Изобретение относится к транспортным средствам, аккумулирующим энергию в маховике. Велосипед имеет привод, соединенный с ведущим колесом (2) и с маховиком (8), который имеет пружинную подвеску (19) с возможностью прижима маховика (8) к ведущему колесу (2). При этом ведущее колесо (2) своими фланцами (6) установлено на подшипниках (7) на раме (1), а маховик (8) установлен на двухрычажном маятнике (10) внутри ведущего колеса (2) с возможностью прижима маховика (8) к внутренней поверхности обода (3) колеса (2). Техническое решение направлено на обеспечение периодической, через короткие промежутки времени, передачи части накапливаемой энергии от маховика на ведущее колесо. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
Рисунки к патенту РФ 2264323
Изобретение относится к машиностроению и может быть применено на различных транспортных средствах, велосипедах, инвалидных колясках.
Известны транспортные средства, в которых аккумулируется механическая энергия и затем передается на колесо транспортного средства. Рекуператор имеет вид ленточной пружины (RU 2097248 , 1997 г.). В US 4037854, 1977 г. раскрыт привод велосипеда, соединенный с ведущим колесом и с маховиком, имеющим пружинную подвеску с возможностью прижима маховика к ведущему колесу. В JP 08-169381, 1996 г. раскрыт маховик, части которого имеют возможность прижима к внутренней поверхности выходного звена. В US 2588681, 1951 г. раскрыт привод, в котором тяжелый шар посредством рычага поднимается внутри полого цилиндра, а затем стремится привести его вращение посредством своей массы. Далее полый цилиндр передает вращение колесу, внутри которого он расположен.
Создание двигателей, движителей и других устройств для получения нетрадиционных видов механической энергии, ее воспроизводство, аккумулирование и использование являются важными направлениями в развитии и совершенствовании динамичных, малогабаритных и доступных транспортных средств. В предлагаемом велосипеде с инерционным движителем, приводимым в действие мускульной силой человека, или приводным двигателем, рабочее тело, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца и расположенное на крестовине, при вращении создает и накапливает кинетическую энергию момента инерции вращения этого рабочего тела. Часть накапливаемой энергии периодически, через короткие промежутки времени, рабочим телом передается на ведущее колесо велосипеда и вызывает его поступательное движение.
Заявленный велосипед имеет привод, соединенный с ведущим колесом и с маховиком, имеющим пружинную подвеску, с возможностью прижима маховика к ведущему колесу, и характеризуется тем, что ведущее колесо своими фланцами установлено на подшипниках на раме транспортного средства, а маховик установлен на двухрычажном маятнике внутри ведущего колеса с возможностью прижима маховика к внутренней поверхности обода колеса.
Маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет рабочее тело, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца, закрепленное на крестовине, установленной на валу, базирующемся на подшипниках в рычагах маятника.
Двухрычажный маятник одними концами рычагов установлен на подшипниках оси педалей, а на других концах рычагов маятника установлен на подшипниках вал с маховиком, которые имеют возможность смещения относительно оси педалей на небольшой угол.
Маховик посредством двух пружин имеет возможность находиться в подвешенном состоянии, с исключением касания маховика с внутренней поверхностью ведущего колеса.
Внутренняя поверхность обода колеса и наружный периметр рабочего тела маховика покрыты фрикционным составом.
Колесо состоит из обода, боковых дисков с фланцами под опорные подшипники, при этом с одним из фланцев соединена звездочка с муфтой свободного хода.
На ободе колеса расположены две и более велосипедных шин.
Маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет привод, включающий ось педалей, установленную на подшипниках, которые запрессованы в гнезда рамы, при этом на оси педалей установлен на подшипниках двухрычажный маятник, две ведущие звездочки и педали, при этом ведущая звездочка с одной стороны оси соединена цепью со звездочкой и муфтой свободного хода колеса, а ведущая звездочка с другой стороны оси соединена цепью с парной звездочкой, установленной на рычаге маятника, которая соединена со звездочкой и муфтой свободного хода вала маховика, с обеспечением следующих возможностей:
При вращении педалей возможности одновременного вращения колеса и маховика;
При нажатии на маятник и передаче части энергии от маховика к колесу возможности более быстрого вращения колеса, причем без передачи усилия от педалей на колесо, т.к. педали обеспечивают вращение и раскручивание только маховика;
При вращении педалей возможности движения с использованием инерционного движителя, так и без использования.
Может быть установлен двигатель, который связан с приводом посредством цепи, соединенной с ведущей звездочкой.
Управляемое переднее колесо может быть установлено на стойке во втулке рамы, или управляемых два колеса могут быть спарены и установлены на оси со стойкой в задней части велосипеда, при этом стойка установлена во втулке на раме, а на стойке снизу закреплен зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором вала руля.
Сиденье может быть выполнено поворотным.
Тормозная колодка, воздействующая непосредственно на шины колеса, установлена на пальце на раме в зоне сиденья и соединена с рычагом для обеспечением торможения.
На фиг.1 изображен велосипед с приводом только от педалей (вид сбоку).
На фиг.2 изображен этот же велосипед (вид спереди).
На фиг.3 изображено устройство колеса, внутри которого находится маховик.
На фиг.4 изображен велосипед с дополнительным двигателем.
На фиг.5-7 изображены схемы сил, воздействующие на маховик и колесо.
Предлагаемая конструкция транспортного средства состоит из рамы 1, ведущего колеса 2, инерционного движителя, приводного двигателя или ножного привода с цепной передачей, управляемого переднего или задних колес с рулем, тормоза. Рама 1 сварная, трубчатого сечения. Ведущее колесо 2 состоит из обода 3 с шинами 4, боковых дисков 5 с фланцами 6 и подшипников 7 и установлено в гнездах 5 рамы 1.
Инерционный движитель состоит из маховика 8, вала 9, двухрычажного маятника 10, муфты свободного хода 11. Маховик 8 включает рабочее тело 13, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца, крестовину 14, установленную на валу 9. Рабочее тело 13 расположено на периметре крестовины 14 маховика 8, внутри ведущего колеса 2. Двухрычажный маятник 10 одними концами на подшипниках 45 установлен на оси 16 педалей 17, на других концах маятника 10 установлен на подшипниках 18 вал 9 с маховиком 8. Маятник 10 может поворачиваться относительно оси 16 на небольшой угол и поддерживается пружинами 19 в подвешенном положении, исключая несанкционированное касание маховика 8 с ободом 3, так как ось вала 9 смещена относительно оси колеса 2.
Ножной, мускульный привод маховика 8, расположенный с одной стороны колеса 2, включает ведущую звездочку 20, установленную на оси 16, двойную звездочку 21, расположенную на пальце 22 маятника 10, и звездочку 23 с муфтой 11 свободного хода, установленную на валу 9, звездочки парами соединены цепями 24.
С другой стороны колеса 2 расположен привод колеса 2, включающий звездочку 25 с муфтой 12 свободного хода, установленные на фланце 6 диска 5 колеса 2, и звездочку 26, закрепленную на оси 16, звездочки 25 и 26 соединены цепью.
Переднее колесо 27 с рулем 28 управляемое, установлено на стойке 29 во втулке 30 рамы 1, или два спаренных, рулевых управляемых колеса 31, расположенных сзади велосипеда на оси 32, с общей стойкой 33, установленной во втулке 34 на раме 1, на стойке 33 снизу закреплен зубчатый сектор 35, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором 36 руля 37, руль 37 установлен во втулке 38 на раме 1.
Приводной двигатель 39 соединен цепью со звездочкой 26. Сиденье 41 поворотное. Тормозная колодка 42 установлена на пальце 43 на раме 1 возле сиденья 41 и соединена с рычагом 44, при торможении колодка 42 прижимается непосредственно к шинам 4 колеса 2.
Работа велосипеда с инерционным движителем. При вращении педалей 17 усилие передается через звездочки 20, 21, 23, цепь 24 и муфту свободного хода 11 на маховик 8, одновременно через звездочки 25 и 26, цепь и муфту свободного хода 12 усилие передается на колесо 2, в результате велосипед движется и раскручивается маховик 8, который накапливает кинетическую энергию момента инерции вращения рабочего тела 13.
При нажатии на маятник 10 последний вместе с вращающимся маховиком 8 поворачивается на малый угол (фиг. 5-7), периодически, на короткий промежуток времени прижимает периметр рабочего тела 13 маховика 8 к внутренней поверхности обода 3 колеса 2 в точке А (на линии АА), соприкасающиеся поверхности рабочего тела 13 и обода 3 покрыты фрикционным составом, часть кинетической энергии передается ободу 3 колеса 2, возникает сила Р реакции обода 3, которая вызывает силу Р д поступательного движения маховика 8.
Кроме этого, в период контакта маховика 8 с ободом 3 колеса 2 в точке А (на линии АА) скорости масс точек рабочего тела 13 изменяются и на линии контакта АА возникает мгновенный центр вращения (МЦВ) рабочего тела 13, скорость МЦВ равна нулю, в это мгновение проявляется момент силы М массы mcp рабочего тела 13 на плече мгновенного радиуса R относительно МЦВ, этот момент силы М также вызывает силу Р м поступательного движения маховика 8. В результате на велосипед от маховика 8 воздействуют две силы поступательного движения:
а) сила Р д момента инерции вращения рабочего тела 13 маховика 8,
Т=J· 2 · 1 / 2 , где Т - кинетическая энергия вращения рабочего тела 13,
a J=m·r 2 , где J - момент инерции рабочего тела 13 (кг·м 2), m - масса рабочего тела 13, r - радиус рабочего тела 13, - угловая скорость вращения рабочего тела 13;
б) момент силы М массы mcp рабочего тела 13 маховика 8 относительно МЦВ,
а М=mcp·R, где М - момент силы массы mcp рабочего тела 13 относительно МЦВ; mcp - масса части рабочего тела 13, которая расположена выше его горизонтального диаметра; R - мгновенный средний радиус рабочего тела 13 при повороте рабочего тела 13 относительно МЦВ.
При массе m рабочего тела 5 кг и 2000 оборотов в минуту (40000 рад в сек) рабочего тела 13 и его радиусе r, равном 0,3 м, кинетическая энергия Т=9000 кг·м 2 ·рад·сек 2 .
При вращении твердого тела вокруг оси роль массы играет момент инерции. В процессе движения велосипеда расход энергии составит около 3 кгм в секунду, что обеспечит скорость движения велосипеда не менее 50 км/час в течение 150 секунд без подзарядки (раскручивания) рабочего тела 13. За это время будет израсходовано около 50% максимального запаса его кинетической энергии. На подзарядку (раскручивание) маховика 8 с рабочим телом 13 до расчетной величины числа оборотов потребуется несколько секунд. Период контакта рабочего тела 13 маховика 8 с ободом 3 колеса 2 равен 4-6 секунд через промежутки 8-10 секунд.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Велосипед, имеющий привод, соединенный с ведущим колесом и с маховиком, имеющим пружинную подвеску с возможностью прижима маховика к ведущему колесу, отличающийся тем, что ведущее колесо своими фланцами установлено на подшипниках на раме транспортного средства, а маховик установлен на двухрычажном маятнике внутри ведущего колеса с возможностью прижима маховика к внутренней поверхности обода колеса.
2. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет рабочее тело, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца, закрепленное на крестовине, установленной на валу, базирующемся на подшипниках в рычагах маятника.
3. Велосипед по п.2, отличающийся тем, что двухрычажный маятник одними концами рычагов установлен на подшипниках оси педалей, а на других концах рычагов маятника установлен на подшипниках вал с маховиком, при этом вал с маховиком имеют возможность смещения относительно оси педалей на небольшой угол.
4. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что маховик посредством двух пружин имеет возможность находиться в подвешенном состоянии, с исключением касания маховика с внутренней поверхностью ведущего колеса.
5. Велосипед по п.2, отличающийся тем, что внутренняя поверхность обода колеса и наружный периметр рабочего тела маховика покрыты фрикционным составом.
6. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что ведущее колесо состоит из обода, боковых дисков с фланцами под опорные подшипники, при этом с одним из фланцев соединена звездочка с муфтой свободного хода.
7. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что на ободе ведущего колеса расположены две и более велосипедных шин.
8. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет привод, включающий ось педалей, установленную на подшипниках, которые запрессованы в гнезда рамы, при этом на оси педалей установлен на подшипниках двухрычажный маятник, две ведущие звездочки и педали, при этом ведущая звездочка с одной стороны оси соединена цепью со звездочкой и муфтой свободного хода колеса, а ведущая звездочка с другой стороны оси соединена цепью с парной звездочкой, установленной на рычаге маятника, которая соединена со звездочкой и муфтой свободного хода вала маховика, с обеспечением следующих возможностей: при вращении педалей возможности одновременного вращения колеса и маховика; при нажатии на маятник и передаче части энергии от маховика к колесу возможности более быстрого вращения колеса, причем без передачи усилия от педалей на колесо, т.к. при этом педали имеют возможность обеспечения вращения и раскручивания только маховика; при вращении педалей возможности движения с использованием инерционного движителя, так и без использования.
9. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что установлен двигатель, который связан с приводом посредством цепи, соединенной с ведущей звездочкой.
10. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что управляемое переднее колесо установлено на стойке во втулке рамы.
11. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что управляемые два колеса спарены и установлены на оси со стойкой в задней части велосипеда, при этом стойка установлена во втулке на раме, а на стойке снизу закреплен зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором вала руля.
12. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что сиденье выполнено поворотным.
13. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что тормозная колодка, воздействующая непосредственно на шины колеса, установлена на пальце на раме в зоне сиденья и соединена с рычагом для обеспечения торможения.
Изобретение относится к транспортным средствам, аккумулирующим энергию в маховике. Велосипед имеет привод, соединенный с ведущим колесом (2) и с маховиком (8), который имеет пружинную подвеску (19) с возможностью прижима маховика (8) к ведущему колесу (2). При этом ведущее колесо (2) своими фланцами (6) установлено на подшипниках (7) на раме (1), а маховик (8) установлен на двухрычажном маятнике (10) внутри ведущего колеса (2) с возможностью прижима маховика (8) к внутренней поверхности обода (3) колеса (2). Техническое решение направлено на обеспечение периодической, через короткие промежутки времени, передачи части накапливаемой энергии от маховика на ведущее колесо. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть применено на различных транспортных средствах, велосипедах, инвалидных колясках.
Известны транспортные средства, в которых аккумулируется механическая энергия и затем передается на колесо транспортного средства. Рекуператор имеет вид ленточной пружины (RU 2097248, 1997 г.). В US 4037854, 1977 г. раскрыт привод велосипеда, соединенный с ведущим колесом и с маховиком, имеющим пружинную подвеску с возможностью прижима маховика к ведущему колесу. В JP 08-169381, 1996 г. раскрыт маховик, части которого имеют возможность прижима к внутренней поверхности выходного звена. В US 2588681, 1951 г. раскрыт привод, в котором тяжелый шар посредством рычага поднимается внутри полого цилиндра, а затем стремится привести его вращение посредством своей массы. Далее полый цилиндр передает вращение колесу, внутри которого он расположен.
Создание двигателей, движителей и других устройств для получения нетрадиционных видов механической энергии, ее воспроизводство, аккумулирование и использование являются важными направлениями в развитии и совершенствовании динамичных, малогабаритных и доступных транспортных средств. В предлагаемом велосипеде с инерционным движителем, приводимым в действие мускульной силой человека, или приводным двигателем, рабочее тело, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца и расположенное на крестовине, при вращении создает и накапливает кинетическую энергию момента инерции вращения этого рабочего тела. Часть накапливаемой энергии периодически, через короткие промежутки времени, рабочим телом передается на ведущее колесо велосипеда и вызывает его поступательное движение.
Заявленный велосипед имеет привод, соединенный с ведущим колесом и с маховиком, имеющим пружинную подвеску, с возможностью прижима маховика к ведущему колесу, и характеризуется тем, что ведущее колесо своими фланцами установлено на подшипниках на раме транспортного средства, а маховик установлен на двухрычажном маятнике внутри ведущего колеса с возможностью прижима маховика к внутренней поверхности обода колеса.
Маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет рабочее тело, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца, закрепленное на крестовине, установленной на валу, базирующемся на подшипниках в рычагах маятника.
Двухрычажный маятник одними концами рычагов установлен на подшипниках оси педалей, а на других концах рычагов маятника установлен на подшипниках вал с маховиком, которые имеют возможность смещения относительно оси педалей на небольшой угол.
Маховик посредством двух пружин имеет возможность находиться в подвешенном состоянии, с исключением касания маховика с внутренней поверхностью ведущего колеса.
Внутренняя поверхность обода колеса и наружный периметр рабочего тела маховика покрыты фрикционным составом.
Колесо состоит из обода, боковых дисков с фланцами под опорные подшипники, при этом с одним из фланцев соединена звездочка с муфтой свободного хода.
На ободе колеса расположены две и более велосипедных шин.
Маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет привод, включающий ось педалей, установленную на подшипниках, которые запрессованы в гнезда рамы, при этом на оси педалей установлен на подшипниках двухрычажный маятник, две ведущие звездочки и педали, при этом ведущая звездочка с одной стороны оси соединена цепью со звездочкой и муфтой свободного хода колеса, а ведущая звездочка с другой стороны оси соединена цепью с парной звездочкой, установленной на рычаге маятника, которая соединена со звездочкой и муфтой свободного хода вала маховика, с обеспечением следующих возможностей:
При вращении педалей возможности одновременного вращения колеса и маховика;
При нажатии на маятник и передаче части энергии от маховика к колесу возможности более быстрого вращения колеса, причем без передачи усилия от педалей на колесо, т.к. педали обеспечивают вращение и раскручивание только маховика;
При вращении педалей возможности движения с использованием инерционного движителя, так и без использования.
Может быть установлен двигатель, который связан с приводом посредством цепи, соединенной с ведущей звездочкой.
Управляемое переднее колесо может быть установлено на стойке во втулке рамы, или управляемых два колеса могут быть спарены и установлены на оси со стойкой в задней части велосипеда, при этом стойка установлена во втулке на раме, а на стойке снизу закреплен зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором вала руля.
Сиденье может быть выполнено поворотным.
Тормозная колодка, воздействующая непосредственно на шины колеса, установлена на пальце на раме в зоне сиденья и соединена с рычагом для обеспечением торможения.
На фиг.1 изображен велосипед с приводом только от педалей (вид сбоку).
На фиг.2 изображен этот же велосипед (вид спереди).
На фиг.3 изображено устройство колеса, внутри которого находится маховик.
На фиг.4 изображен велосипед с дополнительным двигателем.
На фиг.5-7 изображены схемы сил, воздействующие на маховик и колесо.
Предлагаемая конструкция транспортного средства состоит из рамы 1, ведущего колеса 2, инерционного движителя, приводного двигателя или ножного привода с цепной передачей, управляемого переднего или задних колес с рулем, тормоза. Рама 1 сварная, трубчатого сечения. Ведущее колесо 2 состоит из обода 3 с шинами 4, боковых дисков 5 с фланцами 6 и подшипников 7 и установлено в гнездах 5 рамы 1.
Инерционный движитель состоит из маховика 8, вала 9, двухрычажного маятника 10, муфты свободного хода 11. Маховик 8 включает рабочее тело 13, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца, крестовину 14, установленную на валу 9. Рабочее тело 13 расположено на периметре крестовины 14 маховика 8, внутри ведущего колеса 2. Двухрычажный маятник 10 одними концами на подшипниках 45 установлен на оси 16 педалей 17, на других концах маятника 10 установлен на подшипниках 18 вал 9 с маховиком 8. Маятник 10 может поворачиваться относительно оси 16 на небольшой угол и поддерживается пружинами 19 в подвешенном положении, исключая несанкционированное касание маховика 8 с ободом 3, так как ось вала 9 смещена относительно оси колеса 2.
Ножной, мускульный привод маховика 8, расположенный с одной стороны колеса 2, включает ведущую звездочку 20, установленную на оси 16, двойную звездочку 21, расположенную на пальце 22 маятника 10, и звездочку 23 с муфтой 11 свободного хода, установленную на валу 9, звездочки парами соединены цепями 24.
С другой стороны колеса 2 расположен привод колеса 2, включающий звездочку 25 с муфтой 12 свободного хода, установленные на фланце 6 диска 5 колеса 2, и звездочку 26, закрепленную на оси 16, звездочки 25 и 26 соединены цепью.
Переднее колесо 27 с рулем 28 управляемое, установлено на стойке 29 во втулке 30 рамы 1, или два спаренных, рулевых управляемых колеса 31, расположенных сзади велосипеда на оси 32, с общей стойкой 33, установленной во втулке 34 на раме 1, на стойке 33 снизу закреплен зубчатый сектор 35, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором 36 руля 37, руль 37 установлен во втулке 38 на раме 1.
Приводной двигатель 39 соединен цепью со звездочкой 26. Сиденье 41 поворотное. Тормозная колодка 42 установлена на пальце 43 на раме 1 возле сиденья 41 и соединена с рычагом 44, при торможении колодка 42 прижимается непосредственно к шинам 4 колеса 2.
Работа велосипеда с инерционным движителем. При вращении педалей 17 усилие передается через звездочки 20, 21, 23, цепь 24 и муфту свободного хода 11 на маховик 8, одновременно через звездочки 25 и 26, цепь и муфту свободного хода 12 усилие передается на колесо 2, в результате велосипед движется и раскручивается маховик 8, который накапливает кинетическую энергию момента инерции вращения рабочего тела 13.
При нажатии на маятник 10 последний вместе с вращающимся маховиком 8 поворачивается на малый угол ϕ (фиг. 5-7), периодически, на короткий промежуток времени прижимает периметр рабочего тела 13 маховика 8 к внутренней поверхности обода 3 колеса 2 в точке А (на линии АА), соприкасающиеся поверхности рабочего тела 13 и обода 3 покрыты фрикционным составом, часть кинетической энергии передается ободу 3 колеса 2, возникает сила Р реакции обода 3, которая вызывает силу Р д поступательного движения маховика 8.
Кроме этого, в период контакта маховика 8 с ободом 3 колеса 2 в точке А (на линии АА) скорости масс точек рабочего тела 13 изменяются и на линии контакта АА возникает мгновенный центр вращения (МЦВ) рабочего тела 13, скорость МЦВ равна нулю, в это мгновение проявляется момент силы М массы mcp рабочего тела 13 на плече мгновенного радиуса R относительно МЦВ, этот момент силы М также вызывает силу Р м поступательного движения маховика 8. В результате на велосипед от маховика 8 воздействуют две силы поступательного движения:
а) сила Р д момента инерции вращения рабочего тела 13 маховика 8,
Т=J·ω 2 · 1 / 2 , где Т - кинетическая энергия вращения рабочего тела 13,
a J=m·r 2 , где J - момент инерции рабочего тела 13 (кг·м 2), m - масса рабочего тела 13, r - радиус рабочего тела 13, ω - угловая скорость вращения рабочего тела 13;
б) момент силы М массы mcp рабочего тела 13 маховика 8 относительно МЦВ,
а М=mcp·R, где М - момент силы массы mcp рабочего тела 13 относительно МЦВ; mcp - масса части рабочего тела 13, которая расположена выше его горизонтального диаметра; R - мгновенный средний радиус рабочего тела 13 при повороте рабочего тела 13 относительно МЦВ.
При массе m рабочего тела 5 кг и 2000 оборотов в минуту (40000 рад в сек) рабочего тела 13 и его радиусе r, равном 0,3 м, кинетическая энергия Т=9000 кг·м 2 ·рад·сек 2 .
При вращении твердого тела вокруг оси роль массы играет момент инерции. В процессе движения велосипеда расход энергии составит около 3 кгм в секунду, что обеспечит скорость движения велосипеда не менее 50 км/час в течение 150 секунд без подзарядки (раскручивания) рабочего тела 13. За это время будет израсходовано около 50% максимального запаса его кинетической энергии. На подзарядку (раскручивание) маховика 8 с рабочим телом 13 до расчетной величины числа оборотов потребуется несколько секунд. Период контакта рабочего тела 13 маховика 8 с ободом 3 колеса 2 равен 4-6 секунд через промежутки 8-10 секунд.
1. Велосипед, имеющий привод, соединенный с ведущим колесом и с маховиком, имеющим пружинную подвеску с возможностью прижима маховика к ведущему колесу, отличающийся тем, что ведущее колесо своими фланцами установлено на подшипниках на раме транспортного средства, а маховик установлен на двухрычажном маятнике внутри ведущего колеса с возможностью прижима маховика к внутренней поверхности обода колеса.
2. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет рабочее тело, выполненное в виде тонкостенного цилиндрического кольца, закрепленное на крестовине, установленной на валу, базирующемся на подшипниках в рычагах маятника.
3. Велосипед по п.2, отличающийся тем, что двухрычажный маятник одними концами рычагов установлен на подшипниках оси педалей, а на других концах рычагов маятника установлен на подшипниках вал с маховиком, при этом вал с маховиком имеют возможность смещения относительно оси педалей на небольшой угол.
4. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что маховик посредством двух пружин имеет возможность находиться в подвешенном состоянии, с исключением касания маховика с внутренней поверхностью ведущего колеса.
5. Велосипед по п.2, отличающийся тем, что внутренняя поверхность обода колеса и наружный периметр рабочего тела маховика покрыты фрикционным составом.
6. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что ведущее колесо состоит из обода, боковых дисков с фланцами под опорные подшипники, при этом с одним из фланцев соединена звездочка с муфтой свободного хода.
7. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что на ободе ведущего колеса расположены две и более велосипедных шин.
8. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что маховик, установленный внутри ведущего колеса с образованием инерционного движителя, имеет привод, включающий ось педалей, установленную на подшипниках, которые запрессованы в гнезда рамы, при этом на оси педалей установлен на подшипниках двухрычажный маятник, две ведущие звездочки и педали, при этом ведущая звездочка с одной стороны оси соединена цепью со звездочкой и муфтой свободного хода колеса, а ведущая звездочка с другой стороны оси соединена цепью с парной звездочкой, установленной на рычаге маятника, которая соединена со звездочкой и муфтой свободного хода вала маховика, с обеспечением следующих возможностей: при вращении педалей возможности одновременного вращения колеса и маховика; при нажатии на маятник и передаче части энергии от маховика к колесу возможности более быстрого вращения колеса, причем без передачи усилия от педалей на колесо, т.к. при этом педали имеют возможность обеспечения вращения и раскручивания только маховика; при вращении педалей возможности движения с использованием инерционного движителя, так и без использования.
9. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что установлен двигатель, который связан с приводом посредством цепи, соединенной с ведущей звездочкой.
10. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что управляемое переднее колесо установлено на стойке во втулке рамы.
11. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что управляемые два колеса спарены и установлены на оси со стойкой в задней части велосипеда, при этом стойка установлена во втулке на раме, а на стойке снизу закреплен зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с зубчатым сектором вала руля.
12. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что сиденье выполнено поворотным.
13. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что тормозная колодка, воздействующая непосредственно на шины колеса, установлена на пальце на раме в зоне сиденья и соединена с рычагом для обеспечения торможения.
Похожие патенты:
Изобретение относится к производству спортивного и прогулочного снаряжения и может быть использовано при создании новых моделей тренажеров и снарядов-аналогов: велосипедов, самокатов, роликовых коньков, лыж, снегоходов, снегокатов, коньков, буеров, весельных лодок, байдар, каноэ.
Изобретение относится к предметам, удовлетворяющим жизненные потребности человека, и может применяться как спортивный снаряд для развития координации движений, реакции, мускул ног и спины, преимущественно у детей и молодежи, как средство развлечения взрослых и детей в местах организованного отдыха (в санаториях, туристических базах, парках культуры) и как спортивный снаряд и средство передвижения для инвалидов с различными поражениями двигательной системы, но для случаев, когда инвалид может выполнять приседания.
Группа изобретений относится к вариантам мускульного привода. Привод по первому варианту содержит педали или рукоятки и крутильную пружину, которая с одного конца соединена с нагрузкой, например с движителем, а с другого конца соединена с обгонной муфтой, закрепленной в станине, и с еще одной или несколькими обгонными муфтами, соединенными с педалями или рукоятками. Все обгонные муфты допускают вращение второго конца пружины только в одну сторону. Привод по второму варианту содержит педали или рукоятки, соединенные с компрессором, который соединен с емкостью, соединенной с пневмодвигателем. Выход газа из пневмодвигателя направлен на вход компрессора через промежуточную эластичную емкость. Обеспечивается получение максимальной степени превращения мускульной энергии в произведенную работу. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к транспортным средствам, аккумулирующим энергию в маховике
Главный лесничий герцога Баден-Вюртембергского Карл Фридрих Драйс барон фон Зауэрбронн (Karl Friedrich Christian Ludwig Freiherr Drais von Sauerbronn , 17851851) получил патент на двухколесный велосипед в 1817 году. После того как 12 июля 1817 года Драйс на своей машине проехал за час 15 километров, велосипед вошел в моду. И тут же изобретатели Старого и Нового Света начали наперегонки состязаться в усовершенствовании двухколесного «костотряса». К концу XIX века, когда велосипед уже имел современные формы, велоконструкторы успели получить несколько десятков тысяч патентов. Однако этот процесс, несмотря на кажущуюся его нелепость, продолжается и сейчас, в XXI веке. При этом патентуются не только курьезные модели велосипедов, но и вполне прогрессивные машины, имеющие неоспоримые достоинства по сравнению с каноническим двухколесным приспособлением для езды при помощи мускульных усилий.
Два колеса много!
Некогда в цирке была популярна езда на одноколесном велосипеде, требующая от артистов немалой сноровки, поскольку данная конструкция весьма неустойчива. Сейчас, в связи с ростом популярности экстремальных развлечений, акробатом стал как минимум каждый пятый молодой человек. В связи с этим точно такие же, как и в цирке, монопеды, правда, с седлом, а иногда и с рулем, появились в широкой продаже. И экстремалы используют их для таких развлечений, как, например, соревнования по покорению Эйфелевой башни . Разумеется, поднимаются они по ступеням, а не по наружной стороне башни.
Однако оказалось, что и одноколесной конструкции вполне можно придать значительную устойчивость и применить ее для поездок отнюдь не спортивных и далеко не молодых людей. Изобретатель Олег Маханьков снабдил серийное велосипедное колесо четырьмя металлическими пластинами. Две из них постоянно параллельны земле. Две другие, благодаря шарнирам и пружинной подвеске, изменяют угол наклона в зависимости от рельефа дороги, скорости езды и положения тела наездника. К верхней параллельной пластине крепится ось колеса, к нижней рама седла. Это приводит к тому, что центр тяжести конструкции существенно смещен вниз, в связи с чем достигается приемлемая устойчивость. При езде по ухабам за счет продуманной системы амортизации наездник, невзирая на рельеф, движется строго в горизонтальной плоскости.
 |
Существует и принципиально иное расположение велосипедиста относительно колеса он находится внутри, примостившись на небольшом сиденье, вращая педали и управляя диковинной конструкцией при помощи обычного руля. Качение внешнего колеса диаметром 1, 74 метра осуществляется за счет нейлоновых роликов. Велосипедист «карабкается» на переднюю часть колеса при помощи педалей, связанных с фрикционной передачей. Такая конструкция также устойчива за счет низкого центра тяжести. Правда, при торможении возникают проблемы: в этот момент необходимо отклониться назад, поскольку за счет инерции седока может крутануть так, что он окажется ногами вверх, головой вниз. Когда же происходит экстренное торможение, срабатывают выдвижные «лапы» с роликами на концах. Они предотвращают кувырок.
Такие велосипеды серийно выпускаются в Китае . Правда, изобретены они бразильцем Тито Лукасом Оттом (Tito Lucas Ott). Да и не велосипед он изобретал, а моноцикл с двигателем внутреннего сгорания. Не так давно его изобретение, в реализации которого прежде многие сомневались, было использовано как впрямую в США налажен выпуск бензиновых моноциклов, так и с расчетом на силу мышц ног. И тут инициативу захватили китайцы, у которых суммарная сила мышц огромна, а с бензином и моторами намного хуже.
С определенной натяжкой можно назвать велосипедом конструкцию, созданную американцем Брюсом Макленнаном Блэквеллом (Bruce MacLennan Blackwell), поскольку изобретатель снабдил маленькое колесо диаметром 25 сантиметров электромоторчиком, работающим от аккумулятора. Ни седла, ни руля поворота у моноцикла нет. Человек просто встает на две подножки, расположенные по бокам от колеса, и едет. Управление осуществляется при помощи отклонения тела в нужную сторону. Для увеличения скорости надо отклониться вперед, для торможения назад. Проблема повышения устойчивости моноцикла решена при помощи использования высокоскоростного гироскопа. Решена в достаточной степени, поскольку Блэквелл, не будучи эквилибристом, до сих пор не только не сломал ни одной кости, но и не нажил синяков.
Минималисты
В связи с тем, что крупные города мира страдают от перегруженности транспортных артерий, в последнее время стала актуальна проблема создания компактных складных велосипедов. На них можно добраться до ближайшей станции метро, а потом, провезя велосипед под землей, доехать до места работы. В Англии создан велосипед, который можно сложить за 30 секунд и, что самое главное, спрятать его в чемодан, чтобы не торчали руль и педали. Пока это изобретение лондонцы не сметают с прилавков, а воспринимают лишь как игру блестящего ума.
Еще более компактный велосипед сконструировал Клайв Синклер (Clive Sinclair), известный изобретатель, в свое время создавший популярный компьютер Spectrum. Его велосипед, получивший название A-Bike , за двадцать секунд укладывается в кейс. В разобранном состоянии он похож на букву А (отсюда и название A-Bike). При всем при том эта кроха способна выдерживать 120-килограммового седока и позволяет передвигаться со скоростью 24 км/час. Снизить вес велосипеда до 5 килограммов удалось за счет того, что большинство его деталей изготавливается из пластика.
Модель Синклера породила соревновательный эффект. Складные портативные велосипеды начали выпускать во Франции , в Японии и в Америке . Несомненно, такое средство передвижения было бы очень полезно и в Москве, несмотря на то, что столичное правительство судорожно накручивает вокруг Кремля все новые и новые транспортные кольца.
Самый же маленький и легкий велосипедик сделал электромонтер из Польши Збигнев Ружанек. Он весит всего 1,5 килограмма. Диаметр переднего колеса 11, а заднего 13 миллиметров. Велосипед всем хорош за исключением того, что он не имеет абсолютно никакой практической пользы. Ружанек сделал его исключительно для того, чтобы попасть в книгу рекордов Гиннесса . Бравый электрик проехал на своем хлипком аппарате 5 метров, прославился на весь мир, на том и успокоился.
Друзья парадокса
Есть изобретатели, которые с блеском доказывают, что механика сулит нам еще немало открытий чудных. К таковым относится физик-ядерщик Юрий Макаров . Выйдя на заслуженный отдых, он применил свой интеллектуальный потенциал для изобретения принципиально новых конструкций велосипедов. В одной из его моделей педали вращаются... в обратную сторону! Казалось бы, работа совершается та же самая, однако в ней участвуют другие группы мышц, более сильные. Поэтому на велосипеде Макарова можно развивать большую скорость при тех же самых усилиях. В другой модели установлена коробка автоматического переключения передач, а велосипедная цепь представляет собой лист Мёбиуса , что позволяет заметно увеличить КПД механизма. Есть модель-«тяжеловоз», при помощи которой изобретатель-пенсионер буксирует микроавтобус и перевозит 100-килограммовые грузы.
На Московском международном салоне промышленности Макарова наградили Большой золотой медалью «Архимед-99». Его велосипед экспонировался на выставке техники будущего в Милане. Этим все и закончилось. Отечественные велосипедостроители внедрять в производство машину Юрия Алексеевича категорически отказались, посчитав, что это самое будущее в нынешнем веке не наступит.
Инженер из Барнаула Геннадий Васильев за свой велосипед получил еще более высокую награду Золотую медаль Международной женевской выставки изобретений по номинации «механика». Эта награда особо ценна, поскольку 15 последних лет в этой номинации лауреаты не назначались.
 |
Велосипед Васильева способен развивать скорость в 75 км/час. При этом педали крутить не надо, они совершают линейные возвратно-поступательные движения. Секрет столь высокой эффективности механизма заключается в том, что в нем применен «принцип юлы». Припомним, как в годы нашего золотого детства мы раскручивали юлу до запредельных скоростей, юла приобретала свойства гироскопа. Такая передача давно известна в машиностроении, и называется она шарико-винтовой. Условно говоря, она представляет собой «разболтанную» пару винтгайка, промежутки между которыми заполнены шариками. Если сверху давить на винт, гайка начинает вращаться. При этом изобретатель не слепо скопировал известную передачу, а модернизировал ее, так что вполне можно говорить о «передаче Васильева».
В Женеве на «нового Кулибина» обрушилась лавина предложений от иностранных фирм о сотрудничестве. Ему приглянулся бельгийский машиностроительный концерн. Однако вскоре у Васильева создалось ощущение, что компаньоны намереваются, как говорят в российских деловых кругах, кинуть его. И он вернулся домой, чтобы внедрить своего чудо-коня в российское производство. Однако родина встретила Васильева неприветливо. Уже четыре года он пытается найти взаимопонимание в различных инстанциях.
А велосипед Федора Сычева из Набережных Челнов позволяет без больших физических затрат подниматься на гору. Это достигается за счет использования кривошипно-шатунного механизма с большим рычагом. И у него точно такая же история с внедрением изобретения в производство. Можно предположить, из-за того, что наша страна имеет преимущественно равнинный рельеф. В странах Закавказья, а, тем более, в Непале ему цены бы не было.
А вот канадские производители велосипедов, компания Ktrak Cycle , позаботились о велосипедистах на славу. Известно, что зима в Канаде не менее снежная, чем, скажем, в Сибири . А по сугробам и льду на велосипеде кататься не слишком весело. И тогда остроумные канадцы заменили переднее колесо лыжей, а заднее гусеничным приводом. Конструкция достаточно проста, и утяжеляет велосипед всего на два с половиной килограмма. Тем не менее, усовершенствованный таким образом велосипед без особых проблем едет не только по снегу, но и по песку что также непросто для обычных «байков». Востребованность изобретения оказалась такова, что уже на выставке Interbike, где новинка впервые была представлена публике, нашлось немало желающих приобрести эту систему. Главная же ценность пакета Ktrak в том, что вам не нужно приобретать новый велосипед: достаточно переоборудовать уже имеющийся в наличии горный велик. А весной вы снова поставите на него колеса, и, как ни в чем не бывало, поедете по любимым оврагам и перелескам.
Весьма полезную модель велосипеда придумали в американском университете Пердью (Purdue University). Велосипед имеет два задних колеса, которые в неподвижном состоянии располагаются под углом друг к другу, соединяясь вверху и расходясь внизу. За счет этого получается устойчивый трехколесный велосипед, на который с легкостью садится и начинает крутить педали ребенок либо не обученный езде «чайник». По мере увеличения скорости и обретения велосипедом инерционной устойчивости задние колеса соединяются в единое колесо. При остановке происходит обратный процесс колеса внизу «растопыриваются».
На арене эксцентрики!
В этой номинации у нас всего два кудесника велосипедостроения. Но каких!
Тим Пикенс (Tim Pickens), президент британской фирмы Orion Propulsion , занимающейся разработками в области ракетостроения, в начале 2006 года прикрепил на свой серийный велосипед реактивный двигатель, который используется для коррекции орбиты спутников. К счастью, он заправил его не ракетным топливом, благодаря чему не улетел под облака. В качестве топлива бесстрашный Пикенс использовал мазут, в связи с чем тяги хватило только на то, чтобы за пять секунд разогнать мистера Пикенса лишь до скорости 100 км/час.
А кубанский пенсионер Евгений Михайлов использует для перемещения в пространстве сконструированного им велосипеда конскую тягу. Процедура такова. Михайлов сажает «на облучок» велосипеда специально обученного коня, прикрепляет к его копытам педали, и конь начинает их крутить. И крутит так усердно, что конструкция несется по проселочной дороге со скоростью 70 км/час. Велосипедист управляет машиной при помощи руля, а поддает газа вожжами. Есть коробка передач на три скорости. Вот только тормоза пока отсутствуют. Потому что конструктору сейчас не до таких мелочей. Он загорелся идеей создать конный аэроплан того же принципа действия. Остается не вполне понятным, как на эти эксперименты смотрят кубанские защитники животных?
Использование: в качестве грузового велосипеда. Сущность: велосипед трехколесный с двумя рамами и маховиком имеет дополнительный привод маховика, выполненный с возможностью взаимодействия посредством электромагнитных элементов управления с основным приводом. 9 ил., 1 табл.
Изобретение относится к грузовому велосипеду, известен 2-местный тандем, к которому прицепляется тележка, такая конструкция в городских условиях не удобна из-за его хранения и очень трудно с грузом преодолевать подъемы. Цель облегчение конструкции и возможного хранения в домашних условиях и перевоза по 150 кг груза при скорости 30-35 км/ч. Достигается это тем, что велосипед состоит из двух рам, параллельно расположенных, с цельнолитыми колесами, объединенными одной осью, с внутренней стороны правого колеса находится маховик, насаженный на подшипник качания, который напрессован на ось задних колес, но имеющие отдельные приводы, состоящие из звездочек разных диаметров, увеличивающих скорость вращения по отношению к колесу в несколько раз, на концах валика напрессованы подшипники, на которые крепятся концы рам. На подшипник маховика напрессована также ведущая звездочка, учитывая, что маховик развивает окружную скорость до 700 м/с, а колеса максимум 12 м/с при оказании маховиком помощи велосипеду особенно при преодолении подъемов ведущая звездочка маховика с торцевой стороны имеет зубья. Правое и левое колеса напрессованы на общий валик, на него насажена ведущая звездочка правого колеса с зубьями навстречу зубьям маховика, во избежание резкого рывка при включении маховика, осуществляется за счет разницы диаметров звездочек сцепления и самого общего вала, что предохраняет от резкого рывка и не допускает увеличение окружной скорости колес. Управляет велосипедом велосипедист, сидящий на правом колесе, имеет общую раму с передним колесом. Велосипедист, сидящий на седле левого колеса, вращает педали с ведомой звездочкой, валик которого закреплен на площадке 28, этот же велосипедист для увеличения мощности за счет отбора кинетической энергии от маховика, отключает ток, подающий на электромагнит 33, от динамки, вращающей передним колесом, пружина разжимается, толкает упорную шайбу, которая прикреплена к трубе, внутри которой находится общий вал 9. Труба другим концом из пластмассы ввинчена в ведущую звездочку правого колеса, которая по шлицу сдвигается вправо и зубья ведущих звездочек сцепляются. Привод маховика имеет для увеличения окружной скорости кроме ведомой звездочки еще дополнительно промежуточные звездочки малого диаметра и большого, насаженные на одном подшипнике качания, и цепью "гала" передает вращение ведущей звездочке маховика. П р и м е ч а н и е. Подшипник промежуточных звездочек насажен на валик, закрепленный к раме. Привод маховика огражден сверху щитком, а бока с одной стороны ограждены правым колесом, а с другой грузовым коробом, который свободно вставлен между колес, его днище из пластмассы, а по периметру прикреплена капроновая сетка, закрепленная вверху к рамке. Отливаются колеса, маховик и рамы из сенталла, содержащего 65% полиацена и 35% порошка магния, такой полимер по плотности, упругости способен выдержать полную нагрузку, приходящуюся на грузовой велосипед при удельном весе Р 1,21 г/см 3 . Ориентировочный вес главных деталей приведен в таблице. На фиг. 1 показан грузовой 3-колесный велосипед, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг.3 то же, вид с торца; на фиг.4 узел колеса ведущей звездочки с зубьями сцепления, вид с торца; на фиг.5 то же, колесо, вид сбоку; на фиг.6 узел маховика, вид сбоку; на фиг.7 шайба, напрессованная на подшипник маховика, вид сбоку; на фиг.8 левое колесо, вид сбоку; на фиг.9 устройство для подключения или отключения маховика от передачи энергии колесам, вид сбоку. На фиг.1-9 приняты следующие обозначения: 1 заднее правое колесо, 2 заднее левое колесо, 3 переднее колесо, 4 маховик, 5 грузовой короб, 6 подшипники качания, 7 подшипник качания маховика, 8 ведущая звездочка маховика, 9 вал задних колес, 10 ведущая звездочка маховика, 11 промежуточные звездочки привода маховика, 12 ведомая звездочка правого колеса, 13 ведомая звездочка левого колеса, 14 ведущая звездочка правого колеса, 15 ведущая звездочка левого колеса, 16 цепь "Гала", 17 правая рама, 18 упорная трубка, ввернутая в ведущую звездочку правого колеса, 19 пружина подачи для зацепления звездочек, 20 упорная шайба, сжимающая пружину, 21 педаль левого колеса, 22 педаль правого колеса, 23 шайба, насаженная на подшипник маховика, с зубьями зацепления, 24 зубья ведущей звездочки колеса, 25 зубья зацепления узла маховика, 26 руль, 27 держатель левому велосипедисту, 28 площадка для крепления держателя и педального валика, 29 капроновая сетка, 30 днище короба, 31 поводок от упорной шайбы, 32 якорь, 33 электромагнит, свободно сидящий на валу, 34 удерживающие шайбы электромагнит. Особенностью изобретения является его легкость, оказание маховиком помощи велосипедистам при преодолении подъемов, не требует жидкого топлива, как требуют мопеды или мотоциклы. По окончании перевозок короб вынимается, складывается и для него легко найти место для хранения, левое колесо также отделяется от правого колеса, такому велосипеду пока аналога нет. Работа грузового велосипеда. Велосипедист, сидящий на правой раме, управляет велосипедом, а движение производится одновременно двумя велосипедистами путем кручения педалей 21 и 22, вращая этим звездочки 12 и 13, а звездочка 10 вращает промежуточные звездочки 11 и 14, передавая целью "Гала" вращения звездочки 8, такое устройство привода маховика создает ему значительную окружную скорость, не влияя на обороты задних колес. Вращение маховика свободное до тех пор, пока велосипедист, сидящий на левой раме, не включит ток, который вырабатывает динамо, вращаемое передним колесом, от чего электромагнит 31 притянет якорь 32, а этим он сожмет пружину 19 и одновременно притянет за собой шайбу 20, которая соединена с трубкой из пластмассы, внутри этой трубки проходит вал, соединяющий задние колеса, другой конец этой трубки ввинчен в ведущую звездочку правого колеса, в таком положении маховик с колесом разобщены и каждый из них имеет свои окружные скорости, при обесточивании электромагнита пружина выпрямляется, сдвигает шайбу, которая своей трубкой двигает по шлицам воздушную звездочку 16 правого колеса, которая имеет зубья в сторону маховика, при этом ее зубья зайдут за зубья звездочки маховика 8, отчего маховик начнет передавать кинетическую энергию колесам, которые, имея разные диаметры сцепления звездочек и самого вала 9, при произведут резкого рывка, а окружная скорость колес незначительно увеличится. Привод маховика ограждается сверху щитком, а бока с одной стороны ограждаются правым колесом, с другой грузовым коробом, по его периметру натянута капроновая сетка, отливаются колеса, маховик и рамы из легких материалов, в том числе из сектилла, содержащего 65% полиацена и 35% порошка магния, такой полимер по плотности, упругости способен выдержать полную нагрузку, приходящуюся на грузовой велосипед, общий вес без груза составит максимум 20 кг. Экономический результат. Указанная конструкция грузового велосипеда предназначена для перевозки с.х. продукции с приусадебных участков и городскими жителями или мелкими фермерами, экономя деньги на поездки пригородным поездом или автобусами, а также экономя средства на приобретение бензина. Его особенность состоит и в том, что он не требует отдельно складского помещения из-за того, что он легко разбирается и хранить его можно на балконе или лоджии.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТРЕХКОЛЕСНЫЙ ВЕЛОСИПЕД С ДВУМЯ РАМАМИ И МАХОВИКОМ, содержащий колеса и привод, выполненный в виде ведомой звездочки, связанной посредством цепной передачи с ведущей звездочкой, установленной на оси колеса и промежуточной звездочкой, и маховик, свободно установленный на оси вне колеса и соединенный с валом посредством муфты, отличающийся тем, что он снабжен приводом маховика, выполненным в виде ведущей звездочки размещенной на подшипнике маховика, ведомой звездочки, установленной на оси ведомой звездочки, и промежуточной звездочки с электромагнитными элементами управления, установленными на оси колеса для взаимодействия ведущей звездочки маховика с ведущей подпружиненной звездочкой колеса, установленной на шлицах.Практически все конструкции привода велосипедов имеют общий недостаток, снижающий их кпд. Этот порок заключается в неэкономичном расходовании мускульной энергии при смене усилий с одной ноги на другую во время прохождения педалями «мёртвых точек» (вертикального положения шатунов). Большая часть мускульного усилия в этот момент направлена к оси вращения педалей и не столько совершает полезную работу, сколько повышает износ подшипников каретки.
Не зря велосипедисты перед началом движения выводят шатуны из вертикального положения. В результате рабочий ход начинается при частичной потере мускульной энергии, что вызывает преждевременную усталость велосипедиста. Предлагаемое усовершенствование велосипедного привода устраняет этот недостаток, позволяя любителям дальних поездок ехать в экономичном режиме, рационально используя мускульную энергию, расходуя её почти как при обычной ходьбе.
Для этого в конструкции привода используется устройство прерывания взаимодействия шатунов с ведущей звёздочкой, обеспечивающее свободное и быстрое прохождение шатунов с педалями секторов около «мёртвых точек» за счёт инерции. Общий вид конструкции привода велосипеда с инерционным прерывающим устройством показан на рисунке 1, где шатуны 1 (с педалями) закреплённые на кареточном валу 2, имеют подвижное (скользящее) соединение с ведущей звёздочкой 3 за счёт взаимодействия шипов, выполненных на втулке 4, закреплённой на правом шатуне, и диаметральных пазов - на ведущей звёздочке 3.
Пазы позволяют шатунам быстро проходить неэффективную зону, а спиральная пружина изгиба 5 - смягчает удар в конце их свободного хода. Как видно из рисунка привода, конструктивному изменению подвергается только соединение ведущей звёздочки с правым шатуном, поэтому подобный привод можно изготовить на любой модели велосипеда. Для этого из стали ЗОХГСА изготавливается втулка с выступами согласно чертежу поз.4, которая приваривается к шатуну, снятому с кареточного вала и доработанному в соответствии с чертежом поз.1.
Ведущая звёздочка тоже дорабатывается - в ней выполняются пазы под выступы втулки. Пружина изготавливается «на холодную» из углеродистой проволоки диаметром 4 - 5 мм и содержит один неполный виток. Концы пружины можно загнуть в домашних условиях после нагрева места изгиба проволоки над газовой горелкой. Направляющая шайба 10 изготавливается согласно чертежу из любой стали. При установке ведущей звёздочки в её пазы вставляются шипы втулки 4, на которых крепится шайба 10 тремя винтами М4.
Ограничитель 6, выполненный из мягкой проволоки и закреплённый на ведущей звёздочке путём загиба концов на её перемычках-лучах, препятствует отходу от плоскости звёздочки пружины при её напряжённом состоянии во время работы. Далее правый шатун 1 с ведущей звёздочкой обычным способом закрепляется на валу 2 кареточного узла велосипеда с помощью клина 9. При установке пружины один её конец устанавливается в подходящее отверстие на ведущей звёздочке, а другой загнутый конец обхватывает шатун около педали.
Для расширения регулировки усилия пружины 5 на ведущей звёздочке дополнительно сверлится ряд отверстий по диаметру проволоки для установки в них отогнутого конца пружины. Работает привод следующим образом. В начальный период, например при установке правой "ноги на правую педаль, находящуюся в верхнем положении, шатуны 1 совместно с валом 2 и втулкой 4 поворачиваются до рабочего взаимодействия шипа втулки с ведущей звёздочкой 3, при этом пружина 5 сжимается и создаёт крутящий момент на ведущей звёздочке. После приложения мускульного усилия к правой педали ведущая звёздочка приводится во вращение - и велосипед разгоняется.
При приближении правой педали к крайнему нижнему положению происходит прерывание рабочего взаимодействия шатунов (шипа втулки) с ведущей звёздочкой путём задержки вращения шатунов относительно ведущей звёздочки после снижения усилия на педаль за счёт обратного действия пружины и инерционного движения велосипеда. При этом пружина поддерживает вращение звёздочки и отводит её от взаимодействия с шатунами.
В результате в начале следующего рабочего цикла шатуны переходят область вертикального положения с некоторым обратным угловым смещением относительно ведущей звёздочки, что обеспечивает свободный переход вертикального положения и очередное аккумулирование пружины уже для левого кривошипа. Далее процесс работы привода повторяется. Свободный переход педалями крайних верхних и нижних положений исключает потери мускульной энергии при смене циклов их работы, что повышает кпд привода.
В установившемся режиме работы происходит задержка вращения шатунов, а затем они эффективно подталкивают ведущую звёздочку. В результате вращение педалей осуществляется в экономичном «толкательном» режиме. Такой режим работы позволяет без излишних усилий и длительное время поддерживать высокую скорость, что подобно поддержанию вращения маховика прерывистым касательным усилием. Задержка вращения шатунов способствует компенсации инерционных сил, действующих на ноги велосипедиста в области «мёртвых точек» при их быстром вращательном перемещении.
На экономичность и стабильность работы привода влияет усилие аккумулирования пружины, которое подбирается в зависимости от массы и физической подготовки самого велосипедиста. Если после рабочего хода шатуны не отводятся от ведущей звёздочки - то надо установить более упругую пружину. И наоборот, если для свободного перехода педали верхнего положения к ней прикладывается заметное мускульное усилие и при рабочем ходе отсутствует рабочее взаимодействие шатунов с ведущей звёздочкой - то упругость пружины необходимо снизить.
Это можно сделать путём подбора диаметра пружинной проволоки. Для нормальной работы привода величина обратного перемещения кривошипов должна быть меньше их начального углового смещения. При таких условиях в переходных процессах работы поддерживается начальный крутящий момент на ведущей звёздочке, что дополнительно усиливает демпфирующие свойства пружины для сглаживания пиковых нагрузок при толкательном вращении ведущей звёздочки.
При освоении поездок на велосипеде с таким приводом от велосипедиста требуется определённое внимание за контролем равномерности вращения ведущей звёздочки со свободным ходом шатунов. При получении определённых навыков равномерность вращения ведущей звёздочки и величина обратного перемещения шатунов поддерживаются автоматически и не представляют каких-либо затруднений и дискомфорта.
Экспериментальные ходовые испытания в пределах 3500 км подтвердили экономичность и надёжность работы привода. По сравнению с обычным велосипедом заметно снижается утомляемость при дальних поездках, что расширяет возможности велосипедиста. Возможно, подпружинивание педалей относительно ведущей звёздочки также может занять своё место в большом спорте, как и подпружинивание задней части лезвия относительно пятки ботинок беговых коньков.
«Экономичный» велопривод: 1-доработанный правый шатун с педалью; 2 - вал каретки; 3-доработанная ведущая звёздочка цепной передачи; 4 - втулка (сталь ЗОХГСА, круг 55); 5 - пружина кручения (углеродистая проволока 05); 6 - ограничитель пружины (мягкая проволока диаметром 4); 7-приводная цепь; 8-приводная звёздочка; 9 - клин крепления шатуна на валу; 10-направляющая шайба (сталь, лист s3); 11 -крепёж шайбы к втулке (винт М4, 3 шт.); 12 - кареточный узел
