Колесо
Изобретение относится к области транспорта, а именно к колесам шасси тяжелых транспортных самолетов. Колесо состоит из колесного диска со ступицей и шиной, установленной на цилиндрической наружной поверхности диска колеса. Борта шины зафиксированы на диске от разбортовки закраинами диска. Борта усилены стальным тросом-сердечником и уложены с натягом в канавку, что обеспечивает герметичность внутреннего объема шины и предотвращает ее перемещение. Внутреннее пространство шины разделено на отдельные герметичные объемы внутренними стойками. Каждый внутренний объем имеет индивидуальный вентиль. Высота вертикальных стоек меньше внутренней высоты профиля шины, а расстояние между вертикальными стойками равно или больше расстояния от стойки до борта шины. Кроме того, стойки соединены между собой перемычками, которые установлены на расстоянии друг от друга с шагом в пределах расстояния между стойками. Шина предлагаемого колеса обеспечивает снижение тормозного пути и снижает сопротивление качению, что позволяет экономить топливо. Наличие двух или трех внутренних изолированных объемов внутри шины обеспечивает безопасность движения и высокую надежность шины. В результате повышается надежность и безопасность шин. 11 ил.
Изобретение относится к области транспорта, а именно к колесам шасси тяжелых транспортных самолетов.
Известно устройство колеса (см. кн. И.И.Зверев и С.С.Коконин "Проектирование авиационных колес и тормозных систем", М.: Маш., 1973, стр.85-86) фирмы "Goduer", состоящего из колесного диска, пневматика и вентиля. Колесо имеет однообъемный пневматик, состоящий из покрышки и камеры, установленных на алюминиевом колесном диске. Для наполнения камеры воздухом в диске выполнено отверстие, в котором установлен вентиль, герметично соединенный с камерой. Другой конец вентиля расположен с наружной части колесного диска и служит для соединения его с воздушным шлангом для наполнения камеры воздухом. Такое устройство является сложным и не обеспечивает надежной и безопасной эксплуатации колеса.
Ближайшим техническим решением является колесо с диском и шиной, внутри которой расположены многосекционные камеры (см. А.С. №638498, СССР), установленные на диске колеса, причем каждая камера имеет индивидуальный вентиль, соединенный с общим зарядным вентилем, который снабжен устройством автоматического отключения любой камеры в случае ее прокола. А кромки колесного диска имеют бортовые закраины, увеличенные выступы (хампы), препятствующие разбортовке шины при боковой нагрузке на шину. Центральная часть диска имеет ступицу с отверстиями и посадочными поверхностями для крепления к фланцу тормозной тележки шасси.
Указанное колесо требует многосекционных камер, несколько штуцеров, устройства блокировки камер, что усложняет их надежную эксплуатацию. Такое колесо имеет большой вес и сложную конструкцию.
Техническим решением предлагаемого изобретения является повышение безопасности эксплуатации колеса, увеличение надежности работы пневматика и упрощение конструкции колеса.
Техническое решение достигается тем, что внутри шины выполнены вертикальные, герметичные опорные стойки, которые образуют внутри шины герметичные объемы. Причем наружные кольцевые кромки стоек, в которых установлен стальной сердечник, герметично с натягом, равным натягу бортовых сердечников шины, закреплены на цилиндрической поверхности колесного диска в кольцевые канавки с выступами над цилиндрической поверхностью по кромкам канавок, кроме того, каждый герметичный объем шины имеет изолированный зарядный вентиль, причем высота вертикальных стоек меньше внутренней высоты профиля шины, а расстояние между вертикальными стойками равно или больше расстояния от стойки до борта шины.
Изобретение поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображено колесо с двухобъемной шиной и с изолированными вентилями и штуцером, с относительными расстояниями (В, в; Н, h) между внутренними элементами шины.
На фиг.2 дано сечение колеса с трехобъемной шиной, изолированными вентилями и штуцером, с относительными расстояниями (В, в; Н, h) между внутренними элементами шины.
На фиг.3 дано пространственное изображение колеса с трехобъемной шиной.
На фиг.4 схематично изображено действие двухобъемной шины при торможении.
На фиг.5 схематично изображено действие трехобъемной шины под действием боковой нагрузки.
На фиг.6 для сравнения схематично показана деформация стандартной шины от воздействия боковой нагрузки.
На фиг.7 показано устройство стандартного вентиля для бескамерной шины и установка его на колесном диске.
На фиг.8 показан вариант установки стандартных вентилей бескамерной шины на колесном диске двухобъемной шины.
На фиг.9 изображен вариант установки изолированных вентилей на диске колеса трехобъемной бескамерной шины.
На фиг.10 показано устройство колеса с бескамерной двухобъемной шиной с изолированными стандартными вентилями.
На фиг.11 показано устройство колеса с бескамерной трехобъемной шиной со стандартными изолированными вентилями.
Колесо выполнено следующим образом. Диск 1 колеса изготовлен из легких сплавов (алюминиево-магниевых) для уменьшения веса колеса. Диск имеет ступицу 2 для крепления колеса к фланцу тормозной тележки. На цилиндрическую поверхность 3 ободного участка диска установлена шина 4. Борт шины 5 усилен металлическим (тросом) сердечником 6, который удерживает шину от разбортовки за счет бортовой закраины 7 (хампа - выступа по периферийному контуру диска). Кольцевой контур борта шины с сердечником уложен в кольцевую канавку 8 для обеспечения герметичности внутреннего объема бескамерной шины.
У шины колеса в средней части выполнена центральная опорная стойка 9, которая делит камеру на два симметричных торообразных объема. Стойка представляет собой две привулканизированные друг к другу боковины шины 10 со слоями подподушечного слоя (брекера), связывающего воедино протекторы 11 правого и левого симметричного объема камеры. Две боковины 10 переходят во внутренние борта 12 шины, связанные между собой перемычкой 13. Внутренние борта 12 и боковины шины 10 образуют внутреннюю воздушную полость 14. Кромка внутренних бортов, усиленная (стальным тросом) сердечником 15 и с натягом, герметично уложена в кольцевую канавку 16 цилиндрической поверхности 3 колесного диска.
Кромки внутренних бортов 12 расположены на расстоянии В друг от друга, которое меньше расстояния в между кромками наружного и внутреннего бортов. А высота опорной стойки 9 меньше высоты внутреннего профиля Н шины.
Для предотвращения перемещения кромки внутренних бортов с сердечником 15 на цилиндрической поверхности выполнены выступы 17 по кромкам канавок.
Для наполнения каждого объема шины в диске колеса установлены изолированные вентили 18 и 19, которые имеют зарядный штуцер 20.
Шина выполнена по стандартной технологии с полимерным радиальным или металлическим кордом.
Протектор шины 21 имеет соответствующий назначению колеса рисунок. Он может иметь рисунок, традиционный для авиашин. Для работы на твердом покрытии на протекторе выполнены обручевидные канавки 22, а для отвода воды на мокрой взлетной полосе имеются боковые канавки 23. Кроме того, два внутренних объема шины формируют арочный профиль 24 протектора, в углубление которого выдавливается вода при сильном дождевом потоке. В арочном углублении выполнены перемычки-грунтозацепы 25, которые обеспечивают жесткость протектора в центральной его части, особенно в вертикальном направлении.
Шина предлагаемого колеса может быть двухобъемной и многообъемной. На фиг.2 показана трехобъемная шина. У этой шины протектор 26 имеет трехарочную форму в сечении, а средний объем 27 образован двумя вертикальными опорными стойками 28 с металлическим сердечником 29 на посадочных кромках 30 стоек. Стойки соединены между собой перемычками 31, которые установлены на расстоянии друг от друга с шагом в пределах расстояния D между стойками (шаг меньше расстояния между стойками). А расстояние между стойками В равно или меньше расстояния в от стойки до бортов шины.
Для герметизации всех внутренних объемов в шине и для их изоляции друг от друга на цилиндрической поверхности 3 диска выполнены кольцевые канавки 16, в которые установлены посадочные кромки 30 вертикальных стоек. А от перемещений в боковом направлении и для повышения герметичности объемов кромки 30 зафиксированы выступами 17. Борта 5 трехарочной шины имеют стандартное устройство и обычное для серийных шин крепление на бортовых закраинах 7 колесного диска.
Высота h опорных стоек 28 меньше высоты Н внутреннего профиля шины.
Протектор 26 трехобъемной шины в месте сопряжения внутренних объемов с наружной стороны имеет V-образные углубления с кольцевой канавкой 32 и грунтозацепы-выступы 33, а по бортам шины - боковые канавки 34. На беговой дорожке протектора трехкамерной шины выполнены обручевидные канавки 22.
В местах V-образных углублений протектора слои подподушечного слоя (брекера) протектора переходят в герметичные вертикальные опорные стойки 28. Стойки по высоте имеют утолщение 35 от кромок 30 более чем на половину высоты профиля шины. Утолщения имеют внутренние усиления кордом или резиной высокой жесткости.
Для наполнения каждого объема трехобъемной шины установлены изолированные вентили 36, 37, 38, которые имеют штуцер 39 для наполнения объемов шины сжатым воздухом. Штуцер установлен в отверстие 40 в диске колеса.
Для упрощения балансировки колеса и устранения дисбаланса от совмещенных изолированных вентилей (36, 37, 38) на диске колеса можно использовать стандартные вентили 41 для бескамерных шин. В этом случае для двухобъемных шин вентили устанавливаются диаметрально противоположно (через 180°) как показано на фиг.8. Для трехобъемных шин вентили установлены с интервалом 120° как показано на фиг.9.
Все вентили установлены с наружной стороны колесного диска как показано на фиг.10 для двухобъемной шины и на фиг.11 для трехобъемной шины.
Колесо действует следующим образом. Берут диск 1 и в отверстия в диске вставляют вентили 41 и герметично их закрепляют с помощью резиновых прокладок и крепежной гайки.
Затем с помощью монтажного инструмента стандартным методом на диск колеса монтируют двухобъемную или трехобъемную шину на соответствующей шине диска. Контролируя при этом, чтобы все кромки бортов и вертикальных стоек встали в соответствующие канавки 16, а борта, чтобы плотно прилегали к бортовым закраинам 7. После этого накачивают сжатым воздухом последовательно все герметичные объемы шины через изолированные вентили 41. Замеряют давление в каждом объеме контрольным манометром и завинчивают колпачок вентиля.
Затем устанавливают колесо на фланце тормозной тележки (барабана, диска) с помощью гаек на стандартных футорках (колесных болтах).
При движении колесо работает следующим образом. Контактное пятно протектора 42 шины (как показано на фиг.4) предлагаемого колеса меньше по площади, чем контактное пятно 43 протектора стандартной шины. При этом длина контактного пятна 42 нового колеса больше. Как известно, коэффициент трения качения выражается в сантиметрах и зависит от радиуса (R) колеса, силы нормального давления (F) и качества соприкасающихся поверхностей:
где К - коэффициент трения качения, величина имеет размерность длины и выражается в см. Коэффициент зависит от длины контактного пятна.
Поэтому тормозной путь L' предлагаемого колеса будет значительно меньше, чем тормозной путь L стандартного колеса.
У предлагаемого колеса меньше площадь контактного пятна шины, меньше деформация ее протектора и боковин, поэтому ниже нагрев шины и расход топлива во время движения. Меньше теплопередача от нагретого асфальта к протектору.
Благодаря арочному профилю протектора у предлагаемого колеса отсутствует аквапланирование на покрытой водой взлетной полосе.
У шины предлагаемого колеса выше устойчивость при повороте благодаря тому, что у нее существуют внутренние вертикальные стойки 9 (28) и перемычки 13 (31) между ними, как показано на фиг.5, 6, что повышает боковую устойчивость двухобъемной и трехобъемной шин.
Предлагаемое колесо обеспечивает высокую безопасность движения транспортного средства. Безопасность достигается двухкратным (для двухобъемной шины) или трехкратным резервированием (для трехобъемной шины) пневматика колеса. В случае прокола шины выходит из строя только один ее объем, другие объемы обеспечивают движение в рабочем режиме, так как они являются независимыми и работают самостоятельно.
Предлагаемое колесо обеспечивает двойную безопасность, т.к. работа шины здесь продублирована вертикальными опорными стойками высокой жесткости и совместно с боковинами шины в случае прокола (разрушения) всех объемов транспортное средство продолжает движение на внутренних стойках и на половину смятых бортах. Как показано пунктирной линией на фиг.2 и 11.
Суммарная жесткость стоек и боковин шины обеспечивает возможность продолжать движение со скоростью 80 км/ч на дальность до 120 км. При этом высота профиля шины уменьшается всего на 1/3 ее рабочей высоты.
По сравнению с известными многокамерными шинами и шинами с внутренним усилением боковин, а также вставных резиновых ободов предлагаемое колесо имеет меньший вес и многократно повышенную надежность и безопасность при движении.
Колесо, содержащее ступицу, колесный диск с бортовыми закраинами, на котором установлена шина с бортовыми сердечниками, причем внутри шины выполнены вертикальные герметичные опорные стойки, которые образуют внутри шины герметичные объемы, при этом наружные кольцевые кромки стоек, в которых расположен стальной сердечник, герметично с натягом, равным натягу бортовых сердечников шины, установлены на цилиндрической поверхности колесного диска в кольцевые канавки с выступами над цилиндрической поверхностью по кромкам канавок, кроме того, каждый герметичный объем шины имеет изолированный зарядный вентиль, отличающееся тем, что высота вертикальных стоек меньше внутренней высоты профиля шины, а расстояние между вертикальными стойками равно или больше расстояния от стойки до борта шины, кроме того, стойки соединены между собой перемычками, которые установлены на расстоянии друг от друга с шагом в пределах расстояния между стойками.
