Мускулоліт
Використання: винахід відноситься до літальних апаратів, що наводяться в дію м'язової силою людини. Сутність: мускулолет містить рушій у вигляді двох співвісних роторів протилежного обертання, передавальний пристрій, що складається з електродвигуна та електрогенератора, на якому закріплені педалі. На периферії роторів встановлені маховики. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до легкого літакобудування і, в першу чергу, може бути використане в літальних апаратах, що приводять у дію м'язової сили людини.
Відомий літальний апарат, що приводиться в дію м'язової силою людини, в якому підведення енергії забезпечується рухом плечової частини рук [1] Відомо пристрій для польоту на коротку відстань з використанням м'язової сили, в якому несуча конструкція містить два багатолопатеві і з вінцем повітряних гвинта, що обертаються зустрічно та мають опору в корпусі. Кожен гвинт пов'язаний із гумовим джгутом. Другий нижній кінець джгута закріплений на обох сторонах з віссю педалі, так що завдяки натиску на педалі акумулюється м'язова енергія, яка після спрацьовування блокуючого пристрою передається на гвинт, так що пристрій піднімається з користувачем на кшталт вертольота [2] Недоліком відомих конструкцій є них не використовуються одночасно зусилля рук і ніг (завантажуються лише руки чи ноги), власної ваги та імпульсу руху.
Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого винаходу, взятим як прототип, є вертоліт, що наводиться м'язовою силою людини, в якому несучі гвинти літального апарату, розташовані співвісно, обертаються в протилежних напрямках. М'язова енергія рук і ніг використовується для обертання несучих гвинтів. Енергія рук та ніглюдини передається і розподіляється на несучі гвинти механічним пристроєм, що містить тільки один передавальний ремінь, за допомогою шківів і передавального пристрою [3] Недоліками відомої конструкції є: виключення власної ваги пілота з руху через його сидячого робочого положення; робота м'язів рук та ніг спрямована не вздовж осі симетрії пілота, що знижує ефективність їхньої роботи; відсутня імпульс руху (частина вільного ходу педалей).
Заявляється винахід спрямовано на усунення зазначених вище недоліків відомого, і від його використання може бути отриманий наступний результат: найбільш ефективне використання м'язів рук і ніг за рахунок вертикального розташування пілота; збільшення потужності за рахунок використання у роботі власної ваги пілота; підвищення зусилля на педалі за допомогою використання імпульсу руху (заздалегідь передбачене використання частини вільного ходу педалей), що збільшує зусилля на педалі.
Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що пропонований мускулолет містить рушій, несучі елементи якого являють собою крила, що розширюються до периферії і розташовані радіально у двох рівнях, утворюючи два співвісно розташовані ротори, що обертаються у взаємно протилежних напрямках, на периферії яких встановлено маховик у вигляді металевого обода. Передавальний пристрій складається з електродвигуна, на який передається енергія від електрогенератора, на обох сторонах якого закріплені педалі, так що завдяки впливу на них руками та ногами пілота акумулюється мускульна енергія, яка після спрацьовування передавального пристрою передається на крила, так що пристрій піднімається з пілотом.
В основі пропонованогопристрою не лежить жодна з відомих штучних або природних моделей літаючих апаратів та об'єктів (літак, вертоліт, махоліт), оскільки вони повністю не відповідають фізичним можливостям та природі людини. Необхідна принципово нова модель. Ось ця модель.
1. Двигун Двигун складається з педалей, на які пілот впливають верхніми та нижніми кінцівками, та строп, якими він через плечі та/або пояс шарнірно пов'язаний з базою апарату по центру. Педалі змонтовані на передавальному механізмі, який, своєю чергою, шарнірно пов'язані з базою апарату у її центрі. Шарнірні з'єднання дозволяють пілоту під час роботи відхилятися вправо-вліво. Педалі здійснюють зворотно-поступальний рух по вертикалі та близькому до неї напрямку. Шарнірне кріплення стопи ніг до педалі дозволяє здійснювати робочий хід при русі кінцівок як вниз, так і вгору. З усього шляху педалей від верхньої точки до нижньої, і навпаки, частина його (від 1/3 до 1/2) становить вільний хід, що дозволяє на момент зачеплення з механізмом передачі досягти значного імпульсу руху.
На фіг. 1 де Pp зусилля м'язів рук; Pн- зусилля м'язів ніг; Pв -власна вага пілота; P реакція, видно, що на момент початку робочого ходу (з урахуванням імпульсу руху) пілот розвиває зусилля, більш ніж вчетверо перевищує його власну вагу. Звідси, при робочому ході кожної педалі навіть у 0,25 м потужність, що розвивається, складе 4Pв (0,25 + 0,25) 2Pв кгм/с, де 1 с -час одного повного циклу, тобто. повний хід кожної педалі та повернення її у вихідне положення. При вазі пілота 60 кг потужність дорівнює 260120 кгм/с, або 1,6 л. с. чи 1,1776 кВт. Для порівняння: пілот найпопулярнішого м'язів "Альбатрос" Б. Аллен, чемпіон США з велоспорту, при власній вазі в 61,2 кг розвивав потужність на валугвинта 1 к.с. протягом лічені секунди. Перевага запропонованого технічного рішення очевидно, т.к. Аллен виконував роботу сидячи (майже як пасажир), завантажуючи лише ноги та не використовуючи зусиль м'язів рук, власної ваги та імпульсу руху.
2. Двигун Двигун є крила (а не гвинт), що розширюються до периферії і розташовані радіально в двох рівнях, утворюючи два ротори, що обертаються у взаємно протилежних напрямках. Двигун такої конструкції дозволяє виконати апарат загалом набагато менше габаритів у порівнянні з існуючими м'язами.
приклад. Об'єми паралелепіпедів, в які можна вписати м'яз пропонованої конструкції і відомої, наприклад "Альбатроса", співвідносяться як 1: 30 (48 і 1450 м 3 ).
Крила пропонованого пристрою мають ще дві дуже важливі особливості.
По-перше, т.к. лінійні швидкості різних поперечних перерізів однієї й тієї ж крила різні, то різні і поперечні перерізи, і як розмірами (як, наприклад, у літака), а й у суті, тобто. кожному поперечному перерізу крила має відповідати тільки йому властиве обрис оптимально (відповідне) швидкості його та опору повітря при цьому.
Зібрані на педалях сили застосовуються для обертання електрогенератора. Генератор має конструктивні особливості. По-перше, він плоский щоб уникнути тих же ексцентриситетів, т.к. розташовується по центру бази між ногами пілота, а м'язи ніг працюють ефективніше, коли відстань між ними мінімальна. По-друге, генератор великого діаметра і складається з двох роторів з обмотками, що обертаються у взаємно протилежних напрямках. Саме вибором діаметра генератора та взаємним обертанням роторів одного щодо іншого можна досягти потрібної лінійноїшвидкості руху обмоток роторів однієї відносно іншої, від чого залежить, зрештою, потужність генератора. При традиційному генераторі (при порівняно невеликому діаметрі та нерухомому статорі) без редуктора не обійтися. А це втрати потужності.
Вироблена на електрогенераторі електроенергія по проводах з матеріалу з малим опором подається на електродвигун, що також складається з двох обертових у взаємно протилежних напрямках роторів. До них кріпляться ротори крил.
Особливість винаходу в тому, що: двигуном м'язів є пілот з вертикальним робочим положенням; електричний пристрій, що передає та розподіляє енергію рук і ніг пілота, складається з електродвигуна та електрогенератора; несучі елементи м'язів є крила (а не гвинт, як у відомих) з розташованим на периферії маховиком.
Інші ознаки заявленого м'язу приватні, оскільки характеризують лише конкретне виконання того чи іншого вузла м'яза.
На фіг. 1 показана принципова схема розподілу зусиль пропонованого м'язу; на фіг. 2 принципова схема пристрою пропонованого м'язів; на фіг. 3 Важлива схема механізму передачі пропонованого м'язів.
Пристрій містить двигун, що складається з педалей 1, на які пілот впливає верхніми і нижніми кінцівками, і строп 2, якими він через плечі та/або пояс шарнірно пов'язаний з базою апарату 3 (фіг. 1, 2), передавального механізму, шарнірно пов'язаного з базою 3 апарату в центрі її (фіг. 3) і складається з електрогенератора 4, виконаного плоским і з великим діаметром, що включає два ротори з обмотками, що обертаються у взаємно протилежних напрямках, електродвигуна 5, також складається з двох обертових увзаємно протилежних напрямках роторів, яких кріпляться крила 6, розташовані радіально у двох рівнях, маховика 7, розташованого на периферії крил 6, виконаного у вигляді металевого обода.
Пристрій працює наступним чином.
Пілот пристібає себе стропами 2 до бази 3 шарнірно, стає на педалі 1 і закріплює кінцівки на них шарнірно. Потім починає здійснювати рух по черзі ногами і/або руками лівими, правими, при цьому дещо відхиляючись корпусом вправо і вліво (до набору потрібних обертів генератора), впливаючи при цьому кінцівками та власною вагою на педалі 1, які надають руху ротори генератора 4. Вироблена при цьому енергія подається на електродвигун 5 з роторами, що обертаються у взаємно протилежних напрямках, які, у свою чергу, приводять в рух крила 6. Виникає підйомна сила крила, що забезпечує пересування всього апарату.
Пропонований винахід частково реалізовано у розробці, виготовленні та випробуванні м'язів.
Проведені в ході випробування дослідження підтвердили правильність доказів, відображених у заявці, та переконали у перспективності цих розробок.
1. Мускулолет, що містить рушій, наведений м'язової енергією, несучі елементи якого розташовані співвісно і обертаються в протилежних напрямках, пристрій, що передає і розподіляє енергію рук і ніг пілота на несучі елементи рушія за допомогою передавального пристрою, що відрізняється тим, що несуть елементи крила, що розширюються до периферії і розташовані радіально у двох рівнях, утворюючи два співвісно розташовані ротори, що обертаються у взаємно протилежних напрямках, на периферії яких встановлені маховики, передавальний пристрій складається зелектродвигуна, на який передається енергія від електрогенератора, на обох сторонах якого закріплені педалі так, що завдяки впливу на них рук і ніг пілота механічна енергія перетворюється на електричну, яка після спрацьовування передавального пристрою передається на крила, так що пристрій піднімається з пілотом.
2. Мускулолет по п.1, який відрізняється тим, що маховик, розташований на периферії крил, виконаний у вигляді металевого обода.