инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением для получения энергии

Формула изобретения

1. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением для получения энергии, состоящий из корпуса, системы зубчатых передач и валов, оси в функции рабочего барабана с закрепленной на ней приводной пружиной, заводного привода от внешнего источника энергии с обгонной муфтой, заводного храпового механизма, выполненного в виде закрепленного на валу храпового колеса с подпружиненной собачкой и электрическим реле управления собачкой, маховика, отличающийся тем, что приводная пружина выполнена в виде предварительно напряженной рулонной пружины, расположенной в цепи, а в двигатель дополнительно введены холостой барабан с подпружиненным ползуном, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, реверсивная обгонная муфта с шестерней, с электрическим реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты и крестовиной, неподвижным и промежуточным валами, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом с шестерней, соединенной с шестерней электрического реле тахометра ведомого вала маховика и обгонной муфтой стартера, аккумулятор, электрически соединенный с генератором и через электрический замок - с реле управления собачкой храпового колеса вала холостого барабана, стартером и реле тахометра ведомого вала, соединенным электрической цепью с реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина, расположенная в цепи, с холостым и рабочим барабанами, подпружиненным ползуном, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, ведущий вал, промежуточный и неподвижный валы, реверсивная обгонная муфта, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом объединены кинематической цепью.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина установлена в цепи, состоящей из двух параллельно расположенных друг к другу лент, между которыми установлена приводная пружина, состоящих из соединенных между собой звеньев, на отдельных звеньях цепи с одной стороны расположены зубья, а с другой - пазы, расположенные так, чтобы зубья входили в эти пазы, для надежного сцепления витков цепи приводной пружины, отдельные звенья параллельных лент цепи соединены между собой, на наружной поверхности рабочего барабана для пазов цепи приводной рулонной пружины выполнены зубья, а на наружной поверхности холостого барабана выполнены пазы для зубьев цепи рулонной пружины, приводная пружина и цепь закреплены на рабочем и холостом барабанах, и внешние витки цепи приводной пружины на рабочем и холостом барабанах связаны между собой зацеплением между зубьями и пазами отдельных звеньев цепи приводной пружины, расстояние между зубьями на внутреннем витке цепи на холостом барабане равно расстоянию между пазами на холостом барабане, а расстояние между пазами на внутреннем витке цепи приводной пружины на рабочем барабане равно расстоянию между зубьями на рабочем барабане, на остальных витках цепи приводной пружины пазы и зубья выполнены на таком расстоянии, чтобы входить в зацепление друг с другом, причем расстояние между местами зацепления витков цепи приводной пружины достаточное для предотвращения проскальзывания внешних витков цепи приводной пружины на холостом и рабочем барабанах между собой.

4. Двигатель по пп.1 и 3, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина предварительно накручена на установленный на подпружиненном ползуне холостой барабан в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения, и застопорена заводным храповым механизмом, а затем, после освобождения собачки заводного храпового механизма электрическим реле управления собачкой, под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина перекручивается на рабочий барабан, вращая его при этом, причем витки цепной передачи рулонной пружины на холостом и рабочем барабанах в месте перехода витков с холостого барабана на рабочий прижимаются друг к другу с расчетным усилием пружин ползуна холостого барабана, необходимым для сцепления витков цепи рулонной пружины в месте перехода витков с холостого барабана на рабочий, и достаточным для предотвращения заклинивания витков пружины между собой.

5. Двигатель по пп. 1, 3 и 4, отличающийся тем, что наружный диаметр рабочего барабана выполнен близким по размеру внутреннему диаметру рулона приводной пружины, самопроизвольно скрученной в рулон под действием сил предварительного напряжения, а наружный диаметр холостого барабана выполнен с размером не менее двух наружных диаметров рабочего барабана, причем ось перемещения подпружиненного ползуна направлена по касательной, проведенной от центра холостого барабана к наружной поверхности рабочего барабана в сторону наматывания витков пружины на рабочий барабан при минимальном расстоянии между холостым и рабочим барабанами, причем минимальное и максимальное межцентровое расстояние между холостым и рабочим барабанами и величина хода подпружиненного ползуна вычисляются по формулам



A_max = 0,5 (D₁ + d₁i);



где A_max, A_min - максимальное и минимальное расстояние между осями,

D₁ - диаметр последнего витка рулонной пружины, полностью накрученной на рабочий барабан,

d₁ - наружный диаметр рабочего барабана,

d₂ - наружный диаметр холостого барабана,

соотношение между диаметрами холостого и рабочего барабанов,

S - ход ползуна.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестерня с обгонной муфтой прямого вращения установлена на валу рабочего барабана, причем муфта заклинена при рабочем вращении и расклинена при заводе рулонной пружины.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на ведущем валу установлена шестерня, соединенная с шестерней промежуточного вала, на промежуточном валу установлена шестерня, соединенная с шестерней реверсивной обгонной муфтой, установленной на неподвижном валу, состоящей из шестерни с возможностью вращения относительно неподвижного вала, в шестерне выполнено углубление, в котором установлены обойма с закрепленной в нижней обойме крестовиной с выступами, имеющей возможность вращения на неподвижном валу, в обойме реверсивной обгонной муфты выполнены клинообразные гнезда с установленными в них подпружиненными шариками, одним боком прижатыми к продольной стенке клинообразного гнезда, а другим боком - к внутренней боковой поверхности углубления в шестерне с возможностью заклинивания/расклинивания обоймы и шестерни между собой.

8. Двигатель по пп. 1 и 7, отличающийся тем, что на крестовине реверсивной обгонной муфты шарнирно закреплены рычаги, свободные концы которых проходят в клинообразные гнезда и поджимаются подпружиненными шариками, а выступ крестовины размещен в вертикальном пазу обоймы реверсивной обгонной муфты и выходит за пределы обоймы на расчетную величину, достаточную, чтобы при нажатии электрическим реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты на выступ и повороте крестовины, рычаги отжали подпружиненные шарики и освободили шестерню от заклинивания с обоймой.

9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что установленный в конце кинематической цепи в вакуумной камере маховик с обгонной муфтой и ведомым валом, раскрученный рулонной пружиной через ведущий вал до расчетных крутящего момента и числа оборотов в минуту, сохраняет вращение по инерции во время приостановки прерывателем ведущего вала с постепенным уменьшением крутящего момента и числа оборотов в минуту маховика за счет использования его энергии потребителем, при этом после возобновления вращения ведущий вал прерывателя через обгонную муфту маховика вновь передает вращение маховику, увеличивая его крутящий момент и число оборотов в минуту до расчетного значения.

10. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на ведомом валу маховика установлена шестерня, соединенная с шестерней реле тахометра ведомого вала маховика и обгонной муфтой стартера, стартер, реле управления собачкой храпового колеса вала холостого барабана, реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты, электрической цепью связанной с реле тахометра ведомого вала маховика, связаны между собой электрической цепью и через замок, замыкающий электрическую цепь, связаны с аккумуляторной батареей, которая связана электрической цепью с генератором.

11. Двигатель по пп.1 и 10, отличающийся тем, что стартер в момент замыкания электрического замка при первоначальном пуске двигателя помогает приводной пружине разогнать маховик до нужного числа оборотов и в течение последующей работы двигателя до размыкания электрического замка остается в покое.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может найти применение на приводах транспортных средств, электрических генераторах.

Известны механические двигатели пружинного типа, используемые для аккумулирования энергии и передачи этой энергии потребителю (З.М. Аксельрод. Проектирование часов и часовых систем. -Л: Машиностроение, 1981. с. 35 - 36).

Известен аккумулятор механической энергии, содержащий вал, многовитковую спиральную пружину, размещенную в барабане, один конец пружины связан с валом, а другим концом пружина закреплена на барабане, при этом пружина выполнена в виде многослойной резинометаллической ленты. При торможении транспортного средства водитель подключает к системе торможения вал, который, вращаясь, закручивает пружину относительно барабана, преобразуя тем самым кинетическую энергию транспортного средства в потенциальную энергию пружины (патент РФ N 2046226, МПК F 16 H 33/06, опубл. 20.10.95 г.).

Недостатком данной конструкции является отсутствие функции регулирования равномерности вращения барабана, что не дает возможности получения энергии постоянной мощности.

Известен заряжаемый и разряжаемый аккумулятор энергии пружинного типа, имеющий устройство для аккумулирования энергии, используемый на приводах, например на приводах транспортных средств, с пружиной и выходной передачей. Аккумулятор энергии содержит направляющий цилиндр, в котором установлена винтовая пружина. Одним концом пружина опирается относительно своего конца, а на другом снабжена средствами, преобразующими линейное движение во вращательное. Преобразование осуществляется при освобождении энергии, накопленной растянутой пружиной, которая подвергается упругой деформации. Вращательное движение передается на выход через приводной вал в виде энергии привода (заявка Германии N 19516148, MПК F 03 G 1/00 DE, опубл. 1998 г.)

Недостатком данной конструкции является отсутствие регулирования равномерности передачи энергии вращения потребителю - такая конструкция не позволяет использовать ее в качестве привода для генераторов для получения энергии (электроэнергии). Непостоянное за единицу времени раскручивание пружины ведет к тому, что с помощью подобных средств невозможно получать энергию постоянной мощности.

Известен пружинный двигатель инерционного тина, используемый в качестве привода игрушечных автомобилей. Двигатель содержит маховик, свободно размещенный на оси и соединенный с ней пружиной, стопор маховика в виде его звездочки, взаимодействующей с установленным на корпусе толкателем, и выключенный заводной храповой механизм в виде храпового колеса, закрепленного на оси, и собачки, установленной на корпусе. Толкатель имеет зуб для взаимодействия со звездочкой и выступ, размещенный с возможностью взаимодействия с упругим элементом собачки для включения стопора и собачки в режиме завода пружины (патент РФ N 1806292, МПК РФ G 1/02, 3/08 , опубл. 30.03.93).

Недостатком данного устройства является отсутствие контроля за раскручиванием пружины (в единицу времени), поскольку данный двигатель разработан для использования в игрушечных моделях транспортных средств, в нем не предусмотрены функция и конструктивные элементы, позволяющие передавать энергию вращения потребителю равномерно. В данной конструкции использован известный принцип самораскручивания заведенной пружины для получения энергии в течение рабочего цикла.

Данное конструктивное решение является наиболее близким к заявляемому объекту по поставленной цели и решаемой задаче и принято за прототип заявляемого объекта.

Целью настоящего изобретения является обеспечение постоянства передачи энергии вращения потребителю за счет увеличения времени работы приводной пружины при ее раскручивании.

Поставленная цель достигается тем, что в инерционном механическом пружинном двигателе для получения энергии, состоящем из корпуса, системы зубчатых передач и валов, оси в функции рабочего барабана с закрепленной на ней приводной пружиной, заводного храпового механизма, выполненного в виде закрепленного на валу храпового колеса с собачкой с электрическим реле управления собачкой, маховика, установленного на своих опорах, приводная пружина выполнена в виде предварительно напряженной рулонной пружины, установленной в цепную передачу. В двигатель дополнительно введены холостой барабан, установленный на подпружиненных ползунах, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, промежуточный вал с системой зубчатых передач, прерыватель с неподвижным валом, установленным на него реверсивной обгонной муфтой с шестерней и крестовиной, с электрическим реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом и шестерней, установленной на этом валу, соединенной с шестерней реле тахометра ведомого вала маховика и шестерней обгонной муфты стартера, соединенным с генератором, электрически подключенным к нему аккумулятором. Аккумулятор электрически подключен к тахометру, стартеру, реле управления собачкой храпового колеса, реле тахометра электрически подключенному к реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты.

Приводная рулонная пружина, установленная в цепной передаче с выполненными на отдельных звеньях цепи зубьями на одной стороне и на другой пазами для этих зубьев, c пазами для зубьев в холостом барабане и зубьями той же величины на рабочем барабане для зацепления с пазами цепи рулонной пружины, шестерня с обгонной муфтой прямого вращения, промежуточный вал с системой зубчатых передач, неподвижный вал с установленный на него реверсивной обгонной муфтой, маховик с обгонной муфтой и ведомым валом с шестерней, шестерни обгонной муфты стартера и шестерни реле тахометра объединены кинематической цепью, а генератор, аккумулятор, реле управления собачкой храпового колеса, стартер, реле тахометра, реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты объединены электрической цепью.

Приводная рулонная пружина сверху и снизу закреплена в цепной передаче, прикрепленной к рабочему и холостому барабанам вместе с рулонной пружиной, на отдельных звеньях цепи выполнены зубья с внутренней стороны, прилегающей к холостому барабану, и с внешней стороны, выполнены пазы для этих зубьев, для надежного сцепления витков рулонной пружины между собой, расстояние между зубьями на рабочем барабане равно расстоянию между пазами гающей к холостому барабану и с внешней стороны выполнены пазы для этих зубьев, для надежного сцепления витков рулонной пружины между собой, расстояние между зубьями на рабочем барабане равно расстоянию между пазами для этих зубьев на отрезке внешнего витка цепи рулонной пружины, накрученной на холостой барабан, необходимом для намотки на рабочий барабан, а расстояние между зубьями на внутреннем витке цепи рулонной пружины, намотанной на холостой барабан, равно расстоянию между пазами на холостом барабане, другие зубья на отдельных звеньях на стороне цепи, прилегающей к барабану, выполнены с тем условием, чтобы при намотке на рабочий барабан зубья попадали в пазы, выполненные на внешней стороне цепи, и расстояние между зубьями цепи, достаточное для того, чтобы не допустить выход из зацепления зубьев и пазов для них между собой в месте перехода цепи с холостого барабана на рабочий барабан. Отношение радиусов холостого и рабочего барабанов находится в пропорциональной зависимости, холостой барабан установлен в корпусе подвижно на подпружиненных ползунах.

Приводная рулонная пружина в цепной передаче предварительно накручена на холостой барабан в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения, и застопорена заводным храповым механизмом с электрическим реле управления собачкой храпового механизма, а затем, после освобождения собачки заводного храпового механизма, под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина перекручивается на рабочий барабан, при этом пазы цепной передачи рулонной пружины на холостом и зубья на рабочем барабанах в месте перехода витков с холостого барабана на рабочий входят в зацепление друг с другом и предотвращают самопроизвольное раскручивание пружины на холостом барабане и при этом обеспечивают добавочный момент на рабочем барабане.

Наружный диаметр рабочего барабана выполнен близким по размеру внутреннему диаметру рулона приводной пружины, самопроизвольно скрученной в рулон под действием сил предварительного напряжения, а наружный диаметр холостого барабана выполнен с размером не менее двух наружных диаметров рабочего барабана, причем ось перемещения подпружиненного ползуна с установленным на нем холостым барабаном совпадает с касательной, проведенной от центра холостого барабана к наружной поверхности рабочего барабана в сторону наматывания витков пружины на рабочий барабан при минимальном расстоянии между холостым и рабочим барабанами. Минимальное и максимальное межцентровое расстояние между холостым и рабочим барабанами и величина хода подпружиненного ползуна вычисляются по формулам:



A_max = 0,5 (D₁ + d₁i)



где A_max, A_min - максимальное и минимальное расстояние между осями;

D₁ - диаметр последнего витка цепи рулонной пружины, полностью накрученной на рабочий барабан;

d₁ - наружный диаметр рабочего барабана;

d₂ - наружный диаметр холостого барабана,

- соотношение между диаметрами холостого и рабочего барабанов,

S - ход ползуна.

Шестерня с обгонной муфтой прямого вращения установлена на валу рабочего барабана, причем муфта заклинена при рабочем вращении и расклинена при заводе рулонной пружины.

На ведущем валу прерывателя установлена шестерня малого диаметра, зацепленная с шестерней промежуточного вала большего диаметра, на промежуточном валу установлена шестерня, зацепленная с шестерней реверсивной обгонной муфты с возможностью вращения, установленной на неподвижном валу, в неподвижной обойме относительно неподвижного вала реверсивной обгонной муфты имеется паз, через который проходит выступ крестовины с возможностью свободного вращения на неподвижном валу, установленной в обойме реверсивной обгонной муфты, выступ крестовины соединен с рычагом реле управления механизмом обгонной муфты. В обойме реверсивной обгонной муфты выполнены клинообразные гнезда с установленными в них подпружиненными шариками, одним боком прижатыми к продольной стенке клинообразного гнезда, а другим боком - к внутренней боковой поверхности углубления в шестерне с возможностью заклинивания/расклинивания обоймы и шестерни между собой.

На крестовине и обойме реверсивной обгонной муфты шарнирно закреплены рычаги, свободные концы которых проходят в клинообразные гнезда и поджимаются подпружиненными шариками, а выступ крестовины размещен в вертикальном пазу обоймы и выступает за пределы обоймы на расчетную величину, достаточную, чтобы при срабатывании реле управления механизмом реверсивной обгонной муфты на выступ и повороте крестовины рычаги отжали подпружиненные шарики и освободили шестерню от заклинивания с обоймой.

Установленный в конце кинематической цепи маховик с обгонной муфтой и ведомым валом, раскрученный рулонной пружиной через ведущий вал до расчетного крутящего момента и числа оборотов в 1 мин, в момент приостановки ведущего вала сохраняет вращение по инерции с медленным уменьшением крутящего момента и числа оборотов в 1 мин маховика за счет использования его энергии потребителем. После возобновления вращения ведущий вал через обгонную муфту маховика вновь передает вращение маховику, увеличивая его крутящий момент и число оборотов в 1 мин до расчетного значения.

На фиг. 1 показана схема общего вида инерционного механического пружинного двигателя с электрическим управлением для получения энергии;

на фиг. 2 - пружинный двигатель с рулонной пружиной (вид сверху, вид сбоку);

на фиг. 3 - цепь, устанавливаемая на рулонную пружину (вид сбоку, вид сверху);

на фиг. 4 - звено цепи и схема установки пружины (вид спереди, вид сбоку);

на фиг. 5 - реверсивная обгонная муфта (вид сверху, вид сбоку);

на фиг. 6 - обойма реверсивной обгонной муфты (вид сверху, вид снизу, вид сбоку);

на фиг. 7 дана циклограмма взаимодействия предварительно напряженной приводной рулонной пружины и маховика.

Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением для получения энергии (фиг. 1) состоит из приводной рулонной пружины 1, закрепленной в цепи 2, цепь 2 состоит из двух лент, состоящих из звеньев 3 цепи 2, параллельно проходящих относительно друг друга, между которыми устанавливается рулонная пружина 1, на отдельных звеньях 3 цепи 2 выполнены зубья 4 и пазы 5, приближенные к величине этих зубьев (фиг. 2), рулонная пружина 1 и цепь 2 вместе закреплены на холостом 6 и рабочем 13 барабанах. Рулонная пружина 1 в цепи 2 предварительно накручена на холостой барабан 6 в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения пружины. На подпружиненных ползунах 7, подвижно закрепленных в корпусе 8, установлен холостой барабан 6, вал которого с заводным храповым механизмом, состоящим из храпового колеса 9 и собачки 10, установленной на подпружиненном ползуне холостого барабана 6 с реле управления 11 собачки 10, соединен с заводным приводом 12, например мотором-редуктором и/или рычагом с рукояткой (не показаны). В корпусе 8 параллельно холостому барабану 6 установлен рабочий барабан 13, рулонная пружина 1 и цепь 2 закреплены на холостом 6 и рабочем 13 барабанах так, чтобы под действием сил предварительного напряжения рулонная пружина 1, закрепленная в цепи 2, самопроизвольно скручиваясь с холостого барабана 6, накручивалась на рабочий барабан 13, вращая его при этом.

Приводная рулонная пружина 1 с обеих сторон установлена в цепь 2 с зубьями 4 и пазами 5 для зубьев, выполненных на звеньях 3 цепи 2 рулонной пружины 1, наружная поверхность холостого барабана 6 выполнена с пазами 5 для зубьев 4 цепи 2 и наружная поверхность рабочего барабана 13 с зубьями для пазов 5 цепи 2 рулонной пружины 1, зубья рабочего барабана 13 равны по величине зубьям 4 цепи, расстояние между пазами 5 на внешнем витке пружины 1, когда она намотана на холостой барабан 6, на расстоянии длины полного витка, накрученного на рабочий барабан 13, равно расстоянию между зубьями, выполненными на рабочем барабане 13. Расстояние между зубьями 4 на внутренней поверхности витка цепи 2, прилегающей к холостому барабану 6, равно расстоянию между пазами, выполненнымси на холостом барабане 6, расстояние соблюдается по всей длине витка цепи 2 вокруг холостого барабана 6. На последующих витках зубья 4 и пазы 5 расположены на звеньях 3 цепи 2 по всей длине, с тем условием, что зубья 4, расположенные на внутренней поверхности каждого витка цепи 2 рулонной пружины 1, накрученной на холостой барабан 6, входили в пазы 5 цепи 2, расположенные на внешней поверхности каждого витка цепи 2 рулонной пружины 1. Расстояние между зубьями 4 и пазами 5 должно быть таким, чтобы в момент перехода рулонной пружины 1 с холостого барабана 6 на рабочий барабан 13 не произошло проскальзывания витков цепи 2 рулонной пружины 1 (фиг. 2).

Наружный диаметр d₁ рабочего барабана 13 выполнен близким по размеру внутреннему диаметру рулона приводной рулонной пружины 1 в цепи 2, самопроизвольно скрученной в рулон под действием сил предварительного напряжения. Наружный диаметр d₂ холостого барабана 6 выполняется с размером не менее двух наружных диаметров рабочего барабана 13, отношение радиусов холостого и рабочего барабанов находится в пропорциональной зависимости. Минимальное и максимальное межцентровое расстояния между холостым и рабочим барабанами и величина хода подпружиненного ползуна вычисляются по формулам:



A_max = 0,5 (D₁ + d₁i)



где A_max, A_min - максимальное и минимальное расстояния между осями;

D₁ - диаметр последнего витка рулонной пружины, установленной в цепи, полностью накрученной на рабочий барабан;

d₁ - наружный диаметр рабочего барабана;

d₂ - наружный диаметр холостого барабана;

соотношение между диаметрами холостого и рабочего барабанов;

S - ход ползуна.

Ось перемещения подпружиненного ползуна 7 с закрепленным на нем холостым барабаном 6 совпадает с касательной, проведенной из центра холостого барабана 6 к наружной поверхности рабочего барабана 13 в сторону наматывания витков пружины 1 на рабочий барабан 13 при максимальном расстоянии между осями барабанов.

На валу рабочего барабана 13 закреплена шестерня с обгонной муфтой прямого вращения 14, зацепляемая с шестерней 15, закрепленной на установленном в корпусе 8 ведущем валу 16. На ведущем валу 16 установлена шестерня 17, соединенная с шестерней 18 прерывателя. Прерыватель состоит из промежуточного вала 19, подвижно установленного в корпусе 8, шестерни 20, установленной на валу 19, соединенной с шестерней 21 реверсивной обгонной муфты, шестерня 21 реверсивной обгонной муфты имеет возможность свободно вращаться на валу 22, установленном неподвижно в корпусе 8. Обойма 23 реверсивной обгонной муфты 21 установлена на валу 22 неподвижно. В обойме 23 имеются пазы 24, в которые проходят выступы 25 крестовины 26, установленной неподвижно на валу 22, выступ 24 соединен с электрическим реле 27 управления механизмом реверсивной муфты шарниром 28, в обойме 23 реверсивной обгонной муфты (фиг. 5) выполнены клинообразные гнезда 29 с установленными в них подпружиненными шариками 30. Одним боком шарики 30 прижаты к продольной стенке гнезда 29, а другим - к внутренней боковой поверхности углубления в шестерне 21. Это создает возможность заклинивания и расклинивания обоймы 23 и шестерни 21 между собой.

На крестовине 26 и обойме 23 шарнирно закреплены рычаги 31, свободные концы которых проходят в клинообразные гнезда 29 и поджимаются подпружиненными шариками 30. Выступы 25 размешены в вертикальных пазах 24 обоймы 23 и способны перемещаться в пазах 24.

Ведущий вал 16 (фиг.1) через редуктор 32 соединен с обгонной муфтой 33 маховика 34, установленного в вакуумной камере 35, с ведомым валом 36. На ведомом валу 36 установлена шестерня 37, связанная с шестерней 38 электрического реле тахометра 39 и обгонной муфтой 40 вала стартера 41. Ведомый вел 36 посредством муфты 42 соединен с валом электрогенератора 43, который электрически соединен с аккумулятором 44, подсоединенным к электрическому замку 45, который электрической цепью 47 подсоединен к реле 11 управления собачкой 10, со стартером 41 электрической цепью 48, с реле тахометра 39 электрической цепью 49, а реле тахометра 39 электрической цепью 50 соединено с реле 27 управления механизмом реверсивной обгонной муфты.

Работает предлагаемый двигатель следующим образом.

В исходном положении приводная рулонная пружина 1 в цепи 2 полностью накручена на рабочий барабан 13, замок 45 размыкает электрические цепи 47, 48, 49 и 50. Реле 11 отпустило собачку 10 храпового колеса 9, реле 27 управления механизмом реверсивной обгонной муфты отпустило выступ 25 крестовины 26, подпружиненные шарики 30 заклинили шестерню 21 реверсивной обгонной муфты, двигатель находится в покое.

Подготовка инерционного пружинного двигателя с электрическим управлением к работе начинается с заведения приводной рулонной пружины 1, которая при помощи заводного привода 12 с рабочего барабана 13 полностью накручивается на холостой барабан 6, запасая потенциальную энергию под действием сил предварительного напряжения в сторону, противоположную самопроизвольному скручиванию рулонной пружины, зубья 4 входят в пазы 5, расположенные на звеньях цепи 2. Запас потенциальной энергии способствует достижению крутящим моментом на рабочем барабане 13 максимальной расчетной величины М_р.п. (фиг 7). Приводная рулонная пружина 1 в цепи 2 фиксируется от самопроизвольного неконтролируемого раскручивания заводным храповым механизмом, состоящим из храпового колеса 9, собачки 10, и электрическим реле 11 управления собачки 10. Завод пружины 1 происходит при отпущенной собачке 10 храпового колеса 9, законтренной шариками 30, шестерне 21 реверсивной обгонной муфты, при этом промежуточный вал 19 и ведущий вал 16 не имеют возможности вращения. Замок 45 имеет два положения, при первом замыкаются электрические цепи 47, 49, при втором положении замыкаются электрические цепи 47, 49, и 48. После завода рулонной пружины 1, замкнув замок 45, замкнутся цепи 47, 49, реле 11 управления собачкой 10 отожмет собачку 10, зубцы 3 цепи 2 находятся в пазах 4 звеньев 5 цепи 2 и не дают раскручиваться рулонной пружине 1, намотанной на холостой барабан. Реле тахометра замкнет цепь 50 и реле 27 управления механизмом реверсивной обгонной муфты расклинит шестерню 21 с обоймой 23, ведущий вал под воздействием усилия пружины 1 начинает медленно раскручивать маховик 34, поставив замок 45 во второе положение замыкается электрическая цепь 48, и стартер 41 помогает раскручивать рулонной пружине 1 маховик 34 до необходимой расчетной частоты вращения, реле тахометра 39 размыкает электрические цепи 50 и 48, реле 27 отпускает выступ 25, и подпружиненные шарики 30 своими пружинами заклиниваются между продольной стенкой клинообразного гнезда 29 обоймы 23 и внутренней боковой поверхностью шестерни 21. Ведущий вал 16 останавливается и маховик 34 в вакуумной камере 35 по инерции продолжает отдавать энергию вращения валу потребителя 43. Когда число оборотов ведомого вала 36 маховика 34 упадет до расчетного значения, то реле тахометра 39 замкнет электрическую цепь 50, реле 27 нажмет на выступ 25 и вытолкнет шарики 30 из клинообразного гнезда 29, шестерня 21 получит свободное вращение на неподвижном валу 22 и ведущий вал 16 под усилием пружины 1 начнет подгонять маховик 34 до расчетного числа оборотов, пока реле тахометра 39 не разомкнет электрическую цепь 50 и реверсивная обгонная муфта не остановит вращение ведущего вала 16.

Цикл повторяется, число оборотов маховика 34 постепенно снижается до n₂ в 1 мин, и его крутящий момент снижается до M₂ (фиг. 7). Однако с началом нового цикла срабатывания рулонной пружины 1 крутящий момент и число оборотов в 1 мин маховика 34 подрастают до расчетной величины M₁ и n₁.

Постепенно вся рулонная пружина 1 под действием сил предварительного напряжения и дополнительного напряжения, полученного при накручивании рулонной пружины на холостой барабан 6, перекручивается на рабочий барабан 13. При этом уменьшается энергия рулонной пружины 1 до той величины, пока маховик 34 сможет передавать потребителю необходимую энергию. Затем требуется новый завод пружины 1, и полный цикл работы двигателя повторяется.

На фиг. 7 циклы срабатывания рулонной пружины 1 и вращения маховика 34 по инерции условно показаны одинаковыми.

Угол поворота рабочего барабана 13 во время одного цикла срабатывания рулонной пружины 1 зависит от передаточного числа между шестернями 14 и 15.