Парасолька

Реферат: Винахід належить до побутової техніки і може використовуватись для захисту людей від атмосферних опадів в умовах негоди. Заявлена парасолька містить купол водонепроникний, стрижень, систему кріплення купола до стрижня, механізм розгортання (згортання) купола, зв'язаний із стрижнем та системою кріплення купола до стрижня, приводний важіль та зв'язаний з ним привод, з'єднаний із стрижнем із можливістю обертання купола навколо осі стрижня, ручку, в пазу якої встановлений приводний важіль з можливістю натискання на його перше плече кистю руки, корпус приводу, конструктивно об'єднаний з ручкою, вальницю, у внутрішнє кільце якої запресована втулка з підошвою, жорстко зв'язана із стрижнем, причому зовнішнє кільце вальниці жорстко зв'язане з корпусом приводу, муфту зчеплення. Привод оснащений гвинтовою передачею руху від приводного важеля до стрижня, яка містить осьовий гвинт з гайкою, де гайка виконує функцію ведучого диска муфти зчеплення, ведений диск якої з'єднаний з підошвою втулки. Верхня частина осьового гвинта розташована всередині втулки з можливістю руху вздовж втулки, а нижня - підпружинена на розтяг відносно корпуса привода і зв'язана з другим плечем приводного важеля. Застосування винаходу надає можливість підвищити ефективність захисту об'єкта укриття від дощу при наявності вітру та забезпечити стійкість парасольки до проривів вітру у випадку обертання її купола. UA 111613 C2 (12) UA 111613 C2 UA 111613 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до побутової техніки і може бути використаний для захисту людей від атмосферних опадів. Відома автоматично осушувана парасолька [1], що містить купол, стержень, елементи кріплення купола до верхнього кінця стержня, защіпку натягування купола, розміщену на стержні, двигун, з'єднаний з нижнім кінцем стержня за допомогою вальниці, ручку, з'єднану з вальницею за допомогою штока, елемент живлення, розміщений всередині ручки і електрично з'єднаний з двигуном за допомогою кнопки, встановленої на штоку. Недоліком відомої парасольки є її енергозалежність, оскільки елемент живлення потребує періодичної електричної зарядки, що створює проблеми при використанні парасольки у польових умовах. Найбільш близькою за технічною суттю до заявленого винаходу є енергонезалежна парасолька [2], що містить захисний купол, стержень з ручкою, систему кріплення купола до стержня, механізм розгортання (згортання) купола, зв'язаний із стержнем та системою кріплення купола до стержня, приводний важіль та зв'язаний з ним привод для обертання купола навколо осі стержня за допомогою зубчатої передачі руху від приводного важеля до стержня, причому приводний важіль встановлений у пазу ручки з можливістю натискання на нього пальцем руки, корпус приводу, прикріплений до ручки. Недоліком цієї парасольки є не достатня ефективність захисту об'єкта укриття від дощу, так як при зворотному ході приводного важеля зв'язок привода із стержнем зберігається і привод гальмує обертальний рух купола за інерцією, що потребує додаткового зусилля людини для забезпечення оптимальної швидкості обертання купола. Задача винаходу - підвищити ефективність захисту об'єкта укриття від дощу шляхом зменшення зусилля людини, необхідного для забезпечення оптимальної швидкості обертання купола. Поставлена задача вирішується тим, що у парасольці, яка містить купол водонепроникний, стержень, систему кріплення купола до стержня, механізм розгортання (згортання) купола, зв'язаний із стержнем та системою кріплення купола до стержня, приводний важіль та зв'язаний з ним привод, що з'єднаний із стержнем і забезпечує обертання купола навколо осі стержня, ручку, у пазу якої встановлений приводний важіль з можливістю натискання на його перше плече кистю руки, корпус приводу, конструктивно об'єднаний з ручкою, вальницю, у внутрішнє кільце якої запресована втулка з підошвою, жорстко зв'язана із стержнем, причому зовнішнє кільце вальниці жорстко зв'язане з корпусом приводу, муфту зчеплення, згідно винаходу привод оснащений гвинтовою передачею руху від приводного важеля до стержня, яка містить осьовий гвинт з гайкою, де гайка виконує функцію ведучого диска муфти зчеплення, ведений диск якої з'єднаний з підошвою втулки, верхня частина осьового гвинта розміщена всередині втулки з можливістю руху вздовж втулки, а нижня - підпружинена на розтяг відносно корпуса привода і зв'язана з другим плечем приводного важеля. Перевага запропонованої парасольки полягає у тому, що завдяки гвинтовій передачі руху у приводі при зворотному ході приводного важеля гайка і ведений диск муфти зчеплення розмикаються і купол вільно обертається за інерцією, не зазнаючи гальмівної дії з боку привода, що зменшує силу кисті руки, необхідну для досягнення оптимальної швидкості обертання купола. При оптимальній швидкості обертання купола парасолька набуває гіроскопічних властивостей, що підвищує її стійкість до поривів вітру, а краплі води, відриваючись від купола, падають на безпечній відстані від одежі і взуття людини. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведена функціональна схема парасольки, а на фіг. 2 - конструкція її частини у складі ручки, конструктивно об'єднаної з корпусом приводу, приводного важеля і привода, причому на фіг. 2а зображено розріз конструкції по АА, а на фіг 2б - загальний її вигляд з боку приводного важеля. Парасолька містить купол 1 водонепроникний, стержень 2, систему 3 кріпленням купола 1 до стержня 2, механізм 4 розгортання (згортання) купола 1, зв'язаний із стержнем 2 та системою 3 кріплення, приводний важіль 5 та зв'язаний з ним привод 6, що забезпечує обертання купола 1 навколо осі стержня 2, ручку 7, у пазу якої встановлений приводний важіль 5. Конструкція на фіг. 2 містить осьовий гвинт 8, гайку 9, що виконує функцію ведучого диска муфти зчеплення, ведений диск 10 муфти зчеплення, з'єднаний з підошвою втулки 11, жорстко зв'язаної із стержнем 2, вальницю 12, ковпачок 13, перші гвинти кріплення 14 (2 шт.), пружину 15, вісь 16 кріплення приводного важеля 5 у пазу ручки 7, штифт 17 кріплення осьового гвинта у пазу другого плеча приводного важеля 5, шпильки 18, корпус 19 привода 6, конструктивно об'єднаний з ручкою 7, кришку 20 з другими гвинтами кріплення 21 (2 шт.), защіпку 22 приводного важеля 5. Всередині корпуса 19 привода 6 зроблений циліндричний виступ для упору гайки 9 при розімкнутій муфті зчеплення. 1 UA 111613 C2 5 10 Парасолька працює наступним чином. Для захисту від дощу купол 1 розгортають за допомогою механізму 4 і фіксують його у натягнутому стані. Парасольку орієнтують вертикально за допомогою ручки 7. Вода з поверхні купола 1 стікає до периферії купола під дією скочуючої сили. При наявності вітру приводний важіль 5 звільняють від защіпки 22 і натискають рукою на його перше плече. При цьому друге плече важеля 5, піднімаючись вгору, рухає осьовий гвинт 8, який притискає гайку 9 до веденого диска 10, з'єднаного з підошвою втулки 11. При подальшому натисканні на важіль 5 поступальний рух осьового гвинта 8 перетворюється в обертальний рух гайки 9 і через ведений диск 10, втулку 11 і стержень 2 передається куполу 1. Маса води на поверхні купола 1 обертається разом з куполом. При цьому елементи маси води, що не лежать на осі обертання, рухаються по колах. На кожний елемент води масою mк діє скочуюча сила ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Парасолька, що містить купол водонепроникний, стрижень, систему кріплення купола до стрижня, механізм розгортання (згортання) купола, зв'язаний із стрижнем та системою кріплення купола до стрижня, приводний важіль та зв'язаний з ним привод, з'єднаний із стрижнем із можливістю обертання купола навколо осі стрижня, ручку, в пазу якої встановлений приводний важіль з можливістю натискання на його перше плече кистю руки, корпус приводу, конструктивно об'єднаний з ручкою, вальницю, у внутрішнє кільце якої запресована втулка з підошвою, жорстко зв'язана із стрижнем, причому зовнішнє кільце вальниці жорстко зв'язане з корпусом приводу, муфту зчеплення, яка відрізняється тим, що привод оснащений гвинтовою передачею руху від приводного важеля до стрижня, яка містить осьовий гвинт з гайкою, де гайка виконує функцію ведучого диска муфти зчеплення, ведений диск якої з'єднаний з підошвою втулки, верхня частина осьового гвинта розташована всередині втулки з можливістю руху вздовж втулки, а нижня - підпружинена на розтяг відносно корпуса привода і зв'язана з другим плечем приводного важеля. Fc , напрямлена вниз по дотичній до поверхні купола 1, відцентрова сила Fв , напрямлена по OO та сила Fк Коріоліса, напрямлена по дотичній до кола обертання проти напряму руху елемента маси води. Величина скочуючої сили Fc залежить від крутості схилу поверхні купола 1, а величини відцентрової сили Fв і сили Fк Коріоліса визначаються, зокрема, кутовою швидкістю   2n обертання купола 1, де n - число обертів 2 за секунду [3]. Так як Fв ~  , а Fк ~  , то вже при n ~ 1 1/с силою Fк Коріоліса можна знехтувати у порівнянні з відцентровою силою Fв . Завдяки скочуючій Fc та відцентровій Fв силам вода рухається до краю купола 1, де під дією сили Fн поверхневого натягу радіусу кола обертання від осі накопичується деяка її маса. Відцентрова сила Fв ~ r , де r - радіус кола обертання елемента маси води. Ця сила досягає максимального значення на краю купола 1, де r  ro , ro - радіус купола 1. Скочуюча сила Fc на краю купола 1 очевидно стає рівною силі P  mк g ваги елемента маси води, де g прискорення вільного падіння. Якщо рівнодійна сил Fв і P перевищує силу Fн , поверхневого натягу води, то на неоднорідностях краю купола 1 утворюються краплі води масою mк . Легко переконатись, що при n  2 1 / c відцентрова сила Fв перевищує силу P земного тяжіння. Тому наближено будемо вважати, що краплі води відриваються від купола 1 під дією різниці сил Fв  Fн  0 . За цієї умови рух краплі води можна розглядати як рух тіла, кинутого горизонтально з деякою початковою швидкістю. У полі сили P земного тяжіння краплі води рухаються по параболічних траєкторіях і падають на поверхню П Землі на відстані d від проекції краю купола 1. Нехтуючи опором повітря, можна обчислити цю відстань за формулою 1/ 2  1 8 rk2  2h  d   (2n)2 ro2    mk  g  2  . (1) 2 UA 111613 C2 Дамо оцінку величини d , покладаючи у формулі (1) число   3,14 , радіус купола 1 ro  0,5 м, поверхневий натяг води   0,0727 Н/м, радіус краплі води rк  3,7  10 3 м, масу краплі mк  2,1 10 4 кг, висоту краю купола 1 h  17 м, прискорення вільного падіння g  9,8 , м/с2. Відстань d  0 , якщо число обертів купола 1 n  0,2 1/с. Зокрема, при n  2 1/с відстань d  2,6 м значно перевищує радіус ro купола 1, що усуває можливість попадання води крапель дощу з поверхні купола 1 на одяг і взуття. Парасолька, купол 1 якої обертається з кутовою швидкістю  , за певних умов може стати своєрідним гіроскопом, який у незбуреному стані зберігає напрям осі обертання у просторі, а у випадку відхилення осі обертання від вертикалі під дією сторонньої сили здійснює прецесію рух, при якому вісь обертання описує конус з кутовою швидкістю  пр . Щоб парасолька набула гіроскопічних властивостей і була більш стійкою до поривів вітру необхідне виконання нерівності   пр . [4]. Можна довести, що вказана нерівність виконується, якщо число обертів n за секунду купола 1 задовольняє умову 1/ 2 1 M n    2  I  , (2) де M - момент сили, що відхиляє вісь обертання парасольки від вертикалі; I - момент інерції купола 1. Беручи до уваги типові значення параметрів парасольки, а саме: висоту парасольки у розгорнутому вигляді lo  0,5 м; висоту купола 1 h o  0,2 м; радіус купола 1 ro  0,5 м; масу купола 1 m o  0,5 кг і розглядаючи купол 1 як диск з моментом інерції I  moro2 / 2 та як вітрило з ефективною площею S еф  2 roho , при швидкості вітрового потоку v  10 м/с та густині повітря   1 2 кг/м3 за формулою (2) знаходимо n  16 1/с. Як видно з фіг. 2а, , , необхідна для задоволення цієї нерівності швидкість обертання купола 1 може бути досягнута протягом двох-трьох актів натискання кистю руки на перше плече приводного важеля 5, адже при одному натисканні на плече приводного важеля 5 гайка 9, а отже і купол 1 здійснюють близько трьох обертів. Таким чином, запропонований винахід дає можливість підвищити ефективність захисту об'єкта укриття від дощу шляхом зменшення зусилля людини, необхідного для забезпечення оптимальної швидкості обертання купола 1 у відповідності з вимогами співвідношень (1) і (2) за рахунок застосування у приводі 6 гвинтової передачі руху від приводного важеля 5 до стержня 2, яка забезпечує розмикання гайки 9 з веденим диском 10 муфти зчеплення при зворотному ході приводного важеля 5. Винахід може бути використаний для захисту людей від атмосферних опадів в умовах негоди. Джерела інформації: 1. Чжан Яконт (Jiacong). Автоматично осушувана парасолька. Патент на корисну модель CN 202874052 U, 17.04.2013. 2. Попов Е.Д., Иванов Ю.С. Зонт. Патент на винахід RU 93037094A, 20.10.1995. - прототип. 3. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 520 с. 4. Віденко І.І. Фізичний словник - Київ: Вища школа. Головне вид-во, 1979. - 336 с. 3 UA 111613 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4