Владимир Петров - Гравиполи

Рис. 4.11. Часы ходики

4.2.1.2.3.3. Рычаг и противовес

Пример 4.12. Шлагбаум

В шлагбауме, колодце журавль и т. п. устройствах используется противовес, расположенный на другом конце рычага. Таким же образом устроена выносная стрела, на конце которой установлена телекамера, используемая на массовых зрелищах (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Шлагбаум

4.2.1.3. Комбинированное движение

Комбинированное движение — одновременное движение по вертикали и горизонтали. Это может быть движение по направляющей или наклонной плоскости.

Управление таким движением можно осуществлять:

— наклоном плоскости;

— изменением массы вещества;

— перемещением груза внутри тела, имеющего ось вращения;

— изменением силы сцепления (трения);

— созданием дополнительной силы.

4.2.1.3.1. Наклоном плоскости

Пример 4.13. Крыша дома

Чтобы вода или снег не задерживались на крыше дома, ее делают наклонной, поэтому у северных домов, где выпадают больше снега, крыши делают более крутые.

Пример 4.14. Трамплин

Для подготовки прыгунов с трамплина необходимы трамплины различной высоты и кривизны наклона. Так создают маленькие трамплины для детей, средние для подростков и т. д. Поэтому часто стоят рядом два, три, а иногда и более трамплинов. Решение описано А. с. 628 938 (рис. 4.13.)

Отдельные части трамплина соединены шарнирно. Можно изменять кривизну и высоту каждой части с помощью системы опор различной высоты и тросов, длину которых можно менять с помощью лебедок.

Рис. 4.13. Трамплин. А. с. 628 938

4.2.1.3.2. Изменением массы вещества

Примеры см. п. 4.1.

4.2.1.3.3. Перемещением груза внутри тела, имеющего ось вращения

Пример 4.15. Дозатор

В качающемся дозаторе жидкости противовес представляет катающийся шарик (рис. 4.14). Дозатор выполнен в виде корпуса, посаженного на ось, по одну сторону которой расположена мерная емкость, а по другую — каналы с перемещающимся балластом, например, шариком (а с. 329 441).

Рис. 4.14. Дозатор. А. с. 329 441

11 — корпус; 12 — ось; 13 — мерная полость; 14 — канал; 15 — свободно перемещающийся балансом (шариком).

Пример 4.16. Саморазгружающаяся баржа

Для обеспечения наклона саморазгружающейся баржи по

а. с. 163 914 используется забортная вода, которая поступает в правую или левую бортовую цистерну при открытии кингстона (крана), выпускающего сжатый воздух (рис. 3.7).

4.2.1.3.4. Изменением силы сцепления, т. е. трения

Тенденция изменения трения описывает « трибополь». В сжатом виде эта тенденция, следующая: переход от трения покоя к трению скольжения, от трения скольжения к трению качения и переходу движения без трения. Кроме того, имеются промежуточные тенденции. Переход от сухого к жидкостному трению. Имеются и другие способы изменения трения.

4.2.1.3.5. Созданием дополнительной силы

Отклонение от вертикального движения с помощью крыла.

Наиболее яркие примеры — это самолет, дельтаплан и т. д.

Пример 4.17. Спуск судна на воду

При спуске судна на воду с продольного стапеля используют подводное крыло, чтобы судно сильно не заглублялось (а. с. 281 197). Крыло пустое, поэтому оно частично служит понтоном. Крыло установлено на спусковых салазках (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Спуск судна на воду. А. с. 281197

1 — судно. 2 — продольный стапель. 3 — наклонные стойки.

4, 5 — поперечные связи. 6 — крыло. 7 — спусковые салазки.

8 — боковые шайбы. 9 — внутренний набор.

4.2.1.4. Вращательное и колебательное движение

4.2.1.4.1. Тело вращения + перемещающийся внутри груз

Пример 4.18. Яйцеобразная ванна

Патент Германии 122 788 (1900 г.). Яйцеобразная ванна, свободно стоящая на полу и падающая с боку на бок при малейшем движении купальщика. Такие колебания создают волны в ванне.

Пример 4.19. Качели в ванне

Патент Германии 101 412. Качели в ванне. Создаются волны в ванне.

4.2.1.4.2. Создание момента

Пример 4.20. Самосвал

Кузов самосвала выполнен в виде опрокидывающего ковша (а. с. 954274). Такая форма ковша помогает создавать вращающий момент. Нужны меньшие усилия для подъема кузова (рис. 4.16), при освобождении от груза. Такое же решение использовано в примере 4.15 (рис. 4.14).

Рис. 4.16. Самосвал. А. с. 954274

4.2.1.4.3. Наклон оси вращения

Пример 4.21. Самозакрывающиеся двери.

Ось двери наклоняют на 6—8 градусов (рис. 4.17а). Благодаря наклону открытая дверь возвращается в первоначальное положение в силу собственной тяжести. Дверь работает по принципу маятника. Такие двери используются как входные в общественных заведениях. Изобретатели постоянно пытаются улучшить этот принцип. В патенте России 2 205 932 (2003 г.) предложены петрли для самозакрывающихся дверей (рис. 4.17б).

Рис. 4.17. Самозакрывающаяся дверь

1 — неподвижная петля; 2 — подвижная петля; 3 — ось, соединяющая петли.

4.2.1.4.4. Центр тяжести ниже оси вращения

У маятника и качелей центр тяжести ниже оси вращения.

Пример 4.22. Качели

Изобретено много качелей, которые движутся по сложной траектории.

Качели по а. с. 1 389 798 (рис. 4.18а) создают «воздушные ямы». На перекладину свободно посажены две втулки. Со столбами их связывают пружины, работающие на сжатие. В разные фазы маховых колебаний пружины то сдвигают, то раздвигают втулки. Тем самым уменьшается или увеличивается расстояние сидения от оси вращения. Качание происходит по сложной криволинейной траектории.

Другие эффекты создают качели по а. с. 1 449 143 (рис. 4.18б), 1 449 144 (рис. 4.16в), 1 449 145 (рис. 4.18г).

Рис. 4.18а. Качели. А. с. 1 389 798

Рис. 4.18б. Качели. А. с. 1 449 143

Рис. 4.18в. Качели. А. с. 1 449 144

Рис. 4.18г. Качели. А. с. 1 449 145

4.2.1.4.5. Наклоны поплавка в жидкости

Пример 4.23. Стенд для испытания транспортных средств

Стенд представляет собой беговой барабан, размещенный на поплавках в бассейне (а. с. 1 062 551). Изменяя положение поплавков в воде можно имитировать поперечные наклоны на пересеченной местности (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Стенд для испытания транспортных средств. А. с. 1 062 551

4.2.2. Создание силы

4.2.2.1. Создание силы с помощью удара, создаваемого падающего тела

Пример 4.24. Удаление сучьев с дерева

В а. с. 461 722 сучья у дерева срезаются с помощью охватывающего режущего устройства за счет инерции падения спиленного дерева.

Пример 4.25. Ковка

Ковка и прессовка осуществляется путем свободного падения предварительно поднятого груза.

4.2.2.2. Создание силы за счет веса тела

Пример 4.26. Ледокол

Ледокол ломает лед, используя свой вес.

Пример 4.27. Якорь

Существуют якоря, которые удерживаются на почве за счет своего большого веса.