Технические фантазии в реальном воплощении
Код tech.tft Выпуск No 49.
Пространственные шарнирные системы Автор и ведущий Cesiy Cesiy-Systems О дополнительных схемах в устройствах параллельного
перемещения и их возможном использовании в некоторых случаях бытового
назначения
Введение.
Предыдущий выпуск
No
48
содержал краткое описание кинематической схемы шарнирной системы,
обеспечивающей угловые перемещения по двум ортогональным плоскостям. Был
показан синтез пространственных карданной и параллелограммной систем, давший
в результате механизм, обладающий в основе свойствами повторения и размножения
угловых движений на любом расстоянии от базы корпуса.При этом могут возникать
самые оригинальные многочисленные модификации для конкретного технического
назначения (они не показаны).
Известен параллелограмм,
изображаемый в плоскости. Это попарно-параллельные линии, шарнирно соединенные
между собой. Такое "скучное" соединение. Его применение распространено
не очень широко. Например, в автомобилестроении он используется для перемещения
дверей и стеклоочистителей. В более ранних предыдущих выпусках он был показан
достойно, и особым образом в кинематике (и динамике) одноступенчатых передач.
Можно представить пространственный
параллелограмм. Это тоже попарно-параллельные линии, шарнирно
соединенные так, что образуется параллелепипед, ребра которого могут иметь
параллельное перемещение в двух плоскостях. Но куда его деть? Оставленный
без присмотра, он не держится и падает в любом направлении, складываясь
как в плоскость, так и в линию (в пределе). И начинает он "играть", когда
чем-то поддержан и организован, то есть на него наложены дополнительные
связи.
Какие они - от этого зависят
его будущие свойства. Связи могут быть
самые различные.
Так, например, если поместить его на параллельные кардановые рамки
и шаринирно связать с ними, получается механизм, представленный в выпуске
No 48.
Можно связать его с двумя
шарами, тогда их движение становится синхронным. Вероятно, пространственный
параллелограмм требует наложения пространственных связей.
Во всяком случае
можно увидеть, как постепенно раскапываются тайны известных кинематических
схем механики. И, открыв их, при их использовании появляются дополнительные
возможности прогресса техники. Было бы к чему стремиться!
Таким образом, "скучная" механика в современном мире электроники и
информатики получает флаг "пространства", в котором мы живем, тайны которого
до сих пор не открыты.
1.
В этой
жизни возникают и сложности. Например, нужна привычка "видеть"
схемы в пространственном изображении.
А это ведет к затратам биологической энергии, что свойственно только людям.
На этом пути нужны периодические
разрядки, волны и колебания простого и сложного, что тоже относительно.
В этом выпуске затраты энергии снижаются до минимума, до понимания
простых схем, может быть, навеющих что-то полезное. Однако кому как!
Для разрядки и отдыха можно,
например, вспомнить студенческие годы, когда требовалось выполнять чертежи.
Для этого была нужна чертежная доска и параллельно-перемещаемая линейка
(в отличие от устройств, применяемых теперь в КБ и программ AutoCad различной
степени, которые "мгновенно" рисуют параллельные линии).
Посмотрим на это доисторическое
приспособление. Оно представлено на рис.P1.
И вспомним, что оно умеет
и что еще может - по аналогии с тайнами пространственного параллелограмма
Может кто-то забыл, поэтому
кратко привожу описание. Точки A, B, C, D - это точки прикрепления
шнура 2 на доске 1.
Линейка_это 3, а на ней ролики 4. Шнур 2 идет от точки А через ролики
4 к точке B. Такой же шнур 2 идет от точки С через ролики 4 к точке D.
Линейка 3 с наложенными
на нее связями движется параллельно самой себе в вертикальной плоскости.
Если доска 1 лежит на столе, линейка 3 движется в горизонтальной плоскости.
Здесь возникают вопросы.
Почему все так просто? Нужны ли ролики? Нужна ли сама доска? В чем теперь
тайна этого механизма? Что он еще может?
Принцип ясен: связи от шнура 2 позволяют только параллельное
движение. Такие устройства пригодятся не только как чертежные. Например,
вместо линейки можно укрепить что угодно. Может быть, ту же доску 1, оставив
ее вертикальное расположение.
2.
Посмотрим на рис.P2.
На нем все то же самое:
точки прикрепления шнура, доска_1, опорная рейка_2, шнур_3, ролики_4, ручка_5
и опорная рейка 6. Вместо роликов к доске привернуты изогнутые под 90 градусов
трубочки, установлены они в любом месте площади доски, через них пропущен
шнур 3. То же самое, ничего не изменилось: взявшись за ручку 5,
можно перемещать доску 1 параллельно самой себе вверх или вниз по вертикали.
Вместо доски 1 можно применить
стекло или оргстекло, тогда в нижнем положении_это прозрачное окно, в верхнем_это
окно открыто. Трение в трубочках "помогает" удерживать вес окна. Таким
образом, появляется возможность открыть окно, сдвигая его вверх, а не поворачивая
на петлях. Могут быть какие-то другие применения.
Все это при рассмотрении
в плоскости, чтобы "отдохнуть" от "пространства", а заодно увидеть модификации
студенческой чертежной доски.
3.
Вот еще одно применение, другая
модификация, она изображена как в пространстве, однако, "там" все та же
плоскость.
Это представлено на рис.P3.
Кажется, что это не в плоскости
- обман зрения! Доска 3 в виде подвижной полочки движется только в одной
плоскости. Там же приведены обозначения верхней опоры 1, опорных
точек 2, трубочек 4, шнура 5, нижней опоры 6. Вы можете увести полочку
3 под потолок - она не будет мешать. Она сама может служить вторым (подвижным)
потолком или чем-то ещё. Шнуры или тросики 5 могут быть расположены по
углам комнаты.
4.
И, наконец, можно так-таки вновь
(если не устали) организовать "пространство". Оно устроено по тем же принципам
и приведено на рис.P4.
На этом рисунке ничего нового
нет. Показана подвижная плоскость А, опорная плоскость 1, ролики или трубочки
2 относительно синей линии на плоскости А, положение плоскости А внизу
3, ролики или трубочки 4 относительно черной линии на плоскости А, шнур
5, "работающий" с синей линией, и другой шнур 5 (красного цвета), "работающий"
с черной линией.
При движении вверх плоскости А синяя линия движется параллельно самой
себе по синим шнурам 5 (по плоскости 1), а черная линия плоскости А движется
параллельно самой себе по красным шнурам 5. В итоге происходит поворот
плоскости А и установка ее вверху в горизонтальном положении.
Может быть, было навеяно
какое-то удовольствие?
5. Cesiy-Effect
Вновь повторяется картинка управления
плоскостями крыльев самолета по трем координатным осям. Вероятно, можно
теперь представить, как это осуществить. Однако этот путь – не самый
оптимальный. Взгляните еще раз на выпуск No 47.
Этот рисунок - особый знак
для специалистов и интересующихся данным вопросом с целью соответствующей
разработки и полезного промышленного использования.