Транспортное средство повышенной проходимости
Изобретение предназначено для использования в вездеходах. Транспортное средство содержит ходовой двигатель, кузов с днищем и подвеску колес, по меньшей мере, два из которых выполнены с возможностью установки съемно-надевных устройств, имеющих каждое соединенные замкнутым упругим элементом движители для среды с пониженной плотностью. Каждый движитель съемно-надевного устройства выполнен в виде лопасти, с одной стороны которой закреплено плоское ребро, имеющее вырез для фиксации упругого элемента, а с другой стороны шарнирно установлена лапа для крепления в диске колеса, подвеска которого выполнена с возможностью установки колеса в наклонное положение под кузовом. Днище кузова выполнено водонепроницаемым с возможностью скольжения в среде с пониженной плотностью. Технический результат - повышение скорости перемещения транспортного средства в среде пониженной плотности (снег, вода), повышение ремонтопригодности съемно-надевного устройства. 9 з.п. ф-лы, 14 ил.
Изобретение относится к области автомобильного транспорта и может быть использовано для обеспечения круглогодичной транспортной связи между населенными пунктами в районах, не имеющих развитой дорожной сети.
Известно транспортное средство повышенной проходимости, содержащее ходовой двигатель, кузов с днищем и подвеску колес, по меньшей мере, два из которых выполнены с возможностью установки съемно-надевных устройств, имеющих каждое движители для среды с пониженной плотностью. В указанном патенте съемно-надевное устройство для повышения проходимости автомобиля содержит устанавливаемые вместо колес съемные устройства, представляющие собой тележки с опорными катками, и устанавливаемые на место колеса звездочки, которые охватываются гибкой лентой. Для предотвращения проворачивания гусеничного устройства спереди и сзади тележки крепятся к кузову пружинами с амортизаторами (DE №3146511, 1981).
Недостатками этого транспортного средства являются сложность эксплуатации из-за необходимости демонтажа колес для установки тележки в сборе, ограниченность функциональных возможностей, обеспечивающих перемещение по твердым дорогам и по снегу, но не допускающих движения по воде, низкая скорость перемещения в среде пониженной плотности (снег), низкая ремонтопригодность съемно-надевного устройства, связанная с трудностью монтажа и замены упругого элемента в полевых условиях.
Известно также транспортное средство повышенной проходимости, содержащее ходовой двигатель, кузов с днищем и подвеску колес, по меньшей мере, два из которых выполнены с возможностью установки съемно-надевных устройств, имеющих каждое соединенные замкнутым упругим элементом движители для среды с пониженной плотностью. Съемно-надевное устройство представляет собой устанавливаемую шарнирно на ведущей оси автомобиля тележку с опорными катками и эластичную ленту, охватывающую опорные катки и ведущее колесо транспортного средства или устанавливаемые вместо них барабан или звездочку, а неприводное опорное приспособление включает в себя лыжу с опорой для неприводного колеса и с элементами фиксации относительно него (RU №2159193, 2000).
Недостатками этого транспортного средства являются ограниченность функциональных возможностей, обеспечивающих перемещение по твердым дорогам и по снегу, но не допускающих движения по воде, низкая скорость перемещения в среде пониженной плотности (снег), низкая ремонтопригодность съемно-надевного устройства в виде тележки, связанная с трудностью точного монтажа и замены упругого элемента (ленты) в полевых условиях.
Технической задачей изобретения является создание эффективного транспортного средства повышенной проходимости и расширение арсенала таких средств.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, состоит в том, что расширены функциональные возможности для перемещения по твердым дорогам, по снегу, по воде, повышение скорости перемещения в среде пониженной плотности (снег, вода), повышение ремонтопригодности съемно-надевного устройства.
Сущность изобретения состоит в том, что транспортное средство повышенной проходимости содержит ходовой двигатель, кузов с днищем и подвеску колес, по меньшей мере, два из которых выполнены с возможностью установки съемно-надевных устройств, имеющих каждое соединенные замкнутым упругим элементом движители для среды с пониженной плотностью, причем каждый движитель съемно-надевного устройства выполнен в виде лопасти, с одной стороны которой закреплено плоское ребро, имеющее вырез для фиксации упругого элемента, а с другой стороны шарнирно установлена лапа для крепления в диске колеса, подвеска которого выполнена с возможностью установки колеса в наклонное положение под кузовом, при этом днище последнего выполнено водонепроницаемым с возможностью скольжения в среде с пониженной плотностью.
Предпочтительно, плоское ребро установлено перпендикулярно лопасти и выполнено с отверстием и дополнительным вырезом для крепления вспомогательной винтообразной лопасти, а лапа снабжена крепежными элементами для фиксации в диске колеса, съемно-надевное устройство выполнено с плоскими лопастями, площадь каждого из которых превышает площадь опорной поверхности шины колеса, упругий элемент выполнен в виде эластичного кольца, лопасти выполнены с прорезиненными площадками со стороны крепления лапы, обращенными к боковому протектору шины колеса, подвеска снабжена гидравлически или пневматически регулируемыми поворотными цилиндрами-амортизаторами, шарнирно установленными с возможностью поворота под кузов и фиксации колеса в наклонном положении под углом 30-50° к горизонтали, каждое колесо связано с ходовым двигателем с помощью шрузовой передачи, лопасть выполнена из прочного пластика на металлокаркасе, а лапа - из легкого и прочного металла, транспортное средство выполнено с возможностью одностороннего притормаживания или блокировки вращения полуосей колес.
На чертеже фиг.1 изображена схема положения колеса до и после поворота, на фиг.2 - соединения лапы с колесом и с лопастью, на фиг.3 - колесо с установленными на нем лопатками и эластичным кольцом съемно-надевного устройства, на фиг.4 - схема расположения лопастей при движении по снегу или болотистой местности, на фиг.5 - схема расположения лопастей при движении по воде, на фиг.6 - объемное изображение лопасти со стороны плоского ребра, на фиг.7 - схема шарнирного соединения лопасти с лапой, на фиг.8 - вид с торца на лопасть, на фиг.9 - вид сбоку на лапу, на фиг.10 - вид снизу на лапу, на фиг.11 - объемное изображение лапы, на фиг.12 - вспомогательная лопасть, на фиг.13 - схема установки вспомогательной лопасти, на фиг.14 - вид снизу на колеса с установленными лопастями.
Транспортное средство повышенной проходимости, например автомобиль, содержит ходовой двигатель (не изображен), кузов 1 с днищем 2 и подвеску колес 3, по меньшей мере, два из которых выполнены с возможностью установки съемно-надевных устройств, имеющих каждое соединенные замкнутым упругим элементом виде эластичного кольца 4 движители для среды с пониженной плотностью. Движитель - устройство для преобразования энергии природного источника или механического двигателя в полезную работу, обеспечивающую движение транспортных средств. В зависимости от характера и состояния пути или среды, по которому или в которой совершается движение, а также от скорости движения применяют различные движители, в частности, для движения по суше применяют колеса, гусеничный движитель и пр., для движения по воде - гребные колеса, гребные винты, водометные движители и др.
Каждый движитель съемно-надевного устройства заявляемого транспортного средства выполнен в виде лопасти 5, с одной стороны которой закреплено плоское ребро 6, имеющее вырез 7 для фиксации упругого элемента 4, а с другой стороны шарнирно установлена лапа 8 для крепления в диске (не обозначен) колеса 3. Подвеска колеса 3 выполнена с возможностью установки колеса 3 в наклонное положение под кузовом 1. Днище 2 выполнено водонепроницаемым с возможностью скольжения в среде с пониженной плотностью.
Плоское ребро 6 установлено перпендикулярно лопасти 5 и выполнено с отверстием 9 и дополнительным вырезом 10 для крепления вспомогательной винтообразной лопасти 11. Лапа 8 снабжена крепежными элементами 12 для фиксации в диске колеса 3. Лопасть 5 и лапа 8 поставляются в собранном виде, т.е. соединяются в заводских условиях. Лапа 8 может иметь разнообразное конструктивное исполнение шарнирного соединения и крепежных элементов 12.
Съемно-надевное устройство предпочтительно выполнено с плоскими лопастями 5, площадь каждого из которых превышает площадь опорной поверхности шины 13 колеса 3.
Упругий элемент в виде эластичного кольца 4 выполняется с нормируемой эластичностью, в данном случае - с ограничением максимальной растяжимости, чтобы не допустить перепрогибания лопасти 5 и соприкасания с днищем 2 транспортного средства.
Лопасти 5 предпочтительно выполнены с прорезиненными площадками 14 со стороны крепления лапы 8, обращенными к боковому протектору шины колеса 3. Площадки 14 имеют рельеф, сопрягаемый с рельефом бокового протектора шины 13.
Подвеска снабжена гидравлически или пневматически регулируемыми поворотными цилиндрами-амортизаторами 15, 16, шарнирно установленными с возможностью поворота под кузов 1 и фиксации колеса 3 в наклонном положении под углом 30-50° к горизонтали.
Каждое колесо 3 связано с ходовым двигателем с помощью шрузовой передачи 17. Лапа 8 может иметь ножки 18 для фиксации в диске колеса 3.
Лопасти 5, 11 выполнены из прочного пластика на металлокаркасе, а лапа 8 - из легкого и прочного металла. Лапа 8 при этом будет дополнительно увеличивать жесткость и прочность колесного диска колеса 3, она может иметь другую форму или разнообразные крепежные элементы 12 крепления к диску, но основное предназначение будет прежним: это крепление лопасти 5 на колесе 3.
Транспортное средство выполнено с возможностью одностороннего притормаживания или блокировки вращения полуосей колес 3.
Целесообразно отметить, что почти каждый серийный автомобиль может быть соответствующим образом доработан в части подвески колес и дооснащен описанными выше съемно-надевными устройствами. Такая модификация может обеспечить повышение проходимости большинства серийно выпускаемых автомобилей.
Внешне транспортное средство выглядит как обычный автомобиль с небольшими особенностями (так как оно может плавать из-за формы кузова и специального днища), причем:
- нет необходимости использовать огромные колеса или гусеницы;
- сохраняется возможность передвигаться по скоростным трассам;
- в течение 20-30 минут владельцем (при наличии навыков или помощников еще быстрее) машина будет трансформироваться в вездеход;
- нет необходимости использовать другой двигатель для перемещения по воде, как это имеет место в большинстве известных вездеходов.
Предлагаемое техническое решение возможно использовать на автомобилях 4×4, а также при определенных доработках кузова и дооборудования днища, на передне- или заднеприводных автомобилях.
Транспортное средство эксплуатируется следующим образом.
По твердой дороге езда производится обычным образом на колесах.
Для перемещения по снегу или болоту сначала меняется угол наклона колес 3 с помощью гидравлических (или пневматических) амортизаторов 15, 16 за счет изменения давления в их цилиндрах таким образом, что колеса 3 подгибаются под кузов 1 и становятся под углом 50-30 градусов по отношению к опоре (горизонтальной поверхности дороги). Вращение колес 3 будет осуществляться через механизм шрузовой передачи 17 (который на чертеже обозначен как перечеркнутый круг). Затем на ведущие колеса 3 крепежными элементами 12 лап 8 крепятся сами съемно-надевные устройства (одна за другой крепятся четыре-пять лопастей 5) на каждое колесо 3, сначала на верхнюю, правую и левую перекладину колесного диска, далее на противоположные лопасти 5 одного колеса 3 в вырезы 7 с помощью рычага надевается упругое кольцо 4, таким образом создается натяжение последнего. Потом транспортное средство должно переместиться вперед или назад таким образом, чтобы наехать колесом 3 на правую или левую лопасть 5, а затем уже крепить на свободную перекладину колесного диска оставшуюся лопасть 5 (если их будет 4 шт.) или лопасти (если их будет 5 шт.), а затем уже осуществляется натяжение последнего упруго-эластичного кольца 4 между оставшимися лопастями 5. Возможным вариантом работы устройства будет и другая последовательность начала эксплуатации (например, для установки 4-х лопастей 5): сначала надеваются на колесные диски 3 лопасти 5 и одно упруго-эластичное кольцо 4 на противоположные лопасти 5. Затем меняется угол наклона колес 3, транспортное средство немного продвигается вперед, опирается колесом 3 на первую лопасть 5, далее останавливается и крепится последняя лопасть 5 и упругое кольцо 4. Для регулировки угла наклона лопасти 5 по отношению к поверхности дороги возможно необходимо будет уменьшить давление воздуха в колесных шинах 13 (подспустив их, для того чтобы плоскость лопасти 5 была параллельна или близка к параллельной к поверхности дороги, для уменьшения нагрузки на них и увеличения площади опоры). Когда колеса 5 начнут вращаться, лопасти 5 будут постепенно подгибаться под кузов 1 автомобиля. По мере продвижения лопасти 5 под машину нагрузка на нее будет увеличиваться и угол наклона по отношению к дороге будет уменьшаться и, возможно, даже будет почти параллельным. За счет того, что горизонтальная поверхность лопасти 5 будет большой по площади, машина не будет глубоко проваливаться в снег или в болото. За счет отталкивания, создаваемого ребром 6 лопасти 5, машина будет двигаться вперед, скользя днищем 2 по поверхности или над поверхностью болота, снега или воды. Для увеличения площади опоры лучше использовать 5 лопастей на одно колесо 3, большее количество потребует большего времени на монтаж, меньшее количество может создавать меньшую площадь опоры (хотя необходимая площадь опоры лопасти и количество лопастей 5 должно определяться в зависимости от конструктивных особенностей машины (габаритов, массы, и т.д.)). Регулировка угла наклона лопасти 5 по отношению к поверхности опоры с помощью упругого кольца 4 и давления в шинах 13 позволит осуществлять дополнительную амортизацию соприкосновения лопасти 5 с поверхностью, что будет обеспечивать относительную плавность хода без ударов за счет упругих свойств кольца 4 и шины 13 колеса 3. Также упругое кольцо 4 необходимо для того, чтобы угол наклона лопасти 5 по отношению к плоскости колеса 3 уменьшался и становился параллельным по мере уменьшения нагрузки на него, чтобы не задевать кузов 1 автомобиля. Наличие прорезиненных площадок 14 лопастей 5 с рельефом под боковой протектор шины 13 позволит исключить проскальзывание и деформацию поверхностей шин 13 и лопаток 5 при вращении последних.
При повороте транспортного средства при передвижении по воде, снегу, болоту производится одностороннее замедление (притормаживание) или блокировка вращения полуосей колес 3. С этой целью может быть задействована система блокировки и замедления вращения полуосей колес 3, существующая в известных транспортных средствах для улучшения курсовой устойчивости.
Если автомобиль при передвижении по труднопроходимой местности забуксовал, то, изменив положение даже одной пары колес 3 и закрепив на их диски хотя бы по две лопасти 5, можно выехать за пределы данной местности без посторонней помощи.
При необходимости движения по воде автомобиль подъезжает к воде и вывешивается на домкратах для поворота колес и установки съемно-надевных устройств или слегка заезжает в воду, где вышеизложенным образом изменяется положение колес и устанавливаются съемно-надевные устройства с лопастями 5. После чего за счет вращения колес 3 с надетыми съемно-надевными устройствами автомобиль продвигается дальше к воде (или по воде) и таким же образом выезжает из воды на сушу. Если рельеф местности не позволяет транспортному средству самостоятельно въехать (или выехать) в воду, оно может перемещаться в воду и из воды, например, с помощью автокрана. Во время движения по воде вращающиеся вспомогательные винтообразные лопасти 11 создают циркуляцию воды аналогично действию винта плавающего судна и будут способствовать выталкиванию автомобиля над водой. Когда верхние части лопастей 5 начнут вращаться над водой, то автомобиль начнет двигаться вперед за счет того, что сопротивление вращению лопастей 5 в воде будет значительно больше, чем в воздухе. Далее, по мере увеличения скорости движения автомобиля выталкивание из воды будет еще больше, а трение, соответственно, меньше. Следовательно, автомобилю будет легче набирать большую скорость. Возможно, что вспомогательные винтообразные лопасти 11 можно будет и не крепить для передвижения по воде при условии, что плавучесть кузова 1 и расположение колес 3 с лопастями 5 будет таким, что верхние части лопастей 5 будут находиться, хотя бы частично, над водой при неподвижном состоянии транспортного средства.
После перемещения в воде транспортное средство выезжает на сушу, снимаются съемно-надевные устройства с лопастями 5 и колеса 3 устанавливаются в обычное положение.
Испытания макета заявляемого транспортного средства подтвердили возможность его использования как на дороге с твердым покрытием, так и при движении по снегу, по болоту и по воде.
В результате изобретения создано эффективное транспортное средство повышенной проходимости и расширен арсенала таких средств.
При этом расширены функциональные возможности для перемещения по твердым дорогам, по снегу, по воде, повышена скорость перемещения в среде пониженной плотности (снег, вода), повышена ремонтопригодность съемно-надевного устройства.
1. Транспортное средство повышенной проходимости, содержащее ходовой двигатель, кузов с днищем и подвеску колес, по меньшей мере, два из которых выполнены с возможностью установки съемно-надевных устройств, имеющих каждое соединенные замкнутым упругим элементом движители для среды с пониженной плотностью, отличающееся тем, что каждый движитель съемно-надевного устройства выполнен в виде лопасти, с одной стороны которой закреплено плоское ребро, имеющее вырез для фиксации упругого элемента, а с другой стороны - шарнирно установлена лапа для крепления в диске колеса, подвеска которого выполнена с возможностью установки колеса в наклонное положение под кузовом, при этом днище последнего выполнено водонепроницаемым с возможностью скольжения в среде с пониженной плотностью.
2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что плоское ребро установлено перпендикулярно лопасти и выполнено с отверстием и дополнительным вырезом для крепления вспомогательной винтообразной лопасти, а лапа снабжена крепежными элементами для фиксации в диске колеса.
3. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что съемно-надевное устройство выполнено с плоскими лопастями, площадь каждого из которых превышает площадь опорной поверхности шины колеса.
4. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде эластичного кольца.
5. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что лопасти выполнены с прорезиненными площадками со стороны крепления лапы, обращенными к боковому протектору шины колеса.
6. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что подвеска снабжена гидравлически- или пневматически-регулируемыми поворотными цилиндрами-амортизаторами, шарнирно установленными с возможностью поворота под кузов и фиксации колеса в наклонном положении под углом 30-50° к горизонтали.
7. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждое колесо связано с ходовым двигателем с помощью шрузовой передачи.
8. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что лопасть выполнена из прочного пластика на металлокаркасе, а лапа - из легкого и прочного металла.
9. Транспортное средство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что транспортное средство выполнено с возможностью одностороннего притормаживания или блокировки вращения полуосей колес.
