Колесо с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта и способ его сборки

Колесо содержит обод с посадочными полками, диск обода, шину, выполненную из кольчужной сетки, при этом шина с ободом жестко соединены между собой посредством прижимных колец крепежными элементами в виде единого целого. Полость, образованная внутренней поверхностью шины и ободом, заполнена квазигазовым наполнителем в виде твердых сферических элементов. В ободе выполнены заправочные отверстия с фланцевыми заглушками на винтах. Профиль обода является эквидистантой по отношению к профилю шины, выполненному в форме арки, вписанной в овал, длина большой оси которого равна ширине профиля шины, а длина малой оси - удвоенной высоте профиля шины с учетом определенных соотношений. Способ сборки колеса с квазигазовым наполнителем состоит в следующем: выполняют построение выкройки шины с учетом расчетных параметров арочного профиля шины - ширины b и высоты h, выкраивают заготовку шины, по крайней мере, из двух слоев кольчужной сетки в форме прямоугольного полотнища с размерами π⋅Dш⋅L, где: π - математическая постоянная; Dш - диаметр шины; L - длина дуги арки профиля шины, затем полотнище сворачивают в рулон и соединяют в виде обечайки, осуществляют плотную посадку полученной шины на обод и жестко соединяют ее с ободом посредством прижимных колец крепежными элементами по периметру посадочных полок обода, образуя единое целое. Далее в полость, образованную внутренней поверхностью шины и ободом, загружают квазигазовый наполнитель в виде твердых сферических элементов через заправочные отверстия в ободе, прикладывая при этом вибронагрузку, затем закрывают заправочные отверстия фланцевыми заглушками на винтах. Технический результат - повышение работоспособности, проходимости, надежности, амортизирующей способности, а также упрощение сменяемости шины колеса при эксплуатации в природных условиях поверхности Луны и планет, а также повышение технологичности, производительности способа сборки и качества шины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к космической технике, в частности, к транспортным средствам передвижения по поверхности Луны и планет, а именно, к колесным движителям.

Перспективное вовлечение Луны в хозяйственную систему Земного шара в качестве седьмого континента планеты Земля неизбежно сопряжено с созданием транспортных средств для передвижения и перемещения людей и грузов по поверхности Луны.

Создание транспортного средства - мобиля, определяется следующими существенными факторами:

- установление целей и задач применения;

- анализ условий передвижения;

- выбор ключевого элемента мобиля - движителя.

Транспортное средство - луномобиль (ЛМ) создается как объект инфраструктуры, исходя из следующей концепции начального этапа освоения Луны:

I. Формируется аванпост (АП), состоящий из жилого, научно-технического и ядерно-энергетического модулей.

II. АП трансформируется в постоянную многомодульную лунную станцию (ЛС) с транспортировочной (луномобиль) и инженерно-строительной инфраструктурой.

III. ЛС наращивается и развивается в лунную многообъектовую научно-производственную базу (ЛБ) с межобъектовыми трассами и взлетно-посадочной площадкой.

Целью передвижения транспортного средства - луномобиля, не является преднамеренное преодоление препятствий за пределами технических возможностей машины (рвов, трещин, крупнокаменистых и валунных россыпей, крутых склонов кратерных валов), от которых следует уклоняться в интересах безопасности водителя, пассажиров, грузов, а также сохранения целостности и работоспособности транспортных средств.

Предполагаются перевозки персонала и грузов в зоне освоения поверхности с приемлемым ландшафтом и микрорельефом, преодоление которого обеспечено колесной формулой, базой, колеей, клиренсом транспортного средства; буксировка несамоходного экипажа, перемещение инженерных машин, оснащенных грузоподъемным, экскаваторным и бульдозерным оборудованием, средствами инженерной геологоразведки с буровым и каротажным оборудованием.

Процесс движения определяется, в основном, геометрической формой и физико-механическими свойствами верхнего слоя грунта толщиной от единиц до нескольких десятков сантиметров. Ударное кратерообразование на Луне привело к формированию специфической структуры верхних слоев грунта - реголита, который представляет собой мелкораздробленные частицы базальтовых или других отложений с широким гранулометрическим диапазоном. Морские равнинные области Луны представляют собой кратерированные песчано-щебеночные поверхности с валунными вкраплениями. Механизм ударного кратерообразования способствовал осреднению свойств грунта на различных участках поверхности. Можно ожидать появление межобъектовых простейших трасс с приданием грунтовому покрытию несложного профиля; проезжая часть будет улучшена введением скелетных добавок (гравия, щебня). Достаточная однородность грунта на различных участках поверхности благоприятствует универсализации и унификации конструкции движителей.

Движитель является одним из ключевых агрегатов транспортного средства. Рассматривался спектр движителей: гусеничный, шагающий, колесно-шагающий, колесный. Известные положительные качества гусеничного движителя в условиях Луны оборачиваются недостатками: значительная масса ходовой части - до 40% массы машины, высокий абразивный износ на песчаных грунтах, антиэкологичное воздействие на поверхность (по примеру повреждений поверхности в тундре). Шагающие системы не достигли еще необходимой технической зрелости и надежности. Выбор специалистов был остановлен на колесном движителе в силу его преимуществ, подтвержденных на луноходах и марсоходах (О.С. Цыганков. Технологическая деятельность на начальном этапе освоения недр Луны. Полет / 7.2006. С. 3-10; Передвижение по грунтам Луны. // Под редакцией А.Л. Кемурджиана. Москва. Машиностроение. 1986. С. 56).

К колесу предъявляются следующие специфические требования:

- сцепление с поверхностью передвижения;

- минимизация сопротивления качению;

- амортизирующая способность;

- проходимость;

- эксплуатационная технологичность в заданных условиях.

Колесо, исторически изготовленное вначале из дерева, затем из металла, на протяжении нескольких тысячелетий служило людям. В конце второй половины 19 века появилась камера из каучука, сохраняющая воздух под давлением, которую установили на колесо. Это стало прообразом современных пневматических сменяемых шин, смягчающих и поглощающих удары и вибрации, сотрясения и большие нагрузки.

Применение газонаполненных колес на Луне, в условиях вакуума и широкого диапазона знакопеременных температур, технически нецелесообразно по следующим причинам:

- высокие требования к сохранению герметичности;

- в случае утечки наполнителя - отсутствие ресурсов для его восполнения, возобновления наддува и амортизирующей способности шины и колеса в целом.

Известные отечественные самоходные аппараты «Луноход 1 и 2» имели 8 колес диаметром 510 мм (по грунтозацепам) и шириной обода 200 мм, с независимыми электроприводами и независимой подвеской каждого из них. Легкий металлический каркас колеса был обтянут сеткой, поверх которой наклепаны грунтозацепы (И.И. Черкасов, В.В. Шварев. Грунтоведение Луны / «Наука». Москва, 1979. С. 84-87). Применение на аппаратах «Луноход» в качестве движителя жестких колес обеспечило им определенный заданный уровень проходимости, но жесткие колеса не всегда могут обеспечить достаточно высокую проходимость и амортизацию во всех многообразных условиях движения.

Для программы «Аполлон» был выбран мобиль LRV (Lunar roving vechicle), колесо которого имело наружный упругий обод диаметром 810 мм и шириной 230 мм, изготовленный из стальной проволоки. На внутреннем жестком ободе установлены титановые ограничители прогиба. На внешней поверхности установлены грунтозацепы (И.И. Черкасов, В.В. Шварев. Грунтоведение Луны / «Наука». Москва, 1979. С. 101. Передвижение по грунтам Луны и планет // Под редакцией проф. А.Л. Кемурджиана. Москва, «Машиностроение». 1986. С. 109-110). Металлоупругие колеса, как и жесткие, имеют ряд недостатков, в том числе:

- недостаточная площадь контактного пятна при взаимодействии колеса с грунтом;

- глубина колеи не способствует снижению энергии на качение;

- сложная многоэлементная конструкция.

В 2006 г. в рамках Циолковских чтений автором данной заявки впервые была опубликована концепция колеса с квазигазонаполнением камеры-шины из кольчужной сетки фрагментами твердого тела (О.С. Цыганков и др. Квазипневматический колесный движитель для лунного и марсианского транспорта / Материалы XLI научных чтений памяти К.Э. Циолковского и проблемы космонавтики. Калуга, 2006, С. 202).

Известно колесо (Particulate filled wheel) по патенту Са 2733868, опубл. 01.09.2012, МПК: В60В 19/00 (2006.01); B64G 1/16 (2006.01). Как следует из описания (Detailed description, p. 6), формулы (Claims, p. 19) и иллюстраций (Drawing, Fig. 6A, 7), колесо состоит из ступицы с заплечиками на дистальных ее концах; на заплечиках установлены внутренние, а поверх них - внешние кольца; шина, выполненная из цельного куска эластичного материала - ткани или сетки типа «кольчуга», зажата между внутренними и внешними кольцами с каждой стороны колеса; объем под покрышкой заполнен частицами твердого тела. Анализ текста патента позволяет выявить следующие недостатки:

1. По существующей в космической технике тенденции, подтвержденной опытом создания и эксплуатации луноходов и марсоходов, они оснащаются автономными мотор-колесами со встроенными в ступицу электродвигателями. При таком исполнении, в случае повреждения шины, «вытекании» и утрате наполнителя, восстановить функции шины в условиях эксплуатации весьма затруднительно. Восстановление работоспособности мобиля возможно при замене колеса в сборе, в том числе с перемонтажом электрокоммуникаций. Это серьезный эксплуатационный недостаток предложенной конструкции.

2. Обод - основной несущий элемент колеса, воспринимающий через наполнитель силы статического и динамического воздействия грунта на шину колеса. В рассматриваемой конструкции обод, в принятом его понимании - как поверхность для опоры амортизирующей среды, в явном виде отсутствует. (Обод - наружная часть колеса в виде обруча. Обруч - согнутая в кольцо пластина. Современный толковый словарь русского языка. М. Ридер дайджест. 2004. С. 430, 435).

3. Массив наполнителя под воздействием силы тяжести при наезде на препятствия, при перемещении поперек склонов (по траверсу) будет стремиться к боковому смещению от плоскости колеса, образованию неравномерности толщины слоя наполнителя. Боковое смещение наполнителя в данной конструкции не будет в достаточной степени ограничено эластичной шиной. Неравновесная конфигурация колеса вызовет дисбаланс, биение, смещение беговой дорожки, увеличение сопротивления качению и снижение амортизационных свойств.

Таким образом, рассмотренная конструкция не обеспечивает возможности оптимально использовать саму идею замены газа фрагментированными частицами твердого тела, приоритетно опубликованную у нас в стране в 2006 году.

Известен колесный движитель с квазигазовым наполнителем, в котором шина-камера тороидальной формы выполнена из металлической сетки типа «кольчуга» и заполнена сферическими элементами (шариками), имитирующими газ. Заполненный шариками кольчужный тор монтируется на ободе колеса (О.С. Цыганков и др. Квазипневматический колесный движитель для лунного и марсианского транспорта / Материалы XLI научных чтений памяти К.Э. Циолковского и проблемы космонавтики. Калуга, 2006, С. 202) (прототип). Рассмотрение данного предложения позволяет отметить следующие недостатки:

- не показано соединение кольчужной шины-камеры с ободом колеса, в результате чего не исключено окружное проскальзывание (проворот) шины-камеры на ободе, не обеспечена передача усилий от шины-камеры к ободу;

- не исключена деформация шины-камеры в боковом направлении от обода, смещение беговой дорожки от плоскости колеса;

- тороидальная форма шины-камеры, имеющей в поперечном сечении окружность, не обеспечивает максимальную площадь пятна контакта, т.е. не обеспечивает оптимально доступную проходимость колеса;

- полностью заполненный элементами наполнителя тороидальной объем шины-камеры излишне завышает массу и момент инерции колеса.

Задачей изобретения является оптимизация конструкции колеса с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта, а также рационализация способа сборки данного колеса, обеспечивающего кондиционное состояние получаемого объекта.

Техническим результатом изобретения является повышение работоспособности, проходимости, надежности, амортизирующей способности, а также упрощение сменяемости шины колеса при эксплуатации в природных условиях поверхности Луны и планет, а также повышение технологичности, производительности способа сборки и качества шины с квазигазовым наполнителем.

Технический результат изобретения достигается тем, что колесо с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта содержит обод с посадочными полками, диск обода, шину, выполненную из кольчужной сетки, шина с ободом жестко соединены между собой посредством прижимных колец крепежными элементами в виде единого целого, при этом полость, образованная внутренней поверхностью шины и ободом, заполнена квазигазовым наполнителем в виде твердых сферических элементов, в ободе выполнены заправочные отверстия с фланцевыми заглушками на винтах, профиль обода является эквидистантой по отношению к профилю шины, выполненному в форме арки, вписанной в овал, длина большой оси которого равна ширине b профиля шины, а длина малой оси - удвоенной высоте 2h профиля шины с учетом следующих соотношений:

- ширина профиля шины, где:

k=(2,3-3) - коэффициент грузоподъемности шины;

- нормальная нагрузка на шину, где:

Q - вес мобиля с экипажем и полезной нагрузкой;

n - количество колес,

причем диаметр сферы d элемента наполнителя определяется с учетом следующего соотношения:

d=h:(8-12), где:

h=k1b - высота профиля шины, где:

k1=(0,3-0,4) - коэффициент ширины профиля шины.

Технический результат достигается тем, что способ сборки колеса с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта состоит в том, что выполняют построение выкройки шины с учетом расчетных параметров арочного профиля шины - ширины b и высоты h, выкраивают заготовку шины, по крайней мере, из двух слоев кольчужной сетки в форме прямоугольного полотнища с размерами π⋅Dш⋅L, где: π - математическая постоянная; Dш - диаметр шины; L - длина дуги арки профиля шины, затем полотнище сворачивают в рулон и соединяют в виде обечайки, осуществляют плотную посадку полученной шины на обод и жестко соединяют ее с ободом посредством прижимных колец крепежными элементами по периметру посадочных полок обода, образуя единое целое, после чего в полость, образованную внутренней поверхностью шины и ободом, загружают квазигазовый наполнитель в виде твердых сферических элементов через заправочные отверстия в ободе, прикладывая при этом вибронагрузку, затем закрывают заправочные отверстия фланцевыми заглушками на винтах.

Заявленные отличительные признаки изобретения обоснованы следующим образом.

Опыт создания и совершенствования конструкций, производства и эксплуатации автомобильных колес и шин является опорой при создании колесного движителя высокой проходимости для особых условий применения. Существуют следующие колеса с шинами, повышающими проходимость автомобилей: сдвоенные шины; шины с регулируемыми давлением; широкопрофильные шины; арочные шины; пневмокатки. Из анализа конструкций, с учетом предназначения луномобиля, выбор остановлен на арочной шине, как образце, по следующим основаниям. Арочные шины отличаются от обычных шин профилем, соотношением основных геометрических параметров, имеют в 2,5-3,3 раза большую ширину профиля и увеличенную по ширине беговую дорожку. В результате значительной ширины и низкого внутреннего давления газа, арочные шины имеют увеличенную площадь контакта с опорной поверхностью. Это снижает давление шины на поверхность, что позволяет автомобилю передвигаться по бездорожью без образования колеи. Арочные шины повышают боковую устойчивость автомобиля, тягово-сцепные свойства и снижают вибрацию ходовой части. Изменение параметров шины отражается на конструкции профилей ободьев, в частности, посадочных полок.

Определение параметров арочной шины:

- ширина профиля шины, где:

- нормальная нагрузка на шину, где:

Q - вес мобиля с экипажем и полезной нагрузкой;

n - количество колес;

k=(2,3-3) - коэффициент грузоподъемности шины.

h=k1b - высота профиля шины, где:

k1=(0,3-0,4) - коэффициент ширины профиля арочной шины.

(Г.В. Савельев. Автомобильные колеса. Москва. «Машиностроение». 1983. С. 54-56).

Газ - агрегатное состояние вещества из молекул, атомов, ионов. Для шины с квазигазовым наполнителем важнейшее значение имеет соответствие частиц наполнителя, имитирующих молекулы, атомы, ионы, следующим требованиям:

- устойчивость физических характеристик в природных условиях Луны: вакуум и знакопеременные температуры, радиационные облучение;

- сохранение формы под статическими и динамическими нагрузками на шину;

- исключение адгезии и диффузионной сварки частиц между собой, с ободом, с кольчужной покрышкой;

- исключение магнетизма;

- минимизация точек контакта между частицами;

- высокие требования к шероховатости поверхности частиц: низкий коэффициент трения;

- износостойкость;

- исключение коррозии;

- минимизация массы.

Перечисленным требованиям в наибольшей степени может соответствовать сферический элемент наполнителя, выполненный из хромоникелевых, коррозионностойких сталей с широким диапазоном рабочих температур (253°С÷269°С), обладающих хладостойкостью при пороге хладоломкости выше температуры эксплуатации, высокой ударной вязкостью при больших циклических нагрузках, хорошей технологичностью в отношении обработки давлением (штамповка) и сварки; применяются для лопаток гидротурбин, арматуры и т.п. (Материаловедение. Под редакцией Б.Н. Арзамасова. Москва, «Машиностроение», 1986. С. 275).

При плотном, без зазоров в точках контактов, заполнении оболочки частицами, эффект амортизации массива частиц объясняется явлением упругого рассеяния частиц за счет уплотнения и трения между частицами с выделением поглощенной на трение энергии в виде тепла («Упругое рассеяние частиц - процесс столкновения частиц, в результате которого меняются только их импульсы, а внутренние состояния остаются неизменными». Новый политехнический словарь. Научное издательство «Большая российская энциклопедия». Москва. 2000. С. 570).

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного колеса.

На фиг. 2 показано построение арочного профиля шины.

На фигурах приняты следующие обозначения:

1 - шина;

2 - обод;

3 - прижимное кольцо;

4 - винт крепления прижимного кольца;

5 - посадочная полка обода;

6 - заправочное отверстие;

7 - фланцевая заглушка;

8 - винт крепления фланцевой заглушки;

9 - диск обода;

10 - диск ступицы мобиля;

11 - болтовое соединение;

12 - полость, заполненная квазигазовым наполнителем;

b=АВ - ширина шины, равная длине большой оси овала;

h=ОС - высота шины, равная длине половины малой оси овала;

- длина дуги арки профиля шины;

Dш - диаметр шины;

Dоб - диаметр обода;

α=39°; β=51°

Колесо с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта содержит обод 2 с посадочными полками 5, диск обода 9, шину 1, выполненную из кольчужной сетки, шина 1 с ободом 2 жестко соединены между собой посредством прижимных колец 3 крепежными элементами (например, винтами 4) в виде единого целого, при этом полость 12, образованная внутренней поверхностью шины 1 и ободом 2, заполнена квазигазовым наполнителем в виде твердых сферических элементов, в ободе 2 выполнены заправочные отверстия 6 с фланцевыми заглушками 7 на винтах 8, профиль обода 2 является эквидистантой по отношению к профилю шины 1, выполненному в форме арки, вписанной в овал, длина большой оси которого равна ширине b профиля шины 1, а длина малой оси - удвоенной высоте 2h профиля шины 1 с учетом следующих соотношений:

- ширина профиля шины, где:

k=(2,3-3) - коэффициент грузоподъемности шины;

- нормальная нагрузка на шину, где:

Q - вес мобиля с экипажем и полезной нагрузкой;

n - количество колес,

причем диаметр сферы d элемента наполнителя определяется с учетом следующего соотношения:

d=h:(8-12), где:

h=k1b - высота профиля шины, где:

k1=(0,3-0,4) - коэффициент ширины профиля шины.

Способ сборки колеса с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта, состоит в том, что выполняют построение выкройки шины 1 с учетом расчетных параметров арочного профиля шины 1 - ширины b и высоты h, выкраивают заготовку шины 1, по крайней мере, из двух слоев кольчужной сетки в форме прямоугольного полотнища с размерами π⋅Dш⋅L, где: π - математическая постоянная; Dш - диаметр шины; L - длина дуги арки профиля шины 1, затем полотнище сворачивают в рулон и соединяют в виде обечайки, осуществляют плотную посадку полученной шины 1 на обод 2 и жестко соединяют ее с ободом 2 посредством прижимных колец 3 крепежными элементами (например, винтами 4) по периметру посадочных полок 5 обода 2, образуя единое целое, после чего в полость 12, образованную внутренней поверхностью шины 1 и ободом 2, загружают квазигазовый наполнитель в виде твердых сферических элементов через заправочные отверстия 6 в ободе 2, прикладывая при этом вибронагрузку, после заполнения упомянутой полости закрывают заправочные отверстия 6 фланцевыми заглушками 7 на винтах 8.

Диск обода 9 крепят к диску ступицы 10 мобиля, например, болтовым соединением 11.

Для установления размера элемента наполнителя, т.е. диаметра сферы, использован опыт создания космического молотка (патент RU 2560899 С1, опубл. 20.08.2015, МПК: B25D 1/12 (2006.01)). При этом в процессе экспериментальных исследований последовательно установлено количество слоев сферических элементов наполнителя, при котором проявлялся амортизационный эффект, а именно: 8-10 слоев. Дальнейшее увеличение количества элементов в молотке выполнено исключительно для наращивания массы наполнителя с целью парирования отскока молотка при резком ударе. Для шины такой необходимости нет и можно ограничиться 8-12 слоями элементов наполнителя. Таким образом, при высоте профиля шины h и количестве слоев 8-12, диаметр сферы d элементов наполнителя определяется как d=h:(8-12).

Для снижения массы наполнителя шины, элементы наполнителя могут быть выполнены в виде полых сфер, например, из стали 12Х18Н10Т, ГОСТ 5582-75.

Технологически это достигается следующими путями:

- изготовление полусфер штамповкой, их соединение контактной сваркой, шлифовка и обкатка;

- изготовление пустотелых сфер литьем в условиях невесомости (А.Ф. Евич. Индустрия в космосе. Московский рабочий. 1978. С. 108-110). При этом сферы обладают дополнительной упругостью, так как в силу технологического процесса будут газонаполненными, что позволяет минимизировать толщину сферической оболочки;

- изготовление с использованием 3D-технологии из металлопорошка.

В процессе эксплуатации в шине развиваются явления, вытекающие из положений теории упругости. Очевидно, что наполнитель в массе не является твердым телом с присущими ему свойством упругости, т.е. свойством восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил, вызвавших деформацию тела. В данном случае имитируют газ или жидкость наполнителем из твердых сферических элементов, а жидкости и газы, обладая объемной упругостью, не обладают упругостью формы (Новый политехнический словарь. Научное издательство «Большая российская энциклопедия. Москва. 2000. С. 570). В этой ситуации массив наполнителя, смещаясь, не будет возвращаться в исходную форму самопроизвольно. Поддержание формы поперечного сечения и работоспособности шины обеспечивают конфигурацией обода и посадочных полок. Параметры и форма профиля шины определенным образом задают профиль обода, на который опирается амортизирующий наполнитель. Для поддержания равномерной толщины слоя наполнителя по ширине шины, поверхность обода выполняют как эквидистанту по отношению к профилю шины (эквидистанта - линия, точки которой равноудалены от другой линии).

Поперечное сечение шины в виде арки формируют как часть овала, построенного на основных параметрах профиля шины, а именно: большую ось овала приравнивают к ширине шины b, малую ось овала приравнивают к удвоенной высоте шины 2h (Фиг. 1) (Е.В. Зеленин. Начертательная геометрия и черчение / Построение овала. Государственное издательство технико-теоретической литературы. Москва 1950 Ленинград. С. 111, 112).

Численный пример определения параметров профиля арочной шины, наполнителя и обода.

Определение параметров профиля шины колеса:

где:

b - ширина профиля шины

- нормальная нагрузка на шину

Q=1200 кгс - вес луномобиля с экипажем и полезной нагрузкой

4×4 - колесная формула луномобиля

- нагрузка на шину

k - коэффициент грузоподъемности автомобиля:

k=(2,3÷3) - для грузовых автомобилей

k=(1,4÷1,8) - для легковых автомобилей

Выбираем k=2 для многоцелевого грузопассажирского луномобиля

Арочные шины выполняют в 2,5-3,3 раза шире автомобильных шин неспециального предназначения (Г.В. Савельев. Автомобильные колеса. Москва. «Машиностроение». 1983. С. 54); выбираем множитель 2,5; тогда b=12,24⋅2,5=30,6 см

h=k1b - высота профиля шины;

k1 - коэффициент ширины профиля;

k1=0,3÷0,4 для арочных шин.

Выбираем k1=0,4

h=k1b=0,4⋅30,06≈12,24 см

d=h:(8÷12)=12,24:(8÷12)=1,5-1,2 см.

Построение арочного профиля шины и обода (фиг. 2)

Оси овала:

большая ось АВ=b=30,6 см - ширина шины;
малая ось CD=2h=24,48 см - удвоенная высота шины.

Отмечают точки фокусов О2 и О'2 радиусом h с центром в точке О

Отмечают точки O1 и O'1 радиусом с центром в точке О

Радиусом с центром в точке O'1 проводят дугу ЕСЕ'

Радиусом с центром в точках O2 и О'2 проводят дуги АЕ и ВЕ'

Длина дуги

Длина дуги

Длина дуги АЕСЕ'В=L, образующей арку:

Параметры заготовки шины прямоугольной формы при диаметре шины D=80 см:

Длина заготовки πDш=3,14⋅80=251 плюс припуск для соединения концов внахлестку

Ширина заготовки = длина дуги арки L=42 плюс припуски на монтаж

Дуга E1ОЕ'1 - профиль обода

Диаметр обода Dоб=Dш-2h=80-12,24=55,52.

Все линейные величины в см.

Предложенная конструкция колеса обеспечивает его использование в условиях вакуума и резких колебаний температуры, высокую проходимость и достаточную амортизацию, высокую работоспособность и надежность, а также возможность выполнять монтажно-демонтажные работы по замене шины без применения специальных приспособлений.

Способ сборки реализует отличительные признаки, заложенные в конструкцию колеса: арочный профиль шины из кольчужной сетки и эквидистантный профиль обода, квазигазовый наполнитель из твердых сферических элементов, а также рациональную технологию изготовления.

Таким образом, появляется новый вид колесного движителя.

Изобретение позволяет оснастить кондиционными колесами транспортные средства для эксплуатации в особых условиях, создает возможность широко использовать колесный транспорт на Луне и других планетах.

1. Колесо с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта, содержащее обод с посадочными полками, диск обода, шину, выполненную из кольчужной сетки, отличающееся тем, что шина с ободом жестко соединены между собой посредством прижимных колец крепежными элементами в виде единого целого, при этом полость, образованная внутренней поверхностью шины и ободом, заполнена квазигазовым наполнителем в виде твердых сферических элементов, в ободе выполнены заправочные отверстия с фланцевыми заглушками на винтах, профиль обода является эквидистантой по отношению к профилю шины, выполненному в форме арки, вписанной в овал, длина большой оси которого равна ширине b профиля шины, а длина малой оси - удвоенной высоте 2h профиля шины с учетом следующих соотношений:

- ширина профиля шины, где:

k=(2,3-3) - коэффициент грузоподъемности шины;

- нормальная нагрузка на шину, где:

Q - вес мобиля с экипажем и полезной нагрузкой;

n - количество колес,

причем диаметр сферы d элемента наполнителя определяется с учетом следующего соотношения:

d=h:(8-12), где:

h=k1 b - высота профиля шины, где:

k1=(0,3-0,4) - коэффициент ширины профиля шины.

2. Способ сборки колеса с квазигазовым наполнителем для лунного и планетного транспорта по п. 1, состоящий в загрузке квазигазового наполнителя, отличающийся тем, что выполняют построение выкройки шины с учетом расчетных параметров арочного профиля шины - ширины b и высоты h, выкраивают заготовку шины, по крайней мере, из двух слоев кольчужной сетки в форме прямоугольного полотнища с размерами π⋅Dш⋅L, где: π - математическая постоянная; Dш - диаметр шины; L - длина дуги арки профиля шины, затем полотнище сворачивают в рулон и соединяют в виде обечайки, осуществляют плотную посадку полученной шины на обод и жестко соединяют ее с ободом посредством прижимных колец крепежными элементами по периметру посадочных полок обода, образуя единое целое, после чего в полость, образованную внутренней поверхностью шины и ободом, загружают квазигазовый наполнитель в виде твердых сферических элементов через заправочные отверстия в ободе, прикладывая при этом вибронагрузку, затем закрывают заправочные отверстия фланцевыми заглушками на винтах.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к космическим транспортным (тросовым) системам для безракетного перемещения грузов в ближнем космосе. Главный лифтовой модуль (ГЛМ) космической лифтовой системы (КЛС) размещён в окрестности коллинеарной точки Лагранжа L1 системы «Земля-Луна».

Группа изобретений относится к методам и средствам доставки полезных грузов (ПГ) в космос и их возвращения на поверхность небесного тела. ПГ в виде кольцевых или панельных космических электростанций, радиотелескопов с решетчатой (сетчатой) поверхностью и т.п.

Группа изобретений относится к двигательным системам транспортных средств, использующим внешние ресурсы космической среды. Система включает в себя компрессоры (6, 8, 10) для засасывания и сжатия атмосферного газа, первый (2) и второй (4) баки-хранилища сжиженного (например, в теплообменнике (12)) газа.
Изобретение относится к технологии запуска спутников на орбиту. Способ включает размещение спутника внутри космического корабля (КК) перед его выведением на орбиту.

Группа изобретений относится к формированию систем ИСЗ с некомпланарными орбитами. Способ включает одновременное выведение группы ИСЗ ракетой-носителем (РН).

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в разгонных блоках ракет-носителей (РН). Ракетный криогенный разгонный блок (РБ), выполненный по тандемной схеме, содержит бак горючего с приборным отсеком и переходной системой для крепления космического аппарата, бак окислителя (БО), проставку межбаковую, маршевый двигатель (МД) РБ, промежуточный отсек, систему пожаровзрывопредупреждения, средства обеспечения теплового режима с блоком разъемных соединений связи с наземным оборудованием и разделяемых подводящих трубопроводов, коллекторы продувки застойных зон и обеспеспечения теплового режима зоны и аппаратуры РБ, разделительную мембрану, сбрасываемый головной обтекатель (ГО) с окнами сброса системы пожаровзрывопредупреждения и средств обеспечения теплового режима газов продувки зоны РБ, дополнительной теплоизоляцией зоны РБ, частью разделяемых подводящих труб коллекторов с разъемными стыками и блоком разъемных соединений связи с наземным оборудованием, межбаковой проставкой, сопряженной с межбаковой фермой для крепления БО с МД и сопряженной с верхней проставкой отделяемого промежуточного отсека с узлами соединения и разделения с РН и ГО.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для увода с рабочих орбит объектов космического мусора (ОКМ) на орбиты утилизации. Способ включает выведение космического аппарата-буксира (КАБ) и автономного стыковочного модуля (АСМ) в области орбит, предназначенных для очистки от ОКМ.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для формирования космического корабля (КК) модульного типа. КК содержит базовый блок, бортовую двигательную установку, стыковочный модуль со стыковочными агрегатами, замками крепления и отделения, выдвижными балками с узлами крепления и поворота поперечных стыковочных агрегатов, механизмами попарного синхронного отделения и топливными магистралями.

Изобретение относится к области аэрокосмических транспортных средств и может применяться, в частности, для исследований в ближнем и дальнем космосе, для уничтожения или восстановления потерявших управление автоматических спутников и других искусственных космических объектов, а также для изменения траекторий движения малых небесных тел (напр., астероидов) с целью исключения их столкновения с Землей.

Группа изобретений относится к воздушным судам, а более конкретно к варианту компоновки при установке кольцевой шестерни или звездочки на ступице колеса воздушного судна.

На ободной части колеса расположена безвоздушная велосипедная шина. Диск колеса состоит по крайней мере из двух секторов, один из которых включает ступицу колеса, а второй сектор соединяется с первым посредством хотя бы одного замка-фиксатора и двух или более направляющих штифтов.
Изобретение относится к области транспортирования. Самоуправляемое колесо состоит из нескольких частей и выполнено с возможностью изменения взаимного расположения отдельных его частей, контактирующих с опорной поверхностью.

Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве колеса на магнитной подушке, вместо подшипника качения колеса, применительно к работе подвижного устройства на колесном ходу.

Колесо (10) содержит наружный обод (20), ступицу (30) и по меньшей мере одно опорное устройство, посредством которого наружный обод (20) колеса опирается на ступицу (30); при этом в указанном колесе предусмотрено регулировочное устройство (48), посредством которого регулируется положение ступицы (30) относительно наружного обода (20) колеса.

Изобретение относится к движителям наземных безрельсовых транспортных средств, а именно к колесам транспортных средств повышенной проходимости, преимущественно самоходных инвалидных кресел, детских колясок, грузовых тележек и носилок для больных.На ступице колеса установлены параллельно друг другу два водила, выполненные в виде звездообразных пластин, периферия которых является ободом.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к колесам со сменным протектором - бесконечной гусеницей. Колесо содержит обод с закрепленным на нем бесконечным основанием.

Изобретение относится к области подвижного оборудования. Всенаправленное колесо (1) включает центральную втулку (2), на которую по окружности монтируется поверхность качения колеса (3), образованную спаренными колесами или полыми трубками, расположенными вдоль радиальных плоскостей.

Изобретение предназначено для использования в транспортных средствах, в частности в амфибии, а также во внедорожниках. Сбоку колеса крепятся складывающиеся лопасти, которые раскрываются при движении в воде или грязи специальными вкладками или приспособлениями.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к нескоростным колесным движителям, используемым преимущественно на местности со сложным рельефом и рыхлосыпучим грунтом.

Колесо содержит обод с посадочными полками, диск обода, шину, выполненную из кольчужной сетки, при этом шина с ободом жестко соединены между собой посредством прижимных колец крепежными элементами в виде единого целого. Полость, образованная внутренней поверхностью шины и ободом, заполнена квазигазовым наполнителем в виде твердых сферических элементов. В ободе выполнены заправочные отверстия с фланцевыми заглушками на винтах. Профиль обода является эквидистантой по отношению к профилю шины, выполненному в форме арки, вписанной в овал, длина большой оси которого равна ширине профиля шины, а длина малой оси - удвоенной высоте профиля шины с учетом определенных соотношений. Способ сборки колеса с квазигазовым наполнителем состоит в следующем: выполняют построение выкройки шины с учетом расчетных параметров арочного профиля шины - ширины b и высоты h, выкраивают заготовку шины, по крайней мере, из двух слоев кольчужной сетки в форме прямоугольного полотнища с размерами π⋅Dш⋅L, где: π - математическая постоянная; Dш - диаметр шины; L - длина дуги арки профиля шины, затем полотнище сворачивают в рулон и соединяют в виде обечайки, осуществляют плотную посадку полученной шины на обод и жестко соединяют ее с ободом посредством прижимных колец крепежными элементами по периметру посадочных полок обода, образуя единое целое. Далее в полость, образованную внутренней поверхностью шины и ободом, загружают квазигазовый наполнитель в виде твердых сферических элементов через заправочные отверстия в ободе, прикладывая при этом вибронагрузку, затем закрывают заправочные отверстия фланцевыми заглушками на винтах. Технический результат - повышение работоспособности, проходимости, надежности, амортизирующей способности, а также упрощение сменяемости шины колеса при эксплуатации в природных условиях поверхности Луны и планет, а также повышение технологичности, производительности способа сборки и качества шины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх