[發明專利]一種轉動慣量連續可變的自適應展開式飛輪

有效

• 申請號: 202011540815.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112709784B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 程哲;李月昊;胡蔦慶;陳凌;肖卓;陳家庚;王博政;周洋
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: F16F15/31
• 分類號: F16F15/31;F16F15/315;F16F15/30
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 趙小龍

本發明公開一種轉動慣量連續可變的自適應展開式飛輪，包括飛輪安裝盤與若干展開飛輪；所述飛輪安裝盤的邊緣位置沿飛輪安裝盤的周向間隔設有若干與展開飛輪一一對應的飛輪連接部；所述展開飛輪的首端轉動連接在對應飛輪連接部上靠近其首端的位置；所述展開飛輪的尾端在展開飛輪的轉動過程中具有靠近或遠離對應飛輪連接部尾端的行程，進而實現飛輪的轉動慣量連續可變。其在不增加額外裝置且不利用額外能量的前提下，實現了飛輪轉動慣量的連續可變且自適應于不同工況；不僅可根據使用條件設計最大轉動慣量與最小轉動慣量，具有更廣的應用范圍，而且結構緊湊，不會過多的增加飛輪的占用空間，同時制造與裝配簡單，成本低廉，具有良好的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及飛輪式慣容器減振技術領域，具體是一種轉動慣量連續可變的自適應展開式飛輪，尤其是一種可用于包含慣容器的減振系統的轉動慣量連續可變的自適應展開式飛輪。

背景技術

2001年，劍橋大學Smith發明了“慣容器”。這種新型機械元件可以通過很小的結構質量提供非常大的慣性量。理想的慣容器元件定義為一種具有兩個相對獨立且自由運動端點的單通道機械元件，兩端點受力大小相等且方向相反，并且與相對加速度成比例。根據結構原理，慣容器分為機械型、液壓型、機電型和電磁型等四類。此外，根據傳遞運動的相對關系還可分為同軸直線型、平行軸型、扭轉型等種類。而直線型機械慣容器最為常見，其由用以實現運動轉換的傳動機構和用以儲存能量并提供主要轉動慣量的飛輪組成。

對于一個圓盤狀飛輪，其繞長度方向轉動的轉動慣量與其半徑成二次方關系，即其中J為轉動慣量，m為飛輪質量，R為飛輪半徑。當飛輪質量不變時，其回轉半徑增大，則飛輪的轉動慣量增大。對于帶有固定轉動慣量飛輪的慣容器，其慣質系數無法適應變化的工況，尤其是大載荷作用瞬間，轉動慣量的不可變造成的沖擊效應，極大地限制了慣容器的使用效能。

發明內容

針對上述現有技術中一般慣容器所用飛輪轉動慣量不可變，難以承受瞬時大載荷的問題，本發明提供一種轉動慣量連續可變的自適應展開式飛輪，在不增加額外裝置且不利用額外能量的前提下，實現了飛輪轉動慣量的連續可變且自適應于不同工況。

為實現上述目的，本發明提供一種轉動慣量連續可變的自適應展開式飛輪，包括飛輪安裝盤與若干展開飛輪；

所述飛輪安裝盤的邊緣位置沿飛輪安裝盤的周向間隔設有若干與展開飛輪一一對應的飛輪連接部；

所述展開飛輪的首端轉動連接在對應飛輪連接部上靠近其首端的位置；

所述展開飛輪的尾端在展開飛輪的轉動過程中具有靠近或遠離對應飛輪連接部尾端的行程，進而實現飛輪的轉動慣量連續可變。

在其中一個實施例中，所述飛輪連接部上靠近其首端的位置設有扭轉彈簧，所述扭轉彈簧的一端抵接在對應飛輪連接部的首端，另一端抵接在對應展開飛輪的首端，所述扭轉彈簧具有預緊力；

當所述飛輪安裝盤處于靜置狀態時，在扭轉彈簧的預緊力的作用下，使得展開飛輪的尾端處于最接近對應飛輪連接部尾端的狀態；

當所述飛輪安裝盤的轉速逐漸提升時且旋轉離心力大于扭轉彈簧的預緊力時，各所述展開飛輪的尾端逐漸遠離對應飛輪連接部的尾端。

在其中一個實施例中，所述飛輪安裝盤的邊緣位置沿飛輪安裝盤的周向間隔設有若干輻條形凸起，每相鄰的兩個輻條形凸起之間具有一所述飛輪連接部，所述飛輪連接部的首端為對應輻條形凸起的側壁。

在其中一個實施例中，所述飛輪安裝盤為一法蘭形圓盤，各所述飛輪連接部構成該法蘭形圓盤的大面端部分，所述展開飛輪為扇形結構；

當所述飛輪安裝盤靜置時，各所述展開飛輪的內圓弧與飛輪安裝盤的凸緣完全貼合；

當所述飛輪安裝盤的轉速逐漸提升時，各所述展開飛輪的內圓弧逐漸遠離飛輪安裝盤的凸緣。