Планетоход

 

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано для перемещения людей и грузов, преимущественно в условиях бездорожья, например на различных космических телах, в частности на других планетах. Сущность изобретения: задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение техногенного воздействия на окружающую среду и повышение экономичности, надежности и проходимости. Сущность изобретения заключается в выполнении внешней сферической оболочки сплошной с двумя боковыми сегментными срезами и кольцевыми направляющими, при этом опорные катки снабжены ребордами и опираются на кольцевые направляющие, в качестве двигателя применена совокупность кольцевой магнитной системы с осевой намагниченностью и линейная магнитная система, причем линейная магнитная система выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении движения и кинематически связана с двигателем, а кольцевая магнитная система соединена с внешней сферической оболочкой. Балластный отсек выполнен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению движения, что обеспечивает изменение направления движения планетохода. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано для перемещения людей и грузов в требуемом направлении, преимущественно в условиях бездорожья и на различных космических телах, в частности на других планетах.

Известен планетоход, содержащий концентрически расположенные внешнюю сферическую оболочку и кабину для размещения людей, грузов, двигателя и запасов энергоносителя, а также телескопические опоры и опорные катки, кронштейны которых закреплены на внешней поверхности кабины (заявка Великобритании N 2165196, кл. B 62 D 57/04, 1986).

Известный планетоход имеет недостатки, заключающиеся в большом расходе реактивным двигателем энергоносителя, опасности возгорания окружающих объектов, нарушении поверхностного слоя грунта и возможности заклинивания решетчатой сферической оболочкой.

Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в снижении технического воздействия на окружающую среду и повышении экономичности, надежности и проходимости.

Указанный технический результат достигается тем, что в планетоходе, содержащем концентрически расположенные внешнюю сферическую оболочку и кабину для размещения людей, грузов, двигателя и запасов энергоносителя, а также телескопические опоры и опорные катки, кронштейны которых закреплены на внешней поверхности кабины, внешняя сферическая оболочка выполнена сплошной с двумя боковыми сегментными срезами и с кольцевыми направляющими на ее внутренней поверхности, кабина снабжена балластным отсеком и линейной магнитной системой, балластный отсек снабжен системой перемещения в поперечном направлении, линейная магнитная система снабжена системой возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении и связана с двигателем через силовую передачу, опирающуюся на кольцевые направляющие, опорные катки снабжены ребордами, причем внешняя сферическая оболочка снабжена кольцевой магнитной системой с осевой намагниченностью, а кольцевая магнитная система расположена в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением движения, и содержит два параллельно расположенных кольца с осевой намагниченностью, причем их магнитные моменты противоположны.

На фиг. 1 приведен разрез планетохода; на фиг. 2 рисунок, поясняющий принцип действия движителя; на фиг. 3 график зависимости смещения линейной магнитной системы от времени; на фиг. 4 кинематическая схема; на фиг. 5 - разрез в плоскости, совпадающей с направлением движения; на фиг. 6 разрез в плоскости, перпендикулярной направлению движения.

На фиг. 4 6 приняты следующие обозначения: 14, 15, 16 сцепления, 17 - раздаточная коробка, 18, 19 коробки передач, 20, 21 угловые редукторы, 22, 23 направляющие стержни, 24, 25 кронштейны, 26, 27 проушины, 28, 29 - зубчатые рейки, 30, 31 зубчатые колеса, 32, 33 амортизаторы, 34, 35 - задний и передний концевые переключатели соответственно, 36 концевые выключатели. Кинематические связи между двигателем 11 и сцеплением 14, сцеплением 14 и раздаточной коробкой 17, раздаточной коробкой 17 и сцеплениями 15 и 16, сцеплением 15 и коробкой передач 18, сцеплением 16 и коробкой передач 19, коробкой передач 18 и угловым редуктором 20, коробкой передач 19 и угловым редуктором 21, угловым редуктором 20 и зубчатым колесом 31, угловым редуктором 21 и зубчатым колесом 30 могут быть выполнены, например, с помощью карданных валов.

Планетоход содержит (фиг. 1) внешнюю сферическую оболочку 1, выполненную сплошной с двумя боковыми сегментными срезами и с кольцевыми направляющими 2 на ее внутренней поверхности. Опорные катки 3, снабжены ребордами (кольцевыми гребнями), предотвращающими сход опорных катков 3 с кольцевых направляющих 2. Кронштейны 4 опорных катков 3 закреплены на внешней поверхности кабины 5, которая снабжена двумя перископическими системами 6 и телескопическими опорами 7. В нижней части кабины 5 расположены балластный отсек 8, запасы энергоносителя 9, линейная магнитная система 10 и двигатель 11. Балластный отсек 8 выполнен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению движения. Конструкция балластного отсека 8 может обеспечивать возможность размещения в нем багажа или неприкосновенного запаса системы жизнеобеспечения. Линейная магнитная система 10 выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении движения и кинематически связана с двигателем 11. В верхней части кабины 5 расположены сидения 12 для экипажа и пассажиров. Кабина 5 должна быть сконструирована таким образом, чтобы при любых вариантах загрузки центр тяжести кабины 5 был ниже геометрического центра внешней сферической оболочки 1.

Внешняя сферическая оболочка 1 снабжена кольцевой магнитной системой 13 с осевой намагниченностью, причем кольцевая магнитная система 13 расположена в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением движения.

Совокупность линейной магнитной системы 10 и кольцевой магнитной системы 13 образуют движитель, преобразующий вращение выходного вала двигателя 11 во вращение внешней сферической оболочки 1.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации в качестве двигателя 11 может быть применен двигатель внутреннего сгорания, например, карбюраторный двигатель, дизель, роторный двигатель, двигатель Стирлинга либо электрический двигатель. В последнем случае в качестве энергоносителя будет использоваться аккумуляторная батарея.

Сцепления 14, 15 и 16 предназначены для включения и выключения кинематических связей, раздаточная коробка 17 предназначена для передачи вращения с входного вала на два выходных вала, коробки передач 18, 19 предназначены для изменения соотношения между скоростями вращения входного и выходного валов и для реверсирования направления вращения выходного вала, угловые редукторы 20, 21 предназначены для передачи вращения на выходной вал, расположенный под прямым углом к входному валу.

Внутри кабины 5 установлены горизонтально параллельно направлению движения планетохода направляющие стержни 22, закрепленные к внутренним стенкам кабины 5 с помощью кронштейнов 24. Линейная магнитная система 10 подвешивается к направляющим стержням 22 с помощью проушин 26. Линейная магнитная система 10 снабжена зубчатой рейкой 28, с которой находится в зацеплении зубчатое колесо 30. Амортизаторы 32 предотвращают повреждение стенок кабины 5 линейной магнитной системой 10 при различных аварийных ситуациях (например, при выходе из строя концевых переключателей 34 и 35). Концевые переключателя 34 и 35 формируют сигналы, осуществляющие переключение направления вращения выходного вала коробки передач 19 на обратное и изменение передаточного отношения коробки передач 19 при приближении линейной магнитной системы 10 к крайним переднему или заднему положениям.

Внутри кабины 5 также установлены горизонтально параллельные друг другу направляющие стержни 23, причем их оси перпендикулярны направлению движения. К внутренним стержням кабины 5 направляющие стержни 23 закреплены с помощью кронштейнов 25. Балластный отсек 8 подвешивается к направляющим стержням 23 с помощью проушин 27. Балластный отсек 8 снабжен зубчатой рейкой 29, с которой находится в зацеплении зубчатое колесо 31. Амортизаторы 33 предотвращают повреждение стенок кабины 5 при различных аварийных ситуациях (например, при выходе из строя концевого выключателя 36). Концевые выключатели 36 предназначены для выключения сцепления 15 при приближении балластного отсека к крайним правому или левому положению.

Вращение выходного вала двигателя 11 через сцепления 14, раздаточную коробку 16, коробку передач 19 и угловой редуктор 21 передается на ось зубчатого колеса 30. Вращение зубчатого колеса 30 с помощью зубчатой рейки 28 преобразуется в поступательное перемещение линейной магнитной системы 10. Вращение выходного вала двигателя 11 через сцепление 14, раздаточную коробку 17, сцепление 15, коробку передач 18 и угловой редуктор 20 передается на ось зубчатого колеса 31. Вращение зубчатого колеса 31 с помощью зубчатой рейки 29 преобразуется в поступательное перемещение балластного отсека 8.

Планетоход работает следующим образом. На стоянке планетоход опирается на телескопические опоры 7. Наблюдение за окружающим пространством производится с помощью двух перископических систем.

При запуске двигателя 11 в момент начала движения убираются телескопические опоры 7 и включается кинематическая связь между двигателем 11 и линейной магнитной системой 10, в результате чего линейная магнитная система начинает осуществлять возвратно-поступательное перемещение.

Возвратно-поступательное перемещение линейной магнитной системы 10 осуществляется следующим образом. После включения сцепления 16 в момент начала движения линейная магнитная система 10 начинает двигаться в направлении уменьшения координаты X (на фиг. 2 и 5 влево). Дойдя до крайнего заднего положения (фиг. 2 и 5 до крайней левой точки), линейная магнитная система 10 включает задний концевой переключатель 34, который формирует сигнал, осуществляющий реверсированные направления вращения выходного вала коробки передач 19 на обратное и изменение передаточного отношения коробки передач 19, в результате чего линейная магнитная система 10 начинает двигаться в направлении увеличения координаты X (на фиг. 2 и 5 вправо) со скоростью, превышающей скорость движения линейной магнитной системы 10 в направлении уменьшения координаты X. Дойдя до крайнего переднего положения, линейная магнитная система 10 включает передний концевой переключатель 35, который формирует сигнал, осуществляющий реверсирование направления вращения выходного вала коробки передач 19 на обратное и изменение передаточного отношения коробки передач 19, в результате чего линейная магнитная система 10 начинает двигаться в направлении уменьшения координаты X со скоростью, которая меньше скорости движения линейной магнитной системы 10 в направлении увеличения координаты X. Затем цикл возвратно-поступательного перемещения линейной магнитной системы многократно повторяется.

Перемещение балластного отсека 8 осуществляется следующим образом.

При прямолинейном движении планетохода балластный отсек 8 находится в таком положении, что крен планетохода отсутствует. При этом сцепление 15 выключено. При необходимости осуществления поворота оператор в зависимости от конкретных условий выбирает передаточное отношение коробки передач 18 и направление вращения ее выходного вала, после чего включает сцепление 15, после чего вращение выходного вала двигателя 11 через сцепление 14, раздаточную коробку 17, сцепление 15. коробку передач 18 и угловой редуктор 20 передается на зубчатое колесо 31, которое с помощью зубчатой рейки 29 перемещает балластный отсек 8 влево или вправо. При этом планетоход получает крен, в результате которого изменяется направление движения планетохода. Если до момента подхода балластного отсека до крайнего левого или правого положения оператор не выключит сцепление 15, то концевой выключатель 36 выключает его, и балластный отсек 8 остается в крайнем левом или правом положении. Для возврата балластного отсека 8 в среднее положение оператор переключает коробку передач 18 на обратное вращение, выбирает требуемое передаточное отклонение коробки передач 18 и включает сцепление 15. При достижении балластным отсеком 8 положения, соответствующего отсутствию крена планетохода, оператор выключает сцепление 15.

Преобразование возвратно-поступательного перемещения линейной магнитной системы 10 во вращательное движение внешней сферической оболочки 1 осуществляется за счет взаимодействия магнитных полей линейной магнитной системы 10 и кольцевой магнитной системы 13, которой снабжена внешняя сферическая оболочка 1, причем момент количества движения внешней сферической оболочки 1 образуется за счет того, что скорость перемещения линейной магнитной системы 10 в направлении увеличения координаты X больше скорости перемещения линейной магнитной системы 10 в направлении уменьшения координаты X. За счет того что время, в течение которого происходит взаимодействие магнитных полей линейной магнитной системы 10 и кольцевой магнитной системы 13, оказывается большим при перемещении линейной магнитной системы 10 в направлении уменьшения координаты X, чем при ее движении в направлении увеличения координаты X, выполняется соотношение где α угол поворота внешней сферической оболочки 1 при движении линейной магнитной системы 10 в направлении уменьшения координаты X; aʹ угол поворота внешней сферической оболочки 1 при движении линейной магнитной системы 10 в направлении увеличения координаты X. Многократное повторение циклов возвратно-поступательного перемещения линейной магнитной системы 10 вдоль оси X приводит к поступательному движению планетохода в направлении увеличения координаты X.

Таким образом, происходит преобразование механической энергии двигателя 11 в кинематическую энергию возвратно-поступательного перемещения линейной магнитной системы 10, которая через энергию взаимодействия линейной магнитной системы 10 и кольцевой магнитной системы 13 преобразуется в кинематическую энергию вращения внешней сферической оболочки 1, что приводит к поступательному движению планетохода.

Формула изобретения

1. Планетоход, содержащий концентрически расположенные внешнюю сферическую оболочку и кабину для размещения людей, грузов, двигателя и запасов энергоносителя, а также телескопические опоры и опорные катки, кронштейны которых закреплены на внешней поверхности кабины, отличающийся тем, что внешняя сферическая оболочка выполнена сплошной с двумя боковыми сегментными срезами и с кольцевыми направляющими на ее внутренней поверхности, кабина снабжена балластным отсеком и линейной магнитной системой, балластный отсек снабжен системой перемещения в поперечном направлении, линейная магнитная система снабжена системой возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении и связана с двигателем через силовую передачу, опирающиеся на кольцевые направляющие опорные катки снабжены ребордами, причем внешняя сферическая оболочка снабжена кольцевой магнитной системой с осевой намагниченностью, а кольцевая магнитная система расположена в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением движения.

2. Планетоход по п.1, отличающийся тем, что кольцевая магнитная система содержит два параллельно расположенных кольца с осевой намагниченностью, причем их магнитные моменты противоположны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6