Способ создания активных движущих сил в изменяемых механических системах (его варианты)

 

Использование: двигательные системы, средства создания активных движущихся сил в двигателях и движителях, унифицированно применимых на различных поверхностях и в различных средах. Сущность изобретения: в изменяемых механических системах к центрам масс каждого тела прикладывают вращающие внешние окружные силы, циклически изменяют эти силы по величине с частотой вращения тел системы по закону гармонических колебаний асимметрично оси результирующей силы, а возникающие в системе моменты сопротивления вращению тел системы задают из условия обеспечения постоянства угловой скорости вращения центров масс тел системы. В другом варианте одновременно с циклическими изменениями внешних окружных сил наблюдаются циклические изменения угловой скорости и знакопеременного углового ускорения по закону гармонических колебаний - симметрично относительно оси результирующей силы. Одновременно с циклическими изменениями внешних окружных сил по синусоидальному закону асимметрично оси результирующей силы, а угловых скоростей и ускорений центров масс тел системы по синусоидальному закону симметрично указанной оси могут производиться циклические изменения массы каждого тела системы с частотой вращения их по синусоидальному закону - симметрично указанной оси с обеспечением постоянства массы всей системы. В результате в обоих вариантах получают активную движущую силу, величину и направление которой определяют как геометрическую сумму циклически переменных проекций всех сил, действующих в системе, на заданную ось равнодействующей этих сил. Использование создаваемой в системе активной движущей силы в различных двигателях и движителях для различных сред и поверхностей обеспечивает повышение КПД и универсальности двигательных систем. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области двигательных систем, в том числе реактивных, а именно к способам и устройствам создания активных движущихся сил (АДС) в изменяемых механических системах, моделирующих рабочие процессы в силовых установках различных транспортных средств, унифицированно применимых на различных поверхностях и в различных средах перемещения, включая среду с бесконечно малой плотностью.

Известны способы перемещения центров масс транспортных средств, рассматриваемых как неизменяемые механические системы или как свободные твердые тела, от действующих на них со стороны других тел внешних распределенных или эквивалентных им сосредоточенных сил, а также плоских или пространственных, сходящихся или параллельных систем активных движущихся сил, равнодействующие которых, начав действовать на покоящееся тело, могут привести его в движение вдоль результирующей линии действия. При этом геометрическая сумма векторов внешних сил, действующих на систему, равна производной по времени от количества движения систем (Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М. 1986, с.5-10, 180, 202).

Способы перемещения неизменяемых систем подчинены закону сохранения движения центров масс систем, основному закону динамики и реализуются в поступательных перемещениях воздушных шаров или парусных судов в результате действия на них распределенных сил со стороны подвижных потоков окружающей среды или в движении различных тел по горизонтальной плоскости от действия на них сосредоточенных сил, например сил трения со стороны поверхностей перемещения (там же, с.182, 276, 277).

Недостатки способов перемещения центров масс неизменяемых механических систем заключаются в ограниченных возможностях их применения, обусловленных абсолютной зависимостью от модуля внешних сил, направления действия и точек приложения равнодействующей векторов активных движущихся сил, возникающих вне рассматриваемых систем.

Известны способы создания активных движущихся сил в пределах транспортных средств, а именно их силовыми установками, рассматриваемыми как изменяемые механические системы, состоящие из множества тел и материальных точек, способных изменять взаимоположение относительно друг друга, присоединяться к системам или отделяться от них под действием внешних и внутренних сил (там же, с.282-294).

Способы заключаются в приложении к центрам масс изменяемых систем активных движущихся сил, являющихся реакциями внешних сил, возникающих в результате взаимодействия силовых установок с окружающей средой, в которой транспортные средства перемещаются, а также в результате отбрасывания части тел, входящих в состав изменяемых систем. При этом направление главного вектора количества движения центра массы, изменяемой механической системой, как геометрической суммы векторов количеств движений тел системы совпадает с положительным направлением вектора активной движущей силы, создаваемой в системе, а производная по времени от главного вектора количества движения центра массы системы равна модулю вектора активной движущей силы, действующей на систему.

Известные способы создания активных движущих сил подчинены закону сохранения количества движения изменяемых механических систем, основному закону динамики и реализуются в работе воздушного и гребного винтов, в реактивном движении самолетов и ракет, а также проявляются в отдаче и откате при стрельбе из стрелкового оружия и артиллерийских орудий.

Недостатки известных способов создания активных движущих сил заключаются в невысокой удельной эффективности и ограниченной возможности применения, что обусловлено зависимостью от состояния и свойств окружающей среды перемещения транспортных средств, в непродолжительности импульса внешней реактивной движущей силы тяги из-за ограниченности массы отбрасываемого рабочего тела, входящего в состав изменяемой механической системы, например масс окислителя и горючего, транспортируемых ракетами.

Наиболее близким техническим решением из числа известных является способ создания активных движущих сил в изменяемых механических системах, включающий приложение к каждому из тел системы внешних окружных сил, вращающих тела вокруг оси, проходящей через центр масс системы, уравновешивание моментов указанных окружных сил внешними моментами сопротивления вращению каждого из тел при поддержании постоянным суммарного момента количества движения системы относительно указанной оси (Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М. 1986, с.292-295).

Известный способ создания вращательного движения изменяемых механических систем также подчинен основному закону динамики, а именно закону сохранения главного момента количеств движения систем, и реализуется в опытах с платформой Жуковского, с раскачиванием качелей или, например, в появлении реактивного момента вращения корпуса одновинтового вертолета, компенсируемого во время раскрутки лопастей несущего винта внешним моментом сил трения, действующим через шасси на корпус вертолета со стороны посадочной площадки, а после взлета силой тяги рулевого винта, создающей на плече хвостовой балки момент внешних сил относительно оси вращения несущего винта, проходящей через центр массы вертолета.

Недостаток способа, принимаемого в качестве прототипа, заключается в ограниченности его применения для создания только вращательного движения изменяемых механических систем и обусловлен тем, что создающие главный момент количеств движения систем окружные составляющие внешних сил не используются непосредственно для создания активных движущих сил, поступательно перемещающих центры масс изменяемых систем.

Технический результат, который может быть получен от использования настоящего изобретения, состоит в непосредственном создании активных движущих сил на оси и в плоскости вращения изменяемых механических систем, поступательно перемещающих центры масс этих механических систем.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном способе создания активных движущих сил в изменяемых механических системах внешние окружные силы циклически изменяют по величине, с частотой вращения тел, по синусоидальному закону асимметрично относительно заданной оси действия результирующей активной движущей силы, лежащей в плоскости вращения тел системы и проходящей через центр масс данной системы, причем уравновешивание моментов внешних окружных сил моментами сопротивления осуществляют, поддерживая постоянной угловую скоростью вращения тел системы.

В другом варианте способа создания активных движущих сил в изменяемых механических системах внешние окружные силы циклически изменяют по величине и направлению, с периодом вращения тел, по синусоидальному закону асимметрично относительно заданной оси действия результирующей активной движущей силы, лежащей в плоскости вращения тел системы и проходящей через центр масс данной системы, причем указанный синусоидальный закон и изменение уравновешивающих моментов выбирают с обеспечением циклически переменной угловой скорости и знакопеременного углового ускорения, изменяющихся по синусоидальным законам симметрично относительно указанной оси действия результирующей активной движущей силы.

Кроме того, в указанном варианте одновременно с циклическими изменениями внешних окружных сил, угловой скорости и ускорения циклически изменяют массу каждого тела системы, с периодом его вращения, по синусоидальному закону симметрично оси действия результирующей активной движущей силы, поддерживая неизменной массу всей системы.

На фиг. 1 представлена абстрактная модель изменяемой механической системы, реализующей первый вариант способа; на фиг.2 совмещенные графики циклических изменений внешних окружных сил и их главного вектора на фиг. 3 абстрактная модель изменяемой механической системы, реализующей второй вариант способа; на фиг.4 совмещенные графики циклических изменений внешних окружных сил и их главного вектора во втором варианте способа; на фиг.5 совмещенные графики циклических изменений относительных γ_i, γ_ci и абсолютных β_i, β_ci углов азимутального положения радиус-векторов точек С центров масс вращаемых тел систем во втором и в третьем вариантах; на фиг.6 совмещенные графики циклических изменений угловых скоростей ω_2i ω_ci и угловых ускорений ε_2i, ε_ci радиус-векторов во втором и в третьем вариантах; на фиг. 7 совмещенные графики циклических изменений проекций на результирующую ось OY инерционных центробежной и тангенциальной внутренних сил, а также главного вектора внешних окружных сил в декартовых координатах; на фиг.8 совмещенные графики циклических изменений проекций на результирующую ось OY тех же сил в полярных координатах во втором и в третьем вариантах способа; на фиг.9 - абстрактная модель изменяемой механической системы, реализующей третий вариант способа; на фиг.10 совмещенные графики циклических изменений масс m_ci точек С и действующих на эти точки окруженных параметрических сил Принципиальная схема (модель) изменяемой механической системы, реализующей первый вариант заявляемого способа, представляет собой двухзвенный рычажный механизм (фиг.1), включающий стойку 1 и рычаг 2, моделирующий ротор произвольного многофункционального устройства. Рычаг 2 установлен в цилиндрическом шарнире 3 на стойке 1 с возможностью полнооборотного вращения вокруг оси шарнира 3, проходящей через точку О центра массы (М_o) всей системы.

К точке С центра массы (m_c) рычага 2, отстоящей от точки оси шарнира 3 на расстоянии радиус-вектора прикладывают внешние окружные силы: совпадающую с направлением вращения рычага вращающую силу и противоположно направленную ей силу сопротивления вращению рычага. В плоскости вращения рычага 2 направление векторов сил выдерживают перпендикулярными радиус-вектору , совмещая векторы этих сил с направлением касательной к круговой траектории вращения точки С рычага при постоянном . Геометрической суммой векторов указанных сил определяют главный вектор внешних окружных сил причем направление главного вектора внешних окружных сил совпадает с направлением вектора вращающей силы и с направлением вращения рычага 2. Кроме внешних окружных сил, представленных их главным вектором, к рычагу 2 в плоскости его вращения прикладывают внешний момент , действующий относительно оси опорного цилиндрического шарнира 3 стойки 1 в направлении, противоположном вращению рычага. В результате приложения этого момента рычаг 2 вращается с постоянной угловой скоростью (ω₂). При этом главный момент количества движения (или кинетический момент ) изменяемой механической системы относительно точки О центра масс равняется моменту количества движения точки С центра масс рычага, а производная по времени от главного момента равна геометрической сумме моментов всех внешних сил, действующих в системе относительно точки О центра массы системы.

Первый вариант способа реализуется следующим образом. Соответствующими управляющими воздействиями на рассматриваемую изменяемую механическую систему, моделирующую рабочие процессы во множестве существующий устройств, величины уже действующих в системе внешних окружных сил изменяют циклически с частотой вращения рычага в противоположных фазах их экстремальных значений по синусоидальным законам гармонических колебаний где q_Φ ≡ ΔΦ/Φ_и≅ 1; q_В ≡ ΔB/B_и ≅ 1 коэффициенты интенсивности циклических изменений величин внешних окружных сил, определяемые отношениями экстремальных циклических приращений ( ΔΦ и ΔB ) к номинальным значениям этих сил; ω₂t=α центральный относительно точки О оси опорного шарнира азимутальный угол положения рычага в плоскости его вращения, положительное направление отсчета которого производят по направлению вращения рычага от нижней или отрицательной части наперед выбранной в плоскости рычага результирующей оси OY на фиг. 1. (Здесь и далее циклически переменные величины обозначаются дополнительным индексом "i").

Циклическими изменениями величин внешних окружных сил достигают циклические изменения их главного вектора не только по величине, но и по направлению его действия на рычаг 2, по синусоидальному закону гармонических колебаний, близкому по форме к обыкновенной синусоиде: R_иi=Φ_иi-B_иi=R_и[1+q_msin(ω₂t)], (3) где q_R ≡ (ΔΦ+ΔB)/R_и≫ 1 коэффициент интенсивности циклических изменений главного вектора . Поскольку в первом варианте способа угловую скорость вращения рычага выдерживают постоянной, то из условия сохранения неизменной величины главного момента количества движения системы и нулевого значения производной по времени от него величину внешнего момента () также изменяют по величине и направлению действия на рычаг 2 по синусоидальному закону гармонических колебаний аналогично закону изменения главного вектора внешних окружных сил: M_oi=R_иir_c=R_иr_c[1+q_Rsin(ω₂t)]. (4) Характер циклических изменений внешних окружных сил и их главного вектора в зависимости от азимутального угла положения рычага в плоскости его вращения показан на совмещенных графиках (фиг.2). Как видим из формул (1), (2), (3) и из графиков на фиг.2, максимальной или удвоенной относительно номинального значения величине движущей силы Φ_иi при q_Φ=1 и значению азимутального угла в 90^oC соответствует минимальная или нулевая величина силы сопротивления B_ui. И, наоборот, минимальной или нулевой величине движущей силы при значении азимутального угла в 270^oC соответствует максимальная или удвоенная относительно номинального значения величина силы сопротивления. При этом главный вектор внешних окружных сил циклически изменяется в направлении, совпадающем с положительным направлением оси OY, а величина момента по формуле (4) пропорциональна величине указанного главного вектора. Следовательно, на плече рычага 2 образуется момент пары сил, эквивалентный внешнему моменту, причем одной из сил пары является главный вектор , а второй силой пары реакция в опорном шарнире, динамическое усилие от которой на стойку 1 совпадает по величине и направлению с действием на стойку указанного главного вектора. Поэтому величину активной движущей силы (Т_R), создаваемой в первом варианте способа, определяют среднециклическим значением проекций всех внешних сил в системе на результирующую ось OY.

Легко установить, что данные значения проекций суть Результаты (5), (6), (7) подтверждают осуществимость первого варианта способа: во-первых, величины активных движущих сил имеют ненулевые среднециклические значения; во-вторых, активные движущие силы могут создаваться как вращающими, так и сопротивляющимися вращению рычага внешними окружными силами и, в-третьих, действие этих сил суммируется, если каждую из них изменяют по законам (1) и (2). Последнее легко усматривается из (5) (7), так что в случае действия на рычаг 2 циклически переменных по законам (1) и (2) внешних окружных сил величина суммарной активной движущей силы (T_R) достигает полусуммы циклических приращений, а при максимальной интенсивности циклических изменений равняется полусумме модулей номинальных значений самих внешних окружных сил.

Реализация первого варианта способа позволяет расширить функциональные возможности внешних окружных сил и за счет их циклических изменений по синусоидальным законам получить активную движущую силу, способную перемещать массы изменяемой механической системы с определенными поступательной скоростью () и ускорением () (фиг.1). При этом направление вектора активной движущей силы совпадает с направлением главного вектора количества движения центра массы всей системы, а его производная по времени равна модулю активной движущей силы.

Модель изменяемой механической системы, реализующей второй вариант заявляемого способа, также представляет собой двухзвенный рычажный механизм (фиг. 3), включающий стойку 1 и рычаг 2, моделирующий отдельное звено ротора произвольного многофункционального устройства. Как и в первом варианте, рычаг 2 установлен в цилиндрическом шарнире 3 стойки 1 с возможностью вращения вокруг шарнира 3, ось которого проходит через точку О центра массы всей системы.

К точке К рычага 2, отстоящей от точки О оси шарнира 3 на расстоянии радиус-вектора большего радиус-вектора точки С центра массы рычага, прикладывают те же внешние окружные силы, что и в первом варианте. Направление векторов этих сил в плоскости вращения рычага также выдерживают перпендикулярным радиусу-вектору совмещая их с направлением касательной к круговой траектории вращения точки K. В отличие от первого варианта, кроме противоположно направленных внешних окружных сил , к рычагу 2 никаких внешних моментов не прикладывают, однако вращение рычага выдерживают с той же равномерной угловой скоростью ω₂. При этом главный момент количества движения системы относительно точки О центра ее массы равняется моменту количества движения точки С центра массы рычага, а его производная по времени равна геометрической сумме моментов внешних окружных сил относительно точки О центра масс. В данном случае по модулю Φ_и=B_и.
Второй вариант способа реализует следующим образом. Соответствующими управляющими воздействиями на рассматриваемую изменяемую механическую систему (фиг.3) величины уже действующих в системе внешних окружных сил циклически изменяют по законам (1) и (2), в которых дополнительно задают равенство циклических приращений этих сил, т.е. ΔФ=ΔB, а следовательно, и коэффициентов интенсивности q_Φ=q_B. Тогда в суммарном проявлении действия на рычаг 2 циклически переменные силы создают главный вектор внешних окружных сил, циклически переменный по величине и направлению действия на рычаг 2 в полном соответствии с законом гармонических колебаний, совершаемых по обыкновенной синусоиде:
R_иi=Φ_иi-B_иi=(Φ_и+B_и)q_Rsin(ω₂t), (8)
где q_R <1 коэффициент интенсивности циклических изменений главного вектора сил, а азимутальный угол положения рычага 2 в плоскости его вращения (фиг.3) отсчитывается аналогично первому варианту.

Характер циклических изменений внешних сил и их главного вектора обобщенного азимутального угла во втором варианте способа показан на совмещенных графиках (фиг. 4). Как видим из графиков на фиг.4 и из формулы (8), главный вектор обладает по существу свойствами знакопеременного окружного ударного импульса внешней окружной силы, действующей на рычаг 2. Поэтому вращение последнего происходит с циклически переменной угловой скоростью и со знакопеременным угловым ускорением. Неравномерное вращение рычага 2, рассматриваемого далее в виде однородного материального стержня, приводит к возникновению действующих на него внутренних инерционных сил. Пользуясь основным определением пропорциональности величин инерционных сил, соответствующим ускорениям, изобразим их приложенными к неравномерно вращающемуся рычагу на фиг. 3 и из известных формул на базе принципа Д'Аламбера получим выражение для циклически изменяющейся угловой скорости:

где A ≡ q_R(Φ_и+B_и)/m_cr_cω²₂<1 безмерная величина, используемая для удобства формы записей, а β_i=α-γ_i угол истинного положения неравномерно вращающегося рычага в плоскости его вращения, находимый интегрированием (9).

Характер циклических изменений величин угловой скорости и углового ускорения неравномерного вращения рычага 2 (фиг.3) в зависимости от обобщенного азимутального угла при значении А=0,2 показан на совмещенных графиках (фиг.5).

Величину активной движущей силы, создаваемой во втором варианте, можно количественно определить теми силами, которые имеют строго радиальное направление действия, совпадающее с продольной осью рычага 2. В рассматриваемом случае такой силой является только циклически переменная центробежная сила Fⁿ_ci среднециклическое значение проекции которой на результирующую ось OY определяют среднеинтегральным значением функции Fⁿ_ci cosβ_i в интервале полнооборотного изменения значений угла α, что с учетом (9) дает в окончательном результате
T_R=m_cr_cω²₂A/2. (10)
Подставив в (10) развернутое выражение величины А, получим
T_R=(Φ_и+B_и)q_R/2. (11)
Из этих результатов следует что, во-первых, создание активной движущей силы в изменяемой механической системе получают за счет циклических изменений внешних окружных сил по законам (1) и (2) при равных модулях их номинальных значений и при равных значениях коэффициентов интенсивности, но без участия в процессе создания силы T_R каких-либо внешних моментов. Во-вторых, из условия соблюдения окружного динамического равновесия неравномерно вращающегося рычага следует взаимокомпенсирующий характер противодействия главного вектора внешних окружных сил и инерционной окружной или тангенциальной (фиг.3).

Таким образом, реализация второго варианта заявляемого способа позволяет оптимизировать процесс создания активной движущей силы за счет циклических изменений только внешних окружных сил без участия в этом процессе внешних моментов, а следовательно, без необходимости в циклических изменениях последних. При этом величина активной движущей силы (T_R) не уменьшается по сравнению с первым вариантом реализации способа, следовательно, сохраняется возможность поступательного перемещения всей системы под действием этой силы.

Модель изменяемой механической системы, реализующей третий вариант настоящего способа, также представляет собой двухзвенный рычажный механизм (фиг. 9), включающий стойку 1 и рычаг 2, моделирующий отдельное звено ротора произвольного многофункционального устройства. Как в первых двух вариантах, рычаг 2 установлен в цилиндрическом шарнире 3 стойки 1 с возможностью вращения вокруг оси шарнира 3, проходящей через точку О центра массы всей системы. Однако в отличие от первых двух вариантов масса рычага распределена по всей его длине не равномерно, а сосредоточена в точке С на свободном конце рычага. Причем точка С центра массы рычага соединена с точкой О оси опорного шарнира 3 на стойке 1 условно невесомой, нерастягивающейся нитью. Поэтому вращение рычага в этом варианте способа можно рассматривать как вращение материальной точки С, положение которой относительно оси и в плоскости вращения определяется радиус-вектором .

Как во втором варианте способа, к точке С прикладывают те же внешние окружные силы, направление векторов которых в плоскости вращения точки С также выдерживают перпендикулярным радиус-вектору, совмещая их с направлением касательной к круговой траектории вращения точки С и с постоянной угловой скоростью. При этом главный момент количества движения системы относительно точки О центра массы системы равняется моменту количества окружного движения точки С, а его производная по времени равна геометрической сумме моментов внешних окружных сил, действующих в системе относительно точки О.

Как и во втором варианте способа, по модулю Φ_и=B_и.
Третий вариант способа реализуется следующим образом. Соответствующими управляющими воздействиями на рассматриваемую изменяемую механическую систему (фиг.9), моделирующую рабочие процессы в некоторых устройствах, циклические изменения по законам (1) и (2) действующих на точку С внешних окружных сил сопровождают циклическими изменениями массы точки С по синусоидальному (косинусоидальному) закону:
m_ci=m_c[1+q_mcos(ω₂t)], (12)
где q_m ≡ Δm/m_c<1 коэффициент интенсивности циклических изменений массы точки С, определяемый отношением экстремального приращения массы точки С к ее номинальной величине. Характер циклических изменений массы точки С (фиг. 9) в зависимости от обобщенного угла α азимутального положения радиус-вектора точки С в плоскости ее вращения при значении А q_m 0,2 показан на графике (фиг. 10). Как видим, масса точки С изменяется так, что среднециклическая величина массы всей системы (фиг.9) за один полный оборот точки С или звена 2 вокруг стойки 1 остается неизменной.

Суммарное проявление действия на точку С переменной массы главного вектора (8) внешних окружных сил приводит к неравномерному вращению радиус-вектора точки С в плоскости ее вращения с циклически переменной угловой скоростью и со знакопеременным угловым ускорением. Выражения для определения этих параметров следуют непосредственно из теоремы об изменении момента количества движения точки С переменной массы:

и в окончательном виде таковы:

Сравнивая (14) с соответствующими формулами второго варианта способа, видим, что циклическое изменение массы точки С по закону (12) в рассматриваемом третьем варианте способа увеличивает интенсивность циклических изменений угловых скорости и ускорения по сравнению с вторым вариантом:

Характер циклических изменений этих величин в зависимости от обобщенного азимутального угла радиус-вектора точки С в плоскости ее вращения для сравнения с вторым вариантом показан на совмещенных графиках (фиг.6) прерывистыми линиями.

Формулу для определения истинного азимутального угла β_ci положения радиус-вектора точки С в плоскости ее вращения можно определить интегрированием (13). В развитие аналогии с вторым вариантом приведем этот угол к форме записи:
β_ci=α-γ_ci,
где

Характер циклических изменений данных углов для сравнения с аналогичными углами во втором варианте показан на совмещенных графиках (фиг.5) прерывистыми линиями, из которых для случая A q_m следует возможность приведения азимутального угла к виду, удобному для последующего интегрирования:
β_ci=α-2Asinα (17)
Тригонометрические функции угла (17) могут получаться разложением в ряд и удержанием в нем наиболее значимых членов.

Практическая достаточность в точности вычислений, производимых с учетом принятых выше допущений, доказывается определением среднециклической величины проекции главного вектора внешних окружных сил на результирующую ось OY в рассматриваемом третьем варианте способа и сравнением этого результата с аналогичным во втором варианте.

Значение силы T_R определяет только часть величины активной движущей силы, создаваемой в рассматриваемом третьем варианте способа. Из условий динамического равновесия неравномерно вращающейся точки С переменной массы, используя принцип Даламбера, можно установить с учетом инерционной тангенциальной силы F^τ_ci (фиг.9) наличие добавочной силы

т. е. так называемой параметрической силы, знакопеременное направление вектора которой совпадает в рассматриваемом случае с направлением главного вектора внешних окружных сил. В положительном направлении результирующей оси OY эта сила создает свою составляющую активной движущей силы T_m. Появление параметрической силы в процессе движения точки С следует из уравнения (13), выражающего теорему об изменении момента количества движения рассматриваемой механической системы (фиг. 9). Из уравнения (13) также следует, что первое слагаемое левой части представляет собой инерционную тангенциальную силу.

Характер циклических изменений величины параметрической силы в зависимости от обобщенного азимутального угла α показан на совмещенном графике (фиг. 10), а проекции этой силы на результирующую ось OY соответствуют проекциям на ось OY главного вектора внешних окружных сил в декартовых и в полярных координатах на графиках фиг.7 и 8.

Величину составляющей активной силы, создаваемую параметрической силой, определим среднециклическим значением ее проекции на результирующую ось OY как среднеинтегральную величину:

Величину суммарной движущей силы, создаваемой в третьем варианте заявляемого способа, определится так:
T_Σ=T_R+T_m=m_cr_cω²₂q_m=(Φ_и+B_и)q_R (21)
Поскольку действие на точку С главного вектора внешних окружных сил и параметрической силы F_mi производят в направлении, перпендикулярном радиус-вектору , то к точке О оси опорного шарнира 3 стойки 1 эти силы могут быть количественно приведены радиальными усилиями в звене 2, передаваемыми на стойку 1 системы радиальной центробежной силой Fⁿ_ci (фиг.9), а величину активной движущей силы T_Σ можно количественно определить величиной проекции этой переменной центробежной силы на результирующую ось OY, вычислив для этого среднеинтегральное значение функции Fⁿ_ci cosβ_ci, что дает аналогичный результат (21).

Таким образом, реализация третьего варианта заявляемого способа позволяет повысить эффективность процессов создания активной движущей силы за счет циклического изменения по закону (12) массы точки С так, что среднециклическая величина массы всей системы остается неизменной в промежутки времени полнооборотного вращения точки С. При этом активная движущая сила создаваемая за счет циклических изменений внешних окружных сил, увеличивается на величину составляющей активной движущей силы создаваемой параметрической силой
Тогда суммарная сила сообщает всей системе (фиг.9) большую, чем в первом и во втором вариантах, поступательную скорость и ускорение, т.е. сообщает системе поступательное движение с большей интенсивностью.

Формула изобретения

1. Способ создания активных движущих сил в изменяемых механических системах, включающий приложение к каждому из тел системы внешних окружных сил, вращающих тела вокруг оси, проходящей через центр масс системы, уравновешивание моментов указанных окружных сил внешними моментами сопротивления вращению каждого из тел при поддержании постоянным суммарного момента количества движения системы относительно указанной оси, отличающийся тем, что внешние окружные силы циклически изменяют по величине с частотой вращения тел по синусоидальному закону асимметрично относительно заданной оси действия результирующей активной движущей силы, лежащей в плоскости вращения тел системы и проходящей через центр масс данной системы, причем уравновешивание моментов внешних окружных сил моментами сопротивления осуществляют поддерживая постоянной угловую скорость вращения тел системы.

2. Способ создания активных движущих сил в изменяемых механических системах, включающий приложение к каждому из тел системы внешних окружных сил, вращающих тела вокруг оси, проходящей через центр масс системы, уравновешивание моментов указанных окружных сил внешними моментами сопротивления вращению каждого из тел при поддержании постоянным суммарного момента количества движения системы относительно указанной оси, отличающийся тем, что внешние окружные силы циклически изменяют по величине и направлению с периодом вращения тел по синусоидальному закону асимметрично относительно заданной оси действия результирующей активной движущей силы, лежащей в плоскости вращения тел системы и проходящей через центр масс данной системы, причем указанный синусоидальный закон и изменение уравновешивающих моментов выбирают с обеспечением циклически переменной угловой скорости и знакопеременного углового ускорения, изменяющихся по синусоидальным законам симметрично относительно указанной оси действия результирующей активной движущей силы.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что одновременно с циклическими изменениями внешних окружных сил, угловой скорости и ускорения циклически изменяют массу каждого тела системы с периодом его вращения по синусоидальному закону симметрично оси действия результирующей активной движущей силы, поддерживая неизменной массу всей системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10