Ручное орудие
Ручное орудие содержит полотно лопаты или вил с упорами для ноги, цилиндрический черенок, который внизу изогнут с возможностью опоры на его отогнутую часть ногой. Упоры для ноги на полотне отогнуты наверх. Черенок выполнен деревянным, изогнут под прямым углом и закреплен в тулейке, которая жестко связана с полотном лопаты или вил. Полотно лопаты выполнено из углеродистой стали. Это позволит снизить вес орудия, упростить конструкцию, повысить прочность изогнутой части черенка к действующим боковым нагрузкам, расширить сферу применения орудия. 3 ил.
Изобретение предназначено для выполнения различных земляных работ в саду и огороде.
Известна специальная лопата /US патент № 120098, кл. А01В 1/02, 1992 г./, которая содержит полотно, кронштейн, тулейку и черенок. Полотно, кронштейн и тулейка изготовлены из единой листовой заготовки. Кронштейн имеет коробчатую жесткую форму и выполняет опорную функцию при подъеме пласта. Черенок изогнут вперед и имеет переменную форму. Нижняя часть черенка имеет прямоугольную форму, которая переходит в круглую. Прямоугольная форма черенка увеличивает момент сопротивления черенка и служит мощным рычагом для отрыва пласта.
Однако известная конструкция орудия может быть использована только на тяжелых земляных работах или на специальных работах.
Известен изогнутый в средней части черенок, используемый для лопаты и для вил, изобретенный дизайнерами шведской фирмы "Норбергс Редскап" и советскими новаторами /см. журнал "Наука и жизнь" №7 и 11, 1989 г., в рубрике "На садовом участке"/.
Согласно рекомендациям эргономической биомеханики такие черенки позволяют работать не только мышцами рук, но и более годными мышцами ног и спины.
Однако центральное положение черенка не позволяет приложить осевое усилие ноги при заглублении полотна в грунт и тем самым нарушает известное правило рычага: "рычаг находится в равновесии, когда действующие на него силы обратно пропорциональном плечам" /см. Кикоин И.К. и Кикоин А.К. Физика. Учебное пособие для 8 класса средней школы. М., "Просвещение", 1971, с. 174-175, рис.150/. Нарушение правила рычага вызывает потери усилий на черенке при заглублении полотна лопаты в грунт величиной 2-4 кгс на каждом цикле. Замеры были получены с помощью простейших пружинных весов. Опытным путем было установлено, что на 1 м2 поля необходимо сделать примерно 75 циклов. Следовательно потери мышечных усилий для работающего на первой операции заглубления на 1 м2 поля в зависимости от характера почвы /легкая, тяжелая/ будет равна 150...300 кгс.
Известно ручное орудие /RU патент №2275772/, у которого черенок выполнен в виде цилиндрической трубы, которая изогнута с возможностью опоры на ее отогнутую часть ногой, и жестко закреплен к полотну, а упоры для ноги на полотне отогнуты наверх, причем черенок и полотно выполнены из нержавеющей стали. Однако высокая теплопроводность черенка и ее большой вес снижают качественные характеристики ручного орудия. В тоже время указанное ручное орудие по большинству сходных признаков является прототипом предложенного устройства. В последние пять лет использование известной лопаты /RU патент №2119732/ позволили овладеть искусством рыхления почвы.
Например, при перекопки садового участка "плугом", который применяется при осенней перекопки земли крупными пластами без их оборота, по хронометражу, достигала за час 100 м2. В то время, как обычной лопатой можно было вскопать за час работы только 10,2 м2. Кроме того, коленчатая конструкция лопаты позволяла работать в стесненных условиях /например, в саду под кроной деревьев и кустов/ позволяет работать лопатой сидя на садовой скамеечке, прикладывая усилие ноги под прямым углом к кронштейну.
Недостатком известной конструкции является то, что при перебрасывании смеси гравия с песком кронштейн лопаты не выдерживает действующих боковых нагрузок и требует усиления прочности изогнутой части лопаты. При перекопке садовых участков с разными почвами /тяжелыми, легкими/ в паре с лопатой часто используются вилы. Вилы так же применяются при уборке картофеля, моркови, и свеклы, поэтому по характеру сходства работы логично в агрегате использовать два однородных предмета: лопату и вилы.
В задачу изобретения входило повышение прочности изогнутой части черенка к действующим боковым нагрузкам при минимальном расходе материала, что расширяет сферу применения устройства, максимальное использование элементов конструкции устройства для вил и снижения веса каждого предмета.
Существенными признаками изобретение являются:
- единый деревянный черенок цилиндрической формы /например, 40 мм/, изогнутый под углом 90°, достаточного для размещения подошвы мужской обуви и свободного сгибания ноги в колене при заглублении полотен в почву;
- жесткое соединение тулейки и полотна;
- минимальное количество предметов по сравнению с известными устройствами ручных орудий.
Технический результат от использования устройства:
- простой способ изготовления, сборки и разборки конструкции;
- максимальное использование унифицированных и стандартных элементов с учетов их пригодности как для лопаты, так и для вил;
- у вил образована площадка - упор для ноги, что обеспечивает перекопку почвы вилами;
- деревянный черенок имеет низкую теплопроводность;
- снижение общего веса в комплекте /лопата, вилы/.
Лопата на фиг.1 изображена лопата, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.3 показан сменный рабочий орган для вил.
Лопата /фиг.1, 2/ состоит из полотна - 1, например, типа лопаты копательной без тулейки, у которой упоры для ног отогнуты наверх подобно совковой лопате. Полотно лопаты выполнено из углеродистой стали. К полотну 1 под углом 10°, как у садово-огородных лопат /фиг.3/, жестко закреплена тулейка 2, в которую входит деревянный черенок 3 и фиксируется тремя шурупами. Деревянный цилиндрический черенок, изготовленный, например, из осины термически обработан /t=130°С/ и вогнут под прямым углом подобно существующей технологии гнутой мебели /см. Подвиги человеческого ума. Том III. Общепонятное изложение изобретений и технических производств, составленное проф. Бобриком и другими. СПб, 1871 г., глава VIII. Обработка дерева, с.426-430/. Нижнее колено черенка длиной примерно 200 мм обеспечивает достаточное пространство для размещения мужской подошвы обуви и свободного сгибания ноги в колене при заглублении полотна в почву. На верхней части черенка 3 двумя заклепками 4 закреплены две скобы 5. На скобах 5 с помощью гладкого цилиндрического стержня 6 и винта 7 крепится вращающаяся деревянная ручка 8. Переоборудование сменного рабочего органа - лопаты 1, 2 в вилы 2, 9 осуществляется заменой только одного рабочего органа.
Работа с лопатой /вилами/, например, на садово-огородных работах осуществляется следующим образом.
Перед использованием лопаты /вил/ подбирается диаметр ручки по кисти конкретного человека. Резьбовой разъем 6 и 7 позволяет легко менять диаметр ручки 8 для каждого пользователя. Затем по законам эргономической биомеханики подбирается длина черенка с учетом роста конкретного человека и должна находится в оптимальной зоне на высоте в пределах от плечевой до локтевом точки или на высоте 910...158°С мм /см. Аруин А.С. и Зациорский В.М. Эргономическая биотехника. М.: Машиностроение, 1989 г., с.142/.
Устанавливается полотно лопаты под удобным углом наклона 10-12° к вертикали. При этом черенок стыдится вертикально, таким образом снижается величина наклона или глубина присидания работающего /если работать по известной технологии с подъемом пласта лопатой/. После этого правую ногу устанавливают по осевой линии черенка 3 и, наступив подошвой на полотно лопаты, заглубляют полотно в грунт. При движении ручки 8 к себе отрывается пласт от монолита. При отрыве пласта ручка 8 проворачивается на стержне 6. Затем перемещают ручку 8 в сторону и полотно 1 с отделенным пластом поворачивают набок и производят возврат полотна 1 и ручки 8 в исходное положение.
Так как этот способ работы не требует выполнения самой тяжелой операции подъема пласта, это значительно облегчает труд и позволяет выполнять все эти операции, держась прямо без наклонов и приседаний не провоцируя развитие поясничного болевого синдрома /см. Аурин А.С. и Зациорский З.М. Эргономическая биомеханика. М.: Машиностроение, 1989 г., с.99-110/.
Кроме того, лопатой удобно и легко копать ямки, чистить оросительные канавы и уплотнять боковые части грядок.
Ручное орудие, содержащее полотно лопаты или вил с упорами для ноги, цилиндрический черенок, который внизу изогнут с возможностью опоры на его отогнутую часть ногой, причем упоры для ноги на полотне отогнуты наверх, отличающееся тем, что черенок выполнен деревянным, изогнут под прямым углом и закреплен в тулейке, которая жестко связана с полотном лопаты или вил, причем полотно выполнено из углеродистой стали.
