Игрушка “управляемая модель вертолета

(19) (1 63 Н 27 04 РЕТЕНИВУ О Ф ф 4 15 сФщ ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АНИЕ ИЭО РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Специальное проектно-конструкторскоеи технологическое бюро реле и автоматики(54) ИГРУШКА УПРАВЛЯЕМАЯ МОДЕЛЬ ВЕРТОЛЕТА(57) Изобретение относится к производствуигрушек и позволяет повысить занимательность путем изменения радиуса полетамодели 5 без изменения баланса между нейи балансным грузом 4. Игрушка содержит основание 1 со стоикои 2, штангу 3, шарнирно установленную в верхней части стойки 2, балансный груз 4 и модель вертолета 5, установленные на противоположных плечах штанги 3, при этом модель вертолета 5 шарнирно подвешена посредством токопроводящих штанг 30, установленных на штанге 3 с возможностью продольного перемещения. Штанга 3 снабжена средством одновременного радиального перемещения модели вертолета 5 и балансного груза 4, имеющим кинематически соединенные с балансным грузом 4 через передаточный механизм токо- проводящие штанги 30. Передаточный механизм состоит из электродвигателя ЗЗ, редуктора 43 и барабана 44. 3 з.п.ф-лы, 8 ил.1437057 проходит центр массы подвижной системы - модель вертолета и токопроводящиештанги; М - путь, который проходит центр40 массы балансного груза; т 1 - масса подвижной системы модели вертолета и токопроводящих штанг; т - масса балансногогруза.Одним из вариантов выполнения кинематической связи является следующий (см,фиг, 5),Установленный на выходном валу 45 редуктора 43 барабан 44 имеет два шкива 46и 47, выполненных различными по диаметру,(Д 1 и Д 2 соответственно). Барабан 44 уста новлен на валу 45 посредством жесткоскрепленного с валом 45 фланца 48, сцепленного с барабаном 44 через фрикционнуюпрокладку 49. При этом барабан 44 поджат к ней посредством пружины 50.Шкив 46 выполнен диаметром Д 1, большим диаметра Д 2 шкива 47 и связан смоделью вертолета 5 посредством гибкойтяги 51, концы которой жестко закреплены соответственно на изоляционной колодИзобретение относится к производству игрушек.Цель изобретения. - повышение занимательности, путем изменения радиуса полета модели летательного аппарата без изменения баланса между ней и грузом.На фиг. 1 схематически изображена игрушка, общий вид; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - схема сохранения баланса между моделью летательного аппарата и балансным грузом; на фиг. 5 - с выполнением барабана передаточного механизма с двумя шкивами, в изометрии; на фиг. 6 - то же, с барабаном передаточного механизма, выполненным в виде двух соосных зубчатых колес; на фиг. 7 - то же, выполненным в виде конического зубчатого колеса; на фиг. 8 - то же, с двумя шкивами.Игрушка состоит из основания 1 со стойкой 2, шарнирно установленной в верхней части стойки 2, штанги 3, на одном плече которой размещен балансный груз 4, а на другом плече шарнирно подвешена модель летательного аппарата, выполненная в виде модели вертолета 5, пульта дистанционного управления 6, жестко соединенного с основанием 1. Модель вертолета 5 и балансный груз 4 установлены на штанге 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно ее продольной оси. Стойка 2 имеет кронштейн 7 с полой полуосью, установленный на опорном подшипнике 8 с возможностью вращения относительно стойки 2. На кронштейне 7 закреплена ось 9, на которой с возможностью качания установлена вилка 10. На вилке 10 шарнирно установлена штанга 3. Вилка 10 через вертикальную тягу 11, шаровую опору 12, рычаг 13, ось 14 и горизонтальную тягу 15, проходящую внутри основания 1, связана с ручкой управления 16 полетом модели вертолета 5, размещенной в пульте управления 6.В пульте управления 6 размещены также ручки 17 управления оборотами воздушного винта 18 модели вертолета 5, связанная с переменным резистором (не изображен) и ручка 19 управления радиусом полета моде. ли вертолета 5, связанная с переключателем полярности напряжения (не изображен).Ручка 16 установлена на оси 20 и снабжена устройством фиксации положения, выполненным в виде фрикционной прокладки 21, шайбы 22, вращение которой предотвращает стопор 23, а также пружины 24.В корпусе стойки 2 размещены токо- проводящие пружины 25, взаимодействующие с токосъемными кольцами 26, установленными на полой полуоси вращающегося кронштейна 7. Токосъемные кольца 26 посредством проводников 27 электрически соединены с приводом 28 воздушного винта 18 через токопроводящие ламели 29, выдвижную консоль, выполненную в виде токо 5 10 15 20 25 30 35 2проводящих штанг 30, токопроводящие пластины 31, Токосъемные кольца 26 посредством проводников 32 электрически соединены с электродвигателем 33 управления радиусом полета модели вертолета 5.Модель вертолета 5 соединена с токо- проводящими штангами 30 шарнирно. Шарнирное соединение выполнено в виде токо- проводящих пластин 31, закрепленных в корпусе модели вертолета 5, в которых выполнены отверстия, куда установлены отогнутые концы токопроводящих штанг 30. С другой стороны токопроводящие штанги 30 закреплены жестко в изоляционной колодке 34.Со стороны модели вертолета 5 на штанге 3 установлены каждая на своей оси 35 две пары направляющих роликов 36, имеющих возможность свободно вращаться относительно оси 35, и взаимодействующие с токопроводящими штангами 30.К изоляционной колодке 34 подсоединена одним концом пружина 37, второй конец которой подсоединен к выступу 38 штанги 3.Балансный груз 4 установлен на направляющих 39, жестко закрепленных своими концами в выступах 40 и 41 штанги 3 и подсоединен пружиной возврата 42 к выступу 41. При этом штанга 3 снабжена средством одновременного радиального перемещения модели вертолета 5 и балансного груза 4, имеющим кинематически соединенные через передаточный механизм токопроводящие штанги 30 и балансный груз 4, Передаточный механизм состоит из смонтированных на штанге 3 электродвигателя ЗЗ и соединенного с ним редуктора 43, на выходном валу которого установлен барабан 44.Кинематическая связь осуществляется из1 т 2условия в -= в , где Л 1 - путь, которыйЛ 1 щ1437057ке 34 и шкиве 46, а шкив 47 диаметром Д 2 Ходовой винт 63 имеет левую нарезку связан гибкой тягой 52 с балансным грузом 4, винтовой дорожки и связан с балансным груконцы которой жестко закреплены соответ- зом 4 посредством жестко закрепленной на ственно на шкиве 47 и балансном грузе 4. нем ходовой гайки 65. Для поддержкиУсловие кинематической связи модели винтов 62 и 63 штанга 3 снабжена стой- вертолета 5 и балансного груза 4 опреде- ками 66,ляется условием В данном варианте исполнения кинематическая связь определяется из условия:Р т Р 2 Ш где 0 - диаметр шкива, связанного с моделью вертолета;Р - диаметр шкива, связанного с противовесом;т - масса модели вертолета и токопроводящих штанг;т - масса балансного груза,Один из вариантов выполнения кинематической связи изображен на фиг. 6,У, т 2 т где Я -число зубьев шестерни, связанной с зубчатой рейкой, перемещающей токопроводящие штанги с моделью вертолета;число зубьев шестерни, связанной с зубчатой рейкой, перемещающей противовес;масса подвижной системы модели вертолета и токопроводящих штанг;масса балансного груза. т -Еще один вариант выполнения кинематической связи изображен на фиг. 7.Установлений на выходном валу 45 редуктора 43 барабан 44 выполнен в виде конической шестерни 59, в зацеплении с которой находится дополнительная коническая шестерня 60, через фрикционный механизм 61 кинематически соединенная с ходовым винтом 62 и ходовым винтом 63. Ходовой винт 62 имеет правую нарезку винтовой дорожки и через ходовую гайку 64, жестко закрепленную на изоляционной колодке 34, связан с токопроводящими штангами. Барабан 44, установленный на выходном валу 45 редуктора 43, имеет две соосные зубчатые шестерни 53 и 54 с разным числом зубьев Л и 2 при одинаковом модуле т. Число зубьев 2 шестерни 53 больше числа зубьев 2 г, шестерни 54. Шестерня 53 на. ходится в зацеплении с зубчатой рейкой 55, которая шарнирно соединена с изоляционной колодкой 34. Шестерня 54 находится в зацеплении с зубчатой рейкой 56, которая шарнирно соединена с балансным грузом 4.На штанге 3 также смонтированы ролики 57 и 58 для поджатия зубчатых реек 55 и 56 к шестерням 53 и 54 соответственно.В данном варианте кинематическая связь определяется следующим соотношениемЛи 2 Л 2 Ш 10 Р т Р т где Р - диаметр шкива, связанного с токопроводящими штангами и модельювертолета;Р - диаметр шкива, связанного с противовесом;т - масса подвижной системы токопроводящих штанг и модели вертолета;т - масса балансного груза,На модели вертолета 5 имеется захват 79,предназначенный для транспортированиягруза (объектов) 74. В корпусе пульта дистанционного управления 6 встроен блок электропитания (не указан), состоящий или из устройства питания от электросети или из комплекта гальванических элементов. где Л - величина шага ходового винта,связанного с токопроводящими штангами и моделью вертолета;Л - величина шага ходового винта, связанного с противовесом;т - масса подвижной системы моделивертолета и токопроводящих штанг;т - масса балансного груза.20 Другой вариант выполнения кинематической связи изображен на фиг. 8.На штанге 3 на вертикальных осях свозможностью свободного вращения установлены два дополнительных шкива одинакового диаметра 67 и 68; шкив 67 со стороны модели вертолета 5, шкив 68 - со стороны балансного груза 4. Шкив 46 и вспомогательный шкив 67 связаны посредством гибкого тросика 69, концы которого соединены между собой пружиной натяжения 70. З 0 Тросик 69 уложен на шкив 46 с образованием петли и прикреплен к изоляционной колодке 34 токопроводящих штанг 30,Шкив 47 и вспомогательный шкив 68связаны посредством гибкого тросика 71, концы которого соединены между собой пружиной натяжения 72, тросик 71 также уложен на шкив 47 с образованием петли.Гибкий тросик 71 жестко прикреплен к балансному грузу 4.Кинематическая связь между модельювертолета и противовесом в данном слу чае определяется зависимостью:А - тг ЛУг и 1 Х 1=и л й,Лг=ил02,Й тг г т Игрушка работает следующим образом (работа рассматривается на примере выполнения кинематической связи согласно и. 2 формулы изобретения (фиг. 5).В исходном положении игрушка стоит основанием 1 и пультом дистанционного управления 6 на столе или полу. Модель вертолета 5 размещается, опираясь на шасси, на горизонтальной плоскости стола или пола. При этом момент, действующий на штангу 3 со стороны модели вертолета 5, несколько больше момента, действующего со стороны балансного груза 4, но разность этих моментов меньше момента, создаваемого силой тяги воздушного винта 18 модели вертолета 5,Поэтому при подаче регулируемого напряжения на электродвигатель 28 привода воздушного винта 18 ручкой 17 управления оборотами воздушного винта 18, через токо- проводящие пружины 25, токосъемные кольца 26, проводники 37, ламели 29, токопроводящие штанги 30, токопроводящие пластины 31, создается тяга, модель вертолета 5 взлетает над плоскостью стола или пола. Высота подъема модели вертолета 5 ограничена возможным углом поворота штанги 3 в вертикальной плоскости и составляет 45 - 60.Движение модели вертолета 5 по кругу вокруг стойки 2 возникает, когда ручкой 15 управления полетом через горизонтальную тягу 15, рычаг 13, вертикальную тягу 11 поворачивается качающаяся вилка 10 па оси 9. Поворот качающейся вилки 10 через штангу 3 вызывает отклонение оси воздушного винта 8 от вертикального положения. При этом сила тяги воздушного винта )8 раскладывается на вертикальную и горизонтальную составляющие, вследствие чего вертикальная составляющая поддерживает модель вертолета 5 в воздухе, а горизонтальная составляющая вызывает движение модели вертолета 5 по кругу вокруг стойки 2.В зависимости от направления, в котором отклоняется ось воздушного винта 18, модель вертолета 5 движется по .кругу то в одном, то в противоположном направлении.При подаче напряжения прямой или обратной полярности ручкой 19 управления радиусом полета модели вертолета 5 через токопроводящие пружины 25, токосьемные кольца 26, проводники 32 на электродвигатель 33 управления, начинает вращаться выходной вал 45 редуктора 43. Пружина 50 поджимает барабан 44 через фрикционную прокладку 49 к фланцу 48 в результате чего барабан 44 также начинает вращаться.При вращении барабана 44 гибкая тяга 52 наматывается (сматывается) на (со) шкив 47 малого диаметра 02, перемещая балансный груз 4, а гибкая тяга 51 наматывается (сматывается) на (со) шкив 46 большого диаметра, перемещая токопроводящие штанги 30 с моделью вертолета 5 по штан 6ге 3 и, тем самым, изменяя радиус полета модели вертолета 5. Токопроводящие штанги 30 движутся по свободно вращающимся на осях 35 направляющим роликам 36, а балансный груз 4 - по направляющим 39.При этом сохраняется первоначальная регулировка баланса между моделью вертолета 5 и балансным грузом 4.В соответствии со схемой, изображенной на фиг. 4, первоначальное условие баланса М, = - Мг или 1 т=г тг(тем, что М несколько больше М 2, согласно описанию работы игрушки, можно пренебречь).Изменение моментов при изменении радиуса полета модели вертолета 5 следующее: Из условия сохранения баланса: В случае описываемого варианта (п. 2формулы) 35где п - число оборотов барабана 44;я=3,14;т - масса модели вертолета 5 с токопроводящими штангами;тг - масса балансного груза 4.Следовательно, условие сохранения ба 40 ланса в данном случае примет вид: и л О т=и л Огтг,тт - -2тгТ. е., зная массу модели вертолета 5 с токопроводящими штангами 30 и массу балансного груза 4, можно подобрать диаметр О большего шкива 46 и диаметр Ог малого шкива 47 барабана 44, удовлетворяющие условиюсохранения баланса при изменении радиуса полета модели вертолета 5. Пружины 42 и 37 обеспечивают возвратно-поступательное движение балансного груза 4 и модели вертолета 5 в исходное положение.7При выполнении кинематической связи между моделью вертолета 5 и балансным грузом 4 в соответствии с п. 3 формулы изобретения (фиг. 6) изменение радиуса полета модели вертолета 5 происходит следующим образом. Барабан 44 начинает вращаться, вращаются шестерни 53 и 54, которые перемещают зубчатые рейки 55 и 56 соответственно,Зубчатая рейка 55 тянет изоляционную 10 колодку 34 и связанные с ней токопроводящие штанги 30 с моделью вертолета 5. Рейка 56 тянет балансный груз 4.При выполнении кинематической связи между моделью вертолета 5 и балансным грузом 4 в соответствии с п. 4 формулы изобретения изменение радиуса полета модели вертолета 5 происходит следующим образом (фиг. 7).При подаче напряжения ручкой 19 управления радиусом полета приходит во вращение выходной вал 45 редуктора 43 и начинает вращаться коническая шестерня 59 и находящаяся с ним в зацеплении шестерня 60. Через фрикционный механизм 61 приводятся в движение ходовые винты 62 и 63, которые, в свою Очередь, перемещают по 25 штанге 3 токопроводящие штанги 30 с моделью вертолета 5 и балансный груз 4,При выполнении кинематической связи между моделью вертолета 5 и балансным грузом 4 в соответствии с и. 2 формулы З 0 изобретения (фиг. 8) изменение радиуса полета модели вертолета 5 происходит следующим образомБарабан 44 начинает вращаться от выходного вала 45 редуктора 43. При этом шкив 46 через вспомогательный шкив 67 перематывает гибкий тросик 69, перемещая модель вертолета 5 с токопроводящими штангами 30, а шкив 47 через вспомогательный шкив 68 перематывает гибкий тросик 71, перемещая балансный груз 4. 40 1. Игрушка, содержащая основание со стойкой, в верхней частн которой с возможностью вращения от привода вокруг вертикальной оси стойки шарнирно подвешена модель летательного аппарата, а на другом плече с возможностью радиального леремещения размещен балансный груз; отличающаяся тем, что, с целью повышения занимательности путем изменения радиус". полета модели летательного аппарата без изменения баланса между ней и ба,.акннм грузом, штанга снабжена средствомдн. временного радиального перемещения моде ли летательного аппарата и балансногору за, имеющим кинематически соединенную с балансным грузом через передаточный механизм и установленную на противоположном плече штанги с возможностью радиального перемещения выдвижную консоль, к которой шарнирно подвешена модель летательного аппарата.2. Игрушка по п. 1, отличающаяся тем, что псредаточныи механизм выполнен в ни,к имеющего привод вращения барабаналв. мя различными по диаметру шкивами. лип пз к Орых посредством гибкой тяги соединенвыдвижной консолью, а другой - с балансным . рузом.3. Игрушка по и 2, оиичающаяся тем, ьто барабан передаточного механизма выполнен в виде двух соосьых зубчаты; с различным числом зубьев колес, одно из кото рых посредством зубчатой рейки со гнн: к; . выдвижной консолью, а другое - г ба,а: ным грузом.4. Игрушка по п. 2, отличающаяся тем, что барабан передаточного механизма вы полнен в виде зубчатого колеса, соединенного с подвижной консолью и балансным грузом посредством ходовых винтов, образующих с ними винтовые пары и имеющих различное направление нарезки винтовой дорожки.еда ктор М. Товтинаказ 5819/9ВНИИПИ Госудррственного113 Ъ 35, МоскваПроизводственно-полиграфи Составитель А. Никитинехред И. Верес Корректор Э. Лончаковаираж 411 Подписноемитета СССР по делам изобретений и открытийЖ - 35, Раушская наб., д. 45ское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4