Юный техник 1985-02, страница 82

Лабораторгш моделиста

С пружинными двигателями мы встречаемся в повседневной жизни довольно часто. Они надежно работают в ручных и настенных часах, механических игрушках, любительских киносъемочных аппаратах... Используются они давно и, казалось бы, доведены до совершенства. Что тут можно изобрести нового? Давайте посмотрим на конкретных примерах.

Вот пружинный двигатель английских изобретателей Акселя и Генри Форнелиусов (см. рис. 1). Прежде чем ответить на вопрос, чем он отличается от обычного, давайте вспомним, как устроен известный всем пружинный двигатель механической игрушки.

Под воздействием приложенной силы пружина здесь накручивается на вал, к которому прикреплена одним из своих концов. Назовем этот вал собственным. Накопленную таким образом энергию она отдает, как только двигатель включается в работу. И вот что примечательно: крутящий момент, развиваемый пружиной, непостоянен во времени (см. рис. 1А). Вначале он равен нулю, а потом резко возрастает, достигая максимума в момент полного раскручивания пружины. Конструкторами предложено немало устройств для сглаживания неравномерности работы пружинных двигателей. В часах, например, таким устройством является маятник. По сути дела, это тот же пружинный двигатель, только настроенный на определенную частоту. А в патефонах — центробежный регулятор. С его помощью частота вращения диска оставалась неизменной до полной остановки двигателя.

Теперь вернемся к изобретению Форнелиусов. Оригинальность их предложения заключается в том, что они сконструировали пружинный двигатель, который имеет крутящий момент почти постоянной величины, причем для этого не нужны дополнительные механические устройства. Конструкторская хитрость следующая: пружина накручивается не на собственный, а на вспомогательный вал, диаметр которого примерно вдвое больше.

В обычном двигателе пружина раскручивается, отдавая запасенную энергию. Все наоборот про* исходит в двигателе Форнелиусов: спиральная пружина скручивается с вспомогательного на собственный вал. Постоянство крутящего момента (см. рис. 1Б) достигается за счет того, что в процессе скручивания пружины происходит небольшое изменение радиусов наружных витков: на вспомогательном валу радиус уменьшается, а на собственном — увеличивается. Тем самым компенсируется изменение сил упругой деформации и процесс идет равномерно. Игрушечный автомобильчик, например, с таким двигателем сможет перемещаться вперед не с ускорением, а всегда с постоянной скоростью.

У англичан нашлись последова-

На рисунке 1 — схема двигателя Форнелиусов. Применение вспомогательного вала выравнивает крутящий момент: пружина равномерно наматывается на собственный вал двигателя, и игрушка движется с постоянной скоростью. Модель трактора (рис. 2) с усовершенствованным двигателем Форнелиусов.

78