Система и способы приведения в действие реверсивно расширяемых конструкций

Система и способы приведения в действие реверсивно расширяемых конструкций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область использования изобретения

Настоящее изобретение относится, в общем, к области реверсивно расширяемых замкнутых сборок. Более конкретно, настоящее изобретение относится к исполнительным механизмам для трансформирования реверсивно расширяемых замкнутых сборок из расширенного состояния в сжатое состояние и наоборот.

Предпосылки к созданию изобретения

Класс конструкций относится к самоподдерживающимся конструкциям, выполненным таким образом, чтобы их можно было расширять или сжимать, сохраняя при этом их общую форму во время их расширения или сжатия синхронизированным образом. Такие конструкции использовали в различных областях, включая архитектуру, публичные выставки и необычные складывающиеся игрушки. Базовым строительным блоком таких конструкций является «петельная сборка», состоящая из трех или большего числа узлов типа ножниц (описанная в патентах США № 4942700 и № 5024031) или пар звеньев многоугольника (описанных в патентах США № 6082056 и № 6219974), каждая из которых состоит из пары звеньев, шарнирно соединенных между собой в области осей поворота, расположенных вблизи середины каждого звена. Такая замкнутая сборка содержит кольцо взаимосвязанных звеньев, которые можно свободно складывать и раскладывать. Примерные конструкции и способы конструирования таких реверсивно расширяемых конструкций-ферм очень разнообразных форм описаны в патентах, на которые сделана ссылка выше. Конструкции, которые можно трансформировать по размеру или форме, пригодны для ряда применений. Если человек желает иметь портативное укрытие некоторого вида, то должна быть возможность превращать это укрытие в компактную упаковку (тент является показательным примером).

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к исполнительному механизму, выполненному таким образом, чтобы с его помощью можно было трансформировать реверсивно расширяемую, или разворачиваемую, конструкцию (РК) из расширенного состояния в сжатое состояние и наоборот. Разворачиваемые конструкции формируют путем соединения многозвенных механизмов, содержащих, по меньшей мере, три пары звеньев типа ножниц, которые при повороте их звеньев относительно друг друга в местах их соединения трансформируются из расширенного состояния в сжатое состояние и наоборот. Посредством исполнительного механизма сообщают приводящую в действие нагрузку, силу или крутящий момент, с помощью которых инициируют расширение или сжатие замкнутого механического многозвенника разворачиваемой конструкции в направлении действия силы. Нагрузка, с помощью которой приводят в действие устройство, действует во время всего процесса развертывания или сжатия РК. С помощью приведенной в действие разворачиваемой конструкции можно передавать приводящую в действие силу или крутящий момент (в общем, нагрузку) к внешнему телу, веществу или элементам, контактирующим с разворачиваемой конструкцией посредством замкнутого механического многозвенника. В некоторых видах применения приведенная в действие разворачиваемая конструкция пригодна для выполнения работы путем приложения нагрузки, силы или крутящего момента вдоль прямолинейного или углового расстояния перемещения, расстояния, определенного изменением периметра разворачиваемой конструкции во время ее трансформирования. Работа может выполняться во время цикла расширения и во время цикла сжатия.

Один вариант исполнения изобретения относится к вращательному исполнительному механизму, содержащему первый элемент, имеющий первую поверхность, где определена, по меньшей мере, одна трасса, и второй элемент, содержащий противоположную поверхность, где определена, по меньшей мере, одна противоположная трасса. Противоположная поверхность расположена с возможностью вращения напротив первой поверхности таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одной трассы перекрещивалась в области перекрытия, по меньшей мере, с частью соответствующей одной из, по меньшей мере, одной из противоположных трасс. Место перекрещивания в области перекрытия трасс определяет место расположения анкера, предназначенное для соединения с возможностью скольжения с анкером реверсивно расширяемой конструкции. Посредством вращения первого элемента относительно второго элемента передают приводящую в действие силу к расширяемой конструкции через анкерное соединение.

Другой вариант исполнения изобретения относится к вращательному исполнительному механизму, содержащему первый диск, содержащий первую поверхность, определяющую более одного радиального паза, и второй диск, содержащий противоположную поверхность, определяющую более одного противоположного спирального паза. Противоположные поверхности расположены с возможностью вращения одна напротив другой таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть каждого из более одного радиального паза перекрещивалась при перекрывании, по меньшей мере, с частью, по меньшей мере, соответствующего одного из более одного противоположных спиральных пазов. По меньшей мере, одно перекрещивание при перекрывании определяет отверстие для закрепления, предназначенное для соединения со скольжением с анкером реверсивно расширяемой конструкции. Вращением первого элемента относительно второго элемента передают приводящую в действие силу к расширяемой конструкции через надежно закрепленное соединение.

Другой вариант исполнения изобретения относится к реверсивно расширяемой конструкции, содержащей замкнутый механизм, образованный из множества кинематических модулей. Каждый из модулей сформирован из группы звеньев, соединенных в точках поворота. Минимальный кинематический модуль содержит два звена с общим шарнирным соединением; этот модуль соединен, по меньшей мере, с другими двумя модулями, по одному с каждой стороны, каждым из его четырех концов, двумя концами с каждой стороны. Конструкция может содержать более сложные кинематические модули с большим, чем два, числом звеньев в модуле. Примерный вариант исполнения представляет собой наиболее простой вариант исполнения, содержащий только два шарнирно соединенных звена в кинематическом модуле (KM). Каждый шарнирно соединенный кинематический модуль шарнирно соединен, по меньшей мере, с двумя смежными шарнирно соединенными кинематическими модулями, образующими замкнутый механический многозвенник. Замкнутый механический многозвенник является трансформируемым из раскрытой конфигурации в сложенную конфигурацию и наоборот. Конструкция содержит исполнительный механизм, сообщенный, по меньшей мере, с одним из шарнирно соединенных кинематических модулей. Исполнительный механизм выполнен таким образом, чтобы с его помощью можно было обеспечивать приводящую в действие нагрузку, силу или крутящий момент для регулирования, по меньшей мере, одного из шарнирно соединенных кинематических модулей путем трансформирования его из раскрытой конфигурации в сложенную конфигурацию и наоборот. Регулированием относительного угла вращения, по меньшей мере, одного кинематического модуля шарнирно соединенных звеньев побуждают к выполнению таких же перемещений в других шарнирно соединенных кинематических модулях множества шарнирно соединенных кинематических модулей. Получаемые в результате регулировки ведут к трансформированию реверсивно расширяемой конструкции вдоль, по меньшей мере, одного реверсивно изменяемого размера замкнутого механического многозвенника.

Еще один вариант исполнения изобретения относится к способу передачи силы к телу. Создан замкнутый механический многозвенник, содержащий множество шарнирно соединенных кинематических модулей. Замкнутый механический многозвенник можно трансформировать из сжатого состояния в расширенное состояние. Приводящую в действие силу прикладывают, по меньшей мере, к одному из множества шарнирно соединенных кинематических модулей, изменяя диаметр замкнутого механического многозвенника. По меньшей мере, часть замкнутого механического многозвенника соединена с телом, при этом с изменением диаметра замкнутого механического многозвенника создается сила, действующая на тело.

Краткое описание чертежей

Ранее указанные и другие цели, отличительные особенности и преимущества изобретения станут очевидными после ознакомления с последующим более конкретным описанием предпочтительных вариантов исполнения изобретения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены одинаковые части на всех различных видах. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, но вместо этого акцент сделан на иллюстрации принципов изобретения.

На Фиг. 1A и 1B схематически изображена приводимая в действие разворачиваемая конструкция, выполненная согласно настоящему изобретению, в сжатом и расширенном состояниях соответственно;

на Фиг. 2A и 2B - виды в плане одного варианта исполнения приводимого в действие комплекса разворачиваемой конструкции, содержащего сложенный механический многозвенник из элементов угловой формы согласно настоящему изобретению, в сжатом и расширенном состояниях соответственно;

на Фиг. 3A - вид в плане одного варианта исполнения базового модуля приводимого в действие комплекса разворачиваемой конструкции, представленного на Фиг. 2A и 2B;

на Фиг. 3B - вид в плане сегмента базового модуля, представленного на Фиг. 2A и 2B, взаимно соединенного с подобными базовыми модулями, из которых образована часть разворачиваемой конструкции, в сжатой, частично расширенной и в расширенной конфигурациях согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 4 - часть варианта исполнения комплекса разворачиваемой конструкции, содержащая зубчатый исполнительный механизм согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 5 - часть другого варианта исполнения комплекса разворачиваемой конструкции, содержащая зубчатый исполнительный механизм и фиксирующий элемент согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 6A - еще один вариант исполнения комплекса разворачиваемой конструкции, содержащий зубчатый исполнительный механизм, в частично расширенном состоянии согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 6B - часть варианта исполнения комплекса разворачиваемой конструкции, представленного на Фиг. 6A;

на Фиг. 7 - вид в плане одного варианта исполнения первой разворачиваемой конструкции комплекса разворачиваемой конструкции согласно настоящему изобретению в расширенном состоянии вместе с подобной второй разворачиваемой конструкцией в сжатом состоянии;

на Фиг. 8A и 8B - примерный элемент угловой формы, содержащий линейный исполнительный механизм в сжатом состоянии и в расширенном состоянии соответственно;

на Фиг. 9A и 9B - схематически комплекс разворачиваемой конструкции с исполнительным механизмом с ременным приводом согласно настоящему изобретению в сжатом состоянии и в расширенном состоянии соответственно;

на Фиг. 10A - вид в перспективе исполнительного механизма с вращаемым диском, выполненным для приведения в действие разворачиваемой конструкции согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 10B - разрез по А-А на Фиг. 10A исполнительного механизма с вращаемым диском;

на Фиг. 11 - вид в плане примерного фиксированного диска исполнительного механизма с вращаемым (поворотным) диском, представленного на Фиг. 10A;

на Фиг. 12A и 12B - виды в плане различных вариантов исполнения вращаемых дисков примерного исполнительного механизма с вращаемым диском, представленного на Фиг. 10A;

на Фиг. 13A, 13B, 13C и 13D - виды в плане примерного исполнительного механизма с вращаемым диском, представленного на Фиг. 10A, в различных стадиях действия;

на Фиг. 14A - вариант исполнения комплекса разворачиваемой конструкции, содержащего исполнительный механизм с внешним рычажным устройством согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 14B - вариант исполнения комплекса разворачиваемой конструкции, содержащего исполнительный механизм с внутренним рычажным устройством согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 15A и 15B - виды в плане варианта исполнения комплекса разворачиваемой конструкции с вариантом исполнения приводимого в действие внешнего многозвенника типа многозвенника Поселье-Липкина согласно настоящему изобретению в сжатом и расширенном состояниях соответственно;

на Фиг. 16A и 16B виды в плане варианта исполнения комплекса разворачиваемой конструкции с вариантом исполнения приводимого в действие внутреннего многозвенника типа многозвенника Поселье-Липкина согласно настоящему изобретению в сжатом и расширенном состояниях соответственно;

на Фиг. 17A и 17B - виды в плане варианта исполнения приводимого в действие комплекса разворачиваемой конструкции, содержащего замкнутый механический многозвенник из элементов угловой формы, снабженный внешним податливым слоем согласно настоящему изобретению, в сжатом и расширенном состояниях соответственно.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к исполнительному механизму, выполненному таким образом, чтобы с его помощью можно было приводить в действие реверсивно расширяемую конструкцию, также называемую «разворачиваемой конструкцией», содержащей замкнутый механический многозвенник, пригодный для трансформирования его из расширенной конфигурации в сжатую конфигурацию и наоборот при сохранении его формы. Разворачиваемая конструкция содержит замкнутый механический многозвенник, соединенный с исполнительным механизмом для обеспечения силы, посредством которой его приводят в действие, для инициирования трансформирования разворачиваемой конструкции. Посредством разворачиваемой конструкции передают силу F приведения в действие к внешнему телу посредством замкнутого механического многозвенника. Сила может быть направлена радиально внутрь или наружу в зависимости от направления трансформирования (т.е. расширения или сжатия). Силу можно использовать для выполнения работы путем приложения силы, по меньшей мере, на части расстояния, которое проходит периметр разворачиваемой конструкции во время ее трансформирования. В некоторых вариантах исполнения приводимая в действие разворачиваемая конструкция содержит фиксирующий компонент; зафиксированная конструкция поддерживает статическую нагрузку. Альтернативно или в дополнение к этому, приводимый в действие комплекс разворачиваемой конструкции может также содержать податливый элемент для создания уплотнения путем прижима его к поверхности.

На Фиг. 1A схематически изображен приводимый в действие комплекс 100 разворачиваемой конструкции. Приводимый в действие комплекс 100 разворачиваемой конструкции содержит реверсивно расширяемую конструкцию 102, соединенную с исполнительным механизмом 104. Реверсивно расширяемую конструкцию можно трансформировать из расширенного состояния в сжатое состояние и наоборот. В некоторых вариантах исполнения реверсивно расширяемая конструкция представляет собой кольцевой диск 102, как это показано на чертеже. С помощью исполнительного механизма 104 обеспечивают приводящую в действие силу для регулирования реверсивно расширяемой конструкции 102, т.е. для трансформирования ее из сжатого состояния в расширенное состояние и наоборот. Исполнительный механизм 104 может содержать генератор силы, или двигатель, 106, с помощью которого обеспечивают приводящую в действие силу, и звено 108, соединяющее двигатель 106 с реверсивно расширяемой конструкцией 102. Посредством звена 108 передают приводящую в действие силу от двигателя 106 к реверсивно расширяемой конструкции 102. В некоторых вариантах исполнения двигатель 106 непосредственно соединен с реверсивно расширяемой конструкцией 102. Детали кинематики примерных реверсивно расширяемых конструкций, также называемых «разворачиваемыми конструкциями», описаны в публикации WO1997027369 Всемирной организации интеллектуальной собственности (World Intellectual Property Organization).

В примерном варианте исполнения реверсивно расширяемая конструкция 102 в ее сжатом состоянии является круглой конструкцией, имеющей наружный диаметр OD1. В некоторых вариантах исполнения комплекс разворачиваемой конструкции представляет собой кольцевую конструкцию, имеющую также внутренний диаметр ID1. Комплекс действует следующим образом: с помощью двигателя 106 создают приводящую в действие расширяющую силу, сообщаемую реверсивно расширяемой конструкции 102 посредством звена 108, понуждая реверсивно расширяемую конструкцию 102, находящуюся в сжатом состоянии, к расширению. При приложении достаточной приводящей в действие расширяющей силы реверсивно расширяемая конструкция 102 трансформируется, или расширяется, до полностью расширенного состояния, как это показано на Фиг. 1B. В расширенном состоянии реверсивно расширяемая конструкция 102 может также представлять собой кольцевую конструкцию, имеющую в полностью расширенном состоянии наружный диаметр OD2, который больше наружного диаметра OD1 в сжатом состоянии (т.е. OD2 > OD1). В примерном варианте исполнения внутренний диаметр ID2 в полностью расширенном состоянии также больше внутреннего диаметра конструкции в сжатом состоянии (ID2 > ID1).

В некоторых вариантах исполнения двигатель 106 остается соединенным с реверсивно расширяемой конструкцией 102, находящейся в расширенном состоянии, где с его помощью создают приводящую в действие сжимающую силу, под действием которой происходит изменение конфигурации реверсивно расширяемой конструкции 102 из расширенного состояния (см. Фиг. 1B) в сжатое состояние (см. Фиг. 1). Трансформирование из сжатого состояния в расширенное состояние можно называть «ходом расширения»; тогда как трансформирование из расширенного состояния в сжатое состояние можно называть «ходом сжатия». С помощью приводимого в действие комплекса 100 разворачиваемой конструкции во время хода расширения реверсивно расширяемого устройства 102 создают направленную наружу силу F1, а во время хода сжатия создают направленную внутрь силу F2. С помощью направленной наружу силы F1 можно выполнять работу путем приложения силы на расстоянии, которое проходит точка реверсивно расширяемой конструкции 102 во время трансформирования из сжатого состояния в расширенное состояние. Например, работа, выполненная во время хода расширения, может быть определена как сила F1, умноженная на расстояние, которое проходит внешний периметр 110 во время хода расширения: 0,5(OD2-OD1). Аналогичным образом с помощью направленной внутрь силы F2 можно выполнять работу путем приложения силы вдоль расстояния, которое проходит точка на реверсивно расширяемой конструкции 102, например расстояние, которое проходит внутренний периметр 112 во время хода сжатия: 0,5(ID2-ID1). В примерном кольцевом варианте исполнения силы F1, F2 являются радиально направленными силами.

В некоторых вариантах исполнения комплекс содержит фиксатор 114, выполненный для удерживания реверсивно расширяемой конструкции 102 в фиксированном состоянии трансформирования из расширенного состояния в сжатое состояние и наоборот. В фиксированном состоянии с помощью реверсивно расширяемой конструкции 102 можно обеспечивать силу F1, F2 нагрузки, противоположную нагрузке, действующей на устройство. Например, фиксатор может быть сопряжен, по меньшей мере, в одном из состояний - сжатом состоянии или расширенном состоянии - для удерживания реверсивно расширяемой конструкции 102 в фиксированной конфигурации в присутствии внешних сил, действующих на конструкцию. Замки 114 могут содержать пальцы, которые можно вставлять в механические звенья реверсивно расширяемой конструкции 102 для предотвращения расширения или сжатия. В некоторых вариантах исполнения двигатель 106 можно использовать как фиксатор путем обеспечения противоположной силы для предотвращения дальнейшего расширения или сжатия реверсивно расширяемой конструкции 102 в фиксированном состоянии.

В некоторых вариантах исполнения один из диаметров - внутренний диаметр или наружный диаметр - остается по существу постоянным во время перевода из сжатого состояния в расширенное состояние и наоборот, тогда как другой из диаметров - внутренний диаметр или наружный диаметр - изменяется, как было только что описано. Примерные конструкции, в которых наружный диаметр остается по существу постоянным, тогда как внутренний диаметр изменяется, описаны в патенте США № 5024031.

Реверсивно расширяемое устройство 102 является по существу плоским, так что расширение и сжатие происходят параллельно плоскости. Примеры таких плоских устройств содержат дисковые конструкции, описанные в настоящем документе. В некоторых вариантах исполнения реверсивно расширяемое устройство может быть трехмерной конструкцией, так что расширение и сжатие происходят по трем размерам. Примеры некоторых трехмерных конструкций включают сферические устройства.

На Фиг. 2A изображен плоский вид примерного варианта исполнения приводимого в действие комплекса 120 разворачиваемой конструкции, содержащего реверсивно расширяемую конструкцию 122, сформированную из замкнутого механического многозвенника. Комплекс 120 содержит также исполнительный механизм 124, содержащий генератор силы, или двигатель, 126 и звено 128, соединяющее двигатель 126 и реверсивно расширяемую конструкцию 122. Замкнутый механический многозвенник 122 в сжатом состоянии, как это показано на чертеже, занимает круглую площадь без центрального отверстия. Замкнутый механический многозвенник 122 содержит последовательность базовых взаимно соединенных модулей 130a, 130b (в общем, 130), расположенных вокруг центральной точки. В этом варианте исполнения каждый кинематический модуль разворачиваемой конструкции содержит три звена.

На Фиг. 2B приводимый в действие комплекс 120 разворачиваемой конструкции изображен в расширенном состоянии, в котором каждый из базовых взаимно соединенных модулей 130, иногда называемых «лепестками», содержит пару шарнирно взаимосвязанных элементов 132a, 132b (в общем, 132), которые при приведении в действие совершают движение, подобное элементам ножниц, вокруг центральной оси поворота 133. Концы каждого взаимосвязанного элемента 132 шарнирно соединены с соответствующими концами элементов смежного элемента. Путем задания углов поворота, или изгибов, отдельным взаимосвязанным элементам 132 формируют замкнутую петлю, как это показано на чертеже. Форма замкнутой петли может быть круглой, эллиптической, многоугольной и, в общем, любой произвольной формы. Многоугольные конструкции в виде замкнутой петли описаны в патенте США № 5024031.

Примерный базовый модуль 130 реверсивно расширяемой конструкции 122 изображен более детально на Фиг. 3A. Базовый модуль 130 содержит пару по существу жестких элементов, или распорок, 132a, 132b, шарнирно соединенных около центральной оси поворота 133. Левая распорка 132a имеет угловую форму и содержит первую прямолинейную часть 135a, идущую от центральной оси поворота 133 к внутренней правой оси поворота 142a. Вторая прямолинейная часть 136a левой распорки 132a идет от центральной оси поворота 133 к наружной левой оси поворота 144a. Вторая прямолинейная часть 136a расположена под углом к первой части 135a, выставлена под углом θ к первой прямолинейной части. Этот угол θ называется «углом распорки». Правая распорка 132b может быть по существу идентична левой распорке 132a и может быть выставлена как зеркальное отражение по отношению к левой распорке 132a относительно радиуса из центра реверсивно расширяемой конструкции. Таким образом, правая распорка 132b имеет угловую форму и содержит первую прямолинейную часть 135b, идущую от центральной оси поворота 133 к внутренней левой оси поворота 142b. Вторая прямолинейная часть 136b правой распорки 132b идет от центральной оси поворота 133 к наружной правой оси поворота 144b. Вторая прямолинейная часть 136b расположена под углом к первой части 135b, также выставлена под углом θ к первой прямолинейной части. В некоторых вариантах исполнения левая распорка 132a отличается от правой распорки 132b.

Более детальная иллюстрация базового модуля 130, интегрированного в реверсивно расширяемую конструкцию 122, представлена на Фиг. 3B. Базовый модуль 130 показан в положении, при котором его центральная ось поворота 133 расположена вдоль радиуса реверсивно расширяемой конструкции 122. Наружная левая ось поворота 144a соединена с наружной правой осью поворота смежного базового модуля. Внутренняя левая ось поворота 142b соединена с внутренней правой осью поворота смежного базового модуля. Аналогичным образом наружная правая ось поворота 144b и внутренняя правая ось поворота 142a базового модуля 130 соединены с другим смежным базовым модулем с противоположной стороны. Между первыми прямолинейными частями 135a левой распорки 132a и первой прямолинейной частью 135b правой распорки 132b образован угол φ. В сжатом состоянии угол φ является минимальным. В примерном варианте исполнения минимальный угол φ приближается к нулю. Однако благодаря конечной ширине каждой распорки 132a, 132b минимальный угол несколько больше нуля.

При переводе реверсивно расширяемой конструкции 122 из сжатого состояния в расширенное состояние первый и второй элементы 132a, 132b угловой формы поворачивают относительно друг друга вокруг оси поворота таким образом, чтобы угол φ, образованный между первой расположенной под углом частью каждого из элементов 132a, 132b угловой формы, увеличивался. Базовый модуль 130' изображен пунктирными линиями в частично расширенном состоянии, в котором угол φ' > φ. Базовый модуль 130" изображен пунктирными линиями в полностью расширенном состоянии, в котором угол φ" > φ' > φ. Центральная ось поворота 133, 133', 133" базового модуля 130, 130', 130" проходит вдоль общей радиальной линии при трансформировании из сжатого состояния в расширенное состояние.

Во время такого трансформирования базовый модуль 130 остается шарнирно взаимосвязанным со смежными базовыми модулями с каждой стороны посредством его левых и правых осей поворота 142b, 144a, 142a, 144b. Внутренние и наружные оси поворота 142b, 144a, 142a, 144b поворачиваются относительно каждого из смежных базовых модулей таким образом, что внутренние и наружные оси поворота 142b, 144a и 142a, 144b стягиваются друг к другу во время хода расширения реверсивно расширяемой конструкции 122. При стягивании друг к другу внутренних и наружных осей поворота побуждают движение, подобное движению элементов ножниц, в смежных шарнирно соединенных базовых модулях, которое аналогичным образом передается к каждому из других модулей реверсивно расширяемой конструкции 122. Таким образом можно изменять конфигурацию реверсивно расширяемой конструкции 122, трансформируя ее из сжатого состояния в расширенное состояние и наоборот путем приведения в действие одного базового модуля 130.

Хотя первый и второй элементы 132a, 132b угловой формы изображены как прямолинейные распорки, имеющие одинаковую базовую угловую форму, в некоторых вариантах исполнения они могут иметь отличающиеся друг от друга формы. В общем, формы первой и второй распорок 132a, 132b угловой формы определяют форму реверсивно расширяемой конструкции 122. Посредством изменения соответствующих форм могут быть получены различные геометрические конструкции, например эллипсы, многоугольники и другие произвольные формы. В примерном варианте исполнения все базовые модули 130 реверсивно расширяемой конструкции идентичны. В некоторых вариантах исполнения один или большее число базовых модулей 130 могут отличаться по форме, но при этом элементы определяют общую форму реверсивно расширяемой конструкции 122. В некоторых вариантах исполнения один или большее число элементов угловой формы могут содержать плоский элемент, например многоугольник. Посредством включения плоских элементов реверсивно расширяемой конструкции 122 можно заполнять площадь вдоль кольцевой области, покрытой реверсивно расширяемой конструкцией 122. Эта заполненная область может быть использована для закрывания или блокирования отверстия.

Предпочтительно, чтобы каждый из элементов 132a, 132b угловой формы базового модуля 130 был по существу жестким. Использование жестких элементов 132a, 132b способствует передаче силы посредством реверсивно расширяемой конструкции 122a к внешнему телу. Использование жестких элементов 132a, 132b способствует также сохранению общей формы реверсивно расширяемой конструкции 122 во время трансформирования ее из сжатого состояния в расширенное состояние. Элементы угловой формы могут быть изготовлены из любого пригодного жесткого материала, например из металлов, сплавов, полимеров, композитов, керамики, стекла, древесины.

На Фиг. 4 изображена часть примерного варианта исполнения круглой реверсивно расширяемой конструкции 150. Реверсивно расширяемая конструкция 150 сформирована из замкнутого многозвенника из базовых модулей 152, имеет наружный периметр 151, определяемый круглой дугой таким образом, что соединенные базовые модули 152 при полном расширении вместе образуют непрерывный круглый наружный периметр, как это показано на чертеже. Каждый из базовых модулей 152 содержит пару по существу идентичных элементов 153a, 153b, соединенных около центральной оси поворота 155a, с помощью которой обеспечивают возможность движения элементов 153a, 153b, подобного движению элементов ножниц.

Реверсивно расширяемую конструкцию 150 можно трансформировать из сжатого состояния в расширенное состояние и наоборот посредством приводимого в действие зубчатого исполнительного механизма. В примерном варианте исполнения использовано два зубчатых колеса 156, 158 для приведения в действие устройства 150. Зубчатые колеса 156, 158 могут быть одинаковой или различной формы. В примерном варианте исполнения первое зубчатое колесо 156 больше второго зубчатого колеса 158. Первое и второе зубчатые колеса 156, 158 механически сопряжены друг с другом таким образом, что при вращении одного колеса побуждается вращение другого. Относительные угловые скорости двух зубчатых колес 156, 158 обратно пропорциональны их соответствующим диаметрам.

По меньшей мере, одно из зубчатых колес 156, 158 жестко соединено с одним из элементов 153a, 153b базового модуля 152. В примерном варианте исполнения первое зубчатое колесо 156 жестко соединено с одним из элементов 153a у его наружной оси поворота 155c. Таким образом, вращением первого зубчатого колеса 156 обеспечивают соответствующее вращение жестко соединенного с ним элемента 153a вокруг его оси поворота 155a. Второе зубчатое колесо 158 соединено с возможностью поворота, по меньшей мере, с другим элементом 153b базового модуля 152, которому предоставлена возможность свободного поворота. В примерном варианте исполнения второе зубчатое колесо 158 соединено с возможностью поворота с центральной осью поворота 155a элемента 153a базового модуля 152. Посредством поворота любого одного из зубчатых колес - первого 156 или второго 158 - прикладывают крутящий момент к первому элементу 153a относительно второго элемента 153b, понуждая элементы 153a, 153b к повороту относительно друг друга вокруг их центральной оси поворота 155a. Посредством связи базового приводимого в действие модуля 152 со смежными базовыми модулями, образующими замкнутую реверсивно расширяемую конструкцию 150, движение, подобное движению элементов ножниц, приведенного в действие базового модуля 152 вызывает сходное движение, подобное движению элементов ножниц, в каждом из других базовых модулей реверсивно расширяемой конструкции 150. Таким образом, приведением в действие одного из базовых модулей 152 с помощью зубчатого исполнительного механизма можно трансформировать реверсивно расширяемую конструкцию из ее сжатого состояния в расширенное состояние и наоборот.

Установкой первого относительно большого зубчатого колеса 156 на внешней оси поворота 155c обеспечивают максимальный зазор относительно внутреннего отверстия кольцевой реверсивно расширяемой конструкции 150, так как часть первого зубчатого колеса 156 расположена ближе к наружному периметру 151. Такая конфигурация, обладающая максимальным внутренним просветом, хорошо подходит для применений, в которых прикладывают силу вдоль внутреннего периметра 157. Альтернативный вариант исполнения подобной реверсивно расширяемой конструкции 170, представленный на Фиг. 5, содержит зубчатый исполнительный механизм, выполненный таким образом, чтобы обеспечивалась минимальная возможность возникновения помех на внешнем периметре. Такая конфигурация, обладающая минимальной возможностью возникновения внешних помех, хорошо подходит для применений, в которых силу прикладывают вдоль внешнего периметра 151.

В этом варианте исполнения второе относительно меньшее зубчатое колесо 178 соединено с возможностью поворота с одним элементом 153a базового модуля 152 у его центральной оси поворота 160. Первое большое зубчатое колесо 176 жестко закреплено на внутренней оси поворота 155b другого элемента 153b базового модуля 152. Вращением второго зубчатого колеса 178 относительно первого зубчатого колеса 176 побуждают относительный поворот элементов 153a, 153b базового модуля 152 вокруг центральной оси поворота 155a. Установка большого зубчатого колеса 176 на внутренней оси поворота 155b предпочтительна тогда, когда реверсивную конструкцию 170 предполагают использовать для внешнего нагружения. Таким образом, внешний периметр 151 реверсивно расширяемой конструкции 170 может быть приложен к внешней конструкции без возникновения помех от большого зубчатого колеса 176. Конечно, помехи также устраняют посредством выбора диаметров зубчатых колес 156, 158 (см. Фиг. 4), 176, 178 (см. Фиг. 5), а также ширины кольцевых элементов 153a, 153b.

В некоторых вариантах исполнения реверсивно расширяемая конструкция 170 содержит один или большее количество фиксирующих элементов 180. Фиксирующие элементы 180 можно использовать для фиксирования реверсивно расширяемой конструкции 170 в одной или большем числе конфигураций при трансформировании ее из расширенного состояния в сжатое состояние и наоборот для предотвращения дополнительного расширения или сжатия конструкции 170. В некоторых вариантах исполнения фиксирующий элемент 180 может быть использован для фиксации реверсивно расширяемой конструкции 170 в полностью расширенном состоянии. Альтернативно или в дополнение к этому фиксирующий элемент 180 может быть использован для фиксации реверсивно расширяемой конструкции 170 в полностью сжатом состоянии. В некоторых вариантах исполнения фиксирующий элемент 180 может быть использован для фиксации реверсивно расширяемой конструкции 170 в выбранном промежуточном состоянии в пределах между полностью расширенным состоянием и полностью сжатым состоянием.

В примерном варианте исполнения один или большее число элементов 153a, 153b угловой формы базового модуля содержат фиксирующую поверхность 182. Например, фиксирующая поверхность может содержать фиксирующую поверхность 182 вдоль одного конца первого элемента 153a угловой формы базового модуля 152. Отдельный фиксирующий элемент 180 расположен рядом с фиксирующей поверхностью 182 и выполнен таким образом, чтобы его можно было сопрягать с фиксирующей поверхностью 182. В примерном варианте исполнения фиксирующая поверхность 182 выполнена в виде поверхности храповика 182. Фиксирующий элемент содержит собачку 184, установленную для сопряжения с поверхностью храповика 182, с помощью которых обеспечивают возможность движения в одном направлении и предотвращения движения в противоположном направлении. Поверхность храповика 182 и собачка 184 могут быть выполнены в предпочтительном направлении для предотвращения сворачивания реверсивно расширяемой конструкции 170, в то же время обеспечивая возможность дальнейшего расширения, как это показано на чертеже. В альтернативном варианте исполнения поверхность храповика 182 и собачка 184 могут быть выполнены с противоположной направленностью для предотвращения дальнейшего расширения реверсивно расширяемой конструкции 170 и обеспечения возможности дальнейшего сжатия. В примерном варианте исполнения фиксирующий элемент 180 шарнирно соединен, по меньшей мере, с одним из элементов 174a, 174b угловой формы. В некоторых вариантах исполнения фиксирующий элемент 180 может быть отдельным компонентом, используемым для сопряжения с одним или большим числом элементов 153a, 153b угловой формы. Например, фиксирующий элемент может