Колесный движитель
Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к вездеходам. Колесный движитель характеризуется тем, что он имеет подвижные части, взаимодействующие с внешней средой, представляющие собой секции пневматических шин с изгибами по периметру боковин и утолщениями бортов покрышек, смонтированных на корытообразных изогнутых по дуге окружности секциях обода с выполненной по периметру верхних краев отбортовкой, входящей в изгибы покрышек. Утолщенные борта покрышек входят в продольные выемки пластин, прижимающих покрышки к секциям обода, шарнирно связанны одним концом с диском ступицы. Секции вторым концом соединены с механизмом отклонения с возможностью отклонения всех секций одновременно на выбранный угол встречно направлению движения и вращения. В результате повышается универсальность и проходимость транспортных средств, обеспечивая их проходимость как по пересеченной местности, так и в водной среде. 9 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ.
Изобретение - колесный движитель относится к области автомобилестроения, судостроения и к строению различной транспортной техники. В промышленности может применяться в качестве регулируемых по производительности насосов и вентиляторов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Применяемые в настоящее время автомобильные колеса на дорогах с твердым покрытием имеют высокий КПД, но в условиях пересеченной местности оказываются мало эффективны, а в условиях водной среды не могут работать в качестве движителя.
Попытки повышения проходимости были направлены в основном на создание колес с увеличенной площадью соприкосновения с грунтом, это колеса с раздвижным ободом, с изменением давления в шинах, с грунт-зацепами. Известны технические решения, в которых части обода поочередно отклоняются от окружности обода в противоположную сторону вращения колеса, создавая вращающий момент, к таким решениям относится колесо с пневматическими камерами чехословацкого изобретателя и активное колесо наших изобретателей (см. авторское свидетельство 441176/51, МКИ В 60 В за 1974 год). Колесом с грунт-зацепами является ведущее колесо снегоходной машины, имеющей поворотные грунт-зацепы, выходящие через прорези обода (см. авторское свидетельство 137408, В 60 В 15/10 от 1959 года. Известно решение, при котором колесо на пересеченной местности может работать в шагающем варианте (см. авторское свидетельство №455776/51, МКИ В 60 В). В этом устройстве обод колеса, разделенный на части, которые могут поворачиваться на своих осях на 180°, переходя из колесного в шагающий и обратно. Известно и такое решение, когда машина передвигается по дороге на колесах и может плыть по воде с поднятыми колесами, используя другой движитель - Английский вариант.
Из истории усовершенствования пневматических шин известно решение - изменения давления в шинах, известно /что для надежности/ применение секционированных камер см. патент США №2288843 от 1942 года по КЛ.152-334, в котором секции камер помещаются в баллоны из эластичной резины и монтируются в общую покрышку, которая монтируется на круглый обод.
За аналог предлагаемого изобретения - колесный движитель выбирают обычное автомобильное колесо см. книгу Конструкция, основы теории и расчета автомобиля - Москва. Машиностроение, 1978 год.
В качестве прототипа - активное колесо, авторское свидетельство №441176/51, МКИ В 60 В, бюллетень №32 от 30-08-74 г. Если точнее, то за прототип можно принять лесного жителя - лося, который легко преодолевает болота и реки. Особенно отличается его работа ног на топких участках - задняя нога идет вперед под живот, затем мощный гребок вниз и назад. Примерно также работают секции предлагаемого движителя.
У каждой из перечисленных конструкций имеются свои недостатки, наиболее характерными из них являются следующие:
1. Пробуксовка, колесо вращается, не создавая тяги.
2. Перед колесом на мягком грунте образуется вал из грунта, препятствующий движению.
3. Не могут работать на упор.
4. Не могут преодолевать даже небольшие препятствия.
5. Не могут служить движителем в водной среде и тем более не могут осуществлять качение по водной поверхности.
Применение предлагаемого колесного движителя /в дальнейшем сокращенно - движитель/ устраняет вышеуказанные недостатки, но имеет свои. Увеличивается вес колеса за счет механизма отклонения секций обода и в результате повышение цены.
Существенными отличиями колесного движителя являются следующие характерные признаки.
1. Обод движителя разделен на отдельные самостоятельные секции.
2. Секции отклоняются от окружности обода встречно направлению движения и вращения.
3. На секции обода закреплены секционированные шины.
4. Для крепления шины на секции используется пластина, вставляемая внутрь покрышки и прижимающая шину к секции с помощью винтов.
5. Секции отклоняются и складываются одновременно все, угол отклонения может прибавляться уменьшаться - варьироваться.
6. Преодолевать препятствия высотой до 2/3 диаметра движителя.
7. Чем больше движитель вдавливается в грунт, тем сильнее его взаимодействие с грунтом, тем больше развиваемая тяга.
8. Механизм отклонения секций выбирается в зависимости от силового оборудования, установленного на данной машине.
9. Могут применяться в промышленности в качестве насосов и вентиляторов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Целью данного изобретения - колесного движителя - было создание такого движителя, который, ни в чем не уступая ныне существующим автомобильным колесам, мог обеспечить движение по пересеченной местности, в водной среде и осуществить качение по водной поверхности.
Движитель может успешно применяться не только на автомобилях, но и на других транспортных средствах: лодках, шлюпках, катерах, в промышленности в качестве насосов, вентиляторов с регулируемой производительностью при неизменном числе оборотов приводного двигателя.
Предлагаемый движитель состоит из подвижных секций обода, шарнирно одним концом соединенных с диском или спицами ступицы /в зависимости от исполнения ступицы/, вторым концом секции соединены с тягами или другими элементами механизма отклонения /в зависимости от выбранного механизма/.
Секции обода оснащены пневматическими шинами, которые крепятся на секции за счет отбортовки у секций и пластины, вставляемой внутрь покрышки, и с помощью винтов, прижимающих покрышку к секции.
Для насосов и вентиляторов шины естественно не нужны.
Суть изобретения состоит в том, что при движении по дорогам движитель работает как обычное колесо, см. фиг.1. Для движения по пересеченной местности движитель переводится в шагающий вариант, при этом секции обода одновременно все отклоняются встречно вращению и движению на необходимый угол, зависимый от условий местности, фиг.6, 7. В данном случае секции обода совершают движение с элементами шагания - чем больше угол отклонения секций, тем более выражен элемент шагания.
Изменяется взаимодействие секций в целом движителя с внешней средой. Секции движутся - наступают на грунт сверху вниз, отталкивая грунт назад, получая реакцию на движитель вверх-вперед, этим обуславливается возможность движения наплаву, фиг.7, 8, 9, а при соответствующей мощности, скорости и весе возможно качение по водной поверхности.
При выходе на твердый грунт или из воды секции обода складываются под действием механизма и движитель работает как обычное колесо.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Предлагаемый движитель содержит секции обода 1, фиг.1, 2, пневматические шины 2, ступицу 3, механизм отклонения 4.
Секции обода 1, фиг.1, 2, выполняются из прочного материала корытообразной формы, выгнутые по дуге окружности избранного диаметра движителя. Верхние края секций имеют отбортовку 5, фиг.2, а по днищу корыта выполнены два ряда отверстий 6, фиг.1. В сложенном положении секции опираются на диск 7, фиг.1, или спицы ступицы /в зависимости от исполнения ступицы/. Каждая секция имеет ушко 8, фиг.1, для соединения с тягами 9, фиг.1, механизма отклонения, на другом конце секции выполнена проушина 10, фиг 1, для шарнирного соединения с диском 7 ступицы 3 или спицами.
Пневматическая шина 2, фиг.2, состоит из покрышки 12, камеры 13, пластины 14, фиг.2, 3, с резьбовыми отверстиями 15, фиг.3, прокладки 16, фиг 2, винтов 17, фиг.2. Покрышка и камера повторяют форму секции. На стороне покрышки, прилегающей к секции обода, выполнен продольный разрез 18, фиг.2, и два ряда отверстий для винтов 17, изгиб 19, утолщения 20.
При сборке пластина 14, прокладка 16, камера 13 через продольный разрез 18 укладываются в покрышку 12, покрышка в секцию 1. В пластине 14, фиг.3, имеется продольная выемка 11, в которую при монтаже входят утолщения 20 покрышки 12, а изгибы 19 покрышки заходят за отбортовку 5 секции 1.
С помощью винтов 17, проходящих через отверстия секции в покрышке, ввинчивающихся в пластину 14, каждая покрышка прижимается к своей секции обода и надежно удерживается при любой нагрузке.
Ступица 3, фиг.1, - конструкции ступиц для каждого типа машин уже разработаны и их - большое разнообразие, предлагать одну для всех не целесообразно, тоже относится и к механизму отклонения секций обода.
В данном случае конструкция ступицы и механизма отклонения, как предмет изобретения, не рассматриваются. Предлагается использовать установленную на данной машине с некоторыми внешними добавлениями, связанными с выбором механизма отклонения.
Пример 1. На цилиндрической части ступицы по наружной поверхности выполняются два шлица 23, фиг.4, где нет ступицы, шлицы выполняются на ведущей оси 22, далее одинаково для оси и ступицы. На ступицу монтируется втулка 21, фиг.4, имеющая два продольных паза 24 и два винтовых паза 25, кольцевую проточку 26, на которую монтируется муфта 27, состоящая из двух полусфер и цилиндрика 28, скрепленных винтами.
На втулку 21 монтируется поворотное кольцо 29 с ушками 30 для соединения с тягами 9, фиг.1. Для соединения с втулкой 21 кольцо 29 имеет два внутренних выступа 31, фиг.4. В собранном виде втулка 21 может совершать поступательное движение вдоль ступицы от усилий, прилагаемых к муфте 27, фиг.4, усилия желательно передавать через подшипник. При движении втулки 21 поворотное кольцо 29 совершает поворот за счет винтовых пазов 25 втулки 21 и своих выступов 31, тем самым отклоняет и складывает секции обода.
Пример 2. Если на транспортном средстве нет ступицы и различных приводов, кроме основного, то передача усилий возможна от ведущей оси. Для этого на оси 22 и в цилиндрике 28 нарезается резьба, накладывая тормоз на муфту 27 при вращении оси, муфта /цилиндрик/ будет навинчиваться и тянуть втулку 21. При обратном вращении произойдет обратное движение втулки 21, что позволяет отклонять и складывать секции.
Пример 3.Поворотное кольцо соединяют с гидро- или электроприводом и разворачивают поворотное кольцо, тем самым отклоняют секции обода.
Пример 4. Для тяжелых машин - тракторов и др. можно применить диск со спиралью Архимеда, на тягах соответствующая насечка, то при торможении диска и вращении оси тяги будут выдвигаться, при обратном вращении втягиваться.
Пример 5. Для легких и водоплавающих целесообразнее применить гофрированные камеры, вставляемые в междисковое пространство /имеются в виду диски ступицы, связанные с секциями/. При подаче воздуха в камеры они будут отклонять секции и создавать дополнительную плавучесть.
РАБОТА КОЛЕСНОГО ДВИЖИТЕЛЯ.
Заключается в обеспечении движения транспортного средства в сложных условиях. При движении по дорогам с твердым покрытием секции обода сложены и движитель работает как обычное колесо. Для движения по пересеченной местности секции обода под воздействием механизма отклонения одновременно все отклоняются встречно движению и вращению.
В этом случае у движителя появляется элемент шагания, чем больше угол отклонения секций, тем более выражен элемент шагания, фиг.6, 7, 8, 9. Изменяется весь характер взаимодействия движителя с грунтом /средой/, движитель не просто накатывается, а наступает секциями сверху вниз, отбрасывая назад, получая реакцию вверх-вперед. Возникают силы, выталкивающие движитель вверх-вперед. При движении по воде наплаву машина должна иметь предварительную плавучесть и не должна погружаться в воду не более 2/3 диаметра колеса, см. фиг.8. Когда секундный вес отбрасываемой воды превысит вес машины, она выйдет на поверхность и будет осуществляться качение по водной поверхности. При выходе на твердый грунт секции обода складываются и движитель работает как обычное колесо.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ.
На фиг.1 изображен движитель в колесном варианте.
На фиг.2 изображена пневматическая шина.
На фиг.3 изображена пластина крепления шины на секции.
На фиг.4 изображены элементы механизма отклонения.
На фиг.5 изображен движитель в колесном варианте.
На фиг.6 изображен движитель с отклоненными секциями на малый угол.
На фиг.7 изображен движитель с отклоненными секциями на большой угол.
На фиг.8 изображен движитель в водной среде.
На фиг.9 изображен движитель на пересеченной местности.
Колесный движитель, характеризующийся тем, что он имеет подвижные части, взаимодействующие с внешней средой, представляющие собой секции пневматических шин с изгибами по периметру боковин и утолщениями бортов покрышек, смонтированных на корытообразных изогнутых по дуге окружности секциях обода с выполненной по периметру верхних краев отбортовкой, входящей в изгибы покрышек, а утолщенные борта покрышек входят в продольные выемки пластин, прижимающих покрышки к секциям обода, шарнирно связанным одним концом с диском ступицы, секции вторым концом соединены с механизмом отклонения с возможностью отклонения всех секций одновременно на выбранный угол встречно направлению движения и вращения.
