения плавучего основания.

С переходом малого двигателя 7 на левую сторону большой шестерни 5 его питание отключается. В этот момент включается большой двигатель 2, на оси которого находится шестерня 3. Теперь она передает вращение средней шестерне 6 и, в свою очередь, заставляет двигаться планку 9 с малым двигателем 7 и шестерней 8 по левой стороне большой шестерни, увлекая ее за собой.

Вся эта нагрузка на оси большого двигателя 2 заставляет статор реагировать, передавая плавучему основанию 1 усилие, способное противодействовать тем нагрузкам, которые возникают на оси большого двигателя при взаимодействии со средней шестерней 6.

Иными словами, большой двигатель 2 со своей шестерней 3 оказывается между шестерней 8 малого двигателя и средней шестерней 6. Такими образом, с правой стороны он давит на среднюю шестерню 6, как бы заставляя эту сторону плавучего основания перемещаться, а с левой стороны шестерня 8 увлекает за собой большую шестерню 5, и в этом случае усилие получают уже обе стороны, что и создает в целом "видимую причину" однонаправленного движения плавучего основания 1 ("безопорного движения").

Таким образом, при последовательном периодическом включении питания электродвигателям подвижные элементы, взаимодействуя друг с другом и с жидкостью, создают поступательное движение плавучему основанию, имитирующее безопорное движение.

Эксперименты на воде показали, что движение плавучего основания может совершаться также и при ином распределении электроэнергии, когда планка 9 с малым двигателем 7 и шестерней 8 передвигается по правой стороне при работе большого двигателя 2, а выключение его и включение малого двигателя 7 происходит, когда планка с малым двигателем 7 начинает перемещаться по левой стороне большой шестерни 5.

Эффект движения предлагаемой демонстрационной модели можно наблюдать в условиях плавучести, которые можно сравнить с условиями невесомости. Если просто поставить плавучее основание на стол, реакции от усилия малой шестеренки 8 на большую шестерню 5, а также реакция статора от нагрузки на ось большого двигателя 2 и др. были бы не видны. Только условия водной среды ("имитация невесомости") вносят все сложные взаимодействия в этот механизм, так как взаимодействуют не только "видимые" подвижные элементы, а само плавучее основание и присоединенные к нему массы воды.

Действие подвижных элементов на плавучем основании в своеобразной "невесомости" и эффективность его движения зависят от определенных условий:

1. Соответствующая регулируемая подача питания как в малый двигатель, так и в большой.

2. Определенный вес (масса) шестерни большого двигателя, так как она является опорой как для малого двигателя, так и для большого. Она должна быть изготовлена из более тяжелого металла, чем средняя шестерня.

3. В плавучем основании должен совпадать центр конструкции с центром масс.