Аэродинамическое транспортное средство и способ его управления
Владельцы патента RU 2488498:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к транспортным средствам, работающим на энергии сжатого воздуха. Аэродинамическое транспортное средство содержит компрессор, соединенный с пневмотрубой, грузовую или пассажирскую платформу, электродвигатели, установленные в пневмотрубе с возможностью управления углом напора и силой напора газового потока посредством заслонок сопел, соединенных с осями. На дне грузовой или пассажирской платформы установлены Ш-образные направляющие для разделения силы потока на подъемную и приводную, выдвижные шасси, с закрепленными на них колесами. Выдвижные шасси могут быть оснащены амортизаторами и высокоскоростными спусковыми устройствами для спуска колес, в частности пружинами или исполнительными механизмами. Управление аэродинамическим транспортным средством осуществляют посредством электродвигателей, с помощью которых управляют углом поворота заслонок сопел, при этом заслонками регулируют угол и силу напора газового потока. Торможение транспортного средства осуществляют путем плавного поворота заслонок, созданием встречного потока газа и плавным опусканием выдвижного шасси с колесами. Достигается высокая скорость перемещения платформы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к транспортным средствам, работающим на энергии сжатого воздуха.
Известен магнитный подвес, служащий для подвешивания транспортного средства над или под путепроводом, без контакта с его поверхностью, в результате взаимодействия магнитных полей, создаваемых на ходовой части транспортного средства и в путевой структуре [Новый политехнический словарь, Москва, Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000 г., стр.279]. Источниками магнитных полей могут быть постоянные магниты и электромагниты. При использовании постоянных магнитов транспортное средство удерживается над путепроводом благодаря силам отталкивания, возникающим между одноименными полюсами магнитов, расположенных на транспортном средстве и путепроводе.
Недостатком такой конструкции является значительная дороговизна постоянных магнитов или электромагнитных катушек; сложность конструкции путепровода и транспортного средства.
Известна тележка на газовой подушке [Дворянинов В.Г. Внутрицеховой транспорт на воздушной подушке. - М.: Машиностроение, 1982-80 с., стр. 26-27], содержащая грузовую платформу, с установленными на нижней плоскости четырьмя аэродинамическими опорами, воздуходувку с электродвигателем для ее привода, шланг и трубу, закрепленную по периметру платформы.
Основным недостатком данной конструкции является то, что нагнетельное оборудование (насос) и система управления установлены непосредственно на самой тележке, что способствует увеличению массы тележки и затрат энергии газа, расходуемой на перемещение.
Известна конструкция пневматического транспортирующего механизма [патент РФ №2344983, кл. B65G 51/00, 2009 г.], которая содержит пневмотрубу, снабженную двумя входными отверстиями. Каждое входное отверстие имеет переднюю и заднюю поворотные заслонки для закрытия отверстия в исходном положении. Передняя поворотная заслонка снабжена подпружиненным рычагом с грузом, имеющим возможность перемещения относительно рычага и фиксации на нем в определенном положении, установленным с возможностью регулирования величины и направления действующего на заслонку момента сил посредством прикрепленной к грузу пружины и регулировочного винта, служащего для изменения положения груза и натяжения этой пружины.
Недостатком данной конструкции является ограниченная сфера применения: транспортировка сыпучих грузов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является конструкция [патент РФ №2429183, кл. B65G 53/14, 2011 г.] пневматического транспорта, содержащего постоянные магниты, емкости со сжатым воздухом, нагнетаемым в пневмотрубу посредством компрессоров, питаемых от электросети, грузовую или пассажирскую платформу, установленную на воду или грунт. В пневмотрубе установлены поршни. Рабочими телами в ней являются работающие в связке сжатый воздух и постоянные магниты большой коэрцитивной силы, установленные на притяжение по бокам поршня, охватывающего пневмотрубу, связанного с платформой полуцилиндра, причем емкости со сжатым воздухом выполнены с возможностью подачи в пневмотрубу сжатого воздуха для обеспечения работы при отключении электроэнергии. В теле поршня имеются круговые пазы со вставленными в них герметизирующими кольцами, а также в нем закреплены колеса для езды по внутренним стенкам пневмотрубы.
Недостатком данного пневматического транспорта является сложность конструкции ввиду того, что рабочими телами являются одновременно постоянные магниты и сжатый воздух; дороговизна комплектующих, в частности постоянных магнитов; снижение коэффициента полезного действия за счет потерь на трение, вызванное механическим контактом между колесами поршня и внутренней стенкой пневмотрубы.
Задача изобретения - упрощение конструкции, благодаря использованию в качестве рабочего тела только сжатого воздуха; увеличение коэффициента полезного действия, благодаря бесконтактной связи между динамически подвижными элементами конструкции; снижение цены комплектующих и материалов, ввиду отказа от применения постоянных магнитов; снижение массы грузовой или пассажирской платформы, благодаря установке компрессора за пределами пневмотрубы.
Техническим результатом является бесконтактное управляемое скольжение грузовой или пассажирской платформы относительно пневмотрубы, при этом отсутствие трения между динамически подвижными узлами конструкции позволяет достигнуть значительных скоростей перемещения объектов.
Указанный результат достигается тем, что в аэродинамическом транспортном средстве, содержащем компрессор, соединенный с пневмотрубой, грузовую или пассажирскую платформу, согласно изобретению, в пневмотрубе установлены электродвигатели с возможностью управления углом поворота заслонками сопел и регулирования угла и силы напора газового потока, при этом на дне грузовой или пассажирской платформы установлены Ш-образные направляющие с возможностью разделения силы потока на подъемную и приводную, выдвижные шасси с закрепленными на них колесами.
Кроме того, согласно изобретению, выдвижные шасси могут быть оснащены амортизаторами и высокоскоростными спусковыми устройствами для спуска колес, в частности пружинами или исполнительными механизмами.
Поставленная задача также достигается тем что, согласно изобретению, управление аэродинамическим транспортным средством осуществляют посредством электродвигателей, управляющих углом поворота заслонок сопла, при этом заслонками регулируют угол и силу напора газового потока.
Кроме того, согласно изобретению, торможение осуществляют путем плавного поворота заслонок, созданием встречного потока газа и плавным опусканием, посредством выдвижных шасси, колес.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен вид сбоку аэродинамического транспортного средства. На фигуре 2 изображена связь электродвигателей с заслонками сопел. На фигуре 3 изображен вид сзади аэродинамического транспортного средства. На фигуре 4 изображены Ш-образные направляющие. На фигуре 5 изображен вид снизу аэродинамического транспортного средства.
Предложенное устройство содержит (фиг.1): компрессор 1, соединенный с пневмотрубой 2, с установленными в трубе электродвигателями 3, управляющими осями (фиг.2) 4, с закрепленными на них заслонками 5, управляющими напором газа из сопел (фиг.3) 6, 7, 8, грузовую или пассажирскую платформу 9 с установленными на дне Ш-образными направляющими 10 (фиг.4, фиг.5), выдвижные шасси 11, с установленными на них колесами 12.
Предложенное аэродинамическое транспортное средство работает следующим образом: компрессором 1 создается напор газового потока в пневмотрубе 2. Через сопла 6, 7, 8 напор попадает на Ш-образные направляющие 10, которые разделяют силу потока на подъемную и приводную, благодаря чему грузовая или пассажирская платформа, под действием приводной и подъемной силы, бесконтактно скользит относительно пневмотрубы. Направление и напор газового потока через сопла 6, 7, 8 управляются углом поворота заслонки 5, при этом угол поворота контролируется электродвигателем 3. Управление электродвигателем 3 осуществляется как автоматически от датчиков положения, так и непосредственно машинистом. Сопла 6, 7, 8 распложены непосредственно по всей длине пневмотрубы в закрытом положении (угол между заслонкой и трубой 0°). При появлении плоскости пассажирской или грузовой платформы заслонки сопел расположенные под этой плоскостью, открываются (угол между заслонкой и трубой больше 0°), а сопла, находящиеся позади, закрываются, обеспечивая постоянное давление газового потока, при этом энергия газового потока расходуется экономично.
Пример конкретной реализации способа.
При движении на повороте возникающие центробежные силы стремятся вывести грузовую или пассажирскую платформу из состояния равновесия, при этом предположим, что платформа смещается влево. С левого датчика положения, установленного на левой кромке пневмотрубы, поступает сигнал на электродвигатель 3, который закрывает заслонку 5 правого сопла, уменьшая тем самым напор газового потока через правое сопло. Напор газового потока на левом сопле, попадая на Ш-образную направляющую и противодействуя направляющей силе, возвращает пассажирскую или грузовую платформу в исходное равновесное состояние, при этом сигналом датчиков положения определяется угол поворота всех заслонок.
Таким образом, изменением угла поворота заслонок 5 осуществляется управление аэродинамическим транспортным средством.
Торможение аэродинамического транспорта осуществляется путем плавного поворота заслонки 5 сопел 6, 7, 8, созданием встречного потока газа и опусканием посредством выдвижного шасси 11 колес 12. При этом выдвижные шасси могут быть оснащены амортизаторами и высокоскоростными спусковыми устройствами для спуска колес, в частности пружинами или исполнительными механизмами.
Итак, заявляемое изобретение позволяет упростить конструкцию, благодаря использованию в качестве рабочего тела только сжатого воздуха; увеличить коэффициент полезного действия, благодаря бесконтактной связи между динамически подвижными элементами конструкции; снизить цену комплектующих в виду отказа от применения постоянных магнитов; снизить массу грузовой или пассажирской платформы, благодаря установке компрессора за пределами пневмотрубы, тем самым уменьшить необходимую мощность газового потока.
В результате предлагаемое бесконтактное управляемое аэродинамическое грузовое или пассажирское транспортное средство за счет отсутствия трения между динамически подвижными узлами конструкции позволяет достигнуть значительных скоростей перемещения объектов.
1. Аэродинамическое транспортное средство, содержащее компрессор, соединенный с пневмотрубой, грузовую или пассажирскую платформу, отличающееся тем, что в пневмотрубе установлены электродвигатели с возможностью управления углом поворота заслонок сопел, регулирования угла и силы напора газового потока, при этом на дне грузовой или пассажирской платформы установлены Ш-образные направляющие, с возможностью разделения силы потока на подъемную и приводную, выдвижные шасси с закрепленными на них колесами.
2. Аэродинамическое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что выдвижные шасси оснащены амортизаторами и высокоскоростными спусковыми устройствами для спуска колес, в частности пружинами или исполнительными механизмами.
3. Способ управления аэродинамического транспортного средства, отличающийся тем, что управление осуществляют посредством электродвигателей, управляющих углом поворота заслонок сопел, при этом заслонки регулируют угол и силу напора газового потока.
4. Способ управления аэродинамического транспортного средства по п.3, отличающийся тем, что торможение осуществляют путем плавного поворота заслонок, созданием встречного потока газа и плавным опусканием колес посредством выдвижных шасси.
