Махове колесо олійника

Реферат: UA 106976 U UA 106976 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Застосування махового колеса Олійника передбачається широке. Це транспорт, автомобілебудування, побутова техніка, двигуни, авіація, космічні двигуни, електростанції, наукові дослідження, іграшки, тощо. Колесо та махове колесо (маховик) широко увійшли в сучасну техніку. Колесо є основним конструктивним елементом, що забезпечує пересування транспортного засобу по твердій поверхні. Махове колесо застосовується у двигунах внутрішнього згоряння, електро- та вітростанціях, компресорах, насосах, інерційних двигунах, іграшках, інше. Сучасне колесо [1] має вигляд кола зі спицями або диска, що обертається навколо своєї осі і забезпечує передавання та підтримання руху, призначеного для перетворення поступального руху в обертовий і навпаки. Сучасний маховик [2] являє собою масивний диск або масивне обертове колесо на валу двигуна чи іншої машини, яке вирівнює її хід або яке використовується як накопичувач кінетичної енергії. Перші знахідки моделей коліс є у розкопках трипільських поселень останньої чверті 5 тис. до н. е. (Україна, за тисячоліття до відповідних знахідок у Месопотамії) [3]. Винахід колеса був значним кроком у технічному поступі людства. Прикладами застосування ефекту маховика з найдавніших часів можуть служити гончарний круг, вітряний млин та масивні колеса водяного млина. У запропонованій корисній моделі махове колесо Олійника - це обертова частина із лопатями на ньому і нерухома (або малорухома) частина із поверхнею над обертовою частиною. На фіг. 1 показаний приклад обертової частини махового колеса Олійника або диск з лопатями. Обертова частина також може мати вигляд конуса з лопатями на ньому. На фіг. 2 а-г подані різні види махового колеса Олійника у розрізі, де 1 та 2 - позначення обертової і нерухомої частини, відповідно. На фіг. 2 а показане махове колесо Олійника з відкритою бічною стороною. На фіг. 2 б показане махове колесо Олійника із закритою бічною стороною і наскрізним валом. На фіг. 2 в показане махове колесо Олійника з двома відкритими бічними поверхнями. На фіг. 2 г показане махове колесо Олійника із конусоподібної обертової частини з лопатями (позначення 1) і нерухомої частини (позначення 2). Махове колесо Олійника може перебувати у газовому середовищі та різних рідинах (вода, ртуть, гелій-ІІ, інше). Відстань між обертовим диском з лопатями і нерухомою (малорухомою) поверхнею мінімальна. При обертанні між лопатями утворюються мікровихрі, які підтримують рух обертової частини махового колеса. При цьому між диском з лопатями і нерухомою поверхнею виникає висока сила взаємного притягання або тяга. Для грубого розрахунку величини тяги формула має вигляд: 2/3 Т=(aρNDη0/ηт) , де Т - тяга обертового диска до поверхні, кг; N - потужність двигуна, Вт; D - діаметр обертового диска, м, ρ - густина середовища, η0 - коефіцієнт динамічної в'язкості середовища при нормальній температурі, ηт - коефіцієнт динамічної в'язкості середовища при температурі Т°, а - коефіцієнт, що характеризує динамічну якість махового колеса Олійника, який залежить від взаємної геометрії лопатей і нерухомої частини, коефіцієнт якості має значення 0,3-0,4 одиниць. Площина диска з лопатями розташовується паралельно площині нерухомої (малорухомої) поверхні для максимальної сили тяги. У повітрі швидкість обертання махового колеса Олійника при наближенні до нерухомої поверхні значно зростає. Виникає звук, що нагадує шелест махів крила птаха. Таким чином, махове колесо Олійника поєднує такі властивості: 1) обертова частина із лопатями на ньому; 2) нерухома (або малорухома) частина із поверхнею над обертовою частиною; 3) може перебувати у газовому і рідинному середовищі. Відмінність махового колеса Олійника від звичайного колеса та маховика полягає у наступному: - відрізняється тим, що має обертову частину з лопатями; - відрізняється тим, що має нерухому (або малорухому) частину; 1 UA 106976 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - відрізняється тим, що має комбінації з відкритою бічною стороною, із закритою бічною стороною і наскрізним валом, з двома відкритими бічними поверхнями; - відрізняється тим, що відстань між обертовою частиною з лопатями і нерухомою (малорухомою) поверхнею мінімальна. Застосування махового колеса Олійника передбачається широке. Це транспорт, автомобілебудування, побутова техніка, двигуни, авіація, космічні двигуни, електростанції, наукові дослідження, іграшки, тощо. Велосипед та колеса автомобілів. Встановлення махового колеса Олійника (фіг. 2 а та фіг. 2 в) замість звичайного колеса зі спицями призводить до збільшення обертового моменту і часу обертання колеса велосипеда, ніж звичайного, в 1,1-2 рази. Аналогічно, для коліс всіх транспортних засобів. Побутова техніка. Триватний електродвигун з маховиком діаметра 20 см має тягу 0,4 кг на повітрі; 100-ватний електродвигун з маховиком діаметра 35 см має тягу в кілька кілограмів; 200-ватний електродвигун з маховиком діаметра 20 см має тягу понад 4 кг; 1000-ватний електродвигун з маховиком діаметра 20 см має тягу понад 10 кг. Гладкою поверхнею над обертовою частиною може бути килим або підлога, що прибирається від пилу (грязі з водою). Ніякий сучасний побутовий пилосос, який важить понад 2 кг і потужністю 2000 Вт, не має такої тяги, їхня тяга на порядок нижче. При цьому шум від побутового пилососа становить 70-85 Дб. Пилосос на основі махового колеса Олійника (фіг. 2 а) не тільки витягує сміття з килима або підлоги, але так само і сушить їх. Пил і вода за рахунок відцентрових сил відділяється від потоку повітря і скупчується в спеціальному знімному контейнері. Шум нагадує шелест махів крил птаха. Пилосос з роликами на основі махового колеса Олійника можна приставити до стіни висотного будинку. Поверхнею над обертовою частиною є стіна висотки. Керуючи кутом крильчатки до поверхні, пилосос буде котитися по поверхні і чистити будівлю від пилу, вологи. Аналогічне застосування махового колеса Олійника в рідині, зокрема воді. Триватний електродвигун з маховиком діаметра 9 см має тягу 1,1 кг. Розмістивши білизну на сітці над маховиком, ми маємо силу понад 1 кг, що витягає бруд. Спустивши воду і запустивши маховик, білизна висушиться. 200-ватний електродвигун з маховиком діаметром 6 см і вагою 400 г має тягу до 10 кг у воді. Ніяка сучасна пральна машина, вагою більше 20 кг і потужністю 2000 Вт, не впорається з такою роботою прання та сушіння білизни. При цьому шум від пральної машини становить 60-75 Дб, спостерігається велика вібрація в режимі віджимання. У пральної машині на основі махового колеса Олійника шум - це гідродинамічний шум. Автомобілебудування. Замість стандартного маховика використання махового колеса Олійника (фіг. 2 б). Перевага - полегшеність в кілька разів при досягненні того ж значення обертового моменту. Двигуни. На всіх двигунах встановлення махового колеса Олійника (фіг. 2 б). Кількість оборотів за одиницю часу незначно зменшується, значно збільшується обертовий момент двигуна, що є найважливішою характеристикою двигуна. Не потрібні шестерінки, які виробляють механічний шум від 50 Дб і вище. Космічні двигуни. При куті нахилу між площиною диска з лопатями і нерухомою поверхнею над диском (фіг. 2 г) виникає радіальна сила від вершини кута. Дана сила пропорційна добутку сили тяги на синус кута між двома площинами. Завдяки цьому можливе створення рухомих і літальних апаратів без реактивного струменя хімічної реакції, плазми, фотонів. За середовище можна використовувати ртуть. Найбільш цікаве використання надплинних середовищ, у яких відношення в'язкості  о/  т збільшується в мільйон разів у порівнянні з нормальним станом, наприклад гелій-ІІ [4, 5]. Згідно з наведеною формулою, радіальна сила збільшиться на багато порядків. Для 200 Вт двигуна для середовища гелій-ІІ сила тяги становить понад 100 кг. Супермаховик та акумулюючі електростанції. На базі махового колеса Олійника (фіг. 2 б та фіг. 2 г) полегшується рішення задачі створення супермаховика та його застосування, як у гіробусах та в акумулюючих електростанціях для вирівнювання добового графіка навантаження енергосистеми. Мускулоліт. На теперішній час на мускулольоті піднімаються досвідчені велогонщики, зокрема для перельоту через Ла-манш [6]. При використанні махового колеса Олійника значно зростає обертовий момент. Можливості мускулольота розширюються - доросла здорова людина може літати. Якщо використовувати додатковий електропривід, тоді мускулоліт можна розглядати як особистий транспорт місцевого значення. Економічне обґрунтування. 2 UA 106976 U 5 10 15 20 25 30 35 При заміні традиційних колес та маховиків на махове колесо Олійника ми маємо корисний ефект на 20 % і вище. Кілька прикладів. Велосипед та колеса автомобілів. Застосування махового колеса Олійника замість звичайного колеса зі спицями на велосипеді для збільшення обертового моменту. Аналогічно, для коліс всіх транспортних засобів. З урахуванням, що в світі більш 1 млрд. велосипедів [7], їх заміна на велосипед з маховим колесом Олійника при середній ціні велосипеда 300 $ дає обіг понад $ 300 млрд. З урахуванням заміни коліс всіх транспортних засобів на махове колесо Олійника остання цифра збільшиться в кілька разів. Побутова техніка. Використання махового колеса Олійника, як основного конструкційного елемента для пилососів, пральних машин, сушарок призводить до зниження енергозатрат на побутову операцію в кілька разів, значно знижується шум, а також знижується вартість техніки. Заміна даної побутової техніки на нову з маховим колесом Олійника кожної сім'ї дає обіг $ 400 млрд. Вітроенергетика. До початку 2015 року встановлена загальна потужність усіх вітрогенераторів склала 369 гВт [8]. Застосування махового колеса Олійника дає додатково не менше 27 гВт. При середній ціні 2 цент/кВт·год. отримуємо додатковий економічний ефект $ 1,5 млрд. на рік без урахування витрат на модернізацію вітростанції. Мускололіт з маховим колесом Олійника і додатковим електроприводом. Якщо мускололіт купить кожна 1000 людина у світі при середній вартості $ 2 тис, ми отримуємо оборот не менше $ 14,6 млрд. З урахуванням автомобілебудування, машинобудування, зокрема двигуни, електростанції, космічні двигуни, інше - глобальний економічний обіг від застосування махового колеса Олійника дуже значний. Джерела інформації:. 1. "Колесо" в Академічному тлумачному словнику української мови в 11 томах. - Т. 4, С, 219. 2. Махове колесо, wikipedia. 2015. 3. Колесо изобрели не на Востоке. 2011. http://www.mk.ru/science/2011/06/16/597841-kolesoizobrell-ne-na-vostoke.html. 4. Тилли Д.Р., Тилли Дж. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. - М.: Мир, 1977. - 304 с. 5. Kapitza P.L. Viscosity of liquid helium at temperatures below lambda point (Вязкость жидкого гелия при температурах ниже лямбда-точки) (англ.) // Nature. - 1938. - № 141. - С. 74-75. 6. The Gossamers and Other Planes, Royal Aeronautical Society Human Powered Aircraft Group (accessed Nov. 13, 2012). 7. Bicycles produced In the world-Worldometers. January, 2015. 8. Global Statistics-Gwec-Global installed wind power capacity In 2014. - Regional Distribution. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Махове колесо, яке містить обертову частину із лопатями і нерухому (або малорухому) частину із поверхнею над обертовою частиною, що може перебувати у газовому і рідинному середовищі. 2. Махове колесо за п. 1, яке відрізняється тим, що має комбінації з відкритою бічною стороною, із закритою бічною стороною і наскрізним валом, з двома відкритими бічними поверхнями. 3. Махове колесо за пп. 1, 2, яке відрізняється тим, що відстань між обертовою частиною з лопатями і нерухомою (малорухомою) частиною мінімальна. 3 UA 106976 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4