Планы практических занятий. Практическое занятие №1. Задание: Патентная классификация

Практическое занятие №1. Задание: Патентная классификация. Изучение патентного классификатора МПК.

Методические рекомендации: изучить Классификатор МПК, по заданию преподавателя на основании темы своего варианта найти в классификаторе свой индекс.

вариант	Тема	вариант	Тема
	Часы наручные		Резец токарный
	Ковш экскаватора		Переплет книги
	Колесо вагона		Дискета компьютера
	Одеколон		Схват робота
	Кастрюля		Диск лазерный
	Кинескоп телевизора		Гайка
	Ползунно- рычажный меха­низм		Ножницы

Основная литература:1 [16-17]

Контрольные вопросы:

1. На каком принципе основана классификация МПК?

2. Какая информация собрана в разделе В?

3. Какая информация собрана в разделе А?

Практическое занятие №2. Задание: Условия патентоспособности изобретения.

Методические рекомендации: изучить основы патентоспособности изобретения:

- новизна, по заданию преподавателя изучить литературные источники по заданной теме на предмет новизны,

- промышленная применимость, по указанию преподавателя разобрать конкретный пример на пред­мет его промышленной применимости.

Основная литература:1 [29-32]

Контрольные вопросы:

1. Как определяется новизна изобретения?

2. Обязательно ли теоретическое обоснование изобретения?

3. Что такое основное и дополнительное изобретение?

Практическое занятие №3. Задание: Составление заявки на изобретение. Устройство.

Методические рекомендации: изучить пример оформления документации по заявке на изобретение- устройство.

МКИ F 03 D 07/02

Ветроколесо

Изобретение относится к ветровой энергетике, и в частности к конст­рукциям ветрового крыльча­того колеса.

Известно ветроколесо (Авторское свидетельство СССР № 1812335, опубл. 30.04.93, бюл. № 16), состоящее из нескольких лопастей, каждая из которых имеет на конце, укрепленном в ступице, кони­ческое зубчатое ко­лесо, взаимодей­ствующее с общим коническим подпружиненным зубчатым коле­сом, на лопасти имеется груз – регулятор. Недостатком дан­ного устройства является его высокая сложность изготовления, наличие груза – регулятора маятникового типа опреде­ляет динамическую неустой­чивость регулировки, что приводит к появлению виб­раций и быстрому износу устройства.

Известно ветроколесо, принятое автором за прототип, содержащее ступицу, несколько лопастей, каждая из которых жестко закреплена на ци­линдрическом стержне, который установлен в ступице с возможностью свободного проворота вокруг своей оси, поджат пружиной к одному положению своего проворота, на стержне укреплен груз – регулятор (Большая Советская Энциклопедия, т. 4, М. «Совет­ская энциклопедия», 1971, статья «Ветродвигатель», с. 582, рис. 2). Недос­татком этой конст­рукции является низкий КПД. Это объясняется необходимостью установки грузов – регуляторов, которые должны иметь достаточно большую массу и плечо – расстояние установки от оси вращения стержня. Такая конст­рук­ция имеет плохие аэродинамические качества, затруднена установка обтекателя сту­пицы, имеется большая паразитная масса грузов – регулято­ров. Все это приво­дит к увеличению сил трения в опорах вала ветроуста­новки и сил сопротивления воздуха, что в конечном итоге понижает КПД всей установки. Также при резком изменении силы ветра, происходит рез­кое торможение или разгон колеса. При этом грузы – регуляторы могут резко поворачиваться вместе с лопастями, что при­водит к динамической дестабилизации колеса, появлению вибраций и тряски, и следовательно быст­рому износу всего агрегата. Грузы – регуляторы представ­ляют собой достаточно неустойчивую конст­рукцию маятникового типа, которая достаточно легко меняет свое положение и подвержено колеба­ниям, которые в такой быстроходной конструкции как ветроколесо и при частой смене величины при­лагаемой нагрузки – силы ветра, неминуемо будет приводить к появлению достаточно сильных вибра­ций.

Задачей изобретения является разработка ветроколеса, обладающего повы­шенным КПД и долго­вечностью.

Технический результат достигается тем, что ветроколесо, содержащее ступицу, несколько лопа­стей, каждая из которых жестко закреплена на ци­линдрическом стержне, который установлен в сту­пице с возможностью свободного проворота вокруг своей оси, пружину, дополнительно стержень имеет возможность свобод­ного осевого перемещения в ступице, на стержне установлен палец, взаимо­дейст­вующий с косым пазом, выполненным на стенке отверстия ступицы в котором установлен стер­жень, пружина установлена с возможностью взаимодействия со стержнем с отжимом последнего к центру ступицы.

На фиг. 1 показан фрагмент ветроколеса с одной лопастью в ступице, на фиг. 2 – разрез А-А.

Ветроколесо состоит из следующих частей: ступицы 1 (фиг.1,2), в которой в радиальном направ­лении через равные углы выполнено ряд от­верстий по числу лопастей 2. Каждая лопасть 2 жестко соединена со стержнем 3, который вставлен в отверстие ступицы 1, в котором он имеет свободное осевое и вращательное пе­ремещение. На стержне 3 установлен палец 4, взаимодействующий с косым пазом 5, выполненным на стенке от­верстия ступицы 1. Снизу на стержень 3 одета пру­жина 6, стремя­щаяся отжать стержень 3 к центру ступицы 1.

Ветроколесо работает следующим образом. Лопасти 2, воспринимая действие ветра, получают вращательное движение. При усилении ветра скорость вращения колеса возрастает, значение центро­бежной силы, воз­действующей на лопасти 2, также возрастает. Центробежная сила, преодолевая со­противление пружины 6, стремится отодвинуть лопасть 2 вместе со стержнем 3 от центра ступицы 1. При таком перемещении палец 4 перемещается по косому пазу 5 и поворачивает стер­жень 3 вокруг его оси с одновременным поворотом лопасти 2. Угол встречи лопа­сти с ветром меняется, увеличивается сопротивление воздуха, и колесо уменьшает час­тоту своего вращения. Уменьшение частоты вращения колеса приводит к уменьшению значения центробежной силы, пружина 6 тянет стержень 3 вместе с лопастью 2 обратно к центру ступицы 1. Лопасть 2 возвращается в исходное по­ложение с одновремен­ным поворотом в обратную сторону. Угол встречи с ветром вновь изменяется с понижением сопротив­ления воздуха. Колесо снова набирает обороты.

На лопасти 2 ветроколеса действует также сила тяжести, которая всегда на­правлена вниз. Следо­вательно, влияние силы тяжести будет сказываться на том, что лопасть, которая будет находится внизу будет перемещаться от центра сту­пицы 1 больше, чем лопасть 2, которая в это время находится на­верху. Эта раз­ность будет небольшой и особого влияния на работу ко­леса оказывать не будет. Пока­жем это на следующем примере: сила тяжести лопасти 2 Рл = 9,8 Н, частота вращения колеса N = 300 об/мин, смещение центра тяжести лопасти 2 от центра колеса R= 1 м. определим значение центро­бежной силы, воздействующей на ло­пасть 2.

Q = (Рл /g) х R х (p хN/ 30)² = 1 х1х (3,14 х 300 / 30)² = 986 Н

g- ускорение свободного падения, g- 9,8 Н/м сек ².

Из расчета видно, что сила тяжести в 100 раз меньше центробежной силы, и следовательно именно она, центробежная сила, будет оказывать подавляющее влияние на выдвижение лопастей.

Предлагаемое колесо просто по конструкции, не имеет никаких пара­зитных грузов – регуляторов, механизм регулирования очень мал по размерам и не влияет на аэродинамические характеристики колеса. Вследствие этого ветроколесо имеет пониженные силы трения в опорах и силы сопротивления воздуха и следова­тельно будет иметь повышенный КПД. Поворот лопасти от движения пальца по пазу производится доста­точно жестко, такая система очень устойчива, она не имеет никаких колеба­ний, не реагирует на динамические возмущения, не трясется. Сле­довательно, такой механизм не будет подвержен вибрациям и имеет высокую ди­намическую устойчивость. Ветроколесо в процессе работы не будет иметь виб­раций от механизма регулирования и следовательно, будет иметь повышенный срок службы.

Данное изобретение найдет применение при создании ветроэнергети­ческих ус­тановок малой и средней мощности.

Заявитель Аскаров Е.С.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ветроколесо, содержащее ступицу, несколько лопастей, каждая из которых жестко закреплена на цилиндрическом стержне, который установлен в ступице с возможностью свободного проворота во­круг своей оси, пружину, отличающееся тем, что стержень имеет возможность свободного осевого перемещения в ступице, на стержне установлен палец, взаимодействующий с косым пазом, выполнен­ным на стенке отверстия ступицы, в котором установлен стержень, пружина установ­лена с возмож­ностью взаимодействия со стержнем с отжимом последнего к цен­тру сту­пицы.

Автор- заявитель Аскаров Е.С.

Дата добавления: 2017-01-14