Инерционный энергоаккумулирующий элемент и способ его изготовления

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 11 947522(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 27, 07. 80 (21 ) 2972212/25-28с присоединением заявки Нов(1 М Кп зГ 16 Р 15/30 т 16 Н 33/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(12) Авторизобретения Г.К. Овчаренко Днепропетровское отделение Института механики,. АН Украинской ССР(54) ИНЕРЦИОННЫИ ЭНЕРГОЛККУМУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в инерционных аккумуляторах, приводах машин, содержащих маховик, энергоаккумулирующих системах и системах ориентации и стабилизации аппаратов.Известен маховик, в состав которого входит энергоаккумулируюций элемент (обод), навитый по орбитальной (спиральной ) схеме из нитевидного материала. Энергоаккумулирующий элемент в этом маховике состоит из последовательно расположенных частей намотки, каждая из которых имеет форму, принимаемую ею по Форме оправки, на которую намотан энергоаккумулируюций элемент в статическом состоянии 1.Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является входящий в состав маховика энергоаккумулирующий элемент в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала, навитого по орбитальной схеме, состоящий из последовательно повторяющихся частей наметки, каждая из которых представляет собой отрезок нити, заключенной между срединными точками двух поледовательно расположенных вдоль нити идентичных участков. В известнОмустройстве каждая повторяющаяся частьнамотки имеет Форму, отличную отФормы, принимаемой ею в поле центробежных сил 2.Эти инерционные энергоаккумулирующие элементы обладают тем недостатком, что они имеют низкие энергоемкостные характеристики, обусловленные тем, что каждая повторяющаясячасть намотки, имеющая форму, отличную от формы той же части намоткив поле центробежных сил, находитсяпри вращении в более напряженном состоянии при прочих равных условиях(одинаковый материал, равенство длинэтих частей и т.д.) и поэтому энергия, аккумулируемая таким образомпри вращении, будет меньше энергии,аккумулируемой аналогичной частьюнамотки, но имеющей форму нити, применяемой в поле центробежных сил.Этот инерционный энергоаккумулирующий элемент изготовлен извест ным способом, включающим пропиткусвязующим нитевидного материала,намотку его по орбитальной схеме наоправку и отверждение связующего,при этом отверждение связующего осу ществляют иа оправке в статическомсостоянии последней, т,е. не в поле центробежных сил,Цель изобретения - повышение энергоемкостных характеристик инерционного энергоаккумулирующего элемента.Указанная цель достигается тем, 5что в инерционном энергоаккумулирующем элементе в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала, навитого по орбитальнойсхеме, состоящим иэ последовательно 10повторяющихся частей намотки, каждаяиэ которых представляет собой отрезок нити, заключенной между срединными точками двух последовательнорасположенных вдоль нити идентичныхучастков, каждая повторяющаяся частьнамотки имеет форму, принимаемуюею в поле центробежных сил.Инерционный энергоаккумулирующийэлемент предлагаемой конструкции20изготавливается способом, которыйвключает операции пропитки связующим нитевидного материала, намоткиего по орбитальцой схеме на оправкуи отверждения связующего, и в котором отверждение связующего осуществляют при вращении оправки с угловойскоростью це менее 53 максимальнодопустимой при давлении окружающейсреды не выше 0,1 кг/см .ЗОНа фиг.1 представлен частичноинерционный энергоаккумулирующийэлемент, ца фиг.2 - разрез А-А нафиг;1; на Фиг,З вформы повторяющихся частей намотки (в прототипепри угловой скорости равной нулю -штрихпунктирная линия, в прототипепри максимально допустимой угловойскорости - пунктирная линия, в энер"гоаккумулирующем элементе по изобретению - сплошная линия); на фиг,4 - 0конструкция оправки для изготовления энергоаккумулирующего элемента;на фиг.5 - вариант конструкции оправки, на фиг,6 - схема способа изготовления энергоаккумулирующего элемента процесс намотки анизотропногонитевидного материала, пропитанногосвязующим, на оправку).Инерционный энергоаккумулирующийэлемент в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала,навитого по орбитальной схеме, состоит из последовательно повторяющихся частей 1 намотки, каждая из кото-грых представляет собой отрезок нити,заключенной между срединными точками2 и 3 двух последовательно расположенных вдоль нити идентичных участков 4 и 5,один из которых рассмотренмежду точками 2 и 6, а другой - между точками 6 и 3. Каждая повторяющаяся часть 1 намотки имеет Формуфиг.З), принимаемую ею в поле центробежных сил. В прототипе аналогичные части 7 и 8 соединяются в точке9фиг,З). 65 При изготовлении по предлагаемомуспособу инерционного энергоаккумулирующего элемента с последовательноповторяющимися частями 1 используютоправки 10 и 11 ( преимущественно,двух типов). В первом случаефиг.4)оправка 10 содержит две симметричные ступицы 12 и 13, одна из которыхступица 12 - подвижна в направлении оси вращения оправки 10. Каждаяиз ступиц 12 и 13 содержит удаляемыедо отверждения связующего части 14и 15 и после отверждения части 16 и17.Во втором случае фиг.5) оправка11 состоит из двух ступиц 18 и 19и диска 20, удаляемого после намоткиматериала на оправку 11 при ее вращении до полимеризации связующего.Удаляемые части 14, 17 и диск 20справок 10 и 11 могут быть выполненыиз легкоплавких материаловнапример, парафина, воска, сплава Вудаи т.п.), термопластичных пластмасс,с низкой теплостойкостью, сублимирующих веществ с низкой температурой сублимации,При вращении маховика с энергоаккумулирующим элементом, выполненнымв соответствии с изобретением и имеющим форму каждой повторяющейсячасти намотки соответствующей форме,которую принимает вращающийся равновеликий и равноупругий абсолютногибкий отрезок, концы которого закреплены в точках 2 и 3, имеет местоувеличение энергоемкости знергоаккумулирующего элемента и соответственно маховика по сравнению с прототипом. Это обусловлено тем, что формакаждой повторяющейся части элементавыполнена оптимальной с точки зренияпрочностных, а следовательно, и знергоемкостных характеристик.Изготовление инерционного энергоаккумулирующего элемента происходитследующимобразом.После намотки нитевидного материала, пропитки его связующим, оправку 10 или 11 помещают в камеру (цепоказано), снижают в цей давление,например, до 0,05 кг/см(для умецьшеция влияния аэродинамическогосопротивления на форму каждой повторяющейся части 1 намотки) и приводятво вращение. После достижения заданной скорости например, 0,2 о/ Иастиоправок 14,17 и диска 20 удаляют иполное отверждение связующего осуществляют в процессе вращения. После отверждения связующего инерционный энергоаккумулирующий элемент,выполненный из повторяющихся частей1, с оправкой 10 или 11 извлекаютиз камеры и снимают с оправки 10или 11,Изготовление предлагаемого инерционного эцергоаккумулирующего элемента с использованием любой иэ описанных выше оправок 10 или 11 позволяетпримерно в 1,7 раза повысить энергоемкостные характеристики по сравнению с прототипом,Формула изобретения1. Инерционный анергоаккумулирующий элемент в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала, навитого по орбитальнай схеме, состоящий из последовательно повторяющихся частей намотки, каждая из которых представляет собой отрезок нити, заключенной между срединными точками двух последовательно расположенных вдоль нити идентичных участков, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения энергоемкостных характеристик,каждая повторяющаяся часть намоткиимеет форму, принимаемую ею в полецентробежных сил.2. Способ изготовления инерционного аккумулирующего элемента,5 включающий пропитку связующим нитевидного материала, намотку его поорбитальной схеме на оправку и отверждение связующего, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, отвержде 10 ние связующего осуществляют при вращении оправки с угловой скоростьюне менее 5 максимально допустимойпри давлении окружающей среды невыше 0,1 кг/см.15Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 2265004,кл, Г 16 Г 15/30, 19722. Патент Франции Р 2242607,кл. 1 16 Г 15/30, 1969прототип .947522 Составитель В. Итукаревкей Техред А. Бабинец Корректор И. Муска Редактор 1 о 4/ лиал ППП Патент , г. ужгород, ул. Проектная каз 5597 56.ВНИИПИ Госуда по делам иэ 113035, МоскваТираж ствен брете Ж9гойР Подпомитета СССоткрытийская наб