Инерционный велосипед
Юный техник 1999-10, страница 61
сеть переменного «ока в качестве балластных, заменяющих резисторы, но тогда они не за^жаются, а пеоеээряжаюгся 100 раз в секунду, а запасенная конденсатором энергия используотся во внешней цепи
Но если в рукоятку сковороды спрягать ионисгор — конденсатор с двойным электрическим слоем, — а в днише разместить нагревательный элемент, то такое «чудо* может стать реальностью
Дело в том, что удельный заряд иочисторов в десятки тысяч раз пре восходит заряд обычных конденсэ-тоээв, и они все шире применяются в качестве накопителей энергии в самых разнообразных устройствах, даже играют роль сгартерных аккумуляторов в автомобилях. Так что с куском мяса или котлетами справятся запросто.
ВЕЛОСИПЕД С МАХОВИКОМ
«Я любитель быстрой езды на велосипеде, но ставить мотор на свой байк не хочу — и внешний вид пор-тит и шумит сильно, — пишет наш постоянный читатель Егор Масальский иэ Орска. — Вот я и придумал выход: что, если поставить на велосипед маховик? Махови^ный двигатель бесшумный, его легко спрятать под красивым кожухом. Маховик можно раскручивать дома, перед вь i-еадом на проулку, а в поездке подзаряжать его при спуске с горки*.
Идея маховичного (инерционного) двигателя известна В Англии был даже построен опытный образец тролле!i6yca, маховик которого раскручивался на остановках от уличной электросети. Е прошлом
У инерционных приводов много привлекательных свойств — большой запас энергии, бесшумчосто работы, чистота, но есгь и недостатки Главный — сдерживающий широкое их применение в технике — это сложный привод от маховика к раздаточному валу. Ведь маховиг вращается с постоянной огромной скоростью, и жесткое сцепление, нагример шестеренчатое, не пойдет, а фрикционы часто ropw и неэкономичны, переводят много энергии в тепло. Кстати, велосипедный маховик легко подключать к колесу Достаточно между колесом и маховиком ввести передвточный ролик, как показано на рисунке. Механизм этот тоже далек от совершенства, но про« – и вполне функционален, в отличие от предлагаемого Егором хра повика и звездочек.
Это могло бы сделать идею Егора осуществимой. Но, увы, не только в механике дело. Оценивая идею Егора Масальского как любопытную, эксперты ПБ вспомнили о так называемом гироскопическом эффекте Любое вращающееся тело, и маховик не исключение, стрраетоя сохранить свое положение в пространстве И если для массивного автобу
«ЭКОНОМИЧНЫЙ» ВЕЛОПРИВОД С ПОВЫШЕННЫМ КПД
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.
(Автор: В.ЗЕЛЕНОВ, г. Воронеж)
«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
Американцы представили проект серийного велосипеда с рычажной передачей
Компания NuBike представила велосипед с рычажным приводом, который приводится в движение за счет попеременного нажатия на педали, а не их кручения. По мнению разработчиков, поездка на таком велосипеде будет энергоэффективнее, чем на обычном велосипеде с цепным приводом. NuBike запустила кампанию по сбору средств на производства велосипеда на Kickstarter, а его цена составляет 3600 долларов.
Первые велосипеды с педалями стали появляться в начале 19 века, и поначалу их создатели экспериментировали с различными конструкциями. Однако в 1879 году был создан первый велосипед с цепной передачей на заднее колесо и с тех пор этот тип трансмиссии стал абсолютно доминирующим в велосипедостроении. Тем не менее, некоторые инженеры продолжают экспериментировать с альтернативными трансмиссиями, в том числе рычажной. За последние полтора века было создано множество реализаций такой трансмиссии с различными конструкциями, однако все их объединяет то, что во время езды велосипедист не крутит педали в одну сторону, а попеременно нажимает и отпускает их.
Компания NuBike представила проект серийного велосипеда с рычажным приводом. Во время езды велосипедист поочередно нажимает на два длинных рычага. При этом каждый из рычагов соединен с помощью кривошипа с диском, который в свою очередь передает вращение на вал и колесо. Разработчики утверждают, что такая конструкция позволяет передвигаться более эффективно благодаря применению длинного рычага, а также тому, что нога велосипедиста совершает практически вертикальные движения. Кроме того, они отмечают, что такая трансмиссия позволяет быстрее и проще снимать заднее колесо для транспортировки.
Привод оборудован четырьмя передачами, которые, по-видимому, имеют конструкцию планетарной передачи и скрыты внутри блока, устанавливаемого на вал заднего колеса. Инженеры разработали углеволоконную раму массой менее 1,4 килограмма, а весь велосипед имеет массу десять килограммов. Стоимость велосипеда составляет 3600 долларов, а в случае успешного финансирования кампании поставки велосипедов начнутся в августе 2019 года. Стоит отметить, что на момент публикации заметки проект собрал 241 доллар из запрашиваемых 347 тысяч.
Помимо рычажной трансмиссии есть и смежные конструкции. К примеру, компания ElliptiGO производит велосипеды, на которых человек нажимает на две педали, перемещая ноги подобно тому, как они двигаются на эллиптическом тренажере. Также существуют и альтернативные трансмиссии, совершенно не похожие ни на цепной, ни на рычажный привод. К примеру, в прошлом году датская компания CeramicSpeed показала прототип велосипеда с трансмиссией, в которой вращение передается с ведущего диска на ведомый через соединяющий их вал. Такие велосипеды также имеют долгую историю, однако новый прототип имеет заметное отличие от предыдущих разработок. Дело в том, что вал в нем может передавать вращение на 13 разных колец на ведомом диске, благодаря чему велосипед имеет 13 скоростей.
Американцы представили проект серийного велосипеда с рычажной передачей
Компания NuBike представила велосипед с рычажным приводом, который приводится в движение за счет попеременного нажатия на педали, а не их кручения. По мнению разработчиков, поездка на таком велосипеде будет энергоэффективнее, чем на обычном велосипеде с цепным приводом. NuBike запустила кампанию по сбору средств на производства велосипеда на Kickstarter, а его цена составляет 3600 долларов.
Первые велосипеды с педалями стали появляться в начале 19 века, и поначалу их создатели экспериментировали с различными конструкциями. Однако в 1879 году был создан первый велосипед с цепной передачей на заднее колесо и с тех пор этот тип трансмиссии стал абсолютно доминирующим в велосипедостроении. Тем не менее, некоторые инженеры продолжают экспериментировать с альтернативными трансмиссиями, в том числе рычажной. За последние полтора века было создано множество реализаций такой трансмиссии с различными конструкциями, однако все их объединяет то, что во время езды велосипедист не крутит педали в одну сторону, а попеременно нажимает и отпускает их.
Компания NuBike представила проект серийного велосипеда с рычажным приводом. Во время езды велосипедист поочередно нажимает на два длинных рычага. При этом каждый из рычагов соединен с помощью кривошипа с диском, который в свою очередь передает вращение на вал и колесо. Разработчики утверждают, что такая конструкция позволяет передвигаться более эффективно благодаря применению длинного рычага, а также тому, что нога велосипедиста совершает практически вертикальные движения. Кроме того, они отмечают, что такая трансмиссия позволяет быстрее и проще снимать заднее колесо для транспортировки.
Привод оборудован четырьмя передачами, которые, по-видимому, имеют конструкцию планетарной передачи и скрыты внутри блока, устанавливаемого на вал заднего колеса. Инженеры разработали углеволоконную раму массой менее 1,4 килограмма, а весь велосипед имеет массу десять килограммов. Стоимость велосипеда составляет 3600 долларов, а в случае успешного финансирования кампании поставки велосипедов начнутся в августе 2019 года. Стоит отметить, что на момент публикации заметки проект собрал 241 доллар из запрашиваемых 347 тысяч.
Помимо рычажной трансмиссии есть и смежные конструкции. К примеру, компания ElliptiGO производит велосипеды, на которых человек нажимает на две педали, перемещая ноги подобно тому, как они двигаются на эллиптическом тренажере. Также существуют и альтернативные трансмиссии, совершенно не похожие ни на цепной, ни на рычажный привод. К примеру, в прошлом году датская компания CeramicSpeed показала прототип велосипеда с трансмиссией, в которой вращение передается с ведущего диска на ведомый через соединяющий их вал. Такие велосипеды также имеют долгую историю, однако новый прототип имеет заметное отличие от предыдущих разработок. Дело в том, что вал в нем может передавать вращение на 13 разных колец на ведомом диске, благодаря чему велосипед имеет 13 скоростей.
